ARCHIMÈDE: BIOGRAPHIE, CONTRIBUTIONS ET INVENTIONS - SCIENCE - 2024

Archimède de Syracuse (287 avant JC - 212 avant JC) était un mathématicien, physicien, inventeur, ingénieur et astronome grec de l'ancienne ville de Syracuse, sur l'île de Sicile. Ses contributions les plus marquantes sont le principe archimédien, le développement de la méthode d'épuisement, la méthode mécanique ou la création du premier planétarium.

Il est actuellement considéré comme l'une des trois figures les plus importantes des mathématiques anciennes avec Euclide et Apollonius, car leurs contributions ont signifié d'importantes avancées scientifiques pour l'époque dans les domaines du calcul, de la physique, de la géométrie et de l'astronomie. À son tour, cela fait de lui l'un des scientifiques les plus éminents de l'histoire humaine.

Malgré le fait que peu de détails de sa vie personnelle sont connus - et ceux qui sont connus sont d'une fiabilité douteuse - ses contributions sont connues grâce à une série de lettres écrites sur son travail et ses réalisations qui ont été conservées jusqu'à aujourd'hui, appartenant à à la correspondance qu'il entretenait pendant des années avec des amis et d'autres mathématiciens de l'époque.

Archimède était célèbre à son époque pour ses inventions, qui ont attiré beaucoup d'attention de ses contemporains, en partie parce qu'elles étaient utilisées comme dispositifs de guerre pour empêcher avec succès de nombreuses invasions romaines.

Cependant, il aurait prétendu que la seule chose vraiment importante était les mathématiques et que ses inventions n'étaient que le produit du passe-temps de la géométrie appliquée. Dans la postérité, ses travaux en mathématiques pures ont été beaucoup plus appréciés que ses inventions.

Biographie

Archimède de Syracuse est né vers 287 av. Peu d'informations sont connues sur ses premières années, même si l'on peut dire qu'il est né à Syracuse, ville considérée comme le principal port maritime de l'île de Sicile, aujourd'hui en Italie.

À cette époque, Syracuse était l'une des villes qui composaient la soi-disant Magna Graecia, qui était l'espace habité par des colons d'origine grecque vers la zone sud de la péninsule italienne et en Sicile.

Aucune donnée spécifique n'est connue sur la mère d'Archimède. En ce qui concerne le père, on sait que cela s'appelait Phidias et qu'il était dédié à l'astronomie. Cette information sur son père est connue grâce à un fragment du livre The Sand Counter, écrit par Archimède, dans lequel il mentionne le nom de son père.

Héraclide, qui était un philosophe et astronome grec, était un ami proche d'Archimède et a même écrit une biographie sur lui. Cependant, ce document n'a pas été conservé, donc toutes les informations qu'il contient sont inconnues.

D'autre part, l'historien, philosophe et biographe Plutarco a indiqué dans son livre intitulé Parallel Lives qu'Archimède avait une relation de sang avec Hiéron II, un tyran qui commandait à Syracuse depuis 265 av.

Formation

En raison du peu d'informations dont on dispose sur Archimède, on ne sait pas avec certitude où il a obtenu sa première formation.

Cependant, divers historiographes ont déterminé qu'il y a une forte possibilité qu'Archimède ait étudié à Alexandrie, qui était le centre culturel et d'enseignement grec le plus important de la région.

Cette hypothèse est étayée par les informations fournies par l'historien grec Diodorus Siculus, qui a indiqué qu'Archimède a probablement étudié à Alexandrie.

De plus, dans beaucoup de ses travaux, Archimède lui-même fait mention d'autres scientifiques de l'époque dont le travail était concentré à Alexandrie, on peut donc supposer qu'il s'est réellement développé dans cette ville.

Certaines des personnalités avec lesquelles Archimède aurait interagi à Alexandrie sont le géographe, mathématicien et astronome Eratosthenes de Cyrène, et le mathématicien et astronome Conon de Sanos.

Motivation familiale

D'autre part, le fait que le père d'Archimède était un astronome a peut-être eu une influence notable sur les inclinations qu'il a démontrées plus tard, car plus tard et dès son plus jeune âge, une attirance particulière pour le domaine de la science s'est manifestée en lui. science.

Après son séjour à Alexandrie, on estime qu'Archimède est retourné à Syracuse.

Travail scientifique

De retour à Syracuse, Archimède a commencé à concevoir différents artefacts qui lui ont très vite fait gagner en popularité parmi les habitants de cette ville. Dans cette période, il se consacre entièrement au travail scientifique, produit diverses inventions et déduit diverses notions mathématiques bien en avance sur son temps.

Par exemple, en étudiant les caractéristiques des figures solides courbes et planes, il en est venu à évoquer des concepts liés au calcul intégral et différentiel, développé plus tard.

De même, Archimède a été celui qui a défini que le volume associé à une sphère correspond à deux fois la taille du cylindre qui la contient, et c'est lui qui a inventé la poulie composée, sur la base de ses découvertes sur la loi du levier.

Conflit à Syracuse

Au cours de l'année 213 av.J.-C., des soldats romains entrèrent dans la ville de Syracuse et encerclèrent ses colons afin de les faire capituler.

Cette action a été menée par le militaire et homme politique grec Marco Claudio Marcelo dans le cadre de la deuxième guerre punique. Plus tard, elle fut connue sous le nom d'épée de Rome, car elle finit par conquérir Syracuse.

Au milieu du conflit, qui a duré deux ans, les habitants de Syracuse se sont battus contre les Romains avec courage et férocité, et Archimède a joué un rôle très important, puisqu'il se consacrait à la création d'outils et d'instruments qui aideraient à vaincre les Romains.

Finalement, Marco Claudio Marcelo a pris la ville de Syracuse. Devant la grande intelligentsia d'Archimède, Marcelo a ordonné de manière stricte de ne pas le blesser ni le tuer. Cependant, Archimède a été tué aux mains d'un soldat romain.

Mort

Archimède est mort en 212 avant JC. Plus de 130 ans après sa mort, en 137 avant JC, l'écrivain, homme politique et philosophe Marco Tulio Cicéron occupait un poste dans l'administration de Rome et voulait retrouver la tombe d'Archimède.

Cette tâche n'a pas été facile, car Cicéron n'a pu trouver personne pour indiquer l'emplacement précis. Cependant, il l'a finalement obtenu, très proche de la porte d'Agrigente et dans un état déplorable.

Cicéron nettoya la tombe et découvrit qu'une sphère était inscrite à l'intérieur d'un cylindre, en référence à la découverte du volume par Archimède il y a quelque temps.

Versions sur sa mort

Première version

L'une des versions indique qu'Archimède était en train de résoudre un problème mathématique lorsqu'il a été approché par un soldat romain. On dit qu'Archimède a peut-être demandé un peu de temps pour résoudre le problème, alors le soldat l'aurait tué.

Deuxième version

La deuxième version est similaire à la première. Il raconte qu'Archimède résolvait un problème de mathématiques lorsque la ville a été prise.

Un soldat romain est entré dans sa concession et lui a ordonné de rencontrer Marcellus, ce à quoi Archimède a répondu en disant qu'il devait d'abord résoudre le problème sur lequel il travaillait. Le soldat a été bouleversé par cette réponse et l'a tué.

Troisième version

Cette hypothèse indique qu'Archimède avait entre les mains une grande diversité d'instruments de mathématiques. Puis, un soldat l'a vu et il semblait qu'il pouvait transporter des objets de valeur, alors il l'a tué.

Quatrième version

Cette version illustre qu'Archimède était accroupi près du sol, contemplant certains plans qu'il étudiait. Apparemment, un soldat romain est venu derrière et, ignorant qu'il s'agissait d'Archimède, l'a abattu.

Les contributions scientifiques d'Archimède

Le principe d'Archimede

Le principe archimédien est considéré par la science moderne comme l'un des héritages les plus importants de l'époque antique.

Tout au long de l'histoire, et oralement, il a été transmis qu'Archimède est arrivé à sa découverte accidentellement grâce au roi Hiéron qui le chargeait de vérifier si une couronne en or, commandée par lui, n'était faite que d'or. pur et ne contenait aucun autre métal. Il devait faire cela sans détruire la couronne.

On raconte que pendant qu'Archimède réfléchissait à la manière de résoudre ce problème, il a décidé de prendre un bain, et quand il est entré dans la baignoire, il a remarqué que l'eau augmentait de niveau quand il s'y plongeait.

De cette manière, il en viendrait à découvrir le principe scientifique selon lequel «tout corps totalement ou partiellement immergé dans un fluide (liquide ou gaz) reçoit une poussée ascendante, égale au poids du fluide délogé par l'objet».

Ce principe signifie que les fluides exercent une force vers le haut - qui pousse vers le haut - sur tout objet immergé en eux, et que la quantité de cette force de poussée est égale au poids du liquide déplacé par le corps immergé, quel que soit son poids.

L'explication de ce principe décrit le phénomène de flottation, et se trouve dans son Traité sur les corps flottants.

Le principe d'Archimède a été énormément appliqué dans la postérité pour le flottement d'objets à usage massif comme les sous-marins, les navires, les gilets de sauvetage et les montgolfières.

Méthode mécanique

Une autre des contributions les plus importantes d'Archimède à la science était l'inclusion d'une méthode purement mécanique - c'est-à-dire technique - dans le raisonnement et l'argumentation des problèmes géométriques, ce qui signifiait une manière sans précédent de résoudre ce type de problème pour l'époque.

Dans le contexte d'Archimède, la géométrie était considérée comme une science exclusivement théorique, et le point commun était que des mathématiques pures elle descendait vers d'autres sciences pratiques dans lesquelles ses principes pouvaient être appliqués.

Pour cette raison, il est aujourd'hui considéré comme le précurseur de la mécanique en tant que discipline scientifique.

Dans l'écriture où le mathématicien expose la nouvelle méthode à son ami Ératosthène, il indique qu'elle permet d'aborder des questions de mathématiques par la mécanique, et que d'une certaine manière il est plus facile de construire la preuve d'un théorème géométrique s'il est déjà vous avez des connaissances pratiques préalables, que si vous n'en avez aucune idée.

Cette nouvelle méthode de recherche menée par Archimède deviendrait un précurseur de l'étape informelle de découverte et de formulation d'hypothèses de la méthode scientifique moderne.

Explication de la loi du levier

Si le levier est une machine simple qui a été utilisée bien avant Archimède, c'est lui qui a formulé le principe qui explique son fonctionnement dans son traité Sur l'équilibre des plans.

Dans la formulation de cette loi, Archimède établit des principes qui décrivent les différents comportements d'un levier lors du placement de deux corps dessus, en fonction de leur poids et de leur distance par rapport au point d'appui.

De cette manière, il souligne que deux corps susceptibles d'être mesurés (commensurables), placés sur un levier, s'équilibrent lorsqu'ils sont à des distances inversement proportionnelles à leur poids.

De la même manière, des corps incommensurables (qui ne peuvent être mesurés) le font, mais cette loi n'a été prouvée par Archimède qu'avec des corps du premier type.

Sa formulation du principe du levier est un bon exemple de l'application de la méthode mécanique, puisque selon ce qu'il explique dans une lettre adressée à Dositeo, elle a été découverte dans un premier temps grâce aux méthodes mécaniques qu'il a mises en pratique.

Plus tard, il les a formulés en utilisant des méthodes de géométrie (théorique). De cette expérimentation sur les corps, la notion de centre de gravité a également émergé.

Développement de la méthode d'épuisement ou d'épuisement pour la démonstration scientifique

L'épuisement est une méthode utilisée en géométrie qui consiste à rapprocher des figures géométriques dont l'aire est connue, par inscription et circonscription, sur une autre dont l'aire est destinée à être connue.

Bien qu'Archimède n'ait pas été le créateur de cette méthode, il l'a développée de manière magistrale, réussissant à calculer une valeur précise de Pi à travers elle.

Archimède, selon la méthode de l'épuisement, inscrit et circonscrit des hexagones à une circonférence de diamètre 1, réduisant la différence entre l'aire des hexagones et celle de la circonférence à une absurdité.

Pour ce faire, il a coupé en deux les hexagones en créant des polygones avec jusqu'à 16 côtés, comme le montre la figure précédente.

De cette manière, il en est venu à préciser que la valeur de pi (de la relation entre la longueur d'une circonférence et son diamètre) se situe entre les valeurs 3.14084507… et 3.14285714….

Archimède a magistralement utilisé la méthode de l'épuisement car il a non seulement réussi à aborder le calcul de la valeur de Pi avec une marge d'erreur assez faible, et donc, souhaitée-, mais aussi, parce que Pi est un nombre irrationnel, à travers Cette méthode et les résultats obtenus ont jeté les bases qui allaient germer dans le système de calcul infinitésimal, et plus tard, dans le calcul intégral moderne.

La mesure du cercle

Pour déterminer l'aire d'un cercle, Archimède a utilisé une méthode qui consistait à dessiner un carré qui s'inscrivait exactement à l'intérieur d'un cercle.

Sachant que l'aire du carré était la somme de ses côtés et que l'aire du cercle était plus grande, il commença à travailler sur l'obtention d'approximations. Il l'a fait en remplaçant le carré par un polygone à 6 côtés, puis en travaillant avec des polygones plus complexes.

Archimède a été le premier mathématicien de l'histoire à avoir failli faire un calcul sérieux du nombre Pi.

La géométrie des sphères et des cylindres

Parmi les neuf traités qui compilent les travaux d'Archimède sur les mathématiques et la physique, il y a deux volumes sur la géométrie des sphères et des cylindres.

Ce travail traite de la détermination que l'aire de toute sphère de rayon est quatre fois celle de son plus grand cercle, et que le volume d'une sphère est des deux tiers de celui du cylindre dans lequel elle est inscrite.

Les inventions

Odomètre

Aussi connu sous le nom de compteur kilométrique, c'était une invention de cet homme célèbre.

Cet appareil a été construit sur le principe d'une roue qui, lorsqu'elle tourne, active des engrenages qui permettent de calculer la distance parcourue.

Selon ce même principe, Archimède a conçu différents types d'odomètres à des fins militaires et civiles.

Le premier planétarium

S'appuyant sur le témoignage de nombreux écrivains classiques tels que Cicéron, Ovide, Claudien, Marciano Capela, Cassiodorus, Sextus Empiricus et Lactance, de nombreux scientifiques attribuent aujourd'hui la création du premier planétarium rudimentaire à Archimède.

C'est un mécanisme composé d'une série de "sphères" qui ont réussi à imiter le mouvement des planètes. Jusqu'à présent, les détails de ce mécanisme sont inconnus.

Selon Cicéron, les planétariums construits par Archimède étaient au nombre de deux. Dans l'un d'eux, la terre et les différentes constellations qui l'entourent étaient représentées.

Dans l'autre, avec une seule rotation, le soleil, la lune et les planètes ont effectué leurs propres mouvements indépendants par rapport aux étoiles fixes de la même manière qu'ils le faisaient un jour réel. Dans ce dernier, en outre, des phases successives et des éclipses de lune ont pu être observées.

Vis d'Archimède

La vis d'Archimède est un dispositif utilisé pour transporter l'eau du bas vers le haut à travers une pente, à l'aide d'un tube ou d'un cylindre.

Selon l'historien grec Diodore, grâce à cette invention l'irrigation des terres fertiles situées le long du Nil dans l'Égypte ancienne a été facilitée, car les outils traditionnels exigeaient un effort physique immense qui épuisait les ouvriers.

Le cylindre utilisé comporte à l'intérieur une vis de même longueur, qui maintient interconnecté un système d'hélices ou d'ailettes qui effectuent un mouvement rotatif entraîné manuellement par un levier rotatif.

De cette manière, les hélices parviennent à pousser n'importe quelle substance de bas en haut, formant une sorte de circuit infini.

Griffe d'Archimède

La griffe d'Archimède, ou la main de fer comme on l'appelle également, était l'une des armes de guerre les plus redoutables créées par ce mathématicien, devenant la plus importante pour la défense de la Sicile contre les invasions romaines.

Selon les recherches menées par les professeurs de l'Université Drexel, Chris Rorres (Département de mathématiques) et Harry Harris (Département de génie civil et d'architecture), c'était un gros levier qui avait un grappin attaché au levier. au moyen d'une chaîne qui y pendait.

À travers le levier, le crochet était manipulé de manière à tomber sur le navire ennemi, et l'objectif était de l'accrocher et de le soulever à un point tel que lorsqu'il serait relâché, il serait capable de le renverser complètement ou de le faire s'écraser contre les rochers sur le rivage.

Rorres et Harris ont présenté au Symposium "Machines et structures extraordinaires de l'Antiquité" (2001), une représentation miniature de cet artefact intitulée "Une formidable machine de guerre: construction et fonctionnement de la main de fer d'Archimède"

Pour mener à bien ce travail, ils se sont appuyés sur les arguments des anciens historiens Polybe, Plutarque et Tito Livio.

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