أرخميدس: السيرة الذاتية والمساهمات والاختراعات

كان أرخميدس سيراكيوز (287 ق.م. - 212 ق.م.) عالم رياضيات يونانيًا وعالمًا فيزياء ومخترعًا ومهندسًا وعالم فلك من مدينة سيراكيوز القديمة في جزيرة صقلية. أهم مساهماته هي مبدأ أرخميدس ، وتطوير طريقة exhaution ، الطريقة الميكانيكية أو إنشاء القبة السماوية الأولى.

في الوقت الحالي ، تُعتبر كواحدة من الشخصيات الثلاثة الأكثر أهمية في الرياضيات في العصور القديمة بجوار Euclides و Apolonio ، نظرًا لأن مساهماتها تعني تقدمًا علميًا مهمًا للوقت في مجالات الحساب والفيزياء والهندسة وعلم الفلك. وهذا بدوره يجعله واحداً من أبرز العلماء في تاريخ البشرية.

على الرغم من أن القليل من التفاصيل عن حياته الشخصية معروفة - وتلك المعروفة هي موثوقية مشكوك فيها - إلا أن مساهماته معروفة بفضل سلسلة من الرسائل المكتوبة حول أعماله وإنجازاته التي تمكنت من الحفاظ عليها حتى الوقت الحاضر ، والتي تنتمي إلى إلى المراسلات التي احتفظ بها لسنوات مع الأصدقاء وغيرهم من علماء الرياضيات في ذلك الوقت.

اشتهر أرخميدس في عصره بفضل اختراعاته ، التي جذبت انتباه معاصريه ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أنهم استخدموا كأدوات حرب لتجنب النجاح مع الغزوات الرومانية العديدة.

ومع ذلك ، يقال إنه ادعى أن الشيء الوحيد المهم حقًا هو الرياضيات ، وأن اختراعاته كانت مجرد نتاج للتسلية للهندسة التطبيقية. في الأجيال القادمة ، كانت أعماله في الرياضيات البحتة موضع تقدير أكثر بكثير من اختراعاته.

سيرة

ولد أرخميدس من سيراكيوز في عام 287 قبل الميلاد تقريبًا. لا يُعرف الكثير من المعلومات عن سنواته الأولى ، على الرغم من أنه يمكن القول إنه وُلد في سيراكيوز ، وهي مدينة تعتبر الميناء البحري الرئيسي لجزيرة صقلية ، اليوم في إيطاليا.

في ذلك الوقت ، كانت سيراكيوز واحدة من المدن التي شكلت ماغرينا غريسيا ، التي كانت المساحة التي يسكنها المستوطنون من أصل يوناني إلى المنطقة الجنوبية من شبه جزيرة إيطاليا وفي صقلية.

لا توجد حقائق معروفة عن والدة أرخميدس. بالنسبة إلى الأب ، من المعروف أن هذا كان يسمى فيدياس وأنه كان مكرسًا لعلم الفلك. تعرف هذه المعلومات من والده بفضل جزء من كتاب The Sand Counter ، الذي كتبه أرخميدس ، والذي يذكر فيه اسم والده.

كان Heraklides ، الذي كان فيلسوفًا وعلمًا فلكيًا يونانيًا ، مولعًا جدًا بأرخميدس وكتب سيرة حياة عنه. ومع ذلك ، لم يتم حفظ هذا المستند ، وبالتالي فإن جميع المعلومات الواردة فيه غير معروفة.

من ناحية أخرى ، أشار المؤرخ والفيلسوف والسيرة الذاتية بلوتاركو في كتابه المعنون "الحياة الموازية" إلى أن أرخميدس كان على علاقة دموية مع هييرو الثاني ، وهو طاغية كان مسؤولاً في سيراكيوز منذ عام 265 قبل الميلاد.

تدريب

نتيجة القليل من المعلومات التي لدينا عن أرخميدس ، لا نعرف على وجه اليقين من أين حصل على تدريبه الأول.

ومع ذلك ، فقد قرر العديد من المؤرخين أن هناك احتمال كبير أن درس أرخميدس في الإسكندرية ، والذي كان المركز الثقافي والتعليمي الأكثر أهمية في المنطقة.

ويدعم هذا الافتراض المعلومات التي قدمها المؤرخ اليوناني ديودورو سيكولو ، الذي أشار إلى أن أرخميدس ربما درس في الإسكندرية.

بالإضافة إلى ذلك ، في العديد من أعماله ، يذكر أرخميدس نفسه علماء آخرين في الوقت الذي تركز عمله في الإسكندرية ، لذلك يمكن افتراض أنه كان يعمل بالفعل في تلك المدينة.

بعض الشخصيات التي يُعتقد أن أرخميدس تفاعلت معها في الإسكندرية هي عالم الجغرافيا والعالم الرياضي والفلكي إراتوستينس من قوريين ، وعالم الرياضيات والفلك كونون دي سانوس.

الدافع الأسري

من ناحية أخرى ، فإن حقيقة أن والد أرخميدس كان فلكيًا ، ربما كان لها تأثير كبير على الميول التي أظهرها لاحقًا ، لأنه في وقت لاحق ومن سن مبكرة ، أظهر جاذبية خاصة في مجال العلوم.

بعد فترة وجوده في الإسكندرية ، يقدر أن أرخميدس عاد إلى سيراكيوز.

العمل العلمي

بعد عودته إلى سيراكيوز ، بدأ أرخميدس في ابتكار قطع أثرية مختلفة سرعان ما اكتسبها شعبية معينة بين سكان هذه المدينة. في هذه الفترة أعطى نفسه تماما للعمل العلمي ، أنتج اختراعات مختلفة واستنتج العديد من المفاهيم الرياضية المتقدمة جدا في عصره.

على سبيل المثال ، عندما كرس نفسه لدراسة خصائص الأشكال الصلبة والمنحنية والمسطحة ، توصل إلى مفاهيم تتعلق بحساب التفاضل والتكامل المتكامل والتفاضلي ، والذي تم تطويره لاحقًا.

وبالمثل ، كان أرخميدس هو الذي حدد أن الحجم المرتبط بالكرة يعادل ضعف حجم الأسطوانة التي تحتوي عليها ، وكان هو الذي اخترع البكرة المركبة ، بناءً على اكتشافاته حول قانون الذراع.

الصراع في سيراكيوز

خلال العام 213 قبل الميلاد ، دخل الجنود الرومان مدينة سيراكيوز وحاصروا مستوطنيها لجعلهم يستسلمون.

قاد هذا العمل السياسي والسياسي اليوناني ماركو كلاوديو مارسيلو في إطار الحرب البونيقية الثانية. في وقت لاحق ، كان يعرف باسم سيف روما ، لأنه انتهى قهر سيراكيوز.

في منتصف النزاع ، الذي دام عامين ، حارب سكان سيراكيوز ضد الرومان بشجاعة ووحشية ، ولعب أرخميدس دورًا مهمًا للغاية ، بالنظر إلى أنه كرس نفسه لإنشاء أدوات وأدوات ساعدت في هزيمة الرومان.

أخيرًا ، استولى ماركو كلاوديو مارسيلو على مدينة سيراكيوز. قبل الفكر العظيم لأرخميدس ، أمر مارسيلو بألا يتعرضوا للأذى أو القتل. ومع ذلك ، قتل أرخميدس في أيدي جندي روماني.

الوفاة

توفي أرخميدس سنة 212 ق.م. بعد أكثر من 130 عامًا من وفاته ، في عام 137 قبل الميلاد ، شغل الكاتب والسياسي والفيلسوف ماركو توليو شيشرو منصبًا في إدارة روما وأراد العثور على قبر أرخميدس.

لم تكن هذه المهمة سهلة ، حيث لم يتمكن Cicero من العثور على أي شخص يشير إلى المكان المحدد. ومع ذلك ، حصل عليها في النهاية ، بالقرب من بوابة أغريجنتو وفي ظروف يرثى لها.

قام شيشرون بتنظيف القبر واكتشف أنه كان مكتوبًا بكرة داخل أسطوانة ، كمرجع إلى اكتشاف الحجم الذي صنعه أرخميدس منذ فترة طويلة.

إصدارات عن وفاته

الإصدار الأول

واحدة من الإصدارات تنص على أن أرخميدس كان في منتصف حل مشكلة رياضية عندما اقترب منه جندي روماني. يقال إن أرخميدس كان يمكن أن يطلب بعض الوقت لحل المشكلة ، لذلك كان الجندي يقتله.

الإصدار الثاني

الإصدار الثاني مشابه للنسخة الأولى. حساب أن أرخميدس كان يحل مشكلة الرياضيات عندما حدث الاستيلاء على المدينة.

دخل جندي روماني إلى مجمعه وأمره بلقاء مارسيلو ، فأجاب أرخميدس أنه يتعين عليه حل المشكلة التي كان يعمل عليها أولاً. انزعج الجندي نتيجة هذا الرد وقتلوه.

الإصدار الثالث

تشير هذه الفرضية إلى أن أرخميدس كان بين يديه تنوعًا كبيرًا في الأدوات الرياضية. ثم رآه جندي واعتقد أنه ربما كان يحمل أشياء ثمينة ، فقتله.

الإصدار الرابع

يوضح هذا الإصدار أن أرخميدس كان يجلس بالقرب من الأرض ، ويفكر في خطط كان يدرسها. على ما يبدو ، جاء جندي روماني من الخلف ، ولم يكن يعلم أنه أرخميدس ، فأطلق النار عليه.

إسهامات أرخميدس العلمية

مبدأ أرخميدس

يعتبر العلم الحديث مبدأ أرخميدس أحد أهم الموروثات في العصر القديم.

على مر التاريخ ، والشفهي ، أفيد أن أرخميدس جاء إلى اكتشافه بطريق الخطأ بفضل الملك هيرون بتكليف لمعرفة ما إذا كان التاج الذهبي ، الذي تم إرساله لتصنيعه ، مصنوعًا من الذهب فقط نقية ولم تحتوي على أي معدن آخر. كان عليه القيام بذلك دون تدمير التاج.

يُقال إنه بينما كان أرخميدس يتأمل في حل هذه المشكلة ، قرر الاستحمام ، وعندما دخل حوض الاستحمام أدرك أن الماء ارتفع في مستواه عندما غمر نفسه فيه.

وبهذه الطريقة ، يكتشف المبدأ العلمي المتمثل في أن "كل جسم مغمور كليًا أو جزئيًا في سائل (سائل أو غاز) يتلقى دفعًا صعوديًا ، مساوٍ لوزن السائل الذي أخرجه الكائن".

يعني هذا المبدأ أن السوائل تمارس قوة تصاعدية - تدفع للأعلى - على أي جسم مغمور فيها ، وأن مقدار قوة الدفع هذه مساوية لوزن السائل النازح بواسطة الجسم المغمور ، بغض النظر عن وزنه.

شرح هذا المبدأ يصف ظاهرة التعويم ، ويوجد في أطروحته حول الأجسام العائمة .

تم تطبيق مبدأ أرخميدس بشكل كبير في الأجيال القادمة لتعويم الكائنات ذات الاستخدام الضخم مثل الغواصات والسفن والإنقاذ وبالونات الهواء الساخن.

الطريقة الميكانيكية

كان من أهم مساهمات أرخميدس في العلوم إدراج طريقة ميكانيكية بحتة - أي تقنية - في التفكير في جدال المشاكل الهندسية ومناقشتها ، مما يعني طريقة غير مسبوقة لحل هذا النوع من المشاكل في الوقت الحالي.

في سياق أرخميدس ، كانت الهندسة تُعتبر علمًا نظريًا على وجه الحصر ، وكان الشيء الشائع هو أنه من الرياضيات البحتة ينحدر المرء نحو العلوم العملية الأخرى التي يمكن فيها تطبيق مبادئها.

لهذا السبب ، يعتبر اليوم رائدًا للميكانيكيين كعلم علمي.

في الكتابة التي كشف فيها عالم الرياضيات الطريقة الجديدة لصديقه إراتوستينس ، تشير إلى أن هذا يسمح بمعالجة قضايا الرياضيات من خلال الميكانيكا ، وأنه من الأسهل إلى حد ما بناء مظاهرة لنظرية هندسية إذا كان بالفعل لديه بعض المعرفة العملية السابقة ، أنه إذا لم يكن لديك أي فكرة عن ذلك.

ستصبح طريقة البحث الجديدة هذه التي أجراها أرخميدس هي مقدمة المرحلة غير الرسمية لاكتشاف وصياغة فرضيات الطريقة العلمية الحديثة.

شرح قانون ذراع

في حين أن الرافعة عبارة عن آلة بسيطة تم استخدامها منذ وقت مبكر أكثر من أرخميدس ، إلا أنه هو الذي صاغ المبدأ الذي يفسر عملها في أطروحته على ميزان الطائرات.

في صياغة هذا القانون ، يؤسس أرخميدس مبادئ تصف السلوك المختلف للرافعة عند وضع جسمين عليه ، اعتمادًا على وزنه وبعده عن نقطة الدعم.

وبهذه الطريقة ، يشير إلى أن جسديتين قابلتين للقياس (مناسبين) ، وتقع على رافعة ، متوازنة عندما تكون على مسافات تتناسب عكسياً مع وزنهما.

بنفس الطريقة ، فإن الهيئات التي لا يمكن قياسها (والتي لا يمكن قياسها) تفعل ذلك ، ولكن هذا القانون كان واضحًا من قِبل أرخميدس فقط بهيئات من النوع الأول.

تعد صياغة مبدأ الرافعة مثالًا جيدًا على تطبيق الطريقة الميكانيكية ، كما يوضح في رسالة موجهة إلى دوسيتيو ، تم اكتشافها في البداية من خلال أساليب الميكانيكا التي وضعها موضع التنفيذ.

في وقت لاحق صاغهم باستخدام أساليب الهندسة (النظرية). من هذه التجربة على الأجساد أيضًا تم فصل فكرة مركز الثقل.

تطوير طريقة exhaution أو استنفاد للتظاهرة العلمية

الاستنفاد هو طريقة تستخدم في الهندسة تتكون من أشكال هندسية تقريبية تُعرف مساحتها ، من خلال النقش والالتفاف ، على البعض الآخر الذي يُقصد أن تكون منطقته معروفة.

على الرغم من أن أرخميدس لم يكن منشئ هذه الطريقة ، إلا أنه طورها ببراعة ، وتمكّن من حساب قيمة دقيقة لبي.

يستخدم أرخميدس ، باستخدام طريقة الاستنشاق ، السداسي المسجلة والمقيدة في محيط قطره 1 ، مما يقلل إلى العبث الفرق بين مساحة السداسي ومحيطه.

للقيام بذلك ، قام بتشريح السداسيات التي تنشئ المضلعات حتى 16 جانبًا ، كما هو موضح في الشكل السابق.

وبهذه الطريقة ، حدد أن قيمة pi (العلاقة بين طول الدائرة وقطرها) تتراوح بين القيم 3.14084507 ... و 3.14285714 ....

استخدم أرخميدس طريقة exhaución ببراعة لأنه لم ينجح فقط في تقريب حساب قيمة Pi بهامش خطأ منخفض إلى حد ما ، وبالتالي مطلوب ، ولكن أيضًا ، لأن Pi رقم غير منطقي ، من خلال وضعت هذه الطريقة والنتائج التي تم الحصول عليها الأسس التي من شأنها أن تنبت في نظام حساب لانهائي ، وبعد ذلك ، في حساب التفاضل والتكامل الحديث الحديث.

مقياس الدائرة

لتحديد مساحة الدائرة ، استخدم Archimedes طريقة تتكون في رسم مربع يتناسب تمامًا داخل الدائرة.

مع العلم أن مساحة المربع كانت مجموع جوانبها وأن مساحة الدائرة أكبر ، بدأ العمل على الحصول على تقريبية. لقد فعل ذلك من خلال استبدال المربع بمضلع ذو 6 جوانب ثم العمل مع مضلعات أكثر تعقيدًا.

كان أرخميدس أول عالم رياضيات في التاريخ يقترب من حساب جدي لعدد بي.

هندسة المجالات والاسطوانات

من بين التسع أطروحات التي جمعت عمل أرخميدس في الرياضيات والفيزياء ، يوجد مجلدين على هندسة المجالات والأسطوانات.

يتعامل هذا العمل مع تحديد أن سطح أي مجال من دائرة نصف قطرها هو أربعة أضعاف مساحة أكبر دائرة لها ، وأن حجم الكرة يمثل ثلثي مساحة الأسطوانة التي وضعت عليها.

Inventos

عداد المسافات

المعروف أيضا باسم كيلومترات ، وكان اختراع لهذا الرجل الشهير.

تم بناء هذا الجهاز وفقًا لمبدأ العجلة التي تنشط التروس التي تسمح بحساب المسافة المقطوعة.

وفقًا لهذا المبدأ نفسه ، صمم أرخميدس عدة أنواع من عداد المسافات للأغراض العسكرية والمدنية.

أول القبة السماوية

بناءً على شهادة العديد من الكتاب الكلاسيكيين مثل شيشرون ، أوفيد ، كلوديان ، مارسيانو كابيلا ، كاسيدورو ، سيكستو إمبيريكو ولاكتانتيوس ، ينسب العديد من العلماء اليوم إلى أرخميدس إنشاء أول القبة السماوية البدائية.

إنها آلية مكونة من سلسلة من "المجالات" التي تمكنت من تقليد حركة الكواكب. حتى الآن تفاصيل هذه الآلية غير معروفة.

وفقا ل Cicero ، كانت القبة السماوية التي بناها أرخميدس اثنين. في واحد منهم تم تمثيل الأرض والأبراج المختلفة القريبة منها.

في الجانب الآخر ، مع دوران واحد ، قامت الشمس والقمر والكواكب بحركاتهم المستقلة فيما يتعلق بالنجوم الثابتة بالطريقة نفسها التي فعلوا بها في يوم حقيقي. في الأخير ، بالإضافة إلى ذلك ، يمكنك مراقبة المراحل والكسوف المتتالية للقمر.

المسمار أرخميدس

المسمار Archimedes هو جهاز يستخدم لنقل المياه من أسفل إلى أعلى عبر المنحدر ، عن طريق أنبوب أو اسطوانة.

وفقًا للمؤرخ اليوناني ديودورو ، بفضل هذا الاختراع ، تم تسهيل ري الأراضي الخصبة الواقعة على طول نهر النيل في مصر القديمة ، لأن الأدوات التقليدية تتطلب جهداً بدنياً هائلاً استنفد العمال.

تحتوي الأسطوانة المستخدمة داخل برغي من نفس الطول ، والذي يحافظ على نظام مترابط من المراوح أو الزعانف التي تؤدي حركة دوارة مدفوعة يدويًا بواسطة رافعة دوارة.

وبهذه الطريقة ، تمكِّن الحلزونات من دفع أي مادة من أسفل إلى أعلى ، لتشكيل نوع من الدائرة اللانهائية.

مخلب أرخميدس

كان مخلب أرخميدس ، أو اليد الحديدية كما هو معروف أيضًا ، أحد أكثر أسلحة الحرب المخيفة التي ابتكرها عالم الرياضيات هذا ، وأصبح أهمها بالنسبة للدفاع الصقلي عن الغزوات الرومانية.

وفقًا للأبحاث التي أجراها أساتذة جامعة دريكسل كريس روريس (قسم الرياضيات) وهاري هاريس (قسم الهندسة المدنية والهندسة المعمارية) ، فقد كان هذا ذراعًا كبيرًا يحتوي على خطاف مثبت على الذراع. عن طريق سلسلة معلقة منه.

من خلال رافعة تم التعامل مع الخطاف بحيث سقطت على سفينة العدو ، وكان الهدف هو ربطه ورفعه إلى درجة أنه عند إطلاقه ، يمكن قلبه تمامًا ، أو ضرب الصخور على الشاطئ.

قدم روريس وهاريس في ندوة "الآلات والهياكل الاستثنائية للعصور القديمة" (2001) ، عرضًا مصغرًا لهذه القطع الأثرية بعنوان "آلة حرب هائلة: بناء وتشغيل اليد الحديدية لأرخميدس"

لتحقيق هذا العمل ، اعتمدوا على حجج المؤرخين القدامى Polybius و Plutarch و Livy.