Arquimides

Arquímedes

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Arquímedes de Siracusa (en griego antiguo Ἀρχιμήδης) (c. 287 a. C. – c. 212 a. C.) fue un matemático griego, físico, ingeniero, inventor y astrónomo. Aunque se conocen pocos detalles de su vida, es considerado uno de los científicos más importantes de la antigüedad clásica. Entre sus avances en física se encuentran sus fundamentos en hidrostática, estática y la explicación del principio de la palanca. Es reconocido por haber diseñado innovadoras máquinas, incluyendo armas de asedio y el tornillo de Arquímedes, que lleva su nombre. Experimentos modernos han probado afirmaciones de que Arquímedes diseñó máquinas capaces de sacar barcos enemigos del agua y prender fuego utilizando una serie de espejos.1

Generalmente, se considera a Arquímedes uno de los más grandes matemáticos de la historia, y el más grande de la antigüedad.2 3 Usó el método de agotamiento para calcular el área bajo el arco de una parábola con la sumatoria de una serie infinita, y dio una aproximación extremadamente precisa del número Pi.4 También definió la espiral, fórmulas para los volúmenes de las superficies de revolución y un ingenioso sistema para expresar números muy largos.

Arquímedes murió durante el sitio de Siracusa (214–212 a. C.), cuando fue asesinado por un soldado romano, a pesar de las órdenes de que no debía ser dañado. Cicerón describe haber visitado la tumba de Arquímedes, que tenía una esfera inscrita dentro de un cilindro sobre ella. Arquímedes probó que la esfera tiene dos tercios de volumen y superficie del cilindro (incluyendo las bases de estos), lo cual consideró el más grande de sus descubrimientos matemáticos.

A diferencia de sus inventos, los escritos matemáticos de Arquímedes no fueron muy conocidos en la antigüedad. Los matemáticos de Alejandría lo leyeron y lo citaron, pero la primera compilación comprensible fue hecha por Isidoro de Mileto (c. 530 d. C.), mientras crónicas de las obras de Arquímedes escritas por Eutocio en el siglo VI las abrieron por primera vez a un público más amplio. Las relativamente pocas copias de trabajos escritos de Arquímedes que sobrevivieron a través de la Edad Media fueron una importante fuente de ideas durante el Renacimiento,5 mientas el descubrimiento en 1906 de trabajos desconocidos de Arquímedes en el Palimpsesto de Arquímedes ha ayudado a comprender cómo obtuvo resultados matemáticos.6

[editar] Biografía

Esta estatua de bronce de Arquímedes está en el observatorio Archenhold en Berlín. La esculpió Gerhard Thieme y fue inaugurada en 1972.

Arquímedes nació en c. 287 a. C. en el puerto marítimo de Siracusa (Sicilia, Italia), que en aquel tiempo era una colonia de la Magna Grecia. La fecha de nacimiento se basa en una afirmación del historiador bizantino John Tzetzes que Arquímedes que vivió 75 años.7 En «El contador de arena», cuyo título en griego es Psammites, Arquímedes menciona el nombre de su padre, Phidias, un astrónomo sobre el que nada se sabe. Plutarco escribió en su obra Vidas paralelas que Arquímedes estaba emparentado con el rey Hierón II de Siracusa, aunque Cicerón decía que Arquímedes nació en una familia pobre.8 Un amigo de Arquímedes, Heráclides, escribió una biografía de Arquímedes. Sin embargo, este libro no se conserva, perdiéndose así detalles de su vida.9 Se desconoce, por ejemplo, si alguna vez se casó o tuvo hijos. Es posible que, durante su juventud, Arquímedes estudiase en Alejandría, en Egipto, donde Conon de Samos y Eratóstenes de Cirene eran contemporáneos suyos. Se refería a Conon de Samos como su amigo y dos de sus trabajos (El Método de los Teoremas Mecánicos y el Problema del Ganado) tienen introducciones dirigidas a Eratóstenes. [a]

Arquímedes murió c. 212 a. C. durante la Segunda Guerra Púnica, cuando las fuerzas romanas del General Marco Claudio Marcelo capturaron la ciudad de Siracusa después de un asedio de dos años de duración. De acuerdo con el popular relato de Plutarco, Arquímedes estaba contemplando un diagrama matemático cuando la ciudad fue tomada. Un soldado romano le ordenó ir a encontrarse con el General, pero Arquímedes hizo caso omiso a esto, diciendo que tenía que terminar antes con el problema. Plutarco brinda un relato menos conocido de la muerte de Arquímedes, el cual sugiere que el podría haber sido muerto intentando rendirse ante un soldado romano. De acuerdo a esta historia, Arquímedes llevaba instrumentos matemáticos, y fue asesinado porque el soldado pensó que eran objetos valiosos. El General Marcelo se mostró furioso ante la muerte de Arquímedes, debido a que lo consideraba una valiosa ventaja científica, y había ordenado previamente que no fuera herido.10

Las últimas palabras atribuidas a Arquímedes fueron "No molestes mis círculos", en referencia a los círculos en el dibujo matemático que supuestamente estaba estudiando cuando lo interrumpió el soldado romano. La frase es a menudo citada en latín como "Noli turbare círculos meos", pero no hay evidencia de que Arquímedes pronunciara esas palabras y no aparecen en los relatos de Plutarco.10

La tumba de Arquímedes tenía una escultura que ilustraba su descubrimiento matemático favorito, que consistía en una esfera y un cilindro de la misma altura y diámetro. Arquímedes había probado que el volumen y el área de la esfera son dos tercios de los del cilindro, incluyendo sus bases. En el año 75 a. C., el orador romano Cicerón estaba sirviendo como cuestor en Sicilia. Este había oído historias acerca de la tumba de Arquímedes, pero ninguno de los locales fue capaz de decirle dónde se encontraba. Eventualmente, encontró la tumba cerca de la puerta de Agrigento en Siracusa, en una condición descuidada y poblada de arbustos. Cicerón limpió la tumba, y así fue capaz de ver la talla y leer algunos de los versos que le habían escrito en ella.11

Las distintas versiones de la vida de Arquímedes fueron escritas mucho tiempo después de su muerte por los historiadores de la Antigua Roma. El relato del asedio a Siracusa escrito por Polibio en su Historia universal fue escrito alrededor de setenta años después de la muerte de Arquímedes, y fue usado como fuente de información por Plutarco y Tito Livio. Este esclarece puntos sobre Arquímedes como persona, y se enfoca en las máquinas de guerra que decía haber construido para defender la ciudad.12

[editar] Descubrimientos e invenciones

[editar] La corona dorada

Artículo principal: Principio de Arquímedes

Es posible que Arquímedes empleara su principio de flotabilidad para determinar si la corona dorada era menos densa que el oro puro.

La anécdota más conocida sobre Arquímedes cuenta cómo inventó un método para determinar el volumen de un objeto con una forma irregular. De acuerdo a Vitruvio, una nueva corona con forma de corona triunfal había sido fabricada para Hierón II, el cual le pidió a Arquímedes determinar si la corona estaba hecha de sólo de oro o si le había agregado plata un orfebre deshonesto.13 Arquímedes tenía que resolver el problema sin dañar la corona, así que no podía fundirla y convertirla en un cuerpo regular para calcular su densidad.

Mientras tomaba un baño, notó que el nivel de agua subía en la tina cuando entraba, y así se dio cuenta de que ese efecto podría ser usado para determinar el volumen de la corona. Debido a que el agua no se puede comprimir,14 la corona, al ser sumergida, desplazaría una cantidad de agua igual a su propio volumen. Al dividir el peso de la corona por el volumen de agua desplazada se podría obtener la densidad de la corona. La densidad de la corona sería menor si otros metales menos densos le hubieran sido añadidos. Entonces, Arquímedes salió corriendo desnudo por las calles, tan emocionado estaba por su descubrimiento para recordar vestirse, gritando "¡Eureka!" (en griego antiguo: "εὕρηκα!," que significa "¡Lo he encontrado!)"15

La historia de la corona dorada no aparece en los trabajos conocidos de Arquímedes. Además, se ha dudado que el método que describe fuera factible, debido al nivel de exactitud prohibitivo que se habría requerido para medir el volumen de agua desplazada.16

En lugar de esto, Arquímedes podría haber buscado una solución en la que aplicaba el principio de la hidrostática conocido como el principio de Arquímedes, descrito en su tratado Sobre los cuerpos flotantes. Este principio plantea que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso de fluido que desaloja.17 Usando este principio, habría sido posible comparar la densidad de la corona dorada con la de oro puro al usar una balanza. Situando en un lado de la balanza la corona a investigar y en el otro una muestra de oro puro del mismo peso, se procedería a sumergir la balanza en el agua; si la corona tuviese menos densidad que el oro, desplazaría más agua debido a su mayor volumen y experimentaría un mayor empuje que la muestra de oro. Esta diferencia de flotabilidad inclinaría la balanza como corresponde. Galileo creía que este método era "el mismo que usó Arquímedes, debido a que, además de ser exactísimo, depende todavía de demostraciones reencontradas por el mismo Arquímedes."18

[editar] El tornillo de Arquímedes

El tornillo de Arquímedes puede elevar agua eficientemente.

Artículo principal: Tornillo de Arquímedes

Una gran parte del trabajo de Arquímedes en ingeniería surgió para satisfacer las necesidades de su ciudad natal, Siracusa. El escritor griego Ateneo de Náucratis describía

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