泰勒斯预言日全食
泰勒斯(Thales),古希腊哲学家、数学家和天文学家,生活在公元前7世纪到公元前6世纪之间。他出身于小亚细亚的米利都城的奴隶主贵族家庭,但不为显赫的地位、富足的生活所诱惑,全身心地投入到哲学和科学的研究之中,终于成为一位科学泰斗。其在天文学、数学、哲学等领域都取得了骄人的成就,但最令后人称道的还是其对于公元前585年5月28日日全食的预言。
▲ 日食与日、月、地的关系
根据现代科学观察得知:一年之中,食最少发生两次,而且均为日食。最多会发生7次:5次日食,2次月食。最近一次发生7次食的年份是1935年,而下一次则是2160年。当食发生时,太阳、月亮和地球三者必须在同一平面上。换而言之,当日食发生时,月球的本影锥必须投射在地球表面上,若三者恒在同一平面时,日食一定发生在每个朔日。
当时的情况是:吕底亚王国与西进的米底王国(占有今天伊朗的大部)发生矛盾,双方的部队在哈吕斯河流域进行了殊死的战斗,但战争一直持续了5年,仍未决出高下。双方谁也没有罢手的意思,但两国的人民却因此陷入了痛苦的深渊。考虑到人民的疾苦,贵族出身的科学家泰勒斯决定凭借自己的智慧拯救黎民于水火。泰勒斯经过缜密的观测与推算,认定公元前585年5月28日这天哈吕斯河一带会出现日全食的天象奇观。他到处散布流言,说日食是上天反对人间战乱的警示。但没有人会把这位文弱书生的话放在心上,只不过权且当作茶余饭后的谈资罢了,根本不相信会发生什么日食。战争依旧如火如荼地进行着,但始料不及的是:公元前585年5月28日这一天,正当两国的精锐部队酣战之时,天色骤然暗了下来,最后竟然与黑夜无二,交战的人马不胜惊惧,不禁想起市井上的流言,真以为神人嗔怒要降灾祸于人间,于是迅速撤出战斗,化干戈为玉帛,重新言归于好,并且以联姻的方式巩固了和平成果。从此,泰勒斯名声鹊起,受到人们的景仰和爱戴,被称为不朽的科学家。同时,人们也百思不得其解:泰勒斯是如何预测到这次日食的呢?
▲ 月球轨道交界面
原来,泰勒斯研究过迦勒底人的沙罗周期,一个沙罗周期为6585.321124日或18年又11日,约为223个朔望月。既然日、月和地球的运行都是有规律的,那么日月食的发生也就存在一定的规律性。具体而言,日食一定发生在朔月,18年11日之后日、地、月又基本回到原来的位置上,这时极有可能再次发生日食,而对天文学熟悉的泰勒斯当然知道公元前603年5月18日有过日食。由此推算出公元前585年5月28日的日食便在情理之中了。
▲ 日全食路径
除了天文学,泰勒斯在数学和哲学方面也都取得了令人振奋的成就,如在平面几何方面,我们所熟知的“直径平分圆周”、“三角形两等边对应等角”、“两条直线相交对顶角相等”、“两角及其夹边已知的三角形完全确定”等基本定理均由泰勒斯论证并进一步归纳整理,应用到实践生活中。比如,他曾以一根标杆测出金字塔的高度。
在哲学上泰勒斯提出了唯物主义的世界观:“水是万物之源,万物终归于水”,从而否定神创世界观,开创了由世界自身出发去认识世界的本来面目的先河。这对于后世的唯物主义世界观体系的形成具有一定引导意义。
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泰勒斯测量金字塔的高度
泰勒斯生活的年代,埃及的大金字塔已建成1000多年,但它的确切高度仍旧是一个谜。许多人做过努力,但均以失败而告终。
后来,人们听说泰勒斯很有学问,但只闻其名,未见其实。何不借此机会试探一下他的能力,法老也是这么想。泰勒斯慨然应允,但提出要选择一个阳光明媚的日子,而且法老必须在场。这一天,法老如约而至,金字塔周围也聚集了不少围观者。泰勒斯站在空地上,他的影子投在地面。每隔一段时间,他就让别人测量他影子的长度,并记录在案。当测量值等于他的身高时,他命人立即在大金字塔的投影处作好标记,之后再测量金字塔底部到投影标记的距离。这样,他不费吹灰之力就得到了金字塔确切的高度。
在法老和众人一再请求下,他向大家讲解了从“影长等于身长”推到“塔影等于塔高”的原理。其实他用的就是相似三角形定理。