Архимед: биография, открытия и интересные факты из жизни математика

• 1 Июля, 2019
• Наука и Техника
• Violetta Berezina

Архимед был, пожалуй, величайшим ученым в мире и, безусловно, величайшим ученым классической эпохи. Он был математиком, физиком, астрономом, инженером, изобретателем и разработчиком оружия. Это был не только выдающийся представитель своей эпохи, благодаря трудам и изобретениям он намного опередил свое время, о чем расскажет краткая биография Архимеда и его открытия, описанные в статье.

Родился он в греческом городе-государстве Сиракузы, на острове Сицилия, примерно в 287 году до нашей эры. Его отец Фидий был астрономом. Возможно, Архимед также был связан с Гиероном II, королем Сиракуз.

Величайшие достижения

Долгое время ученые не могли понять, как же были сделаны все его открытия. И биография Архимеда включает описание его достижений и идей, которые только в 18-м веке были развиты и продолжены. В 3-м веке до нашей эры он совершил множество новаторских вещей, а именно:

• Изобрел такие науки, как механика и гидростатика.
• Определил законы рычага и блока, которые позволяют нам перемещать тяжелые предметы, используя небольшую силу.
• Стал автором одного из самых фундаментальных понятий физики — центра тяжести.
• Рассчитал число пи до наиболее точного из известных значений. Его верхний предел для него составлял 22⁄7.
• Открыл и математически обосновал формулы для объема и площади поверхности сферы.
• Ввел способ записи очень больших чисел.
• Вдохновил Галилео Галилея и Исаака Ньютона на исследование математики движения. Сохранившиеся до наших дней работы Архимеда (к сожалению, многие из них были утеряны) наконец вышли в печать в 1544 году. Леонардо да Винчи посчастливилось увидеть некоторые из произведений Архимеда, скопированные вручную, еще до того, как они были напечатаны.
• Был одним из первых в мире ученых, применивших свои передовые математические методы в физическом мире.
• Был первым, кто применил физические принципы, например закон рычага, для решения математических задач.
• Изобрел военные машины, такие как высокоточная катапульта, которая долгие годы не давала римлянам покорить Сиракузы. Он мог сделать это на основании математических расчетов и понимания траектории снаряда.

Развитие науки в Греции

Чтобы лучше узнать жизнь и биографию Архимеда, нужно представить, в какую эпоху он жил. Древние греки были первыми, кто занялся настоящей наукой и признал ее дисциплиной, изучающей саму себя. Хотя в других культурах также делались научные открытия, это происходило по вполне практическим причинам, например, с целью постройки более крепких храмов или для предсказания, когда наступит период, наиболее подходящий для посадки культур или для вступления в брак.

Древние греки же исследовали мир просто ради удовольствия, расширяя свои знания. Они изучали геометрию ради ее логики и красоты. Не имея каких-либо практических целей, Демокрит предположил, что вся материя состоит из крошечных частиц, называемых атомами и что эти атомы не могут быть разделены на более мелкие частицы. Он привел логические аргументы в пользу своей идеи.

Краткая биография

Архимед, вероятно, провел некоторое время в Египте в начале своей карьеры, но большую часть своей жизни он прожил в Сиракузах, главном греческом городе-государстве на Сицилии, где он был в близких отношениях с его королем. Архимед опубликовал свои работы в форме переписки с выдающимися математиками своего времени, включая александрийских ученых Конона Самосского и Эратосфена Киренского. Он сыграл важную роль в защите Сиракуз от осады римлян в 213 г. до н. э. Когда Сиракузы в конце концов были захвачены римским полководцем Марком Клавдием Марцеллом осенью 212 года или весной 211 года до н. э., Архимед был убит во время разграбления города.

Жизнеописание ученого

В биографии Архимеда сказано, что он родился и жил в условиях развития греческой научной культуры. В своей работе «О счислении песчинок» он рассказывает о том, что его отец был астрономом. В своем письме об оценках размера Солнца Архимед говорит: «Фидий, мой отец, сказал, что Солнце было в двенадцать раз больше».

В молодости он проводил время в египетском городе Александрии, где преемник Александра Великого, Птолемей I Сотер, построил величайшую библиотеку мира. Александрийская библиотека с ее лекционными и конференц-залами стала центром внимания ученых древнего мира.

Некоторые работы Архимеда сохранились в копиях писем, которые он отправил из Сиракуз своему другу Эратосфену. Тот руководил Александрийской библиотекой и сам был ученым (математиком, астрономом, географом и филологом). Он был первым человеком, который точно рассчитал размер нашей планеты.

Архимед, погруженный в научную культуру Древней Греции, стал одним из лучших умов нашего мира. Спустя две тысячи лет после смерти Архимеда, в эпоху Возрождения и в 1600-х годах, математики снова пересмотрели его труды. Они знали, что результаты, полученные Архимедом, были правильными, но не могли понять, как этот ученый смог получить их.

Находка в стиле Индианы Джонса

Тайна математических изысканий Архимеда в биографии не была раскрыта до 1906 года, когда профессор Йохан Хейберг обнаружил в городе Константинополе (теперь Стамбул), в Турции, книгу. Это был христианский молитвенник, написанный в тринадцатом веке, когда город был последним форпостом Римской империи. В стенах Константинополя хранились многие великие произведения, написанные в Древней Греции. Найденная Хейбергом книга теперь называется Палимпсест Архимеда.

Хейберг обнаружил, что молитвы были написаны поверх математических расчетов. Монах, который написал молитвы, попытался удалить оригинальную работу, от которой после этого остались только еле заметные следы. Оказалось, что на самом деле это были копии работ Архимеда, сделанные с оригинального текста в 10-м веке.

Неожиданное открытие

Эта книга содержала семь трактатов, автором которых был Архимед, включая «Метод», который считался утраченным на протяжении многих веков. Согласно биографии математика, Архимед написал эту работу, чтобы показать, как именно он занимался математикой. Этот труд был отправлен Эратосфену в Александрийскую библиотеку. Он предполагал, что впоследствии другие ученые, используя его «Метод», смогут сделать новые открытия.

Благодаря этому труду математики двадцатого века узнали, насколько далеко опередил свое время Архимед, и изучили методы, которые он использовал для решения разных проблем. Именно благодаря им были сделаны его открытия и изобретения. Сохранилось 9 трактатов Архимеда, написанных на греческом языке.

«О шаре и цилиндре»

Основные результаты этой работы в двух книгах заключаются в том, что площадь поверхности любой сферы радиуса r в четыре раза больше площади ее наибольшего круга (в современных обозначениях S = 4πr²), а объем сферы равен двум третям того цилиндра, в который она вписана (что сразу приводит к формуле для объема, V = 4 / 3πr³). Архимед был очень горд последним открытием и оставил инструкции для создания своей могилы, которая должна была представлять собой сферу, вписанную в цилиндр. Марк Туллий Цицерон (106–43 гг. до н. э.) обнаружил гробницу, заросшую растительностью, спустя полтора столетия после смерти Архимеда.

«Измерение круга»

Это фрагмент более длинной работы, в которой π (пи), отношение длины окружности к диаметру круга, лежит в пределах 3¹⁰/₇₁ и 3¹/₇. Подход Архимеда к определению πи, который заключается во вписывании и описании правильных многоугольников с большим количеством сторон, использовался всеми до развития бесконечных серийных расширений в Индии в 15-м веке и в Европе в 17-м веке. Эта работа также содержит точные приближения (выраженные как отношения целых чисел) к квадратным корням из 3 и нескольким большим числам.

«О коноидах и сфероидах»

В этой работе представлено определение объемов сегментов твердых тел, образованных вращением конического сечения (окружность, эллипс, парабола или гипербола) вокруг его оси. В современных условиях это проблемы интеграции. В «Спиралях» развивается множество свойств касательных и областей, связанных со спиралью Архимеда, то есть местоположения точки, движущейся с одинаковой скоростью вдоль прямой линии, которая сама вращается с постоянной скоростью вокруг фиксированной точки.

«О равновесии плоских фигур»

Здесь главным образом рассматривается установление центров тяжести различных прямолинейных плоских фигур и сегментов параболы и параболоида. В первой книге рассматривается «закон рычага» (баланс величин на расстояниях от точки опоры в обратном отношении к их весам), и именно на основе этого трактата Архимед был назван основателем теоретической механики. Однако большая часть этой книги, несомненно, не является подлинной и состоит из неумелых более поздних дополнений или переделок, и представляется вероятным, что базовый принцип закона рычага и, возможно, концепция центра тяжести были установлены учеными раньше, чем это сделал Архимед. Биографы считают, что его вклад заключался, скорее, в распространении этих понятий на конические сечения.

«Квадратура параболы»

Эта работа демонстрирует при помощи «механических» средств, а затем обычных геометрических методов, что площадь любого сегмента параболы составляет 4/3 от площади треугольника, имеющего такое же основание и высоту, как этот сегмент.

«О счислении песчинок»

Это небольшой трактат, написанный для обывателя, который адресован Гелону, сыну Гиерона. Его цель состоит в том, чтобы исправить недостатки греческой системы числовых обозначений, показав, как выразить огромное число на примере песчинок, которые потребуются для заполнения всей вселенной. По сути, Архимед создает целочисленную систему обозначений с базой в 100 000 000. Работа также представляет интерес, поскольку она дает наиболее подробное сохранившееся описание гелиоцентрической системы Аристарха Самосского (310–230 гг. до н. э.). Также в ней содержится описание гениальной процедуры, которую Архимед использовал для определения видимого диаметра Солнца путем наблюдения с помощью инструмента.

«Метод механических теорем»

Он касается механических теорем и описывает процесс открытия в математике. В нем Архимед рассказывает, как он использовал «механический» метод для достижения некоторых своих ключевых открытий, включая площадь параболического сегмента, площадь поверхности и объем сферы.

«О плавающих телах»

Этот труд (в двух книгах) сохранился лишь частично на греческом языке, остальное — в средневековом латинском переводе с греческого. Это первая известная работа по гидростатике, основателем которой признан Архимед. Он определял положения, которые различные твердые тела будут занимать при плавании в жидкости, в соответствии с их формой и изменением их удельного веса. В первой книге изложены различные общие принципы, в частности то, что стало известно как принцип Архимеда: твердое вещество, более плотное, чем жидкость, при погружении в эту жидкость будет легче на вес вытесняемой ею жидкости. Во второй книге Архимед определяет различные положения устойчивости в соответствии с геометрическими и гидростатическими вариациями.

Другие труды

Как известно из биографии Архимеда и упоминаний более поздних авторов, ученый написал ряд других работ, которые не сохранились. Особый интерес представляют трактаты о катоптрике, в которых он среди прочего обсуждает явление рефракции; на 13 полурегулярных (архимедовых) многогранниках (те тела, ограниченные правильными многоугольниками, не обязательно все одного типа, которые могут быть вписаны в сферу). В дополнение к этим, в арабском переводе сохранились несколько работ, приписанных Архимеду, которые он не мог бы составить в их нынешнем виде, хотя они могут содержать «архимедовы» элементы. К ним относятся работы по вписанию правильного семиугольника в круг; коллекция лемм (предположения, которые считаются истинными и используемые для доказательства теоремы) и книга «О касающихся кругах» — обе они имеют отношение к геометрии элементарной плоскости; и «Стомахион», содержащий описание загадки в виде головоломки (квадрат, разделенный на 14 частей).

Архимедов винт

Этот водяной винт похож на штопор, размещенный в трубе. С его помощью можно поднимать воду из реки, озера или колодца. Традиционно его изобретение приписывают Архимеду. Стефани Далли из Оксфордского университета обнаружила ассирийские клинописные письмена, датированные около 680 до н. э. и содержащие описания того, что очень напоминает водяной винт и использовалось для орошения садов в городе Ниневии в Месопотамии. Она считает, что эти сады на самом деле были знаменитыми Висячими садами, когда-то связанными с Вавилоном. В месопотамской культуре изобретатели оставались анонимными или их изобретения приписывались королю, который заплатил за работу.

Возможно, имя Архимеда связано с водяным винтом по одной из этих причин:

• Устройство было забыто, после того как Ниневия была завоевана вавилонянами, а Архимед изобрел его с нуля.
• Устройство могло достичь Египта, который находился под властью Ассирии в 680 году до нашей эры. Архимед, возможно, видел его в действии четыре столетия спустя, когда Египет был под властью греков. Вполне возможно, что он значительно улучшил конструкцию, сделав ее более удобной и дешевой в использовании.

История о золотой короне

Это один из самых интересных фактов в биографии Архимеда. Король Гиерон II отдал золото ремесленнику, чтобы сделать из него корону. Готовая, она весила столько же, сколько и золото, данное мастеру, но король был подозрительным. Он решил, что мастер украл часть золота, заменив его серебром. Решить проблему он поручил Архимеду.

Было известно, что золото плотнее серебра, поэтому один кубический сантиметр золота будет весить больше, чем один кубический сантиметр серебра. Проблема заключалась в том, что корона была неправильной формы, поэтому, хотя ее вес был известен, ее объем — нет.

Считается, что Архимед измерил уровень воды в чашке, сравнив изменения при погружении килограмма золота и килограмма серебра. Если бы мы сделали это измерение с использованием современного оборудования, мы обнаружили бы, что 1 кг золота повысит уровень воды на 51,8 мл, а 1 кг серебра — на 95,3 мл.

Как говорится в биографии, Архимед обнаружил, что корона была смесью золота и серебра. Считается, что идея, как решить эту проблему, появилась, когда Архимед принимал ванну, заметив при этом, как меняется уровень воды. Он был так взволнован, что вскочил и побежал голым по улицам Сиракуз, выкрикивая: «Эврика!» — что значит: «Нашел!»

Астрономия

В биографии великого математика Архимеда есть упоминание о том, что он также был известен как выдающийся астроном: его наблюдения солнцестояний использовались Гиппархом, одним из выдающихся астрономов II века до н. э. Об этой стороне деятельности Архимеда известно очень мало, хотя работа «О счислении песчинок» раскрывает его интерес к этой науке и практические наблюдательные способности. Однако сохранился ряд чисел, которые приписываются ему, указывающих расстояния между Землей и различными небесными телами, которые, как было показано, основаны не на наблюдаемых астрономических данных, а на «пифагорейской» теории. Удивительно, что эти метафизические предположения можно найти в работах практикующего астронома, но есть все основания полагать, что их верно приписывают Архимеду.

Похожие статьи

Наука и Техника

Альберт Эйнштейн: биография, личная жизнь, открытия физика

Наука и Техника

Юрий Гагарин: биография, личная жизнь, фото

Наука и Техника

Василий Сухомлинский: биография и педагогическая деятельность

Наука и Техника

Ибн Сина Авиценна: биография, вклад в науку

Наука и Техника

Александр Бутлеров: биография, научная деятельность и достижения

Наука и Техника

Августин Блаженный: биография, теории и цитаты

Архимед: биография, фото, видео

Архимед (287 до н. э. — 212 до н. э.) — греческий математик, инженер и физик, заложивший основы механики и гидростатики. Мировую известность получил благодаря открытиям в геометрии.

Сведения об Архимеде оставили Тит Ливий, Плутарх, Полибий, Цицерон, Витрувий и другие античные авторы. Но все они жили после описываемых событий. Архимед родился в Сиракузах (греческая колония на Сицилии). Отцом будущего ученого был астроном и математик Фидий, который был в близком родстве с тираном Сиракуз. Обучался греческий изобретатель в Александрии Египетской — научный центр того времени. Здесь он познакомился с астрономом Кононом и философом Эратосфеном. Затем Архимед вернулся в Сиракузы. Здесь он всегда был окружён вниманием и никогда не нуждался в средствах. Но реальные события из его жизни трудно отличить от легенд, поводом для которых стали его изобретения.

Легенды

Рассказывают, что знаменитый закон Архимеда, ученый открыл, когда принимал ванну. Согласно легенде он с криком «Эврика!» («Нашел!») выскочил голый на улицу.

По другой легенде Архимед помог спустить на воду тяжелый многопалубный корабль, построенный при помощи специальной системы блоков. При этом он заявил: «Дайте мне точку опоры, и я смогу перевернуть мир».

Инженерный гений ученого проявился при осаде Сиракуз в ходе 2-й Пунической войны. По легенде в это время Архимеду было 75 лет. Тем не менее, мощные метательные машины, спроектированные инженером, забросали римские войска. Специальные краны захватывали римские судна железными крюками, приподнимали их кверху и бросали вниз таким образом, что корабли тонули. Кроме того, во время осады Сиракуз римский флот был сожжён при помощи зеркал и отполированных щитов, сфокусировавших солнечные лучи на корабли. Отметим, что правдивость последних историй была подтверждена экспериментами.

Смерть Архимеда

Существует несколько версий смерти Архимеда. Согласно рассказу Иоанна Цеца, в разгар боя математик сидел около своего дома и размышлял над чертежами, которые он сделал на дорожном песке. Римский воин, пробегавший мимо, наступил на чертёж, после чего учёный бросился на него со словами: «Не тронь чертежей!». В результате солдат хладнокровно убил старика.

А вот Плутарх рассказывает, будто к Архимеду пришел солдат и сказал, что его зовёт Марцелл. Но ученый просил легионера подождать, пока он решит задачу. Воин рассердился и пронзил изобретателя мечем. По третьей версии Архимед лично отправился к Марцеллу, намериваясь отнести ему приборы для измерения Солнца. Но его ноша привлекла внимание римлян. Последние решили, что учёный несёт золото или драгоценности, и убили его.

Диодор Сицилийский утверждает, что Архимед погиб, делая набросок диаграммы. В это время римский солдат стал тащить его, но, поглощенный диаграммой, ученый сказал: „Прочь с моей диаграммы! Кто-нибудь, подайте мою машину!» Римлянин испугался и убил старика. Тем не менее, Марцелл устроил ученому великолепные похороны, а убийца был обезглавлен. Плутарх также утверждает, что Марцелл был сильно разгневан гибелью изобретателя, которого приказал не трогать.

Научная деятельность

Плутарх отмечает, что Архимед был одержим математикой. Занимаясь наукой, он забывал даже о пище. Греческому ученому принадлежат исследования по арифметике, геометрии и алгебре. В частности, именно Архимед нашёл все полуправильные многогранники, развил учение о конических сечениях и открыл геометрический способ решения кубических уравнений. Он нашёл общий метод вычисления объёмов и площадей. Идеи Архимеда стали основой интегрального исчисления. Но своим лучшим достижением он считал определение объёма и поверхности шара. Даже на своей могиле Архимед просил выбить шар, вписанный в цилиндр.

Изобретатель вычислил площадь поверхности для сегмента шара и витка так называемой «спирали Архимеда», определил объёмы сегментов эллипсоида, шара и параболоида. Архимед вычислил отношение длины окружности к диаметру. Идеи Архимеда существенно опережали своё время. Только в 17 в. учёные продолжили и развили труды великого математика.

Архимед первым начал успешно применять на практике рычаг. К примеру, он построил достаточно много блочно-рычажных механизмов, которые облегчили подъём и транспортировку тяжёлых грузов. Великий инженер изобрел архимедов винт (шнек), предназначенный для вычерпывания воды. Данный механизм до сего дня применяют в Египте. Архимед стал первым теоретиком механики.

Кроме того, греческий ученый построил планетарий, при движении которого можно было наблюдать некоторые планеты, восход Солнца, фазы и затмения Луны. Он считал, что система мира является гелиоцентрической (планеты вращаются вокруг Солнца).

До наших дней сохранились следующие сочинения Архимеда:

• «О спиралях»;
• «Квадратура параболы»;
• «О плавающих телах»;
• «О шаре и цилиндре»;
• «Измерение круга»;
• «Псаммит»;
• «Стомахион»;
• «Книга лемм».

Интересные факты

Архимед создал более 40 изобретений. Большинство из них относится к области военной техники. Например, метательные машины, изобретенные Архимедом, запускали камни весом 250 кг. Некоторые современные исследователи даже утверждают, что Архимед изобрел пушки.

В честь гениального ученого названы:

• кратер Архимед;
• астероид 3600 Архимед;
• улицы в Амстердаме, Днепропетровске, Донецке, Нижнем Новгороде и площадь в Сиракузах.

Лейбниц однажды сказал, что, если внимательно читать сочинения Архимеда, то открытия геометров уже не будут удивлять. И действительно, часть вычислений греческого ученого были повторены лишь спустя 1,5 тыс. лет всем тем же Лейбницем и Ньютоном.

Карел Чапек написал рассказ «Смерть Архимеда». Неканонические версии гибели ученого даны в рассказах русских писателей А.Башкуева «Убить Архимеда» и О. Ворона «Война и геометр».

В 1972 г. о великом ученом был снят мультфильм «Коля, Оля и Архимед».

Британика

• Развлечения и поп-культура
• География и путешествия
• Здоровье и медицина
• Образ жизни и социальные вопросы
• Литература
• Философия и религия
• Политика, право и правительство
• Наука
• Спорт и отдых
• Технология
• Изобразительное искусство
• Всемирная история

• Этот день в истории
• Викторины
• Подкасты
• Словарь
• Биографии
• Резюме
• Популярные вопросы
• Обзор недели
• Инфографика
• Демистификация
• Списки
• #WTFact
• Товарищи
• Галереи изображений
• Прожектор
• Форум
• Один хороший факт

• Развлечения и поп-культура
• География и путешествия
• Здоровье и медицина
• Образ жизни и социальные вопросы
• Литература
• Философия и религия
• Политика, право и правительство
• Наука
• Спорт и отдых
• Технология
• Изобразительное искусство
• Всемирная история

• Britannica Classics
  Посмотрите эти ретро-видео из архивов Encyclopedia Britannica.
• Britannica объясняет
  В этих видеороликах Britannica объясняет различные темы и отвечает на часто задаваемые вопросы.
• Demystified Videos
  В Demystified у Britannica есть все ответы на ваши животрепещущие вопросы.
• #WTFact Видео
  В #WTFact Britannica делится некоторыми из самых странных фактов, которые мы можем найти.
• На этот раз в истории
  В этих видеороликах узнайте, что произошло в этом месяце (или любом другом месяце!) в истории.

• Студенческий портал
  Britannica — это главный ресурс для учащихся по ключевым школьным предметам, таким как история, государственное управление, литература и т. д.
• Портал COVID-19
  Хотя этот глобальный кризис в области здравоохранения продолжает развиваться, может быть полезно обратиться к прошлым пандемиям, чтобы лучше понять, как реагировать сегодня.
• 100 женщин
  Britannica празднует столетие Девятнадцатой поправки, выделяя суфражисток и политиков, творящих историю.
• Britannica Beyond
  Мы создали новое место, где вопросы находятся в центре обучения. Вперед, продолжать. Спросить. Мы не будем возражать.
• Спасение Земли
  Британника представляет список дел Земли на 21 век. Узнайте об основных экологических проблемах, стоящих перед нашей планетой, и о том, что с ними можно сделать!
• SpaceNext50
  Britannica представляет SpaceNext50. От полёта на Луну до управления космосом — мы исследуем широкий спектр тем, которые подпитывают наше любопытство к космосу!

Страница не найдена

Приносим свои извинения! Этот контент недоступен. Посетите домашнюю страницу Britannica или воспользуйтесь полем поиска ниже.

Землетрясения: правда или вымысел?

Imma Let You Finish: 10 классических моментов в истории MTV

Решительные люди не принимают лучших решений – новое исследование

Архимед — Энциклопедия всемирной истории

Архимед (287–212 гг. до н. э.) был греческим инженером и изобретателем, который считается величайшим математиком древности и одним из величайших математиков всех времен. Ему приписывают ряд изобретений, которые используются до сих пор (например, винт Архимеда), и его называют отцом математики и математической физики.

Он родился в греческой колонии Сиракузы, Сицилия, и прожил там всю свою жизнь, за исключением короткого времени, проведенного в Александрии, Египет, где он подружился с эрудитом Эратосфеном (ок. 276–195 гг. до н. э.) и астрономом Кононом. Самоса (с ок. 280 до ок. 220 г. до н. Э.). Вернувшись в Сиракузы, он работал на короля Гиеро II (годы правления 270–215 до н. э.), с которым он, возможно, был связан родственными узами, в качестве инженера и решателя проблем. Говорят, что он разработал или усовершенствовал ряд видов оружия для защиты Сиракуз от римлян во время Второй Пунической войны (218–201 гг. до н. э.), включая тепловой луч, существование и эффективность которого до сих пор обсуждаются.

Удалить рекламу

Реклама

Архимед наиболее известен своим изобретением винта Архимеда, применением рычага и своими математическими достижениями. Говорят, что он был настолько поглощен интеллектуальными занятиями, что часто забывал поесть или помыться. Эта целеустремленность, возможно, способствовала его смерти, поскольку после падения Сиракуз римлянами в 212 г. до н.э. солдат приказал ему следовать за ним, но он был поглощен математическими расчетами и отказался. Затем он был убит солдатом, который не узнал его, вопреки прямому приказу римского полководца Марка Клавдия Марцелла (l. c. 270–208 до н. Э.). В свое время он считался математическим и инженерным гением, и эта репутация сохраняется и по сей день.

Жизнь и Александрия

Говорят, что Архимед изобрел астрономические устройства, которые могли определять положение и движение солнца, луны и планет.

Почти ничего не известно о жизни Архимеда, за исключением того, что он родился в Сиракузах, Сицилия, которая тогда была частью региона, известного как Великая Греция («Великая Греция»), римский термин для областей, заселенных греческой колонизацией вдоль побережье Южной Италии.

Его отца, астронома, звали Фидий, и считается, что его семья принадлежала к высшему классу или, возможно, к знати, поскольку они могли позволить себе отправить его в Александрию для получения образования. Первое сохранившееся упоминание об Архимеде происходит из работ Полибия (с 200 по 118 г. до н. э.), который в первую очередь интересовался военными машинами, спроектированными Архимедом. Полибий, скорее всего, опустил информацию о жизни Архимеда, потому что биография (теперь утерянная) уже была опубликована.

Удалить рекламу

Реклама

YouTube Следите за нами на Youtube!

В какой-то момент отец отправил его в Александрию, которая в то время развивалась как интеллектуальный центр, соперничающий с Афинами, при династии Птолемеев (323-30 гг. до н.э.). В Александрии он подружился с Эратосфеном Киренским и Кононом Самосским, ведущими интеллектуалами города. Конон был уважаемым астрономом и математиком, а Эратосфен был главой Александрийской библиотеки и эрудитом, который первым вычислил окружность Земли.

Подробности этих отношений неизвестны, но Архимед настолько восхищался Эратосфеном, что посвятил его работу Метод к нему.

Астрономические достижения

Вполне вероятно, что и Конон, и Эратосфен оказали влияние на Архимеда в дисциплинах математики и астрономии, но любое предположение о том, насколько велико это влияние, может быть спекулятивным. Говорят, что Архимед написал ряд работ по астрономии, на которые ссылались более поздние авторы, но ни одна из них не сохранилась, за исключением его «Счетчик песка», , в котором вычислялся размер Вселенной. Название происходит от его попытки определить, сколько песчинок заполнит вселенную, и для этого ему нужно было знать, насколько велика вселенная. Работа наиболее известна сохранением гелиоцентрической модели, предложенной астрономом Аристархом Самосским (с 310 до 230 г. до н.э.). Комментарии ученого Т. Л. Хит:

Любите историю?

Подпишитесь на нашу бесплатную еженедельную рассылку по электронной почте!

Sandreckoner примечателен развитием в нем системы выражения очень больших чисел порядками и периодами, основанной на степенях мириады-мириады. Он также содержит важную ссылку на гелиоцентрическую теорию Вселенной, выдвинутую Аристархом Самосским в книге «гипотез», а также исторические подробности предыдущих попыток измерить размер Земли и указать размеры и расстояния до солнце и луна. (Ливингстон, 125)

Говорят, что Архимед изобрел астрономические устройства, которые могли определять положение и движение солнца, луны и планет. По крайней мере, одно из этих устройств описывается как бронзовая сфера, которая при вращении показывала положение планет и то, как они вращаются вокруг Земли (поскольку в то время Земля считалась центром Вселенной). Это упоминание об этих устройствах более поздним писателем и оратором Цицероном (ок. 106–143 гг. до н. э.) цитируется современными учеными как предположение, что Архимед является наиболее вероятным изобретателем антикитерского механизма.

Антикиферский механизм

Марк Картрайт (CC BY-NC-SA)

Антикиферский механизм (также известный как Антикиферское устройство) считается первым в мире аналоговым компьютером. Устройство, обнаруженное в 1901 году у греческого острова Антикитера, датируется концом 2-го — началом 1-го века до н. э. и использовалось для расчета положения солнца, луны и планет. Устройство основывалось на вавилонских и египетских астрономических принципах, но использовало буквы греческого алфавита и было произведено в Греции. Поворачивая рукоятку, можно было перемещать указатель, который со щелчком вставал на место, показывая фазу луны, расположение планет, а также мог рассчитать затмение.

Удалить рекламу

Реклама

Архимед — лишь один из претендентов на роль изобретателя устройства, поскольку оно также приписывается Гиппарху из Никеи (190–120 гг. до н. э.) и другим. Однако упоминание Цицероном подобных изобретений Архимеда подтверждается математиком Паппом Александрийским (с 1. 290 по ок. 350 г. н.э.), который утверждал, что Архимед написал работу о том, как создавать такие устройства. Однако это не означает, что Архимед построил антикитерское устройство — его работы могли вдохновить Гиппарха или кого-то еще на его создание — и личность изобретателя до сих пор остается предметом споров.

Винт Архимеда

Винт Архимеда представлял собой цилиндр, в котором заключено скрученное лезвие, которое вращалось вверх при повороте рукоятки, механизм, используемый до сих пор.

Был ли он создателем антикитерского устройства, он хорошо зарекомендовал себя как изобретатель винта Архимеда, средства перекачки воды с нижнего уровня на более высокий. Как и во многих историях, касающихся жизни Архимеда, существуют различные детали обстоятельств, приведших к созданию винта Архимеда, но все они связаны с проблемой удаления воды с самой нижней палубы корабля.

Самая известная версия принадлежит греческому писателю Афинею из Навкратиса, который рассказывает, как Гиерон II просил Архимеда спроектировать для него массивный корабль, величайший из всех когда-либо виденных, который мог бы служить в судоходстве, в качестве роскошного корабля или для ведения войны. . Архимед спроектировал самый большой из когда-либо построенных кораблей, Syracusia , на котором был тщательно продуманный храм Афродиты, сады, тренажерный зал, парадные залы и другие удобства, достаточно места для более чем 1900 пассажиров, экипажа и солдат, а также боевые башни. как полноразмерная катапульта на борту. Корабль был построен по планам Архимеда, но затем из-за его размера и веса было обнаружено, что через его корпус просачивается значительное количество воды.

Удалить рекламу

Реклама

Винт Архимеда представлял собой цилиндр, в котором заключено скрученное лезвие, которое вращалось вверх при вращении рукоятки. Поместив один конец цилиндра в воду и повернув рукоятку, вода будет подниматься и удаляться с корабля. Этот механизм до сих пор используется в ряде приложений по всему миру. Syracusia отплыл только один раз, из Сиракуз в Александрию, где был преподнесен в дар Птолемею III Эвергету (годы правления 246–222 до н. э.), но что с ним случилось после этого, неизвестно.

Принцип Архимеда

Корабль фигурирует в некоторых версиях истории о принципе Архимеда, который установил, что любой плавающий объект вытесняет собственный вес жидкости, в которой он находится. Принцип Архимеда объясняет, почему объект плавает, а не тонет (принцип плавучести), и поэтому он известен как отец гидростатики. Говорят, что Архимед пришел к своим выводам, пытаясь понять, как такой большой корабль, как «Сиракузии », сможет плавать. Текст Архимеда, О плавающих телах (все еще сохранившийся) никогда не упоминает Сиракузии в связи с его открытием, но он также не упоминает знаменитую золотую корону, которая фигурирует в большинстве версий истории.

Сиракузии

Неизвестный исполнитель (CC BY-SA)

Согласно наиболее известной версии римского архитектора и инженера Витрувия (90–20 гг. до н. э.), Гиерон II снабдил мастера чистым золотом для изготовления короны. Когда корону представили королю, он заподозрил, что ювелир использовал неблагородный металл и покрыл ее лишь частью золота, оставив себе большую его часть. Он попросил Архимеда изобрести какой-нибудь метод открытия, не повредив корону. Говорят, что Архимед какое-то время размышлял над этой проблемой, пока однажды, опускаясь в свою ванну, он не заметил, как вода поднимается, когда ее вытесняет его тело, и не понял, что этот принцип можно использовать для определения плотности макушки. Говорят, что он был так взволнован этим откровением, что выбежал из дома голым по улице с криком «Эврика!» («Я нашел это!»). Хит развивает принцип:

Удалить рекламу

Реклама

Архимед изобрел целую науку о гидростатике. Начав трактат «О плавающих телах» с предположения о равномерном давлении в жидкости, он сначала доказывает, что поверхность покоящейся жидкости представляет собой шар с центром в центре Земли. Другие положения показывают, что если твердое тело плавает в жидкости, то вес твердого тела равен весу вытесненной жидкости, а если взвесить в ней твердое тело тяжелее жидкости, оно будет легче своего истинного веса на вес вытесненной жидкости. Затем, после второго предположения, что тела, выталкиваемые вверх в желобе, выталкиваются вверх вдоль перпендикуляров к поверхности, проходящих через их центры тяжести, Архимед имеет дело с положением покоя и устойчивостью сегмента шара, плавающего в воздухе. жидкость с основанием полностью выше или полностью ниже поверхности. Книга II представляет собой выдающееся проявление силы, полностью исследующее все положения покоя и устойчивости прямого сегмента параболоида, плавающего в жидкости, согласно (1) соотношению между осью твердого тела и параметром образующей параболы. и (2) к удельному весу твердого вещества по отношению к жидкости; термин «удельный вес» не употребляется, но идея полностью выражается другими словами. (Ливингстон, 125)

Согласно Витрувию, Архимед использовал этот принцип для определения плотности короны и обнаружил, что ювелир действительно использовал неблагородный металл и оставил большую часть золота себе.

Математические достижения

Слава Архимеда как математического гения основана на ряде его работ, многие из которых сохранились до наших дней и которые считаются крупным вкладом в эту область. Хит пишет:

Все произведения Архимеда оригинальны и являются совершенными моделями математического изложения; их широкий диапазон будет виден из списка выживших: О сфере и цилиндре I, II, Измерение окружности, о коноидах и сфероидах, о спиралях, о плоских равновесиях I, II, Песочнице, квадратуре параболы, о плавающих телах I, II и, наконец, Метод , открытый только в 1906 году. (Ливингстон, 123)

Последней работой, на которую ссылается Хит, является «Метод механических теорем» , которая была идентифицирована как работа Архимеда в греческом оригинале только в 1906 году историком, филологом и специалистом по архимеду Йоханом Хейбергом (1854–1819 гг.).28). Он был спрятан за более поздним текстом христианского литургического произведения, в котором повторно использовались страницы более старого произведения. В Средние века было обычной практикой перерабатывать старые книги, развязывая их, соскребая страницы и стирая их, а затем используя их для нового произведения, потому что пергамент стоил дорого.

Иллюстрация Архимеда

Д-р Мануэль (CC BY-SA)

Работа, обнаруженная Хейбергом (теперь известная как Палимпсест Архимеда), была повторно использована таким образом примерно в 1229 году.с литургическим текстом, написанным поверх выцветшего оригинала, который, тем не менее, все еще можно было прочитать. Недавняя работа с визуализацией в период с 1999 по 2008 год сделала работу Архимеда более ясной, и Метод теперь можно рассматривать как законченную работу.

Архимед вычислил число Пи как 3,14, установил исчисление благодаря открытию бесконечно малых, определил параболы, сформулировал площадь круга и описал свойство действительных чисел, среди других важных вкладов. Однако его работа не была чисто умозрительной или абстрактной мыслью, поскольку он применял математику для решения проблем и проектирования, как в случае со своими знаменитыми военными машинами.

Боевые машины

Архимеду часто приписывают изобретение рычага, но на самом деле он объяснил, как работает рычаг, и позволил более точно его использовать. Его изобретение одометра (который измеряет расстояние) использовало рычаг на тележке, которая при качении откладывала маленький шарик, чтобы отмечать каждую милю между двумя точками. Рычаг также использовался для улучшения существующих катапульт для защиты Сиракуз от римлян.

Во время Второй Пунической войны Сиракузы были союзниками Рима, но перешли на другую сторону, чтобы поддержать Карфаген. Рим послал генералов Клавдия Марцелла и Аппия Клавдия Пульхера (ум. 211 г. до н.э.) против Сиракуз в 214 г. до н.э., чтобы вернуть их в строй. Римляне, кажется, думали, что кампания будет легкой, пока они не столкнулись с военными машинами Архимеда, которые, как говорят, защищали город в течение двух лет. Помимо улучшенных катапульт, двумя самыми известными устройствами были коготь Архимеда и его тепловой луч.

Коготь Архимеда представлял собой краноподобный механизм с крюком на одном конце, который можно было использовать для уничтожения кораблей. Похоже, что в сторону моря было развернуто несколько таких устройств, и когда римские корабли приближались, кран опускался и либо переворачивал корабль, либо поднимал его, чтобы врезаться в другой. Римский историк Ливий (с 59 г. до н.э. по 17 г. н.э.) отмечает, что Рим понес тяжелые потери из-за обороны Архимеда, и особо отмечает эффективность устройства когтей. Современные реконструкции клешни Архимеда доказали, что устройство, вероятно, работало так, как описано древними историками.

Тепловые лучи вызывают гораздо больше споров в наши дни, поскольку некоторые ученые продолжают сомневаться в том, как они работали и существовали ли они вообще. Устройство никогда не определяется ни в одной из работ, в которых оно упоминается. Писатель Лукиан Самосатский (с ок. 125 до ок. 180 г. н. э.), например, только говорит, что Архимед уничтожал вражеские корабли огнем, а Анфимий Тралльский утверждает, что он делал это с помощью «зажигательных стекол», но ни один из них не описывает, как это было сделано. .

Писатель XII века Иоанн Цецес из Византии (1110–1180 гг. до н. э.), однако, дает наиболее подробное описание в своем Chiliades ( Истории ), Книга II.119-127:

Старик [Архимед] сконструировал какое-то шестигранное зеркало. Поставив из равномерного промежутка зеркала маленькие такие зеркала, четверные в углах, которые приводились в движение как чашечками, так и шарнирными соединениями, он поставил это шестиугольное зеркало посреди лучей солнца, когда оно было полдень как летом, так и в большую часть зимнего сезона. Когда позже лучи отразились в нем, страшное огненное пламя поднялось к сосудам и превратило их в пепел с длины выстрела из лука. (Цецес, Чилиадес , 2)

Этот отчет взят из утерянной работы математика Паппа Александрийского (с 290 по 350 г. н. э.). Практичность теплового луча, как описано, была проверена в наши дни и признана неправдоподобной, но неясно, насколько точным было описание Паппа или как были наклонены зеркала. Ученые продолжают спорить о том, существовало ли когда-либо описанное устройство, но похоже, что Архимед создал какое-то изобретение, а не катапульту, которая поджигала корабли на расстоянии.

Заключение

Оборона Архимеда, чем бы она ни была, эффективно сдерживала римлян в течение двух лет, пока они не пробили внешние стены города, в то время как защитники были отвлечены приготовлениями к религиозному празднику в честь Артемиды. Марцелл отдал строгий приказ взять Архимеда живым, поскольку он, кажется, знал, что стоит за успехом обороны города, и считал его военным активом.

Согласно Плутарху (с л. ок. 45/50 до ок. 120/125 н. э.), Архимед занимался расчетами на берегу, когда к нему подошел римский солдат и призвал его следовать за ним. Архимед был настолько увлечен своим делом, что якобы сказал этому человеку: «Не мешай моим кругам», имея в виду диаграммы, которые он начертил на песке. Говорят, что это были его последние слова, когда солдат, не узнав его, обнажил меч и убил его. Также предполагалось, что солдат знал, кто он такой, и убил его, чтобы отомстить за многих римлян, погибших от его изобретений.

Он был похоронен в сложной гробнице в городе, но как это могло произойти, неясно, поскольку Марцелл осаждал внутреннюю цитадель еще восемь месяцев после смерти Архимеда, а затем полностью разграбил город. Цицерон, однако, утверждает, что посетил гробницу, находившуюся в запущенном и ветхом состоянии, и восстановил ее, когда служил мировым судьей на Сицилии. Говорят, что гробница была украшена скульптурой в виде сферы и цилиндра, центральным элементом знаменитой одноименной работы Архимеда, посвященной одному из величайших умов древности.