Что нашел Архимед
Часто к месту и не к месту мы восклицаем «эврика!», не слишком задумываясь о значении этого слова и еще менее о том, откуда пришло оно в наш язык. В переводе с древнегреческого «эврика» означает «я нашел!» Сорвалось это восклицание с губ великого ученого и изобретателя Архимеда (287–212 до н. э.) и с тех пор понятно каждому без перевода. Так что же открыл, нашел Архимед, чтобы закричать на весь мир: «Эврика!»? Может быть, вы знаете, а может быть, нет.
Но, прежде чем открыть этот маленький секрет, давайте вспомним самого Архимеда.
Архимед родился в городе Сиракузы на острове Сицилия. Его отец был астроном и математик. С детства Архимед полюбил мир чисел. Он научился доказывать теоремы высшей геометрии методом интегралов и производных, почти на два тысячелетия опередив Ньютона и Кеплера! Безусловно, это был гений. Он являл собой редчайшее сочетание теоретика и изобретателя. Ему принадлежит много открытий в науке, которыми мы пользуемся до сих пор. Уже тогда он знал о силе пара и уже тогда пытался создать (а может быть, и создал!) такие орудия, из которых посредством пара выбрасывались бы особые метательные снаряды. Архимед изобрел рычаг, и, разгадав головоломку центра тяжести, с полным основанием мог заявить: «Дайте мне точку опоры, и я переверну мир!»
Вот какие слова нашел для определения этого математического гения греческий писатель Плутарх:
«Архимед был человеком такого возвышенного образа мыслей, такой глубины души и богатства познаний, что к нуждам повседневной жизни относился с полным равнодушием и пренебрежением. Все силы он посвящал решению труднейших задач. Решая их, он всегда умел добиться предельной краткости, простоты и изящества. Есть люди, которые приписывают это его природному дарованию, но более правы те, кто считает, что легкость и изящество у него — результат огромного труда. Собственными силами едва ли кто найдет предлагаемое Архимедом доказательство, но стоит понять его суть — и вот уже представляется удивительным, как это ты сам сразу не догадался, как это ты сам его не открыл. И поневоле хочется верить баснословному рассказу, будто Архимед был тайно очарован какой-то богиней, не покидавшей его ни на миг, и потому забывал о пище и о питье, забывал мыться в бане, и его силой приходилось туда тащить, но и в бане он продолжал думать о своем и чертил геометрические фигуры на золе очага. Вот каков был Архимед!..»
А теперь вернемся к тому открытию, которому мы обязаны появлением в русском языке звонкого слова «эврика!»
Однажды сиракузский правитель заказал придворному мастеру сделать золотую корону и дал ему для этой цели девятнадцать фунтов золота. Но царь знал, что мастер нечист на руку, а потому решил проверить, не подмешал ли он в золото серебра. Царь позвал к себе Архимеда, вручил ему готовую корону и попросил определить, сколько в ней золота и сколько серебра. Архимед долго бился над этой задачей, пока вдруг, сидя в ванне, не открыл свой знаменитый закон. Ну-ка, вспомните его! Ну конечно же: всякое тело, погруженное в воду, теряет в весе столько, сколько воды, оно вытесняет! От этого открытия Архимед пришел в такой восторг, что, забыв обо всем на свете, в том числе и о приличиях, голый побежал по улицам города, выкрикивая: «Эврика! Эврика!»
Ну а уж затем ученый быстро выполнил задание сиракузского царя. Сначала он взвесил золотую корону в воздухе, а потом в воде. Допустим, в воздухе она весила девятнадцать фунтов, а в воде восемнадцать, то есть потеряла в весе один фунт. Но Архимед сделал больше: он взвесил еще и воду, которую вытеснила корона, — она тоже весила один фунт. Архимед повторил такие же опыты много раз с серебряными, железными и прочими предметами, и каждый раз результат оказывался одним и тем же.
Итак, корона весила девятнадцать фунтов. Архимед взял девятнадцать фунтов чистого золота, погрузил его в воду и узнал, сколько воды должна вытеснить корона из чистого золота, потому что каждый металл имеет свой удельный вес. Потом он взял корону сиракузского мастера, погрузил ее в воду и увидел, что она вытеснила воды гораздо больше. Следовательно, она была сделана не из чистого золота, а с примесью какого-то другого металла.
Более всех был поражен этим открытием Архимеда сам мастер, который понес суровое, хотя и заслуженное наказание за воровство.
Сжег ли Архимед римский флот?
Однажды Архимед в беседе с сиракузским царем заявил, что любой, даже самый тяжелый груз можно запросто сдвинуть с места, приложив совершенно незначительную силу. Тогда же он сгоряча заявил, что будь у него рычаг и твердая поверхность, в которую можно опереться ногой, то он сдвинул бы с места и нашу Землю.
Царь изумился и попросил доказать слово делом. Архимед велел нагрузить корабль, который незадолго до этого с огромным трудом вытащили на берег, посадил на него экипаж матросов, а сам сел поодаль и стал вытягивать канат, пропущенный через созданную им систему блоков. Тянул он безо всякого напряжения, но корабль вдруг тронулся с места и двинулся по суше ровно и медленно, словно плыл по морю!
Не правда ли, трудно в это поверить, но можно, тем более что об этом событии опять же свидетельствует Плутарх.
Однако куда труднее поверить в то, о чем речь идет ниже…
Так вот, пораженный сиракузский правитель попросил Архимеда послужить городу и создать несколько военных машин. Вообще-то Архимед считал создание машин занятием никчемным, но эту царскую просьбу он выполнил с блеском. Доказательство — успех обороны Сиракуз от войск римского полководца Клавдия Марцелла.
В 213 году до нашей эры, противоборствуя Карфагену, римляне высадились на Сицилии. С суши и с моря войска и флот, состоявший из шестидесяти военных кораблей, осадил Сиракузы. Кроме того, на громадном плоту из восьми связанных друг с другом судов плыла грозная осадная машина, под названием «самбука». Но оказалось, что римляне бессильны перед мощью оборонительных машин и различных механизмов Архимеда, сослуживших сиракузянам верную службу.
Штурм Сиракуз начался одновременно с суши и с моря. Каково же было удивление римлян, когда со стен осажденной крепости на них с невероятной силой и скоростью обрушился град стрел и камней. Римский историк Тит Ливий говорит, что Архимед разместил на стенах машины разной величины. В дальние суда летели громадные камни, в ближние — камни поменьше, зато с большей частотой. Метательные машины накрыли римскую пехоту тучей стрел. Ничто не помогало избежать страшного и неожиданного удара. Огромные камни Архимедовой «артиллерии» в пух и прах разнесли самбуку. Хитроумные механизмы уничтожали противников на расстоянии, хватали железными «клювами» тех, кто подходил к стенам, поднимали и сбрасывали с высоты.
Механизмы Архимеда были способны поднять даже корабли. Корабль, поднятый с морской поверхности, кружился в воздухе и представлял собой ужасное зрелище. Люди выпадали из него, как грибы из корзины, после чего опустевшее судно разбивалось о прибрежные скалы…
Марцелл в смятении дал приказ отступать, но решил расположить свои корабли вне досягаемости сиракузских орудий. Архимед достал их и там. Согласно преданию, на этот раз он (поскольку исторических свидетельств нет) изготовил огромное шестиугольное зеркало, на определенном расстоянии от которого поставил малые зеркала с четырьмя углами. Все эти зеркала приводились в движение, причем большое зеркало находилось в середине, то есть в фокусе солнечных лучей. Лучи, отражаемые малыми зеркалами, падали на огромное зеркало. Таким образом, создав естественный гиперболоид солнечной энергии, Архимед направил на римские корабли отраженные зеркалами лучи солнца и сжег римский флот.
