ARCHIMEDES: BIOGRAFIE, PŘÍSPĚVKY A VYNÁLEZY - VĚDA - 2025

Archimedes of Syrakusy (287 př. Nl - 212 př. Nl) byl řecký matematik, fyzik, vynálezce, inženýr a astronom ze starověkého města Syrakusy na ostrově Sicílie. Jeho nejvýznamnějšími příspěvky jsou Archimedův princip, vývoj metody vyčerpání, mechanická metoda nebo vytvoření prvního planetária.

V současné době je považován za jednu ze tří nejdůležitějších osobností starověké matematiky spolu s Euclidem a Apolloniem, protože jejich příspěvky znamenaly důležité vědecké pokroky v čase v oblasti počtu, fyziky, geometrie a astronomie. Díky tomu je jedním z nejvýznamnějších vědců v dějinách lidstva.

Navzdory skutečnosti, že je známo jen málo detailů jeho osobního života - a ty, které jsou známy, mají pochybnou spolehlivost -, jeho příspěvky jsou známé díky řadě dopisů o jeho práci a úspěších, které se dodnes zachovaly a patří na korespondenci, kterou roky udržoval s přáteli a dalšími matematiky té doby.

Archimedes byl ve své době slavný svými vynálezy, které přitahovaly velkou pozornost jeho současníků, částečně proto, že byly použity jako válečná zařízení k úspěšnému zabránění četným římským invazím.

Říká se však, že tvrdil, že jediná věc, která byla skutečně důležitá, byla matematika a že jeho vynálezy byly pouze produktem koníčka aplikované geometrie. V potomcích byla jeho díla v čisté matematice oceněna mnohem více než jeho vynálezy.

Životopis

Archimedes of Syrakusy se narodil přibližně v roce 287 př. Nl. O jeho raných letech není známo mnoho informací, ačkoli lze říci, že se narodil v Syrakusách, městě považovaném za hlavní přístav na ostrově Sicílie, dnes v Itálii.

V té době bylo Syrakusy jedním z měst, které tvořily tzv. Magna Graecia, což byl prostor obývaný osadníky řeckého původu směrem k jižní části italského poloostrova a na Sicílii.

O matce Archimedes nejsou známy žádná konkrétní data. Ve vztahu k otci je známo, že se tomu říkalo Phidias a že se věnoval astronomii. Tato informace o jeho otci je známa díky fragmentu knihy The Sand Counter, kterou napsal Archimedes, ve které zmiňuje jméno svého otce.

Heraclides, řecký filozof a astronom, byl blízkými přáteli s Archimedesem a dokonce o něm napsal životopis. Tento dokument však nebyl zachován, takže všechny informace v něm obsažené nejsou známy.

Na druhé straně historik, filozof a životopisec Plutarch ve své knize s názvem Paralelní život naznačil, že Archimedes měl krevní vztah s Hierem II, tyranem, který velel v Syrakusách od roku 265 př.nl.

Výcvik

Vzhledem k malému množství informací o Archimedesu není jisté, kde získal svůj první výcvik.

Různí historiografové však zjistili, že existuje vysoká možnost, že Archimedes studoval v Alexandrii, které bylo nejdůležitějším řeckým kulturním a vyučovacím centrem v regionu.

Tento předpoklad je podporován informacemi, které poskytl řecký historik Diodorus Siculus, který uvedl, že Archimedes pravděpodobně studoval v Alexandrii.

Navíc, v mnoha jeho dílech, Archimedes sám se zmíní o jiných vědcích času jehož práce byla soustředěna v Alexandrii, tak to lze předpokládat, že to vlastně se vyvíjelo v tom městě.

Některé z osobností, se kterými Archimedes spolupracoval v Alexandrii, jsou geograf, matematik a astronom Eratosthenes z Cyrene a matematik a astronom Conon de Sanos.

Rodinná motivace

Na druhé straně skutečnost, že Archimedesův otec byl astronomem, mohla mít významný vliv na sklony, které následně prokázal, protože později a od mladého věku, zvláštní přitažlivost k poli Věda.

Po svém pobytu v Alexandrii se odhaduje, že se Archimedes vrátil do Syrakus.

Vědecká práce

Po návratu na Syrakusy začal Archimedes vymýšlet různé artefakty, které ho brzy přiměly získat popularitu mezi obyvateli tohoto města. V tomto období se zcela věnoval vědecké práci, produkoval různé vynálezy a odvodil různé matematické představy v dostatečném předstihu před svou dobou.

Například studováním charakteristik pevných zakřivených a rovinných postav přišel zvýšit koncepty vztahující se k integrálnímu a diferenciálnímu počtu, který byl vyvinut později.

Stejně tak Archimedes byl ten, kdo definoval, že objem spojený s koulí odpovídá dvojnásobku velikosti válce, který jej obsahuje, a on byl ten, kdo vynalezl složenou kladku na základě jeho objevů o zákonu páky.

Konflikt v Syrakusách

V roce 213 př.nl vstoupili římští vojáci do města Syrakusy a obklíčili své osadníky, aby se vzdali.

Tuto akci vedl řecký voják a politik Marco Claudio Marcelo v rámci druhé punské války. Později byl známý jako Římský meč, protože nakonec dobyl Syrakusy.

Uprostřed konfliktu, který trval dva roky, obyvatelé Syrakusy bojovali proti Římanům s odvahou a zuřivostí a Archimedes hrál velmi důležitou roli, protože se věnoval vytváření nástrojů a nástrojů, které by pomohly porazit Římany.

Nakonec vzal Marco Claudio Marcelo město Syrakusy. Před velkou inteligencí Archimedes nařídil Marcelo přísně, aby mu neublížili ani nezabil. Nicméně, Archimedes byl zabit v rukou římského vojáka.

Smrt

Archimedes zemřel v roce 212 př. Nl. Více než 130 let po jeho smrti, v roce 137 př.nl, spisovatel, politik a filozof Marco Tulio Cicero zastával pozici ve správě Říma a chtěl najít Archimedovu hrobku.

Tento úkol nebyl snadný, protože Cicero nemohl najít nikoho, kdo by označil přesné umístění. Nakonec ho však dostal velmi blízko k bráně Agrigento a v žalostném stavu.

Cicero vyčistil hrobku a zjistil, že koule byla vložena do válce, což je odkaz na Archimedesův objev objemu před časem.

Verze o jeho smrti

První verze

Jedna z verzí uvádí, že Archimedes byl v polovině řešení matematického problému, když ho oslovil římský voják. Říká se, že Archimedes možná požádal o vyřešení problému trochu času, takže by ho voják zabil.

Druhá verze

Druhá verze je podobná té první. To říká, že Archimedes řešil matematický problém, když bylo město vzato.

Do jeho areálu vstoupil římský voják a nařídil mu, aby se setkal s Marcellusem, na který Archimedes odpověděl, že musí nejprve vyřešit problém, na kterém pracoval. Voják byl v důsledku této reakce rozrušený a zabil ho.

Třetí verze

Tato hypotéza naznačuje, že Archimedes měl v ruce velkou rozmanitost matematických nástrojů. Pak ho voják viděl a zdálo se, že dokáže nosit cenné předměty, takže ho zabil.

Čtvrtá verze

Tato verze ukazuje, že Archimedes byl přikrčený blízko k zemi a uvažoval o některých plánech, které studoval. Očividně za ním přišel římský voják a nevěděl, že to byl Archimedes, a zastřelil ho.

Vědecké příspěvky Archimedese

Princip Archimedes

Archimedův princip je moderní vědou považován za jeden z nejdůležitějších dědictví starověku.

V celé historii a ústně se předávalo, že Archimedes přišel k jeho objevu náhodou díky králi Hieronovi, který jej pověřil, aby zkontroloval, zda zlatá koruna, kterou měl nařídit, byla vyrobena pouze ze zlata čistý a neobsahoval žádný jiný kov. Musel to udělat, aniž by zničil korunu.

Říká se, že zatímco Archimedes přemýšlel, jak tento problém vyřešit, rozhodl se vykoupat se, a když vstoupil do vany, uvědomil si, že hladina vody vzrostla, když se do ní ponořil.

Tímto způsobem by objevil vědecký princip, který říká, že „každé tělo zcela nebo částečně ponořené v tekutině (kapalině nebo plynu) dostává vzestupný tah, který se rovná hmotnosti tekutiny uvolněné předmětem.“

Tento princip znamená, že tekutiny vyvíjejí vzestupnou sílu - tlačí vzhůru - na jakýkoli předmět, který je v nich ponořen, a že množství této tlačné síly se rovná hmotnosti kapaliny vytlačené ponořeným tělesem, bez ohledu na jeho hmotnost.

Vysvětlení tohoto principu popisuje jev flotace a nachází se v jeho pojednání o plovoucích tělech.

Archimedův princip byl nesmírně aplikován v potomcích pro plovoucí předměty masivního použití, jako jsou ponorky, lodě, záchranné prostředky a horkovzdušné balóny.

Mechanická metoda

Dalším z nejdůležitějších příspěvků Archimedesu pro vědu bylo zahrnutí čistě mechanického - to je technická metoda do zdůvodnění a argumentace geometrických problémů, což znamenalo dosud nevídaný způsob řešení tohoto typu problému.

V souvislosti s Archimedesem byla geometrie považována za výlučně teoretickou vědu a běžné bylo, že z čisté matematiky sestoupila k dalším praktickým vědám, v nichž mohly být její principy aplikovány.

Z tohoto důvodu je dnes považován za předchůdce mechaniky jako vědecká disciplína.

V psaní, ve kterém matematik vystavuje novou metodu svému příteli Eratosthenesovi, naznačuje, že nám to umožňuje přistupovat k otázkám matematiky prostřednictvím mechaniky, a že určitým způsobem je snadnější konstruovat důkaz geometrické věty, pokud již existuje máte nějaké předchozí praktické znalosti, že pokud o tom nemáte představu.

Tato nová metoda výzkumu, kterou provádí Archimedes, by se stala předchůdcem neformálního stádia objevu a formulace hypotéz moderní vědecké metody.

Vysvětlení zákona o páce

Přestože je páka jednoduchý stroj, který byl používán dlouho před Archimedesem, byl to on, kdo formuloval princip, který vysvětluje jeho fungování ve svém pojednání o rovnováze letadel.

Při formulaci tohoto zákona Archimedes stanoví zásady, které popisují různá chování páky při umístění dvou těl na ni v závislosti na jejich hmotnosti a vzdálenosti od místa podpory.

Tímto způsobem poukazuje na to, že dvě tělesa, která lze měřit (úměrně), umístěná na páce, vyvažují, když jsou ve vzdálenosti nepřímo úměrné jejich hmotnosti.

Stejně tak dělají neměřitelná těla (která nelze měřit), ale tento zákon prokázal Archimedes pouze u těl prvního typu.

Jeho formulace principu páky je dobrým příkladem použití mechanické metody, protože podle toho, co vysvětluje v dopise adresovaném Dositeu, bylo objeveno nejprve pomocí mechanických metod, které uvedl do praxe.

Později je formuloval pomocí geometrických metod (teoretických). Z tohoto experimentování na tělech vyplynula také představa těžiště.

Vývoj metody vyčerpání nebo metody vyčerpání pro vědecké demonstrace

Vyčerpání je metoda používaná v geometrii, která se skládá z aproximace geometrických obrazců, jejichž oblast je známa pomocí nápisu a ohraničení nad některými dalšími, jejichž oblast má být známa.

Přestože Archimedes nebyl tvůrcem této metody, vyvinul ji mistrovsky a pomocí ní dokázal vypočítat přesnou hodnotu Pi.

Archimedes pomocí metody vyčerpání zapsal a ohraničil šestiúhelníky na obvod o průměru 1, čímž zmenšil na absurdní rozdíl mezi plochou šestiúhelníků a oblastí obvodu.

Aby toho dosáhl, rozdělil hexagony a vytvořil polygony s až 16 stranami, jak je vidět na předchozím obrázku.

Tímto způsobem přišel ke specifikaci, že hodnota pi (vztahu mezi délkou obvodu a jeho průměrem) je mezi hodnotami 3.14084507… a 3,14285714….

Archimedes mistrovsky použil metodu vyčerpání, protože se nejen dokázal přiblížit k výpočtu hodnoty Pi s poměrně nízkým rozpětím chyb, a proto žádoucí, ale také proto, že Pi je iracionální číslo, a to prostřednictvím Tato metoda a získané výsledky položily základy, které by klíčily v systému infinitesimálního počtu a později v moderním integrálním počtu.

Míra kruhu

K určení oblasti kruhu použil Archimedes metodu, která spočívala v nakreslení čtverce, který přesně zapadal do kruhu.

Věděl, že plocha náměstí je součtem jeho stran a že plocha kruhu je větší, a začal pracovat na přibližování. Udělal to tak, že na náměstí nahradil 6-stranný mnohoúhelník a poté pracoval s komplexnějšími polygony.

Archimedes byl prvním matematikem v historii, který se přiblížil vážnému výpočtu čísla Pi.

Geometrie koulí a válců

Mezi devíti pojednáními, které sestavují Archimedesovu práci v oblasti matematiky a fyziky, existují dva svazky na geometrii koulí a válců.

Tato práce se zabývá zjištěním, že plocha kterékoli koule o poloměru je čtyřikrát větší než její největší kružnice a že objem koule je dvě třetiny objemu válce, ve kterém je zapsána.

Vynálezy

Počitadlo kilometrů

Také známý jako počítadlo kilometrů, to byl vynález tohoto slavného muže.

Toto zařízení bylo postaveno na principu kola, které při otáčení aktivuje rychlostní stupně, které umožňují vypočítat ujetou vzdálenost.

Podle tohoto stejného principu navrhl Archimedes různé typy odometrů pro vojenské a civilní účely.

První planetárium

Na základě svědectví mnoha klasických spisovatelů, jako jsou Cicero, Ovid, Claudian, Marciano Capela, Cassiodorus, Sextus Empiricus a Lactantius, mnoho vědců dnes připisuje vytvoření prvního základního planetária Archimedesovi.

Je to mechanismus tvořený řadou „koulí“, které dokázaly napodobit pohyb planet. Podrobnosti tohoto mechanismu zatím nejsou známy.

Podle Cicera byly planetária postavená Archimedesovými dvěma. V jedné z nich byla zastoupena Země a různé souhvězdí v její blízkosti.

Na druhé straně, při jediné rotaci, slunce, měsíc a planety prováděly své vlastní a nezávislé pohyby ve vztahu k pevným hvězdám stejným způsobem jako v reálný den. Ve druhém případě bylo možné pozorovat následné fáze a zatmění Měsíce.

Archimedeanův šroub

Archimedeanův šroub je zařízení používané k přepravě vody zdola nahoru přes svah pomocí trubice nebo válce.

Podle řeckého historika Diodoruse bylo díky tomuto vynálezu usnadněno zavlažování úrodných zemí na řece Nilu ve starověkém Egyptě, protože tradiční nástroje vyžadovaly obrovské fyzické úsilí, které dělníky vyčerpalo.

Použitý válec má uvnitř šroubu stejné délky, který udržuje propojený systém vrtulí nebo žeber, které provádějí rotační pohyb ručně poháněný rotační pákou.

Tímto způsobem se vrtulím podaří vytlačit jakoukoli látku zdola nahoru a vytvořit jakýsi nekonečný obvod.

Archimedes dráp

Archimedův dráp neboli železná ruka, jak je také známo, byla jednou z nejobávanějších válečných zbraní vytvořených tímto matematikem a stala se nejdůležitější pro obranu Sicílie před římskými invazemi.

Podle výzkumu provedeného profesory Drexelu na univerzitě Chrisem Rorresem (Katedra matematiky) a Harry Harrisem (Katedra stavebního inženýrství a architektury) to byla velká páka, která měla k páce připevňovací hák pomocí řetězu, který z ní visel.

Prostřednictvím páky byl hák manipulován tak, že spadl na nepřátelskou loď, a cílem bylo ho zavěsit a zvednout do takové míry, že když bude propuštěn, bude jej schopen úplně převrátit nebo způsobit náraz na skály na břehu.

Rorres a Harris představili na sympoziu „Mimořádné stroje a struktury starověku“ (2001), miniaturní reprezentaci tohoto artefaktu nazvaného „Obrovský válečný stroj: Konstrukce a provoz železné ruky Archimedesovy“

Při provádění této práce se spoléhali na argumenty starověkých historiků Polybius, Plutarch a Tito Livio.

Reference

1. ASSIS, A. (2008). Archimedes, těžiště a první zákon mechaniky. Přístup k 10. červnu 2017 na bourabai.ru.
2. DIJKSTERHUIS, E. (1956). Archimedes. Získáno 9. června 2015 na webu: books.google.co.ve/books.
3. MOLINA, A. (2008). Metoda vyšetřování Archimedes of Syrakusy: intuice, mechanika a vyčerpání. Konzultováno 10. června 2017 na webové stránce Webproduccioncientifica.luz.edu.
4. O'CONNOR, J. & ROBERTSON, R. (1999). Archimedes of Syrakusy. Citováno 9. června 2017 z history.mcs.st-and.ac.uk.
5. PARRA, E. (2009). Archimedes: jeho život, práce a příspěvky k moderní matematice. Načteno 9. června 2017 na lfunes.uniandes.edu.co.
6. QUINN, L. (2005). Archimedes of Syrakusy. Citováno z 9. června 2017, z math.ucdenver.edu.
7. RORRES, C. & HARRIS, H. (2001). Obrovský válečný stroj: Konstrukce a provoz železné ruky Archimedese. Citováno z 10. června 2017 z cs.drexel.edu.
8. VITE, L. (2014). Archimedův princip. Přístup k 10. červnu 2017 na repository.uaeh.edu.mx.