아르키메데스(대략 기원전 287-212년)는 고대 그리스의 물리학자이자 수학자였으며 정역학과 정수학의 창시자였습니다.
위대한 뉴턴과 위대한 아인슈타인 외에 아르키메데스만큼 인류 발전에 큰 공헌을 한 사람은 없습니다. 뉴턴과 아인슈타인도 그에게서 지혜와 영감을 얻었습니다. 그는 "이론적 천재와 실험적 천재의 이상적인 화신"입니다. 르네상스 시대의 레오나르도 다빈치와 갈릴레오는 그를 롤 모델로 삼았습니다.
목욕 이야기부터 시작해보세요
아르키메데스에 관한 재미있는 이야기가 있습니다. 전설에 따르면, 시라쿠사의 헤르논 왕은 장인에게 순금 왕관을 만들어 달라고 부탁하여 완성한 후, 왕은 장인이 금관을 변조한 것이라고 의심했지만, 그 금관은 실제로 순금만큼 무거웠습니다. 원래는 금세공인에게 주었는데, 장인이 문제를 일으키는 걸까요? 왕관을 파괴하지 않고 진위를 시험하고 싶었던 이 문제는 왕을 당황하게 만들었을 뿐만 아니라 신하들도 서로를 쳐다보게 만들었습니다.
나중에 왕은 아르키메데스에게 그것을 살펴보라고 요청했습니다. 처음에 아르키메데스도 열심히 생각했지만 알아내지 못했습니다. 어느 날 그는 목욕을 하러 목욕탕에 갔다가 욕조에 앉아 있는데 물이 넘쳐 흐르는 것을 보고 몸이 살짝 끌어당겨지는 것을 느꼈다. 그는 갑자기 물 속의 고체의 변위를 측정함으로써 금관의 비중을 결정할 수 있다는 것을 깨달았습니다. 그는 신이 나서 욕조에서 뛰쳐나와 옷도 챙기지 않은 채 "유레카! 유레카!"를 외치며 뛰쳐나갔다. (Fureka는 "나는 안다"를 의미).
그는 추가 실험을 거쳐 궁전에 도착했고, 한 대야에는 물이 가득 담긴 두 대야에 왕관과 같은 무게의 순금을 넣었습니다. 이는 같은 무게의 순금의 부피보다 왕관의 부피가 더 크다는 것을 보여주며, 이는 왕관이 다른 금속과 혼합되어 있음을 증명합니다.
아르키메데스는 부력의 법칙을 발견한 금세공인이 왕을 속였다는 사실을 알아낸 것보다 이 실험의 의미가 훨씬 크다. 액체 속에서 물체가 얻는 부력은 액체의 무게와 같다는 것이다. 이주민. 현대까지 사람들은 물체의 비중을 계산하고 선박의 적재 용량을 결정하기 위해 이 원리를 계속 사용하고 있습니다.
아르키메데스의 생애
아르키메데스는 기원전 287년 시칠리아 시라쿠사(지금의 이탈리아 시라쿠사)에서 태어났다. 그는 귀족 가문에서 태어나 시라쿠사의 헤르논 왕과 친척이었으며 그의 집안은 매우 부유했습니다. 아르키메데스의 아버지는 천문학자이자 수학자였으며 지식이 풍부하고 겸손했습니다. 그는 열한 살 때 왕족과의 관계 덕분에 고대 그리스의 문화 중심지인 알렉산드리아로 파견되어 공부했습니다.
알렉산드리아는 나일강 하구에 위치하며 당시 문화교역의 중심지 중 하나였습니다. 이곳에는 장엄한 박물관, 도서관, 재능 있는 사람들이 있으며 전 세계적으로 '지혜의 도시'로 알려져 있습니다. 아르키메데스는 이곳에서 수년 동안 공부하고 살았으며 많은 학자들과 긴밀한 접촉을 가졌습니다. 공부하는 동안 그는 수학, 기계, 천문학에 큰 관심을 가졌습니다. 그는 천문학을 공부할 때 물로 움직이는 천문관을 발명하고 이를 사용하여 태양, 행성, 달의 움직임을 시뮬레이션하고 일식과 월식을 수행했습니다. 나일강 물을 사용하여 땅을 관개하는 문제를 해결하기 위해 후대에 "아르키메데스의 나선형"이라고 불리는 원통형 나선형 물 펌프를 발명했습니다.
기원전 240년, 아르키메데스는 시라쿠사로 돌아와 헤르논 왕의 고문이 되어 왕이 생산 실무, 군사 기술, 일상생활에서 다양한 과학기술 문제를 해결하도록 도왔습니다.
기원전 212년, 고대 로마군이 시라쿠사를 함락시켰는데, 과학 문제 연구에 전념하던 아르키메데스는 불행하게도 오만한 로마 군인들에 의해 75세의 나이로 살해당했다. 아르키메데스의 시신은 시칠리아에 묻혔고, 묘비에는 기하학에 대한 그의 뛰어난 공헌을 기리기 위해 원통에 새겨진 구 모양이 새겨져 있습니다.
아르키메데스의 과학적 업적
아르키메데스는 의심의 여지 없이 고대 그리스 문명이 배출한 가장 위대한 수학자이자 과학자입니다. 동시대 사람.
역학 분야에서 아르키메데스의 업적은 가장 뛰어나다. 그는 지레의 법칙을 체계적이고 엄격하게 증명하여 정역학의 토대를 마련했다.
아르키메데스는 이전의 경험을 정리하여 물체의 무게중심과 지렛대의 원리를 체계적으로 연구하여 물체의 무게중심을 정확하게 결정하는 방법을 제시하고 이를 지지함으로써 물체가 균형을 이룰 수 있음을 지적하였다. 중앙에. 그는 기계를 연구하는 과정에서 지렛대의 법칙을 발견하고 이 원리를 활용하여 많은 기계를 설계하고 제작했습니다. 그는 부유체를 연구하던 중 아르키메데스의 법칙이라고도 알려진 부력의 법칙을 발견했습니다.
아르키메데스는 포물선형 호, 나선, 원의 면적과 타원체 및 포물면과 같은 다양한 복잡한 기하학의 표면적과 부피에 대한 계산 방법을 결정했습니다. 이러한 공식을 도출하는 과정에서 그는 오늘날 우리가 점진적으로 한계를 근사하는 방법이라고 부르는 "소진 방법"을 창안했으며 따라서 미적분 계산의 창시자로 인식됩니다. 그는 파이를 보다 정확하게 계산하기 위해 변의 수를 늘리고 원에 내접하고 외접하는 다각형의 면적에 점차 접근하는 방법을 사용했습니다. 고대 그리스의 복잡한 수치 표현 방법에 직면하여 아르키메데스는 당시 그리스 문자를 사용하여 10,000개 이상의 숫자를 세는 한계를 뛰어넘어 큰 수를 기억하는 방법을 개척했으며 이를 많은 수학적 문제를 해결하는 데 사용했습니다.
아르키메데스는 천문학에서도 뛰어난 업적을 남겼습니다. 위에서 언급한 천문관 외에도 그는 지구가 구형이고 태양을 중심으로 회전한다고 믿었습니다. 이 견해는 코페르니쿠스의 "태양 중심 지구론"보다 1,800년 앞선 것입니다. 당시의 여건으로 인해 그는 이 문제에 대해 심층적이고 체계적인 연구를 진행하지 못했다. 그러나 그러한 견해가 이미 기원전 3세기에 제시되었다는 것은 놀라운 일이다.
아르키메데스는 수학자로서 『구와 원기둥에 관하여』, 『원의 측정』, 『포물선의 정사각형』, 『나선에 관하여』, 『원뿔과 구에 관하여』, 모래 계산' 및 기타 수학적 작업. 기계과학자로서 그는 "On the Balance of Figures", "On Floating Bodies", "On Levers", "Principles"와 같은 기계 작품을 집필했습니다.
아르키메데스와 아테네 시대의 과학자 사이에는 분명한 차이가 있습니다. 즉, 그는 과학의 엄격함과 정확성을 중요시했을 뿐만 아니라 모든 문제에 대한 정확하고 논리적인 증거를 요구했습니다. 과학적 지식의 적용. 그는 실험을 매우 중시했으며 다양한 도구와 기계를 직접 만들었습니다. 그는 평생 동안 많은 메커니즘과 기계를 설계하고 제조했으며, 레버 시스템 외에도 리프팅 도르래, 관개 기계, 물 펌프 및 군용 투석기가 있다는 점을 언급할 가치가 있습니다. '아르키메데스의 나선'으로 알려진 물펌프는 이집트 등지에서 지금도 사용되고 있다.
"당신이 나에게 받침점을 주면 지구를 움직일 수 있습니다"
아르키메데스는 이론가일 뿐만 아니라 실천가이기도 했습니다. 실제로는 두 가지를 결합합니다. 기원전 1,500년경 이집트에서는 무거운 물건을 들어올리기 위해 지렛대를 사용했지만 사람들은 그 이유를 알지 못했습니다. 아르키메데스는 이 현상을 열심히 연구하여 지렛대 원리를 발견했습니다. 아르키메데스는 "당신이 나에게 받침점을 주면 땅을 밀 수 있다"고 말한 적이 있습니다.
당시 헤르논 왕은 이집트 왕을 위해 배를 만들 수 있었기 때문에 크고 상당히 무거웠습니다. 며칠 동안 해안에서 움직이거나 좌초되지 않았습니다. 아르키메데스는 배에 설치되어 로프의 한쪽 끝을 헤르논 왕에게 건네주는 복잡한 레버와 도르래 시스템을 설계했습니다. 헤르논 왕이 조심스럽게 밧줄을 잡아당기자, 배는 천천히 움직여 마침내 바다 속으로 내려갔습니다. 왕은 깜짝 놀라 아르키메데스를 매우 존경하며 사람을 보내 “이제부터 아르키메데스가 무슨 말을 하든 그를 믿어야 한다”는 안내문을 붙였다.
애국자 아르키메데스
p >아르키메데스의 말년에 로마군은 시라쿠사를 침공하여 동포들을 이끌고 수많은 공격 및 방어용 전투 무기를 만들었습니다. 침략군 사령관 마르셀루스는 군대를 이끌고 도시를 공격할 때 적군을 쳐서 눈물을 흘리게 하는 투석기를 고안했습니다. 그가 만든 철제 발톱 기중기는 적의 배를 들어올리고 뒤집을 수도 있었는데...
또 다른 놀라운 전설은 한때 시라쿠사 사람들을 이끌고 오목 거울을 들고 햇빛을 로마군 목조 군함에 집중시켰다는 것입니다. 그리고 그것들에 불을 붙였습니다. 로마군인들은 이러한 잦은 일격에 겁을 먹었고, 풀과 나무들은 모두 군인이었다. 도시에서 밧줄이나 통나무가 던져지는 것을 보면 "아르키메데스가 오고 있다"고 외치며 머리를 손에 쥐고 도망갔다.
로마군은 3년 동안 도시 밖에 주둔했다. 마침내 기원전 212년에 로마인들은 고대 도시 시라쿠사의 방어가 약간 느슨해진 점을 이용하여 도시에 대규모 공격을 가했습니다.
이때 75세의 아르키메데스는 심오한 수학 문제를 연구하는 데 열중하고 있었는데, 한 로마 군인이 끼어들어 그가 그린 도형을 짓밟았다. 잔인하고 무식한 군인이 칼을 들어올렸다. 그의 손을 흔들자 밝은 과학 별이 떨어졌습니다.