Архимед: биография, научные достижения, изобретения и принципы

Без сомнения, Архимед был величайшим ученым классической эпохи. Его величайшим достижением является демонстрация принципа плавучести в ванне. Архимед родился на Сицилии, в Великой Греции, и был греческим ученым, добившимся многих подвигов во многих научных дисциплинах, таких как астрономия, физика, математика, механика и инженерное дело. Он известен тем, что вывел принцип Архимеда, на котором частично основана гидродинамика как дисциплина.

Еще одним впечатляющим его достижением является точное приближение математической константы пи (π), которая, согласно его расчетам, попадает в интервал между 3 10/77 и 3 1/7. Тот факт, что многие из его изобретений, таких как винт Архимеда, используются до сих пор, делает его еще более выдающимся ученым классической эпохи.

Мы представляем вам полную биографию, научный вклад и основные достижения Архимеда Сиракузского (ок. 287 г. до н. э. – ок. 212 г. до н. э.), одного из самых влиятельных ученых в мире. Всемирная история и колоссальный греческий математик высочайшего уровня.

Рождение и молодость

Место рождения Архимеда, Сиракузы, в то время было шумным городом, наполненным многими известными учеными и художниками. Город также извлек выгоду из своих обширных торговых связей с купцами из Греции, Финикии и Египта. По мнению многих античных историков и ученых, Сиракузы были в то время одним из самых известных городов известного мира.

Хотя о ранней жизни этого великого математика известно немногое, многие историки, пришедшие после него, предполагают, что свои ранние годы он, скорее всего, провел в Египте, в частности в городе Александрии. Именно в это время он изобрел устройство, известное как винт Архимеда (подробнее об этом позже).

О его семье мы знаем только то, что он сын Фидия. назад астроном. Говорят, что один из его коллег, известный как Гераклид, написал его биографию. Однако ни одна из этих биографий не сохранилась до наших дней.

Архимед и царь Гиерон II, король Сиракуз

Что кажется совершенно очевидным, так это то, что он провел большую часть своей жизни в греческом городе-государстве Сиракузы на острове Сицилия. Находясь на Сицилии, он стал близким другом Гиерона II (308–215 до н.э.), тирана, а затем короля Сиракуз.

В ряде свидетельств говорится, что он помогал Гиерону II при его дворе. В одном конкретном случае ему удалось вычислить соотношение серебра и золота в ювелирном изделии, подаренном царю Гиерону.

образование

Этот учёный, родившийся на Сицилии в третьем веке до нашей эры, вероятно, получил большую часть своего образования в Александрии в Египте, где он изучал геометрию и астрономию у/с учёными и последователями Евклида. В то время Александрия была, пожалуй, центром интеллектуального мира, поскольку там собирались самые разные ученые из разных уголков мира.

Величайшие заслуги Архимеда

Архимед, признанный критиками греческий математик, изобретатель и учёный, считается одним из величайших математиков всех времён. Его хвалят за выдающийся вклад в различные дисциплины, такие как механика, астрономия, геометрия, арифметика и физика.

Вымышленные истории об Архимеде

Его история и достижения как важной фигуры классической эпохи часто сильно страдают, поскольку грань между мифами и фактическими деталями стирается.

"Эврика! " («Эврика! Эврика!»)

Действительно ли Архимед выскочил из ванны и голым выбежал на улицу с криком «Эврика!» («Я нашел!»)? Многие утверждают, что эта история не является преувеличением. Вероятно, этого никогда не происходило, когда Архимед придумал принцип плавучести. Как и многие ученые-новаторы, Архимед, вероятно, был бы на седьмом небе от счастья, когда открыл, как определить соотношение серебра и золота; однако маловероятно, что он вышел из ванной на улицу совершенно голым.

Точно так же весьма сомнительно, что сиракузский математик произнес фразу: «Дайте мне рычаг и точку опоры, и я переверну Землю». По сей день нет никаких исторических доказательств, подтверждающих такое утверждение. Такое заявление свидетельствует об огромной силе рычагов.

Другая вымышленная история заключается в том, что во время осады Сиракуз в 212 году до нашей эры он использовал набор зеркал, чтобы отразить солнечные лучи и сжечь несколько римских кораблей. Архимед действительно внес огромный вклад в создание военных машин для защиты Сиракуз во время осады; однако он не использовал никаких машин для уничтожения солнечных лучей.

Наконец, история о том, что Архимед встретил свою смерть от рук римского солдата после того, как отказался оставить математическую диаграмму, над которой работал, кажется надуманной.

Хотя история назвала Архимеда одним из величайших математиков и изобретателей всех времен, Архимед никогда не относился высоко к некоторым из своих изобретений. По мнению Плутарха, именно по указанной выше причине математик предпочитал не оставлять письменных записей об этих работах.

Однако он чрезвычайно гордился своей работой «О сфере и цилиндре», в которой была показана математическая связь между объемом сферы и цилиндром, в который она была вписана. Он намеренно приказал, чтобы на его гробнице было изображение сферы, вписанной в цилиндр.

Таким образом, Архимед был больше удовлетворен своей работой по разработке математических теорем и доказательств, чем своими механическими изобретениями. Однако в свое время его известность пришла прежде всего благодаря его механическим работам. изобретения.

Основные достижения Архимеда

Для одного из древних и современных историков звание величайшего математика всех времен означает, что Архимед действительно был одаренным математиком.

Ниже приводится краткое изложение основных достижений Архимеда:

Закон рычага Архимеда

Чтобы показать, насколько мощными могут быть рычаги, некоторые историки утверждают, что утверждение «Дайте мне рычаг и точку опоры, и я переверну мир» было произнесено Архимедом. Сказал он это или нет, но факт остается фактом: Архимед внес огромный вклад в рычажную технику. Он обнаружил, что такую ​​же или даже большую работу можно выполнить, если найти компромисс между силой и расстоянием.

Площадь, площадь поверхности и объем сферы

Использует метод интегрирования для расчета площадей, поверхностей и объемов сфер и других фигур. Его работы считаются фундаментальными для исчисления, которое позже будет усовершенствовано современными математиками, такими как Лейбниц, Ньютон и Кеплер.

Сохранилось девять трактатов Архимеда, в том числе Для сферы и цилиндра который показывает, что площадь поверхности любой сферы радиуса (r) в четыре раза больше значения самого большого круга. Эта теорема, содержащаяся в трактате Для сферы и цилиндра, может быть выражено математически как S = 4πr²

Также в своей работе математик показывает, что объем описанного цилиндра равен 2π.r³

Его математическая теорема показывает, что объем сферы составляет две трети объема цилиндра, в который она вписана. Это можно выразить как V = ⁴/₃πr³

Приблизительное определение значения пи (π)

Еще одним значительным вкладом Архимеда в математику является значение числа пи (π). Математик подсчитал, что Пи лежит между 3 10/71 и 3 1/7. Говорят, что он использовал очень инновационную технику, чтобы получить ценность. Эта техника использовалась до 15^. век нашей эры.

Помимо вычисления числа Пи, он также точно определял квадратные корни.

Математик также разработал свою систему математического представления больших чисел.

Принцип Архимеда

Помимо разработки многочисленных теорем в механике, в том числе работ о центре тяжести твердых тел и плоских фигур (в трактате «О плоских равновесиях»), он разработал закон плавучести, известный как принцип Архимеда. Принцип охватывает вес тела, погруженного в жидкость.

Принцип Архимеда, также известный как закон плавучести, гласит, что объект, погруженный в жидкость, будет иметь направленную вверх силу, равную весу вытесненной жидкости.

Принцип Архимеда позволяет рассчитать объем или среднюю плотность объекта, погруженного в жидкость. Известно, что этот принцип помогает измерить объем предметов неправильной формы, таких как ювелирные изделия, столовые приборы и многие другие. Кроме того, это позволяет понять, как ведут себя объекты, когда их погружают в жидкость. Принцип Архимеда может объяснить, как воздушные шары остаются в воздухе или как плывут корабли.

Применение принципа Архимеда обширно и широко, в том числе в таких дисциплинах, как энтомология, инженерное дело, геология, медицина, стоматология, инженерное дело и других. Например, в области медицины этот принцип полезен при определении плотности зубов и костей.

Архимедов винт

Винт, изобретенный Архимедом, стал известен как винт Архимеда. Шнек, заключенный в трубу, используется для подъема воды с одного уровня на другой. Архимедов винт очень пригодился, когда моряки удаляли воду из корпуса своего корабля.

Он немного остановился на интегральном исчислении.

Его вклад в геометрию не имеет себе равных. Он даже зашел так далеко, что предвосхитил метод истощения — рудиментарную форму современного исчисления.

Архимед работал над определением объемов сегментов твердых тел, возникающих при вращении таких фигур, как круг, эллипс, гипербола или парабола. Эта его работа, содержащаяся в трактате «О коноидах и сфероидах», попадает в рамки наших современных расчетов.

Использование метода исчерпывания (современное исчисление) позволило ему придумать больше математических теорем.

Сложный ролл

Это изобретение Архимеда в конечном итоге принесло ученому огромную известность, поскольку оно произвело революцию в способах подъема крупных объектов. По словам Плутарха, математик продемонстрировал это свое изобретение царю Гиерону, без усилий тянув корабль по прямой.

Увлечение Архимеда и его связи с другими математиками своей эпохи

Говорят, что Архимед был полностью посвящен поиску научных знаний, особенно математики и механики. Часто он делал это ценой большого ущерба для своего здоровья, поскольку пренебрегал едой, питьем и элементарной личной гигиеной, чтобы сосредоточиться исключительно на своих экспериментах и ​​исследованиях.

Многие из получивших признание критиков работ Архимеда появились благодаря его переписке с математиками и его коллегами в Александрии, в том числе с Эратосфеном Киренским и Кононом Самосским.

Оборонный подрядчик города Сиракузы

Его знания в области инженерии и механики позволили ему создать ряд изобретений, которые он использовал для защиты города Сиракузы от римлян в 213 г. до н.э.. По словам Плутарха, именно его близкий друг король Гиерон вдохновил его на создание этих военных машин.

Его военные машины принесли ему больше признания, чем его математические теоремы. Это неудивительно, учитывая тот факт, что это было в эпоху до Рождества Христова – эпоху, в которой военное дело имело чрезвычайно важное значение. Его военные машины получили огромную похвалу за то, что смогли сдерживать римские войска в течение почти двух лет.

Трактат

Многие работы Архимеда носят теоретический характер. Большая часть его работы в области математики, возможно, была вызвана его страстью к механике.

Говорят, что его работы по теоретической механике и гидростатике позволили ему вывести ряд математических теорем. Как видно из его трактата «Метод механических теорем», Архимед использовал большую часть своих знаний по механике для расширения своих познаний в математике.

Знаменитые сочинения Архимеда, которые сохранились

Многие из его теорем по механике, в том числе о центре тяжести плоских фигур, содержатся в трактате «О плоских равновесиях». В трактате «Квадратура параболы» Архимед вычисляет площадь отрезка параболы, прерываемого хордой.

Архимеду приписывают создание множества произведений. Хотя многие из его контрактов были потеряны, девять из его контрактов сохранились. Они следующие:

• Для плавающих тел
• О спиралях
• О коноидах и сфероидах
• Измерение окружности
• Песчаник
• Квадратура параболы
• Для плоских равновесий
• Для сферы и цилиндра

В трактате «Сандреконер» математик показывает, как система счисления может вмещать удивительные числа до 8 x 10.⁶³. Далее он говорит, что с помощью этой системы счисления он мог бы сосчитать каждую песчинку, которая могла бы поместиться во Вселенной.

Он один из немногих учёных своей эпохи, кому действительно удалось применить свои математические теоремы на практике. Это одна из причин, почему его работы имели и продолжают иметь огромное влияние в мире науки.

Архимед предпочитал рассматривать свои научные эксперименты, включая инженерные проблемы, через призму математических теорем. Именно его страсть к математике побудила его прибегнуть к механическим экспериментам, чтобы лучше понять математические теоремы.

Смерть

Математик и изобретатель Архимед Сиракузский умер в 212 или 211 году до нашей эры. в Сиракузах на острове Сицилия. Он был убит во время осады римлянами (214–212 до н. э.) города Сиракузы (во время Второй Пунической войны). Скорее всего, ему было около 70 лет.

Из-за огромного уважения и восхищения, которое генерал Марк Клавдий Марцелл испытывал к Архимеду, он приказал похоронить ученого с почестями. Марцелл надеялся поймать Архимеда живым, чтобы воспользоваться гениальностью учёного.

По словам греческого историка Плутарха, Архимед занимался какой-то очень важной математической работой, когда его ударил римский солдат. Далее историк сообщает, что, несмотря на приказ солдата, Архимед отказался прекратить свою работу.

Другая версия смерти Архимеда (также выдвинутая Плутархом) гласит, что римские солдаты ошибочно подумали, что математик несет сумку с золотом. Без ведома этих солдат в сумке на самом деле находились математические инструменты, сферы и углы, которые математик отправил Марцеллу.

Еще факты об Архимеде

История об Архимеде, бегущем обнаженным по людным улицам Сиракуз с криком «Эврика! Эврика!» впервые было записано римским ученым и архитектором по имени Витрувий. Согласно рассказам, учёный открыл принцип плавучести, который помог ему судить, была ли золотая корона царя Гиерона чистым золотом или нет.

По мнению греческого историка Плутарха, Архимед, вероятно, был родственником Гиерона II, царя Сиракуз. Этот тезис можно подтвердить тем фактом, что свой трактат «Сандреконер» он посвящает Гелону, сыну Гиерона.

Во время своего пребывания в Александрии (Египет) он учился у нескольких последователей знаменитого математика Евклида. Он часто переписывался со своими коллегами-математиками Кононом Самосским и Эратосфеном Киренским, оба жили в Александрии.

Поняв, что некоторые из его друзей начали приписывать себе его математические доказательства, он отказался включать доказательства теорем в свою переписку с математиками в Александрии.

По сравнению с другими учеными и математиками своего времени, Архимед располагает значительно большим количеством анекдотических подробностей о своей жизни.

Многое из того, что мы знаем о жизни и творчестве Архимеда, взято из рассказов Плутарха (ок. 46–119 гг. н.э.), греческого историка и биографа. Другие источники исходят от Ливия и других греческих историков.

Римский полководец по имени Марк Клавдий Марцелл был опечален его смертью, так как намеревался завербовать Архимеда на свою службу. Генерал был впечатлен машинами, которые построил Архимед для защиты города от римлян.

Считается, что после осады Сиракуз Рим в 212 г. до н.э. римский полководец Марцелл привез в Рим две сферы, изготовленные Архимедом. Сферы в основном предназначались для различных планетарных объектов, а также для их движения.

Подобно многим учёным и гениям, пришедшим после Архимеда, такие люди, как Галилей и Ньютон, были большими поклонниками сицилийского учёного и инженера-механика.

После его смерти его математические работы и трактаты не получили большого признания по сравнению с работами математика и геометра Евклида. Тем не менее в Александрии еще оставалось немало математиков, ревностных последователей его работ. Среди этих ученых — Теон, Папюс и Герон.

Когда в 75 г. до н.э. римский государственный деятель и ученый Цицерон путешествовал по Сицилии, искал могилу Архимеда. Цицерон обнаружил, что гробница со всех сторон заросла сорняками.