زندگینامه ارشمیدس

ارشميدس يكي از بزرگترين دانشمندان رياضي و مكانيك در عصر خودش بود. پدرش فيدياس كه منجم بود او را براي آموزش از سيراكوز به مدرسه رياضيات اسكندريه فرستاد. شهر اسكندريه را اسكندر مقدوني در سال ۳۲۳ ق.م در زمان حمله و حركت به سوي شرق بر كرانه مديترانه در خاك مصرساخت. اين شهر پس از ركود آتن – پايتخت يونان – مركز علم و تجارت شد و بزرگاني چوت اقليدس و بطلميوس و ارشميدس را تربيت كرد. اين شهر حتي موقعي كه به دست مسلمانان فتح شد از مراكز مهم علوم يوناني بود و در انتقال علم و انديشه يوناني به فرهنگ و تمدن اسلامي نقش مهمي داشت. درباره خصوصيات زندگي ارشميدس اطلاعات زيادي در دست نيست. اما علاقه اش به رياضيات و مسائل علمي مكانيك سبب شده است كه كارهاي با ارزشي از او باقي بماند. گفته مي شود كه وقتي به مساله اي علاقمند مي شد از خوردن و خفتن غافل مي شد و چنان خود را سرگرم كار و حل مشكل مي كرد كه هر مساله ديگري او را از كار باز نمي داشت. وقتي كه ارشميدس روي شن هاي ساحل دريا اشكال هندسي خود را رسم كرده بود سربازي بدون توجه با راه رفتن روي شن ها اشكال او را لگد كرد و ارشميدس چنان اعتراض كرد كه موجب خشم سرباز شد و سرباز با شمشيرش به ارشميدس حمله كرد و او را كشت. از آثار علمي او مي توان كشف قانون مايع ها و گازها ( معروف به قانون ارشميدس در شاره ها). تعيين جرم حجمي طلا و تقره و بعضي فلزات ديگر و اختراع پيچ مخصوص حلزوني شكل به نام پيچ ارشميدس براي بالا بردن آب اشاره كرد.همچنين تاليف كتابهايي از جمله اصول مكانيك – درباره اجسام شناور – درباره كره و استوانه – اندازه گيري دايره و پيچ ها از ديگر كارهاي برجسته اين دانشمند دوران باستان است.

شهرت او به سبب ابداعاتی همچون اختراع اهرم، اختراع «پیچ ارشمیدس» ( كه هنوز هم در مصر برای آبیاری مزارع از آن به هنگام بالا كشیدن آب نیل استفاده می شود)، و نیز كشف قانون هیدروستاتیك است، كه گاه «اصل ارشمیدس» نامیده می شود. او بود كه با بدنی برهنه از حمام عمومی به خیابان های سیراكوز دوید و فریاد زد: «اوركا، اوركا!» یعنی «یافتم».وی در اسکندریه در مصر نزد شاگردان اقلیدس به تحصیل علم پرداخت. شاید درباره هیچ دانشمندی به اندازه ارشمیدس افسانه پردازی نشده باشد. این اساطیر چنان جاذبه ای دارند که کمتر کسی می تواند از تاثیر آنها بر کنار بماند. حکایت تاج هرون و زرگر متقلب معروفترین داستانی است که راجع به ارشمیدس در کتابها آمده است. بنابر این داستان هرون به ماهرترین زرگر دوران خود دستور داده بود تاجی از زر ناب برایش بسازد، هرون طلای ناب به زرگر داد و او را از اینکه طلا را با نقره بیامیزد بر حذر داشت. زرگر تاج را ساخت و به حضور آورد ولی هرون به کار زرگر ظنین شد و برای حصول اطمینان از کار زرگر از ارشمیدس خواست تا در این باره تحقیق کند. ارشمیدس لحظه ای از تفکر باز نایستاد ولی حیران و سرگردان راه به جایی نمی‌برد. هر چند ارشمیدس می‌دانست که فلزات گوناگون وزن مخصوص متفاوت دارند، ولی او تا آن لحظه اینطور فکر می‌کرد که مجبور است تاج شاهی را ذوب کند، آنرا به صورت شمش طلا قالب ریزی کند تا بتواند وزن آن را با شمش طلای نابی به همان اندازه مقایسه کند. اما در این روش تاج شاهی از بین می‌رفت، پس او مجبور بود راه دیگری برای این کار بیابد. از قضا روزی در حمام متوجه شد، هنگامی که دست و پای خود را در تشت پر از آبی قرار می داد، مقداری از آب تشت بیرون می‌ریزد، ناگهان گویی سوروشی از غیب به مخیله اش راه یافت. بارقه ای از امید در کالبدش جان گرفت و به او الهام شد«هرگاه جسمی در آبی فرو رود، مقداری از آب که، هم حجم آن جسم است، جابه جا می‌شود» آنگاه با خود زمزمه کرد «اگر تاج از طلای خالص ساخته شده باشد باید به اندازه حجم آبی را که جابه جا می کند، طلای خالص داشته باشد». ارشمیدس که از این کشف و شهود سر از پا نمی شناخت با عجله و سراسیمه به خانه بازگشت و شروع به آزمایش عملی این یافته کرد. او چنین اندیشید که اجسام هم اندازه ، مقدار آب یکسانی را جابجا می‌کنند، ولی اگر از نظر وزنی به موضوع نگاه کنیم یک شمش نیم کیلویی طلا کوچکتر از یک شمش نقره به همان وزن است (طلا تقریبا دو برابر نقره وزن دارد)، بنابراین باید مقدار کمتری آب را جابجا کند. این فرضیه ارشمیدس بود و آزمایشهای او این فرضیه را اثبات کرد. او برای این کار نیاز به یک ظرف آب و سه وزنه با وزنهای مساوی داشت که این سه وزنه عبارت بودند از تاج شاهی ، هم وزن آن طلای ناب و دوباره هم وزن آن نقره ناب.
او در آزمایش خود تشخیص داد که تاج شاهی میزان بیشتری آب را نسبت به شمش طلای هم وزنش پس می‌راند، ولی این میزان آب کمتر از میزان آبی است که شمش نقره هم وزن آن را جابجا می‌کند. به این ترتیب ثابت شد که تاج شاهی از طلای ناب و خالص ساخته نشده، بلکه جواهر ساز متقلب و خیانتکار آن را از مخلوطی از طلا و نقره ساخته است و به این ترتیب ارشمیدس یکی از چشمگیرترین رازهای طبیعت را کشف کرد. آن هم اینکه می‌توان وزن اجسام سخت را با کمک مقدار آبی که جابجا می‌کنند اندازه گیری کرد. این قانون (وزن مخصوص) را که امروزه به آن چگالی می‌گویند اصل ارشمیدس می‌نامند. حتی امروز هم هنوز پس از ۲۳ قرن بسیاری از دانشمندان در محاسبات خود متکی به این اصل هستند.
ارشمیدس با اینکه به این تحقیقات که جنبه عملی داشتند ارج نمی نهاد و بیشتر به کارهای نظری و هندسی می پرداخت و شهرت وی نیز از همین کارهای نظری نشأت گرفته است ولی اختراعات او از همگی شگفت انگیز و از هوش خارق العاده وی پرده بر می دارد.
دانش تعادل مایعات بوسیله ارشمیدس کشف شد و وی توانست قوانین آنرا برای تعیین وضع ))تعادل اجسام غوطه ور به کار برد.

همچنین برای اولین بار برخی از اصول ««مکانیک را به وضوح و دقت بیان کرد و قوانین اهرم را کشف کرد.

در سال ۱۹۰۶ ج.ل. هایبرگ مورخ دانشمند و متخصص تاریخ ریاضیات یونانی در شهر قسطنطنیه موفق به کشف مدرک با ارزشی شد. این مدرک کتابی است به نام قضایای مکانیک و روش آنها که ارشمیدس برای دوست خود اراتوستن فرستاده بود. موضوع این کتاب مقایسه حجم یا سطح نامعلوم شکلی با احجام و سطوح معلوم اشکال دیگر است که بوسیله آن ارشمیدس موفق به تعیین نتیج مطلوب می شد. این روش یکی از عناوین افتخار ارشمیدس است که ما را مجاز می دارد که وی را به مفهوم صاحب فکر جدید و امروزی بدانیم، زیرا وی همه چیز و هر چیزی را که استفاده از آن به نحوی ممکن بود به کار می برد تا بتواند به مسائلی که ذهن او را مشغول می داشتند حمله ور گردد دومین نکته ای که ما را مجاز می دارد که عنوان متجدد به ارشمیدس بدهیم روشهای محاسبه اوست. وی دو هزار سال قبل از اسحاق نیوتن و لایب نیتس موفق به اختراع حساب انتگرال شد و حتی در حل یکی از مسائل خویش نکته ای را به کار برد که می توان او را از پیش قدمان فکر ایجاد حساب دیفرانسیل دانست.
یكی از روشهای نوین ارشمیدس در ریاضیات به دست آوردن عدد پی بود. وی برای محاسبه عدد پی، یعنی نسبت محیط دایره به قطر آن روشی به دست داد و ثابت كرد كه عدد محصور ما بین و است. گذشته از آن روشهای مختلف برای تعیین جذر تقریبی اعداد به دست داد و از مطالعه آنها معلوم می شود كه وی قبل از ریاضی دان هندی با كسرهای متصل یا مداوم آشنایی داشته است.
در حساب روش غیرعملی و چند عملی یونانیان را- كه برای نمایش اعداد ازعلائم متفاوت استفاده می كردند- به كنار گذاشت و پیش خود دستگاه شماری اختراع كرد كه به كمك آن ممكن بود هر عدد بزرگی را بنویسیم و بخوانیم.
دانش تعادل مایعات بوسیله ارشمیدس كشف شد و وی توانست قوانین آن را برای تعیین وضع تعادل اجسام غوطه ور به كار ببرد.
همچنین برای اولین بار برخی از اصول مكانیك را به وضوح و دقت بیان كرد و قوانین اهرم را كشف كرد.
در سال ۱۹۰۶ ج.ل. هایبرگ مورخ دانشمند و متخصص تاریخ ریاضیات یونانی در شهر قسطنطنیه موفق به كشف مدرك باارزشی شد. این مدرك كتابی است به نام «قضایای مكانیك و روش آنها» كه ارشمیدس برای دوست خود اراتوستن فرستاده بود. موضوع این كتاب مقایسه حجم یا سطح نامعلوم شكلی با احجام و سطوح معلوم اشكال دیگر است كه بوسیله آن ارشمیدس موفق به تعیین نتایج مطلوب می شد. این روش یكی از عناوین افتخار ارشمیدس است كه ما را مجاز می دارد كه وی را به مفهوم صاحب فكر جدید و امروزی بدانیم، زیرا وی چیز و هرچیزی را كه استفاده از آن به نحوی ممكن بود به كار می برد تا بتواند به مسائلی كه ذهن او را مشغول می داشتند حمله ور گردد. دومین نكته ای كه ما را مجاز می دارد كه عنوان «متجدد» به ارشمیدس بدهیم روشهای محاسبه اوست. وی دو هزار سال قبل از نیوتن و لایب نیتس موفق به اختراع حساب انتگرال شد و حتی در حل یكی از مسائل خویش نكته ای را به كار برد كه می توان او را از پیش قدمان فكر ایجاد حساب دیفرانسیل دانست.
زندگی ارشمیدس با آرامش كامل می گذشت همچون زندگی هر ریاضیدان دیگری كه تأمین كامل داشته باشد و بتواند همه ممكنات هوش و نبوغ خود را به مرحله اجرا درآورد. زمانی كه رومیان در سال ۲۱۲ قبل از میلاد شهر سیراكوز را به تصرف خود درآوردند سردار رومی مارسلوس دستور داد كه هیچ یك از سپاهیانش حق اذیت و آزار و توهین و ضرب و جرح این دانشمند و متفكر مشهور و بزرگ را ندارند با این وجود ارشمیدس قربانی غلبه رومیان بر شهر سیراكوز شد. او به وسیله ی سرباز مست رومی به قتل رسید و این در حالی بود كه در میدان بازار شهر در حال اندیشیدن به یك مسئله ریاضی بود. میگویند آخرین كلمات او این بود: دایره های مرا خراب نكن. به این ترتیب بود كه زندگی ارشمیدس بزرگترین دانشمند تمام دورانها خاتمه پذیرفت. این ریاضیدان بی دفاع هفتاد و پنج ساله در سال ۲۸۷ قبل از میلاد به جهان دیگر رفت.
ارشميدس يكي از بزرگترين دانشمندان رياضي و مكانيك در عصر خودش بود. پدرش فيدياس كه منجم بود او را براي آموزش از سيراكوز به مدرسه رياضيات اسكندريه فرستاد. شهر اسكندريه را اسكندر مقدوني در سال ۳۲۳ ق.م در زمان حمله و حركت به سوي شرق بر كرانه مديترانه در خاك مصرساخت. اين شهر پس از ركود آتن – پايتخت يونان – مركز علم و تجارت شد و بزرگاني چوت اقليدس و بطلميوس و ارشميدس را تربيت كرد. اين شهر حتي موقعي كه به دست مسلمانان فتح شد از مراكز مهم علوم يوناني بود و در انتقال علم و انديشه يوناني به فرهنگ و تمدن اسلامي نقش مهمي داشت.

روزی که او در حمامی عمومی به داخل خزینه پا نهاد و در آن نشست و حین این کار بالا آمدن آب خزینه را مشاهده کرده ، ناگهان فکری به مغزش خطور کرد. او بلافاصله لنگی را به دور خود پیچید و با این شکل و شمایل به سمت خانه روان شد و مرتب فریاد می‌زد یافتم، یافتم. او چه چیزی را یافته بود؟ پادشاه به او مأموریت داده بود راز جواهر ساز خیانتکار دربار را کشف و او را رسوا کند. شاه هیرون بر کار جواهر ساز شک کرده بود و چنین می‌پنداشت که او بخشی از طلایی را که برای ساختن تاج شاهی به وی داده بود برای خود برداشته و باقی آن را با فلز نقره که بسیار ارزانتر بود مخلوط کرده و تاج را ساخته است.
هر چند ارشمیدس می‌دانست که فلزات گوناگون وزن مخصوص متفاوت دارند، ولی او تا آن لحظه اینطور فکر می‌کرد که مجبور است تاج شاهی را ذوب کند، آنرا به صورت شمش طلا قالب ریزی کند تا بتواند وزن آن را با شمش طلای نابی به همان اندازه مقایسه کند. اما در این روش تاج شاهی از بین می‌رفت، پس او مجبور بود راه دیگری برای این کار بیابد. در آن روز که در خزینه حمام نشسته بود دید که آب خزینه بالاتر آمد و بلافاصله تشخیص داد که بدن او میزان معینی از آب را در خزینه حمام پس زده و جابجا کرده است.
آزمایش و اثبات ناخالصی تاج شاهی (کشفی از رازهای طبیعت)
او با عجله و سراسیمه به خانه بازگشت و شروع به آزمایش عملی این یافته کرد. او چنین اندیشید که اجسام هم اندازه ، مقار آب یکسانی را جابجا می‌کنند، ولی اگر از نظر وزنی به موضوع نگاه کنیم یک شمش نیم کیلویی طلا کوچکتر از یک شمش نقره به همان وزن است (طلا تقریبا دو برابر نقره وزن دارد)، بنابراین باید مقدار کمتری آب را جابجا کند. این فرضیه ارشمیدس بود و آزمایشهای او این فرضیه را اثبات کرد. او برای این کار نیاز به یک ظرف آب و سه وزنه با وزنهای مساوی داشت که این سه وزنه عبارت بودند از تاج شاهی ، هم وزن آن طلای ناب و دوباره هم وزن آن نقره ناب.
او در آزمایش خود تشخیص داد که تاج شاهی میزان بیشتری آب را نسبت به شمش طلای هم وزنش پس می‌راند، ولی این میزان آب کمتر از میزان آبی است که شمش نقره هم وزن آن را جابجا می‌کند. به این ترتیب ثابت شد که تاج شاهی از طلای ناب و خالص ساخته نشده، بلکه جواهر ساز متقلب و خیانتکار آن را از مخلوطی از طلا و نقره ساخته است و به این ترتیب ارشمیدس یکی از چشمگیرترین رازهای طبیعت را کشف کرد. آن هم اینکه می‌توان وزن اجسام سخت را با کمک مقدار آبی که جابجا می‌کنند اندازه گیری کرد. این قانون (وزن مخصوص) را که امروزه به آن چگالی می‌گویند اصل ارشمیدس می‌نامند. حتی امروز هم هنوز پس از 23 قرن بسیاری از دانشمندان در محاسبات خود متکی به این اصل هستند.

زندگی ارشمیدس با آرامش کامل می گذشت همچون زندگی هر ریاضیدان دیگری که تامین کامل داشته باشد و بتواند همه ممکنات هوش و نبوغ خود را به مرحله اجرا درآورد زمانی که رومیان در سال ۲۱۲ قبل از میلاد شهر سیراکوز را به تصرف خود درآوردند سردار رومی مارسلوس دستور داد که هیچ یک از سپاهیانش حق اذیت و آزار و توهین و ضرب و جرح این دانشمند ومتفکر مشهور و بزرگ را ندارند با این وجود ارشمیدس قربانی غلبه رومیان بر شهر سیراکوز شد او به وسیله یک سرباز مست رومی به قتل رسید و این در حالی بود که در میدان بازار شهر در حال اندیشیدن به یک مسئله ریاضی بود، می گویند آخرین کلمات او این بود: دایره های مرا خراب نکن. به این ترتیب بود که زندگی ارشمیدس بزرگترین دانشمند تمام دوران ها خاتمه پذیرفت این ریاضیدان بی دفاع ۷۵ ساله در ۲۷۸ قبل از میلاد به جهان دیگر رفت.