АРХИМЕД: БИОГРАФИЯ, ВКЛАД И ИЗОБРЕТЕНИЯ - НАУКА - 2024

Архимед Сиракузский (287 г. до н.э. - 212 г. до н.э.) был греческим математиком, физиком, изобретателем, инженером и астрономом из древнего города Сиракузы на острове Сицилия. Его наиболее выдающиеся заслуги - это принцип Архимеда, разработка метода истощения, механического метода или создание первого планетария.

В настоящее время он считается одной из трех самых важных фигур в древней математике наряду с Евклидом и Аполлонием, поскольку их вклад означал важные для того времени научные достижения в области исчисления, физики, геометрии и астрономии. В свою очередь, это делает его одним из самых выдающихся ученых в истории человечества.

Несмотря на то, что известно мало подробностей его личной жизни - а те, которые известны, имеют сомнительную достоверность, - его вклад известен благодаря серии писем, написанных о его работе и достижениях, которые сохранились до наших дней и принадлежат к переписке, которую он вел в течение многих лет с друзьями и другими математиками того времени.

Архимед был известен в свое время своими изобретениями, которые привлекли большое внимание его современников, отчасти потому, что они использовались в качестве военных устройств для успешного предотвращения многочисленных римских вторжений.

Однако говорят, что он утверждал, что единственное, что действительно важно, - это математика, и что его изобретения были просто продуктом увлечения прикладной геометрией. В потомстве его работы по чистой математике ценились гораздо больше, чем его изобретения.

биография

Архимед Сиракузский родился примерно в 287 году до нашей эры. О его ранних годах известно не так много информации, хотя можно сказать, что он родился в Сиракузах, городе, который считается главным морским портом острова Сицилия, сегодня в Италии.

В то время Сиракузы были одним из городов, составлявших так называемую Великую Грецию, которая была местом, населенным поселенцами греческого происхождения в южной части итальянского полуострова и на Сицилии.

О матери Архимеда никаких конкретных данных не известно. Что касается отца, то известно, что его звали Фидий и что он был посвящен астрономии. Эта информация об отце известна благодаря фрагменту книги «Счетчик песка», написанной Архимедом, в которой он упоминает имя своего отца.

Гераклид, греческий философ и астроном, был близким другом Архимеда и даже написал о нем биографию. Однако этот документ не сохранился, поэтому вся содержащаяся в нем информация неизвестна.

С другой стороны, историк, философ и биограф Плутарко указал в своей книге, озаглавленной «Параллельные жизни», что Архимед был кровно связан с Иеро II, тираном, правившим в Сиракузах с 265 г. до н. Э.

Повышение квалификации

Из-за того, что об Архимеде мало информации, точно неизвестно, где он получил свое первое обучение.

Однако различные историографы определили, что существует высокая вероятность того, что Архимед учился в Александрии, которая была самым важным греческим культурным и учебным центром в регионе.

Это предположение подтверждается информацией, предоставленной греческим историком Диодором Сицилийским, который указал, что Архимед, вероятно, учился в Александрии.

Кроме того, во многих своих работах сам Архимед упоминает других ученых того времени, чьи работы были сосредоточены в Александрии, поэтому можно предположить, что они действительно развивались в этом городе.

Некоторые из личностей, с которыми Архимед, как полагают, общался в Александрии, - это географ, математик и астроном Эратосфен из Кирены, а также математик и астроном Конон де Санос.

Семейная мотивация

С другой стороны, тот факт, что отец Архимеда был астрономом, мог оказать заметное влияние на склонности, которые он впоследствии продемонстрировал, потому что позже и с юных лет в нем проявлялось особое влечение к области науки. наука.

Предполагается, что после пребывания в Александрии Архимед вернулся в Сиракузы.

Научная работа

Вернувшись в Сиракузы, Архимед начал изобретать различные артефакты, которые очень скоро принесли ему известность среди жителей этого города. В этот период он полностью посвятил себя научной работе, сделал различные изобретения и вывел различные математические понятия намного раньше своего времени.

Например, изучая характеристики твердых криволинейных и плоских фигур, он пришел к выводу о концепциях, связанных с интегральным и дифференциальным исчислением, которые были развиты позже.

Точно так же Архимед был тем, кто определил, что объем, связанный со сферой, соответствует двойному размеру цилиндра, который ее содержит, и он был тем, кто изобрел составной шкив, основываясь на своих открытиях о законе рычага.

Конфликт в Сиракузах

В 213 году до нашей эры римские солдаты вошли в город Сиракузы и окружили его поселенцев, чтобы заставить их сдаться.

Эту акцию возглавил греческий военный и политический деятель Марко Клаудио Марсело в рамках Второй Пунической войны. Позже он был известен как Меч Рима, так как в итоге завоевал Сиракузы.

В разгар конфликта, длившегося два года, жители Сиракуз мужественно и яростно сражались против римлян, и Архимед сыграл очень важную роль, поскольку он посвятил себя созданию инструментов и инструментов, которые помогли бы победить римлян.

Наконец, Марко Клаудио Марсело взял город Сиракузы. Перед великой интеллигенцией Архимеда Марсело строго приказал не причинять ему вреда и не убивать. Однако Архимед был убит от руки римского солдата.

Смерть

Архимед умер в 212 году до нашей эры. Спустя более 130 лет после его смерти, в 137 г. до н.э., писатель, политик и философ Марко Тулио Цицерон занимал должность в администрации Рима и хотел найти гробницу Архимеда.

Это было непросто, потому что Цицерон не смог найти никого, кто бы указал точное местоположение. Однако, в конце концов, он получил его, очень близко к воротам Агридженто и в плачевном состоянии.

Цицерон очистил гробницу и обнаружил, что внутри цилиндра была начертана сфера, как отсылка к открытию Архимедом объема некоторое время назад.

Версии о его смерти

Первая версия

По одной из версий, Архимед решал математическую задачу, когда к нему подошел римский солдат. Говорят, что Архимед, возможно, попросил у него немного времени, чтобы решить проблему, чтобы солдат убил его.

Вторая версия

Вторая версия похожа на первую. В нем рассказывается, что Архимед решал математическую задачу, когда город был взят.

Римский солдат вошел в его комплекс и приказал ему встретиться с Марцеллом, на что Архимед ответил, что он должен сначала решить проблему, над которой он работал. Солдат был расстроен таким ответом и убил его.

Третья версия

Эта гипотеза указывает на то, что Архимед имел в своих руках большое количество разнообразных математических инструментов. Затем его увидел солдат, и ему показалось, что он может носить ценные вещи, поэтому он убил его.

Четвертая версия

Эта версия иллюстрирует, что Архимед сидел близко к земле, обдумывая некоторые планы, которые он изучал. Видимо, сзади подошел римский солдат и, не подозревая, что это Архимед, застрелил его.

Научный вклад Архимеда

Принцип архимеда

Принцип Архимеда рассматривается современной наукой как одно из важнейших наследий античной эпохи.

На протяжении всей истории и в устной форме передавалось, что Архимед прибыл к своему открытию случайно благодаря тому, что король Иеро поручил ему проверить, была ли золотая корона, заказанная им, сделана только из золота. чистый и не содержал никаких других металлов. Он должен был сделать это, не разрушив корону.

Говорят, что пока Архимед размышлял, как решить эту проблему, он решил принять ванну, и когда он вошел в ванну, он понял, что уровень воды повысился, когда он погрузился в нее.

Таким образом, он пришел к открытию научного принципа, который гласит, что «каждое тело, полностью или частично погруженное в жидкость (жидкость или газ), получает восходящую тягу, равную весу жидкости, вытесняемой объектом».

Этот принцип означает, что жидкости оказывают восходящую силу - толкая вверх - на любой погруженный в них объект, и что величина этой толкающей силы равна весу жидкости, вытесняемой погруженным телом, независимо от его веса.

Объяснение этого принципа описывает феномен плавучести и находится в его «Трактате о плавающих телах».

Принцип Архимеда широко применялся в потомстве для плавания объектов массового использования, таких как подводные лодки, корабли, спасательные средства и воздушные шары.

Механический метод

Другим наиболее важным вкладом Архимеда в науку было включение чисто механического, то есть технического, метода в рассуждение и аргументацию геометрических проблем, что означало беспрецедентный способ решения этого типа проблем для того времени.

В контексте Архимеда геометрия рассматривалась как исключительно теоретическая наука, и общим было то, что от чистой математики она спустилась к другим практическим наукам, в которых можно было применять ее принципы.

По этой причине сегодня он считается предшественником механики как научной дисциплины.

В письме, в котором математик раскрывает новый метод своему другу Эратосфену, он указывает, что он позволяет нам решать вопросы математики через механику и что в определенном смысле легче построить доказательство геометрической теоремы, если оно уже существует. у вас есть некоторые предварительные практические знания, если вы об этом не знаете.

Этот новый метод исследования, осуществленный Архимедом, станет предшественником неформального этапа открытия и формулирования гипотез современного научного метода.

Объяснение закона рычага

Хотя рычаг - это простая машина, которая использовалась задолго до Архимеда, именно он сформулировал принцип, объясняющий его действие, в своем трактате «О балансе плоскостей».

Формулируя этот закон, Архимед устанавливает принципы, которые описывают различное поведение рычага при размещении на нем двух тел в зависимости от их веса и расстояния от точки опоры.

Таким образом, он указывает на то, что два тела, которые можно измерить (соразмерно) и расположенные на рычаге, уравновешивают, когда они находятся на расстоянии, обратно пропорциональном их весу.

Точно так же поступают неизмеримые тела (которые нельзя измерить), но этот закон был доказан Архимедом только с телами первого типа.

Его формулировка принципа рычага является хорошим примером применения механического метода, поскольку, согласно тому, что он объясняет в письме, адресованном Доситео, сначала он был открыт с помощью механических методов, которые он применил на практике.

Позже он сформулировал их методами геометрии (теоретической). В результате экспериментов с телами возникло понятие центра тяжести.

Разработка метода утомления или утомления для научной демонстрации

Исчерпание - это метод, используемый в геометрии, который состоит из аппроксимации геометрических фигур, площадь которых известна посредством надписи и обводки, над некоторыми другими, площадь которых должна быть известна.

Хотя Архимед не был создателем этого метода, он мастерски разработал его, сумев вычислить с его помощью точное значение Пи.

Архимед, используя метод исчерпания, вписал и описал шестиугольники до окружности диаметром 1, доведя до абсурда разницу между площадью шестиугольников и площадью окружности.

Для этого он разделил шестиугольники пополам, создав многоугольники с максимум 16 сторонами, как показано на предыдущем рисунке.

Таким образом, он пришел к тому, чтобы указать, что значение числа Пи (отношения между длиной окружности и ее диаметром) находится между значениями 3,14084507… и 3,14285714….

Архимед мастерски использовал метод исчерпания, потому что ему удалось не только приблизиться к вычислению значения Пи с довольно низкой погрешностью и, следовательно, желаемой, но также, поскольку Пи - иррациональное число, через Этот метод и полученные результаты заложили основы, которые прорастут в системе исчисления бесконечно малых, а затем и в современном интегральном исчислении.

Мера круга

Чтобы определить площадь круга, Архимед использовал метод, который состоял в рисовании квадрата, который точно помещался внутри круга.

Зная, что площадь квадрата равна сумме его сторон и что площадь круга больше, он начал работать над приближением. Он сделал это, заменив квадрат 6-сторонним многоугольником, а затем работая с более сложными многоугольниками.

Архимед был первым математиком в истории, который вплотную подошел к серьезному вычислению числа Пи.

Геометрия сфер и цилиндров

Среди девяти трактатов, составляющих труды Архимеда по математике и физике, есть два тома по геометрии сфер и цилиндров.

Эта работа посвящена определению того, что площадь поверхности любой сферы радиуса в четыре раза больше, чем ее наибольший круг, и что объем сферы составляет две трети объема цилиндра, в который она вписана.

Изобретения

одометр

Это изобретение, также известное как счетчик километров, принадлежит знаменитому человеку.

Это устройство было построено на основе принципа колеса, которое при вращении приводит в действие шестерни, позволяющие рассчитать пройденное расстояние.

По этому же принципу Архимед сконструировал различные типы одометров для военных и гражданских целей.

Первый планетарий

Опираясь на свидетельства многих классических авторов, таких как Цицерон, Овидий, Клавдиан, Марчиано Капела, Кассиодор, Секст Эмпирик и Лактанций, многие ученые сегодня приписывают создание первого рудиментарного планетария Архимеду.

Это механизм, состоящий из серии «сфер», имитирующих движение планет. Пока подробности этого механизма неизвестны.

По словам Цицерона, планетариев, построенных Архимедом, было два. На одном из них была изображена Земля и различные созвездия возле нее.

В другом случае, с одним вращением, Солнце, Луна и планеты совершили свои собственные и независимые движения по отношению к неподвижным звездам так же, как они делали это в настоящий день. В последнем, кроме того, можно было наблюдать последовательные фазы и затмения Луны.

Архимедов винт

Архимедов винт - это устройство, используемое для транспортировки воды снизу вверх по склону с помощью трубы или цилиндра.

По словам греческого историка Диодора, благодаря этому изобретению было облегчено орошение плодородных земель, расположенных вдоль реки Нил в Древнем Египте, поскольку традиционные инструменты требовали огромных физических усилий, которые истощали рабочих.

Используемый цилиндр имеет внутри винт такой же длины, который поддерживает соединенную между собой систему гребных винтов или ребер, которые совершают вращательное движение, приводимое в действие вручную с помощью вращающегося рычага.

Таким образом, гребным винтам удается вытолкнуть любое вещество снизу вверх, образуя некую бесконечную цепь.

Коготь архимеда

Коготь Архимеда, или, как ее еще называют, железная рука, был одним из самых грозных орудий войны, созданных этим математиком, и стал самым важным для защиты Сицилии от римских вторжений.

Согласно исследованию, проведенному профессорами Университета Дрекселя Крисом Рорресом (факультет математики) и Гарри Харрисом (факультет гражданского строительства и архитектуры), это был большой рычаг, на котором был прикреплен крюк. с помощью цепочки, которая свисала с него.

С помощью рычага управляли крюком так, чтобы он упал на вражеский корабль, и цель заключалась в том, чтобы зацепить его и поднять до такой степени, чтобы при отпускании он мог полностью перевернуть его или разбить о камни на берегу.

Роррес и Харрис представили на симпозиуме «Необычные машины и сооружения древности» (2001 г.) миниатюрное изображение этого артефакта под названием «Грозная боевая машина: конструкция и работа железной руки Архимеда»

При выполнении этой работы они опирались на аргументы древних историков Полибия, Плутарха и Тито Ливио.

Ссылки

1. АССИС, А. (2008). Архимед, центр тяжести и первый закон механики. По состоянию на 10 июня 2017 г. на bourabai.ru.
2. ДИКСТЕРХУЙС, Э. (1956). Архимед. Получено 9 июня 2015 г. из Интернета: books.google.co.ve/books.
3. МОЛИНА, А. (2008). Метод исследования Архимеда Сиракузского: интуиция, механика и истощение. Проведена консультация 10 июня 2017 г. в World Wide Webproduccioncientifica.luz.edu.
4. О'КОННОР, Дж. И РОБЕРТСОН, Р. (1999). Архимед Сиракузский. Получено 9 июня 2017 г. с сайта history.mcs.st-and.ac.uk.
5. ПАРРА, Э. (2009). Архимед: его жизнь, труды и вклад в современную математику. Получено 9 июня 2017 г. с сайта lfunes.uniandes.edu.co.
6. КУИНН, Л. (2005). Архимед Сиракузский. Получено 9 июня 2017 г. с сайта math.ucdenver.edu.
7. РОРРЕС, К. и ХАРРИС, Х. (2001). Грозная боевая машина: конструкция и работа Железной руки Архимеда. Получено 10 июня 2017 г. с cs.drexel.edu.
8. ВИТЭ, Л. (2014). Принцип Архимеда. По состоянию на 10 июня 2017 г., сайт repository.uaeh.edu.mx.