Архимед: биография, открытия и интересные факты из жизни математика

Краткая биография

Архимед, вероятно, провел некоторое время в Египте в начале своей карьеры, но большую часть своей жизни он прожил в Сиракузах, главном греческом городе-государстве на Сицилии, где он был в близких отношениях с его королем. Архимед опубликовал свои работы в форме переписки с выдающимися математиками своего времени, включая александрийских ученых Конона Самосского и Эратосфена Киренского. Он сыграл важную роль в защите Сиракуз от осады римлян в 213 г. до н. э. Когда Сиракузы в конце концов были захвачены римским полководцем Марком Клавдием Марцеллом осенью 212 года или весной 211 года до н. э., Архимед был убит во время разграбления города.

Величайшие достижения

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 18-м веке были развиты и продолжены. В 3-м 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.
• Вдохновил Галилео Галилея и Исаака Ньютона на исследование математики движения. Сохранившиеся до наших дней работы Архимеда (к сожалению, многие из них были утеряны) наконец вышли в печать в 1544 году. Леонардо да Винчи посчастливилось увидеть некоторые из произведений Архимеда, скопированные вручную, еще до того, как они были напечатаны.
• Был одним из первых в мире ученых, применивших свои передовые математические методы в физическом мире.
• 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.

Inventos

Одометр

Также известный как километры, это было изобретение этого знаменитого человека.

Это устройство было построено по принципу колеса, которое при повороте активирует шестерни, позволяющие рассчитать пройденное расстояние..

Согласно этому же принципу, Архимед разработал несколько типов одометров для военных и гражданских целей..

Первый планетарий

Основываясь на свидетельствах многих классических авторов, таких как Цицерон, Овидий, Клаудиан, Марчиано Капела, Касиодоро, Сексто Эмпирик и Лактанций, многие ученые теперь приписывают Архимеду создание первого элементарного планетария..

Это механизм, состоящий из ряда «сфер», которым удалось подражать движению планет. Пока подробности этого механизма неизвестны.

По словам Цицерона, планетариев, построенных Архимедом, было два. В одном из них были изображены земля и различные созвездия рядом с ней..

В другом, с единственным вращением, солнце, луна и планеты сделали свои собственные независимые движения относительно неподвижных звезд точно так же, как они сделали в реальном дне. В последнем, кроме того, могли наблюдаться последовательные фазы и затмения Луны.

Винт Архимеда

Винт Архимеда — это устройство, которое используется для транспортировки воды снизу вверх по склону с использованием трубки или цилиндра..

Согласно греческому историку Диодоро, благодаря этому изобретению было облегчено орошение плодородных земель, расположенных вдоль реки Нил в древнем Египте, поскольку традиционные инструменты требовали огромных физических усилий, которые истощали рабочих.

Используемый цилиндр имеет внутри винт такой же длины, который поддерживает соединенную систему гребных винтов или ребер, которые выполняют вращательное движение, приводимое в движение вручную вращающимся рычагом..

Таким образом, спирали успевают вытолкнуть любое вещество снизу вверх, образуя некий бесконечный контур.

Коготь Архимеда

Коготь Архимеда, или железная рука, как его еще называют, был одним из самых страшных орудий войны, созданных этим математиком, и стал самым важным для сицилийской защиты от римских вторжений..

Согласно исследованию, проведенному профессорами Drexel University Крисом Рорресом (факультет математики) и Гарри Харрисом (факультет гражданского строительства и архитектуры), это был большой рычаг, к которому прикреплен захватный крюк. с помощью цепочки, которая свисала с него.

Через рычаг манипулятором манипулировали так, чтобы он упал на вражеский корабль, и цель состояла в том, чтобы зацепить его и поднять его до такой степени, чтобы при отпускании его можно было полностью перевернуть или ударить о камни на берегу..

Роррес и Харрис представили на симпозиуме «Машины и необычные конструкции древности» (2001) миниатюрное изображение этого артефакта под названием «Грозная военная машина: строительство и эксплуатация железной руки Архимеда»

Для реализации этой работы они опирались на аргументы древних историков Полибио, Плутарко и Тито Ливио..

Инженерия

Научный деятель активно разрабатывал механические конструкции. Он изложил подробную теорию рычага и эффективно пользовался этой теорией на практике, хотя непосредственно само изобретение было известно еще до него. В том числе, на основе знаний в этой области он смастерил ряд блочно-рычажных механизмов в порту Сиракуз. Эти приспособления упрощали подъем и перемещение тяжелых грузов, позволяя ускорить и оптимизировать работу порта. А «архимедов винт», предназначенный для вычерпывания воды, до сих пор применяется в Египте.

Изобретения Архимеда: архимедов винт

Большое значение имеют теоретические изыскания ученого в сфере механики. Опираясь на доказательство закона рычага, он начал писать труд «О равновесии плоских фигур». Доказательство базируется на аксиоме о том, что на равных плечах равные тела по необходимости уравновесятся. Такой же принцип построения книги – начинающийся с доказательства собственного закона – Архимед соблюдал и при написании произведения «О плавании тел». Эта книга начинается с описания хорошо известного закона Архимеда.

Катапульты, баллисты и скорпионы

Картина, изображающая осаду Сиракуз.

Во время осады Сиракуз Архимед построил артиллерию, которая могла охватить целый ряд диапазонов. Пока атакующие корабли находились на большом расстоянии, он стрелял из катапульт и баллист, забрасывая корабли противника огромными камнями и брёвнами. Если корабли приближались к крепостным стенам для штурма, то их встречал целый поток стрел из «скорпионов» (небольших катапульт, метающих стальные дротики). Кстати, стоит отметить, что именно Архимед предложил сделал бойницы, что было инновацией в фортификации того времени. Из небольших проёмов лучники успешно обстреливали наступающих римлян. Таким образом, подойти к стенам Сиракуз у римлян не удавалось, а если они и подходили, то несли огромные потери.

Правда с исторической точки зрения Архимед не был тем, кто первым изобрёл все эти сооружения, но он явно вносил в них свои модификации (например, улучшал точность) и успешно использовал для обороны.

Личная жизнь

Единственный человек, который подробно описал биографию Архимеда – его друг Гераклид. К сожалению, записи были утеряны, в связи с чем до наших дней дошла лишь часть информации из жизни Архимеда. Биография Архимеда известна из трудов Цицерона, Тита, Полибия, Ливия и других авторов, которые жили позже него и, в основном, представлена его достижениями. О личной жизни, семье, детях ничего не известно.

В биографии Архимеда, написанной знаменитым Плутархом, упоминается, что он был настолько увлечен наукой, что ничего вокруг себя не замечал. Он забывал есть, менять одежду и приводить себя в порядок.

Архимед, как сообщается, будучи в молодом возрасте, любил посещать библиотеки. В особенности Александрийскую библиотеку с ее просторными залами, которая стала центром науки для ученых древнего мира. Архимед пополнял свои знания ежедневно и мечтал о новых открытиях в науке.

Задумчивый Архимед. Худ. Доменико Фетти (1620 г.)

«О счислении песчинок»

Это небольшой трактат, написанный для обывателя, который адресован Гелону, сыну Гиерона. Его цель состоит в том, чтобы исправить недостатки греческой системы числовых обозначений, показав, как выразить огромное число на примере песчинок, которые потребуются для заполнения всей вселенной. По сути, Архимед создает целочисленную систему обозначений с базой в 100 000 000. Работа также представляет интерес, поскольку она дает наиболее подробное сохранившееся описание гелиоцентрической системы Аристарха Самосского (310–230 гг. до н. э.). Также в ней содержится описание гениальной процедуры, которую Архимед использовал для определения видимого диаметра Солнца путем наблюдения с помощью инструмента.

Смерть Архимеда

Существует несколько версий смерти Архимеда. Согласно рассказу Иоанна Цеца, в разгар боя математик сидел около своего дома и размышлял над чертежами, которые он сделал на дорожном песке. Римский воин, пробегавший мимо, наступил на чертёж, после чего учёный бросился на него со словами: «Не тронь чертежей!». В результате солдат хладнокровно убил старика.

А вот Плутарх рассказывает, будто к Архимеду пришел солдат и сказал, что его зовёт Марцелл. Но ученый просил легионера подождать, пока он решит задачу. Воин рассердился и пронзил изобретателя мечем. По третьей версии Архимед лично отправился к Марцеллу, намериваясь отнести ему приборы для измерения Солнца

Но его ноша привлекла внимание римлян. Последние решили, что учёный несёт золото или драгоценности, и убили его

Диодор Сицилийский утверждает, что Архимед погиб, делая набросок диаграммы. В это время римский солдат стал тащить его, но, поглощенный диаграммой, ученый сказал: „Прочь с моей диаграммы! Кто-нибудь, подайте мою машину!» Римлянин испугался и убил старика. Тем не менее, Марцелл устроил ученому великолепные похороны, а убийца был обезглавлен. Плутарх также утверждает, что Марцелл был сильно разгневан гибелью изобретателя, которого приказал не трогать.

Из словаря Кольера

Уроженец греческого города Сиракузы на острове Сицилия, Архимед был приближенным управлявшего городом царя Гиерона (и, вероятно, его родственником). Возможно, какое-то время Архимед жил в Александрии — знаменитом научном центре того времени. То, что сообщения о своих открытиях он адресовал математикам, связанным с Александрией, например Эратосфену, подтверждает мнение о том, что Архимед являлся одним из деятельных преемников Эвклида, развивавших математические традиции александрийской школы. Вернувшись в Сиракузы, Архимед находился там вплоть до своей гибели при захвате Сиракуз римлянами в 212 до н.э.

Дата рождения Архимеда (287 до н.э.) определяется исходя из свидетельства византийского историка 12 в. Иоанна Цеца, согласно которому он «прожил семьдесят пять лет». Яркие картины его гибели у Ливия, Плутарха, Валерия Максима и Цеца отличаются лишь в деталях, но сходятся в том, что Архимеда, погруженного в геометрические построения, зарубил римский воин. Кроме того, Плутарх сообщает, что Архимед, «как утверждают, завещал родным и друзьям установить на его могиле описанный вокруг шара цилиндр с указанием отношения объема описанного тела к вписанному», что было одним из наиболее славных его открытий. Цицерон, который в 75 до н.э. был на Сицилии, обнаружил выглядывавшее из-под колючего кустарника надгробие и на нем — шар и цилиндр.

Легенды об Архимеде. Хотя слава Архимеда как ученого связана главным образом с его замечательными математическими работами, его репутация в античности опиралась также и на приписывавшиеся ему различного рода механические устройства и инструменты, о чем нередко сообщают авторы, жившие в более позднюю эпоху. Так, считается, что Архимед был изобретателем т.н. архимедова винта, который служил для подъема воды на поля и явился прообразом корабельных и воздушных винтов, хотя, судя по всему, такого рода устройство использовалось и раньше. Не внушает особого доверия и то, что рассказывает Плутарх в Жизнеописании Марцелла. Здесь говорится, что в ответ на просьбу царя Гиерона продемонстрировать, как тяжелый груз может быть сдвинут малой силой, Архимед «взял трехмачтовое грузовое судно, которое перед этим с превеликим трудом вытянули на берег много людей, усадил на него множество народа и загрузил обычным грузом. После этого Архимед сел поодаль и стал легко двигать конец полиспаста назад и вперед, отчего судно стало легко и плавно, словно по водной поверхности, двигаться к нему». Именно в связи с этой историей Плутарх приводит замечание Архимеда, что, «если бы имелась иная земля, он сдвинул бы нашу, перейдя на ту» (более известный вариант этого высказывания сообщает Папп Александрийский: «Дайте мне, где стать, и я сдвину Землю»). Вызывает сомнение и подлинность истории, поведанной Витрувием, что будто бы царь Гиерон поручил Архимеду проверить, из чистого ли золота сделана его корона или же ювелир присвоил часть золота, сплавив его с серебром. «Размышляя над этой задачей, Архимед как-то зашел в баню и там, усаживаясь в ванну, заметил, что количество воды, переливающейся через край, равно количеству воды, вытесненной его телом. Это наблюдение подсказало Архимеду решение задачи о короне, и он, не медля ни секунды, выскочил из ванны и, как был нагой, бросился домой, крича во весь голос о своем открытии: «Эврика! Эврика!» (греч. «Нашел! Нашел!»).

Более достоверным представляется свидетельство Паппа, что Архимеду принадлежало сочинение Об изготовлении сферы, речь в котором шла, вероятно, о построении модели планетария, воспроизводившей видимые движения Солнца, Луны и планет, а также, возможно, звездного глобуса с изображением созвездий. Во всяком случае Цицерон сообщает, что тот и другой инструмент захватил в Сиракузах в качестве трофеев Марцелл. Наконец, Полибий, Ливий, Плутарх и Цец сообщают о беснословных баллистических и иных машинах, построеннных Архимедом для отражения римлян.

Tags:

• архимед
• архимед математик
• архимед портрет
• выдающиеся математики
• знаменитые математики
• математики картинки
• открытия архимеда
• плакаты для школ математики
• портреты математиков

Закон Архимеда

Одним из самых известных открытий ученого стал так называемый Закон Архимеда. Исследователь определил, что любое физическое тело, опущенное в воду, оказывает давление, направленное вверх. Жидкость вытесняется в объеме, который равняется объему физического тела, и не зависит от плотности самой жидкости.

Со временем открытие обросло множеством мифов и легенд. По одной из существующих версий, Гиерон II заподозрил, что его царская корона является фальшивкой и изготовлена вовсе не из золота. Он поручил Архимеду разобраться и дать ясный ответ. Чтобы сделать верные выводы, необходимо было измерить объем и вес объекта, а затем сравнить с аналогичным золотым слитком. Узнать точный вес короны не составляло труда, но как вычислить ее объем? Ответ пришел в тот момент, когда ученый принимал ванну. Он понял, что объем короны, как и любого другого физического тела, погруженного в жидкость, равен объему вытесняемой жидкости. Именно в этот момент Архимед воскликнул: «Эврика!»

Архимедов винт

Этот водяной винт похож на штопор, размещенный в трубе. С его помощью можно поднимать воду из реки, озера или колодца. Традиционно его изобретение приписывают Архимеду. Стефани Далли из Оксфордского университета обнаружила ассирийские клинописные письмена, датированные около 680 до н. э. и содержащие описания того, что очень напоминает водяной винт и использовалось для орошения садов в городе Ниневии в Месопотамии. Она считает, что эти сады на самом деле были знаменитыми Висячими садами, когда-то связанными с Вавилоном. В месопотамской культуре изобретатели оставались анонимными или их изобретения приписывались королю, который заплатил за работу.

Возможно, имя Архимеда связано с водяным винтом по одной из этих причин:

• Устройство было забыто, после того как Ниневия была завоевана вавилонянами, а Архимед изобрел его с нуля.
• Устройство могло достичь Египта, который находился под властью Ассирии в 680 году до нашей эры. Архимед, возможно, видел его в действии четыре столетия спустя, когда Египет был под властью греков. Вполне возможно, что он значительно улучшил конструкцию, сделав ее более удобной и дешевой в использовании.

Рекомендации

Книги

• Борн, Джон (1852). Трактат о гребном винте с различными предложениями по улучшению . Лондон: Лонгман, Браун, Грин и Лонгманс.
• Герапат, Джон Эску (1839). Железнодорожный журнал и Журнал паровой навигации . VI . Лондон: Джеймс Уайлд.
• Клудас, Арнольд (2000). Рекордсмены Северной Атлантики: лайнеры с голубой лентой 1838–1852 гг . ISBN Brassey’s Inc.   1-57488-328-3 .
• Как это работает: наука и технологии . 10 . Корпорация Маршалла Кавендиша. 2002. с. 1335. ISBN   978-0-7614-7314-5 .
• Паркер, Х. и Боуэн, Фрэнк К. (1928). Почтовые и пассажирские пароходы девятнадцатого века . Лондон, Англия: Marston & Co., стр. 14.
• Шеффер, Джордж К. и Хедж, Эгберт (1840). Американский железнодорожный журнал и журнал механиков . XI . Нью-Йорк: Шеффер и Хедж.
• Смит, Эдгар К. (1905). Краткая история военно-морской техники . Babcock & Wilcox Ltd.

Журналы

Журнал «Механика» и журнал «Машиностроение, сельскохозяйственное машиностроение, производство и судостроение» . Лондон: Робертсон Бруман и компания VI (июль – декабрь 1861 г.). Отсутствует или пусто |title= ( справка )

Другие труды

Как известно из биографии Архимеда и упоминаний более поздних авторов, ученый написал ряд других работ, которые не сохранились. Особый интерес представляют трактаты о катоптрике, в которых он среди прочего обсуждает явление рефракции; на 13 полурегулярных (архимедовых) многогранниках (те тела, ограниченные правильными многоугольниками, не обязательно все одного типа, которые могут быть вписаны в сферу). В дополнение к этим, в арабском переводе сохранились несколько работ, приписанных Архимеду, которые он не мог бы составить в их нынешнем виде, хотя они могут содержать «архимедовы» элементы. К ним относятся работы по вписанию правильного семиугольника в круг; коллекция лемм (предположения, которые считаются истинными и используемые для доказательства теоремы) и книга «О касающихся кругах» — обе они имеют отношение к геометрии элементарной плоскости; и «Стомахион», содержащий описание загадки в виде головоломки (квадрат, разделенный на 14 частей).

Биография

Древнегреческий физик, математик и инженер Архимед сделал множество геометрических открытий, заложил основы гидростатики и механики, создал изобретения, послужившие отправной точкой для дальнейшего развития науки. Легенды об Архимеде создавались еще при его жизни. Несколько лет ученый провел в Александрии, где он познакомился и сдружился со многими другими великими научными деятелями своего времени.

Биография Архимеда известна из трудов Тита, Цицерона, Полибия, Ливия, Витрувия и других авторов, которые жили позже самого ученого. Оценить степень достоверности этих данных сложно. Известно, что родился Архимед в греческой колонии Сиракузы, расположенной на острове Сицилия. Его отцом, предположительно, стал астроном и математик Фидий. Плутарх также утверждал, что ученый был близким родственником доброго и искусного правителя Сиракуз Гиерона II.

Портрет Архимеда

Вероятно, детские годы Архимед провел в Сиракузах, а в юном возрасте для получения образования направился в Александрию Египетскую. На протяжении нескольких столетий этот город был культурным и научным центром цивилизованного Древнего Мира. Начальное образование ученый, предположительно, получил у отца. Прожив несколько лет в Александрии, Архимед вернулся в Сиракузы и жил там до конца жизни.

Смерть

В 212 году до нашей эры во время Второй Пунической войны Сиракузы были осаждены римлянами. Архимед активно использовал инженерные знания, чтобы помочь своему народу одержать победу. Так, он сконструировал метательные машины, с помощью которых воины Сиракуз забрасывали противников тяжелыми камнями.

Когда римляне бросились к стенам города, надеясь, что там они не попадут под обстрел, другое изобретение Архимеда – легкие метательные устройства близкого действа – помогли грекам забросать их ядрами.

Ученый помог своим соотечественникам и в морских сражениях. Разработанные им краны захватывали вражеские судна железными крюками, слегка приподнимали их, а затем резко бросали обратно. Из-за этого корабли переворачивались и терпели крушение.

Долгое время эти краны считались чем-то вроде легенды, однако в 2005 году группа исследователей доказала работоспособность таких устройств, реконструировав их по сохранившимся описаниям.

Благодаря стараниям Архимеда надежда римлян на штурм города провалилась. Тогда они решили перейти к осаде. Осенью 212 года до нашей эры колония была взята римлянами в результате измены. Архимед в ходе этого происшествия был убит. Согласно одной версии, его зарубил римский воин, на которого ученый набросился за то, что тот наступил на его чертеж.

Другие исследователи утверждают, что местом гибели Архимеда стала его лаборатория. Ученый якобы настолько сильно увлекся исследованиями, что отказался сразу последовать за римским солдатом, которому было велено проводить Архимеда к военачальнику. Тот в гневе пронзил старика своим мечом.

Есть еще вариации этой истории, однако они сходятся на том, что древнеримский политический деятель и военачальник Марцелл был крайне огорчен гибелью ученого и, объединившись и с гражданами Сиракуз, и с собственными поданными, устроил Архимеду пышные похороны. Цицерон, обнаруживший разрушенную могилу ученого через 137 лет после его гибели, увидел на ней шар, вписанный в цилиндр.

«О счислении песчинок»

Это небольшой трактат, написанный для обывателя, который адресован Гелону, сыну Гиерона. Его цель состоит в том, чтобы исправить недостатки греческой системы числовых обозначений, показав, как выразить огромное число на примере песчинок, которые потребуются для заполнения всей вселенной. По сути, Архимед создает целочисленную систему обозначений с базой в 100 000 000. Работа также представляет интерес, поскольку она дает наиболее подробное сохранившееся описание гелиоцентрической системы Аристарха Самосского (310–230 гг. до н. э.). Также в ней содержится описание гениальной процедуры, которую Архимед использовал для определения видимого диаметра Солнца путем наблюдения с помощью инструмента.

Математика

На протяжении всей биографии Архимед проявлял огромный интерес к точным наукам. По воспоминаниям Плутарха, когда он начинал работать, то забывал о еде и полностью погружался в вычисления. В сфере математики его больше всего интересовали вопросы математического анализа.

Архимед нашел новые эффективные способы подсчета объемов и площадей. Ему удалось усовершенствовать метод исчерпывания Евдокса Книдского, вследствие чего он мастерски применял его на практике. И хотя еще до Архимеда была сформулирована теория интегрального исчисления, именно его труды легли в основу данной теории.

Одновременно с этим, Архимед заложил базу для дифференциальных вычислений. Он смог определить, что объемы конуса и шара, вписанных в цилиндр, и самого цилиндра имеют соотношение – 1:2:3. До этого еще никому не удавалось вычислить поверхность и объем шара.

Интересен факт, что Архимед завещал выбить на собственном надгробии шар, вписанный в цилиндр. Кроме этого, математик смог узнать площадь поверхности для сегмента шара и витка открытой им «спирали Архимеда».

Отдельного внимания заслуживает вычисленное Архимедом отношение длины окружности к диаметру. В труде «Об измерении круга» он подробно описал свое легендарное приближение для числа «Пи» (π).

Чтобы доказать свои предположения, Архимед построил для круга вписанный и описанный 96-угольники, после чего определил длины их сторон. Параллельно с этим, он научно обосновал, что площадь круга равна числу π, умноженному на квадрат радиуса круга. Именно так появилось знаменитая формула – πr².

Научные достижения

Биография Архимеда описывает два его самых значимых научных достижения: учение о центре тяжести и формулировка принципа рычага. Также он заложил основы гидростатики. Только в конце 16 и начале 17 века эти идеи были развиты Паскалем, Галилеем, Стевиным и другими учёными, которые использовали закон Архимеда, описанный им в труде «О плавающих телах». Это сочинение было первой попыткой проверки на практике фундаментального предположения о строении вещества путём создания его модели. Архимед не только доказал несколько главных положений о физических характеристиках атомов жидкости, но и подтвердил целый ряд атомистических идей Демокрита. В этом труде научный гений исследователя проявился с особой силой. Полученные им результаты смогли доказать только в 19 веке.