อาร์คิมิดีส(Archimedes)

อาร์คิมิดีส(Archimedes)

อาร์คิมิดีส(Archimedes)เป็นนักปราชญ์ชาวกรีก เกิดที่ เมืองไซราคิวส์(Syracuse) บนเกาะซิซิลี(Sicily) เมื่อประมาณ 287 ก่อนคริสต์ศักราช บิดาเป็นนักดาราศาสตร์ชื่อว่า ไฟดาส(Pheidias) อาร์คิมิดีสมีความสนใจในวิชาคณิตศาสตร์มาก เขาเดินทางไปศึกษาวิชาคณิตศาสตร์กับอาจารย์ผู้เชี่ยวชาญด้านคณิตศาสตร์นามว่า ซีนอนแห่งซามอส ซึ่งเป็นลูกศิษย์คนเก่งของนักปราชญ์เลื่องชื่อลือนามว่า ยูคลิด(Euclid) ที่เมืองอาเล็กซานเดรีย(Alexandria) ซึ่งได้ชื่อว่าเป็นศูนย์กลางวิชาการของกรีกในสมัยนั้น

หลังจบการศึกษา อาร์คิมิดีสเข้าทำงานในตำแหน่งนักปราชญ์ประจำราชสำนักของพระเจ้าเฮียโร งานชิ้นเอกของอาร์คิมิดีสคือกฎของอาร์คิมิดีส(Archimedes Principle) หรือ วิธีการหาความถ่วงจำเพาะของวัตถุ(Specific Gravity) ซึ่งเกิดจากกษัตริย์เฮียโรทรงมีรับสั่งให้ช่างทำมงกุฎทองคำ โดยมอบทองคำให้ช่างทองจำนวนหนึ่ง เมื่อช่างทองนำมงกุฎมาถวาย ทรงเกิดความระแวงในท่าทางของช่างทำทองว่าอาจจะยักยอกทองคำและนำโลหะชนิดอื่นมาผสม แต่ทรงไม่สามารถหาวิธีพิสูจน์ได้ จึงทรงมอบหมายหน้าที่การค้นหาข้อเท็จจริงให้กับอาร์คิมิดีส ขั้นแรกอาร์คิมิดีสนำมงกุฎทองไปชั่งน้ำหนัก ปรากฏว่าน้ำหนักของมงกุฎเท่ากับทองที่กษัตริย์เฮียโรได้มอบให้ไป ซึ่งช่างทองอาจจะนำโลหะชนิดอื่นผสมลงไปได้ อาร์คิมิดีสครุ่นคิดเท่าไรก็คิดไม่ออก จนวันหนึ่งเขาไปอาบน้ำที่อ่างอาบน้ำสาธารณะแห่งหนึ่ง อาร์คิมิดีสลงแช่ตัวในอ่างอาบน้ำขณะน้ำเต็มอ่าง น้ำก็ล้นออกมาจากอ่างนั้น เมื่อเขาเห็นเช่นนั้นทำให้เขารู้วิธีพิสูจน์น้ำหนักของทอง ด้วยความดีใจเขารีบวิ่งกลับบ้านโดยที่ยังไม่ได้สวมเสื้อผ้า เขารีบนำมงกุฎมาผูกเชือกแล้วหย่อนลงในอ่างน้ำที่มีน้ำอยู่เต็ม แล้วรองน้ำที่ล้นออกมาจากอ่าง จากนั้นนำทองและเงินในปริมาตรเท่ากับมงกุฎมาหย่อนในอ่างเช่นเดียวกับมงกุฎ ผลปรากฏว่า ปริมาตรน้ำที่ล้นออกมานั้น เงินมีปริมาตรน้ำมากที่สุด รองลงมาคือมงกุฎและทองตามลำดับ ซึ่งจากผลการทดลองครั้งนี้สามารถสรุปได้ว่า ช่างทองนำเงินมาผสมเพื่อทำมงกุฎแน่นอน มิฉะนั้นแล้วปริมาตรน้ำของมงกุฎและทองต้องเท่ากันเพราะเป็นโลหะชนิดเดียวกัน อาร์คิมิดีสนำความขึ้นกราบทูลกษัตริย์เฮียโรให้ทรงทราบ อีกทั้งแสดงการทดลองให้ชมต่อหน้าพระพักตร์ เมื่อช่างทองเห็นดังนั้นก็รีบรับสารภาพแล้วนำทองมาคืน การค้นพบครั้งนี้ของอาร์คิมิดีสได้ตั้งเป็นกฎชื่อว่ากฎของอาร์คิมิดีส ต่อมานักวิทยาศาสตร์ได้นำหลักการเช่นเดียวกันนี้มาหาความถ่วงจำเพาะของวัตถุต่างๆ

ระหัดเกลียวของอาร์คิมิดีส

อาร์คิมิดีสไม่เพียงแต่พบวิธีหาความถ่วงจำเพาะของวัตถุได้เท่านั้น งานชิ้นสำคัญอีกชิ้นหนึ่งคือ การสร้างระหัดวิดน้ำ หรือที่มีชื่อเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า "ระหัดเกลียวของอาร์คิมิดีส(Archimedes Screw)" สำหรับวิดน้ำขึ้นมาจากบ่อหรือแม่น้ำเพื่ออุปโภคบริโภค ซึ่งทำให้ประหยัดแรงและเวลาเป็นอย่างมาก การที่อาร์คิมิดีสคิดสร้างระหัดวิดน้ำขึ้นมาเพราะเขาเห็นความลำบากของชาวเมืองในการนำน้ำจากบ่อหรือแม่น้ำมาใช้ซึ่งต้องใช้แรงและเสียเวลามาก ระหัดวิดน้ำของอาร์คิมิดีสประกอบด้วยท่อทรงกระบอกขนาดใหญ่ ภายในเป็นแกนระหัดลักษณะคล้ายกับดอกสว่าน วิธีใช้คือหมุนที่ด้ามจับ น้ำก็จะไหลขึ้นมาตามเกลียวระหัดนั้น ซึ่งต่อมามีผู้ดัดแปลงนำไปใช้ประโยชน์ในด้านต่างๆ มากมาย เช่น การลำเลียงถ่านหินเข้าสู่เตาและนำเถ้าออกจากเตา การบดเนื้อสัตว์ เป็นต้น

นอกจากนี้อาร์คิมิดีสได้ประดิษฐ์เครื่องผ่อนแรงขึ้นอีกหลายชิ้นเพื่อสร้างความสะดวกสบายให้กับชาวเมือง ได้แก่ คานดีดคานงัด(Law of the Lever) สำหรับยกของที่มีน้ำหนักมาก ซึ่งใช้วิธีง่ายๆ คือ ใช้ไม้คานยาวอันหนึ่งและหาจุดรองรับคานหรือจุดฟัลครัม(Fulcrum) ซึ่งเมื่อวางของบนปลายไม้ด้านหนึ่งและออกแรงกดปลายอีกด้านหนึ่งก็จะสามารถยกของที่มีน้ำหนักมากได้โดยง่าย นอกจากคานดีดคานงัดแล้ว อาร์คิมิดีสได้ประดิษฐ์รอก ซึ่งเป็นเครื่องกลสำหรับยกของหนักอีกชนิดหนึ่ง เครื่องกลผ่อนแรงทั้งสองชนิดนี้ อาร์คิมิดีสคิดค้นเพื่อกะลาสีเรือหลวงที่แต่ละวันต้องยกของหนักจำนวนมาก เครื่องกลผ่อนแรงของอาร์คิมิดีสอีกชนิด ได้แก่ รอกพวง ซึ่งใช้หลักการเดียวกับรอกและล้อกับเพลาสำหรับเคลื่อนย้ายของที่มีขนาดใหญ่และน้ำหนักมาก เช่น ก้อนหิน เป็นต้น ถือได้ว่าเครื่องกลผ่อนแรงของอาร์คิมิดีสเป็นรากฐานสำคัญของวิชากลศาสตร์ และยังเป็นที่นิยมมาจนถึงปัจจุบัน อีกทั้งได้มีการนำเครื่องกลผ่อนแรงเหล่านี้มาเป็นต้นแบบเครื่องกลที่สำคัญในปัจจุบัน เช่น ล้อกับเพลา เป็นต้น นอกจากนี้ อาร์คิมิดีสยังมีความชำนาญเกี่ยวกับคณิตศาสตร์อีกด้วย เขาสามารถคำนวณหาพื้นที่หน้าตัดของทรงกรวย ทรงกลม และทรงกระบอกโดยใช้สูตรทางคณิตศาสตร์ที่เขาคิดค้นขึ้นเอง และหาค่าของ p ซึ่งใช้ในการหาพื้นที่ของวงกลม

ในปี 212 ก่อนคริสต์ศักราช กองทัพโรมันยกทัพเข้าตีเมืองไซราคิวส์โดยยกทัพเรือมาปิดล้อมเกาะไซราคิวส์ไว้ อาร์คิมิดีสในฐานะนักปราชญ์ประจำราชสำนักได้รับการแต่งตั้งให้เป็นแม่ทัพบัญชาการรบป้องกันเมืองครั้งนี้ เขาประดิษฐ์อาวุธหลายชิ้นเพื่อใช้ในการต่อสู้ครั้งนี้ เช่น เครื่องเหวี่ยงหิน โดยอาศัยหลักการของคานดีดคานงัด ซึ่งสามารถเหวี่ยงก้อนหินข้ามกำแพงสร้างความเสียหายให้กับเรือของกองทัพโรมันหลายลำ อาวุธอีกชนิดหนึ่งที่อาร์คิมิดีสประดิษฐ์ขึ้น คือ โลหะขัดเงามีลักษณะคล้ายกระจกเว้าสะท้อนแสงให้มีจุดรวมความร้อนซึ่งสามารถทำให้เรือของกองทัพโรมันไหม้ไฟได้ นอกจากนี้ยังมีเครื่องกลอีกชนิดหนึ่งมีลักษณะคล้ายกับตอรืปิโดในปัจจุบัน เรียกว่า "เครื่องกลส่งท่อนไม้" ซึ่งใช้ส่งท่อนไม้ขนาดใหญ่ให้แล่นไปในน้ำเพื่อทำลายเรือข้าศึก กองทัพโรมันใช้เวลานานถึง 3 ปีกว่าจะยึดเมืองไซราคิวส์ได้สำเร็จ แม่ทัพโรมันนามว่า มาร์เซลลัส(Marcellus) สั่งให้ทหารนำตัวอาร์คิมิดีสมาพบเนื่องจากชื่นชมความสามารถของอาร์คิมิดีสมาก แต่เนื่องจากทหารผู้นั้นไม่รู้จักอาร์คิมิดีสว่าหน้าตาอย่างไร เมื่อทหารพบอาร์คิมิดีสซึ่งกำลังใช้ปลายไม้ขีดเขียนบางอย่างบนพื้นทราย ทหารได้ตวาดถามอาร์คิมิดีสว่ารู้หรือไม่ว่าอาร์คิมิดีสอยู่ที่ไหน ทำให้ทั้งสองเกิดทะเลาะวิวาทและทหารได้แทงอาร์คิมิดีสจนเสียชีวิต เมื่ออาร์เซลลัสทราบเรื่องก็เสียใจมากที่ต้องสูญเสียนักปราชญ์ที่มีความสามารถไป เขาจึงรับอุปการะครอบครัวของอาร์คิมิดีสและสร้างอนุสาวรีย์เพื่อระลึกถึงความสามารถของอาร์คิมิดีส