Arhimed: biografija i doprinosi znanosti ovog grčkog istraživača

Klasična antika bila je turbulentno vrijeme, ali u isto vrijeme puna novih dostignuća i razvoja znanosti značajno da bismo, da nije bilo srednjeg vijeka, sigurno otišli daleko dalje od mjesta na kojem jesmo sada.

Unatoč činjenici da je većina stanovništva bila nepismena i neobrazovana, u njoj nije živjelo malo velikih ljudi razdoblja, među njima Arhimed, veliki matematičar, fizičar i izumitelj izuma za civilne svrhe i, prije svega, vojne.

Dalje ćemo vidjeti život i velike doprinose znanosti ovog istraživača kroz ovu Arhimedovu biografiju i bolje ćemo razumjeti kako su nastali temelji, iako primitivni, onoga što bi bila naša znanstvena metoda nakon gotovo 2000 godina moderna.

• Povezani članak: "Arcesilao: biografija ovog grčkog filozofa"

Arhimed iz Sirakuze: biografija i doprinosi znanosti

Arhimed je bio matematičar, fizičar, izumitelj, inženjer i astronom koji je živio u starogrčko doba prije oko 2000 godina. U to je vrijeme malo ljudi bilo onih koji su imali privilegiju znati čitati i pisati, pa o njemu i o svemu nema puno spisa o ovom izumitelju znamo iz usmene predaje i svjedočenja raznih klasičnih pisaca, većinom nakon Arhimeda.

Njegova domovina bila je Sirakuza, grad koji se nalazio u Magna Graeciji, regiji naseljenoj na otoku Siciliji i jugu talijanskog poluotoka.. Vladar tog grada, koji je njime vladao kao tiranin, bio je Hijeron II., Za kojeg se sumnja da je na ovaj ili onaj način povezan s Arhimedom. Bez obzira na njihov odnos, njih dvoje imali su vrlo zanimljiv odnos, budući da je Herion II vjerovao matematičaru da bude savjetnik i izumitelj za obranu grada.

O obitelji Arhimed znamo malo. Ne zna se mnogo o njegovoj majci, ali o ocu Phidiasu, astronomu koji je prenio svoje zanimanje za znanost o nebu. Ne čini se da se oženio ili imao djecu, a ako i je, to je izbrisano iz anala povijesti. Niti možemo potvrditi je li rekao da je njegova poznata "eureka" gola šetajući ulicama svog rodnog grada, niti je li doista rekao frazu "daj mi oslonac i pomaknut ću svijet".

Ranih godina

Arhimed je rođen 287. pr. C. u Sirakuzi na Siciliji. Zahvaljujući fragmentu njegove knjige "Pješčani brojač" znamo da se njegov otac zvao Fidija i da je bio poznati astronom tog vremena. Vidjevši Fidija da je njegov sin od malih nogu pokazivao velike sposobnosti, odlučio ga je uvesti u svijet matematike i astronomije.

Zahvaljujući velikim sposobnostima i dobrom odnosu sa kraljem Sirakuze, Hieron II Archimedes poslan je u Aleksandriju 243. pr. C., središte znanosti tog vremena, kako bi mogli proširiti svoje znanje iz matematike pod poučavanjem tadašnjih eminencija. Među njegovim učiteljima bio je i Samoski kanon, veliki matematičar od kojeg je mladi Arhimed mnogo naučio. Nakon boravka u egipatskom gradu, Arhimed se vratio u domovinu kako bi započeo istraživanje.

Služba za maticu

Po povratku iz Aleksandrije Arhimed Prihvaćen je kao savjetnik Hiera II., Zadužen za projektiranje sustava i uređaja koji će pomoći u obrani grada.. Pod zaštitom i pokroviteljstvom monarha, mladi je matematičar imao punu slobodu izvoditi sve vrste eksperimenata, sve dok su koristili kralju i Sirakuzi. S pokroviteljem Hieronom II., Arhimed je započeo vrijeme opsežnih istraživanja i velikog napretka.

Jedna od najvažnijih epizoda ovog vremena za njegovu karijeru bila je kada je kralj naredio izgradnju najvećeg broda ikad sagrađenog, s toliko pehova da je, kad ga stave u more, bilo nasukan. Kako se ni grubom silom brod Hieron II nije mogao ukloniti, naredio je Arhimedu da uspije brod ploviti. Tako je Arhimed stvorio sustav složenih remenica koje su povećavale silu potiska, pomičući brod s malo napora postavljajući temelje svog zakona poluge.

Još jedan od najvažnijih trenutaka u Arhimedovom životu bio je kad ga je kralj zamolio da razriješi sumnju zbog koje nije zaspao. Monarh je želio znati je li njegova kruna doista čvrsto zlato ili je prevarena, a njezina je unutrašnjost izrađena od manje vrijednog materijala. Pokazalo se da je ovaj problem za Arhimeda stvarao pravu glavobolju, budući da nije znao riješiti ovo pitanje, a da nije slomio krunu na dva dijela i pogledao unutra.

Grčki je znanstvenik znao da mora pronaći gustoću krune i, s obzirom na to da je teška jednako zlatnom kalupu, odgovor se morao naći u njezinom volumenu. Problem je bio što u to vrijeme nije bio poznat način izračunavanja volumena nepravilnih predmeta. Legenda kaže da je otkrio kako se to radi dok se kupa. Kad je zaronio u kadu, vidio je kako se razina vode povećala. Količina vode koja se digla bila je izravno proporcionalna zapremini tijela koje je bilo potopljeno.

Iz ovoga je zaključio da, Kad bi potopio krunu i izmjerio varijaciju razine vode, mogao bi točno znati koliki je njezin volumen. To je bilo jedno od njegovih velikih otkrića i iz tog je razloga bilo poznato kao Arhimedov princip. Kaže se da je, suočen s takvim otkrićem, izašao iz kupke euforično vičući "eureka", gol kroz ulice Sirakuze pred iznenađenim pogledom prolaznika.

Sukob u Sirakuzi

Tijekom 213. godine a. C. Rimski vojnici napali su Sirakuzu i maltretirali njene stanovnike da se predaju. Ovu je akciju vodio Marco Claudio Marcelo, ugledni rimski vojni i političar kršten kao Rimski mač, ključna figura Drugog punskog rata. Rat je trajao dvije godine, u kojima su se stanovnici Sirakuze borili protiv Rimljana sa hrabrosti, upornosti i žestine, među njima i Arhimed, koji je igrao vrlo važnu ulogu u obrani grad.

No, nažalost grad je na kraju propao. Marco Claudio Marcelo, koji je poznavao veliku Arhimedovu intelektualnost, izričito je naredio da ga ne ozlijede ili ubiju, budući da ga je želio među svojim savjetnicima. Međutim, bilo zbog neznanja ili nesposobnosti vlastitih podređenih, Arhimed je umro od ruke jednog od rimskih vojnika u 212. godini. C. Postoje četiri verzije onoga što se dogodilo.

Četiri Arhimedove smrti

Jedna od verzija kaže da je Arhimed bio usred rješavanja matematičkog problema kad mu se rimski vojnik približio. Matematičar lTražio je malo vremena da riješi problem i to nije trebalo obradovati vojnika, koji je odlučio završiti svoj život.

Druga verzija govori da je Arhimed rješavao matematički problem kad je zauzeta Sirakuza. Rimski vojnik ušao je u njegov kompleks i naredio mu da se sastane s Marcelom, na što je matematičar odgovorio da želi riješiti problem na kojem radi. Vojnik, uznemiren odgovorom, izvršio je atentat na Arhimeda koji nije poslušao Marcela.

Postoji i treća verzija koja govori da je Arhimed u rukama imao puno matematičkih instrumenata. Vojnik vidio ga, misleći da mora nositi dragocjenosti ili kakvo oružje da pobijedi rimske osvajače, pa je bez dvostrukog razmišljanja okončao život matematičara.

Konačno, četvrta i najrealnija verzija govori da je Arhimed bio skutren na zemlji, razmišljajući o jednom od svojih planova. Dok ga je proučavao, s leđa mu je prišao rimski vojnik koji je, ne znajući da je to grčki genij, odlučio mu je pucati u leđa.

Nakon njegove smrti

Provevši više od 130 godina nakon njegove smrti, 137. godine pr. C. rimski književnik, političar i filozof Marko Tulio Ciceron zauzimao je položaj u upravi Rima i želio je pronaći Arhimedovu grobnicu. Nije mu bilo lako, jer Ciceron nije našao nikoga tko bi točno naznačio mjesto na kojem je matematičar pokopan.

Unatoč nepoznanicama i potpunom neznanju o tome gdje su ostaci Arhimeda, Ciceron je uspio locirati grobnicu, vrlo blizu vrata Agrigenta. Njegovo počivalište bilo je u lošem stanju, pa je Ciceron odlučio očistiti njegovu grobnicu i na njegovo iznenađenje to ustanovio Bio je upisan na kuglu unutar cilindra, aludirajući na jedno od njegovih otkrića.

Prilozi znanosti

Iako su protok vremena i tama srednjeg vijeka učinili mnogo znanja o Antiki zauvijek izgubljeni, Arhimedu se pripisuje mnoštvo znanja koja su uspjela doći do naših dana. Među najistaknutijima imamo sljedeće:

1. Arhimedov princip

Arhimedovo načelo zasigurno je najpoznatije i najvažnije nasljeđe Grka. Arhimed je potpuno slučajno otkrio kako izračunati volumen bilo kojeg predmeta, bez obzira je li imao pravilan oblik.

Ovo načelo kaže da svako tijelo koje je djelomično ili potpuno uronjeno u tekućinu (tekućinu ili plin) dobiva potisak prema gore jednak težini tekućine koju istječe objekt. Odnosno, ovisno o volumenu predmeta, tekućina će porasti više ili manje, bez obzira na težinu samog predmeta.

Ovo načelo nije dopuštalo samo poznavanje volumena bilo kojeg predmeta već i bio je ključ za usavršavanje brodova, spasilačkih prsluka, podmornica i balona s vrućim zrakom, izumi koji, iako mnogo kasnije od Arhimeda, ne bi postojali bez njegovih nalaza.

• Možda će vas zanimati: "Galileo Galilei: biografija i doprinosi znanosti ovog istraživača"

2. Princip poluge

Prije izuma modernih dizalica za pomicanje teških predmeta bilo je potrebno primijeniti grubu silu. Izgradnja zgrada bila je radno intenzivan posao, a ponekad ih je bilo nemoguće izgraditi zbog nedostatka muškaraca.

Srećom, Arhimed pronašao rješenje koristeći jedan od najosnovnijih i temeljnih principa fizike i mehanike. Primijetio je da stavljanjem predmeta na jedan kraj pravilno uravnotežene ploče s uporištem, sve se može pomaknuti s relativnim naporom.

3. Napredak u matematici

Postoje mnogi matematički pomaci koji se pripisuju Arhimedovom liku. Među njima su precizno izračunavanje broja Pi, donošenje prvih aproksimacija beskonačno malom sustavu računa i otkrivanje da je odnos između volumena kugle i cilindra u kojem se nalazi 2: 3, nešto što je na taj način predstavljeno u njegovoj grobnici u njegovom čast.

4. Mehanička metoda

Još jedan od najzanimljivijih priloga Arhimeda bio je uključivanje čisto mehaničke metode u obrazloženje i argumentiranje geometrijskih problema, nešto nečuveno u svoje vrijeme. Do tada se geometrija smatrala čisto teorijskom znanošću i bilo je uobičajeno misliti da je čista matematika spustila se u druge praktičnije znanosti koje bi mogle biti korisnije u ratne svrhe i civila.

Arhimed u pismu upućenom svom prijatelju Eratostenu ukazuje da svojom mehaničkom metodom može pristupiti matematičkim pitanjima kroz mehaniku. To također ukazuje na to da je lakše konstruirati dokaz geometrijskog teorema ako imate prethodno praktično znanje, a ne teoretski pretpostavljati. Ova nova metoda istraživanja bila bi preteča neformalne faze otkrivanja hipoteze i formuliranja trenutne znanstvene metode.

5. Odometar

Koliko god iznenađujuće zvučalo, Arhimed je izumio prvi odometar. Poznat kao kilometraža Bio je to uređaj izgrađen na principu kotača koji kada se okreće aktivira zupčanike koji vam omogućuju izračunavanje prijeđene udaljenosti.

6. Prvi planetarij

Na temelju onoga što su rekli mnogi klasični pisci, uključujući Cicerona, Ovidija, Claudiana, Marciana Smatra se da su Kapela, Kasiodor, Sekst Empirik i Laktancije Arhimed izumio prvi planetarij.

Sigurno je sagradio dvije, prema Ciceronu. Jedan od njih predstavljao je Zemlju i nekoliko sazviježđa blizu nje, dok je drugi, koji je imao samo jednu rotaciju, Predstavljao je Sunce, Mjesec, planete koji su vršili vlastita i neovisna kretanja u odnosu na zvijezde fiksne

7. Arhimedov vijak

Arhimed je izumio vijak koji dopustio transport vode odozdo prema gore preko padine. Prema Diodoru, ovaj je izum olakšao navodnjavanje u plodnim zemljama rijeke Nil u drevnom Egiptu, jer su tradicionalni alati uključivali mobilizaciju velikog ljudskog napora.

Ovaj je cilindar imao unutar vijka iste duljine koji je držao međusobno povezane sustav propelera koji su vršili rotacijsko kretanje ručno pokretano polugom rotacioni. Dakle, propeleri su uspjeli potisnuti bilo koju tvar odozdo prema gore, tvoreći neku vrstu nepreglednog kruga.

8. Kandža Arhimed

Arhimedova kandža, koja se naziva i željezna ruka, Bilo je to jedno od najstrašnijih ratnih oružja koje je stvorio matematičar, presudno u obrani Sicilije protiv rimskih najezda.

Bila je to velika poluga koja je imala kuku za hvatanje pričvršćenu na polugu pomoću lanca koji je visio o njoj. Kroz ovu polugu manipuliralo se kukom na takav način da bi naletjela na neprijateljski brod, zakačivši ga i uzrokujući da se ili prevrne ili se sruši o kamenje na obali.

Bibliografske reference:

• Torres-Asis, A.K. (2010) Arhimed, Težište i Prvi zakon mehanike: Zakon poluge. Apeiron Montreal.
• Kires, M. (2007) Arhimedov princip na djelu. Odgoj fizike.
• Parra, E. (2009) Arhimed: njegov život, djela i doprinosi suvremenoj matematici. Matemática, Educación e Internet digital magazine.