АРХИМЕД • Большая российская энциклопедия
АРХИМЕ́Д (’Αρχιμήδης) (ок. 287–212 до н. э., Сиракузы), др.-греч. математик и механик. Учился в Александрии. Его математич. работы намного опередили своё время и были правильно оценены только в эпоху создания дифференциального и интегрального исчислений. Математика систематически применяется А. к исследованию задач естествознания и техники, ему принадлежат разл. технич. изобретения.
Науч. деятельность А. начал как механик и техник. Во время 2-й Пунич. войны А. организовал инженерную оборону Сиракуз, изобретённые им воен. машины заставили римлян отказаться от попыток взять город штурмом и вынудили их перейти к длит. осаде. При взятии города А. был убит рим. солдатом, которого, по преданию, встретил словами: «Не трогай моих чертежей». На могиле А. был поставлен памятник с изображением шара и описанного вокруг него цилиндра. Эпитафия указывала, что объёмы этих тел относятся, как 2 к 3; открытие этого факта А. особенно ценил.
В 8–11 вв. работы А. переводились на араб. язык, с 13 в. они появляются в Зап. Европе в лат. переводе. С 16 в. начинают выходить печатные издания трудов А. Первое издание отд. трудов А. на рус. языке относится к 1823. Достоверных изображений А. не сохранилось.
А. развил методы нахождения площадей поверхностей и объёмов разл. фигур и тел. Решение мн. задач А. находил, применяя механич. соображения, по существу, сводящиеся к методу «неделимых», а затем строго обосновывал решение исчерпывания методом, который он значительно развил. Рассмотрение А. двусторонних оценок погрешности при проведении вычислений позволяет считать его предшественником не только И. Ньютона и Г. Лейбница, но и Б. Римана. А. вычислил площадь эллипса, параболич. сегмента, нашёл площади поверхностей конуса и шара, объёмы шара и сферич. сегмента, а также объёмы разл. тел вращения и их сегментов. А. исследовал свойства т. н. архимедовой спирали. Он первым ввёл в математику бесконечные ряды, вычислив сумму бесконечной геометрич. прогрессии со знаменателем 1/4. А. принадлежит формула для определения площади треугольника через три его стороны (традиционно именуемая формулой Герона). А. исследовал т. н. архимедовы тела (полуправильные выпуклые многогранники). Особое значение в математике имеет аксиома Архимеда: из неравных отрезков меньший, будучи отложен достаточное число раз, превзойдёт больший. А. с большой точностью вычислил значение числа $π$ и указал пределы погрешности:$$3\frac{10}{11}{<}π{<}3\frac17.$$
В одной из своих первых работ по механике А. исследовал распределение нагрузок между опорами балки. Ему принадлежит определение понятия центра тяжести тела, он нашёл положение центров тяжести разл. фигур и тел и вывел законы рычага. Ему приписывают фразу: «Дайте мне точку опоры и я сдвину Землю». А. заложил основы гидростатики, сформулировал осн. положения этой дисциплины, в т. ч. знаменитый Архимеда закон. Последняя работа А. посвящена исследованию равновесия плавающих тел. Он изобрёл водоподъёмный механизм, т. н. архимедов винт.
А. занимался также астрономией, сконструировал прибор для определения видимого углового диаметра Солнца и нашёл значение этого угла с высокой точностью, построил механич. прибор (небесную сферу), на котором можно было наблюдать движение планет, фазы Луны, солнечные и лунные затмения.
«Дайте мне точку опоры, и я переверну Землю»
Архимед (287—212 годы до н. э.) – один из величайших ученых в мире, блестящий представитель своей эпохи: математик, физик, астроном, инженер, изобретатель.
Архимед
Сведения о жизни Архимеда немногочисленны, известны по трудам ученых, историков, писателей. За давностью времени оценить достоверность этих сведений очень сложно.
Впервые биография Архимеда была описана Гераклидом, предположительно, его учеником. Еще более ранние сведения об Архимеде содержатся в «Истории» Полибия (200—120 годы до н. э.), где подробно рассказывается о созданных сиракузским учёным машинах.
Историк I века до н. э. Диодор Сицилийский описывает архимедов винт, который был изобретен ученым во время пребывания в Египте. Римский писатель Тит Ливий характеризует Архимеда как астронома, гениального конструктора и инженера. Имя сиракузского ученого упоминает философ, оратор и политик Цицерон, который, по его мнению, обнаружил могилу ученого. Неоднократно Архимеда упоминает римский архитектор и механик Марк Витрувий Поллион. Он пишет о сиракузянине, как о знатоке законов течения воды в трубах, авторе руководств по строительной механике. Наиболее поздним источником данных об Архимеде является Плутарх.
Архимед родился в Сиракузах — одной из первых эллинских колоний на восточном берегу Сицилии (в III веке до н. э. это самый крупный по площади город античности. Сегодня руины древнего города — памятник Всемирного наследия ЮНЕСКО. Ныне на месте Сиракуз стоит итальянский город Сиракузы)
По сообщению Плутарха, Архимед был родственником царя Сиракуз Гиерона. Поэтому молодой Архимед получил возможность отправиться в один из главных научных центров Античности — Александрию.
Современная Александрийская библиотека
Ученые, к кругу которых примкнул Архимед, группировались вокруг Александрийского мусейона. (Александрийский мусейон или Александрийский музей — религиозный, исследовательский, учебный и культурный центр эллинизма, храм Муз. Основан в начале III века до н. э., находился на государственном обеспечении. Ученые, принятые в сотрудники мусейона, занимались натурфилософией, математикой, астрономией, географией, медициной, теорией музыки, лингвистикой и другими науками
И именно здесь Архимед познакомился и подружился со знаменитыми учеными: астрономом Кононом, ученым Эратосфеном из Кирены, с которыми потом переписывался до конца их жизни.
По окончании обучения Архимед вернулся на Сицилию. Молодой ученый не собирался делать карьеру придворного. Как родственнику сиракузского царя ему были обеспечены соответствующие условия жизни. В отличие от Архимеда, которого интересовала наука как таковая, царь Сиракуз искал возможности ее практического применения. Именно он убедил Архимеда создать механизмы и машины, работа которых завораживала современников и во многом принесла всемирную славу своему создателю. Уже при жизни Архимеда вокруг его имени создавались легенды, поводом для которых служили его поразительные изобретения.
Музей Архимеда В Сиракузах
Широкую известность получил рассказ, описанный у Витрувия, о том, как Архимед сумел определить, сделана ли корона царя Гиерона из чистого золота, или ювелир подмешал туда значительное количество серебра. По весу корона соответствовала количеству отпущенного на ее изготовление благородного металла. После доноса о том, что часть золота заменили серебром, царь приказал Архимеду определить истину. Ученый как-то случайно пришел в баню, опустился в ванну и увидел, как из нее вытекает вода. Согласно легенде, в этот момент его осенила идея, которая легла в основу гидростатики. С криком «Эврика!» Архимед выскочил из ванны и побежал к царю. Архимед попросил сделать два слитка из серебра и золота, равных по весу короне. Затем он наполнил водой до краев некую емкость, в которую последовательно погружал слитки и корону. Вынимая предмет из воды, он доливал в емкость определенное количество жидкости из мерного сосуда. Корона вытеснила больший объем воды, чем равный ей по весу золотой слиток. Таким образом Архимед доказал обман ювелира.
Экспонат музея Архимеда в Сиракузах: «Дайте мне точку опоры, и я переверну Землю»
Согласно другой легенде, приведенной у Плутарха, Архимед написал Гиерону, что сможет сдвинуть любой груз.
«Коготь Архимеда»
Инженерный талант Архимеда проявился во время осады Сиракуз римлянами в 214—212 годах до н. э. в ходе Второй Пунической войны (военный конфликт между двумя коалициями, во главе которых стояли Рим и Карфаген). Сначала, когда римляне напали на город с двух сторон, жители Сиракуз растерялись, но затем пустили в ход сконструированные Архимедом машины. Они забрасывали римские войска тяжелыми камнями. На вражеские суда стали опускаться укрепленные на стенах брусья. Они либо топили корабли силой своего толчка, либо захватывали их крючьями и поднимали за нос над водой. Затем «когти Архимеда» раскручивали римские галеры и швыряли их об утесы у подножья городской стены. «Нередко взору открывалось ужасное зрелище: поднятый высоко над морем корабль раскачивался в разные стороны до тех пор, пока все до последнего человека не оказывались сброшенными за борт или разнесенными в клочья, а опустевшее судно разбивалось о стену или снова падало на воду, когда железные челюсти разжимались». Знаменитый историк древности Полибий писал: «Такова чудесная сила одного человека, одного дарования, умело направленного на какое-либо дело… римляне могли бы быстро овладеть городом, если бы кто-либо изъял из среды сиракузян одного старца. Но так как этот один был среди сиракузян, они не дерзали нападать на город».
Система зеркал
По одной из легенд, впервые описанной у Диодора Сицилийского, когда римский флот, потерпев поражение, отошел на безопасное и недосягаемое для камней катапульт расстояние, Архимед задействовал еще одно из своих изобретений. Он установил большое зеркало, в которое направил лучи из других зеркал поменьше. Отраженный луч смог поджечь и уничтожить римские корабли. Достоверность данной легенды больше интересовала физиков, нежели историков. Рене Декарт и Иоганн Кеплер отвергали возможность поджога при помощи солнечного луча на большом расстоянии. Эксперименты с тепловым лучом проводили и в Новейшее время. Так, греческому ученому Иоаннису Саккасу в 1973 году удалось поджечь фанерную модель римского корабля, обработанную смолой, с расстояния 50 м, используя 70 медных зеркал.
Осада Сиракуз
Осенью 212 года до н. э. Сиракузы были взяты римлянами. Во время штурма Архимед был убит. Рассказ о смерти ученого от рук римлян в античных источниках существует в нескольких версиях.
Подлинные обстоятельства смерти Архимеда остаются невыясненными. Приведенные легенды античных авторов свидетельствуют, что ученого убили во время волны грабежей и убийств сразу после взятия Сиракуз римлянами.
Смерть Архимеда, гравюра по картине Г.
Древнегреческий писатель и философ Плутарх, один из авторов существующих версий, приводит три возможных варианта гибели сиракузского ученого. По одной из версий римский солдат пленил Архимеда и хотел отвести его к Марцеллу. Однако сиракузец наотрез отказался следовать к главнокомандующему римской армией, так как должен был решить математическую задачу. Тогда возмущенный воин убил Архимеда. По другой — Архимед перед гибелью просил солдата немного обождать, чтобы задача, которой он был на тот момент занят, получила решение. И по третьей плутарховой версии Архимед сам отправился к Марцеллу со своими математическими приборами. Легионеры решили, что старик несет что-то ценное и убили его с целью грабежа.
Могила Архимеда, Неаполис
М. Кноллер. Цицерон, открывающий гробницу Архимеда, 1775
Еще одну версию приводит византийский филолог XII века Иоанн Цец. В разгар боя 75-летний Архимед сидел на пороге своего дома, углубленно размышляя над чертежами, сделанными им прямо на дорожном песке. В это время пробегавший мимо римский воин наступил на чертеж, и возмущенный ученый бросился на римлянина с криком: «Не тронь моих чертежей!». Солдат остановился и хладнокровно зарубил старика мечом.
Марк Туллий Цицерон, древнеримский политический деятель, оратор и философ, бывший квестором на Сицилии в 75 году до н. э., писал в «Тускуланских беседах», что ему спустя 137 лет после смерти Архимеда удалось обнаружить полуразрушенную могилу ученого. На ней, как и завещал Архимед, было изображение шара, вписанного в цилиндр.
Достижения гениального ученого
Экспонат музея Архимеда в Сиракузах: катапульта
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 ХVIII веке были развиты и продолжены. В III 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;
- 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.
Где сегодня можно познакомиться с памятными местами великого ученого, путешествуя по миру?
Самый интересный и познавательный музей в Сиракузах на Сицилии – это музей-парк Архимеда (Tecnoparco Archimede), который находится рядом с Римским Амфитеатром. Музей является одним из самых посещаемых на острове. Здесь можно не только увидеть разнообразные механизмы, разработанные великим ученым, но и понаблюдать за их работой.
Сиракузы
Памятник Архимеду в Сиракузах
Например, архимедов винт, который предназначается для вычерпывания воды, арбалет, разнообразные виды военно-инженерных устройств, прототип нынешней ветряной мельницы и многое другое. Также в музее представлены чертежи, которые были сделаны самим Архимедом, собрана уникальная коллекция легенд, которые связанны с именем античного изобретателя и инженера.
В кинозале музея демонстрируется фильм о жизни и творчестве Архимеда. Для создания эффекта присутствия демонстрация осуществляется сразу на четырех стенах зала так, что посетители имеют возможность перенестись в бурные, полные войн времена Древнего Мира.
Музей Архимеда
Панорама парка-музея
Территория музея
Экспозиция музея в Сиракузах познавательна, позволит более глубоко изучить творчество великого инженера, физика и математика античности.
Надеемся, что наше третье путешествие «от Архимеда до Хокинга» пробудит в читателях интерес к науке, истории, мировой культуре, вызовет желание путешествовать и открывать удивительную вселенную. Ведь вокруг нас так много интересного и неизведанного!
Литература по теме
Материал подготовлен отделом производственной литературы
тел: 4922-32-32-02 (доб. 129)
ЧТО ИЗОБРЕТАЛ АРХИМЕД?
Архимед был адъюнкт-греческим математиком и изобретателем. Он считается одним из величайших математиков в истории, отцом интегрального исчисления и математической физики. Атрибут к нему
Архимед был древнегреческим математиком и изобретателем. Он отец интегрального исчисления и математической физики, считается одним из величайших математиков в истории. Ему приписывают множество идей и изобретений. Хотя точной даты его рождения и смерти нет, он родился примерно между 29 г.0-280 г. до н.э. А иногда умирал между 212 или 211 г. до н.э. В Сиракузах, Сицилия.
Закон Архимеда
Архимед писал в своем «О плавающих телах», что тело, погруженное в жидкость, испытывает выталкивающую силу, равную весу вытесняемой им жидкости. Знаменитый анекдот о том, как он обнаружил это, начался, когда его попросили определить, была ли корона чистым золотом или содержала немного серебра. Находясь в ванне, он дошел до принципа смещения веса и бегал голышом по улицам с криками «Эврика (я нашел)». Серебряная корона была бы легче чистого золота. Взвешивание вытесненной воды позволит рассчитать плотность кроны, показав, является ли она чистым золотом, подробнее о подробнее изобретений на этой странице.
Винт Архимеда
Винт Архимеда или винтовой насос — это машина, которая может перекачивать воду с нижнего уровня на более высокий. Полезно для ирригационных систем, систем водоснабжения, канализационных систем и откачки воды из трюма корабля. Это винтообразная поверхность внутри трубы, которую необходимо вращать, обычно прикрепляя ее к ветряной мельнице или вращая вручную или волом. Голландские ветряные мельницы являются примером использования винта Архимеда для отвода воды из низин. Архимед, возможно, не обнаружил этого открытия, поскольку есть некоторые свидетельства того, что они существовали за сотни лет до его жизни. Возможно, он наблюдал их в Египте, а затем сделал популярными в Греции.
Боевые машины и тепловые лучи
Архимед также разработал несколько боевых машин с когтями, катапультами и катапультами для использования против армий, осаждающих Сиракузы. Автор Лукиан писал, что во 2 веке нашей эры Архимед использовал устройство фокусировки тепла, содержащее зеркала, которые служили параболическим отражателем, чтобы поджечь вторгшиеся корабли. Сегодня несколько экспериментаторов пытались показать, что это возможно, но со смешанными результатами. К сожалению, Архимед был убит во время осады Сиракуз.
Принципы рычагов и шкивов
Сообщается, что Архимед сказал: «Дайте мне место, чтобы встать на него, и я сдвину Землю». Он объяснил принципы работы рычагов в своей диссертации «О балансе самолетов». Он разработал системы клиньев и шкивов для использования при погрузке и разгрузке судов.
Планетарий или Оррери
Архимед даже делал приборы, показывающие движение солнца и луны по небу. Для этого потребуются сложные дифференциальные механизмы. Эти устройства были куплены генералом Маркусом Клавдием Марцеллом как часть его личной добычи при взятии Сиракуз.
Первый дорожный счетчик
Архимед известен разработкой одометра, который может измерять расстояние. Используя автомобильное колесо и шестеренки, он через каждую римскую милю бросал в счетную ячейку по камешку.
5 Изобретений Архимеда, которые до сих пор не перестают нас удивлять
Архимед был вундеркиндом в области математики и естественных наук, где он расширил границы обоих предметов, чтобы получить глубокий результат путем тщательных исследований, расчетов и наблюдений . Его справедливо называют «отцом математической физики» и «отцом интегрального исчисления». Давайте посмотрим, как изобретения Архимеда проложили путь для модернизированных версий его произведений.
Архимед был не только уважаемым врачом и математиком, но и астрономом, инженером и изобретателем. Он является одним из величайших математиков всех времен, наряду с Карлом Фридрихом Гауссом и Исааком Ньютоном. Хотя греческий математик прославился своей адаптацией рычага и винта Архимеда ‘ , его величайшим достижением было доказательство того, что сфера (помещенная в цилиндрическую структуру) составляет две трети объема цилиндра. площадь поверхности. Архимед был так увлечен своим делом, что даже принимая ванну, он что-то записывал.
Говорят, что Архимед погиб от рук римского солдата, который грубо попросил сопровождать его к генералу Марцеллу. Несмотря на то, что генерал ясно дал понять, что Архимеду не причинят вреда, римский солдат был возмущен и убил Архимеда, когда он отказался сдвинуться с места, настаивая на том, чтобы сначала была завершена математическая диаграмма. Другие говорят, что он мог быть убит, потому что солдат думал, что несет ценные вещи, хотя на самом деле это были только его математические инструменты.
Золотая корона
Предположений, связанных с этим инцидентом, предостаточно, но можно сделать вывод, что по крайней мере один из методов верен, согласно открытию Архимедом короны из нечистого золота. История такова: Гиерон II, царь Сиракуз, вызвал Архимеда, чтобы проверить чистоту золотой короны, потому что он подозревал, что ювелир не использовал 100% чистое золото при ее изготовлении. Корона в виде венка часто помещалась на статуи бога или богини.
Говорят, что Архимед попробовал один из двух способов, в ходе которых были выявлены аргументы в пользу точности одного из таких методов. Какими бы точными ни звучали следующие методы, Витрувий (римский архитектор) говорит, что это был «результат безграничной изобретательности». Хотя он говорит, что именно так Архимед проверял вес золотой короны, в трудах Архимеда это не объяснялось. Эта формула позже будет названа принципом Архимеда о плавучести, где Плавучесть = вес вытесненной жидкости .
Метод 1 (по словам Витрувия)
Витрувий говорит: «Решение, которое пришло ему в голову, когда он вошел в свою ванну и заставил ее переполниться, заключалось в том, чтобы положить вес золота, равный короне и известный своей чистотой, в чашу, наполненную водой до краев. Затем золото вынимали, а на его место ставили королевскую корону. Сплав более легкого серебра увеличил бы объем короны и вызвал бы переполнение чаши».
Способ 2 (наиболее вероятный случай)
Говорят, что Архимед подвесил золотую корону и золотую монету того же веса, что и предполагалось, над кадкой с водой. Говорят, что корона, погруженная в воду, была помещена немного выше золотой монеты (легче последней), что доказывает Архимеду, что для изготовления короны мог использоваться сплав серебра. Это явилось явным доказательством того, что ювелир не использовал чистое золото при изготовлении короны.
Архимед испытывает золотую корону
Железный коготь
Описание этого изобретения расплывчато, в том смысле, что оно не полностью объясняет, как именно Архимед спроектировал окончательную структуру. Существует множество вариаций «железного когтя», который Архимед спроектировал и впоследствии сконструировал для отражения атакующих кораблей. Механизм железного когтя должен был переворачивать корабли, подходившие к стенам Сиракуз, где его опускали в море с высоты. Как только коготь прикрепится к днищу корабля, его потянут вверх. После того, как они были выпущены, корабли либо падали на бок, либо падали с высоты, которая заставляла их тонуть.
Преувеличенное изображение железного когтя на настенной росписи Джулио Париджи [через Wikimedia Commons (PD)]
Рычаг Архимеда используется для перемещения тяжелых предметов с помощью своеобразного механизма. Цитировали Архимеда («
Дайте мне точку опоры, и я сдвину ею Землю . ») об использовании рычага, когда он математически усовершенствовал принцип рычагов. Это известно как закон рычага . Он выражается с помощью приведенной ниже формулы.M в = F в d в = F из d из = M из
энергия. На изображении выше вы можете ясно видеть, как положение этих элементов объединяется для выполнения конкретной задачи или действия.Вариации рычага Архимеда [Пирсон Скотт Форесман/через Wikimedia Commons (PD)]
Винт Архимеда
Это, пожалуй, самое значительное его изобретение, в котором Архимед разработал конструкцию, которая позволяла воде из низменной равнины без труда достигать оросительных каналов. SS Archimedes был кораблем, названным в честь великого изобретателя, который был первым пароходом с гребным винтом.
Впервые он был назван египетским винтом , так как Архимед побывал в Египте с визитом из Сиракуз. Царь Гиерон II хотел, чтобы Архимед спроектировал огромный корабль, способный вместить примерно 600 человек, со спортзалом, храмом и садовыми интерьерами. Когда льяльные воды накапливались до такой степени, что становились слишком глубокими (на судне Сиракузии ), человек мог откачивать воду, используя ту же винтовую конструкцию (помещенную в цилиндрическую структуру) Архимеда.
Винт Архимеда [Петерлюис на en.wikipedia/из Wikimedia Commons (PD)]
Пылающие зеркала
Архимед, как упоминалось ранее, придумал способ защитить город Сиракузы, изобретя железный коготь. Точно так же он придумал способ установки больших зеркал, размещенных в определенных местах на суше, располагая их таким образом, чтобы они нацеливались на вражеские корабли в море. Как только солнечные лучи отражались от зеркала, оно мгновенно поджигало вражеские корабли. Есть те, кто говорит, что это могло быть невозможно, поскольку этот метод оказался бы эффективным только в том случае, если бы погодные условия соответствовали работе механизма.
Другие, кто пытался подтвердить использование изобретения, обнаружили, что корабль на расстоянии не может быть воспламенен — 400 футов, если быть точным. Один из таких экспериментов провел греческий ученый Иоаннис Саккас, который поместил 70 зеркал вокруг макета римского корабля, который сразу же загорелся при концентрации солнечного света. Он находился на расстоянии 160 футов и был покрыт смоляной краской, что могло быть причиной того, что он был таким легковоспламеняющимся. Поскольку дегтярная краска в свое время часто использовалась в качестве покрытия на кораблях, это делало существование изобретения весьма вероятным.
Настенная живопись Джулио Париджи [через Wikimedia Commons (PD)]
Достойные упоминания
- Он придумал блочный механизм , который позволял человеку поднимать тяжелые предметы, которые было невозможно поднять.