АРХІМЕД: БІОГРАФІЯ, ВНЕСКИ ТА ВИНАХОДИ - НАУКА - 2025

Архімед Сіракузський (287 р. До н. Е. - 212 р. До н. Е.) Був грецьким математиком, фізиком, винахідником, інженером і астрономом з древнього міста Сіракузи, на острові Сицилія. Його найвидатніший внесок - це принцип Архімеда, розробка методу виснаження, механічний метод або створення першого планетарію.

В даний час він вважається однією з трьох найважливіших фігур античної математики разом з Евклідом і Аполлонієм, оскільки їх внески означали важливі наукові досягнення в той час в галузях числення, фізики, геометрії та астрономії. У свою чергу це робить його одним із найвизначніших вчених людської історії.

Незважаючи на те, що відомо кілька деталей його особистого життя - а ті, що відомі, мають сумнівну надійність, - його внески відомі завдяки ряду листів, написаних про його творчість та досягнення, що збереглися донині, що належать до листування, яке він підтримував роками з друзями та іншими математиками того часу.

Архимед був відомий у свій час своїми винаходами, які привертали багато уваги його сучасників, почасти тому, що вони використовувались як військові пристрої для успішного запобігання численних римських вторгнень.

Однак, як кажуть, він стверджував, що єдине, що насправді важливо - це математика, і що його винаходи були лише продуктом хобі прикладної геометрії. У потомстві його праці з чистої математики отримали набагато більшу ціну, ніж його винаходи.

Біографія

Архімед Сіракузський народився приблизно в 287 році до н. Про його ранні роки відомо не так багато інформації, хоча можна сказати, що він народився в Сіракузі, місті, що вважається головним морським портом острова Сицилія, сьогодні в Італії.

У той час Сіракуза була одним з міст, що складали так звану Magna Graecia, що являло собою простір, населений переселенцями грецького походження в напрямку південного району Італійського півострова та на Сицилії.

Конкретних даних про матір Архімеда не відомо. Щодо батька відомо, що це звали Фідія і що він був присвячений астрономії. Ця інформація про батька відома завдяки фрагменту книги «Пісочний лічильник», написаної Архімедом, в якій він згадує ім’я батька.

Гераклід, який був грецьким філософом і астрономом, був близьким друзям з Архімедом і навіть написав про нього біографію. Однак цей документ не зберігся, тому вся інформація, що міститься в ньому, невідома.

З іншого боку, історик, філософ та біограф Плутарх вказав у своїй книзі під назвою «Паралельні життя», що Архімед мав кровні стосунки з Ієроном II, тираном, який командував у Сіракузі з 265 року до н.

Навчання

У результаті мало інформації, яка була про Архімеда, точно невідомо, де він здобув свою першу підготовку.

Однак різні історіографи визначили, що існує велика ймовірність того, що Архімед навчався в Олександрії, яка була найважливішим грецьким культурним та викладацьким центром у регіоні.

Це припущення підтверджується інформацією грецького історика Діодора Сикула, який вказав, що Архімед, ймовірно, навчався в Олександрії.

Крім того, у багатьох своїх роботах Архимед сам згадує інших вчених того часу, чиї роботи були зосереджені в Олександрії, тому можна припустити, що він насправді розвивався в тому місті.

Деякі особистості, з якими, як вважають, взаємодіяв Архімед в Олександрії, - це географ, математик та астроном Ератосфен Кіренський, а також математик та астроном Конон де Санос.

Сімейна мотивація

З іншого боку, той факт, що батько Архімеда був астрономом, можливо, мав помітний вплив на схильності, які він згодом продемонстрував, тому що пізніше і з юного віку в ньому свідчив особливий потяг до галузі науки. наука.

Після його перебування в Олександрії вважається, що Архімед повернувся до Сіракузи.

Наукова робота

Повернувшись у Сіракузу, Архімед почав розробляти різні артефакти, що дуже скоро змусило його набути деякої популярності серед жителів цього міста. У цей період він повністю віддався науковій праці, виробляв різні винаходи і виводив різні математичні поняття задовго до свого часу.

Наприклад, вивчаючи характеристики суцільних вигнутих і плоских фігур, він прийшов до вироблення понять, пов’язаних з інтегральним і диференціальним численням, яке було розроблено пізніше.

Так само Архимед був тим, хто визначив, що об'єм, пов'язаний зі сферою, відповідає вдвічі більший за розміром циліндра, який містить його, і саме він винайшов складний шків, виходячи зі своїх відкриттів про закон важеля.

Конфлікт у Сіракузі

Протягом 213 року до нашої ери римські солдати увійшли до міста Сіракузи та оточили його поселенців, щоб змусити їх здатися.

Цією акцією керував грецький військовий і політичний діяч Марко Клаудіо Марсело в рамках Другої пунічної війни. Пізніше він був відомий як Римський меч, оскільки в кінцевому підсумку завоював Сіракузу.

У розпал конфлікту, який тривав два роки, мешканці Сіракузи боролися проти римлян мужньо і жорстоко, і Архімед відіграв дуже важливу роль, оскільки присвятив себе створенню знарядь праці та інструментів, які допоможуть перемогти римлян.

Нарешті Марко Клаудіо Марсело взяв місто Сіракузи. Перед великою інтелігенцією Архімеда Марсело суворо наказав, щоб вони не поранили і не вбили його. Однак Архімед був убитий від рук римського солдата.

Смерть

Архімед помер у 212 р. До н. Більше 130 років після його смерті, в 137 році до н.е., письменник, політик і філософ Марко Туліо Цицерон обіймав посаду в адміністрації Риму і хотів знайти гробницю Архімеда.

Це завдання було непростим, оскільки Цицерон не міг знайти когось, який би вказав точне місце розташування. Однак він врешті-решт отримав це, дуже близько до воріт Агрігенто та в плачевному стані.

Цицерон очистив гробницю і виявив, що куля вписана всередину циліндра, посилання на відкриття Архимедом об'єму деякий час тому.

Версії про його смерть

Перша версія

В одній з версій зазначається, що Архімед опинився в середині вирішення математичної задачі, коли до нього звернувся римський солдат. Кажуть, що Архімед, можливо, попросив трохи часу, щоб вирішити проблему, тож солдат вбив би його.

Друга версія

Друга версія схожа на першу. У ній розповідається, що Архімед вирішував математичну задачу, коли місто було взято.

Римський солдат увійшов до свого загону і наказав йому зустрітися з Марцеллом, на що Архімед відповів, сказавши, що спочатку він повинен вирішити проблему, над якою працював. Солдат був засмучений внаслідок цієї відповіді і вбив його.

Третя версія

Ця гіпотеза свідчить про те, що Архімед мав у своїх руках велику різноманітність математичних інструментів. Тоді солдат побачив його, і здавалося, що він може носити цінні речі, тому він убив його.

Четверта версія

Ця версія ілюструє, що Архімед притулився близько до землі, обмірковуючи деякі плани, які він вивчав. Мабуть, римський солдат підійшов позаду і, не знаючи, що це Архімед, застрелив його.

Наукові внески Архімеда

Принцип Архімеда

Архімедівський принцип вважається сучасною наукою однією з найважливіших спадщин античної епохи.

Протягом усієї історії та в усній формі було передано, що Архімед приїхав до свого відкриття випадково завдяки царю Ієро, який доручив йому перевірити, чи золота корона, замовлена ​​ним виготовлена, зроблена лише із золота чистий і не містив жодного іншого металу. Йому довелося це робити, не руйнуючи корону.

Кажуть, що Архімед замислювався над тим, як вирішити цю проблему, він вирішив прийняти ванну, а коли увійшов у ванну, він зрозумів, що рівень води підвищився, коли він занурився в неї.

Таким чином він виявив би науковий принцип, який стверджує, що "кожне тіло, повністю або частково занурене в рідину (рідину або газ), отримує тягу вгору, рівну вазі рідини, викинутої об'єктом".

Цей принцип означає, що рідини чинять силу, що піднімається вгору, - яка штовхає вгору - на будь-який занурений в них предмет, і що величина цієї натискаючої сили дорівнює вазі рідини, витісненої зануреним тілом, незалежно від її ваги.

Пояснення цього принципу описує явище флотації і знаходиться в його Трактаті про плаваючі тіла.

Принцип Архімеда надзвичайно широко застосовується для нащадків для плавання об'єктів масового використання, таких як підводні човни, кораблі, рятувальні засоби та повітряні кулі.

Механічний метод

Іншим найважливішим внеском Архімеда в науку було включення суто механічного, тобто технічного, методу в міркування та аргументацію геометричних задач, що означало безпрецедентний для того часу спосіб вирішення цього виду задач.

У контексті Архімеда геометрія розглядалася як виключно теоретична наука, і загальним було те, що з чистої математики вона сходила до інших практичних наук, в яких можна було застосувати її принципи.

З цієї причини сьогодні вона розглядається як провісник механіки як наукової дисципліни.

У написанні, в якому математик викладає новий метод своєму другові Ератостену, він вказує, що він дозволяє підходити до питань математики за допомогою механіки і що певним чином легше побудувати доказ геометричної теореми, якщо вона вже є у вас є попередні практичні знання, що якщо ви цього не маєте.

Цей новий метод дослідження, здійснений Архімедом, став би попередником неформальної стадії відкриття та формулювання гіпотези сучасного наукового методу.

Пояснення закону важеля

Хоча важіль - це проста машина, яка використовувалася задовго до Архімеда, саме він сформулював принцип, який пояснює її дію в його трактаті Про баланс літаків.

У формулюванні цього закону Архімед встановлює принципи, які описують різні поведінки важеля при розміщенні на ньому двох тіл, залежно від їх ваги та відстані від точки опори.

Таким чином він вказує, що два тіла, здатні вимірювати (співмірні), розміщені на важелі, врівноважують, коли вони знаходяться на відстані, обернено пропорційні їх вазі.

Так само, як і незмірні тіла (які неможливо виміряти), але цей закон Архимед був виправданий лише з тілами першого типу.

Його формулювання принципу важеля є хорошим прикладом застосування механічного методу, оскільки згідно з тим, що він пояснює у листі, адресованому Досітео, його спочатку було виявлено завдяки механічним методам, які він застосував на практиці.

Пізніше він сформулював їх, використовуючи методи геометрії (теоретичні). З цього експерименту над тілами виникла і поняття центру ваги.

Розробка методу виснаження або виснаження для наукової демонстрації

Вичерпання - це метод, що використовується в геометрії, який складається з наближення геометричних фігур, площа яких відома за допомогою напису та обрізання над деякими іншими, площа яких призначена бути відомою.

Хоча Архімед не був творцем цього методу, він його майстерно розробив, зумівши обчислити точне значення Пі через нього.

Архімед, використовуючи метод виснаження, вписав і обписав шестикутники до окружності діаметром 1, зменшивши різницю між площею шестикутників і площею окружності до абсурду.

Для цього він розрізав шестикутники, створюючи багатокутники до 16 сторін, як показано на попередньому малюнку.

Таким чином він прийшов до уточнення, що значення pi (співвідношення між довжиною окружності та його діаметром) знаходиться між значеннями 3.14084507… та 3.14285714….

Архімед майстерно застосував метод виснаження, тому що йому вдалося не лише підійти до обчислення значення Pi з досить низькою похибкою, а, отже, бажаним, але і тому, що Пі - це ірраціональне число, через Цей метод та отримані результати заклали основи, які б проростали в нескінченно малій системі числення, а пізніше - в сучасному цілісному обчисленні.

Міра кола

Щоб визначити площу кола, Архімед використав метод, який складався з малювання квадрата, який точно вкладався всередину кола.

Знаючи, що площа квадрата була сумою його сторін і що площа кола більша, він почав працювати над отриманням наближень. Він зробив це, замінивши 6-гранний багатокутник на квадрат, а потім працюючи зі складнішими багатокутниками.

Архімед був першим математиком в історії, який наблизився до серйозного обчислення числа Пі.

Геометрія сфер і циліндрів

Серед дев'яти трактатів, які складають роботу Архімеда з математики та фізики, є два томи з геометрії сфер і циліндрів.

У цій роботі йдеться про визначення того, що площа будь-якої сфери радіуса в чотири рази більша від її найбільшого кола і що об'єм сфери на дві третини більший від циліндра, в який вона вписана.

Винаходи

Одометр

Також відомий як кілометровий лічильник, це був винахід цієї відомої людини.

Цей пристрій був побудований за принципом колеса, яке при обертанні активує передачі, що дозволяють обчислити пройдену відстань.

За цим самим принципом Архімед проектував різні типи одометрів для військових та цивільних цілей.

Перший планетарій

Спираючись на свідчення багатьох письменників-класиків, таких як Цицерон, Овідій, Клавдій, Марціано Капела, Кассіодор, Секст Емпірік і Лактантій, сьогодні багато вчених приписують створення першого рудиментарного планетарію Архімеду.

Це механізм, що складається з серії "сфер", яким вдалося імітувати рух планет. Поки деталі цього механізму невідомі.

За словами Цицерона, планетаріїв, побудованих Архімедом, було два. В одній із них була зображена земля та різні сузір’я біля неї.

В іншому, за допомогою одного обертання, Сонце, Місяць і планети здійснювали свої власні та незалежні рухи по відношенню до нерухомих зірок так само, як і в реальному дні. В останньому, крім того, можна було спостерігати послідовні фази і затемнення Місяця.

Архімедовий гвинт

Архімедовий гвинт - це пристрій, що використовується для перенесення води знизу вгору по схилу, використовуючи трубу або циліндр.

За словами грецького історика Діодора, завдяки цьому винаходу зрошення родючих земель, розташованих уздовж річки Ніл у Стародавньому Єгипті, було полегшено, оскільки традиційні інструменти потребували величезних фізичних зусиль, що виснажували робітників.

Використовуваний циліндр має всередині гвинт однакової довжини, який підтримує взаємопов'язану систему гвинтів або ребер, які виконують обертовий рух, керований ручним рухом обертового важеля.

Таким чином гвинти встигають штовхати будь-яку речовину знизу вгору, утворюючи свого роду нескінченний контур.

Кігть Архімеда

Кігть Архімеда, або залізна рука, як це також відомо, була однією з найстрашніших зброї війни, створеної цим математиком, ставши найважливішою для оборони Сицилії від римських вторгнень.

Згідно з дослідженнями, проведеними професорами університету Дрекселя Крісом Рорресом (кафедра математики) та Гаррі Харрісом (кафедра будівництва та архітектури), це був великий важіль, на якому важіль прикріплений до важеля за допомогою ланцюга, який висів з нього.

Через важіль гаком маніпулювали таким чином, щоб він впав на ворожий корабель, і мета полягала в тому, щоб причепити його і підняти до такої міри, що після його звільнення він зможе повністю перекинути його або змусити його врізатися об скелі на березі.

Роррес і Харріс представили на симпозіумі "Надзвичайні машини та споруди античності" (2001 р.) Мініатюрну репрезентацію цього артефакту під назвою "Грізна військова машина: будівництво та експлуатація залізної руки Архімеда"

Для виконання цієї роботи вони покладалися на аргументи античних істориків Полібія, Плутарха та Тіто Лівіо.

Список літератури

1. ASSIS, A. (2008). Архімед, центр ваги і перший закон механіки. Доступно 10 червня 2017 року на bourabai.ru.
2. DIJKSTERHUIS, E. (1956). Архімед. Отримано 9 червня 2015 року у всесвітній мережі Інтернет: books.google.co.ve/books.
3. МОЛІНА, А. (2008). Метод дослідження Архімеда Сіракузського: інтуїція, механіка та виснаження. Консультувався 10 червня 2017 року на веб-сайті World Wide Webproduccioncientifica.luz.edu.
4. O'CONNOR, J. & ROBERTSON, R. (1999). Архімед Сіракузський. Отримано 9 червня 2017 року з history.mcs.st-and.ac.uk.
5. ПАРРА, Е. (2009). Архімед: його життя, праці та внески в сучасну математику. Отримано 9 червня 2017 року на сайті lfunes.uniandes.edu.co.
6. QUINN, L. (2005). Архімед Сіракузський. Отримано 9 червня 2017 року з math.ucdenver.edu.
7. RORRES, C. & HARRIS, H. (2001). Грізна військова машина: будівництво та експлуатація залізної руки Архімеда. Отримано 10 червня 2017 року з cs.drexel.edu.
8. ВІТЕ, Л. (2014). Принцип Архімеда. Доступно 10 червня 2017 року на сайті repository.uaeh.edu.mx.