ARCHIMEDES war ein berühmter Gelehrter und der bedeutendste Mathematiker, Physiker und Techniker der Antike. Zeitgenossen von ihm waren ARISTOTELES (384 v. Chr. - 322 v. Chr.) und EUKLID (um 295 v. Chr.). In China wurde in dieser Zeit die Große Mauer gebaut, das mit 2.450 km längste Bauwerk der Welt.
Leben und Wirken
Über das Leben von ARCHIMEDES wie auch seiner Zeitgenossen sind kaum
Einzelheiten bekannt. Von ARCHIMEDES weiß man, dass er um 287 v.
Chr. in Syrakus auf Sizilien geboren wurde. Sein Vater war ein bekannter
Astronom, die Familie wahrscheinlich mit König HIERON verwandt. Der
Vater von ARCHIMEDES erkannte schon früh die wissenschaftlichen Neigungen
seines Sohnes und führte ihn in die Naturwissenschaften und insbesondere
in die Astronomie ein. Wahrscheinlich hielt sich ARCHIMEDES bei seinen
Reisen auch längere Zeit in Alexandria auf, einem geistigen Zentrum
des damaligen Griechenland.
Nach der Rückkehr in seine Heimatstadt Syrakus widmete sich ARCHIMEDES
seinen wissenschaftlichen Interessen auf dem Gebiet der Mathematik und
der Naturwissenschaften.
Bekannt sind u. a. folgende Schriften von ihm:
- Über Kugel und Zylinder
- Über die Kreismessung
- Über Spiralen
- Vom Gleichgewicht ebener Flächen oder Schwerpunkte ebener Flächen
- Über schwimmende Körper
ARCHIMEDES konstruierte auch zahlreiche mechanische Vorrichtungen, z. B. Wurfmaschinen. Damit half er, seine Heimatstadt zwei Jahre lang gegen die Römer zu verteidigen. Er wurde 212 v. Chr. bei der Eroberung seiner Heimatstadt Syrakus durch die Römer erschlagen, obwohl der römische Feldherr MARCELLUS ausdrücklich befohlen hatte, den berühmten ARCHIMEDES zu verschonen.
Wissenschaftliche Leistungen
Charakteristisch für ARCHIMEDES ist, dass er sich nicht mit der Entdeckung
einzelner Lehrsätze begnügte, sondern neue Ideen und Methoden
ausarbeitete und praktisch anwendete.
So führte er z. B. den Begriff Schwerpunkt
ein und bestimmte ihn für verschiedene Körperformen.
Aus physikalischer Sicht sind seine Entdeckungen zum Auftrieb (archimedisches
Gesetz) und zum Gleichgewicht am Hebel (Hebelgesetz)
wohl am bedeutendsten. Zum Auftrieb formulierte er:
Ein Körper taucht in eine spezifisch schwerere
Flüssigkeit soweit ein, daß die von ihm verdrängte Flüssigkeitsmenge
so schwer ist wie der ganze Körper. ... Ein Körper, der spezifisch
schwerer ist als die Flüssigkeit, sinkt in dieser bis zum Grunde
hinab und wird in der Flüssigkeit um so viel leichter, wie die von
ihm verdrängte Flüssigkeitsmenge wiegt.
(Aus: Archimedes: Über schwimmende Körper)
Wie die antike Geschichtsschreibung berichtet, hat ARCHIMEDES das Gesetz über den Auftrieb in Flüssigkeiten entdeckt, als er eine schwierige Aufgabe seines Königs HIERON von Syrakus (306 v. Chr. - 215 v. Chr.) zu lösen hatte. HIERON hatte sich von einem Goldschmied eine neue Krone aus reinem Gold anfertigen lassen. Die neue Krone war wunderschön, aber der König war misstrauisch, ob der Goldschmied nicht die Krone durch Beimischung von Silber verfälscht hatte. Der berühmte ARCHIMEDES sollte diese Frage beantworten, ohne die Krone zu zerstören. Bei einem Bad in der Wanne (Bild 2) kam ihm die entscheidende Idee, als er wieder einmal die Auftriebskraft an seinem Körper spürte. Er soll nackt durch die Straßen gelaufen sein und gerufen haben: "Heureka - ich habs gefunden."
ARCHIMEDES löste die Aufgabe folgendermaßen: Er befestigte
die Krone auf der einen Seite und ein gleich schweres Stück Gold
auf der anderen Seite einer Waage und ließ beide Körper in
Wasser hinab
(Bild 3) . Die Waage, die vorher im Gleichgewicht war, neigte sich nach
einer Seite. Da die Masse der beiden Körper gleich war, hätte
auch das Volumen beider Körper gleich sein müssen, wenn die
Dichten gleich gewesen wären. Sind die Volumen aber unterschiedlich,
so verdrängt der Körper mit dem größeren Volumen
ein größeres Volumen Wasser. Damit wirkt an diesem Körper
eine größere Auftriebskraft, denn diese ist gleich der Gewichtskraft
der verdrängten Flüssigkeit. Wenn sich die Waage mit den Körpern
im Wasser neigt (Bild 3), dann wirkt an der Krone eine größere
Auftriebskraft. Die mittlere Dichte der Krone ist also kleiner als die
des reinen Goldes. Es muss ein Stoff mit einer kleineren Dichte als Gold,
z. B. Silber, beigemengt worden sein.
Weitere wissenschaftliche Leistungen
Bezüglich des Gleichgewichts am Hebel lehrte ARCHIMEDES u. a.:
"Soll an einem ungleicharmigen Hebel ein Gleichgewicht vorhanden sein, so müssen sich die Gewichte umgekehrt proportional verhalten wie die Längen der Arme, an denen sie hängen. Größte Lasten lassen sich auf diese Art und Weise bewegen."
Er erkannte, dass man mithilfe von Hebeln schwere Lasten bewegen konnte. Daran knüpft das ihm zugeschriebene Wort an:
"Gebt mir einen Ort außerhalb der Erde, wo ich stehen kann, und ich will die Welt bewegen."
Bild 4 zeigt eine mittelalterliche Darstellung dazu, dass man mit einem hinreichend langen Hebel die Erde bewegen könnte.
ARCHIMEDES konstruierte auch mechanische Anlagen, die auf der Grundlage des Hebelgesetzes funktionierten und die für die Verteidigung seiner Heimatstadt Syrakus eingesetzt wurden. Zwei Jahre konnte die Stadt erfolgreich vor den Römern verteidigt werden.
Ein weiteres Beispiel für eine nützliche Konstruktion ist die
archimedische Schraube, eine Anordnung
zum Heben von Wasser durch Drehen einer schraubenförmigen Anordnung
(Bild 5).
ARCHIMEDES führte selbst Experimente durch und probierte die von
ihm konstruierten Geräte aus. Es war in der Antike ungewöhnlich,
dass ein freier Mann selbst experimentierte. Körperliche Arbeit galt
für den freien Mann als unwürdig. Umso mehr ist ARCHIMEDES als
Experimentator zu würdigen. Seine Maschinen hätten die menschliche
Arbeit erleichtern können. Doch es gab genügend Arbeitssklaven,
die Entdeckungen des ARCHIMEDES blieben zu seiner Zeit ohne Wirkung. Für
sie bestand kein Bedarf.
Auch seine experimentellen Ergebnisse zur Ermittlung der Tragfähigkeit
von Schiffen wurden erst im 17. Jahrhundert genutzt. Bis dahin genügten
die Abschätzungen der Schiffbauer.
Der griechische Gelehrte PLUTARCH schrieb über den Tod des Archimedes:
Am meisten bekümmerte MARCELLUS (römischer Feldherr) das Schicksal des Archimedes! Dieser saß, in Gedanken versunken, über einer geometrischen Figur, die er aufmerksam betrachtete. Er war so vertieft, daß er das Eindringen der Römer und die Einnahme der Stadt nicht bemerkte. Plötzlich erschien ein Soldat vor ihm und forderte ihn auf, zu MARCELLUS zu gehen. Aber Archimedes wollte es erst dann tun, wenn er die Aufgabe gelöst und den Beweis erbracht hatte. Da geriet der Soldat in Wut, ergriff sein Schwert und durchbohrte Archimedes.
In der sizilianischen Stadt Syrakus kann man heute noch das Grab des ARCHIMEDES bewundern. Ob er an dieser Stelle tatsächlich begraben ist, konnte nicht nachgewiesen werden.