أرخميدس: السيرة الذاتية والمساهمات والاختراعات - علم - 2025

أرخميدس من سيراكيوز (287 قبل الميلاد - 212 قبل الميلاد) كان عالم رياضيات ، فيزيائي ، مخترع ، مهندس وعالم فلك يوناني من مدينة سيراكيوز القديمة ، في جزيرة صقلية. أبرز مساهماته هي مبدأ أرخميدس ، وتطوير طريقة الاستنفاد ، والطريقة الميكانيكية أو إنشاء القبة السماوية الأولى.

يعتبر حاليًا أحد أهم ثلاث شخصيات في الرياضيات القديمة جنبًا إلى جنب مع إقليدس وأبولونيوس ، نظرًا لأن مساهماتهم كانت تعني تقدمًا علميًا مهمًا في ذلك الوقت في مجالات حساب التفاضل والتكامل والفيزياء والهندسة وعلم الفلك. وهذا بدوره يجعله أحد أبرز العلماء في تاريخ البشرية.

على الرغم من حقيقة أن القليل من تفاصيل حياته الشخصية معروفة - وتلك المعروفة مشكوك في مصداقيتها - إلا أن مساهماته معروفة بفضل سلسلة من الرسائل المكتوبة عن عمله وإنجازاته التي تم الحفاظ عليها حتى يومنا هذا ، والتي تنتمي إلى إلى المراسلات التي احتفظ بها لسنوات مع الأصدقاء وعلماء الرياضيات الآخرين في ذلك الوقت.

اشتهر أرخميدس في عصره باختراعاته ، والتي جذبت اهتمامًا كبيرًا من معاصريه ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أنها كانت تستخدم كأدوات حرب لمنع العديد من الغزوات الرومانية بنجاح.

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

سيرة شخصية

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

في ذلك الوقت ، كانت سيراكيوز واحدة من المدن التي تشكلت ما يسمى Magna Graecia ، والتي كانت المساحة التي يسكنها المستوطنون من أصل يوناني باتجاه المنطقة الجنوبية من شبه الجزيرة الإيطالية وفي صقلية.

لا توجد بيانات محددة معروفة عن والدة أرخميدس. بالنسبة للأب ، من المعروف أن هذا كان يسمى Phidias وأنه كان مكرسًا لعلم الفلك. هذه المعلومات عن والده معروفة بفضل جزء من كتاب The Sand Counter ، الذي كتبه أرخميدس ، والذي يذكر فيه اسم والده.

كان هيراكليدس ، الفيلسوف وعالم الفلك اليوناني ، صديقًا مقربًا لأرخميدس ، بل إنه كتب سيرة ذاتية عنه. ومع ذلك ، لم يتم الاحتفاظ بهذه الوثيقة ، وبالتالي فإن جميع المعلومات الواردة فيها غير معروفة.

من ناحية أخرى ، أشار المؤرخ والفيلسوف وكاتب السيرة بلوتارخ في كتابه المعنون "حياة موازية" إلى أن أرخميدس كانت تربطه علاقة دم بهيرو الثاني ، وهو طاغية كان في القيادة في سيراكيوز منذ 265 قبل الميلاد.

تدريب

نتيجة للمعلومات القليلة التي كانت متوفرة حول أرخميدس ، لا يُعرف على وجه اليقين من أين حصل على تدريبه الأول.

ومع ذلك ، فقد قرر العديد من المؤرخين أن هناك احتمالًا كبيرًا بأن يكون أرخميدس قد درس في الإسكندرية ، والتي كانت أهم مركز ثقافي وتعليمي يوناني في المنطقة.

هذا الافتراض مدعوم بالمعلومات التي قدمها المؤرخ اليوناني ديودوروس سيكولوس ، الذي أشار إلى أن أرخميدس ربما درس في الإسكندرية.

بالإضافة إلى ذلك ، في العديد من أعماله ، يذكر أرخميدس نفسه بعلماء آخرين في ذلك الوقت كانوا يتركز عملهم في الإسكندرية ، لذلك يمكن افتراض أنها تطورت بالفعل في تلك المدينة.

بعض الشخصيات التي يُعتقد أن أرخميدس قد تفاعل معها في الإسكندرية هم الجغرافيون وعالم الرياضيات وعالم الفلك إراتوستينس القوريني وعالم الرياضيات والفلك كونون دي سانوس.

دافع الأسرة

من ناحية أخرى ، قد يكون لحقيقة أن والد أرخميدس عالم فلك تأثير ملحوظ على الميول التي أظهرها لاحقًا ، لأنه في وقت لاحق ومن سن مبكرة ، ظهر فيه جاذبية خاصة نحو مجال العلوم. علوم.

بعد الفترة التي قضاها في الإسكندرية ، تشير التقديرات إلى أن أرخميدس عاد إلى سيراكيوز.

عمل علمي

بعد عودته إلى سيراكيوز ، بدأ أرخميدس في ابتكار قطع أثرية مختلفة سرعان ما جعلته يكتسب بعض الشعبية بين سكان هذه المدينة. في هذه الفترة ، كرس نفسه للعمل العلمي بشكل كامل ، وأنتج العديد من الاختراعات واستنتج مفاهيم رياضية مختلفة قبل وقته بوقت طويل.

على سبيل المثال ، من خلال دراسة خصائص الأشكال الصلبة والمنحنية والمستوية ، توصل إلى رفع المفاهيم المتعلقة بحساب التفاضل والتكامل ، والذي تم تطويره لاحقًا.

وبالمثل ، كان أرخميدس هو من حدد أن الحجم المرتبط بالكرة يتوافق مع ضعف حجم الأسطوانة التي تحتوي عليها ، وكان هو الشخص الذي اخترع البكرة المركبة ، بناءً على اكتشافاته حول قانون الرافعة.

الصراع في سيراكيوز

خلال عام 213 قبل الميلاد ، دخل الجنود الرومان مدينة سيراكيوز وحاصروا المستوطنين فيها لإجبارهم على الاستسلام.

قاد هذا العمل العسكري والسياسي اليوناني ماركو كلاوديو مارسيلو في إطار الحرب البونيقية الثانية. في وقت لاحق ، عُرف باسم سيف روما ، حيث انتهى به الأمر بغزو سيراكيوز.

في خضم الصراع الذي دام عامين ، حارب سكان سيراكيوز الرومان بشجاعة وشراسة ، ولعب أرخميدس دورًا مهمًا للغاية ، حيث كرس نفسه لإنشاء أدوات وأدوات تساعد على هزيمة الرومان.

أخيرًا ، استولى ماركو كلاوديو مارسيلو على مدينة سيراكيوز. قبل المثقفين العظماء لأرخميدس ، أمر مارسيلو بطريقة صارمة ألا يؤذوه أو يقتلوه. ومع ذلك ، قُتل أرخميدس على يد جندي روماني.

الموت

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

لم تكن هذه المهمة سهلة ، لأن شيشرون لم يتمكن من العثور على أي شخص يشير إلى الموقع الدقيق. ومع ذلك ، حصل عليه في النهاية ، بالقرب من بوابة أغريجنتو وفي حالة يرثى لها.

قام شيشرون بتنظيف القبر واكتشف أن كرة كانت منقوشة داخل أسطوانة ، كمرجع لاكتشاف أرخميدس للحجم منذ بعض الوقت.

إصدارات عن وفاته

الاصدار الاول

تنص إحدى النسخ على أن أرخميدس كان في منتصف حل مشكلة رياضية عندما اقترب منه جندي روماني. يقال إن أرخميدس ربما طلب القليل من الوقت لحل المشكلة ، لذلك كان الجندي سيقتله.

الإصدار الثاني

النسخة الثانية تشبه الأولى. يخبرنا أن أرخميدس كان يحل مشكلة حسابية عندما تم الاستيلاء على المدينة.

دخل جندي روماني إلى مجمعه وأمره بالذهاب للقاء مارسيلوس ، ورد عليه أرخميدس قائلاً إنه يتعين عليه أولاً حل المشكلة التي كان يعمل عليها. وقد انزعج الجندي من هذا الرد فقتله.

النسخة الثالثة

تشير هذه الفرضية إلى أن أرخميدس كان بين يديه تنوع كبير في أدوات الرياضيات. ثم رآه جندي وبدا أنه كان يحمل أشياء ثمينة ، فقتله.

النسخة الرابعة

يوضح هذا الإصدار أن أرخميدس كان جالسًا على الأرض بالقرب من الأرض ، يفكر في بعض الخطط التي كان يدرسها. على ما يبدو ، جاء جندي روماني من الخلف وأطلق النار عليه ، غير مدرك أنه أرخميدس.

مساهمات أرخميدس العلمية

مبدأ أرخميدس

يعتبر العلم الحديث مبدأ أرخميدس من أهم موروثات العصر القديم.

عبر التاريخ ، وشفهيًا ، نُقل أن أرخميدس وصل إلى اكتشافه بالصدفة بفضل الملك هييرو الذي كلفه بالتحقق مما إذا كان التاج الذهبي ، الذي أمر بصنعه ، مصنوعًا من الذهب فقط نقي ولا يحتوي على أي معادن أخرى. كان عليه أن يفعل هذا دون تدمير التاج.

يقال أنه بينما كان أرخميدس يفكر في كيفية حل هذه المشكلة ، قرر أن يستحم ، وعندما دخل حوض الاستحمام ، أدرك أن منسوب المياه قد ارتفع عندما غمر نفسه فيه.

وبهذه الطريقة ، سيكتشف المبدأ العلمي الذي ينص على أن "كل جسم مغمور كليًا أو جزئيًا في سائل (سائل أو غاز) يتلقى دفعة صعودية ، تساوي وزن السائل الذي طرده الجسم".

يعني هذا المبدأ أن السوائل تمارس قوة صاعدة - تدفع لأعلى - على أي جسم مغمور فيها ، وأن مقدار قوة الدفع هذه يساوي وزن السائل الذي أزاحه الجسم المغمور ، بغض النظر عن وزنه.

يصف تفسير هذا المبدأ ظاهرة التعويم ، وهو موجود في مقالته حول الأجسام الطافية.

تم تطبيق مبدأ أرخميدس بشكل كبير في الأجيال القادمة من أجل تعويم الأشياء ذات الاستخدام الشامل مثل الغواصات والسفن وحافظات الحياة وبالونات الهواء الساخن.

الطريقة الميكانيكية

من أهم مساهمات أرخميدس في العلم إدراج طريقة ميكانيكية بحتة - أي تقنية - في تفكير وحجج المشاكل الهندسية ، مما يعني طريقة غير مسبوقة لحل هذا النوع من المشاكل في ذلك الوقت.

في سياق أرخميدس ، اعتبرت الهندسة علمًا نظريًا حصريًا ، والشيء المشترك هو أنه من الرياضيات البحتة تنحدر نحو العلوم العملية الأخرى التي يمكن تطبيق مبادئها فيها.

لهذا السبب ، يُعتبر اليوم رائدًا للميكانيكا كنظام علمي.

في الكتابة التي يعرض فيها عالم الرياضيات الطريقة الجديدة لصديقه إراتوستينس ، يشير إلى أنها تسمح لنا بالتعامل مع أسئلة الرياضيات من خلال الميكانيكا ، وأنه بطريقة معينة يكون من الأسهل بناء دليل على نظرية هندسية إذا كانت بالفعل. لديك بعض المعرفة العملية السابقة ، إذا لم تكن لديك فكرة عنها.

ستصبح طريقة البحث الجديدة هذه التي أجراها أرخميدس مقدمة لمرحلة غير رسمية من الاكتشاف وصياغة الفرضيات للطريقة العلمية الحديثة.

شرح قانون الرافعة

على الرغم من أن الرافعة عبارة عن آلة بسيطة تم استخدامها قبل فترة طويلة من أرخميدس ، إلا أنه هو الذي صاغ المبدأ الذي يفسر تشغيله في أطروحته حول توازن الطائرات.

في صياغة هذا القانون ، يضع أرخميدس المبادئ التي تصف السلوكيات المختلفة للرافعة عند وضع جسدين عليها ، اعتمادًا على وزنهم وبعدهم عن نقطة الدعم.

وبهذه الطريقة ، يشير إلى أن جسمين يمكن قياسهما (متكافئان) ، موضوعا على رافعة ، يتوازنان عندما يكونان على مسافات تتناسب عكسيا مع وزنهما.

بالطريقة نفسها ، الأجسام التي لا تُقاس (التي لا يمكن قياسها) تفعل ذلك ، لكن هذا القانون أثبته أرخميدس فقط بأجسام من النوع الأول.

تعد صياغته لمبدأ الرافعة مثالًا جيدًا على تطبيق الطريقة الميكانيكية ، لأنه وفقًا لما شرحه في رسالة موجهة إلى Dositeo ، تم اكتشافها في البداية من خلال الطرق الميكانيكية التي وضعها موضع التنفيذ.

فيما بعد صاغها باستخدام طرق الهندسة (النظرية). من هذه التجارب على الأجسام ، ظهر أيضًا مفهوم مركز الثقل.

تطوير طريقة الاستنفاد أو الاستنفاد للتوضيح العلمي

الاستنفاد طريقة مستخدمة في الهندسة تتكون من أشكال هندسية متقاربة تُعرف مساحتها عن طريق النقش والتطويق ، على بعضها الآخر المقصود أن تكون مساحته معروفة.

على الرغم من أن أرخميدس لم يكن مبتكر هذه الطريقة ، فقد طورها ببراعة ، وتمكن من حساب قيمة دقيقة لـ Pi من خلالها.

باستخدام طريقة الاستنفاد ، قام أرخميدس بنقش وتقييد الأشكال السداسية في محيط قطره 1 ، مما يقلل من الفرق بين مساحة الأشكال السداسية ومحيط المحيط إلى عبثية.

للقيام بذلك ، قام بتقسيم الأشكال السداسية إلى نصفين مكونًا مضلعات تصل إلى 16 جانبًا ، كما هو موضح في الشكل السابق.

بهذه الطريقة ، توصل إلى تحديد أن قيمة pi (للعلاقة بين طول المحيط وقطره) بين القيمتين 3.14084507… و 3.14285714….

استخدم أرخميدس ببراعة طريقة الاستنفاد لأنه لم ينجح فقط في الاقتراب من حساب قيمة Pi بهامش خطأ منخفض إلى حد ما ، وبالتالي ، مرغوب فيه ، 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 التفاضل والتكامل متناهي الصغر ، ولاحقًا في حساب التفاضل والتكامل الحديث.

قياس الدائرة

لتحديد مساحة الدائرة ، استخدم أرخميدس طريقة تتكون من رسم مربع يتناسب تمامًا مع الدائرة.

مع العلم أن مساحة المربع كانت مجموع أضلاعه وأن مساحة الدائرة أكبر ، بدأ بالعمل على الحصول على تقديرات تقريبية. لقد فعل ذلك عن طريق استبدال المضلع ذي الجوانب الستة بالمربع ثم العمل بمضلعات أكثر تعقيدًا.

كان أرخميدس أول عالم رياضيات في التاريخ يقترب من إجراء حساب جاد للرقم Pi.

هندسة المجالات والأسطوانات

من بين الأطروحات التسعة التي جمعت عمل أرخميدس في الرياضيات والفيزياء ، هناك مجلدين عن هندسة المجالات والأسطوانات.

يتعامل هذا العمل مع تحديد أن مساحة أي كرة نصف قطر تساوي أربعة أضعاف مساحة أكبر دائرة لها ، وأن حجم الكرة يساوي ثلثي حجم الأسطوانة التي نُقشت فيها.

اختراعات

عداد المسافات

يُعرف أيضًا باسم عداد الكيلومترات ، وكان من اختراع هذا الرجل الشهير.

تم بناء هذا الجهاز على أساس مبدأ العجلة التي ، عندما تدور ، تنشط التروس التي تسمح بحساب المسافة المقطوعة.

وفقًا لهذا المبدأ نفسه ، صمم أرخميدس أنواعًا مختلفة من عدادات المسافات للأغراض العسكرية والمدنية.

القبة السماوية الأولى

بالاعتماد على شهادة العديد من الكتاب الكلاسيكيين مثل شيشرون وأوفيد وكلوديان ومارسيانو كابيلا وكاسيودوروس وسيكستوس إمبيريكوس ولاكتانتيوس ، ينسب العديد من العلماء اليوم إنشاء أول قبة فلكية بدائية إلى أرخميدس.

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

وفقا لشيشرون ، كانت القباب السماوية التي بناها أرخميدس اثنين. في إحداها تم تمثيل الأرض والأبراج المختلفة القريبة منها.

من ناحية أخرى ، بدورة واحدة ، نفذت الشمس والقمر والكواكب حركاتها الخاصة والمستقلة فيما يتعلق بالنجوم الثابتة بنفس الطريقة التي فعلوا بها في يوم حقيقي. في الأخير ، بالإضافة إلى ذلك ، يمكن ملاحظة الأطوار المتتالية وخسوف القمر.

برغي أرخميدس

برغي أرخميدس جهاز يستخدم لنقل المياه من الأسفل إلى الأعلى عبر منحدر ، باستخدام أنبوب أو أسطوانة.

وفقًا للمؤرخ اليوناني ديودوروس ، بفضل هذا الاختراع ، تم تسهيل ري الأراضي الخصبة الواقعة على طول نهر النيل في مصر القديمة ، حيث تطلبت الأدوات التقليدية جهدًا بدنيًا هائلاً أرهق العمال.

تحتوي الأسطوانة المستخدمة داخل برغي بنفس الطول ، مما يحافظ على نظام مراوح أو زعانف مترابطة تقوم بحركة دوارة يتم تحريكها يدويًا بواسطة رافعة دوارة.

وبهذه الطريقة ، تتمكن المراوح من دفع أي مادة من الأسفل إلى الأعلى ، وتشكل نوعًا من الدائرة اللانهائية.

مخلب أرخميدس

كان مخلب أرخميدس ، أو اليد الحديدية كما هو معروف أيضًا ، أحد أكثر أسلحة الحرب المخيفة التي ابتكرها عالم الرياضيات ، وأصبح أهم أسلحة الدفاع عن صقلية من الغزوات الرومانية.

وفقًا لبحث أجراه أساتذة جامعة دريكسيل كريس روريس (قسم الرياضيات) وهاري هاريس (قسم الهندسة المدنية والهندسة المعمارية) ، فقد كانت رافعة كبيرة بها خطاف تصارع متصل بالرافعة عن طريق سلسلة تتدلى منه.

من خلال الرافعة ، تم التلاعب بالخطاف بحيث يسقط على سفينة العدو ، وكان الهدف هو ربطه ورفعه إلى درجة أنه عند إطلاقه سيكون قادرًا على قلبه تمامًا ، أو جعله يتصادم مع الصخور على الشاطئ.

قدم روريس وهاريس في ندوة بعنوان "الآلات والهياكل غير العادية في العصور القديمة" (2001) ، تمثيلًا مصغرًا لهذه القطعة الأثرية بعنوان "آلة حرب هائلة: إنشاء وتشغيل يد أرخميدس الحديدية"

لتنفيذ هذا العمل اعتمدوا على حجج المؤرخين القدماء بوليبيوس وبلوتارخ وتيتو ليفيو.

المراجع

1. ASSIS ، أ. (2008). أرخميدس ، مركز الثقل ، والقانون الأول للميكانيكا. تم الوصول إليه في 10 يونيو 2017 على bourabai.ru.
2. DIJKSTERHUIS ، إي. (1956). أرخميدس. تم الاسترجاع في 9 يونيو 2015 على شبكة الويب العالمية: books.google.co.ve/books.
3. مولينا ، أ. (2008). طريقة التحقيق في أرخميدس سيراكيوز: الحدس والميكانيكا والإرهاق. تم الاسترجاع في 10 يونيو 2017 على موقع الويب العالمي (webproduccioncientifica.luz.edu)
4. O'CONNOR، J. & ROBERTSON، R. (1999). أرخميدس من سيراكيوز. تم الاسترجاع في 9 يونيو 2017 من history.mcs.st-and.ac.uk.
5. بارا ، إي. (2009). أرخميدس: حياته وأعماله وإسهاماته في الرياضيات الحديثة. تم الاسترجاع 9 يونيو ، 2017 في lfunes.uniandes.edu.co.
6. كوين ، إل (2005). أرخميدس من سيراكيوز. تم الاسترجاع في 9 يونيو 2017 ، من math.ucdenver.edu.
7. روريس ، سي آند هاريس ، هـ. (2001). آلة حرب هائلة: بناء وتشغيل اليد الحديدية لأرخميدس. تم الاسترجاع في 10 يونيو 2017 من cs.drexel.edu.
8. VITE ، L. (2014). مبدأ أرخميدس. تم الوصول إليه في 10 يونيو 2017 على repository.uaeh.edu.mx.