【原文】
曹冲生五六岁,智意所及,有若成人之智。时孙权曾致巨象,太祖欲知其斤重,访之群下,咸莫能出其理。冲曰:“置象大船之上,而刻其水痕所至,称物以载之,则校可知矣。”太祖悦,即施行焉。
【词解】
智意:知识和判断能力
致:送给
群下:部下,下属
校:比较
太祖:曹操
【译文】
曹冲长到五六岁的时候,知识和判断能力所达到的程度,可以比得上成人(如一个成年人)。有一次,孙权送来了一头巨象,曹操想知道这象的重量,询问属下,都不能说出称象的办法。曹冲说:“把象放到大船上,在水面所达到的地方做上记号,再让船装载其他东西(当水面也达到记号的时候),称一下这些东西,那么比较下(东西的总质量差不多等于大象的质量)就能知道了。”曹操听了很高兴,马上照这个办法做了。
曹冲称象的启示
“曹冲称象”在中国几乎是妇孺皆知的故事。年仅六岁的曹冲,利用漂浮在水面上的物体的重力等于水对物体的浮力这一物理原理,解决了一个连许多有学问的成年人都一筹莫展的大难题,这不能不说是一个奇迹。可是,在那个年代(公元200年),虽然阿基米德原理已经发现了500年,但这一原理直到1627年才传入中国,小曹冲不可能知道这个原理,更不用说浮沉条件了。
实际上,聪明的曹冲所用的方法是“等量替换法”。用许多石头代替大象,在船舷上刻划记号,让大象与石头产生等量的效果,再一次一次称出石头的重量,使“大”转化为“小”,分而治之,这一难题就得到圆满的解决。
等量替换法是一种常用到的科学思维方法。这里再讲一个爱迪生的小故事。美国大发明家爱迪生有一位数学基础相当好的助手叫阿普顿。有一次,爱迪生把一只电灯泡的玻璃壳交给阿普顿,要他计算一下灯泡的容积。阿普顿看着梨形的灯泡壳,思索了好久之后,画出了灯泡壳的剖视图、立体图,画出了一条条复杂的曲线,测量了一个个数据,列出了一道道算式。经过几个小时的紧张计算,还未得出结果。爱迪生看后很不满意。只见爱迪生在灯泡壳里装满水,再把水倒进量杯,不到一分钟,就把灯泡的容积“算”出来了。这里,爱迪生用倒入量杯里的水的体积代替了灯泡壳的容积,用的也是等量替换法。
在实验室里,也常用等量替换法解决一些难题。比如,有一架不准的天平和几盒准确的砝码,怎样才能准确地称量一个物体的质量?可以这样做:先在天平左盘上放上侍测物体,在右盘上放上砝码,调节天平平衡。然后再从另一盒砝码中取出适量的砝码代替左盘中的待测物体,使天平再次平衡(右盘中的砝码不添也不减),则放在左盘砝码的质量就等于待测物体的质量。这里,在同样能使天平平衡的条件下,待测物体和左盘中的砝码进行了“等量替换”。
实际上,在课堂和日常生活中,同学们已经有意识或无意识地用过等量替换法。如,用量筒测量不规则物体的体积,用绳子拴上石块来测井的深度等,都是运用了这种方法。