——人类第一次测量地球
还接上回说起。自从地中海边发生的那件因为争论无理数而酿成的悲剧之后,大约又过了一百年,到公元前338年的时候,希腊北方有一个马其顿王国逐渐强大起来,并控制了希腊。公元前334年,马其顿国王亚历山大发动远征。十年间,便占领了东到印度、南到埃及的广大区域。这位国王为了炫耀自己的战功,便在地中海岸的尼罗河口修建了一座港口城市,取名亚历山大里亚。
亚历山大死后,马其顿王国立即一分为三。到公元前305年时,埃及托勒密王朝兴起,国王托勒密一世大力扩建城市,网罗人才,很快使这里成为当时世界上最大的都市和科学中心。城内建有一百尺宽的马路、豪华的广场、花园、喷水池、体育场。还特别建了一个亚历山大里亚博物院,包括图书馆、动物园、植物园、研究院等,其中,图书馆藏有希腊和东方典籍达七十万卷。当年在希腊本土由毕达哥拉斯辛苦经营的学派,已经销声匿迹,而希腊和东方的许多著名科学家,像欧几里得等又都云集到这里。
这天,落日的余晖刚刚消失在远处的海面,亚历山大里亚港外那座壮丽的灯塔便发出耀眼的光芒。这灯塔是古代的七大奇观之一。八根花岗岩的圆柱支撑着巨大的圆顶,顶端有一座七米高的海神波赛冬的雕像,圆顶下是一团熊熊的大火,火后立着一面大铜镜,将火光反射得倍加明亮。随着这灯塔的点燃,整个城市也闪烁起万家灯火,街道上车辆如梭,港湾里船桅如林。到剧院里去看戏的、到体育场去看角斗的人们三五成群,街上一片喧闹。
这时在离城稍远一点的海滩上,有两个人平躺在沙滩上。一个是阿基米德(公元前287—前212年),也是从地中海彼岸的西西里岛来这里留学的;另一个是他的朋友,地理学家埃拉托色尼(公元前275—前195年)。他们在博物院里工作了一天,现在要到海边上来吹吹海风。这时潮起潮落,云开月显,凉风习习。他们仰卧观天,谁也不说话,思想的翅膀已经在太空中任意翱翔。突然,阿基米德一骨碌翻身爬起,手里捏着一把沙子道:
“埃拉托色尼,你说这一把沙子有多少粒?”
阿基米德雕像
“大概有几千、一万粒吧。”
“这一片海滩的沙子有多少粒?”
“这可说不清!”
阿基米德跳起来,双手捧起一捧沙子向天空扬去:“假如我把沙子撒开去,让它塞满宇宙,把地球、月亮、太阳和金、木、水、火、土等行星通通都埋起来,一共要多少粒?”
“啊?”埃拉托色尼也一骨碌爬起来,惊得说不出话来,半天才回答道:“不可能,不可能!亲爱的阿基米德,你怕不是疯了吧,要知道你是永远算不出来的!”“我就要算一个给你看看。”“我不信。”
“好,三天后我们再在这里见面。”阿基米德说完后,两人挥手而别。
埃拉托色尼的担心不是没有道理的。当时世界上还没有发明方便的阿拉伯数字,希腊人用他们的27个字母分成三组,分别代表个、十、百、千位数,到一万就是最大的了,再大就无法表示和计算了。
可是,阿基米德这个怪人,他能想出这个怪题目,也能找到好办法。他立即找来一粒球形的橄榄核,算出它的体积等于几粒沙子,又依次推算地球的体积、宇宙的体积等于多少枚橄榄核。当数字超过10000时,他聪明地把万作为一个新起点,叫它“第一阶单位”,然后再往上数到万万,叫“第二阶单位”,这样就可以依次推到很大很大。接下来的两天,阿基米德废寝忘食,他终于算出了这个庞大的数字:塞满宇宙需要一千万个一千万的第八阶单位粒沙子,用今天的数学方式来表示可以写成:1077(1000万)×10×8(第八阶),再确切一点就是:1后面写上63个零。
当然,这个数字在今天看来是不能成立的,因为宇宙是没有边缘的,阿基米德是根据当时人们认为的宇宙半径来算的。可是这样一算,他倒是找到了一种数学新概念——阶。“阶”相当于后来数学上的“幂”。