Дарина Григорова - Великие люди, изменившие мир

Архимед родился в 287 году до н. э. в городе Сиракузы на острове Сицилия. Его отец – астроном и математик Фидий – с детства прививал сыну интерес к точным наукам и дал ему хорошее образование. Чтобы продолжить свое обучение, Архимед отправился в культурный центр античного мира – Александрию (Египет). Там был организован Мусейон, сообщество ученых, посвятивших себя научным исследованиям и получавших от царя жалованье за свои занятия. Они изучали четыре дисциплины – литературу, математику, астрономию и медицину. Ученые пользовались богатейшей на то время библиотекой, насчитывавшей около 700 000 книг. Пребывая в Александрии, Архимед изучал труды Демокрита, Евдокса и др., а также общался со знаменитыми учеными – астрономом Кононом, астрономом и математиком Эратосфеном. С ними он в дальнейшем поддерживал научную переписку.

Архимед вернулся на родину с богатым опытом научных исследований в различных областях: математика, физика, астрономия. Однако первые его труды были посвящены механике. Большинство из них написано в виде писем к его друзьям (Конону, Эрастофену, Досифею). В Сиракузах Архимед вел беззаботную жизнь, был окружен почетом, вниманием и не нуждался в средствах. Ученый был так поглощен своими вычислениями и изобретательством, что нередко забывал о пище, подолгу не посещал баню и чертил везде: в пыли, пепле, на песке, даже на собственном теле. Его мало заботило общественное мнение. Некоторые свои идеи он даже не считал нужным записывать.

Архимед был не только математиком и механиком, но и одним из величайших инженеров и конструкторов своего времени. Машина для орошения полей «Улитка», водоподъемный винт (винт Архимеда), различные военные машины для метания копий и дротиков, для поднятия и потопления судов увековечили славу ученого, способствовали тому, что его биография обросла вымыслами и легендами.

Однажды, наблюдая за работой строителей, которые с помощью толстых палок передвигали каменные блоки, Архимед понял: чем длиннее рычаг, тем больше сила его воздействия. Он сказал сиракузскому царю Гиерону: «Дайте мне точку опоры, и я сдвину Землю». Царь не поверил ученому. И тогда с помощью сложной системы механизмов тот усилием одной руки вытащил на берег корабль, который обычно из воды вытаскивали сотни человек.

Инженерный гений Архимеда особенно проявился при осаде Сиракуз, когда римляне высадили в Сицилии сухопутное войско, а под стенами города появился римский флот во главе с консулом Марцеллом. Вот как описывает эти события греческий историк Плутарх: «При двойной атаке римлян (с суши и с моря) сиракузцы онемели, пораженные ужасом. Как они могли противостоять таким силам, такой могущественной рати? Архимед пустил в ход свои машины. Сухопутная армия была поражена градом метательных снарядов и громадных камней, бросаемых с великой стремительностью. Ничто не могло противостоять их делу, они все низвергали пред собой и вносили смятение в ряды. Что касается флота – то вдруг с высоты стен бревна опускались, вследствие своего веса и природной скорости, на суда и топили их».

Машины Архимеда были передвижными. Они скрывались за стенами и только при необходимости выдвигались за пределы укреплений. Кроме того, их, скорее всего, передвигали вдоль стены к тому месту, где в этот миг совершалось нападение. Эти машины имели стрелу, поворачивавшуюся вокруг вертикальной и горизонтальной оси. На короткой цепи к концу стрелы была прикреплена своеобразная «лапа». Этой «лапой» машинист захватывал нос корабля и приподнимал его настолько, что мог погрузить в воду корму или часть весельных люков. Тогда вода попадала внутрь, корабль начинал погружаться и переворачиваться. Расчеты показали, что для этого достаточно было применить силу, составляющую 10 % веса корабля. Грузоподъемность архимедовых машин достигала 10–15 тонн.

Важнейшими достижениями Архимеда в области механики являются принцип рычага, учение о центре тяжести и закон Архимеда. Военная и строительная техника была тесно связана с вопросами равновесия и подводила к формулировке понятия центра тяжести. В основе этой техники лежал рычаг и другие простые механизмы. Машины, построенные с использованием этих механизмов (прежде всего рычага), помогли человеку «перехитрить» природу. Отсюда и произошел термин «механика». Греческое слово «механе» переводится как орудие, приспособление, осадная или театральная машина, а также уловка, ухищрение.

На протяжении многих веков механика рассматривалась как наука о простых статических машинах. Ее основой была теория рычага, изложенная Архимедом в книге «О равновесии плоских фигур». В ней также даны определения цент ров тяжести треугольника, параболического сегмента, параллелограмма, трапеции, боковые стороны которой являются дугами парабол. Несомненно, все законы и постулаты, описанные в этой книге, получены Архимедом в результате длительного практического опыта, обобщением которого и стала механика Архимеда.

Знаменитый закон Архимеда был изложен в его сочинении «О плавающих телах». Звучит он так: «На каждое тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной жидкости». Об этом открытии повествует римский архитектор Витрувий:

«Во время своего царствования в Сиракузах Гиерон дал обет пожертвовать золотую корону в храм бессмертным богам. Он договорился с мастером о большой цене за работу и дал нужное ему по весу количество золота. В назначенный день мастер принес свою работу царю, который нашел ее отлично исполненной; после взвешивания корона оказалась соответствующей выданному весу золота. После этого был сделан донос, что из короны взята часть золота и вместо него примешано такое же количество серебра. Гиерон разгневался на то, что его провели, и, не находя способа уличить мастера в воровстве, попросил Архимеда хорошенько подумать об этом. Тот, погруженный в думы по этому вопросу, как-то случайно пришел в баню и там, опустившись в ванну, заметил, что из нее вытекает такое же количество воды, как и объем его тела, погруженного в ванну. Выяснив ценность этого факта, он, недолго думая, выскочил из ванны, пошел домой голым и громким голосом сообщал всем, что он нашел то, что искал. Он бежал и по-гречески кричал одно и то же: «Эврика, эврика!» («Нашел, нашел!»). Затем, исходя из своего открытия, он сделал два слитка, каждый такого же веса, какого была корона: один из золота, другой из серебра. Сделав это, он наполнил сосуд до самых краев, опустил в него серебряный слиток и… соответствующее ему количество воды вытекло. Так он нашел, какой вес серебра соответствует определенному объему воды. Затем он произвел такое же исследование для золотого слитка и таким же методом определил объем короны. Она вытеснила воды больше, чем золотой слиток, и кража была доказана».