杠杆的故事

阿基米德把自己锁在一个小房间里，夜以继日地研究“浮体”。这一天，一个男人突然闯进房间，一进门就赶紧大喊:“哎呀！你父亲以前藏在这里。国王正在调动大批军队全城寻找你。”阿基米德认出他是宫廷大臣，心想:外面一定发生了什么事。他立刻拿起羊皮手稿，伸手拿起一顶小圆壳帽，和大臣一起出去，直奔皇宫。

当他们来到宫殿的前台阶时，看到各种马车停了下来，侍卫们手持银枪，头戴铁盔，站成两排。大厅里挤满了文武人员，鸦雀无声。国王在地毯上焦虑地来回踱步。由于殿中黑暗，高烛台在天黑前就被点燃了。灯下的长桌上放着海防地图和陆战地图。阿基米德看着这一切，知道他最担心的战争终于爆发了。

原来古希腊地中海沿岸衰落后，先是马其顿王朝崛起，然后罗马王朝崛起。罗马人统一意大利后，向西扩张，遇到了另一个强国迦太基。公元前264年到公元前221年，两国交战23年，就是历史上著名的“第一次布匿战争”，罗马人获胜。公元前218年，又打了四年，也就是“第二次布匿战争”。这一次，迦太基利用奴隶出身的军事家汉尼拔，一举俘虏了五万多罗马人。就这样，地中海沿岸的两个大国打了几年仗，双方都有赢有输。另一方面，锡拉丘兹是一个夹在保加利亚和罗马尼亚这两个强国之间的小城邦。在这种长期的战争形势下，以两个强国的胜负来弃弱附强，往往是飘忽不定的。阿基米德对这种外交策略感到非常不安。他多次警告国王不要惹上麻烦。但现在国王不再是那个阿基米德的好朋友海尼诺了。他年轻无知，但很任性。“第二次布匿战争”爆发时，公元前216年，看到迦太基人要打败罗马人，国王很快与罗马人决裂，与迦太基人结盟。罗马人对这一举动非常愤怒。现在罗马人又打了胜仗，于是复仇，从陆海进攻小城邦。国王害怕得失去了理智。他看到阿基米德从外面走进来，便冲上前去，迫不及待地立刻向他下跪，说:“啊，亲爱的阿基米德，你是最聪明的人。我先王在世的时候说过，你可以推地球！”

阿基米德推动地球的想法是他在亚历山大学习的时候。当时，他受到埃及农民用来提水的吊杆和奴隶用来撬石头的撬棍的启发。他发现可以用杠杆达到省力的目的，并且发现他握着的地方到支点的距离越长，省力越多。由此，他提出了力臂与力(重量)成反比的定理。这就是杠杆原理。用我们现在的表达式就是:重力×重力臂=力×力臂。为此，他写信给当时的国王海涅罗:“我可以移动任何重量的东西，而不会吹掉灰尘；只要给我一个足够长的支点和杠杆，我甚至可以推动地球。“但是现在小国王不知道什么是科学。他只知道在灾难降临时，如何借助阿基米德的神力去救他的司机。

但是罗马军队太强大了。当他们打架时，他们排成一个正方形。前面和两边的士兵用盾牌保护身体，中间的士兵把盾牌顶在头上。战鼓一响，这些方队就像现代坦克一样，一步步向敌营推进，你可以随意射箭，毫无损伤。罗马军队也有特别严格的军纪。发现他们临阵脱逃，马上处决，士兵立功晋升。当总司令胜利返回罗马时，将举行盛大的凯旋仪式。这支军队称霸地中海，所向披靡。一个小小的锡拉丘兹怎么可能被忽视？况且我早就想彻底清算了。

这时，罗马执政官马塞勒斯指挥的四个军团已经推进到锡拉丘兹的西北方。现在城外战鼓齐鸣，杀戮之声震耳欲聋。在这个紧要关头，阿基米德对国王的短视造成的灾难非常不满，但所做的才是国家最重要的。他看了一眼沉闷的大厅，捻着银须说道:“如果单纯依靠军事力量，我们永远不是罗马人的对手。如果我们现在能造出一种新武器，我们也许还能守住这座城市，以寻求增援。”国王听了，立即化悲痛为欢乐，说:“我的先王很久以前活着的时候就说过，每个人都应该相信你说的一切。这场守卫战由你全权指挥。”

两天后，黎明时分，罗马指挥官马塞勒斯指挥他紧密整齐的方阵进攻护城河。今天方阵两侧也准备了装甲骑兵，方阵中的壮士肩上扛着梯子。出发前，马赛拉斯说:“突破锡拉丘兹，在城里吃午饭。”在呐喊和杀戮中，方阵缓缓前行。按照惯例，应该在城头上放一支箭。但是今天墙上没有一个人静静地。或许是连日来的激战让古老的锡拉丘兹疲惫不堪。罗马人正在纳闷，城内传来微弱的吱嘎声，然后大大小小的石头飞出城外。刚开始有碗和拳头那么大，后来越来越大，就像锅碗瓢盆一样，像山洪一样倾泻而下。石头落入了敌人的阵中，士兵们迅速举起盾牌保护自己。没想到石头又重又快，连盾牌和人一下子都被砸成了一团浆糊。罗马人渐渐失去了支持，纷纷逃命。此时叙拉古城头射出密集的利箭，罗马人身后没有盾牌也没有盔甲。利箭直穿他们的背，哭了又哭，很伤心。

阿基米德创造了什么秘密武器使罗马人被打败？原来他做了一些特大号的弩——制石机。人根本拉不动这么大的弓，他就用了杠杆原理。只要用力拉动弩上转轴的曲柄，与曲柄相连的腱就拉紧了由许多腱组成的粗大弓弦，拉到最紧的时候，突然松开，弓弦带动运石装置将石头高高抛出城外，可以落下很远。原来这个杠杆原理并不是简单的用直棍撬东西。比如井上的‘起锚机杆’，它的支点是起锚机的轴，它的重力臂是起锚机的半径，它的力臂是曲柄，它必须比起锚机的半径长，这样抽水就会省力。阿基米德的打石机也是用的这个原理。罗马人哪里知道西拉古城有这么多新鲜事物？

马赛战败后不久，海军总司令古卢迪乌斯也派人送来战报。原来，在军队从西北方向攻城的同时，罗马海军也从东南海上发起了进攻。罗马海军一开始也不是很厉害，后来发明了一种侧钩安装在船上。遇到敌舰就勾住对方，士兵再跳上敌舰，把海战变成陆战，占了一定优势。今天，为了对付叙拉古，克劳迪斯特意给战船包裹了一层盔甲，准备了梯子，命令士兵只能前进，不能后退。奇怪的是，这一天，锡拉丘兹的城头格外安静。墙后没有一兵一卒，只是远远的城头立着几个木架子。当罗马战船开到城门时，士兵们正准备乘梯子上城墙。突然，木架上垂下铁链，链头上有铁钩和铁爪，钩住罗马海军战船。无论水手们如何努力划桨，都是徒劳的。战舰一步也挪不动了。他们用刀砍，用火烧，大铁链完好无损。就在船上一片慌乱的时候。只见大木架上的木轮再次“嘎嘎”转动，然后铁链越拉越紧，船渐渐被吊出水面。由于船体倾斜，士兵们掉进了海里，桅杆也断了。船体吊到空中后，大木架会左右转动，于是战舰会像秋千一样在空中摇摆，然后有的会被甩到墙壁或岩石上，变成一堆堆的碎片；有些挂在城墙上，成为了古代锡拉丘兹的战利品。此时，锡拉丘兹城仍然很安静。没有人射箭或喊叫。这似乎是一座空城。只有几个怪物般的木架不时伸出来勾走战舰。罗马人看着吱吱作响的怪物，吓得浑身发抖，手脚发软。他们听到的只是海面上的一声呼喊和落水撞到石头后的呼救声。克劳迪斯在战报中说:“我们根本看不见敌人，就像打一个桶。”阿基米德的这些“怪物”最初是利用杠杆原理，加上滑轮。

经过这场大战，罗马人白白损失了很多武器和战舰，却连阿基米德的面都没见着。