История человечества. Запад

Скляренко Валентина Марковна

В век информационных технологий и ярких прорывов в узких областях науки мы привыкли гордиться своими достижениями, порой при этом забывая, что основы всех наших знаний были заложены учеными в глубокой древности. Именно они стояли у истоков истины и были первопроходцами в различных научных областях. А гений Архимеда Сиракузского состоит еще и в том, что большинство своих идей он подтвердил на практике. Наши современники с успехом используют их, однако часто не знают, кому они принадлежат. О жизненном же и творческом пути самого ученого известно

лишь из воспоминаний и легенд.

Архимед родился около 287 г. до н. э. в г. Сиракузы, на острове Сицилия. В годы, на которые пришлось его детство, эпирский царь Пирр вел здесь войну с римлянами и карфагенянами, пытаясь создать новое греческое государство. В этой войне отличился один из родственников Архимеда – Гиерон, в 270 г. до н. э. ставший правителем Сиракуз. Отец Архимеда, Фидий, был приближенным Гиерона, и это позволило ему дать сыну хорошее образование. Есть достаточно оснований считать, что Архимед начинал свою деятельность на поприще практической механики в качестве военного инженера, но тяга к углублению теоретических знаний привела его в Александрию, тогдашний научный центр, где он изучал математику и труды Демокрита, Евдокса и др. В эти годы у Архимеда сложились дружеские отношения с астрономом Кононом, математиком и географом Эратосфеном, с которыми он поддерживал в дальнейшем научную переписку, и вообще большинство его работ оформлено в виде посланий александрийским ученым.

После учебы Архимед вернулся в родной город и унаследовал должность своего отца, придворного астронома, по преданиям, определившего приблизительное расстояние от Земли до Луны и Солнца. Это было мирное время для Сиракуз, но готовясь к грядущим военным схваткам, правитель Гиерон уделял большое внимание укреплению города, как, впрочем, и его преемники. В оборонительных планах Сиракуз военная техника занимала видное место, и Архимед сыграл в этом огромную роль, став крупнейшим инженером своего времени, конструктором всевозможных машин и механических аппаратов.

Архимед вернулся на Сицилию зрелым математиком. В теоретическом отношении исследования этого великого ученого были ослепляюще многогранны. Его первые труды были посвящены механике. В своих математических работах он также нередко опирался на механику и таким образом стал первым представителем математической физики, точнее физической математики. Так, ученый использовал принцип рычага при решении ряда геометрических задач и формулировке математических выводов, которые были изложены им в сочинении «О равновесии плоских фигур», при вычислении площади параболического сегмента и объема шара. Эти работы ученого явились начальным этапом интегрального исчисления («Параболы квадратуры»), открытого через две тысячи лет. А в труде «Об измерении круга» Архимед впервые вычислил число «пи» – отношение длины окружности к диаметру – и доказал, что оно одинаково для любого круга. Кстати, мы до сих пор пользуемся придуманной им системой наименования целых чисел.

Важнейшими научными достижениями Архимеда в области механики являются принцип рычага и учение о центре тяжести. Им же были заложены основы гидростатики, получившей развитие лишь в конце XVI в. и в первой половине XVII в. и опиравшиеся на знаменитый закон Архимеда, изложенный им в сочинении «О плавающих телах». Этот труд был первой попыткой экспериментально проверить фундаментальное предположение о строении вещества путем создания его модели. Полученные им результаты приобрели современную формулировку и доказательство только в XIX в.

В своих исследованиях в области физики Архимед в первую очередь занимался проблемами статики. Разработка строительной и военной техники была теснейшим образом связана с вопросами равновесия и подводила к выработке понятия центра тяжести. Сконструированные на основе действия рычага машины (или по-гречески «механе») помогли человеку «перехитрить» природу.

Так как Сиракузы были портовым и судостроительным городом, то вопросы плавания

тел ежедневно решались практически, и выяснение их научной основы, несомненно, представлялось Архимеду актуальной задачей и изучалось во всех аспектах. Существует несколько легенд о том, как ученый пришел к своему закону, гласящему, что на тело, погруженное в жидкость, действует сила, равная весу вытесненной им жидкости. Вполне возможно, что прозрение снизошло на Архимеда в бане, когда он вдруг обратил внимание, что при поднятии ноги из ванны уровень воды в ней становится ниже. Осененный идеей ученый якобы голым выскочил из бани и с криком «Эврика!» понесся по людной улице. Так или иначе, но это открытие стало первым законом гидростатики. Аналогичный закон – определение удельного веса металлов – Архимед вывел при решении задачи, поставленной перед ним Гиероном: правитель предложил ученому вычислить, сколько золота содержится в его короне и нет ли в ней посторонних примесей.

Кроме математики, физики и механики, Архимед занимался геометрической и метеорологической оптикой и сделал ряд интересных наблюдений по преломлению света. Имеются сведения о том, что ученый написал не дошедшее до нас большое сочинение под названием «Катоптрика», отрывки из которого часто цитировались древними авторами. На основе этих цитат можно сделать вывод о том, что он хорошо знал о зажигательном действии и вогнутых зеркал, проводил опыты по преломлению света в воздушной и водной средах, знал свойства изображений в плоских, выпуклых и вогнутых зеркалах.

Однако от самого труда, да и то в позднем пересказе, уцелела лишь единственная теорема – угол падения луча равен углу отражения. С «Катоптрикой» связана и легенда о жгущих зеркалах – поджоге Архимедом римских кораблей во время осады Сиракуз. И хотя в трех сохранившихся описаниях штурма – Полибия (II в. до н. э.), Тита Ливия (I в. до н. э.) и Плутарха (I в. н. э.) – нет упоминаний не только о сожжении кораблей зеркалами, но и вообще о применении огня, некоторые исследователи не исключают возможности, что Архимед изобрел и построил первый гелиоконцентратор, так как сама эта идея часто применялась им в геометрических доказательствах.

В последний период жизни ученый в основном занимался вычислительно-астрономическими работами. Об этом свидетельствуют и рассказы о построенной им астрономической сфере, захваченной Марцеллом как военный трофей, и сочинение «Псаммит», в котором Архимед подсчитывает число песчинок во Вселенной. Сама постановка задачи представляет большой исторический интерес: точное естествознание впервые приступило к подсчетам космического масштаба, пользуясь еще не совершенной системой чисел. В сочинении Архимеда впервые в истории науки сопоставляются две системы мира: геоцентрическая и гелиоцентрическая. Ученый указывал, что «большинство астрономов называют миром шар, заключающийся между центрами Солнца и Земли». Таким образом, он принимал мир хотя и очень большим, но конечным, что позволило ему довести свой расчет до конца. А современники, видевшие «небесный глобус» Архимеда – этот своеобразный планетарий, который был одним из самых замечательных произведений античной механики, – отзывались о нем с восхищением. Сам ученый, вероятно, очень высоко ценил это свое детище, так как написал об его устройстве специальную книгу, о которой упоминают его современники.

Архимед не был замкнутым человеком. Он стремился сделать свои достижения общеизвестными и полезными обществу. И благодаря его любви к эффектным демонстрациям люди считали его работу нужной, правители предоставляли ему средства для опытов, а сам он всегда имел заинтересованных в деле толковых помощников. Тем же своим согражданам, которые могли посчитать его изобретения ничтожными, Архимед предоставлял решительные доказательства противного. Так, в один из дней он, хитроумно использовав рычаг, винт и лебедку, к удивлению зевак, «силой одного человека» спустил на воду севшую на мель тяжелую галеру со всем ее экипажем и грузом.