ARHIMĒDI: BIOGRĀFIJA, IEGULDĪJUMI UN IZGUDROJUMI - ZINĀTNE - 2025

Sirakūzu arhimēdi (287. g. P.m.ē. - 212. g. P.m.ē.) bija grieķu matemātiķis, fiziķis, izgudrotājs, inženieris un astronoms no senās Sirakūzas pilsētas Sicīlijas salā. Viņa izcilākie ieguldījumi ir Arhimēda princips, izsmelšanas metodes izstrāde, mehāniskā metode vai pirmā planetārija izveidošana.

Pašlaik viņš tiek uzskatīts par vienu no trim vissvarīgākajiem skaitļiem senajā matemātikā kopā ar Eiklidu un Apoloniju, jo viņu ieguldījums nozīmēja nozīmīgus zinātnes sasniegumus tā laika aprēķina, fizikas, ģeometrijas un astronomijas jomā. Tas, savukārt, padara viņu par vienu no ievērojamākajiem zinātniekiem cilvēces vēsturē.

Neskatoties uz to, ka ir zināmas tikai dažas viņa personīgās dzīves detaļas, un tām, par kurām ir zināms, ir apšaubāma ticamība, viņa ieguldījums ir zināms, pateicoties virknei vēstuļu, kas rakstītas par viņa darbu un sasniegumiem, kas saglabājušies līdz mūsdienām un pieder sarakstei, kuru viņš vairākus gadus uzturēja ar draugiem un citiem tā laika matemātiķiem.

Arhimēds savā laikā bija slavens ar saviem izgudrojumiem, kas piesaistīja lielu laikabiedru uzmanību, daļēji tāpēc, ka tie tika izmantoti kā kara ierīces, lai veiksmīgi novērstu daudzus romiešu iebrukumus.

Tomēr tiek apgalvots, ka vienīgais, kas patiešām bija svarīgs, bija matemātika un ka viņa izgudrojumi bija tikai lietišķās ģeometrijas hobija produkts. Pēcnācēji viņa darbi tīrā matemātikā ir novērtēti daudz vairāk nekā viņa izgudrojumi.

Biogrāfija

Sirakūzu arhimīdi dzima aptuveni 287. gadā pirms mūsu ēras. Par viņa agrīnajiem gadiem nav daudz informācijas, lai gan var teikt, ka viņš ir dzimis Sirakūzās - pilsētā, kas šodien tiek uzskatīta par galveno Sicīlijas salas jūras ostu, šodien Itālijā.

Tajā laikā Sirakūzas bija viena no pilsētām, kas veidoja tā saukto Magna Graecia, kas bija grieķu izcelsmes kolonistu apdzīvotā telpa virzienā uz Itālijas pussalas dienvidu apgabalu un Sicīliju.

Par Archimedes māti nav zināmi konkrēti dati. Saistībā ar tēvu ir zināms, ka to sauca par Fidiju un ka viņš bija veltīts astronomijai. Šī informācija par viņa tēvu ir zināma, pateicoties Archimedes sarakstītās grāmatas “Smilšu skaitītājs” fragmentam, kurā viņš piemin sava tēva vārdu.

Heraklīds, kurš bija grieķu filozofs un astronoms, bija tuvi draugi ar Archimedesu un pat rakstīja par viņu biogrāfiju. Tomēr šis dokuments nav saglabāts, tāpēc visa tajā esošā informācija nav zināma.

No otras puses, vēsturnieks, filozofs un biogrāfs Plutarhs savā grāmatā ar nosaukumu “Parallel dzīvi” norādīja, ka Arhimēdam bija asins attiecības ar Hiero II - tirānu, kurš bija pakļauts Sirakūzām no 265. gada pirms mūsu ēras.

Apmācība

Tā kā ir maz informācijas par Archimedes, nav precīzi zināms, kur viņš ieguva savu pirmo apmācību.

Tomēr dažādi vēsturnieki ir secinājuši, ka pastāv liela iespēja, ka Arhimēds studēja Aleksandrijā, kas bija vissvarīgākais grieķu kultūras un mācību centrs reģionā.

Šo pieņēmumu apstiprina informācija, ko sniedza grieķu vēsturnieks Diodorus Siculus, kurš norādīja, ka Archimedes, iespējams, studēja Aleksandrijā.

Turklāt daudzos savos darbos Archimedes pats piemin citus tā laika zinātniekus, kuru darbs bija koncentrēts Aleksandrijā, tāpēc var pieņemt, ka tas faktiski attīstījās šajā pilsētā.

Dažas personības, ar kurām, domājams, saistījās Arhimēds, ir mijiedarbojušās Aleksandrijā, ir Kirēnas ģeogrāfs, matemātiķis un astronoms Eratosthenes, kā arī matemātiķis un astronoms Konons de Sanoss.

Ģimenes motivācija

No otras puses, faktam, ka Arhimēda tēvs bija astronoms, iespējams, bija ievērojama ietekme uz tieksmēm, kuras viņš vēlāk parādīja, jo vēlāk un jau no mazotnes bija īpaša pievilcība pret zinātne.

Pēc viņa laika Aleksandrijā tiek lēsts, ka Arhimēds atgriezās Sirakūzās.

Zinātniskais darbs

Pēc atgriešanās Sirakūzās Arhimēds sāka izstrādāt dažādus artefaktus, kas ļoti drīz lika viņam iegūt zināmu popularitāti šīs pilsētas iedzīvotāju vidū. Šajā laika posmā viņš pilnībā atdeva zinātnisko darbu, izstrādāja dažādus izgudrojumus un secināja dažādus matemātiskus priekšstatus krietni pirms sava laika.

Piemēram, izpētot cieto izliektu un plakņu figūru īpašības, viņš nāca klajā ar koncepcijām, kas saistītas ar integrālo un diferenciālo aprēķinu, kas tika izstrādāts vēlāk.

Tāpat Arhimēds bija tas, kurš definēja, ka ar sfēru saistītais tilpums atbilst divreiz lielākam par cilindra izmēru, kurā tas atrodas, un viņš bija tas, kurš izgudroja salikto skriemeli, balstoties uz viņa atklājumiem par sviras likumu.

Konflikts Sirakūzās

213. gadā pirms Kristus romiešu karavīri iebrauca Sirakūzu pilsētā un apņēma tās kolonistus, lai liktu viņiem padoties.

Šo darbību Otrā Punika kara laikā vadīja grieķu militārpersona un politiķis Marco Claudio Marcelo. Vēlāk to sauca par Romas zobenu, jo tas galu galā iekaroja Sirakūzas.

Konflikta vidū, kas ilga divus gadus, Sirakūzas iedzīvotāji drosmīgi un neprātīgi cīnījās pret romiešiem, un Arhimīdam bija ļoti liela loma, jo viņš veltīja tādu instrumentu un instrumentu radīšanai, kas palīdzētu pieveikt romiešus.

Visbeidzot, Marco Claudio Marcelo ieņēma Sirakūzu pilsētu. Pirms lielās Arhimēdas inteliģences Marcelo stingri pavēlēja, lai viņi viņu neapvaino un nenogalina. Tomēr Arhimēds tika nogalināts pie romiešu karavīra rokas.

Nāve

Arhimēds nomira 212. gadā pirms mūsu ēras. Vairāk nekā 130 gadus pēc viņa nāves, 137. gadā pirms mūsu ēras, rakstnieks, politiķis un filozofs Marco Tulio Cicero ieņēma amatu Romas pārvaldē un vēlējās atrast Arhimēda kapavietu.

Šis uzdevums nebija viegls, jo Cicerons nevarēja atrast nevienu, kurš norādītu precīzu atrašanās vietu. Tomēr galu galā viņš to ieguva, ļoti tuvu Agrigento vārtiem un nožēlojamā stāvoklī.

Cicerons iztīrīja kapu un atklāja, ka cilindrā ir ievietota lode, kas ir atsauce uz Arhimēda pirms kāda laika atklāto apjomu.

Versijas par viņa nāvi

Pirmā versija

Vienā no versijām teikts, ka Arhimēds bija matemātiskas problēmas risināšanas centrā, kad pret viņu vērsās romiešu karavīrs. Mēdz teikt, ka Arhimēds, iespējams, prasīja maz laika problēmas risināšanai, tāpēc karavīrs viņu būtu nogalinājis.

Otrā versija

Otrā versija ir līdzīga pirmajai. Tajā teikts, ka Arhimēds risināja matemātikas problēmu, kad pilsēta tika ieņemta.

Kāds romiešu karavīrs ienāca viņa sastāvā un lika viņam satikties ar Marcellus, uz kuru Arhimēds atbildēja, sakot, ka viņam vispirms ir jāatrisina problēma, pie kuras viņš strādā. Karavīrs šīs reakcijas rezultātā bija sajukums un nogalināja viņu.

Trešā versija

Šī hipotēze norāda, ka Arhimēda rokās bija liela matemātikas instrumentu daudzveidība. Tad karavīrs viņu ieraudzīja un likās, ka viņš var nest vērtīgas mantas, tāpēc viņš viņu nogalināja.

Ceturtā versija

Šī versija ilustrē to, ka Arhimēds bija ieķēries tuvu zemei, pārdomājot dažus viņa studētus plānus. Acīmredzot aiz muguras nāca romiešu karavīrs un, nezinādams, ka tas ir Arhimēds, nošāva viņu.

Arhimēda zinātniskais ieguldījums

Arhimēda princips

Arhimēda principu mūsdienu zinātne uzskata par vienu no vissvarīgākajiem senatnes mantojumiem.

Vēstures gaitā, kā arī mutiski, ir ticis pārraidīts, ka Arhimēds pie viņa atklājuma nonācis nejauši, pateicoties tam, ka karalis Hierons lika viņam pārbaudīt, vai viņa pasūtītais zelta kronis nav izgatavots tikai no zelta tīrs un nesatur citu metālu. Viņam tas bija jādara, neiznīcinot vainagu.

Mēdz teikt, ka, kamēr Arhimēds domāja, kā atrisināt šo problēmu, viņš nolēma vannā, un, ieejot vannā, viņš pamanīja, ka ūdens līmenis ir paaugstinājies, kad viņš pats to iegremdē.

Šādā veidā viņš nāks atklāt zinātnisko principu, kas nosaka, ka "katrs ķermenis, kas pilnīgi vai daļēji ir iegremdēts šķidrumā (šķidrumā vai gāzē), saņem augšupvērstu vilci, kas ir vienāda ar šķidruma svaru, ko izmetis objekts."

Šis princips nozīmē, ka šķidrumi iedarbina augšupvērstu spēku - spiežot augšup - uz visiem objektiem, kas tajos ir iegremdēti, un ka šī stumšanas spēka daudzums ir vienāds ar šķidruma svaru, kuru pārvietoja iegremdētais ķermenis, neatkarīgi no tā svara.

Šī principa skaidrojums apraksta flotācijas fenomenu, un tas atrodams viņa traktātā par peldošiem ķermeņiem.

Arhimēda princips ir ārkārtīgi piemērots pēctecēs masveidā lietojamo objektu, piemēram, zemūdenu, kuģu, dzīvības glābšanas līdzekļu un karstā gaisa balonu, peldošai lietošanai.

Mehāniskā metode

Vēl viens no Archimedes nozīmīgākajiem ieguldījumiem zinātnē bija tīri mehāniskas - tas ir, tehniskas - metodes iekļaušana ģeometrisko problēmu argumentācijā un argumentācijā, kas nozīmēja vēl nebijušu veidu šāda veida problēmu risināšanai attiecīgajā laikā.

Arhimēda kontekstā ģeometrija tika uzskatīta par vienīgi teorētisku zinātni, un ierasts bija tas, ka no tīras matemātikas tā cēlās citās praktiskajās zinātnēs, kurās varēja izmantot tās principus.

Šī iemesla dēļ mūsdienās to uzskata par mehānikas kā zinātniskās disciplīnas priekšteci.

Rakstā, kurā matemātiķis pakļauj jauno metodi savam draugam Eratosthenesam, viņš norāda, ka tā ļauj mums ar matemātikas palīdzību risināt matemātikas jautājumus un ka noteiktā veidā ir vieglāk uzbūvēt ģeometriskās teorēmas pierādījumu, ja tā jau ir jums ir zināmas iepriekšējas praktiskas zināšanas, ka, ja jums par to nav ne jausmas.

Šī jaunā Archimedes veiktā pētījumu metode kļūs par priekšnoteikumu mūsdienu zinātniskās metodes atklāšanas un hipotēzes formulēšanas neformālajam posmam.

Sviras likuma skaidrojums

Lai gan svira ir vienkārša mašīna, kas tika izmantota ilgi pirms Arhimēda, tas bija tas, kurš savā traktātā par lidmašīnu līdzsvaru formulēja tā darbību.

Izstrādājot šo likumu, Arhimīds nosaka principus, kas apraksta sviras atšķirīgo izturēšanos, novietojot uz tā divus ķermeņus, atkarībā no to svara un attāluma no atbalsta punkta.

Tādā veidā viņš norāda, ka divi ķermeņi, kurus var izmērīt (samērojami) un novietoti uz sviras, līdzsvaro, ja tie ir attālumos, kas ir apgriezti proporcionāli viņu svaram.

Tādā pašā veidā to dara neizmērojami ķermeņi (kurus nevar izmērīt), taču šo likumu Archimedes varēja pierādīt tikai ar pirmā tipa ķermeņiem.

Viņa sviras principa formulējums ir labs mehāniskās metodes pielietošanas piemērs, jo saskaņā ar to, ko viņš skaidro Dositeo adresētā vēstulē, tas sākotnēji tika atklāts, izmantojot mehāniskās metodes, kuras viņš ieviesa praksē.

Vēlāk viņš tos formulēja, izmantojot ģeometrijas (teorētiskās) metodes. No šiem eksperimentiem ar ķermeņiem radās arī priekšstats par smaguma centru.

Izsmelšanas vai izsmelšanas metodes izstrāde zinātniskai demonstrēšanai

Izsmelšana ir ģeometrijā izmantota metode, kas sastāv no tādu ģeometrisku figūru tuvināšanas, kuru laukums ar uzrakstu un aprakstu ir zināms pār kādu citu, kura laukumu paredzēts zināt.

Lai gan Arhimēds nebija šīs metodes radītājs, viņš to izstrādāja meistarīgi, spējot caur to aprēķināt precīzu Pi vērtību.

Arhimēdi, izmantojot izsmelšanas metodi, apzīmēja un apzīmēja sešstūrus līdz 1 diametra perimetram, līdz absurdam samazinot starpību starp sešstūru un apkārtmēru laukumu.

Lai to izdarītu, viņš sadalīja sešstūrus, veidojot daudzstūrus ar līdz 16 malām, kā parādīts iepriekšējā attēlā.

Šādā veidā viņš precizēja, ka pi vērtība (attiecība starp apkārtmēru garumu un tā diametru) ir starp vērtībām 3.14084507… un 3.14285714….

Arhimēds meistarīgi izmantoja izsmelšanas metodi, jo tai ne tikai izdevās tuvināties Pi vērtības aprēķinam ar diezgan mazu kļūdas robežu un tāpēc vēlamajai, bet arī tāpēc, ka Pi ir neracionāls skaitlis, izmantojot Šī metode un iegūtie rezultāti lika pamatus, kas dīgst bezgalīgajā calculus sistēmā un vēlāk mūsdienu integrālajā calculus.

Apļa izmērs

Lai noteiktu apļa laukumu, Arhimēds izmantoja metodi, kas sastāvēja no kvadrāta uzzīmēšanas, kas precīzi ietilptu apļa iekšpusē.

Zinot, ka kvadrāta platība ir tā malu summa un ka apļa laukums ir lielāks, viņš sāka strādāt pie tuvinājumu iegūšanas. Viņš to izdarīja, aizstājot kvadrātu ar 6-pusīgu daudzstūri un pēc tam strādājot ar sarežģītākiem daudzstūriem.

Archimedes bija pirmais matemātiķis vēsturē, kurš bija tuvu nopietna skaitļa Pi aprēķināšanai.

Sfēru un cilindru ģeometrija

Starp deviņiem traktātiem, kas apkopo Arhimēda darbu matemātikā un fizikā, ir divi sfēru un cilindru ģeometrijas apjomi.

Šis darbs attiecas uz noteikšanu, ka jebkuras rādiusa sfēras laukums ir četras reizes lielāks par tā lielāko apli un ka lodes tilpums ir divas trešdaļas no cilindra, kurā tas ir iezīmēts.

Izgudrojumi

Odometrs

Pazīstams arī kā kilometru skaitītājs, tas bija šī slavenā cilvēka izgudrojums.

Šī ierīce tika uzbūvēta, pamatojoties uz riteni, kas, rotējot, aktivizē pārnesumus, kas ļauj aprēķināt nobraukto attālumu.

Pēc šī paša principa Arhimēds projektēja dažāda veida odometrus militāriem un civiliem mērķiem.

Pirmais planetārijs

Balstoties uz daudzu klasisko rakstnieku, piemēram, Cicerona, Ovida, Klaudiana, Marciano Capela, Cassiodorus, Sextus Empiricus un Lactantius, liecībām, daudzi zinātnieki šodien piedēvē Arhimēdam pirmā rudimentārā planetārija izveidi.

Tas ir mehānisms, kas sastāv no virknes "sfēru", kurām izdevās atdarināt planētu kustību. Pagaidām sīkāka informācija par šo mehānismu nav zināma.

Pēc Cicerona teiktā, Arhimēda uzceltie planetāriji bija divi. Vienā no tām tika attēlota zeme un dažādi tās tuvumā esošie zvaigznāji.

Otrajā, ar vienu pagriezienu, saule, mēness un planētas veica pašas savas un neatkarīgas kustības attiecībā pret fiksētajām zvaigznēm tāpat kā reālā dienā. Pēdējā, turklāt, varēja novērot secīgas mēness fāzes un aptumsumus.

Arhimēda skrūve

Arhimēda skrūve ir ierīce, ko izmanto, lai caurulīti vai cilindru lietotu ūdeni no apakšas uz augšu caur slīpumu.

Pēc grieķu vēsturnieka Diodorus teiktā, pateicoties šim izgudrojumam, tika atvieglota auglīgo zemju apūdeņošana, kas atradās gar Nīlas upi Senajā Ēģiptē, jo tradicionālajiem darbarīkiem bija nepieciešams milzīgs fizisks piepūles līmenis, kas strādniekus nogurdināja.

Izmantotā cilindra iekšpusē ir tāda paša garuma skrūve, kas uztur savstarpēji savienotu dzenskrūvju vai spuru sistēmu, kas rotējošu kustību veic manuāli ar pagriežamu sviru.

Šādā veidā dzenskrūvēm izdodas virzīt jebkuru vielu no apakšas uz augšu, veidojot sava veida bezgalīgu ķēdi.

Arhimēda spīle

Arhimēda spīle jeb dzelzs roka, kā tas arī ir zināms, bija viens no baismīgākajiem kara ieročiem, ko radīja šis matemātiķis, kļūstot par vissvarīgāko Sicīlijas aizsardzībai pret romiešu iebrukumiem.

Saskaņā ar pētījumiem, ko veica Dreksela universitātes profesori Kriss Rorress (Matemātikas katedra) un Harijs Hariss (Būvniecības un arhitektūras departaments), tā bija liela svira, kurai bija piestiprināts saķeršanās āķis. ar ķēdi, kas no tās karājās.

Caur sviru ar āķi tika manipulēts tā, ka tas nokrita uz ienaidnieka kuģa, un mērķis bija to piekabināt un pacelt tādā mērā, lai, atlaižot, tas spētu to pilnībā apgāzt vai likt sadursmē pret krastā esošajām klintīm.

Rorress un Hariss piedalījās simpozijā "Seno laiku neparastās mašīnas un struktūras" (2001), miniatūra šī artefakta attēlojumu ar nosaukumu "Liela kara tehnika: Arhimēda dzelzs rokas uzbūve un darbība"

Lai veiktu šo darbu, viņi paļāvās uz seno vēsturnieku Polibiusa, Plutarha un Tito Livio argumentiem.

Atsauces

1. ASSIS, A. (2008). Arhimēdi, smaguma centrs un pirmais mehānikas likums. Piekļuve 2017. gada 10. jūnijam vietnē bourabai.ru.
2. DIJKSTERHUIS, E. (1956). Arhimēdi. Ielādēts 2015. gada 9. jūnijā globālajā tīmeklī: books.google.co.ve/books.
3. MOLINA, A. (2008). Sirakūzu arhimēda izpētes metode: intuīcija, mehānika un izsīkums. Konsultācija notika 2017. gada 10. jūnijā globālajā tīmekļproduccionc Scientifica.luz.edu.
4. O'CONNOR, J. & ROBERTSON, R. (1999). Sirakūzu arhimīdi. Iegūts 2017. gada 9. jūnijā no history.mcs.st-and.ac.uk.
5. PARRA, E. (2009). Archimedes: viņa dzīve, darbi un ieguldījums mūsdienu matemātikā. Iegūts 2017. gada 9. jūnijā vietnē lfunes.uniandes.edu.co.
6. QUINN, L. (2005). Sirakūzu arhimīdi. Saņemts 2017. gada 9. jūnijā no math.ucdenver.edu.
7. RORRES, C. & HARRIS, H. (2001). Lieliska kara mašīna: Arhimēda dzelzs rokas uzbūve un darbība. Saņemts 2017. gada 10. jūnijā no cs.drexel.edu.
8. VITE, L. (2014). Arhimēda princips. Piekļuve 2017. gada 10. jūnijam vietnē repository.uaeh.edu.mx.