أرخميدس السيرة الذاتية والمساهمات والاختراعات

أرخميدس من سيراكيوز (287 م - 212 م) كان عالم الرياضيات والفيزياء والمخترع والمهندس وعلم الفلك اليوناني 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 رياضيات العصور القديمة بجوار Euclides و Apolonio ، نظرًا لأن مساهماتها تعني تقدمًا علميًا مهمًا للوقت في مجالات الحساب والفيزياء والهندسة والفلك. 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 تم 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 الغزوات الرومانية العديدة بنجاح..

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

مؤشر

• 1 السيرة الذاتية
  • 1.1 التدريب
  • 1.2 العمل العلمي
  • 1.3 الصراع في سيراكيوز
  • 1.4 الموت
• 2 المساهمات العلمية لأرخميدس
  • 2.1 مبدأ أرخميدس
  • 2.2 الطريقة الميكانيكية
  • 2.3 شرح قانون ذراع الرافعة
  • 2.4 تطوير طريقة exhaution أو نضوب للمظاهرة العلمية
  • 2.5 قياس الدائرة
  • 2.6 هندسة الكرات والاسطوانات
• 3 الاختراعات
  • 3.1 عداد المسافات
  • 3.2 أول القبة السماوية
  • 3.3 المسمار أرخميدس
  • 3.4 مخلب أرخميدس
• 4 المراجع

سيرة

ولد أرخميدس من سيراكيوز في عام 287 قبل الميلاد تقريبًا. لا يُعرف الكثير من المعلومات عن سنواته الأولى ، رغم 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 ماغنا غريسيا ، والتي 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. هذه المعلومات من والده معروفة بفضل جزء من الكتاب عداد الرمال, 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 الحفاظ على 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 للقليل 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 أهم مركز تعليمي وثقافي يوناني في المنطقة..

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

بالإضافة إلى ذلك ، يشير أرخميدس نفسه في العديد من أعماله إلى علماء آخرين في الوقت الذي تركز عمله في الإسكندرية ، لذلك يمكن افتراض أنه تطور فعليًا في تلك المدينة..

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

الدافع الأسري

من ناحية أخرى ، فإن حقيقة أن والد أرخميدس كان عالم فلك قد يكون له تأثير كبير على الميول التي أظهرها في وقت لاحق ، لأنه في وقت مبكر ومن سن مبكرة ، كان هناك جاذبية خاصة في مجال علم.

بعد وقته في الإسكندرية ، يقدر أن أرخميدس عاد إلى سيراكيوز.

العمل العلمي

بعد عودته إلى سيراكيوز ، بدأ أرخميدس في ابتكار قطع أثرية مختلفة سرعان ما نالت عنه 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 المنحنية والمسطحة الصلبة ، توصل إلى مفاهيم تتعلق بحساب التفاضل والتكامل المتكامل والتفاضلي ، والذي تم تطويره لاحقًا.

أيضًا ، كان أرخميدس هو الذي حدد أن الحجم المرتبط بالكرة المكافئة يعادل ضعف حجم الأسطوانة التي تحتوي عليها ، وكان الشخص الذي اخترع البكرة المركبة ، استنادًا إلى 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 ، حيث انتهى به الأمر 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 ، فقد حصل عليها في النهاية ، بالقرب من باب أجريجينتو وفي ظروف يرثى لها.

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

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 منه 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 النموذجية للرياضيات. 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 على علم بأنه أرخميدس ، فأطلق النار عليه.

إسهامات أرخميدس العلمية

مبدأ أرخميدس

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

على مر التاريخ ، وشفهياً ، قيل إن أرخميدس جاء إلى اكتشافه بطريق الخطأ بفضل تكليف الملك هيرون لمعرفة ما إذا كان التاج الذهبي ، الذي أرسله للتصنيع ، ذهبًا فقط نقية ولم تحتوي على أي معدن آخر. اضطررت للقيام بذلك دون تدمير التاج.

يقال 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 كمية قوة الدفع هذه تساوي وزن السائل النازح بواسطة الجسم المغمور ، بغض النظر عن وزنه.

شرح هذا المبدأ يصف ظاهرة التعويم ، ويوجد به معاهدة بشأن الهيئات العائمة.

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

الطريقة الميكانيكية

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

في سياق أرخميدس ، كانت الهندسة تُعتبر علمًا نظريًا على وجه الحصر ، وكان الشيء الشائع هو أن الرياضيات البحتة انحدرت 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 لديك بعض المعرفة العملية السابقة ، أنه إذا لم يكن لديك أي فكرة عن ذلك.

ستصبح طريقة البحث الجديدة هذه التي أجراها أرخميدس بمثابة مقدمة للمرحلة غير الرسمية لاكتشاف وفرضية الأسلوب العلمي الحديث.

شرح قانون الرافعة

على الرغم من أن الرافعة عبارة عن آلة بسيطة تم استخدامها منذ وقت مبكر أكثر من أرخميدس ، إلا أنه هو الذي وضع المبدأ الذي يشرح 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 جسديين قادران على القياس (قابلين للضبط) ، يقعان على رافعة ، متوازنان عندما يكونان في 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 ، لأنه وفقًا لما يوضحه في رسالة موجهة إلى دوسيتيو ، تم اكتشاف هذا الأسلوب في اللحظة الأولى من خلال أساليب الميكانيكا التي وضعت موضع التطبيق.

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

تطوير طريقة exhaution أو استنفاد للتظاهرة العلمية

الاستنفاد هو طريقة مستخدمة في الهندسة تتكون من تقريب الأشكال الهندسية التي تعرف مساحتها ، من خلال النقش والالتفاف ، على منطقة أخرى يُقصد أن تكون منطقتها 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 والمحصورة في محيط قطره 1 ، مما يقلل إلى العبث الفرق بين مساحة السداسي ومحيطه..

للقيام بذلك ، قام بتشريح السداسي الذي ينشئ 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 اللانهاية ، وبعد ذلك في حساب التفاضل والتكامل 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 كانت 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 إجراء حساب جدي للرقم Pi.

هندسة المجالات والاسطوانات

من بين التسع أطروحات التي جمعت عمل أرخميدس في الرياضيات والفيزياء ، يوجد مجلدين على هندسة الكرات 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 تم إدراجها فيها.

Inventos

عداد المسافات

المعروف أيضا باسم كيلومترات ، وكان اختراع لهذا الرجل الشهير.

تم بناء هذا الجهاز استنادًا إلى مبدأ العجلة التي ، عند تشغيلها ، تقوم بتنشيط 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 وأوفيد وكلوديان ومارسيانو كابيلا وكاسيدورو وسكستو إمبيريكو ولاكتانتيوس ، ينسب العديد من العلماء الآن إلى أرخميدس إنشاء أول قبة فلكية.

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 ، يمكن ملاحظة المراحل المتعاقبة والكسوف للقمر.

المسمار أرخميدس

المسمار Archimedes هو جهاز يستخدم لنقل المياه من أسفل إلى أعلى عبر منحدر ، باستخدام أنبوب أو اسطوانة.

وفقًا للمؤرخ اليوناني ديودورو ، بفضل هذا الاختراع ، تم تسهيل ري الأراضي الخصبة الواقعة على طول نهر النيل في مصر القديمة ، حيث أن الأدوات التقليدية تتطلب مجهودًا بدنيًا كبيرًا 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 للبحث الذي أجراه أساتذة جامعة دريكسل كريس روريس (قسم الرياضيات) وهاري هاريس (قسم الهندسة المدنية والهندسة المعمارية) ، فقد كان ذراعًا كبيرًا كان له خطاف مثبت على الذراع. عن طريق سلسلة معلقة منه.

من خلال رافعة تم التعامل مع الخطاف بحيث سقط 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 القدماء Polibio و Plutarco و Tito Livio.

مراجع

1. أسيس ، أ. (2008). أرخميدس ، مركز الثقل ، والقانون الأول للميكانيكا [على الإنترنت]. تم الوصول إليه في 10 يونيو 2017 على bourabai.ru.
2. ديكسسترهويز ، (1956). أرخميدس [على الإنترنت]. تم الوصول إليه في 9 يونيو 2015 على شبكة الويب العالمية: books.google.co.ve/books.
3. مولينا ، A. (2008). طريقة بحث أرخميدس من سيراكيوز: الحدس ، الميكانيكا والزفير [على الإنترنت]. تم الوصول إليه في 10 يونيو 2017 على موقع الويب العالمي Webproduccioncientifica.luz.edu.
4. O'CONNOR، J. & ROBERTSON، R. (1999). أرخميدس من سيراكيوز [على الإنترنت]. تم الوصول إليه في 9 يونيو 2017 على history.mcs.st-and.ac.uk.
5. بارا ، E. (2009). أرخميدس: حياته وأعماله ومساهماته في الرياضيات الحديثة [على الإنترنت]. تم الاسترجاع في 9 يونيو 2017 على lfunes.uniandes.edu.co.
6. كوين ، ل. (2005). أرخميدس من سيراكيوز [على الإنترنت]. تم الوصول إليه في 9 يونيو 2017 على math.ucdenver.edu.
7. RORRES، C. & HARRIS، H. (2001). آلة الحرب الهائلة: بناء وتشغيل اليد الحديدية أرخميدس [على الإنترنت]. تم الاسترجاع في 10 يونيو 2017 في cs.drexel.edu.
8. VITE ، L. (2014). مبدأ أرخميدس [على الإنترنت]. تم الاسترجاع في 10 يونيو 2017 في repository.uaeh.edu.mx.