زندگینامه یک نابغه: ارشمیدس که بود؟ - وبلاگ تاوافی

به گزارش وبلاگ تاوافی، ارشمیدس ریاضی دان و دانشمند برجسته با اختراعات شگرف خود در دهه های پیش از میلاد، یاری بزرگی به پیشرفت علوم مختلف کرد.

ارشمیدس 287 سال پیش از میلاد در مستعره یونانی سیراکوز در سیسیل متولد شد. او که 212 سال پیش از میلاد دار فانی را وداع گفت، با تعدادی از اختراعاتی که امروزه مورد استفاده قرار می گیرند مانند پیچ ارشمیدس، اعتبار دارد. از ارشمیدس گاهاً به عنوان پدر ریاضیات و فیزیک یاد می گردد. در این مقاله قصد داریم نگاهی به زندگی ارشمیدس بیندازیم و با فرازو نشیب های زندگی او تا حدی که سیر تاریخی اجازه دهد، آشنا شویم.

ارشمیدس، به عنوان شخصیت برجسته علمی، در شهر سیراکوز در سیسیل چشم به دنیا گگردد. شهر مذکور در زمان تولد ارشمیدس بخشی از منطقه ای به نام Magna Graecia بود که در فارسی یونان بزرگ ترجمه می گردد. این اصطلاح رومی مختص مناطقی در امتداد سواحل جنوبی است که تحت استعمار یونان بود. گفته می گردد او تمام عمر خود را در سیسیل گذراند - به جز زمان کوتاهی را که در اسکندریه مشغول کسب علم و دانش بود.

پدر ارشمیدس فیدیاس نام داشت و ستاره شناسی سرشناس در زمان خود بود. مورخان باور دارند خانواده او متمول بودند - از این جهت که می توانستند او را برای تحصیل به مدارس عالی اسکندریه بفرستند. اسکندریه - که ارشمیدس مدتی برای تحصیل در آن اقامت داشت - در آن موقع به عنوان یک مرکز فکری و رقیب آتن در زمان سلسله بطلمیوس درحال توسعه بود.

اینطور نقل شده است که ارشمیدس در زمان سکونت در اسکندریه با اراتوستن سیرنه و کونون ساموسی که هر دو از روشنفکران برجسته شهر بودند، آشنا شد. کونون یک منجم و ریاضی دان برجسته بود. از سوی دیگر اراتوستن ریٔیس کتابخانه اسکندریه و دانشمندی بود که اولین بار مدت زمان محیط زمین را محاسبه کرد. جزییات روابط میان این سه تن از نظر تاریخی ناشناخته است، با این حال ارشمیدس به قدری اراتوستن را تحسین می کرد و از آموزه های او قدردانی می کرد که اثر خود به نام روش (Method) را به او تقدیم کرد.

پیشرفت های نجومی ارشمیدس

مورخان باور دارند کنون و اراتوستن هر دو در رشته های ریاضیات و نجوم بر ارشمیدس تاثیر بسیار گذاشته اند. آن ها گمان می نمایند ارشمیدس آثار متعددی در زمینه نجوم نوشته است که نویسندگان نسل های بعدی به آن ها اشاره نموده اند. با این حال، به دلایل نامعین، هیچ یک از این آثار باقی نمانده است. تنها اثر برجسته به جای مانده از ارشمیدس Sand-Reckoner است که در آن کوشش کرد تا عالم را اندازه گیری کند. این عنوان ناشی از کوشش وی برای معین تعداد دانه های شن است که دنیا را پر می نماید. او برای انجام این کار احتیاج داشت که بداند دنیا چقدر بزرگ است. گفته می گردد او چنان جذب فعالیت های فکری می شد که اغلب فراموش می کرد غذا بخورد!

این اثر بیشتر به خاطر تکیه بر مدل heliocentric پیشنهاد شده به وسیله ستا ره شناس آریستارخوس ساموسی - درحدود 230 سال پیش از میلاد - به معروفیت رسیده است.

در مدل heliocentric پیشنهاد می گردد زمین و سایر سیارات به دور خورشید می چرخند و خورشید مرکز عالم است - این مدل در تضاد با مدل های دیگری است که عقیده داشتند زمین مرکز عالم است و همه چیز در عالم به دور زمین می چرخد. این مدل در کتاب فرضیه ها ارایٔه شده است و جزییات تاریخی کوشش های پیشین برای اندازه گیری ابعاد زمین، فاصله آن تا خورشید و بعلاوه ماه را ذکر نموده است. کتاب Sand-Reckoner به دلیل توسعه روش ریاضیاتی نوین برای بیان اعداد بسیار بزرگ مورد توجه قرار گرفته است.

گفته می گردد ارشمیدس در زمان مطالعات خود دستگاه های نجومی را اختراع کرد که به یاری آن ها می توانست موقعیت و حرکت خورشید، ماه و بعضی سیارات را محاسبه و شناسایی کند. یکی از این دستگاه ها با نام کره برنزی شناخته می گردد که با چرخاندن آن، موقعیت سیاره ها و نحوه چرخش آن ها به دور زمین نمایش داده می گردد - در ساخت این کره تصور می گردد زمین در مرکز عالم قرار گرفته است. در ساخت این دستگاه اصول سازوکار آنتیکیترا مورد استفاده قرار گرفته است.

کره برنزی

سازوکار آنتیکیترا که بعلاوه به عنوان دستگاه آنتیکیترا نیز شناخته می گردد، به نوعی به عنوان اولین کامپیوتر آنالوگ دنیا شناخته می گردد. این دستگاه که در سال 1901 در جزیره یونانی آنتیکیترا کشف شد، مربوط به اواخر قرن دوم/ اوایل قرن اول قبل از میلاد است. از دستگاه آنتیکیترا برای محاسبه موقعیت خورشید، ماه و سیارات استفاده می کردند.

این دستگاه بر اصول نجومی بابلی و مصری تکیه داشت، با این حال از حروف الفبای یونانی استفاده می کرد و در یونان ساخته شد. با چرخاندن یک میل لنگ، یک نشانگر حرکت می کرد تا مکان ماه یا سیارات را نشان دهد. دانشمندان زمان به یاری این دستگاه قادر بودند زمان خسوف را نیز محاسبه نمایند.

پیچ ارشمیدس

از جمله دیگر فعالیت های ارزشمند ارشمیدس می توان اختراع پیچ ارشمیدس را نام برد. این وسیله درحقیقت برای کشیدن آب از سطح پایین تر به سطح بالاتر ساخته شده است. در آن موقع از این پیچ برای رفع کردن مشکل حذف آب از پایین ترین قسمت عرشه کشتی استفاده می گردد و به دلیل کارایی خود در چنین زمینه ای، اختراعی ارزشمند به حساب می آمد.

نویسنده یونانی آتنایٔوس ازتاوکراتیس نقل می نماید: هیرو دوم - پادشاه وقت - از ارشمیدس درخواست کرد یک کشتی بزرگ برای او طراحی کند. طبق خواسته هیرو دوم این کشتی باید بزرگتر از تمام کشتی های ساخته شده تا آن موقع باشد و به عنوان یک کشتی لوکس برای گشت و گذار و یا حتی جنگ مورد استفاده قرار گیرد.

ارشمیدس در ازای دریافت مبلغی این کشتی را طراحی کرد و دستور ساخت آن داده شد. این کشتی با نام سیراکوزیا دارای معبدی زیبا، باغ های بزرگ، سالن ورزش، اتاق های اداری و امکانات رفاهی متعددی بود و فضای کافی برای 1900 نفر در آن وجود داشت - اعم از مسافر، خدمه، سربازان و غیره. این کشتی که براساس نقشه های ارشمیدس ساخته شده بود، زیبا و بزرگ بود، اما یک مشکل داشت: اندازه قابل توجهی آب از بدنه به درون آن نشت می کرد.

پیچ ارشمیدس استوانه ای بود که تیغه ای دارای شیار را دربرمی گرفت و هنگام چرخش به وسیله میل لنگ به سمت بالا می چرخید. با قرار دادن یک سطل در آب که با طناب به این سیستم متصل بود، آب از سطح در درون سطل جمع شده و به بالا کشیده می شد. این مکانیسم ساده هنوز هم در تعدادی از برنامه های کاربردی در سراسر دنیا مورد استفاده قرار می گیرد. کشتی سیراکوزیا تنها یکبار از سیراکوز به اسکندریه رفت و پس از آن به بطلیموس سوم هدیه داده شد - پس از آن معین نیست چه اتفاقی برای این کشتی بزرگ افتاد.

اصل ارشمیدس

در بعضی کتب تاریخی آمده است که ارشمیدس در ساخت این کشتی از یک اصل هیدرواستاتیکی مهم بهره جسته است: وزن هر جسم شناور متناسب با اندازه سیالی است که در اثر حضور جسم جابجا می گردد. با این حساب، ارشمیدس را پدر علم هیدرواستاتیک می نامند. گفته می گردد ارشمیدس در کوشش برای یافتن چگونگی شناور شدن کشتی به بزرگی سیراکوزیا به این نتیجه مهم رسید. در نوشته های ارشمیدس در خصوص اجسام شناور - این دست نوشته ها هنوز نیز موجود است - هرگز به سیراکوزیا اشاره نشده است، اما او به بعضی قوانین مهم که در این کشتی به کار برده شده است، اشاره می نماید.

از موضوعات دیگر مطرح شده به وسیله او، تاج طلایی است. براساس مشهورترین داستان های تاریخی، هیرو دوم اندازهی طلای خالص را به صنعتگران داد تا تاجی باشکوه بسازند. هنگامی که تاج به پادشاه تقدیم شد، او مشکوک شد که زرگر از فلزی ساده استفاده نموده است و تنها با اندازهی از طلای داده شده ظاهر تاج را آبکاری نموده است.

او از ارشمیدس خواست تا روشی کشف کند تا بدون آسیب رسیدن به تاج، از جنس آن اطمینان حاصل گردد. گفته می گردد ارشمیدس مدتی به این مسیٔله فکر کرد تا اینکه یک روز درحالیکه از وان حمام بیرون می آمد، متوجه بالا آمدن آب در اثر جابجایی آن به وسیله بدنش شد و فهمید می توان از این اصل در معین جنس تاج استفاده کرد. گفته شده او در ابتدا از این کشف چنان هیجان زده بود که بدون لباس بیرون دوید و داد می زد: یافتم!

بدین ترتیب ارشمیدس توانست پایه های علم هیدرواستاتیک را بنا کند. او بعلاوه با استفاده از این اصول پیروز به معین چگالی تاج شد و دریافت زرگر واقعا از فلز دیگری استفاده نموده است و بیشتر طلا را برای خود نگه داشته است.

پیشرفت های ریاضیاتی

ارشمیدس در میان تمام فعالیت های خود، آثار ارزشمندی در ریاضیات نیز دارد که بعضی از آن ها هنوز نیز موجود هستند. اخیران مورخان پیروز به اثبات یکی دیگر از آثار او شده اند: روش قضایای مکانیکی که به زبان یونانی اصلی نوشته شده است.

از آنجا که در قرون وسطی، کاغذ پوستی بسیار گران بود، دانشمندان و نویسندگان کتاب های پیشین را بازیافت می کردند و با جدا کردن، خراشیدن و شستن آن ها مجددا از آن صفحات استفاده می کردند. در پشت این کتاب نیز یک اثر مذهبی مسیحی به چشم می خورد که گویا تصویر پیشین کتابی است که ارشمیدس آن را بازیافت کرد تا بتواند از کاغذ آن استفاده کند.

ارشمیدس در محاسبات خود پیروز شد اندازه عدد پی را 3.14 تخمین بزند. او بعلاوه حساب دیفرانسیل و انتگرال را به وسیله کشف جز مساحت های بی نهایت کوچک پیش برد، سهمی ها را تعریف کرد، مساحت یک دایره را فرمول بندی کرد و ویژگی های مختلفی از اعداد را اعلام کرد که در ترکیب با اعداد دیگر کاربرد دارند. با این حال، آنچه او در علم ریاضیات انجام می داد، تنها به کار انتزاعی خلاصه نمی شد. او از محاسبات خود در صنعت به خصوص ساخت ماشین های جنگی بهره می برد.

ماشین های جنگی

اختراع اهرم اغلب به ارشمیدس نسبت داده می گردد، اما مورخان عقیده دارند کاری که درواقع او انجام داد این بود که نحوه کار اهرم را شرح داد و امکان استفاده دقیق تر از آن را فراهم کرد. در عوض او وسیله ای برای اندازه گیری فاصله اختراع کرد که به نوعی می توان آن را کیلومتر شمار نامید. مطالعات او برای ساخت چنین ابزاری به بهبود استفاده از اهرم یاری کرد تا بتوان از آن برای ساخت منجنیق در دفاع از سیراکوز در برابر رومیان استفاده گردد.

در طول این جنگ، سیراکوز در ابتدا با روم متحد شد، اما برای حمایت از کارتاژ، موضع خود را پس از مدتی تغییر داد. روم در سال 214 پیش از میلاد با روبرو شدن با تجهیزات جنگی که ارشمیدس برای جنگجویان کشور خود فراهم نموده بود، حسابی شوکه شد.

ابزار جنگی

علاوه بر منجنیق، پنجه ارشمیدس و اشعه حرارتی نیز به شکست روم یاری کرد.

پنجه ارشمیدس مکانیزمی شبیه جرثقیل با یک قلاب در انتهای خود بود که می توانست برای نابود کردن کشتی ها به کار گرفته گردد. به نظر می رسد بیش از یک دستگاه از این وسیله به سمت دریا فرستاده شد تا زمانی که کشتی های رومی به آن نزدیک می شوند، آن ها را تخریب کند. مورخان باور دارند روم در این جنگ متحمل خسارات فراوانی شد. بازسازی های امروزی پنجه ارشمیدس ثابت نموده است که این دستگاه احتمالا هنوز نیز کارایی دارد!

اشعه گرما در روزگار کنونی بحث برانگیزتر است، زیرا بعضی از محققان همچنان به این سوال می پردازند که چگونه کار می نماید و یا حتی چطور اختراع چنین چیزی به فکر او رسیده است. نام این دستگاه به طور مستقیم در هیچ یک از آثار ارشمیدس برده نشده است - تنها گفته شده تجهیزات و اختراعات جنگی او با پرتاب آتش کشتی های دشمن را نابود می کرد و یا اینکه او چنین کاری را با شیشه های سوزان انجام می داد، اما هیچکدام شرح نمی دهند که این کار دقیقا چگونه انجام می شد.

دفاع ارشمیدس هرچه که بود، به مدت دو سال رومیان را مهار کرد تا زمانی که دیوار های بیرونی شهر را شکستند و درحالیکه حواس مدافعان پرت یک مراسم مذهبی بود، به شهر هجوم آوردند. رهبر جنگجویان روم دستور داده بود تا ارشمیدس را زنده دستگیر نمایند، زیرا به نظر می رسد وجود او برای شهر و کشور سودمند است - آن ها ارشمیدس را به نوعی دارای نظامی می دانستند.

مرگ به سراغ او می آید

به گفته مورخان، پس از هجوم رومیان به کشور و سلطه آنان، روزی ارشمیدس در ساحل درحال انجام محاسبات بود که سربازی رومی به او نزدیک می گردد. ارشمیدس که به شدت غرق تفکر بود تنها می گوید: روی نوشته های من قدم نگذار، اما این آخرین سخنان او بوده است. سرباز رومی که گویا او را نشناخته است، با شمشیر سر او را از بدن جدا می نماید، البته بعضی مورخان عقیده دارند که سرباز رومی او را شناخت، اما برای انتقام خون چند صد سرباز رومی کشته شده به یاری اختراعات ارشمیدس، تصمیم گرفت جان او را بگیرد.

مقبره ارشمیدس

پس از مرگ ارشمیدس، او را در فضایی زیبا در گوشه ای از قلعه به خاک سپردند. حدود هشت ماه بعد شهر به طور کامل به تصرف رومی ها در آمد و معین نیست که پس از تصرف قلعه، چه بر سر مقبره او آمد. بعضی مورخان عقیده دارند که مقبره او بازسازی شد و مجسمه بزرگی از وی ساخته شد تا بر روی سنگ مزار او قرار گیرد. این اتفاق 212 سال پیش از میلاد مسیح رخ داد و با گذشت چندین قرن هنوز ارشمیدس به عنوان یکی از بزرگترین ریاضی دانان و یا دست کم اندیشمندان بزرگ دنیا شناخته می گردد.

منبع: دیجیاتو