ARCHIMEDE: BIOGRAFIA, CONTRIBUTI E INVENZIONI - SCIENZA - 2024

Archimede di Siracusa (287 a.C. - 212 a.C.) è stato un matematico, fisico, inventore, ingegnere e astronomo greco dell'antica città di Siracusa, nell'isola di Sicilia. I suoi contributi più importanti sono il principio di Archimede, lo sviluppo del metodo dell'esaurimento, il metodo meccanico o la creazione del primo planetario.

Attualmente è considerato una delle tre figure più importanti della matematica antica insieme a Euclide e Apollonio, poiché i loro contributi significarono importanti progressi scientifici per l'epoca nei settori del calcolo, della fisica, della geometria e dell'astronomia. A sua volta, questo lo rende uno degli scienziati più importanti della storia umana.

Nonostante siano noti pochi dettagli della sua vita personale - e quelli conosciuti sono di dubbia attendibilità - i suoi contributi sono noti grazie a una serie di lettere scritte sul suo lavoro e sui risultati che si sono conservati fino ad oggi, appartenenti a alla corrispondenza che mantenne per anni con amici e altri matematici dell'epoca.

Archimede era famoso ai suoi tempi per le sue invenzioni, che attirarono molta attenzione da parte dei suoi contemporanei, in parte perché erano usate come dispositivi di guerra per prevenire con successo numerose invasioni romane.

Tuttavia, si dice che abbia affermato che l'unica cosa veramente importante era la matematica e che le sue invenzioni erano semplicemente il prodotto dell'hobby della geometria applicata. Nei posteri, le sue opere di matematica pura sono state molto più apprezzate delle sue invenzioni.

Biografia

Archimede di Siracusa nacque intorno al 287 a.C. Non si conoscono molte informazioni sui suoi primi anni, anche se si può dire che sia nato a Siracusa, città considerata il principale scalo marittimo dell'isola di Sicilia, oggi in Italia.

A quel tempo Siracusa era una delle città che componevano la cosiddetta Magna Grecia, ovvero lo spazio abitato da coloni di origine greca verso l'area meridionale della penisola italiana e in Sicilia.

Non si conoscono dati specifici sulla madre di Archimede. In relazione al padre, si sa che questo si chiamava Fidia e che si dedicava all'astronomia. Questa informazione su suo padre è nota grazie a un frammento del libro The Sand Counter, scritto da Archimedes, in cui menziona il nome di suo padre.

Eraclide, che era un filosofo e astronomo greco, era molto amico di Archimede e scrisse persino una biografia su di lui. Tuttavia, questo documento non è stato conservato, quindi tutte le informazioni in esso contenute sono sconosciute.

D'altra parte, lo storico, filosofo e biografo Plutarco ha indicato nel suo libro intitolato Vite parallele che Archimede aveva una relazione di sangue con Gerone II, un tiranno che era al comando a Siracusa dal 265 a.C.

Formazione

A causa delle poche informazioni che si hanno su Archimede, non si sa con certezza dove abbia ottenuto il suo primo addestramento.

Tuttavia, vari storiografi hanno stabilito che c'è un'alta possibilità che Archimede abbia studiato ad Alessandria, che era il più importante centro di cultura e insegnamento greco della regione.

Questa ipotesi è supportata da informazioni fornite dallo storico greco Diodoro Siculo, che ha indicato che Archimede probabilmente ha studiato ad Alessandria.

Inoltre, in molte delle sue opere, lo stesso Archimede fa menzione di altri scienziati del tempo il cui lavoro era concentrato ad Alessandria, quindi si può presumere che si sia effettivamente sviluppato in quella città.

Alcune delle personalità con cui si ritiene che Archimede abbia interagito ad Alessandria sono il geografo, matematico e astronomo Eratostene di Cirene e il matematico e astronomo Conon de Sanos.

Motivazione familiare

D'altra parte, il fatto che il padre di Archimede fosse un astronomo può aver avuto una notevole influenza sulle inclinazioni che successivamente dimostrò, perché in seguito e sin da giovane, una particolare attrazione verso il campo della scienza.

Dopo la sua permanenza ad Alessandria, si stima che Archimede sia tornato a Siracusa.

Lavoro scientifico

Tornato a Siracusa, Archimede iniziò a ideare diversi manufatti che ben presto gli fecero guadagnare una certa popolarità tra gli abitanti di questa città. In questo periodo si dedicò completamente al lavoro scientifico, produsse varie invenzioni e dedusse varie nozioni matematiche ben in anticipo sui tempi.

Ad esempio, studiando le caratteristiche delle figure solide curve e piane, è arrivato a sollevare concetti relativi al calcolo integrale e differenziale, che è stato sviluppato in seguito.

Allo stesso modo, Archimede è stato colui che ha definito che il volume associato a una sfera corrisponde al doppio della dimensione del cilindro che la contiene, ed è stato lui a inventare la carrucola composta, sulla base delle sue scoperte sulla legge della leva.

Conflitto a Siracusa

Durante l'anno 213 a.C. i soldati romani entrarono nella città di Siracusa e circondarono i suoi coloni per farli arrendere.

Questa azione è stata guidata dal militare e politico greco Marco Claudio Marcelo nel quadro della seconda guerra punica. Successivamente, fu conosciuta come la Spada di Roma, poiché finì per conquistare Siracusa.

In mezzo al conflitto, durato due anni, gli abitanti di Siracusa combatterono con coraggio e ferocia contro i romani, e Archimede svolse un ruolo molto importante, dedicandosi alla creazione di strumenti e strumenti che aiutassero a sconfiggere i romani.

Infine, Marco Claudio Marcelo ha preso la città di Siracusa. Di fronte alla grande intellighenzia di Archimede, Marcelo ordinò in modo rigoroso che non lo ferissero o non lo uccidessero. Tuttavia, Archimede fu ucciso per mano di un soldato romano.

Morte

Archimede morì nel 212 a.C. Più di 130 anni dopo la sua morte, nel 137 a.C., lo scrittore, politico e filosofo Marco Tulio Cicerone occupò un posto nell'amministrazione di Roma e volle trovare la tomba di Archimede.

Questo compito non è stato facile, perché Cicerone non riusciva a trovare nessuno per indicare la posizione precisa. Tuttavia, alla fine lo ottenne, molto vicino alla porta di Agrigento e in condizioni deplorevoli.

Cicerone pulì la tomba e scoprì che una sfera era inscritta all'interno di un cilindro, in riferimento al ritrovamento del volume di Archimede qualche tempo fa.

Versioni sulla sua morte

Prima versione

Una delle versioni afferma che Archimede stava risolvendo un problema matematico quando fu avvicinato da un soldato romano. Si dice che Archimede abbia chiesto un po 'di tempo per risolvere il problema, quindi il soldato lo avrebbe ucciso.

Seconda versione

La seconda versione è simile alla prima. Racconta che Archimede stava risolvendo un problema di matematica quando la città è stata presa.

Un soldato romano entrò nel suo recinto e gli ordinò di incontrare Marcello, al quale Archimede rispose dicendo che doveva prima risolvere il problema su cui stava lavorando. Il soldato è rimasto sconvolto a seguito di questa risposta e lo ha ucciso.

Terza versione

Questa ipotesi indica che Archimede aveva nelle sue mani una grande diversità di strumenti matematici. Poi, un soldato lo vide e sembrava che potesse trasportare oggetti di valore, così lo uccise.

Quarta versione

Questa versione illustra che Archimede era accovacciato vicino al suolo, contemplando alcuni piani che stava studiando. A quanto pare, un soldato romano è arrivato dietro e, ignaro che fosse Archimede, gli ha sparato.

I contributi scientifici di Archimede

Principio di Archimede

Il principio di Archimede è considerato dalla scienza moderna come una delle eredità più importanti dell'era antica.

Nel corso della storia, e oralmente, è stato trasmesso che Archimede arrivò alla sua scoperta accidentalmente grazie al re Hiero che gli commissionò di controllare se una corona d'oro, ordinata da lui, fosse fatta solo d'oro puro e non conteneva altri metalli. Doveva farlo senza distruggere la corona.

Si dice che mentre Archimede rifletteva su come risolvere questo problema, decise di fare un bagno, e quando entrò nella vasca, si rese conto che il livello dell'acqua aumentava quando si immergeva in essa.

In questo modo, verrebbe a scoprire il principio scientifico che afferma che "ogni corpo totalmente o parzialmente immerso in un fluido (liquido o gas) riceve una spinta verso l'alto, pari al peso del fluido sloggiato dall'oggetto".

Questo principio significa che i fluidi esercitano una forza verso l'alto - spingendo verso l'alto - su qualsiasi oggetto immerso in essi, e che la quantità di questa forza di spinta è uguale al peso del liquido spostato dal corpo sommerso, indipendentemente dal suo peso.

La spiegazione di questo principio descrive il fenomeno della flottazione e si trova nel suo Trattato sui corpi galleggianti.

Il principio di Archimede è stato enormemente applicato ai posteri per il galleggiamento di oggetti di uso di massa come sottomarini, navi, salvagenti e mongolfiere.

Metodo meccanico

Un altro dei contributi più importanti di Archimede alla scienza fu l'inclusione di un metodo puramente meccanico, cioè tecnico, nel ragionamento e nell'argomentazione dei problemi geometrici, il che significava un modo senza precedenti di risolvere questo tipo di problema per l'epoca.

Nel contesto di Archimede, la geometria era considerata una scienza esclusivamente teorica e la cosa comune era che dalla matematica pura si discendeva verso altre scienze pratiche in cui i suoi principi potevano essere applicati.

Per questo oggi è considerato il precursore della meccanica come disciplina scientifica.

Nello scritto in cui il matematico espone il nuovo metodo all'amico Eratostene, indica che esso permette di affrontare questioni di matematica attraverso la meccanica, e che in un certo modo è più facile costruire la dimostrazione di un teorema geometrico se è già hai qualche conoscenza pratica precedente, che se non ne hai idea.

Questo nuovo metodo di ricerca portato avanti da Archimede diventerebbe un precursore della fase informale di scoperta e formulazione di ipotesi del metodo scientifico moderno.

Spiegazione della legge della leva

Sebbene la leva sia una macchina semplice che è stata utilizzata molto prima di Archimede, è stato lui a formulare il principio che spiega il suo funzionamento nel suo trattato Sull'equilibrio degli aerei.

Nella formulazione di questa legge Archimede stabilisce dei principi che descrivono i diversi comportamenti di una leva quando vi poggiano due corpi, a seconda del loro peso e della loro distanza dal punto di appoggio.

In questo modo fa notare che due corpi misurabili (commensurabili), posti su una leva, si bilanciano quando si trovano a distanze inversamente proporzionali al loro peso.

Allo stesso modo, i corpi incommensurabili (che non possono essere misurati) lo fanno, ma questa legge era dimostrabile da Archimede solo con corpi del primo tipo.

La sua formulazione del principio della leva è un buon esempio dell'applicazione del metodo meccanico, poiché secondo quanto spiega in una lettera indirizzata a Dositeo, è stato scoperto in un primo momento attraverso i metodi meccanici che ha messo in pratica.

Successivamente li ha formulati utilizzando metodi di geometria (teorici). Da questa sperimentazione sui corpi è emersa anche la nozione di centro di gravità.

Sviluppo del metodo di esaurimento o esaurimento per dimostrazione scientifica

L'esaurimento è un metodo utilizzato in geometria che consiste nell'approssimare figure geometriche la cui area è nota, tramite l'iscrizione e la circoscrizione, rispetto ad altre di cui si intende conoscere l'area.

Sebbene Archimede non fosse l'ideatore di questo metodo, lo sviluppò magistralmente, riuscendo a calcolare un preciso valore di Pi attraverso di esso.

Archimede, usando il metodo dell'esaurimento, inscriveva e circoscriveva gli esagoni ad una circonferenza di diametro 1, riducendo ad un'assurdità la differenza tra l'area degli esagoni e quella della circonferenza.

Per fare ciò, ha diviso in due gli esagoni creando poligoni con un massimo di 16 lati, come mostrato nella figura precedente.

In questo modo giunse a specificare che il valore di pi (del rapporto tra la lunghezza di una circonferenza e il suo diametro) è compreso tra i valori 3.14084507… e 3.14285714….

Archimede ha usato magistralmente il metodo dell'esaurimento perché non solo è riuscito ad avvicinarsi al calcolo del valore di Pi con un margine di errore abbastanza basso, e quindi, desiderato-, ma anche, perché Pi è un numero irrazionale, attraverso Questo metodo ed i risultati ottenuti gettarono le basi che sarebbero germogliate nel sistema di calcolo infinitesimale e, successivamente, nel moderno calcolo integrale.

La misura del cerchio

Per determinare l'area di un cerchio, Archimede ha utilizzato un metodo che consisteva nel disegnare un quadrato che si adattasse esattamente all'interno di un cerchio.

Sapendo che l'area del quadrato era la somma dei suoi lati e che l'area del cerchio era maggiore, iniziò a lavorare per ottenere approssimazioni. Lo ha fatto sostituendo un poligono a 6 lati per il quadrato e poi lavorando con poligoni più complessi.

Archimede è stato il primo matematico della storia ad avvicinarsi a fare un serio calcolo del numero Pi.

La geometria di sfere e cilindri

Tra i nove trattati che compongono il lavoro di Archimede sulla matematica e la fisica, ci sono due volumi sulla geometria delle sfere e dei cilindri.

Questo lavoro si occupa della determinazione che l'area di qualsiasi sfera di raggio è quattro volte quella del suo cerchio più grande e che il volume di una sfera è due terzi di quello del cilindro in cui è inscritta.

invenzioni

Odometro

Conosciuto anche come contachilometri, era un'invenzione di questo famoso uomo.

Questo dispositivo è stato costruito sulla base del principio di una ruota che, quando ruota, attiva marce che permettono di calcolare la distanza percorsa.

Secondo questo stesso principio, Archimede ha progettato vari tipi di contachilometri per scopi militari e civili.

Il primo planetario

Attingendo alla testimonianza di molti scrittori classici come Cicerone, Ovidio, Claudio, Marciano Capela, Cassiodoro, Sesto Empirico e Lattanzio, molti scienziati oggi attribuiscono la creazione del primo rudimentale planetario ad Archimede.

È un meccanismo costituito da una serie di "sfere" che sono riuscite a imitare il movimento dei pianeti. Finora i dettagli di questo meccanismo sono sconosciuti.

Secondo Cicerone, i planetari costruiti da Archimede erano due. In una di esse erano rappresentate la terra e le varie costellazioni vicine.

Nell'altra, con una sola rotazione, il sole, la luna ed i pianeti eseguivano i propri e indipendenti movimenti rispetto alle stelle fisse allo stesso modo di un giorno reale. In quest'ultimo, inoltre, si potevano osservare fasi successive ed eclissi di luna.

Vite di Archimede

La vite di Archimede è un dispositivo utilizzato per trasportare l'acqua dal basso verso l'alto attraverso un pendio, utilizzando un tubo o un cilindro.

Secondo lo storico greco Diodoro, grazie a questa invenzione fu facilitata l'irrigazione delle fertili terre situate lungo il fiume Nilo nell'antico Egitto, poiché gli strumenti tradizionali richiedevano un immenso sforzo fisico che esauriva i lavoratori.

Il cilindro utilizzato ha al suo interno una vite della stessa lunghezza, che mantiene interconnesso un sistema di eliche o alette che effettuano un movimento rotatorio azionato manualmente da una leva rotante.

In questo modo le eliche riescono a spingere qualsiasi sostanza dal basso verso l'alto, formando una sorta di circuito infinito.

Artiglio di Archimede

L'artiglio di Archimede, o mano di ferro come è anche noto, fu una delle armi da guerra più temibili create da questo matematico, diventando la più importante per la difesa della Sicilia dalle invasioni romane.

Secondo una ricerca condotta dai professori della Drexel University Chris Rorres (Dipartimento di Matematica) e Harry Harris (Dipartimento di Ingegneria Civile e Architettura), si trattava di una grande leva che aveva un rampino attaccato alla leva per mezzo di una catena che pendeva da esso.

Attraverso la leva, il gancio veniva manipolato in modo che cadesse sulla nave nemica, e l'obiettivo era agganciarlo e sollevarlo a tal punto che quando veniva rilasciato sarebbe stato in grado di ribaltarlo completamente, o di farlo schiantare contro le rocce sulla riva.

Rorres e Harris hanno presentato al Simposio "Macchine e strutture straordinarie dell'antichità" (2001), una rappresentazione in miniatura di questo manufatto dal titolo "Una formidabile macchina da guerra: costruzione e funzionamento della mano di ferro di Archimede"

Per svolgere questo lavoro si sono basati sugli argomenti degli storici antichi Polibio, Plutarco e Tito Livio.

Riferimenti

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