ARCHIMEDES: TIỂU SỬ, ĐÓNG GÓP VÀ PHÁT MINH - KHOA HỌC - 2026

Archimedes of Syracuse (287 TCN - 212 TCN) là một nhà toán học, vật lý, nhà phát minh, kỹ sư và nhà thiên văn học người Hy Lạp đến từ thành phố cổ đại Syracuse, trên đảo Sicily. Những đóng góp nổi bật nhất của ông là nguyên lý Archimedean, sự phát triển của phương pháp cạn kiệt, phương pháp cơ học hay việc tạo ra cung thiên văn đầu tiên.

Ông hiện được coi là một trong ba nhân vật quan trọng nhất trong toán học cổ đại cùng với Euclid và Apollonius, vì những đóng góp của họ có ý nghĩa tiến bộ khoa học quan trọng vào thời đó trong các lĩnh vực giải tích, vật lý, hình học và thiên văn học. Đổi lại, điều này khiến ông trở thành một trong những nhà khoa học lỗi lạc nhất trong lịch sử nhân loại.

Mặc dù thực tế là rất ít chi tiết về cuộc sống cá nhân của ông được biết đến - và những chi tiết được biết đến là đáng nghi ngờ -, những đóng góp của ông được biết đến nhờ một loạt các bức thư viết về công việc và thành tựu của ông vẫn được lưu giữ cho đến ngày nay, thuộc về thư từ mà ông đã duy trì trong nhiều năm với bạn bè và các nhà toán học khác thời đó.

Archimedes nổi tiếng vào thời của mình với những phát minh thu hút được nhiều sự chú ý của những người đương thời, một phần vì chúng được sử dụng làm thiết bị chiến tranh để ngăn chặn thành công nhiều cuộc xâm lược của người La Mã.

Tuy nhiên, ông được cho là đã tuyên bố rằng điều duy nhất thực sự quan trọng là toán học, và những phát minh của ông chỉ là sản phẩm của sở thích hình học ứng dụng. Trong hậu thế, các công trình của ông trong toán học thuần túy đã được đánh giá cao hơn nhiều so với các phát minh của ông.

Tiểu sử

Archimedes của Syracuse được sinh ra vào khoảng 287 trước Công nguyên. Không có nhiều thông tin được biết về những năm đầu của ông, mặc dù có thể nói rằng ông sinh ra ở Syracuse, một thành phố được coi là cảng biển chính của đảo Sicily, ngày nay thuộc Ý.

Vào thời điểm đó, Syracuse là một trong những thành phố tạo nên cái gọi là Magna Graecia, là không gian sinh sống của những người định cư gốc Hy Lạp ở khu vực phía nam của bán đảo Ý và ở Sicily.

Không có dữ liệu cụ thể nào được biết về mẹ của Archimedes. Về mối quan hệ với người cha, người ta biết rằng đây được gọi là Phidias và ông đã dành riêng cho thiên văn học. Thông tin này về cha anh được biết đến nhờ một đoạn của cuốn sách The Sand Counter, do Archimedes viết, trong đó anh có nhắc đến tên của cha mình.

Heraclides, một nhà triết học và thiên văn học người Hy Lạp, là bạn thân của Archimedes và thậm chí còn viết tiểu sử về ông. Tuy nhiên, tài liệu này đã không được bảo quản, vì vậy tất cả thông tin chứa trong đó là không thể biết được.

Mặt khác, nhà sử học, triết học và viết tiểu sử Plutarch đã chỉ ra trong cuốn sách của ông có tựa đề Những cuộc sống song song rằng Archimedes có mối quan hệ huyết thống với Hiero II, một bạo chúa nắm quyền chỉ huy ở Syracuse từ năm 265 trước Công nguyên.

Đào tạo

Do có rất ít thông tin về Archimedes, người ta không biết chắc chắn nơi anh đã học khóa đào tạo đầu tiên của mình.

Tuy nhiên, các nhà sử học khác nhau đã xác định rằng nhiều khả năng Archimedes đã học ở Alexandria, trung tâm văn hóa và giảng dạy Hy Lạp quan trọng nhất trong khu vực.

Giả định này được hỗ trợ bởi thông tin được cung cấp bởi nhà sử học Hy Lạp Diodorus Siculus, người đã chỉ ra rằng Archimedes có lẽ đã học ở Alexandria.

Ngoài ra, trong nhiều tác phẩm của mình, Archimedes còn đề cập đến các nhà khoa học khác cùng thời với công việc tập trung ở Alexandria, nên có thể giả định rằng nó thực sự phát triển ở thành phố đó.

Một số nhân vật mà Archimedes được cho là đã tương tác ở Alexandria là nhà địa lý, nhà toán học và nhà thiên văn học Eratosthenes ở Cyrene, và nhà toán học và thiên văn học Conon de Sanos.

Động lực gia đình

Mặt khác, việc cha của Archimedes là một nhà thiên văn học có thể đã có một ảnh hưởng đáng chú ý đến các khuynh hướng mà ông đã chứng minh sau đó, bởi vì sau này và từ khi còn trẻ, một sức hút đặc biệt đối với lĩnh vực khoa học.

Sau thời gian ở Alexandria, người ta ước tính rằng Archimedes đã trở lại Syracuse.

Công việc khoa học

Sau khi trở về Syracuse, Archimedes bắt đầu tạo ra những đồ tạo tác khác nhau, điều này rất nhanh chóng khiến ông trở nên nổi tiếng trong số những cư dân của thành phố này. Trong thời kỳ này, ông đã hoàn toàn cống hiến cho công việc khoa học, tạo ra nhiều phát minh khác nhau và suy ra nhiều khái niệm toán học đi trước thời đại.

Ví dụ, bằng cách nghiên cứu các đặc điểm của hình cong và hình phẳng, ông đã đưa ra các khái niệm liên quan đến phép tính tích phân và vi phân, được phát triển sau này.

Tương tự như vậy, Archimedes là người đã định nghĩa rằng thể tích liên kết với một khối cầu tương ứng với kích thước gấp đôi khối trụ chứa nó, và ông là người đã phát minh ra ròng rọc phức hợp, dựa trên những khám phá của mình về định luật đòn bẩy.

Xung đột ở Syracuse

Trong năm 213 trước Công nguyên, những người lính La Mã tiến vào thành phố Syracuse và bao vây những người định cư của nó để khiến họ đầu hàng.

Hành động này do nhà quân sự và chính trị gia người Hy Lạp Marco Claudio Marcelo dẫn đầu trong khuôn khổ Chiến tranh Punic lần thứ hai. Sau đó, nó được gọi là Thanh kiếm của Rome, vì nó đã chinh phục được Syracuse.

Giữa cuộc xung đột kéo dài hai năm, cư dân của Syracuse đã chiến đấu chống lại người La Mã với lòng dũng cảm và hung dữ, và Archimedes đóng một vai trò rất quan trọng, khi ông dành tâm huyết để tạo ra các công cụ và dụng cụ giúp đánh bại người La Mã.

Cuối cùng, Marco Claudio Marcelo đã chiếm thành phố Syracuse. Trước giới trí thức lớn của Archimedes, Marcelo đã ra lệnh nghiêm khắc rằng họ không được làm tổn thương hoặc giết anh ta. Tuy nhiên, Archimedes đã bị giết dưới tay của một người lính La Mã.

Tử vong

Archimedes mất năm 212 trước Công nguyên. Hơn 130 năm sau khi ông qua đời, vào năm 137 trước Công nguyên, nhà văn, nhà chính trị và triết học Marco Tulio Cicero đã chiếm một vị trí trong chính quyền Rome và muốn tìm ra lăng mộ của Archimedes.

Nhiệm vụ này không hề dễ dàng, vì Cicero không thể tìm thấy ai để chỉ ra vị trí chính xác. Tuy nhiên, cuối cùng anh ta đã lấy được nó, rất gần cổng Agrigento và trong tình trạng đáng thương.

Cicero đã dọn dẹp ngôi mộ và phát hiện ra rằng một quả cầu được ghi bên trong một hình trụ, như một tham chiếu đến việc Archimedes phát hiện ra thể tích một thời gian trước.

Phiên bản về cái chết của anh ấy

Phiên bản đầu tiên

Một trong những phiên bản nói rằng Archimedes đang trong quá trình giải quyết một vấn đề toán học thì bị một người lính La Mã tiếp cận. Người ta nói rằng Archimedes có thể đã yêu cầu một ít thời gian để giải quyết vấn đề, vì vậy người lính sẽ giết anh ta.

Phiên bản thứ hai

Phiên bản thứ hai tương tự như phiên bản đầu tiên. Nó kể rằng Archimedes đang giải một bài toán khi thành phố bị chiếm đoạt.

Một người lính La Mã bước vào khu nhà của anh ta và ra lệnh cho anh ta gặp Marcellus, Archimedes trả lời rằng trước tiên anh ta phải giải quyết vấn đề anh ta đang làm. Người lính đã thất vọng vì phản ứng này và giết anh ta.

Phiên bản thứ ba

Giả thuyết này chỉ ra rằng Archimedes có trong tay rất nhiều công cụ toán học đa dạng. Sau đó, một người lính nhìn thấy anh ta và dường như anh ta có thể mang theo những món đồ có giá trị nên đã giết anh ta.

Phiên bản thứ tư

Phiên bản này minh họa rằng Archimedes đang cúi sát mặt đất, suy tính một số kế hoạch mà ông đang nghiên cứu. Rõ ràng, một người lính La Mã tiến đến phía sau và không biết rằng đó là Archimedes, đã bắn anh ta.

Đóng góp khoa học của Archimedes

Nguyên tắc của Archimedes

Nguyên lý Archimedean được khoa học hiện đại coi là một trong những di sản quan trọng nhất của thời Cổ đại.

Trong suốt lịch sử, và truyền miệng rằng Archimedes tình cờ đến được nơi phát hiện của mình nhờ Vua Hieron giao cho anh ta kiểm tra xem một chiếc vương miện bằng vàng, theo lệnh của anh ta, có phải chỉ làm bằng vàng không. nguyên chất và không chứa bất kỳ kim loại nào khác. Anh phải làm điều này mà không phá hủy vương miện.

Người ta nói rằng trong khi Archimedes đang cân nhắc cách giải quyết vấn đề này, ông đã quyết định đi tắm, và khi bước vào bồn tắm, ông nhận ra rằng mực nước tăng lên khi ông ngâm mình trong đó.

Bằng cách này, ông sẽ khám phá ra nguyên lý khoa học nói rằng "mọi cơ thể ngập hoàn toàn hoặc một phần trong chất lỏng (chất lỏng hoặc chất khí) đều nhận được một lực đẩy hướng lên, bằng trọng lượng của chất lỏng bị vật thể bật ra."

Nguyên tắc này có nghĩa là chất lỏng tác dụng một lực hướng lên - đẩy lên trên - lên bất kỳ vật thể nào bị ngập trong chúng, và lượng của lực đẩy này bằng trọng lượng của chất lỏng bị dịch chuyển bởi vật chìm, bất kể trọng lượng của nó.

Lời giải thích của nguyên tắc này mô tả hiện tượng nổi, và được tìm thấy trong Luận thuyết về các vật thể trôi nổi của ông.

Nguyên tắc của Archimedes đã được áp dụng rất nhiều trong hậu thế để làm nổi các vật thể sử dụng hàng loạt như tàu ngầm, tàu thủy, vật bảo tồn tính mạng và khinh khí cầu.

Phương pháp cơ học

Một trong những đóng góp quan trọng nhất của Archimedes cho khoa học là việc đưa một phương pháp máy móc thuần túy - tức là phương pháp kỹ thuật - vào lý luận và lập luận các vấn đề hình học, có nghĩa là một cách chưa từng có để giải quyết loại vấn đề này vào thời điểm đó.

Trong bối cảnh của Archimedes, hình học được coi là một môn khoa học lý thuyết độc quyền, và điểm chung là từ toán học thuần túy, nó được chuyển sang các ngành khoa học thực tiễn khác, trong đó các nguyên tắc của nó có thể được áp dụng.

Vì lý do này, ngày nay nó được coi là tiền thân của cơ học như một bộ môn khoa học.

Trong một bài viết mà nhà toán học giới thiệu phương pháp mới với người bạn của mình là Eratosthenes, ông chỉ ra rằng nó cho phép chúng ta giải quyết các câu hỏi của toán học thông qua cơ học, và theo một cách nào đó, việc xây dựng chứng minh của một định lý hình học sẽ dễ dàng hơn nếu nó đã có. bạn có một số kiến ​​thức thực tế trước đó, nếu bạn không có ý tưởng về nó.

Phương pháp nghiên cứu mới này do Archimedes thực hiện sẽ trở thành tiền thân cho giai đoạn phát hiện và xây dựng giả thuyết không chính thức của phương pháp khoa học hiện đại.

Giải thích luật đòn bẩy

Mặc dù đòn bẩy là một cỗ máy đơn giản đã được sử dụng từ rất lâu trước Archimedes, nhưng chính ông là người đã đưa ra nguyên lý giải thích hoạt động của nó trong chuyên luận Về sự cân bằng của các mặt phẳng.

Khi xây dựng định luật này, Archimedes thiết lập các nguyên tắc mô tả các hành vi khác nhau của đòn bẩy khi đặt hai vật lên đó, tùy thuộc vào trọng lượng và khoảng cách của chúng với điểm tựa.

Bằng cách này, ông chỉ ra rằng hai vật thể có thể đo được (có thể đo được), được đặt trên một đòn bẩy, cân bằng khi chúng ở khoảng cách tỷ lệ nghịch với trọng lượng của chúng.

Tương tự như vậy, các vật thể vô lượng (không thể đo được) cũng vậy, nhưng luật này chỉ được Archimedes chấp nhận với các vật thể thuộc loại đầu tiên.

Công thức của ông về nguyên lý đòn bẩy là một ví dụ điển hình về việc áp dụng phương pháp cơ học, vì theo những gì ông giải thích trong một bức thư gửi cho Dositheus, ban đầu nó được phát hiện thông qua các phương pháp cơ học mà ông đã áp dụng vào thực tế.

Sau đó, ông xây dựng chúng bằng cách sử dụng các phương pháp hình học (lý thuyết). Từ thí nghiệm này trên các vật thể, khái niệm về trọng tâm cũng xuất hiện.

Phát triển phương pháp cạn kiệt hoặc cạn kiệt để chứng minh khoa học

Độ cạn kiệt là một phương pháp được sử dụng trong hình học bao gồm các hình hình học gần đúng có diện tích được biết đến, bằng cách khắc chữ và hình tròn, trên một số hình khác có diện tích dự kiến ​​được biết.

Mặc dù Archimedes không phải là người tạo ra phương pháp này, nhưng ông đã phát triển nó một cách thành thạo, quản lý để tính toán một giá trị chính xác của Pi thông qua nó.

Archimedes, sử dụng phương pháp cạn kiệt, nội tiếp và ngoại tiếp các hình lục giác có chu vi bằng đường kính 1, làm giảm sự khác biệt giữa diện tích của hình lục giác và của chu vi đến mức phi lý.

Để làm điều này, anh ta chia đôi các hình lục giác tạo ra đa giác có tối đa 16 cạnh, như thể hiện trong hình trước.

Bằng cách này, ông đã xác định rằng giá trị của số pi (của mối quan hệ giữa chiều dài của chu vi và đường kính của nó) nằm giữa các giá trị 3.14084507… và 3.14285714….

Archimedes đã sử dụng thành thạo phương pháp tính cạn kiệt vì nó không chỉ quản lý để tiếp cận việc tính toán giá trị của Pi với sai số khá thấp, và do đó, mong muốn-, mà còn vì Pi là một số vô tỉ, thông qua Phương pháp này và các kết quả thu được đã đặt nền móng sẽ nảy mầm trong hệ thống tính toán vô cực, và sau đó, trong phép tính tích phân hiện đại.

Số đo của hình tròn

Để xác định diện tích của một hình tròn, Archimedes đã sử dụng một phương pháp bao gồm vẽ một hình vuông nằm gọn bên trong một hình tròn.

Biết rằng diện tích của hình vuông là tổng các cạnh của nó và diện tích của hình tròn lớn hơn, ông bắt đầu nghiên cứu để thu được các giá trị gần đúng. Ông đã làm điều này bằng cách thay một đa giác 6 cạnh cho hình vuông và sau đó làm việc với các đa giác phức tạp hơn.

Archimedes là nhà toán học đầu tiên trong lịch sử tiến gần đến việc thực hiện một phép tính nghiêm túc về số Pi.

Hình dạng của khối cầu và khối trụ

Trong số chín chuyên luận biên soạn công trình của Archimedes về toán học và vật lý, có hai tập về hình học của khối cầu và khối trụ.

Công việc này nhằm xác định rằng diện tích bề mặt của bất kỳ hình cầu bán kính nào bằng bốn lần diện tích của hình tròn lớn nhất của nó và thể tích của một hình cầu bằng hai phần ba của hình trụ mà nó được nội tiếp.

Phát minh

Máy đo tốc độ

Còn được gọi là máy đếm km, nó là một phát minh của người đàn ông nổi tiếng này.

Thiết bị này được chế tạo dựa trên nguyên lý của một bánh xe, khi nó quay sẽ kích hoạt các bánh răng cho phép tính quãng đường đã đi.

Cũng theo nguyên tắc này, Archimedes đã thiết kế nhiều loại đồng hồ đo đường khác nhau cho mục đích quân sự và dân dụng.

Cung thiên văn đầu tiên

Dựa trên lời chứng của nhiều nhà văn cổ điển như Cicero, Ovid, Claudian, Marciano Capela, Cassiodorus, Sextus Empiricus và Lactantius, nhiều nhà khoa học ngày nay cho rằng Archimedes đã tạo ra cung thiên văn thô sơ đầu tiên.

Đó là một cơ chế được tạo thành từ một loạt các "quả cầu" có thể bắt chước chuyển động của các hành tinh. Cho đến nay các chi tiết của cơ chế này vẫn chưa được biết rõ.

Theo Cicero, các hành tinh được xây dựng bởi Archimedes là hai. Trong một trong số chúng, trái đất và các chòm sao khác nhau gần nó đã được đại diện.

Mặt khác, với một vòng quay duy nhất, mặt trời, mặt trăng và các hành tinh thực hiện các chuyển động riêng và độc lập của chúng trong mối quan hệ với các ngôi sao cố định giống như chúng đã làm trong một ngày thực. Trong trường hợp thứ hai, ngoài ra, có thể quan sát được các pha và nguyệt thực liên tiếp của mặt trăng.

Vít Archimedean

Vít Archimedean là thiết bị dùng để dẫn nước từ dưới lên qua đường dốc, sử dụng ống hoặc xi lanh.

Theo nhà sử học Hy Lạp Diodorus, nhờ phát minh này mà việc tưới tiêu cho những vùng đất màu mỡ nằm dọc theo sông Nile ở Ai Cập cổ đại đã được tạo điều kiện thuận lợi, vì các công cụ truyền thống đòi hỏi một nỗ lực thể chất to lớn khiến người lao động kiệt sức.

Xylanh được sử dụng có bên trong một con vít có cùng chiều dài, duy trì một hệ thống các cánh quạt hoặc cánh tản nhiệt được kết nối với nhau thực hiện chuyển động quay được điều khiển bằng tay bằng cần quay.

Bằng cách này, các cánh quạt có thể đẩy bất kỳ chất nào từ dưới lên, tạo thành một loại mạch vô hạn.

Archimedes vuốt

Móng vuốt của Archimedes, hay bàn tay sắt, là một trong những vũ khí chiến tranh đáng sợ nhất do nhà toán học này tạo ra, trở thành thứ quan trọng nhất để bảo vệ Sicily khỏi các cuộc xâm lược của người La Mã.

Theo nghiên cứu được thực hiện bởi các giáo sư Đại học Drexel Chris Rorres (Khoa Toán học) và Harry Harris (Khoa Kỹ thuật Xây dựng và Kiến trúc), đó là một đòn bẩy lớn có một móc vật lộn gắn vào đòn bẩy. bằng một sợi dây xích treo trên đó.

Thông qua đòn bẩy, chiếc móc được điều khiển để nó rơi xuống tàu địch, và mục tiêu là móc nó và nâng nó lên đến mức khi thả ra nó có thể lật ngược hoàn toàn hoặc làm nó đâm vào đá trên bờ.

Rorres và Harris đã trình bày tại Hội nghị chuyên đề "Những cỗ máy và cấu trúc kỳ lạ của thời cổ đại" (2001), một bản mô tả thu nhỏ của hiện vật này mang tên "Một cỗ máy chiến tranh ghê gớm: Việc xây dựng và vận hành bàn tay sắt của Archimedes"

Để thực hiện công việc này họ đã dựa vào lập luận của các nhà sử học cổ đại Polybius, Plutarch và Tito Livio.

Người giới thiệu

1. ASSIS, A. (2008). Archimedes, trọng tâm, và định luật cơ học đầu tiên. Truy cập ngày 10 tháng 6 năm 2017 trên bourabai.ru.
2. DIJKSTERHUIS, E. (1956). Archimedes. Được truy cập ngày 9 tháng 6 năm 2015 trên World Wide Web: books.google.co.ve/books.
3. MOLINA, A. (2008). Phương pháp điều tra của Archimedes of Syracuse: trực giác, máy móc và sự kiệt sức. Được tư vấn vào ngày 10 tháng 6 năm 2017 trên World Wide Webproduccioncientifica.luz.edu.
4. O'CONNOR, J. & ROBERTSON, R. (1999). Archimedes của Syracuse. Được truy cập ngày 9 tháng 6 năm 2017 từ history.mcs.st-and.ac.uk.
5. PARRA, E. (2009). Archimedes: cuộc đời, công trình và đóng góp của ông cho toán học hiện đại. Truy cập ngày 9 tháng 6 năm 2017 tại lfunes.uniandes.edu.co.
6. QUINN, L. (2005). Archimedes của Syracuse. Truy cập ngày 9 tháng 6 năm 2017, từ math.ucdenver.edu.
7. RORRES, C. & HARRIS, H. (2001). Cỗ máy chiến tranh đáng sợ: Xây dựng và vận hành Bàn tay sắt của Archimedes. Được truy cập ngày 10 tháng 6 năm 2017 từ cs.drexel.edu.
8. VITE, L. (2014). Nguyên tắc của Archimedes. Truy cập ngày 10 tháng 6 năm 2017 tại repository.uaeh.edu.mx.