تحقیق مقاله ارشمیدس

ارشمیدس یکی از بزرگترین دانشمندان ریاضی و مکانیک در عصر خودش بود. پدرش فیدیاس که منجم بود او را برای آموزش از سیراکوز به مدرسه ریاضیات اسکندریه فرستاد. شهر اسکندریه را اسکندر مقدونی در سال 323 ق.م در زمان حمله و حرکت به سوی شرق بر کرانه مدیترانه در خاک مصرساخت. این شهر پس از رکود آتن - پایتخت یونان - مرکز علم و تجارت شد و بزرگانی چوت اقلیدس و بطلمیوس و ارشمیدس را تربیت کرد. این شهر حتی موقعی که به دست مسلمانان فتح شد از مراکز مهم علوم یونانی بود و در انتقال علم و اندیشه یونانی به فرهنگ و تمدن اسلامی نقش مهمی داشت. درباره خصوصیات زندگی ارشمیدس اطلاعات زیادی در دست نیست. اما علاقه اش به ریاضیات و مسائل علمی مکانیک سبب شده است که کارهای با ارزشی از او باقی بماند. گفته می شود که وقتی به مساله ای علاقمند می شد از خوردن و خفتن غافل می شد و چنان خود را سرگرم کار و حل مشکل می کرد که هر مساله دیگری او را از کار باز نمی داشت. وقتی که ارشمیدس روی شن های ساحل دریا اشکال هندسی خود را رسم کرده بود سربازی بدون توجه با راه رفتن روی شن ها اشکال او را لگد کرد و ارشمیدس چنان اعتراض کرد که موجب خشم سرباز شد و سرباز با شمشیرش به ارشمیدس حمله کرد و او را کشت. از آثار علمی او می توان کشف قانون مایع ها و گازها ( معروف به قانون ارشمیدس در شاره ها). تعیین جرم حجمی طلا و تقره و بعضی فلزات دیگر و اختراع پیچ مخصوص حلزونی شکل به نام پیچ ارشمیدس برای بالا بردن آب اشاره کرد.

همچنین تالیف کتابهایی از جمله اصول مکانیک - درباره اجسام شناور - درباره کره و استوانه - اندازه گیری دایره و پیچ ها از دیگر کارهای برجسته این دانشمند دوران باستان است.

کارها و اختراعات

ارشمیدس در رشته ریاضیات از ظرفیت‌های هوشی بسیار بالا و چشمگیری برخوردار بود. او منجنیق‌های شگفت‌آوری برای دفاع از سرزمین‌های خود اختراع کرد که بسیار سودمند افتاد. او توانست سطح و حجم جسم‌هایی مانند کره، استوانه و مخروط را حساب کند و روش نوینی برای اندازه‌گیری در دانش ریاضی پدید آورد. همچنین بدست آوردن عدد پی نیز از کارهای گرانقدر وی است او کتابهایی دربارهٔ خصوصیات و روش‌های اندازه‌گیری اشکال و احجام هندسی از قبیل مخروط منحنی حلزونی، خط مارپیچ، سهمی، سطح کره «ماده غذایی» و استوانه می‌دانست علاوه بر آن او قوانینی در باره سطح شیب‌دار، پیچ اهرم و مرکز ثقل کشف کرد.

یکی 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 آورد و ثابت کرد که عدد محصور مابین ۱/۷*۳ و ۱۰/۷۱*۳ است. گذشته از آن روش‌های مختلف برای تعیین جذر تقریبی اعداد به دست آورد که از مطالعه آنها معلوم می‌شود که وی قبل از ریاضی‌دانان هندی با کسر های متصل یا مداوم متناوب آشنایی داشته است. در حساب روش غیر عملی و چند عملی یونانیان را که برای نمایش اعداد از علائم متفاوت استفاده می‌کردند، به کنار گذاشت و پیش خود دستگاه شمارشی اختراع کرد که به کمک آن ممکن بود هر عدد بزرگی را بنویسیم و بخوانیم.

دانش تعادل مایعات به‌وسیله 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 به‌وسیله آن ارشمیدس موفق به تعیین نتیج مطلوب می‌شد. این روش یکی از عناوین افتخار ارشمیدس است که به ما اجازه می‌دهد 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 می‌بُرد تا بتواند به مسائلی که ذهن او را مشغول می‌داشتند حمله ور گردد. دومین نکته‌ای که ما را مجاز می‌دارد که عنوان متجدد به ارشمیدس بدهیم روش‌های محاسبهٔ 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 نکته‌ای را به کار برد که می‌توان او را از پیش قدمان فکر ایجاد حساب دیفرانسیل دانست.

درباره زندگی او

در اینجا سخن از معروفترین استحمامی است که یک انسان در تاریخ بشریت انجام داده است. در داستان‌ها چنین آمده است که بیش از ۲۰۰۰ سال پیش در شهر سیراکوز پایتخت ایالت یونانی سیسیل آن زمان ارشمیدس مکانیک‌دان و ریاضی‌دان و مشاور دربارِ پادشاه یمرون یکی از معروفترین کشف‌های خود را در خزینه حمام انجام داد. 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 کرد 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 ماموریت 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 این طور فکر می‌کرد که مجبور است تاج شاهی را ذوب کند، آن را 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 جا به جا کرده است.

او 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 جا به جا 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 تقریباً دو برابر نقره وزن دارد) بنابراین باید مقدار کمتری آب را جا به جا 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، هم‌وزن آن طلای ناب و دوباره هم‌وزن آن نقره ناب. او در آزمایش خود تشخیص داد که تاج شاهی میزان بیشتری آب را نسبت به شمش طلای هم‌وزنش پس می‌راند ولی این میزان آب کمتر از میزان آبی است که شمش نقره هم‌وزن آن را جا به جا 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 جا به جا 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 در مورد خودش گفته‌ای دارد که با وجود گذشت قرن‌ها جاودان مانده و آن این است: «نقطه اتکایی به من بدهید، من زمین را از جا بلند خواهم کرد». عین همین سخن به صورت دیگری در متون ادبی زبان یونانی از قول ارشمیدس نقل شده است اما مفهوم در هر دو صورت یکی است. ارشمیدس هم چون عقاب منزوی و گوشه‌گیری بود. در جوانی به مصر مسافرت کرد و مدتی در شهر اسکندریه به تحصیل پرداخت و در این شهر دو دوست قدیمی یافت یکی کونون (این شخص ریاضیدان قابلی بود که ارشمیدس چه از لحاظ فکری و چه از نظر شخصی برای وی احترام بسیار داشت) و دیگری اراتوستن که گر چه ریاضیدان لایقی بود اما مردی سطحی به شمار می‌رفت که برای خویش احترام خارق العاده‌ای قائل بود.

ارشمیدس با کونون ارتباط و مکاتبه دائمی داشت و قسمت مهم و زیبایی از آثار خویش را در این نامه ها با او در میان گذاشت و بعدها که کونون درگذشت ارشمیدس با دوسته که از شارگردان کونون مکاتبه می‌کرد.

زندگی ارشمیدس با آرامش کامل می‌گذشت. همچون زندگی هر ریاضیدان دیگری که تامین کامل داشته باشد و بتواند همه امکانات 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 و متفکر 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. می‌گویند آخرین کلمات او این بود: «دایره‌های مرا خراب نکن!». به این ترتیب بود که زندگی ارشمیدس بزرگ‌ترین دانشمند تمام دوران‌ها خاتمه پذیرفت. این ریاضیدان بی دفاع ۷۵ ساله در ۲۷۸ قبل از میلاد به جهان دیگر رفت.