Кто такой и чем известен Архимед Сиракузский: история изобретательного ученого, математика и физика
Известный штамп гласит, что многие образованные люди опередили свое время, сделав открытия, которые принесли пользу всему человечеству. Среди них особняком стоит фигура ученого Архимеда Сиракузского. Многочисленные его идеи нашли продолжателей только через сотни и даже тысячи лет, не считая тех, что сразу же внедрялись.
Этот древний подвижник, не имея совершенно никаких предпосылок, совершил величайшие перевороты в области геометрии, заложил основы гидростатики, развил механику. Его разработки действительно повлияли на развитие физики, астрономии и многих других наук. Давайте вместе выясним, что же это был за человек, как сложился его земной путь и каким образом он вписал свое имя в исторические документы навеки.
Кто такой Архимед Сиракузский: биография рассеянного изобретателя
Издревле Сицилия была спорной территорией. На одной стороне острова проживали сикулы, а с другой – финикийцы. Поделить меж собой пространство они никак не могли. Греки и карфагеняне мечтали захватить благодатный край, а позже на смену им пришли халкиды, которых вытеснили римляне. После смерти тирана (захватчика, оккупационного правителя) Сиракуз Агафокла в городе наступили смутные времена. Преступность росла, власть была глубоко коррумпирована. Если бы не возник новый сильный правитель Пирр, Сицилия могла полностью отойти к Карфагену. В Сиракузах был приведен к власти новый тиран – Гиерон II. Именно в таком окружении родился и вырос будущий великий математик и астроном Архимед.
Гиерон Второй носил почетный титул царя, он стал тираном Сиракуз в двести семидесятом году до нашей эры, и правил вплоть до двести пятнадцатого или двенадцатого. Известный древнегреческий философ, общественный деятель и историк Плутарх утверждает, будто правитель был в близком родстве с физиком Архимедом.
Деятельность и открытия Архимеда
Разбираясь, чем известен Архимед, многие вспоминают забавные истории о рычаге и емкости с водой. Но это лишь малая толика того, что самостоятельно изобрел, разработал и даже сделал этот активный, и не умеющий сидеть на месте, человек. Одним из главных изобретений геометра считается винтообразный шнек или бесконечный винт (Архимедов червяк), без которого не было бы основной массы современных механизмов.
Подобная конструкция находится внутри обычной бытовой мясорубки, а в Крыму можно до сей поры встретить водоподъемные машины, основанные на таком принципе. Военные изобретения ученого помогли оборонять осажденные Сиракузы от нападок римских войск, более многочисленных и хорошо вооруженных, чем местная армия. Архимед не только изобрел военные машины, но и собственноручно изготовил их, опробовал и научил людей ими использовать.
При помощи придуманного им рычага человечество получило возможность передвигать и поднимать колоссальные грузы. Самым «продвинутым», реально опережающим время изобретением, можно назвать планетарий с небесным сводом, который Архимед тоже выстроил сам. Правда, там была небольшая проблемка – в основе его теории лежала система мира, центром которой была Земля. Зато другие планеты (Марс, Меркурий и Венера) у него, как и положено, вращались вокруг Солнца.
Рождение и детство будущего ученого
Разнообразные сведения о рождении и жизни знаменитого сиракузского математика Архимеда с легкостью можно отыскать в произведениях древних римлян: знаменитого архитектора Марка Витрувия Поллиона, историка Тита Левия и великого оратора Цицерона. Не раз ссылались на него и упоминали в своих творениях греческие ученые: военачальник и историк Полибий, выдающийся философ Плутарх и даже известный мифограф Диодор Сицилийский. Жили они зачастую через много лет после того, как сам ученый отошел в мир иной, потому проверить достоверность сведений не получится. Тем не менее иных источников в нашем распоряжении нет.
Родился будущий гений в семействе математика и астронома. Исследователи зачастую указывают, что отцом его был древнегреческий ученый Фидий (Φειδίας), известный и уважаемый, но небогатый человек. Некоторые древние тексты утверждают, что он имел должность при дворе Гиерона Второго, которую впоследствии унаследовал его сын. Более того, говорят, будто Архимед был двоюродным (внучатым?) племянникам тирана. Сам царь Сиракуз был беден, как церковная мышь, потому и подданные его особыми накоплениями похвастать не могли.
Приблизительно около 287 года до нашей эры в семействе Фидия произошло пополнение – у него родился мальчик, назвать которого решено было Архимедом. Никаких сведений о том, были ли у парня братья или сестры, в исторических бумагах обнаружить не удалось. Отец сам учил сына читать, писать, преподал основы математики и астрономии, но этого было мало. Кроха впитал отцовские таланты, а тот был действительно знающим астрономом.
Становление изобретателя
Научным и культурным центром IV—III веков до нашей эры был славный город, расположенный в дельте Нила – Александрия Египетская, основанная приблизительно за сотню лет до рождения Архимеда. Туда стекались ученые, исследователи, деятели искусства со всего света. Именно туда отправился продолжать учебу наш герой. Его первым преподавателем стал известнейший астроном современности Конон Самосский, который не только написал труды по этой науке в семи томах, о чем свидетельствует Вергилий, но даже сам составил календарь с восходами и закатами, а также предположительными прогнозами погоды.
Математик, философ и механик времен позднего эллинизма Папп Александрийский писал, что на самом деле спираль Архимеда открыл Конон где-то за десять или пятнадцать лет до него. Аполлоний Пергский говорил, что тот исследовал конические сечения, но труды его содержали досадные ошибки, из-за чего практические экспериментальные разработки никак не желали работать. Архимед якобы взял уже готовые наработки, и просто завершил их, исправив неточности. Выяснить истинное положение вещей так и не удалось.
На то время в городе была наиболее полная библиотека в мире. Там было собрано более семи сотен тысяч оригинальных рукописей. Юноша изучил работы Евдокса Книдского и Демокрита Абдерского. Особо интересовала его геометрия, потому все доступные древние труды он штудировал неустанно. Более качественного и универсального образования на то время получить было невозможно. Прежде чем разбираться, что сделал Архимед, не помешает узнать о его дружбе с Эратосфеном Киренским, который был приблизительно одного с ним возраста.
Сохранились свидетельства, что несмотря на то, что судьба развела парней после учебы в Александрии, они не прекращали общаться никогда. Молодой ученый, полный надежд, мечтаний и идей, вернулся на благодатную Сицилию в Сиракузы. Блестящее образование открыло ему многие двери, а острый ум позволил устроиться придворным астрономом к узурпатору и тирану Сиракуз, где раньше трудился его отец. По разрозненным и часто более поздним сведениям он был известной, глубоко уважаемой личностью с хорошим достатком, ввиду своих выдающихся умственных способностей.
Расцвет научной мысли Архимеда
О его человеческих качествах известно мало. Многие считали, что он был несколько рассеянным, слегка чудаковатым человеком, из-за чего впоследствии и пострадал. Он был добрым, отзывчивым, часто помогал знакомым и приятелям, но постоянно витал в облаках, как принято говорить – немного «не от мира сего». Но пришло время выяснить, что открыл и изобрел Архимед, иначе «картинка» останется неполной.
Математика Архимеда: алгебра, анализ, геометрия
Плутарх считал, что Архимед был буквально одержим этой точной наукой, в которой многие вообще ничего не смыслили, и дальше суммирования сотен, даже не заглядывали. Засидевшись за своими трактатами, он мог совсем позабыть позавтракать или пообедать, вымыться или сделать другие необходимые бытовые дела. Идеи, которые высказывал ученый, его наработки и выкладки, продолжены были только спустя многие тысячи лет. В конце семнадцатого века математикам стало понятно, что имел в виду этот «человек из будущего», сумевший опередить время.
Архимед изучил конические сечения, разработал понятие полуправильных многогранников, отыскал геометрический метод решения кубических уравнений, сумев связать их с кривыми (гиперболой и параболой). Он усовершенствовал общий метод высчитывания площади объемных фигур, ввел понятие эстремумов, умудрился просчитать объемы шаров, элипсоидов, гиперболоидов и иных фигур. В труде «О шарах и цилиндрах» он вывел аксиому, впоследствии названную его именем.
Эврика – что нашел Архимед: механика
Архимед изобрел множество реальных приспособлений, которые, на удивление современников, еще и работали. В механике он достиг просто невероятных высот. К примеру, рычаг и раньше был прекрасно знаком человеку, он его давно использовал, но вот досконально описать, как именно и почему он значительно облегчает усилия, первым смог именно этот ученый. Плутарх писал, что в порту Сиракуз были устроены краны и подъемники, системы блоков и рычагов, разработанные Архимедом. Они значительно облегчали погрузочно-разгрузочные работы при транспортировке тяжелых предметов.
Архимедов шнек, «червяк» или винт, что в принципе, одно и то же, используется для вычерпывания воды в наши дни в Египте и других странах. Он установлен во множестве современных механизмов, в частности, в уже упомянутой выше мясорубке. Ученый является автором многочисленных трудов по механике: «О равновесии плоских фигур», «О плавающих телах» и многих других.
Астрономия – наука о небесных сферах
Чтобы показать, как именно движутся светила на небосклоне, великий изобретатель собственноручно выстроил планетарий с подвижной небесной сферой. В этом помещении можно было увидеть: как ходят по небу Солнце и Луна, как они исчезают за горизонтом и снова появляются, как происходят разнообразные затмения и как передвигаются звезды. Архимед доказал, что Марс, Меркурий и Венера вращаются именно вокруг светила, а не вокруг Земли.
В труде «Псаммит» («Исчисление песчинок»), написанном в виде послания царю Сиракуз, он твердо опирается на гелиоцентрическую систему мироустройства, которую описал еще Аристарх Самосский. В трактате есть размышления о правильном измерении расстояний меж планетами, а также расчете объема этих небесных тел. Это были весьма точные вычисления, которые подтвердились более поздними исследованиями.
Военное дело: спасение Сиракуз
Во время второй Пунической войны Архимед показал себя еще и со стороны военного тактика и стратега, способного обеспечить армию продвинутыми механическими изобретениями. Эти механизмы были способны на многое, несмотря на то, что престарелому ученому тогда уже было более семидесяти пяти лет. Он разработал и выстроил мощные катапульты, которые могли метать валуны на расстояния до двух или трех сотен метров. «Архимедов коготь» (большие краны с крюками) подцеплял римские корабли, поднимал их в воздух, а потом с размаху «шлепал» о воду или берег.
После такого действа римляне были повержены в шок, они прекратили лобовую атаку и решили осадить Сиракузы. Согласно легенде, в этот момент Архимеда осенило: он приказал всем воинам отполировать вогнутые щиты до блеска. Сфокусировав солнечные блики на кораблях противника, жители города подожгли их. Историки считают, что это красивый миф, а жечь корабли таким образом невозможно. Как бы там ни было, Сиракузы все же были повержены, но гениальный ученый этого уже не узнал.
Случаи из легендарной жизни гения: смерть героя и память о нем
Жизнь великого человека была насыщена разнообразными событиями. Он настолько не вписывался в свой век, что о нем регулярно слагали разнообразные легенды, которые выдавали за чистую монету. Зная, насколько мощным был ум этого человека, каждый мог допустить правдивость таких легенд.
Есть общеизвестная история о том, как Архимед открыл законы гидростатики. Якобы его дальний родственник, а по совместительству работодатель и тиран Сиракуз, Гиерон, заказал у иудейского ювелира корону. Изготовить ее следовало из чистейшего золота, но уверенности в лояльности исполнителя у правителя не было. Потому он принес готовую вещицу ученому, чтобы тот выяснил, нет ли в ней примесей серебра. Архимед задумался и отправился в баню, где в тепле мысли становились чище и яснее. Только погрузившись в ванну, доверху наполненную водой, он понял, как правильно измерить объем предмета. Тогда он выскочил на улицу с криком «Эврика!» (с греч. нашел), и побежал домой производить расчёты, позабыв накинуть полотенце. Так был открыт главный закон Архимеда: на тело, погружённое в жидкость, действует выталкивающая сила, численно равная весу жидкости, объем которой равен объему части тела, находящегося ниже уровня жидкости. Что там было дальше с короной и тираном – неизвестно.
Существуют и другие, дошедшие до нас легендарные случаи, правдивость которых доказать невозможно. Однажды Гиерон решил подкрепить дружеские отношения с египетским царем Птоломеем. Для этого он приказал выстроить самый большой и красивый корабль в мире и преподнести его в качестве подарка. Назвали судно «Сиракузия», но было оно таким огромным, что спустить его на воду оказалось невозможно.
Сколько бы ни бились люди, сдвинуть его даже на сантиметр они так и не смогли. Был срочно вызван Архимед, который тут же из подручных средств на скорую руку соорудил полиспаст (систему блоков, и рычагов), и легким движением спустил корабль в воды Нила. С тех пор ему приписывают слова: «Дайте мне точку опоры, и я переверну Землю».
Смерть одна, а версий много
Считается, что погиб Архимед в преклонном возрасте (более семидесяти пяти лет) во время осады Сиракуз, однако достоверной версии произошедшего нет. Зато существует несколько предположений, которые не помешало бы узнать.
- Согласно рассказу византийского филолога Иоанна Цеца, который жил более, чем через тысячу лет, Архимед сидел у своего дома и чертил что-то на песке, когда пробегавший римлянин наступил на его расчеты. Разъяренный ученый бросился на него с кулаками и тотчас же пал от меча.
- У Диодора Сицилийского, которых жил спустя сотню лет после Архимеда, свой взгляд на версию о его гибели. В ней старик, увлеченный своими диаграммами, не заметил, как его стал тащить римский воин, чтобы заковать в цепи. Когда же увидел, что происходит, то вскричал, чтобы ему принесли его, наводящую ужас, машину. Солдат испугался и убил ученого, за что впоследствии поплатился головой.
- Еще одна версия гласит, будто Архимед направлялся к консулу Марку Клавдию Марцеллу с ларцом, в котором лежали его инструменты для измерения расстояния до Солнца и планет, опасаясь, что в суматохе их могут испортить. Солдаты подумали, что в ящике старец тащит золото и зарезали его.
- Плутарх считал, что римский солдат убил Архимеда за ослушание. Он пришел звать его к консулу, но тот был занят и не обращал на него никакого внимания. Тогда парень ударил ученого мечом, за что был казнен по приказу Марцелла.
Считается, что сам консул жестоко раскаивался, что не подумал заранее отдать строгий приказ сохранить Архимеду жизнь. Тит Ливий в своем трактате «Римская история от основания города» писал, что он отыскал родственников ученого и похоронил его со всеми почестями, какие только были возможны. Приехав на остров через сто сорок лет после вышеозначенных событий, квестор (магистр) Сицилии Марк Туллий Цицерон разыскал могилу математика и астронома. Как и завещал старец, на ней красовалась картинка – вписанный в цилиндр круг.
В память о математике
Изобретения Архимеда навсегда останутся величайшими достижениями человечества. Потому память о нем не исчезнет, пока мы будем их использовать в повседневной жизни. На Луне один из кратеров носит имя Архимеда, а в космическом пространстве несется астероид, тоже имеющий такое же название. В Амстердаме, Донецке, Сиракузе и Нижнем Новгороде есть улицы, проспекты и площади, названные в честь него
Чешский прозаик и драматург Карел Чапек издал рассказ под названием «Смерть Архимеда», а Сергей Житомирский написал повесть «Учёный из Сиракуз: Архимед», которая была опубликована в начале восьмидесятых годов прошлого века. В художественной немой киноленте 1914 года под названием «Кабирия» (Cabiria) математика сыграл Энрико Джемелли. Существует даже отечественный советский мультфильм «Коля, Оля и Архимед», описывающий жизнь Сиракуз во времена захвата римлянами.
