Archimède était sans doute le plus grand scientifique du monde – certainement le plus grand scientifique de l’âge classique.

Il était mathématicien, physicien, astronome, ingénieur, inventeur et concepteur d’armes. Comme nous le verrons, c’était un homme qui était à la fois de son temps et très en avance sur son temps.

Archimède est né dans la cité grecque de Syracuse sur l’île de Sicile vers 287 av. Son père, Phidias, était astronome.

Archimède peut aussi avoir été lié à Hiéro II, roi de Syracuse.

Guide rapide – Les plus grandes réalisations d’Archimède

Au 3ème siècle avant JC, Archimède:

• invente les sciences de la mécanique et de l’hydrostatique.

• découvre les lois des leviers et poulies, qui nous permettent de déplacer des objets lourds en utilisant de petites forces.

• a inventé l’un des concepts les plus fondamentaux de la physique – le centre de gravité.

• a calculé pi à la valeur la plus précise connue. Sa limite supérieure pour pi était la fraction 22⁄7. Cette valeur était encore utilisée à la fin du 20e siècle, jusqu’à ce que les calculatrices électroniques la mettent enfin au repos.

• a découvert et prouvé mathématiquement les formules pour le volume et la surface d’une sphère.

• a montré comment les exposants pouvaient être utilisés pour écrire des nombres plus grands qu’on ne le pensait auparavant.

• a prouvé que pour multiplier les nombres écrits comme exposants, les exposants devaient être additionnés.

• des mathématiciens furieux qui ont essayé de reproduire ses découvertes 18 siècles plus tard – ils ne pouvaient pas comprendre comment Archimède avait atteint ses résultats.

• a directement inspiré Galileo Galilei et Isaac Newton à étudier les mathématiques du mouvement. Les œuvres survivantes d’Archimède (tragiquement, beaucoup ont été perdues) ont finalement été imprimées en 1544. Léonard de Vinci a eu la chance de voir certaines des œuvres copiées à la main d’Archimède avant qu’elles ne soient finalement imprimées.

• a été l’un des premiers mathématiciens au monde à appliquer ses mathématiques avancées au monde physique.

• a été la première personne à appliquer les leçons de physique – comme la loi de la levier – pour résoudre des problèmes en mathématiques pures.

• a inventé des machines de guerre telles qu’une catapulte très précise qui a empêché les Romains de conquérir Syracuse pendant des années. Il a peut-être fait cela en comprenant les mathématiques de la trajectoire des projectiles.

• est devenu célèbre dans le monde antique pour son esprit brillant – si célèbre que nous ne pouvons pas être sûrs que tout ce qu’il aurait fait est vrai. Un exemple de ceci, la vis d’Archimède ou cochlias est discuté ci-dessous.

• a inspiré ce que nous croyons maintenant être des mythes comprenant un système de miroir pour brûler les navires attaquants en utilisant les rayons du soleil, et sauter de son bain, puis courir nu dans les rues de Syracuse en criant «Eureka» signifiant «Je l’ai trouvé» après avoir réalisé comment il pouvait prouver si la couronne d’or du roi contenait de l’argent.

Durée de vie de certains scientifiques et philosophes grecs antiques

Les débuts et la culture grecque

Les anciens Grecs ont été les premiers à faire de la vraie science et à reconnaître la science en tant que discipline à poursuivre pour elle-même.

Bien que d’autres cultures aient fait des découvertes scientifiques, celles-ci ont été faites pour des raisons tout à fait pratiques, comme comment construire des temples plus solides ou prédire quand les cieux seraient propices pour planter des cultures ou se marier.

Aujourd’hui, nous décririons le travail des Grecs de l’Antiquité comme de la recherche scientifique sur le ciel bleu.

Ils ont exploré le monde pour le plaisir d’ajouter à leurs connaissances. Ils ont étudié la géométrie pour sa logique et sa beauté. Sans but pratique à l’esprit, Démocrite a proposé que toute la matière était faite de minuscules particules appelées atomes et que ces atomes ne pouvaient pas être divisés en particules plus petites et étaient en mouvement constant et se heurtaient les uns aux autres. Il a produit des arguments logiques pour son idée.

Archimède est né dans cette culture scientifique grecque. Dans son ouvrage The Sand Reckoner, il nous dit que son père était astronome.

Archimède a passé la majeure partie de sa vie à Syracuse. Jeune homme, il a passé du temps dans la ville égyptienne d’Alexandrie, où le successeur d’Alexandre le Grand, Ptolémée Lagides, avait construit la plus grande bibliothèque du monde.

La Bibliothèque d’Alexandrie, avec ses salles de réunion et ses amphithéâtres, était devenue le point central des érudits du monde antique.

Une partie du travail d’Archimède est conservée dans des copies du lettres qu’il envoya de Syracuse à son ami Ératosthène. Ératosthène était responsable de la bibliothèque d’Alexandrie et n’était pas lui-même un scientifique méchant. Il a été la première personne à calculer avec précision la taille de notre planète.

Immergé dans la culture scientifique de la Grèce antique, Archimède s’est épanoui dans l’un des meilleurs esprits de notre le monde a su. Il était l’Einstein de son temps, ou peut-être devrions-nous dire qu’Einstein était l’Archimède de son temps.

Un mathématicien ennuyeux allume la curiosité loin dans le futur

Deux mille ans après Archimède À l’époque, pendant la Renaissance et les années 1600, les mathématiciens ont de nouveau regardé son travail.

Ils savaient que les résultats d’Archimède étaient corrects, mais ils ne pouvaient pas comprendre comment le grand homme les avait trouvés.

Archimède était très frustrant, car il a donné des indices, mais n’a pas révélé toutes ses méthodes. En vérité, Archimède aimait taquiner d’autres mathématiciens. Il leur disait la bonne réponse aux problèmes, puis verrait s’ils pouvaient résoudre les problèmes par eux-mêmes.

Une vraie découverte du style Indiana Jones

Le mystère des mathématiques d’Archimède n’était pas. t résolu jusqu’en 1906, lorsque le professeur Johan Heiberg découvrit un livre dans la ville de Constantinople, en Turquie. (La ville s’appelle maintenant, bien sûr, Istanbul.)

Le livre était un livre de prières chrétien écrit au XIIIe siècle, lorsque Constantinople était le dernier avant-poste de l’Empire romain. Dans les murs de Constantinople ont été stockées de nombreuses grandes œuvres de la Grèce antique. Le livre trouvé par Heiberg s’appelle maintenant le Palimpseste d’Archimède.

Heiberg a découvert que les prières du livre avaient été écrites en plus des mathématiques. Le moine qui a écrit les prières avait essayé de supprimer le travail mathématique original; il n’en restait que de faibles traces.

Il s’est avéré que les traces de mathématiques étaient en fait des copies du travail d’Archimède – une découverte capitale. Le texte d’Archimède avait été copié au 10ème siècle.

Archimède révélé

Le livre contenait sept traités d’Archimède, dont La Méthode, qui avait été perdue pendant de nombreux siècles.

Archimède avait écrit La Méthode pour révéler comment il faisait les mathématiques. Il l’envoya à Ératosthène pour être logé à la Bibliothèque d’Alexandrie. Archimedes a écrit:

« Je présume qu’il y aura des générations actuelles et futures qui pourront utiliser la Méthode pour trouver des théorèmes que nous n’avons pas découverts. »

Et ainsi en lisant The Méthode, les mathématiciens du XXe siècle ont appris à quel point Archimède était en avance sur son temps et les techniques qu’il utilisait pour résoudre des problèmes. Il a résumé les séries; il a utilisé ses découvertes en physique – la loi du levier, et comment trouver les centres de gravité – pour découvrir de nouveaux théorèmes en mathématiques pures; et il a utilisé des infinitésimales pour faire un travail aussi proche du calcul intégral que n’importe qui le ferait pendant 1800 ans.

Les célèbres découvertes et inventions d’Archimède

La vis d’Archimède

La vis à eau est un peu comme un tire-bouchon dans un tube vide. Elle peut tirer l’eau d’une rivière, d’un lac ou d’un puits.

Traditionnellement, la vis à eau ou cochlias aurait été i nventée par Archimède.

Stephanie Dalley de l’Université d’Oxford a découvert des écrits cunéiformes assyriens d’environ 680 av. Irak). Elle pense que ces jardins étaient en fait les célèbres jardins suspendus autrefois associés à Babylone.

Dans les cultures mésopotamiennes, les inventeurs restaient anonymes ou leurs inventions étaient attribuées au roi qui payait le travail. Dans la culture grecque, les inventions étaient attribuées à l’inventeur.

Il est possible que le nom d’Archimède soit lié à la vis à eau parce que:

• l’appareil a été oublié après la conquête de Ninive par les Babyloniens et Archimède l’a inventé à partir de zéro.

ou

• l’appareil aurait pu atteindre l’Égypte, qui était sous la domination assyrienne en 680 av. Archimède l’a peut-être vu opérer là-bas quatre siècles plus tard, lorsque l’Égypte était sous domination grecque. Il a peut-être grandement amélioré la vis à eau, ce qui en fait un dispositif à engrenages convivial plutôt qu’un appareil tourné en tirant sur des chaînes. Avec les engrenages, la vis à eau aurait pu être utilisée par des agriculteurs individuels plutôt que par des personnes qui pouvaient se permettre des équipes de travail pour tirer sur des chaînes.

ou

• pour une raison non plus qu’Archimède était le plus grand génie de l’antiquité.

L’histoire de la couronne d’or

Le roi Hiéro II a donné un montant pondéré d’or à un artisan pour lui faire une couronne. La couronne qu’il a récupérée pesait le même poids, mais le roi Hiéro était méfiant. Il pensait que l’artisan avait volé de l’or et l’avait remplacé par de l’argent dans la couronne. Il ne pouvait pas en être sûr, alors il fit venir Archimède et lui expliqua le problème.

Archimède savait que l’or est plus dense que l’argent, donc un cube d’or d’un centimètre pèserait plus d’un centimètre cube d’argent.

Le problème était que la couronne était de forme irrégulière, donc bien que son poids soit connu, son volume ne l’était pas.

On pense qu’Archimède a mesuré le niveau d’eau dans une tasse a été soulevée en coulant, par exemple, un kilogramme d’or dedans, et en comparant cela avec un kilogramme d’argent.

Si nous faisions cette mesure avec un équipement moderne, nous trouverions le 1 kg d’or augmenterait le niveau d’eau de 51,8 ml et le 1 kg d’argent de 95,3 ml.

Donc, si la couronne du roi Hiero pesait 1 kg et qu’elle élevait le niveau d’eau d’environ 52 ml, alors la couronne serait en or pur. Si le niveau d’eau augmentait plus que cela, alors une partie de l’or avait été remplacée par de l’argent.

Archimède a découvert que la couronne était un mélange d’or et d’argent, ce qui était une mauvaise nouvelle pour le roi Hiéro, et même pire nouvelle pour l’artisan!

Archimède est censé avoir eu l’idée de comment résoudre ce problème en prenant un bain, remarquant le niveau d’eau bouger alors qu’il descendait et se relevait. Il était tellement excité qu’il a sauté et a couru nu dans les rues de Syracuse en criant «  Eurêka  », ce qui signifie «  je l’ai trouvé.  » Il semble qu’il y a même des milliers d’années, les scientifiques avaient la réputation d’être un peu fous!

Calcul de Pi

π est le nombre que vous obtenez lorsque vous divisez la circonférence d’un cercle par son diamètre.

Pour calculer l’aire ou la circonférence d’un cercle, vous devez connaître π.

Archimède était intensément intéressé par le calcul des propriétés mathématiques des solides courbes, tels que les cylindres, les sphères et les cônes. Pour ce faire, il voulait en savoir plus sur π.

Nous savons maintenant que π est un nombre irrationnel: 3.14159265358979… les nombres après la virgule décimale ne suivent aucun modèle et ne finissent jamais, donc une valeur exacte ne peut jamais

Archimède savait que la circonférence d’un cercle est égale à 2 × π × r, où r est le rayon du cercle.

Voici comment Archimède a calculé la circonférence d’un cercle de rayon connu, et donc trouvé π. Sa méthode s’appelle la méthode de l’épuisement, développée rigoureusement environ un siècle plus tôt par l’un des héros d’Archimède, Eudoxe de Cnide.

Archimède a imaginé un cercle, et dans son esprit a dessiné un triangle équilatéral à l’intérieur, avec chaque point du triangle touchant le cercle. En dehors du cercle, il a dessiné un autre triangle équilatéral, chaque côté touchant le cercle.

Il pouvait facilement calculer le périmètre de chaque triangle, et donc il savait que la circonférence du cercle était plus grande que le triangle intérieur et plus petite que le triangle extérieur.

Puis, utilisant une formule qu’il avait imaginée pour calculer le périmètre d’un polygone avec le double du nombre de côtés du polygone précédent, il a répété son calcul, cette fois pour un cercle avec un hexagone régulier à l’intérieur, et un hexagone régulier à l’extérieur. Les hexagones entouraient le cercle plus étroitement que les triangles et leurs périmètres étaient plus proches de la véritable circonférence du cercle.

De cette manière, Archimède a resserré les limites de la circonférence maximale et minimale du cercle.

Ensuite, il a imaginé un cercle entre deux polygones réguliers à 12 côtés, puis deux polygones réguliers à 24 côtés, puis deux polygones réguliers à 48 côtés. Enfin, Archimède a calculé la circonférence d’un polygone régulier à 96 côtés à l’intérieur de son cercle, et un polygone régulier à 96 côtés à l’extérieur de son cercle.

Un polygone régulier à 96 côtés ressemble à un cercle, sauf si vous effectuez un zoom avant avec un grossissement élevé.

S’agit-il d’un polygone ou d’un cercle?

Ci-dessus se trouve un polygone à 90 côtés. Il a moins de côtés que le polygone à 96 côtés utilisé par Archimède pour son calcul.

En utilisant le polygone à 96 côtés, Archimède a constaté que π était supérieur à la fraction 25344⁄8069 et inférieur à la fraction 29376⁄ 9347.

Pour le monde entier, il a simplifié ces nombres, perdant une infime quantité de précision pour dire que π était supérieur à 310⁄71 et inférieur à 31⁄7.

Si nous faisons la moyenne des meilleures limites supérieures et inférieures d’Archimède pour π, nous l’obtenons à 3,141868115 à neuf décimales.La valeur d’Archimède de π diffère de la valeur sur votre calculatrice de moins de 1 partie sur 10 000.

En fait, la valeur d’Archimède de π de 31⁄7 (cela s’écrit souvent 22⁄7) était largement utilisé jusqu’à ce qu’il entre dans une retraite gracieuse à l’ère numérique.

Rappelez-vous qu’Archimède n’a pas réellement fait de mesures pour ses calculs. Ils n’auraient jamais pu être assez précis. Il a utilisé la puissance mentale pure pour calculer les zones impliquées dans chaque situation.

Calcul du volume d’une sphère

Archimède considérait sa preuve du volume d’une sphère comme sa plus grande réalisation personnelle. Son travail est remarquable pour sa similitude avec le calcul moderne.

Archimède a donné des instructions pour que sa preuve soit mémorisée sur sa pierre tombale.

Nous avons placé ceci dans un article séparé ici:

Archimède fait sa plus grande découverte

Le numéro de la bête

Découvrez comment Archimède a inventé le nombre de bête, un nombre si énorme que l’univers visible n’est pas assez grand pour l’écrire dans son intégralité.

Et tout cela parce qu’il en avait assez que les gens disent qu’il était impossible de calculer combien de grains de sable il y avait sur une plage.

Nous avons séparé cela en un article séparé, que vous pouvez lire ici:

Archimède et le nombre de la bête

Mort et héritage

Archimède est mort lors de la conquête de Syracuse en 212 avant JC quand il a été tué par un soldat romain.

Il a été enterré dans une tombe sur laquelle était sculptée une sphère dans un cylindre. C’était son souhait, car il croyait que sa plus grande réussite était de trouver la formule du volume d’une sphère.

De nombreuses années plus tard, Cicéron, le gouverneur romain de Sicile, partit à la recherche de la tombe d’Archimède.

Il a découvert qu’il était devenu envahi par les mauvaises herbes et les buissons, qu’il a ordonné de nettoyer.

Aujourd’hui, nous ne savons pas où se trouve la tombe d’Archimède – elle a probablement été perdue à jamais.

Une grande partie de son travail a également été perdue à jamais, mais ce que nous en savons nous laisse admiratifs de ses réalisations.

Plus de 300 ans après la mort d’Archimède, le Grec L’historien Plutarque a dit de lui:

« Il a placé toute son affection et son ambition dans ces spéculations plus pures où il ne peut y avoir aucune référence aux besoins vulgaires de la vie. ”

Archimède était un grand scientifique pratique, mais surtout, il était à la hauteur de la philosophie grecque de mener des recherches sur le ciel bleu. Il a travaillé sur des problèmes mathématiques pour le bien des mathématiques elles-mêmes, pas pour résoudre des problèmes pratiques. Curieusement, toutes ses découvertes en mathématiques se sont finalement avérées utiles à la fois sur le plan pratique et mathématique.

Sur sa tombe, en plus du sphère dans le cylindre, son nom était écrit en grec:

Notre distribution de personnages

• Archimède a vécu dans la Grèce antique. Il est né vers 287 avant JC et est mort en 212 avant JC.
• Démocrite vivait dans la Grèce antique. Il est né vers 460 avant JC et est mort vers 370 avant JC.
• Eratosthène vivait dans la Grèce antique. Il est né vers 276 avant JC et est mort vers 194 avant JC.
• Cicéron a vécu dans l’Empire romain. Il est né le 3 janvier 106 avant JC et est mort le 7 décembre 43 avant JC.
• Léonard de Vinci a vécu en Italie. Il est né le 15 avril 1452 et est mort le 2 mai 1519.
• Galileo Galilei a vécu en Italie. Il est né le 15 février 1564 et est mort le 8 janvier 1642.
• Isaac Newton vivait en Angleterre. Il est né le 25 décembre 1642 et est mort le 20 mars 1727.
• Albert Einstein a vécu en Suisse, en Allemagne et en Amérique. Il est né le 14 mars 1879 et est mort le 18 avril 1955.

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Publié par FamousScientists.org

Lectures complémentaires
Stephanie Dalley et John Peter Oleson
Sennachérib, Archimède et la vis à eau: le contexte de l’invention dans le monde antique
Technologie et culture Vol. 44, n ° 1, pp. 1-26, janvier 2003

Reviel Netz, William Noel
Le codex d’Archimède: révélant les secrets du plus grand palimpseste du monde
Phoenix, 2008