Архимед, который был древнегреческим ученым, физиком, математиком и инженером, совершил огромное количество географических открытий и заложил основы для развития гидростатики и механики.
Детство и юность
Рождение Архимеда произошло в Сиракузах в 287 году до нашей эры. Информация о жизни Архимеда поступает к нам из произведений Ливия, Тита, Цицерона и других древних авторов. Эти историки жили позже времени изобретателя, и потому точность их работ вызывает сомнения. Отец великого ученого был математиком и астрономом Фидием. По версии Плутарха, Архимед был родственником местного правителя Гиерона II.
Вероятно, детство ученого протекло в родном городе. В молодости Архимед отправился учиться в Египетскую Александрию. В то время этот город был центром культуры Древнего мира. Согласно исследованиям, в знаменитой Александрийской библиотеке хранилось более 700 тысяч книг. Возможно, именно здесь Архимед мог ознакомиться с трудами Демокрита и других известных ученых.
Позже Архимед упоминал имена ученых в своих работах.
В городе Александрия молодой ученый познакомился и подружился с известными исследователями своего времени. Особенно тесные отношения Архимед создал с астрономом Кононом. Ученые общались друг с другом на протяжении всей жизни, и Архимед упомянул имя друга даже в двух своих трудах.
Историк С. Лурье предполагает, что семья Архимеда, возможно, была среднего достатка. Отец не смог обеспечить сыну всестороннее образование, но зато научил его математике.
Несколько лет молодой Архимед провел в Александрии, а затем вернулся на родину. Здесь ученый прожил до конца своих дней.
Инженерное дело
Архимед оставил огромное количество различных инженерных находок. В течение своей жизни он занимался разработкой рычагов, описывая подробную теорию данной конструкции в своих работах. Хотя сама конструкция рычага была известна задолго до Архимеда, он смог усовершенствовать ее несколькими новшествами. Ученый также занимался разработкой рычажно-блочных механизмов в порту своей малой родины, которые значительно облегчили жизнь людей, позволяя быстро поднимать и перемещать тяжелые грузы. Интересно, что одно из изобретений Архимеда «архимедов винт» до сих пор широко используется в Египте.
Исследования ученого сыграли значительную роль в развитии механики как самостоятельной науки. В своем труде под названием «О равновесии плоских фигур» инженер опирался на собственное доказательство закона рычага, основанное на правиле, согласно которому равные тела на равных плечах будут уравновешиваться.
Архимед использовал собственные теоретические аксиомы и при написании своего труда «О плавании тел», основывая свои исследования на хорошо известном всему законе Архимеда.
Физика и математика
Архимед не только славился своими открытиями в области математики, но и был ее страстным сторонником. Плутарх утверждал, что когда великий древнегреческий ученый погружался в изучение математики, он забывал обо всем на свете. Основной направлением его научных исследований был математический анализ.
До рождения ученого уже существовали формулы для расчета площадей многоугольников, кругов, а также объемов призм, конусов и пирамид. Однако Архимед смог улучшить эти методы вычислений, разработав общие методы для вычисления площадей и объемов. Он усовершенствовал ранее известный метод исчерпывания. Хотя он не стал автором теории интегрального исчисления, его работы стали основой этой теории.
Труды ученого послужили основой для разработки методики дифференциального исчисления. Как физик, он нашел способ определить скорость тела в определенный момент времени, исследуя его как эксперт в области геометрии, изучал особенности касательной к кривой линии.
Исследования, проведенные Архимедом, касались плоской кривой, которая теперь известна как «Архимедова спираль». Ученый разработал первый общий метод нахождения касательных к эллипсу, гиперболе и параболе. Только ученые 17 века смогли полностью понять и раскрыть все идеи древнегреческого коллеги.
Удивительно, что некоторые идеи ученого могли не до нас дойти, потому что часто Архимед не хотел описывать свои вычисления в книгах.
Одним из своих самых значительных открытий считалось создание формул для вычисления объема и площади шара. В остальных случаях ученый совершенствовал чужие идеи и наработки, но в этом случае был первопроходцем. Ни один древний исследователь до Архимеда не смог решить этот вопрос.
Гордость за свое исследование была настолько велика, что Архимед даже велел выбить на своем надгробии шар, вписанный в форму цилиндра.
Закон Архимеда
Одним из основных открытий древнегреческого ученого является известный как закон Архимеда. Он установил, что любое тело, погруженное в жидкость, испытывает воздействие выталкивающей силы. Эта сила направлена вверх и ее величина равна весу вытесненной жидкости. При этом плотность жидкости не играет никакой роли.
Существует легенда о том, как был открыт этот закон. Однажды правитель Гиерон II обратился к Архимеду. Монарх сомневался, что вес короны, изготовленной для него, соответствует весу золота, отданного для изготовления драгоценности. Тогда ученый поместил золотые слитки в сосуд с водой и измерил, насколько поднялся уровень жидкости.
Потом исследователь погрузил корону в воду таким же образом. В результате Архимед обнаружил, что отметки различаются. Следовательно, ювелир утаил часть золота для себя.
Существует еще одна легенда о том, как Архимед сделал свою важную открытие. В этот раз ученому помогла обычная ванна. Войдя в ванну, наполненную водой, мужчина слегка поднял ногу и заметил, что она весит меньше под водой. В этот момент у Архимеда возникла важная мысль. Интересно, что такая ситуация могла бы произойти на самом деле, но именно благодаря ванне Архимед открыл не свой знаменитый закон, а закон удельного веса металлов.
Астрономия
Архимед признается автором и изобретателем первого в мировой истории планетария. Этот устройство позволяло наблюдать движение пяти планет, лунные затмения, фазы Луны и восход Солнца.
Архимед стремился придумать универсальную формулу для определения расстояний между различными планетами. Современные ученые полагают, что также как и многие ученые его времени, Архимед считал, что Земля является центром вселенной. Он утверждал, что другие планеты, возможно, вращаются вокруг Солнца, но в конечном итоге вся эта система вращается вокруг Земли.
Оптика
Помимо математики и механики, Аристотель также увлекался оптикой. Он написал обширное произведение под названием «Катоптрика», которое до сегодняшних дней не дошло до нас. Из цитат античных авторов можно узнать, что ученый был хорошо осведомлен о способности вогнутых зеркал собирать свет. Он проводил опыты с преломлением света, используя как плоские, так и выпуклые зеркала.
Личная жизнь
Публичных подробностей о личной жизни Архимеда практически не сохранилось. Современники великого ученого создали огромное количество легенд о его жизни и работе. Согласно одной из них, правитель Сиракуз Гиерон II решил подарить египетскому царю Птолемею целый корабль. Судно было названо "Сиракузия". Но проблема заключалась в том, что корабль не могли спустить на воду.
Тогда Гиерон II обратился за помощью к Архимеду, который быстро нашел решение. С помощью нескольких блоков ученый разработал специальную систему, с помощью которой удалось опустить судно на воду всего лишь одним движением руки.
По другой легенде, Архимед при этом произнес знаменитую фразу о том, что если у него будет точка опоры, он сможет сдвинуть весь мир.
Смерть
В 212 году до н.э. родной город ученого был осажден римскими войсками во время Второй Пунической войны. В этот момент Архимед пытался помочь своим согражданам, используя свои знания. Он разработал специальные метательные механизмы, которые позволили сиракузцам одержать победу, сбрасывая на врага тяжелые снаряды.
Атака с помощью града из тяжелых камней застала римлян врасплох, и они поспешили укрыться под стенами города. Затем Архимед использовал свои легкие метательные конструкции для обстрела на близком расстоянии, и вновь римлян оказался под натиском тяжелых ядер.
Ученый активно участвовал в сражениях на море, помогая своим согражданам. Благодаря специально созданным кранам, которые были изобретены этим исследователем, корабли Сиракуз могли захватывать вражеские суда, используя железные крюки. При этом вражеские корабли были приподняты и резко отброшены в сторону. Это приводило к их переворачиванию и тонули они в море.
В долгое время это устройство, созданное Архимедом, считалось просто легендой. Однако современные ученые смогли доказать, что это действительно работало.
В 2005 году ученые, опираясь на старые описания механизма, воссоздали его. Это доказало, что изобретение Архимеда было не просто мифом, а реальной и эффективной технологией.
Однажды умный ученый изобрел удивительные вещи, которые помогли жителям Сиракуз отразить нападения римских солдат. Атака на город была провалена, и в ответ римляне решили осадить его. В 212 году до нашей эры город был взят силами римских войск из-за предательства.
После этого события Архимед был убит. Одна из версий гласит, что он был убит римским солдатом. Говорят, что мудрец увидел, как один из врагов наступил на его чертеж и он решился атаковать его.
Существует и другая версия смерти великого ученого. Некоторые ученые полагают, что Архимед провел свои последние часы в своей лаборатории. По этой версии, физик был так поглощен научными исследованиями, что отказался идти за солдатом, которому было приказано доставить его к римскому военачальнику. Разгневанный римлянин ударил Архимеда своим мечом.
Существуют и другие версии смерти ученого. Тем не менее, все современные ученые согласны в том, что уход Архимеда стал печальным для римского военачальника Марцелла. Древнеримский политик был настолько огорчен смертью ученого, что, получив поддержку жителей Сиракуз, организовал для Архимеда роскошные похороны.
Позднее могилу ученого обнаружил Цицерон спустя 137 лет после смерти Архимеда. Могила была в ужасном состоянии, однако на надгробном камне все еще можно было разглядеть изображение шара, вписанного в цилиндр.