ARCHIMEDES: BIOGRAFIJA, PRISPEVKI IN IZUMI - ZNANOST - 2026

Archimedes iz Sirakuze (287 pr. N. Št. - 212 pr.n.št.) je bil grški matematik, fizik, izumitelj, inženir in astronom iz starodavnega mesta Sirakuze na otoku Sicilije. Njegovi najbolj izstopajoči prispevki so Arhimedov princip, razvoj metode izčrpanja, mehanična metoda ali ustvarjanje prvega planetarija.

Trenutno velja za eno najpomembnejših osebnosti starodavne matematike, skupaj z Euklidom in Apolonijem, saj so njihovi prispevki pomenili pomemben znanstveni napredek za čas računanja, fizike, geometrije in astronomije. Po drugi strani ga to uvršča med najvidnejše znanstvenike človeške zgodovine.

Kljub temu, da je znanih malo podrobnosti njegovega osebnega življenja - in tiste, ki so znane, so dvomljive zanesljivosti -, so njegovi prispevki znani po zaslugi vrste pisem, napisanih o njegovem delu in dosežkih, ki so se ohranili do danes, ki pripadajo do dopisovanja, ki ga je dolga leta vzdrževal s prijatelji in drugimi takratnimi matematiki.

Arhimed je bil v svojih časih znan po svojih izumih, ki so pritegnili veliko pozornosti njegovih sodobnikov, deloma tudi zato, ker so bili uporabljeni kot vojne naprave za uspešno preprečevanje številnih rimskih vpadov.

Vendar naj bi trdil, da je bila resnično pomembna edino matematika in da so bili njegovi izumi zgolj plod hobija uporabne geometrije. Po potomstvu so bila njegova dela iz čiste matematike veliko bolj cenjena kot njegovi izumi.

Življenjepis

Arhimed Sirakuze se je rodil približno leta 287 pr. O njegovih zgodnjih letih ni znanih veliko informacij, čeprav je mogoče reči, da se je rodil v Sirakuzi, mestu, ki velja za glavno morsko pristanišče otoka Sicilije, danes v Italiji.

Takrat je bilo Sirakuza eno od mest, ki so sestavljala tako imenovano Magna Graecia, ki je bila prostor, ki so ga naseljevali grški prebivalci grškega izvora proti južnemu območju italijanskega polotoka in na Siciliji.

O Arhimedovi materi ni znanih posebnih podatkov. V zvezi z očetom je znano, da se je to imenovalo Phidias in da je bil posvečen astronomiji. Te informacije o njegovem očetu so znane po odlomku knjige Števec peska, ki jo je napisal Arhimed, v kateri omenja očetovo ime.

Heraklid, ki je bil grški filozof in astronom, je bil z Arhimedom tesni prijatelji in o njem je celo napisal biografijo. Vendar se ta dokument ni ohranil, zato vsi podatki, ki so v njem, niso znani.

Po drugi strani je zgodovinar, filozof in biograf Plutarch v svoji knjigi z naslovom Vzporedna življenja navajal, da je Arhimed v krvni zvezi s Hierom II., Tiranom, ki je od 265 pr.

Usposabljanje

Zaradi malo informacij, ki jih je imel o Arhimedesu, zagotovo ni znano, kje je dobil prvo usposabljanje.

Vendar so različni zgodovinopisci ugotovili, da obstaja velika možnost, da je Arhimed študiral v Aleksandriji, ki je bila najpomembnejše grško kulturno in učno središče v regiji.

To domnevo podpirajo podatki grškega zgodovinarja Diodorija Siculusa, ki je nakazal, da je Arhimed verjetno študiral v Aleksandriji.

Poleg tega sam Arhimed v mnogih svojih delih omenja še druge znanstvenike časa, katerih delo je bilo osredotočeno v Aleksandriji, zato je mogoče sklepati, da se je v tem mestu dejansko razvilo.

Nekatere osebnosti, s katerimi se domneva, da je Archimedes sodeloval v Aleksandriji, so geograf, matematik in astronom Eiretosten iz Cirene ter matematik in astronom Conon de Sanos.

Družinska motivacija

Po drugi strani pa je lahko dejstvo, da je bil Arhimedov oče astronom, pomembno vplival na naklone, ki jih je pozneje pokazal, saj je pozneje in od mladih let v njem dokazovala posebna privlačnost do znanstvenega področja. znanost.

Po njegovem času v Aleksandriji ocenjujejo, da se je Arhimed vrnil v Sirakuzo.

Znanstveno delo

Po vrnitvi v Sirakuzo je Arhimed začel izmišljati različne artefakte, zaradi katerih je kmalu pridobil nekaj priljubljenosti med prebivalci tega mesta. V tem obdobju se je popolnoma predal znanstvenemu delu, izdeloval je različne izume in sklepal različne matematične predstave precej pred svojim časom.

Tako je na primer s preučevanjem značilnosti trdno ukrivljenih in ravninskih figur prišel do oblikovanja konceptov, povezanih s integralnim in diferencialnim računanjem, ki so ga razvili pozneje.

Tudi Arhimed je bil tisti, ki je določil, da prostornina, povezana s kroglo, ustreza dvakratni velikosti valja, ki jo vsebuje, in je bil on tisti, ki je izumil sestavljeni škripec, na podlagi svojih odkritij o zakonu vzvoda.

Spopad v Sirakuzi

Med letom 213 pred našim štetjem so rimski vojaki vstopili v mesto Sirakuza in obkolili njegove naseljenike, da bi jih predali.

To akcijo je v okviru druge punične vojne vodil grški vojsko in politik Marco Claudio Marcelo. Pozneje je bil znan kot Rimski meč, saj je na koncu osvojil Sirakuzo.

Sredi spora, ki je trajal dve leti, so se prebivalci Sirakuze borili proti Rimljanom s pogumom in srditostjo, Arhimed pa je imel zelo pomembno vlogo, saj se je posvetil ustvarjanju orodij in instrumentov, ki bi pomagali premagati Rimljane.

Končno je Marco Claudio Marcelo zavzel mesto Sirakuze. Pred veliko inteligenco Arhimeda je Marcelo na strog način ukazal, naj ga ne poškodujejo ali ubijejo. Toda Arhimed je bil ubit zaradi rok rimskega vojaka.

Smrt

Arhimed je umrl leta 212 pr. Več kot 130 let po njegovi smrti, leta 137 pred našim štetjem, je pisatelj, politik in filozof Marco Tulio Cicero zasedel položaj v administraciji Rima in želel najti grob Arhimeda.

Ta naloga ni bila lahka, saj Cicero ni mogel najti nikogar, ki bi natančno določil lokacijo. Vendar ga je na koncu dobil, zelo blizu vrat Agrigento in v žalostnem stanju.

Ciceron je očistil grobnico in odkril, da je bila znotraj jeklenke vpisana krogla, kot sklic na Arhimedovo odkritje prostornine pred nekaj časa.

Različice o njegovi smrti

Prva različica

Ena od različic navaja, da je bil Arhimed za reševanje matematičnega problema, ko je k njemu pristopil rimski vojak. Govori se, da je morda Arhimed zahteval malo časa za rešitev problema, zato bi ga vojak ubil.

Druga različica

Druga različica je podobna prvi. V njem piše, da je Arhimed reševal matematično težavo, ko je mesto prevzel.

Rimski vojak je vstopil v svojo četo in mu naročil, naj se sreča z Marcellusom, na kar mu je Arhimed odgovoril, da mora najprej rešiti težavo, na kateri dela. Zaradi tega odziva je bil vojak razburjen in ga ubil.

Tretja različica

Ta hipoteza kaže, da je imel Arhimed v svojih rokah veliko raznolikost matematičnih instrumentov. Nato ga je videl vojak in zdelo se je, da lahko nosi dragocene predmete, zato ga je ubil.

Četrta različica

Ta različica ponazarja, da je bil Arhimed nekdo blizu tal in je razmišljal o nekaterih načrtih, ki jih je proučeval. Očitno je zadaj prišel rimski vojak in ga, ne zavedajoč se, da je Arhimed, ustrelil.

Arhimedov znanstveni prispevek

Načelo Arhimeda

Arhimedov princip sodobna znanost velja za eno najpomembnejših zapuščin antične dobe.

Skozi zgodovino in ustno je bilo razkrito, da je Arhimed do svojega odkritja prišel po naključju, zahvaljujoč temu, da mu je kralj Hieron naročil, naj preveri, ali je zlata krona, ki mu jo je naročil, narejena samo iz zlata čista in ne vsebuje nobene druge kovine. To je moral storiti, ne da bi uničil krono.

Govori se, da se je medtem, ko je Arhimed razmišljal, kako naj reši to težavo, odločil za kopanje, in ko je vstopil v kad, je ugotovil, da se je nivo vode, ko se je potopil vanjo, povečal.

Na ta način bi odkril znanstveno načelo, ki pravi, da "vsako telo, ki je v celoti ali delno potopljeno v tekočino (tekočino ali plin), dobi potisk navzgor, kar je enako teži tekočine, ki jo predmet izbije."

To načelo pomeni, da tekočine izvajajo navzgor silo - potiskanje navzgor - na kateri koli predmet, potopljen v njih, in da je količina te potisne sile enaka teži tekočine, ki jo izpodriva potopljeno telo, ne glede na njegovo težo.

Pojasnilo tega načela opisuje pojav flotacije in ga najdemo v njegovem Traktatu o plavajočih telesih.

Arhimedov princip se je izjemno uporabljal za potomstvo pri plavanju predmetov množične uporabe, kot so podmornice, ladje, reševalci in baloni z vročim zrakom.

Mehanska metoda

Drugi najpomembnejši Arhimedov prispevek k znanosti je bila vključitev čisto mehanske - to je tehnične metode v sklepanje in argumentiranje geometrijskih problemov, kar je pomenilo zaenkrat način reševanja tovrstnih problemov brez primere.

V kontekstu Arhimeda je geometrija veljala za izključno teoretično znanost, skupno pa je, da se je iz čiste matematike spustil v smeri drugih praktičnih ved, v katerih je bilo mogoče uporabiti njena načela.

Zaradi tega danes velja za predhodnika mehanike kot znanstvene discipline.

V pisanju, v katerem matematik izpostavi novo metodo svojemu prijatelju Eratostenu, navaja, da nam omogoča, da se s pomočjo mehanike lotevamo vprašanj matematike in da na nek način lažje sestavimo dokaz o geometrijskem izrekanju, če že obstaja imaš nekaj predhodnih praktičnih znanj, če o tem nimaš pojma.

Ta nova raziskovalna metoda, ki jo je izvedel Archimedes, bi postala predhodnica neformalne faze odkritja in oblikovanja hipotez sodobne znanstvene metode.

Pojasnilo zakona o vzvodih

Čeprav je vzvod preprost stroj, ki so ga uporabljali že dolgo pred Arhimedom, je načelo, ki njegovo delovanje razlaga v njegovem traktatu O ravnotežju letal, razložil prav on.

Pri oblikovanju tega zakona Archimedes vzpostavi načela, ki opisujejo različno vedenje vzvoda, ko nanj položimo dve telesi, odvisno od njihove teže in oddaljenosti od točke podpore.

Na ta način poudarja, da sta dve telesi, ki ju je mogoče meriti (primerljivo), postaviti na ročico, uravnati, ko sta na razdalji, obratno sorazmerni z njihovo težo.

Na enak način počnejo neizmerna telesa (ki jih ni mogoče izmeriti), vendar je ta zakon Arhimed dokazal le s telesi prve vrste.

Njegova formula načela vzvoda je dober primer uporabe mehanske metode, saj je bila glede na to, kar pojasnjuje v pismu, naslovljenem na Dositeja, najprej odkrita z mehaničnimi metodami, ki jih je uveljavil v praksi.

Kasneje jih je formuliral z uporabo geometrijskih metod (teoretičnih). Iz tega eksperimentiranja na telesih je tudi izhajal pojem težišča.

Razvoj metode izčrpavanja ali izčrpanosti za znanstveno dokazovanje

Izčrpanost je metoda, uporabljena v geometriji, ki sestoji iz približevanja geometrijskih figur, katerih območje je z napisom in obrezom znano nad nekaterimi, katerih območje naj bi bilo znano.

Čeprav Archimedes ni bil ustvarjalec te metode, jo je mojstrsko razvil, uspel je izračunati natančno vrednost Pi skozi to.

Arhimed je s pomočjo metode izčrpanosti šesterokotnike vpisal in obrisal na obod premera 1, kar je zmanjšalo na nesmiselnost razliko med površino šestkotnikov in površino oboda.

Da bi to naredil, je razrezal šesterokotnike, ki so ustvarili mnogokotnike z do 16 stranic, kot je prikazano na prejšnji sliki.

Na ta način je določil, da je vrednost pi (razmerja med dolžino oboda in njegovim premerom) med vrednostmi 3.14084507… in 3.14285714….

Archimedes je mojstrsko uporabil metodo izčrpanosti, saj se ni uspel približati izračunu vrednosti Pi s precej nizko mero napake in zato tudi, kar je zaželeno, ampak tudi zato, ker je Pi iracionalna številka. Ta metoda in dobljeni rezultati so postavili temelje, ki bi kalili v infinitezimalnem sistemu računanja in kasneje v sodobnem celostnem računu.

Mera kroga

Arhimed je za določitev območja kroga uporabil metodo, ki je bila sestavljena iz risbe kvadrata, ki se prilega točno znotraj kroga.

Vedel je, da je površina kvadrata vsota njegovih strani in da je površina kroga večja, začel je delati na pridobivanju približkov. To je storil tako, da je kvadrat postavil 6-stranski poligon in nato delal z bolj zapletenimi mnogokotniki.

Archimedes je bil prvi matematik v zgodovini, ki se je približal resnemu izračunu števila Pi.

Geometrija kroglic in valjev

Med devetimi traktati, ki sestavljajo Arhimedovo delo o matematiki in fiziki, sta dva zvezka o geometriji kroglic in valjev.

To delo obravnava določitev, da je površina katere koli polmera polmera štirikrat večja od njenega največjega kroga in da je prostornina krogle dve tretjini volumna valja, v katerega je vpisana.

Izumi

Odometer

Znan tudi kot kilometrski števec, bil je izum tega slavnega človeka.

Ta naprava je bila zgrajena po načelu kolesa, ki pri vrtenju aktivira prestave, ki omogočajo izračunavanje prevožene razdalje.

Po tem istem principu je Arhimed koncipiral različne vrste odometrov za vojaške in civilne namene.

Prvi planetarij

Na podlagi pričevanj številnih klasičnih pisateljev, kot so Ciceron, Ovidijev, Klavdija, Marcijano Kapela, Kasiodor, Sekst Empiricus in Laktancij, danes mnogi znanstveniki pripisujejo Arhimedu ustvarjanje prvega rudimentarnega planetarija.

Gre za mehanizem, sestavljen iz niza "sfer", ki jim je uspelo posnemati gibanje planetov. Za zdaj podrobnosti tega mehanizma niso znane.

Po Ciceronu so bili planetariji, ki jih je zgradil Arhimed, dva. V enem od njih je bila predstavljena zemlja in različna ozvezdja v bližini.

V drugem so z enim samim vrtenjem sonce, luna in planeti izvajali lastna in neodvisna gibanja glede na fiksne zvezde enako kot v resničnem dnevu. V slednjem so poleg tega lahko opazili tudi zaporedne faze in lunine mrke.

Arhimedov vijak

Arhimedov vijak je naprava, ki s pomočjo cevi ali cilindra prenaša vodo od spodaj navzgor skozi pobočje.

Po besedah ​​grškega zgodovinarja Diodorusa je bilo zahvaljujoč temu izumu namakanje rodovitnih dežel, ki se nahajajo ob reki Nil v starodavnem Egiptu, olajšalo, saj tradicionalna orodja zahtevajo ogromen fizični napor, ki je delavce izčrpal.

Uporabljeni valj ima v notranjosti vijak enake dolžine, ki vzdržuje medsebojno povezan sistem propelerjev ali plavuti, ki izvajajo vrtljivo gibanje, ki ga poganja ročno ročica.

Na ta način propelerji uspejo potisniti katero koli snov od spodaj navzgor in tako tvorijo nekakšen neskončen krog.

Arhimedov kremplje

Arhimedov kremplje ali železna roka, kot je tudi znano, je bilo eno najbolj strašljivih orožij vojne, ki jih je ustvaril ta matematik in je postalo najpomembnejše za obrambo Sicilije pred rimskimi vpadi.

Glede na raziskave, ki sta jih opravila profesorja z univerze Drexel Chris Rorres (oddelek za matematiko) in Harry Harris (katedra za gradbeništvo in arhitekturo), je šlo za velik vzvod, ki je imel na ročico pritrjeno kljuko s pomočjo verige, ki je visela z nje.

Skozi ročico se je s kavljem manipuliralo tako, da je padla na sovražno ladjo, cilj pa je bil, da jo pripnemo in dvignemo do te mere, da jo bo ob izpustu lahko popolnoma prevrnil ali naletel na skale na obali.

Rorres in Harris sta na simpoziju "Izredni stroji in strukture antike" (2001) predstavila miniaturno predstavitev tega artefakta z naslovom "Zasiljen vojni stroj: Gradnja in delovanje Arhimedove železne roke"

Za izvedbo tega dela so se oprli na argumente starodavnih zgodovinarjev Polibija, Plutarha in Tita Livija.

Reference

1. ASSIS, A. (2008). Arhimed, težišče in prvi zakon mehanike. Dostopno 10. junija 2017 na bourabai.ru.
2. DIJKSTERHUIS, E. (1956). Arhimed. Pridobljeno 9. junija 2015 na svetovnem spletu: books.google.co.ve/books.
3. MOLINA, A. (2008). Metoda preiskovanja Arhimeda Sirakuze: intuicija, mehanika in izčrpanost. Posvetoval se je 10. junija 2017 na spletni strani World Wide Webproduccioncientifica.luz.edu.
4. O'CONNOR, J. & ROBERTSON, R. (1999). Arhimed Sirakuze. Pridobljeno 9. junija 2017 iz history.mcs.st-and.ac.uk.
5. PARRA, E. (2009). Archimedes: njegovo življenje, dela in prispevki za sodobno matematiko. Pridobljeno 9. junija 2017 na lfunes.uniandes.edu.co.
6. QUINN, L. (2005). Arhimed Sirakuze. Pridobljeno 9. junija 2017 z math.ucdenver.edu.
7. RORRES, C. in HARRIS, H. (2001). Zastrašujoč vojni stroj: konstrukcija in delovanje železne roke Arhimeda. Pridobljeno 10. junija 2017 s cs.drexel.edu.
8. VITE, L. (2014). Arhimedov princip. Dostopno 10. junija 2017 na repository.uaeh.edu.mx.