Archimedes var en av pionjärerna inom matematik, mekanik, astronomi, fysik. Han kallas grundaren av matematisk fysik, som upptäckte många av fysikens och matematikens grundläggande lagar, och de använder fortfarande arkimediska metoder för att hitta områden, ytor och volymer hos olika figurer och kroppar.
Forskaren introducerade begreppet tyngdpunkt, upptäckte spakens lagar och utvecklade grunderna för hydrostatik. Dessutom var han den största ingenjören, maskindesignern och uppfinnaren av mekaniska apparater på sin tid. All hans utveckling är fortfarande i bruk. Och bara förekomsten av "eldspeglar" som förstörde den romerska flottan väcker fortfarande tvivel.
Archimedes fann praktisk tillämpning för nästan alla sina teoretiska studier. Maskiner konstruerade på grundval av spakens (eller "mehane" på grekiska) hjälpte människan att "överlista" naturen. Det är också intressant att många av upptäckterna från geniet Syracuse fick en modern formulering och bevis först på 1800-talet.
Vem känner inte till legenden om upptäckten av lagen om att en kropp nedsänkt i en vätska påverkas av en kraft som är lika med vikten av den vätska som förflyttas av den? Det står att upplysningen sjönk över Archimedes i badet, när han plötsligt märkte att när han lyfte sin fot ut ur badrummet, blev vattennivån i den lägre. Forskaren, överskuggad av idén, hoppade naken ut ur badhuset och ropade "Eureka!" rusade längs den trånga gatan. På ett eller annat sätt, men denna upptäckt blev den första lagen för hydrostatik. En liknande lag - bestämningen av metallernas specifika vikt - härledde Archimedes när han löste det problem som härskaren Hieron ställde för honom: bestäm hur mycket guld som finns i hans krona och om det finns någon främmande orenhet i den.
Den lysande forskaren var inte en introvert person. Han strävade efter att göra sina prestationer offentligt kända och användbara för samhället. Och tack vare hans kärlek till spektakulära demonstrationer ansåg folk att hans arbete var nödvändigt, härskarna gav honom medlen för experiment och han själv hade alltid intresserade och intelligenta assistenter. Till de av hans medborgare som var misstänksamma mot hans uppfinningar gav Archimedes avgörande bevis för det motsatta. Så en dag, efter att ha skickligt justerat en spak, en skruv och en vinsch, till åskådarnas förvåning, "med en mans kraft", startade en tung kombi, strandade med allt sitt besättning och last.
Cicero, antikens stora talare, sa om Archimedes: "Denna sicilianer hade ett geni som, det verkar som, den mänskliga naturen inte kan uppnå." Den stora forskaren, passionerad för mekanik, skapade och testade teorin om fem mekanismer, kända på sin tid och kallade "enkla". Dessa är spak, kil, block, ändlös skruv (används nu i kvarnen) och vinsch. På grundval av en ändlös skruv uppfann Archimedes en maskin för att bevattna åkrar, den så kallade "snigeln", en maskin för att pumpa vatten från lastrum och gruvor och kom slutligen till uppfinningen av en bult, som konstruerade den från en skruv och en mutter.
Många forntida historiker, forskare och författare berättar om ännu en fantastisk "upptäckt" av Archimedes, som fick honom med glädje att utropa: "Ge mig en plats där jag kunde stå och jag kommer att höja jorden!" Plutarch har en liknande text: "Ge mig ett stödpunkt så flyttar jag jorden." Denna "upptäckt" nämns inte i någon av berättelserna, men för närvarande ses den inte som en vanlig spak utan som en mekanism nära vinschen, bestående av en trumma för lindning av ett rep, flera växlar och ett snäckväxel. Själva principen att bygga en flerstegsöverföring var ny här.
Archimedes var besatt av vetenskap och uppfinning. De apparater och maskiner som han designade uppfattades av hans samtida som mirakel av teknik. Intrycket var att han inte sov eller äta, men ägde all sin tid bara till kreativ sökning. Till och med Plutarch, som hyllade sin visdom och anda, påpekade att”han levde som omtrollad av någon form av inhemsk siren, hans ständiga följeslagare och fick honom att glömma mat, dryck och alla bekymmer om sin kropp. Ibland, när han fördes till badhuset, ritade han geometriska figurer på härdas ask med fingret eller ritade linjer på sin oljade kropp. Sådan var Archimedes, som tack vare sin djupa kunskap om mekanik, så långt det berodde på honom, kunde rädda sig själv och sin stad från nederlag."
Kampanjvideo:
Det var med skyddet av Syracuses släktingar under det andra puniska kriget som ärkehungingenjörens härlighet ökade, vilket redan var överväldigande och satte en prägel på hela den hellenistiska världens medvetenhet och passerade gränserna mellan länder och århundraden. Archimedes var då redan över sjuttio, men det var för honom som staden anförtrott sitt försvar. Det var den största triumf som forskare någonsin har sett. Här manifesterades hans talang inte bara som uppfinnare utan också som en enastående byggare.
I "Världshistorien", skriven ungefär femtio år efter belägringen, sa Polybius att angriparna "inte tog hänsyn till Archimedes-konsten, tog inte hänsyn till att ibland en begåvad person kan göra mer än många händer … Archimedes förberedde sådana medel inne i staden … försvar att försvararna inte behövde bry sig om oförutsett arbete vid oväntade attackmetoder; de hade allt klart i förväg för att avvisa fienden … "Han skapade för första gången omfamningar och kryphål i fästningsmuren, avsedda för den så kallade" lägre och mellersta striden ". Lägg till detta dussintals militära fordon som uppfanns av honom - alla typer av katapulter, maskiner för att kasta dart och spjut, vilket gjorde det möjligt för stadsborna att avvisa attackerna från en överlägsen fiende i nästan tre år.
Det var också omöjligt att närma sig staden från havet.
Som Plutarch skrev:”… plötsligt, från väggarnas höjd, föll stockarna på fartygen på grund av sin vikt och den givna hastigheten och drunknade dem. Antingen tog järnklor och näbbar fartygen, lyfte dem upp i luften med näsan uppåt, akter neråt och sänkte dem sedan ner i vattnet. Och sedan roterades fartygen och de virvlade på fallgropar och klippor vid foten av murarna. De flesta av dem ombord dog under slaget. Varje minut såg de ett fartyg höjas i luften över havet. En hemsk syn!.."
Järn "tassar" återfinns ständigt i beskrivningarna av militära fordon; "Näbb" och "klor", där forskare ser föregångarna till självdragande tänger, moderna manipulatorer och kranar. Dessutom var maskinerna rörliga, de hade en pil som roterade runt en vertikal axel och var och en styrdes av en enda förare. Ingen använde sådana unika militära fordon varken före eller efter Archimedes.
Men det största mysteriet med alla Archimedes uppfinningar förblir "eldspeglar". Den stora Syrakusa var bland annat engagerad i optik och astronomi. Det finns bevis för att Archimedes skrev ett stort arbete om optik som inte har kommit till oss kallat "Catoptrika", ofta citerat av forntida författare. Men från själva arbetet, och även då i en senare återberättelse, överlevde bara en sats, där det bevisas att när ljus reflekteras från en spegel, är månens infallsvinkel lika med reflektionsvinkeln. Men även på grundval av dessa citat kan man dra slutsatsen att Archimedes var väl medveten om de olika speglarnas brännande effekt.
Följaktligen kan den antika grekiska forskaren teoretiskt använda konkava speglar i kampen mot den romerska flottan och sätta eld på fartyg med fokuserade solstrålar. Men samtidigt, i de tre överlevande beskrivningarna av överfallet - Polybius (2: a århundradet f. Kr.), Titus Livy (1: a århundradet f. Kr.) och Plutarch (1: a århundradet f. Kr.) - nämns inget av bara om bränning av fartyg med speglar, men i allmänhet om användningen av eld. Och vissa teoretiker hittar en förklaring till detta. Det visar sig att Polybius kunde ha hållit tyst om detta faktum, eftersom han var en mycket misstroende person, och hans auktoritet och popularitet var så betydelsefulla att efterföljande historiker inte vågade bekräfta eller förneka existensen av speglar. Således kan detta inte betraktas som en tillräckligt stark anledning för att helt förneka legendens verkliga grund.
Men om Archimedes speglar inte fanns i naturen, varför i litteraturen från 2000-talet e. Kr. e. spår av denna vackra legend återupptäcks? De nämns av den grekiska satirikern Lucian och den romerska medicinska forskaren Galen. Fyra århundraden senare analyseras frågan om eldspeglar av den bysantinska forskaren Anthimius of Thrall i sin uppsats om mirakulösa mekanismer, där han försöker rekonstruera speglarna baserat på handlingsradien som är lika med pilens räckvidd. Och han drar slutsatsen att lösningen ligger i användningen av ett system med plana speglar:
”Med hjälp av många platta speglar är det möjligt att reflektera tillräckligt med solljus till en punkt för att dess kombinerade verkan kommer att orsaka en brand. Denna erfarenhet kan göras med hjälp av ett stort antal människor, som alla kommer att hålla spegeln i önskad position. Men för att undvika förvirring och förvirring är det bekvämare att använda en ram där det är nödvändigt att fixa 24 separata speglar med plattor eller, ännu bättre, med gångjärn. Genom att ersätta denna mekanism mot solens strålar är det nödvändigt att korrekt ställa in den centrala spegeln, och sedan vila, snabbt och smidigt luta dem … så att solens strålar som reflekteras av dessa olika speglar riktas till samma punkt ….
Sammanfattningsvis tillägger Anfimy, som bekräftelse på riktigheten i sin rekonstruktion: "Det bör noteras att alla andra författare som talade om speglarna från den gudomliga Archimedes, nämnde inte en spegel utan många." Faktum är att vi pratar om en apparat i modern solenergi, kallad en solkoncentrator.
Den bysantinska Eustachius från Thessaloniki upprepar Anthimia. I sina kommentarer till Iliaden skriver han: "Archimedes brände den romerska flottan med en pilavstånd med hjälp av reglerna för katoptik."
En mer detaljerad redogörelse finns i historien, sammanställd av den bysantinska författaren Tseci, som som källa hänvisar till Diodorus av Siculus. Tseci påpekar att Archimedes fungerade som”en sexkantig spegel bestående av små rektangulära speglar som kunde flyttas med gångjärn och metallplattor. Han installerade den här spegeln så att den korsades i mitten med sollinjer, och därför reflekterade solens strålar som mottogs av den här spegeln och skapade en värme som förvandlade de romerska fartygen till aska, även om de befann sig på pilens flygavstånd."
Och en annan bysantinsk historiker Zonara från 1100-talet skrev i Annalerna:”Denna geometer, efter att ha samlat solens strålar på en spegel, med hjälp av dessa strålar, samlad och sedan reflekterad av spegelns tjocklek och jämnhet, antändte luften och tände en stor flamma som han sedan skickade fartyg inom dess tillämpningsområde. Fartygen reducerades alla till aska. " Ingen annan från de gamla vittnade för att Archimedes hade "sollaser".
Forntida källor har länge ansetts vara sanna, men på 1600-talet uttryckte Johannes Kepler och Rene Descartes, som arbetade inom detta område, som ett resultat av optikutvecklingen teoretiskt motiverade tvivel om möjligheten att skapa sådana fantastiska speglar. Den berömda franska filosofen och matematikern Rene Descartes visade i sin "Diopter" övertygande att det är omöjligt att ta solstrålarna till en punkt, liksom att skapa en parallell stråle av brinnande strålar, och berättelser om dem har blivit en legend för vetenskapen.
Men som det visade sig, inte länge. År 1674, fyrtio år efter Descartes övertygande bevis, hävdar också den tyska matematikern och filologen A. Kircher i sin bok "The Great Art of Light and Shadow" att han var övertygad av många experiment att genom att kombinera reflektion av solen från fem plana speglar kan man få en betydande uppvärmning, även om ^ otillräcklig för att antända träet. Men det hände 1747 av den franska naturforskaren och uppfinnaren Georges Louis Buffon.
I sin sjätte memoar, The Invention of Mirrors for Igniting Objects at Long Distances, rapporterade han alla sina experiment. Det är sant att han misslyckades med att "bygga" en designspegel med en diameter på 71 m (!), Men han drog sig inte tillbaka och fortsatte att experimentera. Uteslutande tvivel byggde Buffon en sammansatt spegel med ett område 13 gånger mindre än den beräknade, som satte eld på ett träd på ett avstånd av 50 m. Så här beskriver han ett av experimenten:”Den 10 april på eftermiddagen med en tillräckligt ljus sol antänds en grantjärt bräda på ett avstånd av 150 fot använder 128 speglar; antändningen inträffade ganska plötsligt och över hela den upplysta platsen. Den 11 april, eftersom fokus var 20 meter från spegeln, tog det bara 12 speglar för att antända de små brännbara föremålen.
21 speglar tände ett bokbräde, 15 speglar smälte ett stort tennkärl som väger cirka 6 pund och 117 speglar smälte tunna ark silver. Naturforskaren noterade också att”metaller, och särskilt silver, röker innan de smälter. Röken var så stark att en rökskärm bildades över marken. Efter Buffons framgångsrika experiment, som han genomförde offentligt i King's Garden på en horisontell plattform, återupplivades åsikten om verkligheten av eldspeglar och alla var överens om att i Archimedes-era kunde de existera och vara ett formidabelt stridsvapen. Följaktligen kunde den geniala Syracuse-mannen skapa en kraftfull solkoncentrator.
MV Lomonosov arbetade också med detta problem. Ämnet för hans avhandling, sammanställd 1741, hade titeln "Discourse on the catoptric-dioptric incendiar instrument." "Instrumentet" bestod av en serie speglar som riktade solens strålar mot linser och förde dem till en punkt. Men som det borde vara i sådana fall fanns det ett annat "men". Vid Archimedes tid fanns det inga speglar av sådan kvalitet, med vilka demonstrativa experiment utfördes.
Antika speglar som finns vid utgrävningar är så ofullkomliga att det är svårt att tro på deras förmåga att förmedla någon exakt reflektion. Men det vore synd om en sådan vacker legend motbevisades. Och därför försökte italienska forskare bevisa att Archimedes "stridsspeglar" fanns, men inte var avsedda för mordbrand, utan för att sikta mot målet.
Så kanske uppfann den lysande Archimedes inte "sollasern" utan det första "strålvapnet". Och nu måste forskare avgöra om de ska bevisa eller motbevisa två gåtor från geniet Syracuse.
”Intressant tidning. Historiens hemligheter №7 2014
