أرخميدس - Archimedes

أرخميدس كان عالم رياضيات ومخترع وعالم فيزياء ومهندس يوناني بارز، بالإضافة إلى كونه عالم فلك. وُلد حوالي 287 قبل الميلاد في سيراكيوز في جزيرة صقلية، اليونان. تعلم في مدرسة أسّسها العالم الرياضي اليوناني إقليدس في الإسكندرية، مصر. قام باكتشاف مبدأ أرخميدس لتحديد حجم كائنات ذات شكل غير منتظم من خلال التجارب التى قام بها.

قام أرخميدس بابتكار عدة اختراعات أثناء حياته، منها مضخة أرخميدس التي استخدمت لضخ الماء و المواد الصلبة مثل الحبوب والفحم. كذلك ابتكار “هزاز السفينة” لحماية مدينته من الغزو. نجح في تطبيق نظام التفاضل والتكاملات المستقبلي بشكل مشابه أثناء دراسة المثير للاهتمام و الأرقام متناهية الصغر. علاوة على ذلك، كان أرخميدس قادرًا على الاقتراب من قيمة π بالاعتماد على طريقة الاستنزاف.

في حياته الشخصية، لا توجد معلومات وافية حول أسرته وحياته الخاصة. كان معروفًا بأنه يحب الشعر والفنون والموسيقى بجانب علم الحساب والعلوم. لكن يذكر أن غزو الرومان لمدينته جاء فجأة لدرجة أنه كان منشغلاً بأبحاثه في الرياضيات عند هذا الاشتباك.

على الرغم من أنّه لا يُعرف الكثير عن حياته، إلاّ أنّه يعتبر من أبرزِ علماءِ الرياضياتِ في العصر الكلاسيكي. وضعَ أسُسًا قويةً في مجالِ الرياضيات والفيزياء، وخاصّةً في علمِ الإحصائيات، وعلم الهيدروستاتيك، وشرحَ أيضًا مبدأ الرافعة.

ابتكر في حياته العديد من الاختراعات الرائعة مثل تصميم آلاتٍ مبتكرةٍ، بما في ذلك المضخّات اللولبية والبكرات المركبة. ويُقال أنّه توقّعَ الحسابات والتحليلات الحديثة واستنبط مجموعةً من النظريات الهندسية، بما في ذلك محيط الدائرة، ومساحة السطح وحجم الكرة، والمساحة تحت القطع المكافئ. طبّق “طريقة الاستنفاد” في حسابِ المساحة تحت قوس القطع المكافئ مع جمع سلسلةٍ من الأرقام التي لا نهاية لها، وأعطى قيمةً تقريبيّةً دقيقةً لرقم باي.

كانت اختراعات أرخميدس معروفةً في العصور القديمة على عكس كتاباته الرياضيّة التي لم يُعرف عنها الكثير. ولم يجرِ تجميعٌ شاملٌ لكتاباتِه الرياضيّة حتى 530 بعد الميلاد بواسطة إيزيدور الميلتوسي. شُرِحت التعليقات على أعمال أرخميدس التي كتبها يوتاكوس في القرن السادس بعد الميلاد إلى جمهورٍ واسع.

بقيت بضعُ نسخٍ فقط من أعمال أرخميدس المكتوبة عبر العصور الوسطى، وأصبحت مصدرًا مؤثرًا على أفكار العلماءِ خلال عصر النهضة. بالإضافةِ إلى ذلك، فإن اكتشاف أعمال أرخميدس المجهولة في عام 1906، ألقى ضوءًا جديدًا على كيفية حصوله على نتائج رياضية.

وُلد حوالي 287 قبل الميلاد في سيراكيوز في جزيرة صقلية، اليونان. والده فيدياس كانَ عالمَ فلكٍ، وربما كانت له صلة قرابةٍ بملك سيراقوسة، هيرون وابنه جيلون.

وقد كتب هيراقليدس (صديق أرخميدس) سيرةً ذاتيةً عنه، ولكن للأسف فُقِد هذا العمل وليس هناك الكثير من المعلومات المتاحة عن حياته.

تكشف المصادر أنّه بدأ دراسته في المدرسةِ التي أسّسها عالم الرياضياتِ اليونانيّ إقليدس في الإسكندرية، مصر. بعد متابعة دراسته، عاد إلى سيراكيوز ليعيش في مدينته الأم.

لا تتوفر معلوماتٌ عن حياته الشخصية.

أثبت أرخميدس أن مساحةَ الدائرة تساوي π مضروبةً في مربع نصف قطر الدائرة. |إلى جانب علم الحساب والعلوم، كان أرخميدس مهتمًا أيضًا بالشعر والفنون والموسيقى. |كان مرشدوه من أعظم العلماء وعلماء الرياضيات في ذلك الوقت ومنهم كونون ساموس وإراتوستينس القوريني. |حكايةٌ مثيرةٌ للاهتمام على الرغم من كونها ملفقةً حوله هي أنّه استخدم مجموعةً كبيرةً من المرايا لحرق السفن الرومانية المحاصرة في سيراكيوز. |أحد مجالات الدراسة المفضلة لديه هو catoptrics – فرع البصريات الذي يتعامل مع انعكاس الضوء من المرايا. |هو معروفٌ أيضًا بتطويره التقنيات العسكرية لاستخدامها في الحروب. |على الرغم من بقاء تفاصيل أكثر حول حياة أرخميدس أكثر من أي عالمٍ قديم آخر، فإن معظم هذه التفاصيل غير معروفةٌ إلى حدٍّ كبير. |لا يزال الجهاز الذي أصبح يُعرف باسم "مضخة أو برغي أرخميدس" يستخدم في بعض البلدان النامية لأغراض الري. |معظم أعماله المكتوبة ذات طابعٍ نظري، ولم يترك أيّة أعمالٍ في الاختراعات العملية التي برع فيها. |كان هناك تمثالٌ على قبر أرخميدس يزيّن براهينه الرياضية المفضلة واسطوانة وكرة كلاهما من نفس القطر. |كان عاكفًا على عمله في الرياضيات عند غزو الرومان لمدينته، ولم يكن يعلم بذلك.

كان أرخميدس يعمل على رسمٍ تخطيطي رياضي عندما اقترب منه جندي روماني يقول إن القائد يريد مقابلته، لكنه رفض قائلًا أنّه مضطرٌ إلى إنهاء عمله أولاً. أغضب هذا الجندي وقتل أرخميدس بسيفه.

في رواياتٍ أخرى، قُتل أرخميدس بينما كان يستسلم للجندي. كان أرخميدس يحمل أدواتٍ رياضيةٍ اعتقد الجندي أنها أحجارٌ كريمة. ويعتقد المؤرخون أنّه توفي في زمنٍ ما بين 212 أو 211 قبل الميلاد. كان هذا عندما غزا الجنرال الروماني ماركوس كلوديوس مارسيليوس سيراكيوز.

مبدأُ أرخميدس، كان هذا واحدًا من أهم الاكتشافات التي قدّمها. هي طريقةٌ اكتشفها تساعد في تحديد حجم كيانٍ ذي شكلٍ غير منتظم.

كان الملكُ هييرو الثاني يطلب الذهب الخالص لعَمل تاجٍ منه لنفسه، لكن عندما استلمه شكَّ في استخدام بعض الفضة في تصنيعه، لذلك دعا أرخميدس للتحقق منه. أثناءَ استحمامه، لاحظ أرخميدس أنّ كمية المياه التي تعلو في الحوض بعد دخوله إليه تتناسب مع جزء جسمه المغمور. ظنّ أنّ هذا ينطبق على التاج، ويمكنه استخدام نسبة كلٍّ من الذهب والفضة لوزنها في الماء.

من المثير للاهتمام ملاحظة أنّ عددًا من الاكتشافات التي قدّمها كانت نتيجةً لمتطلبات مدينته سيراكيوز.

قال الكاتبُ اليوناني أثينيوس النقراطيسي، أنّ الملك هييرو الثاني أعطى أرخميدس مهمةَ تصميم سفينة "سيراقوسيا" التي يمكن أن تحمل عددًا كبيرًا من الناس والإمدادات، ويمكن استخدامها كسفينةٍ حربيةٍ. كانت السفينة كبيرةً بما يكفي لتكون قادرةً على حمل 600 شخص. ضمّت صالةً للألعاب الرياضية، وهو المعبد الذي كان مخصصًا للإلهة أفروديت، كما ضمّت حديقة.

إن سفينةً مع هذه المعطيات الهائلة من شأنها أن تسرّب كميةً كبيرةً من الماء عبر الهيكل، لذلك اخترع أرخميدس مضخةً لمنع تجمّع الماء في قاعِ السفينة. كانت مضخة أرخميدس عبارةً عن اسطوانةٍ مزوّدةٍ بشفرةٍ حلزونية دوارة على شكل برغي داخل أسطوانة.

لا تزال هذه المضخة ذات أهميةٍ كبيرة، وتُستخدم في دفع السوائل وكذلك المواد الصلبة مثل الحبوب والفحم.

له ابتكارٌ آخر اسمه "هزاز السفينة أو مخلب أرخميدس" يُعرف أيضًا باسم "Ship Shaker" ، صمّمهُ أرخميدس للدفاع عن مدينته. وهو يتألف من ذراعٍ تشبهُ الرافعة عُلّقت وصلةُ ربطٍ معدنيةٍ كبيرةٍ عليها. عندما يسقط المخلب على سفينةٍ مهاجمة، كانت الذراع تتأرجح نحو الأعلى، فترفع السفينة من الماء وربما تغرقها.

من أجلِ اختبارِ جدوى الجهاز، أُجريت تجارب حديثةٌ عليه. وفي عام 2005، عُرضَ فيلمٌ وثائقيٌّ بعنوان "أسلحةٌ فائقةٌ في العالم القديم" وفيه نسخةٌ من المخلب، الذي ثبت أنّه جهاز عمليّ.

وقد ذكر مؤلِّف القرنِ الثاني الميلادي لوسيا أنّ أرخميدس دمّر سفن العدو بالنار خلال حصار سيراكيوز. بعد قرون، ذكر أنتيموس التراليسي هذا السلاح باسم  "الزجاجات الحارقة Burning glasses". يُعرف هذا الجهاز أيضًا باسم "الأشعة الحرارية لأرخميدس". رُكِّزت أشعة الشمس على السفن المقتربة بمساعدة هذا الجهاز واشتعلت النيران في السفن.

ومع ذلك، كانت موثوقية هذا الجهاز دائمًا موضع نقاشٍ منذ عصرِ النهضةِ، وقد رفضه رينيه ديكارت، في حين أكّد الباحثون الحديثون أنّه يمكن إعادة ترتيب التأثير. ومن المرجح أنّه استخدم مجموعةً كبيرةً من الدروع البرونزية أو النحاسية المصقولة للغاية، وكان من الممكن أن تكون بمثابة مرايا لتركيز ضوء الشمس على السفينة.

أمّا عن مساهماته في الرياضيات فيمكن القول أنّ أرخميدس قدّم مساهمةً كبيرةً في مجالِ الرياضيات كذلك. فقبل قرون، كانت هذه العبقريّة قادرةٌ على استخدامِ الأرقام متناهية الصغر بطريقةٍ مماثلةٍ لحساب التفاضل والتكاملات الحديثة.

من خلال "Method of Exhaustion"، كان قد اقترب من قيمة π. بهذه الطريقة، يمكن تحديد مناطق وأحجام الأشكال ذات الخطوط والأسطح المنحنية، مثل الأهرام والأقماع والدوائر وغيرها. ساعد هذا علماء الرياضيات على تكوين حسابٍ متكامل يشكل جزءًا مهمًا من الرياضيات الحالية.