نبذة عن أرخميدس

أرخميدس

كان أرخميدس سيراكيوز 287-212 قبل الميلاد عالم رياضيات يوناني فيزيائي ومهندسًا ومخترعًا، وعالم فلك، وعلى الرغم من أن القليل من التفاصيل عن حياته معروفة، إلا أنّه يعد أحد كبار العلماء في العصور القديمة الكلاسيكية، ويعد أرخميدس بشكل عام أعظم عالم رياضيات في العصور القديمة، وتوقع أرخميدس حساب التفاضل والتكامل الحديث والتحليل من خلال تطبيق مفاهيم الأجزاء اللانهائية الصغيرة، وطريقة اشتقاق مجموعة من النظريات الهندسية، بما في ذلك مساحة الدائرة، ومساحة السطح وحجم الكرة، والمنطقة الواقعة أسفل القطع المكافئ^[١]، وهو معروف لصياغته مبدأ أرخميدس واختراع جهاز لرفع المياه الذي لا يزال يستخدم في الدول النامية، والمعروف باسم لولب أرخميدس^[٢].

سيرة حياة أرخميدس

عاش أرخميدس في سرقوسة في جزيرة صقلية في القرن الثالث قبل الميلاد، وبعد دراسته لعلم الهندسة وعلم الفضاء في الإسكندرية في مصر القديمة، والتي كانت أعظم مركز فكري في العالم القديم، استقر أرخميدس ببلدته الأم لمتابعة حياة الفكر والاختراع هناك، وكان معاصرًا للملك هيرو الثاني حاكم سرقوسة، وكُتبت سيرة أرخميدس من قبل صديقه هرقل، لكن هذا العمل ضاع، تاركًا تفاصيل حياته غامضة، فمن غير المعروف على سبيل المثال إذا كان أرخميدس قد تزوج أو أنجب أطفالًا خلال شبابه، وهناك قول مشهور عن أرخميدس يقول فيه "أعطني رافعة ومكانًا لأقف فيه، وسأحرك العالم" مشيرًا إلى قوة الرافعة، حيث أدرك أرخميدس أنّه من أجل تحقيق شغل معين، لا بدّ من المفاضلة بين القوة والمسافة باستخدام الرافعة^[٣]، توفي أرخميدس في عام 212 قبل الميلاد، خلال الحرب البونيقية الثانية، عندما استولت القوات الرومانية على مدينة سرقوسة بعد حصار دام عامين^[١].

إسهامات أرخميدس العلمية

هناك تسع أطروحات موجودة من قبل أرخميدس باللغة اليونانية، فقد كان له العديد من الإسهامات في مجال الميكانيكا والرياضيات والهيدروستاتيك، وكانت غالبية اختراعاته للمساهمة في ازدهار سرقوسة، حتى أنّه لعب دورًا مهمًا في الدفاع عنها ضد الحصار، فآلاته الحربية التي اخترعها أخرت الاستيلاء على المدينة، وفيما يلي نبذة بسيطة جدًا عن إنجازاته^[٢].

لولب أرخميدس

يقول المؤرخ اليوناني آثينيوس أنّ الملك هيرو طلب من أرخميدس بناء سفينة ضخمة، والتي يمكن استخدامها لرحلات السفر الفاخرة وحمل الإمدادات، وأيضًا كسفينة حربية، فكانت هذه السفينة أكبر سفينة بنيت في العصور القديمة، ونظرًا لأنّ سفينة بهذا الحجم يمكن أن تسرب الماء عبر هيكلها، فقد تم تطوير لولب أرخميدس من أجل إزالة الماء، وهي عبارة عن مضخة أسطوانية بداخلها شفرة دوارة، ويمكن استخدامها لنقل المياه من مستوى منخفض إلى قنوات الري، ولا يزال هذا اللولب قيد الاستخدام لضخ السوائل والمواد الصلبة مثل الفحم والحبوب^[١].

الآلات الحربية

يصف مؤرخ القرن الأول بلوتارخ، في سرد لحصار الجنرال مارسيلوس الروماني لسرقوسة عددًا من المقاليع المصممة لإلقاء السهام والصخور والتي صممها أرخميدس، ويصل وزن الصخور التي تم رميها إلى 700 باوند، وكانت قادرة على مهاجمة القوات والسفن الحربية الرومانية وقد اخترع أرخميدس العديد من آليات وطرق الدفاع الأخرى منها^[٤].

• مخلب أرخميدس: أو ما يعرف باليد الحديدية، هذا السلاح الذي اخترعه أرخميدس أظهر قوة الرافعة، حيث يتكون من رافعة أو ذراع وفي نهايتها حبل طويل بنهايته خطاف يلتصق بسفن العدو فيتم قلبها رأسًا على عقب عن طريق سحب الحبل بأقل قوة ممكنة.
• المرايا الحارقة: حيث يُرجع مؤرخو القرن الثاني عشر إلى أرخميدس استخدام المرايا لتوجيه حرارة الشمس على السفن الرومانية، مما يؤدي إلى إشعال النار فيها، وادعى بعض المؤرخين أن أرخميدس دمر الأسطول الروماني بهذه الطريقة، إلا أن العديد من المؤرخين الحديثين يشككون بصحة هذه الادعاءات، لكن تم عمل تجربة مماثلة في عام 2005، وبالفعل تم إحراق سفينة باستخدام المرايا فقط، مما يضفي المنطقية على أسطورة أرخميدس والتي سميت بشعاع الموت.

الرياضيات

يعد أرخميدس أنه مصمم للأجهزة الميكانيكية، لكنه قدم أيضًا مساهمات في أساسيات الريضيات، حيث استخدم اللانهائيات في طريقة تشبه حسابات التفاضل والتكامل الحديثة، وقد استخدم طرقًا لتقريب قيمة باي π، وألف كتابين عن الأسطوانة والكرة، وأوجد أن مساحة سطح أي كرة نصف قطرها r، هو أربعة أضعاف مساحة أعظم دائرة فيها، وفي لغتنا الحالية يعني أن مساحة الكرة تساوي 4πr^2، وأن حجم الكرة يساوي ثلثي حجم أسطوانة تحتوي هذه الكرة، وهذا يؤدي مباشرة إلى القانون المستخدم حاليًا وهو 4/3πr^3، وكان أرخميدس فخورًا جدًا بإنجازاته، حتى أنه طلب أن ينقش على قبره أسطوانة بداخلها كرة^[٢].

مبدأ أرخميدس

ارتبط اسم أرخميدس بأعظم إنجاز له والأكثر شهرة وهو مبدأ أرخميدس والذي يساعد على قياس حجم جسم غير منتظم، وينص هذا المبدأ على أن أي جسم مغمور في السائل كلياً أو جزئياً، لا يذوب فيه ولا يتفاعل معه، يواجه قوة طفو مساوية لوزن السائل الذي يزيحه الجسم عند غمره وهذا القانون يعد من أهم قوانين الفيزيائية التي تعد أساسًا لميكانيكا الموائع^[١].

تعود قصة اكتشاف هذا القانون إلى طلب الملك هيرو من أرخميدس معرفة إذا ما تم استخدام الذهب الخالص في صناعة تاج كان قد أوعز بصنعه من الذهب، فأراد أن يتأكد أنه قد صُنع بدون غش، وبدون إضافة الفضة مع الذهب، وطلب منه أن يحافظ على شكل التاج، فلم يستطع أرخميدس صهره وإعادة تشكيله بشكل منتظم ليتمكن من حساب كثافته، فلاحظ أثناء وجوده بحوض الاستحمام وهو يفكر، أن مستوى الماء في الحوض ارتفع عند دخوله، وأدرك أنه يمكن استخدام هذا التأثير لتحديد حجم التاج، فعن طريق قسمة كتلة التاج على حجم الماء المنزاح عند غمر التاج فيه يمكنه الحصول على الكثافة، وستكون الكثافة الناتجة أقل من كثافة الذهب إذا تم خلط الذهب بمعادن أخرى أرخص، ومن شدة حماس أرخميدس خرج إلى الشوارع عاريًا - من غير أن يدرك - وهو يصرخ "وجدتها، وجدتها!" وتم إجراء التجربة بنجاح، واكتشف أنه تم خلط الفضة بالذهب^[٣].

تأثير أرخميدس

مع أن حجم وأصالة إنجاز أرخميدس كان عظيمًا، إلا إن تأثير رياضياته كان ضئيلًا في العصور القديمة إلى حد ما، فقد اقتصرت على التعابير الرياضية البسيطة، وتم اعتماد إحدى الحدود التي أنشأها لرمز π وهو 22/7، كتقريب لقيمتها، ومع ذلك فإن عمله الرياضي لم يستمر أو يتطور بأي طريقة في العصور القديمة، إلا بعد أن ترجمت بعض أطروحاته للغة العربية، في أواخر القرن الثامن أو التاسع، حيث استلهم العديد من علماء الرياضيات في الإسلام في العصور الوسطى في تطوير علم الرياضيات وتحسين إنجازات أرخميدس، كما كان له تأثير كبير على علماء الرياضيات والفيزيائيين الأوائل في القرنين السادس عشر والسابع عشر، مثل يوهانس كيبلر، جاليليو غاليلي ورينيه ديكارت^[٢].

المراجع

1. ^ ^{أ ب ت ث} "Archimedes", en.wikipedia.org, Retrieved 31-12-2019. Edited.
2. ^ ^{أ ب ت ث} "Archimedes", www.britannica.com, Retrieved 31-12-2019. Edited.
3. ^ ^{أ ب} "Eureka! The Archimedes Principle", www.livescience.com, Retrieved 31-12-2019. Edited.
4. ↑ "Weapons Invented by Archimedes", sciencing.com, Retrieved 31-12-2019. Edited.