Acsimet - nhà bác học vĩ đại của Hy Lạp cổ

Archimedes (hay Acsimet) của Syracuse là một nhà toán học, nhà vật lý, kỹ sư, nhà phát minh, và một nhà thiên văn học người Hy Lạp. Dù ít chi tiết về cuộc đời ông được biết, ông được coi là một trong những nhà khoa học hàng đầu của thời kỳ cổ đại.

Tiểu sử

Acsimet (284 - 212 trước Công nguyên) - là nhà giáo, nhà bác học vĩ đại của Hy Lạp cổ đại, ông sinh tại thành phố Syracuse, một thành bang của Hy Lạp cổ đại. Cha của Acsimet là một nhà thiên văn và toán học nổi tiếng Phidias, đã đích thân giáo dục và hướng dẫn ông đi sâu vào hai bộ môn này. Năm 7 tuổi ông học khoa học tự nhiên, triết học, văn học. Mười một tuổi ông đi du học Ai Cập, là học sinh của nhà toán học nổi tiếng Ơclit; rồi Tây Ban Nha và định cư vĩnh viễn tại thành phố Cyracuse, xứ Sicile. Ðược hoàng gia tài trợ về tài chính, ông cống hiến hoàn toàn cho nghiên cứu khoa học.

Acsimet có nhiều đóng góp to lớn trong lĩnh vực Vật lý, Toán học và Thiên văn học.

• Về Vật lý, ông là người đã sáng chế ra chiếc máy bơm dùng để tưới tiêu nước cho đồng ruộng Ai Cập, là người đầu tiên sử dụng hệ thống các đòn bẩy và ròng rọc để nâng các vật lên cao, là người đã tìm ra định luật về sức đẩy của nước.
• Về Toán học, Acsimet đã giải bài toán về tính độ dài của đường cong, đường xoắn ốc, đặc biệt ông đã tính ra số Pi bằng cách đo hình có nhiều góc nội tiếp và ngoại tiếp.
• Về Thiên văn học, ông đã nghiên cứu sự chuyển động của Mặt Trăng và các vì sao.

Acsimet suốt cuộc đời say sưa học tập, nghiên cứu. Tương truyền rằng ông đã tìm ra định luật về sức đẩy của nước khi đang tắm. Ông đã sung sướng nhảy ra khỏi bồn tắm, chạy thẳng về phòng làm việc mà quên cả mặc quần áo, miệng kêu lớn: "Ơrêca! Ơrêca (Tìm thấy rồi! Tìm thấy rồi!). Trong cuộc chiến tranh của Hy Lạp chống quân xâm lược Rôma, Acsimet đã sáng chế ra nhiều loại vũ khí mới như máy bắn đá, những cái móc thuyền, đặc biệt trong đó có một thứ vũ khí quang học để đốt thuyền giặc. Thành Xicacudo đã được bảo vệ đến 3 năm mới bị thất thủ. Khi bọn xâm lược hạ được thành, chúng thấy ông vẫn đang say sưa ngồi nghiên cứu những hình vẽ trên đất. Ông đã thét lên: "Không được xóa các hình vẽ của ta", trước khi bị ngọn giáo của kẻ thù đâm vào ngực. Acsimet đã anh dũng hi sinh như một chiến sĩ kiên cường.

Acsimet hiến kế đánh ngoại xâm

Thời kỳ cổ Hi Lạp, giữa các nước nhỏ thường xảy ra chiến tranh. Acsimet ở xứ Syracusenhỏ bé khi ngoại bang đánh vào xứ này. Đã dù ở tuổi 73 nhưng ông vẫn tham gia bảo vệ tổ quốc bằng cả trí tuệ của nhà bác học.

Lực lượng của kẻ địch hết sức hùng mạnh, 60 chiếc thuyền ào ạt tiến vào Syracuse. Acsimet đã tính toán thiết kế một loại súng bắn đá, có thể bắn đi được những viên đá nặng hàng trăm kilogam. Khi kẻ thù đến gần, Acsimet lệnh: "Bắn!", nhiều thuyền chiến bị phá hỏng, địch sợ khiếp vía chạy tháo thân.

Bị tổn thất chúng đành phải rút lui, rồi bàn nhau tìm cách đánh tiếp, vào ban đêm. Và đêm đến, chiến thuyền địch lặng lẽ đến ngoài thành, dựng thang, vác búa chuẩn bị phá cổng thành. Acsimet vẫn chỉ huy binh sĩ chuẩn bị máy bắn đá, nhưng lần này là loại khác. Khi địch đến gần, những viên đá bắn thẳng lên trời rồi rơi thẳng xuống, đánh trúng vào những chiến thuyền đang áp sát bờ và bọn binh sĩ, có một hòn đá đã đập đúng đầu tên chỉ huy.

Kẻ thù điên cuồng phải chấp nhận thua một lần nữa. Nhưng vẫn không chịu cam tâm thất bại hoàn toàn, chúng lại phát động cuộc tấn công lần thứ ba. Lần này, ông yêu cầu mỗi một phụ nữ đều phải đem gương soi của mình đến tập trung ở bờ biển.

Tướng địch chỉ nhìn thấy rất nhiều phụ nữ, lệnh cho chiến thuyền tiến lên, chuẩn bị đánh. Đâu ngờ các gương soi hội tụ ánh sáng và đốt cháy các cánh buồm và cả thuyền. Từ những tướng chỉ huy đến bọn lính đều khiếp đảm, cho quân sĩ rút lui.

Hơn hai nghìn năm đã trôi qua từ khi Acsimet bị quân La Mã giết hại, song người đời vẫn mãi ghi nhớ hình ảnh một nhà bác học thiết tha yêu nước, đầy sáng kiến phát minh về lý thuyết cũng như về thực hành, hình ảnh một con người đã hiến dâng cả đời mình cho khoa học, cho tổ quốc đến tận giờ phút cuối cùng.

Những công trình ông tìm ra

1. Công thức tính diện tích và thể tích hình lăng trụ và hình cầu.
2. Số thập phân của số Pi. Năm -250, ông chứng minh rằng số Pi nằm giữa 223/7 và 22/7
3. Phương pháp tính gần đúng chu vi vòng tròn từ những hình lục giác đều nội tiếp trong vòng tròn.
4. Những tính chất của tiêu cự của Parabole
5. Phát minh đòn bẩy, đinh vis Acsimet (có thể do Archytas de Tarente), bánh xe răng cưa.
6. Chế ra máy chiến tranh khi Cyracuse bị quân La Mã vây.
7. Chế ra vòng xoắn ốc không ngừng của Acsimet (có thể do Conon de Samos)
8. Tính diện tích parabole bằng cách chia ra thành tam giác vô tận
9. Nguyên lý Thủy tĩnh (hydrostatique), sức đẩy Acsimet, Trọng tâm Barycentre
10. Những khối Acsimet (Solides Acsimet)
11. Những dạng đầu tiên của tích phân.

Nhiều công trình của ông đã không được biết đến cho đến thế kỷ XVIIe, thế kỷ XIXe, Pascal , Monge và Carnot đã làm công trình của họ dựa trên công trình của Acsimet.

Tác phẩm ông đã viết về

• Sự cân bằng các vật nổi
• Sự cân bằng của các mặt phẳng trên ký thuyết cơ học
• Phép cầu phương của hình Parabole
• Hình cầu và khối cầu cho Toán. Tác phẩm này xác định diện tích hình cầu theo bán kính, diện tích bề mặt của hình nón từ diện tích mặt đáy của nó.
• Hình xoắn ốc (đó là hình xoắn ốc Acsimet, vì có nhiều loại xoắn ốc)
• Hình nón và hình cầu (thể tích tạo thành do sự xoay tròn của mặt phẳng quanh một trục (surface de révolution), những parabole quay quanh đường thẳng hay hyperbole
• Tính chu vi đường tròn (Ông đã cho cách tính gần đúng của con số Pi mà Euclide đã khám phá ra.
• Sách chuyên luận về phương pháp để khám phá Toán học. Sách này chỉ mới được khám phá ra vào năm 1889 tại Jérusalem.
• Về trọng tâm và những mặt phẳng: đó là sách đầu tiên viết về trọng tâm barycentre (ý nghĩa văn chương là "tâm nặng")

Acsimet - Tôi đã phát hiện ra rồi

Một hôm Quốc vương sứ cổ Hy Lạp muốn làm một chiếc vương miện mới và thật đẹp. Vua cho gọi người thợ kim hoàn tới, đưa cho anh ta một thỏi vàng óng ánh yêu cầu anh ta phải làm nhanh cho vua chiếc vương miện.

Không lâu sau vương miện đã được làm xong, nó được làm rất tinh vi và đẹp, Quốc vương rất hài lòng và đội lên đi đi lại lại trước mặt các đại thần. Lúc đó có tiếng thì thầm: "Vương miện của bệ hạ đẹp quá nhưng không biết có đúng đều là vàng thật không?" Quốc vương nghe xong liền cho gọi người thợ kim hoàn tới, hỏi: "Chiếc vương miện ngươi làm cho ta có đúng là toàn bằng vàng không?"

Người thợ kim hoàn bỗng đỏ mặt, cúi xuống thưa với vua rằng: "Thưa bệ hạ tôn kính, số vàng Người đưa con đã dùng hết, vừa đủ không thừa cũng không thiếu, nếu không tin bệ hạ cho cân lại thử xem có đúng nặng bằng thỏi vàng Người đưa cho con không ạ".

Các đại thần đem vương miện ra cân thử, quả là không thiếu, vua đành phải thả người thợ kim hoàn về. Nhưng vua biết rằng lời nói của người thợ kim hoàn ấy khó có thể tin được vì rằng anh ta có thể dùng bạc để thay vàng với trọng lượng tương đương mà nhìn bề ngoài không thể phát hiện ra được.

Quốc vương buồn phiền chuyện này nói với Acsimet, Acsimet nói với Quốc vương: "Đây quả là bài toán khó, con xin giúp người làm rõ chuyện này."

Về đến nhà, Acsimet cân lại vương miện cùng thỏi vàng, đúng là trọng lượng bằng nhau. Ông đặt chiếc vương miện lên bàn ngắm nghía và suy nghĩ đến mức người phục vụ gọi ăn cơm mà vẫn không biết.

Ông nghĩ: "Vương miện nặng đúng bằng thỏi vàng, nhưng bạc lại nhẹ hơn vàng, nếu như trong vương miện có trộn lượng bạc nặng đúng bằng lượng vàng lấy ra, như vậy chiếc vương miện này phải lớn hơn chiếc vương miện làm hoàn toàn bằng vàng. Làm thế nào để biết được thể tích của chiếc vương miện này và thể tích của chiếc vương miện làm toàn bằng vàng cái nào lớn, cái nào nhỏ? Chẳng lẽ phải làm một chiếc nữa, như vậy thì thật tốn công tốn sức." Acsimet lại nghĩ: "Đương nhiên có thể nấu lại chiếc mũ này và đúc thành vàng thỏi để xem nó còn to bằng thỏi vàng cũ không, nhưng như vậy chắc chắn nhà vua không đồng ý, tốt nhất là phải nghĩ ra cách gì khác để so sánh thể tích của chúng. Nhưng cách gì đây?"

Acsimet thông minh bỗng trở lên trầm lặng, ông vắt óc suy nghĩ mãi mà vẫn chưa tìm ra cách. Ông thường lặng lẽ ngồi cả buổi, mọi người nói ông "đang bí".

Một hôm Acsimet đi tắm, vì mải suy nghĩ để nước chảy đầy bồn tắm, sắp tràn cả ra ngoài. Ông bước vào bồn tắm, nước tràn ra ngoài, ông càng chìm người vào bể nhiều thì nước càng tràn ra ngoài nhiều. Acsimet như bừng tỉnh, mắt bỗng sáng lên, ông nhìn nước tràn ra ngoài bể và nghĩ rằng: Số nước tràn ra có thể bằng với thể tích phần cơ thể của ông chiếm trong bể nước không? Ông rất vui, lập tức cho đầy nước vào bồn tắm và lại bước vào bồn, sau đó lại làm lại một lần nữa. Đột nhiên, ông bỗng chạy ra ngoài vỗ tay reo lên: "Tôi đã phát hiện ra rồi, phát hiện ra rồi!" mà quên cả mặc quần áo.

Ngày thứ hai, Acsimet đã làm thực nghiệm trước mặt Quốc vương và các đại thần và có cả người thợ kim hoàn để mọi người cùng xem. Ông thả vương miện và thỏi vàng cùng trọng lượng vào hai dụng cụ đựng nước có thể tích bằng nhau được chứa đầy nước, sau đó thu nước tràn ra vào hai bình đựng. Kết quả cho thấy nước ở bên vương miện tràn ra nhiều hơn bên thả thỏi vàng rất nhiều.

Acsimet nói: "Mọi người đều đã nhìn thấy. Rõ ràng là vương miện chiếm chỗ ở trong nước nhiều hơn so với thỏi vàng, nếu như vương miện đều là vàng thì lượng nước tràn ra ở hai bên sẽ bằng nhau, cũng tức là thể tích của chúng bằng nhau".

Người thợ kim hoàn không còn gì để thanh minh được nữa, Quốc vương bực tức trừng phạt anh ta. Nhưng cũng rất rui vì Acsimet đã giúp vua giải được bài toán khó này.

• Huyền thoại bác học Acsimet