Tags

, , , ,

Archimedes

Hvis vi levde i en verden der ting aldri endret seg så ville vi knapt hatt behov for vitenskap siden det ikke ville være noe nytt å finne ut av. Hvis vi levde i en verden hvor ting endret seg tilfeldig så ville vi også knapt hatt vitenskap siden det ville være tilnærmet umulig å finne ut noe fra kaos. Heldigvis lever vi i et univers hvor ting endrer seg, men langsomt, i henhold til naturlovene. Når jeg hiver en pinne i luften så faller den alltid ned på bakken igjen. Solen går ned i vest og står opp i øst. Naturlovene kan detekteres, bli funnet ut av og utforsket og når vi gjør dette så forbedrer og beriker vi våre liv.

Men naturens hemmeligheter er ikke alltid like åpenbare og avsløres ikke alltid like lett. Opp gjennom historien har vi vært nødt til å stole på evnene til argumentasjon, innsikt og ofte lykketreff hos noen få store tenkere som har gjort store oppdagelser.

Mange av disse monumentale oppdagelsene ble ofte gjort av en ensom person, alene med sine tanker. Hva i all verden var det som gjorde at de tenkte på slike ting som ingen andre hadde tenkt på tidligere? Hva gjorde at de fant svaret? Var det flaks, gudommelig innsikt, gjennomført resonnement, en hang for eksperimenter eller en finstemt kreativ hjerne?

Noen oppdagelser endret verden og ble tilsynelatende lett oppdaget mens andre ble møtt av aktiv motstand.

Dette er historien om Archimedes sin åpenbaring som kom til ham når han tok seg et helt vanlig bad.

I følge det vi nå kaller “Archimedes’ prinsipp“, så er vekten av den omplasserte væsken direkte proporsjonal til volumet av den omplasserte væsken. Eller, sagt på en annen måte: Hvis du putter noe i badekaret, så er volumet av vannet som renner ut over kantene det samme volumet som det du puttet oppi badekaret. Dette høres jo helt iøynefallende enkelt ut for oss nå, men før Archimedes tok sitt bad, så var den eneste muligheten å veie det du hadde.

Vi vet at gull er tyngre enn sølv. Men hva hvis gull og sølv var smeltet sammen? Hvordan skulle du da klare å finne ut av hvor mye var gull og hvor mye var sølv? Du hadde vært nødt til å smelte det om – men hva hvis det var en krone, hvordan kan du finne det ut uten å måtte smelte om hele kronen?

Den detaljerte historien om Archimedes sitt frydefulle bad, slik som vi kjenner den, ble skrevet av den store romerske arkitekten Marcus Vitruvius Pollio som levde i keiser Augustus sin regjeringstid – ca rundt Jesu fødsel (dvs ca 200 år etter Archimedes sitt bad). Selv om det er nedskrevet 2 århundreder etter badet så er nedtegnelsen basert på lange trdisjoner innen historieskrivning og veldig få historikere tviler på dens nøyaktighet.

Slik beskriver Vituvius historien:

Når Hiero, en prins som var velsignet i alle sine gjøremål, hersket over Syrakusa så lovet han å ofre en gullkrone til tempelets udødelige guder. Han avtalte en pris med en gullsmed og veide opp gullet som skulle bli til kronen. Gullsmeden leverte kronen til avtalt tid og Hiero syntes den var vakkert laget. Hiero kontrollerte vekten på kronen og fant at den veide akkurat det samme som gullet han hadde gitt gullsmeden men en test viste at gullsmeden tilsynelatende hadde erstattet noe av gullet med sølv.

Kongen ble meget sint siden han følte seg lurt men han hadde ikke noen måte å bevise dette på (uten å måtte smelte om den vakre kronen) så han ba Archimedes om å finne en måte å bevise dette på.

Archimedes var oppslukt av problemstillingen og en dag han tok seg et bad så la han merke til at når han senket kroppen sin ned i badekaret så rant vannet over kantene. Denne observasjonen ledet hen til oppdagelsen hans og han ble så lykkelig at han løp frydefullt ut av badet, naken ut i gatene mens han ropte at han hadde oppdaget det han søkte svar på – på gresk blir dette “Eureka, eureka – jeg har funnet det, jeg har funnet det”.

Det han hadde funnet var ganske enkelt en nivåforskjell på vann. En helt vanlig hverdagslig ting men allikevel så tenkte han ut hvordan han kunne bruke denne effekten i sitt eksperiment. Han tok kronen og en lik masse gull og sølv og plasserte dette i like deler vann og fant at kronen fikk vannet til å stige høyere enn vannet som gullet lå i men samtidig var nivået lavere enn vannet som sølvet lå i. Siden sølv er lettere enn gull så er mengden av sølv som trengs for å få samme vekt som gull litt større med et litt større volum og derfor så fortrenger det litt mer vann. Dette beviste hvor mye sølv som gullsmeden hadde brukt i kronen, og samtidig hvor mye gull som gullsmeden hadde underslått. Archimedes hadde derved bevist at gullsmeden hadde svindlet kongen.

Gullsmedens skjebne er ikke kjent, sannsynligvis fantes det en annen lov som sier at gullsmedens skjebne er direkte proporsjonal til kløkten i Archimedes sin oppdagelse og at det eneste metallet gullsmeden fikk kjenne etter dette tilhørte bøddelen.

Archimedes oppfant senere en måte å få vann til å bevege seg i oppoverbakke (Archimedes screw), en varmestråle som kunne ødelegge fjerne skip, et planetarium, Archimedes’ klo, Odometeret, taljen samt mange matematiske metoder.

Men hva kan vi lære av oppdagelsen i badet? Kanskje det at svaret på våre problemer ligger rett foran oss – det er vår evne til å gjenkjenne dem som svar som er nøkkelen.