أرخميدس

من هو أرخميدس؟

هو عالم رياضيات، وفيزيائي، ومُخترع، وفلكي، وأحد رواد العصر الكلاسيكي القديم في القرن الثالث قبل الميلاد.

وهو أرخميدس بن فيداس، يُصنف كأحد أبرز علماء الرياضيات والمُخترعين والفيزيائيين في القرن الثالث، إذ إن له إسهامات علمية كبيرة، فكان مهندسًا بارعًا، ساهم في تطور المبادئ الميكانيكة، لكن لم يترك فيها أي كتابات له، ومن جهة أخرى ساهم حبه الشديد للرياضيات وذكاؤه في استنتاج العديد من النظريات والاكتشافات الرياضية التي خلدت اسمه في هذا المجال.^[١][٢]

مولد أرخميدس ونشأته

ولد أرخميدس في عام 287 قبل الميلاد في مدينة سيراكيوز (سرقوسة)، والتي تقع في جزيرة صقلية في إيطاليا، وهو ابن عالم الفلكي المشهور في عصره فيداس، قضى أرخميدس مُعظم حياته في سيراكيوز، وكان صديقًا مميزًا للملك هيرون الثاني، كما انتقل إلى الإسكندرية وأمضى بعض الوقت فيها بالدراسة مع خلفاء إقليدس.^[٢]

أبرز إنجازات أرخميدس

من أبرز مساهمات وإنجازات أرخميدس العلمية ما يأتي:

اكتشاف كيفية قياس حجم جسم غير مُنتظم

توصَّلَ أرخميدس إلى صيغ رياضية تُمكنه من قياس حجم الأجسام الصلبة المنتظمة، الكروية منها أو الأسطوانية وغيرها، وذلك عندما طلب منه ملك سرقوسة هيرو الثاني التحقق من أن تاجه من الذهب الخالص وغير ممزوج بمعادن أخرى كالنحاس أو الفضة، وذلك باستنتاجه الذي وصل له عندما وضع جزءًا من جسمه في حوض الاستحمام ففاضت كمية من الماء خارجه، فأدرك حينها أن حجم الماء المزاح والفائض مساوٍ لحجم جسده الذي دخل إلى الماء، ليتمكن بذلك من حساب وزن تاج الملك وأي جسم صلب غير منتظم، من خلال وضع التاج في إناء من الماء وبناءً على نظريته لا بد أن يكون حجم الماء المزاح مساوٍ لحجم التاج والذي سيُحسب بالاعتماد على وزن الذهب المصنوع منه وإن اختلف شكله، أما إذا اختلف حجمه عن حجم الماء المزاح سيكون ممزوجًا بمعدن آخر أثرت كثافته (أي الوزن الحجمي له) على حجم التاج؛ لأنها بالتأكيد ستختلف عن كثافة الذهب الخالص.^[١]

نظرية الطفو ولولب أرخميدس

اكتشف أرخميدس قانون الطفو والمعروف باسم مبدأ أرخميدس، وينص على أن الجسم عند وضعه في السائل يتأثر بقوة صاعدة تساوي وزن السائل الذي يزيحه هذا الجسم، كما ساهم باختراع لولب أرخميدس، ويُمثل برغيًا مُغلقًا موضوعًا في أنبوب يُستخدم لرفع المياه من مستوى إلى آخر.^[٣]

المساهمات الرياضية الهندسية

قدم أرخميدس سلسلة من الاستنتاجات والنظريات المهمة في الرياضيات، منها على سبيل الذكر لا الحصر ما يأتي:^[٣]

• استنتج أرخميدس أن حجم الكرة يساوي ثلثي حجم الأسطوانة التي تحيط بها.
• اكتشف بأن قيمة باي تقع بين 3 10/71، و3 1/7. 
• استنتج عند مقارنة مساحتي المضلعين المنتظمين المرسومين داخل الدائرة وخارجها أنه كلما زاد عدد المضلعات تقل نسبة الخطأ، وتمكن من حساب مساحة بعض الأشكال المحدودة بمنحنيات وبعض السطوح والأحجام.^[٤]
• استخدم طريقة مبدئية للتكامل لحساب مساحة القطع المكافئ، والحلزونيات، وأحجام القطع الكروية والكرات.^[٥]
• استنتج أن حجم الجسم الدائري ينتج من دوران قطع ناقص حول أحد قطريه.^[٦]
• اكتشف أن المساحة المحصورة بين قطع مكافئ ووتر عمودي على محوره تساوي 3/4 مساحة المثلث الذي يشارك معه في القاعدة والارتفاع.^[٧]
• في حالة وجود نصف كرة، وأسطوانة ومخروط ذي قاعدة مستديرة متساويين في القاعدة والارتفاع استنتج أرخميدس أن حجم نصف الكرة يساوي ضعف حجم المخروط، ويكون مجموع حجمي المخروط ونصف الكرة يساوي حجم الأسطوانة.^[٨]

اختراع الأسلحة والمعدات الحربية القديمة

ساهم أرخميدس في الدفاع عن موطنه سرقوسة ضد الحصار الذي فرضه الرومان عليها عام 213 قبل الميلاد من خلال بناء آلات حربية أخرت الاستيلاء عليها، ومنها:^[٩][٣]

• الروافع، والبكرات، والمقاليع، والطنبور، والمنجنيق الذي يرفع الأثقال والحجارة الكبيرة كأسلوب للدفاع عن صقلية.
• استخدم المرايا المقعرة لجمع أشعة الشمس وتسليطها على أشرعة السفن الرومانية لحرقها.
• اخترع البكرات المركبة والحلزونية غير المنتهية وأثبت أن البكرات ذات الدوائر الكبيرة تفوق ذات الدوائر الصغيرة عند دورانها حول نفس المركز، وساهم في تقدم علمي االستاتيكا والهيدروستاتيكا.

وفاة أرخميدس

توفي أرخميدس في تاريخ 211 أو 212 قبل الميلاد في مدينة سيراكوز في جزيرة صقلية بعد استيلاء الرومان عليها بعد الحصار بقيادة جنرالهم ماركوس كلوديوس مارسيلوس، والذي كان معجبًا باختراعات أرخميدس وآلاته الحربية التي دافع بها عن سيراكوز، ويُقال بحسب الروايات أنه شعر بالأسف بعد مقتل أرخميدس على يد إحدى جنوده بعد أن رفض الانصياع له وترك عمله في الرياضيات.^[٣]