► อาร์คิมิดีส อัจฉริยะนักคณิตศาสตร์ นักฟิสิกส์ และนักประดิษฐ์ผู้ยิ่งใหญ่ข้ามสหัสวรรษ

อาร์คิมิดีส เป็นนักคณิตศาสตร์ นักฟิสิกส์ วิศวกร และนักประดิษฐ์คนสำคัญในสมัยโบราณ ผู้วางรากฐานให้แก่วิชาสถิตยศาสตร์ สถิตยศาสตร์ของไหล และกลศาสตร์ เป็นผู้คิดค้นนวัตกรรมเครื่องจักรกลหลายชิ้น รวมทั้งอุปกรณ์เครื่องทุ่นแรงที่ยังใช้งานอยู่จนถึงปัจจุบัน ในงานด้านคณิตศาสตร์อาร์คิมิดีสเป็นผู้คิดวิธีหาพื้นที่และปริมาตรของรูปทรงเรขาคณิตมากมาย รวมทั้งการหาค่า π (pi) เขาได้รับการยกย่องว่าเป็นหนึ่งในบรรดานักวิทยาศาสตร์ชั้นยอดและเป็นนักคณิตศาสตร์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดคนหนึ่งในยุคโบราณ

อาร์คิมิดีส เป็นชาวกรีก เกิดเมื่อ 287 ปีก่อนคริสต์ศักราช ที่เมืองซีรากูซา บนเกาะซิซิลีซึ่งอยู่ทางตอนใต้สุดของประเทศอิตาลีในปัจจุบัน ในเวลานั้นเมืองซีรากูซาจัดเป็นเมืองใหญ่ที่มีความเจริญ มีกษัตริย์ปกครอง แต่อาร์คิมิดีสได้ดั้นด้นไปเรียนยังแดนไกลที่เมืองอเล็กซานเดรียทางตอนเหนืออียิปต์ซึ่งในตอนนั้นเป็นศูนย์กลางการศึกษาที่มีชื่อเสียงมากที่สุด เขาได้เข้าเรียนที่โรงเรียนของทายาทของ Euclid ตำนานนักคณิตศาสตร์ผู้ได้ชื่อว่าเป็นบิดาแห่งเรขาคณิต

หลังจบการศึกษาที่เมืองอเล็กซานเดรีย อาร์คิมิดีสได้กลับมาใช้ชีวิตอยู่ที่เมืองซีรากูซา เป็นนักคิดและนักประดิษฐ์คนสำคัญของเมืองบ้านเกิด ทำงานและช่วยแก้ปัญหาให้กับพระเจ้าเฮียโรที่ 2 กษัตริย์ผู้ปกครองเมืองซีรากูซาซึ่งนัยว่าเป็นญาติกับเขาด้วยแต่ไม่มีหลักฐานยืนยัน อาร์คิมิดีสสร้างผลงานมากมายจนเป็นที่โปรดปรานของกษัตริย์

วลีดังที่ผู้คนทั่วโลกรู้จักกันดี “ยูเรก้า!”
เรื่องเล่าที่รู้จักกันแพร่หลายที่สุดเกี่ยวกับอาร์คิมิดีสคือตอนที่เขาค้นพบวิธีหาปริมาตรของมงกุฎทองของพระเจ้าเฮียโรที่ 2 เพื่อพิสูจน์ว่ามีการผสมเงินเข้าไปด้วยหรือไม่ อาร์คิมิดีสค้นพบคำตอบตอนที่เขากำลังอาบน้ำแล้วสังเกตเห็นว่าระดับน้ำในอ่างเพิ่มสูงขึ้นขณะเขาก้าวลงไป จึงคิดวิธีหาปริมาตรของมงกุฎโดยวิธีแทนที่น้ำได้ ซึ่งนำไปสู่การพิสูจน์ได้ว่ามงกุฏทองมีเงินผสมอยู่จริงๆ ด้วยความตื่นเต้นดีใจอาร์คิมิดีสจึงวิ่งออกไปยังท้องถนนทั้งที่ยังแก้ผ้า แล้วร้องตะโกนว่า “ยูเรก้า!” (ภาษากรีกแปลว่าฉันพบแล้ว)

อาร์คิมิดีสได้เขียนอธิบายหลักการนี้ซึ่งต่อมาเรียกว่าหลักการของอาร์คิมิดีส (Archimedes’ principle) ไว้ในหนังสือ On Floating Bodies ว่า “เมื่อนำวัตถุลงไปแทนที่ของเหลวจะมีแรงต้านเท่ากับน้ำหนักของของเหลวปริมาตรเท่าส่วนจม” สิ่งที่เขาค้นพบเป็นกฎของแรงลอยตัวและการแทนที่ซึ่งเป็นรากฐานสำคัญของวิชาสถิตยศาสตร์ของไหล ( Hydrostatics)

เครื่องทุ่นแรงที่ใช้มานานกว่า 2,000 ปี
ระหัดเกลียวของอาร์คิมีดีส (Archimedes’s Screw)
พระเจ้าเฮียโรที่ 2 ให้อาร์คิมีดีสออกแบบสร้างเรือที่ใหญ่ที่สุดในยุคนั้น บรรทุกคนได้ 600 คน มีสวนไม้ประดับ โรงยิม โบสถ์ และเครื่องอำนวยความสะดวกมากมาย สามารถใช้เป็นเรือสำราญ เรือบรรทุกสินค้า หรือเป็นเรือรบก็ได้ ปัญหาอย่างหนึ่งสำหรับเรือใหญ่ขนาดนี้ในสมัยนั้นคือมีน้ำรั่วซึมตามลำเรือมาก จำเป็นต้องมีเครื่องมือวิดน้ำออกจากท้องเรือให้ทัน อาร์คิมีดีสได้ออกแบบเครื่องมือที่ประกอบด้วยใบพัดหมุนรูปเกลียวอยู่ภายในท่อทรงกระบอก ใช้หมุนด้วยมือ มันสามารถใช้งานได้ผลเป็นอย่างดี ปัจจุบันนี้ระหัดเกลียวของอาร์คิมีดีสยังเป็นที่นิยมใช้งานกันอย่างแพร่หลายสำหรับการระบายน้ำและการขนถ่ายวัสดุประเภทเป็นเม็ดขนาดเล็ก เช่น ถ่านหินหรือเมล็ดธัญพืช

คานดีดคานงัด (Law of Lever)
อาร์คิมีดีสได้อธิบายหลักการในเรื่องนี้ไว้ในหนังสือ On the Equilibrium of Planes มีประโยชน์สำหรับการยกของที่มีน้ำหนักมาก คานดีดคานงัดใช้วิธีการง่ายๆคือหาไม้คานยาวอันหนึ่งและจุดรองรับคาน (Fulcrum) เมื่อสอดปลายไม้ด้านหนึ่งไว้ใต้สิ่งของใกล้กับตำแหน่งจุดรองรับคานและออกแรงกดที่ปลายไม้คานอีกด้านหนึ่งก็จะสามารถยกของที่มีน้ำหนักมากได้อย่างสบาย เขาได้สอนให้พวกกะลาสีเรือรู้จักใช้คานงัดของหนักโดยไม่ต้องออกแรงมากนัก และนี่เป็นที่มาของวาทะเด็ดของเขาที่ว่า “Give me a place to stand, and a lever long enough, and I will move the world.” – หาที่ยืนกับคานงัดที่ยาวพอให้ฉันสิ แล้วฉันจะเคลื่อนโลกให้ดู

เครื่องชักรอก (Block and tackle)
อาร์คิมีดีสคิดค้นเครื่องชักรอกหรือระบบรอกพวงที่ใช้รอกหลายตัวซึ่งช่วยทุ่นแรงในการยกของหนักเพื่อให้พวกกะลาสีเรือที่แต่ละวันต้องยกของหนักจำนวนมากไม่ต้องเหนื่อยมากเกินไปและไม่ต้องใช้คนจำนวนมากในการยกของหนัก ก่อนจะมีเครื่องมือชนิดนี้ของหนัก 1 ตันต้องใช้คนยกมากถึง 30 – 40 คน แต่เมื่อมีเครื่องชักรอกคนเพียงคนเดียวก็สามารถจะยกขึ้นได้ เมื่อเครื่องชักรอกของอาร์คิมิดิสถูกใช้งานอย่างแพร่หลายก็ทำให้วิทยาการของโลกเจริญรุดหน้าไปมาก เพราะการสร้างสิ่งก่อสร้างขนาดใหญ่สามารถทำได้ง่ายขึ้นและเทคโนโลยีนี้ก็ยังถูกพัฒนาต่อเนื่องมาจนถึงปัจจุบันอย่างเช่นเครนขนาดใหญ่ที่ใช้ในการสร้างตึกสูงก็ใช้ระบบรอกที่อาร์คิมิดิสเป็นผู้คิดค้นขึ้นมา

เครื่องทุ่นแรงต่างๆที่อาร์คิมีดีสคิดค้นขึ้นมานอกจากจะมีประโยชน์ต่อการทำงานอย่างมากมายจนเป็นที่นิยมใช้กันต่อเนื่องยาวนานกว่า 2,000 ปีแล้วนั้น มันยังเป็นรากฐานที่สำคัญของวิชากลศาสตร์ รวมถึงเป็นต้นแบบของเครื่องจักรกลที่สำคัญในปัจจุบันอีกจำนวนมาก

สุดยอดนักคณิตศาสตร์ยุคโบราณ
การประมาณค่า π 
ทรงกลมและทรงกระบอก
พาราโบลาและเส้นตรง
จุดศูนย์ถ่วงของระนาบ

คิดค้นอาวุธสงครามเพื่อปกป้องบ้านเมือง
กรงเล็บของอาร์คิมิดีส (Claw of Archimedes)
ลำแสงพิฆาตของอาร์คิมิดีส (Archimedes’ Death Ray)

จบชีวิตขณะคิดโจทย์คณิตศาสตร์
หลังจากปิดล้อมอยู่นานในที่สุดกองทัพโรมันก็สามารถตีเมืองซีรากูซาได้สำเร็จ นายพลมาร์เซลลัสที่ชื่นชมความสามารถของอาร์คิมิดีสอย่างมากและคิดว่าอาร์คิมิดีสคือสมบัติทางวิทยาศาสตร์อันล้ำค่า ได้สั่งให้ทหารนำตัวอาร์คิมิดีสมาพบโดยห้ามทำร้ายเขา ทหารมาตามตัวอาร์คิมิดีสไปพบแม่ทัพโรมันขณะที่เขากำลังคิดใคร่ครวญปัญหาคณิตศาสตร์อยู่ เขาจึงปฏิเสธโดยบอกกับทหารว่าเขาต้องทำโจทย์คณิตศาสตร์ให้เสร็จก่อน อย่าเพิ่งมารบกวน ทหารโรมันโกรธมากจึงใช้ดาบฆ่าเขา นายพลมาร์เซลลัสโกรธมากที่ผู้ซึ่งเขาเรียกว่า “เทพเจ้าแห่งเรขาคณิต” ต้องตายไปทั้งๆที่เขาสั่งห้ามทำอันตรายต่อเขาไว้แล้ว

นักวิทยาศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่ข้ามสหัสวรรษ
ผลงานของอาร์คิมิดีสทั้งในฐานะนักฟิสิกส์ นักคณิตศาสตร์ วิศวกร หรือนักประดิษฐ์ ล้วนมีประโยชน์ต่อผู้คนทั่วโลกอย่างมหาศาล ผลงานหลายอย่างของเขาถูกนำไปใช้ประโยชน์ตั้งแต่สมัยโบราณสืบเนื่องต่อมาข้ามสองสหัสวรรษจนถึงปัจจุบันก็ยังคงใช้งานได้ดี กาลิเลโอให้การยกย่องต่ออาร์คิมิดีสหลายต่อหลายครั้งและให้ฉายาเขาว่า ‘เหนือมนุษย์’ (Superhuman) ส่วนกอทท์ฟรีด ไลบ์นิซบอกว่าหากใครรู้จักเข้าใจอาร์คิมิดีสดีพอจะให้การยกย่องต่อความสำเร็จของคนสำคัญยุคต่อมาน้อยลง อาร์คิมิดีสจึงได้รับการยกย่องให้เป็นทั้งนักคณิตศาสตร์และนักวิทยาศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่ของโลกตลอดกาล

ที่มา
https://www.takieng.com/stories/10098

ใส่ความเห็น

อีเมลของคุณจะไม่แสดงให้คนอื่นเห็น