Antický svět 

Měli bychom-li vybrat jednoho řeckého vědce, který je známý doslova každému, zřejmě by Archimédes vyhrál. Jeho jméno nese notoricky známý fyzikální zákon, ale nejde zdaleka o jediný přínos tohoto geniálního všeuměla světu.

Fyzik, matematik, inženýr, vynálezce a astronom Archimédes se narodil někdy kolem roku 287 před n.l. v Syrakusách, tedy v největším městě na Sicílii, která patřila do řecké sféry vlivu. O původu Archiméda toho mnoho nevíme, Plútarchos jej považuje za příbuzného vládnoucího tyrana Hieróna II., jeho otcem snad byl astronom, pokud někdy měl ženu a děti, tak o nich také nic nevíme. V mládí mohl Archimédes studovat v asi největším vědeckém centru helénského světa, v egyptské Alexandrii, kde jeho současníkem byl například Eratosthenés z Kyrény, se kterým měl vést podrobnou vědeckou korespondenci, nebo Eukleides. Poté se vrátil do Syrakus a nemáme zprávy už o žádné jeho cestě nebo životní eskapádě až po období jeho smrti.

Archimédovi se stala osudnou druhá punská válka, během které se Syrakusy dostaly do římského obležení. Archimédes, který i v době míru vymýšlel různé válečné stroje, se i nyní angažoval v obraně rodného města a minimálně podle zvěstí velmi úspěšně. Marcus Claudius Marcellus, který město v čele legií obléhal, dobře znal Archimédovu pověst a předem vydal pokyn, aby byl jeho život ušetřen, ale když Syrakusy roku 212 před n.l. nakonec padly, nebyl jeho rozkaz vyslyšen.   

Nutno dodat, že alespoň podle zpráv Archimédes dělal všechno pro to, aby nebylo moc důvodů pro šetření jeho života. Aktivně vystupoval při obraně svého města, samozřejmě nikoliv mečem, ale svými vynálezy. Měl používat zrcadla, jejichž soustředěné paprsky měly zapalovat římské lodě nedaleko Syrakus. Tento konkrétní skutek, který zachytil Lúkiános, se stal cílem několika pokusů o opakování v moderních podmínkách s převážně negativními nebo rozporuplnými výsledky, neboť vzdálenost, na kterou by byla loď zapálena, byla tak malá, že bylo efektivnější použít běžné bojové prostředky. Proto dnes vědci předpokládají, že pokud Archimédes nějak zapaloval lodě, tak snad pomocí něčeho na styl řeckého ohně, což také odpovídá některým antickým zprávám, které popisují něco na styl parního děla, nikoliv zrcadla. Totéž také tvrdil Galénos a Leonardo da Vinci.

Ani zmíněná Archimedova intervence do bojů, kterou měl doprovodit i další vynález, kterým byl jeřáb, který byl schopen zachytit a převrátit římské lodě, nevedla k tomu, že by se Syrakusy ubránily. Roku 212 před n.l. padly a v pouličních bojích zahynul i Archimédes. O tom jak přesně, se opět zdroje rozcházejí. Slavná antická zkazka však popisuje vynálezce, pro kterého si přijde římský voják, který dostal pokyn přivést Archiméda za Marcellem. To vynálezce odmítl, dokud nevyřeší problém, který měl rozkreslený v písku. Načež jej voják probodl. Existují další varianty Archimédovy smrti, v zásadě jsou si však podobné a ve finále ani jedna nemusí odpovídat pravdě, mohl se prostě stát obětí drancování. Ovšem věta „Noli turbare circulos meos“, tedy „Neruš mé kruhy“, kterou měl vědec chránit před smrtí svůj nákres, vstoupila také do dějin.

Každopádně Archimédes byl mrtev, ke zlosti generála Marcella. Byl pohřben v rodinné hrobce, kterou v zanedbaném stavu objevil Cicero, když sloužil coby kvestor na Sicílii. Ten ji nechal obnovit a motiv válce s vepsanou koulí tak nakrátko znovu ožil. Dnes je Archimédova hrobka dávno ztracená, ale ztracená není vědecká práce jednoho z největších géniů antiky. Zkusme si ji alespoň stručně představit.

Archimédovým nejznámějším objevem je princip hydrostatického vztlaku, opět hlavně díky antickému příběhu o průběhu tohoto objevu. Archimédův zákon zní: „Těleso ponořené do kapaliny je nadlehčováno silou, která se rovná tíze kapaliny stejného objemu jako je ponořená část tělesa.“ Archimédes údajně na tento princip přišel při koupeli ve vaně, když pozoroval, jak se zvedá hladina vody, do které se ponořil. Rozjařen tímto objevem měl opustit vanu i domov a pobíhat stále nahý po Syrakusách a křičet „Heuréka“. Tedy "našel jsem" nebo "objevil jsem".

O praktickém využití principu hydrostatického vztlaku hovoří další z antických anekdot, kterou zaznamenal římský stavitel a technik Vitruvius. Syrakuský vládce Hierón si nechal vyrobit novou zlatou korunu ve tvaru vavřínového věnce. Ověřením, zda je opravdu plně zlatá, měl Archimédes. Zadání vedle toho obsahovalo detail, totiž že koruna nesmí být poškozena. Archimédes tak vzhledem k zadání a zcela nepravidelnému tvaru koruny musel přijít s něčím netradičním.

A právě při koupeli ho mělo napadnout řešení, díky kterému osvěžil atmosféru v Syrakusách nudistickým během. Voda totiž vytlačí vodu o daném objemu bez ohledu na tvar předmětu, takže objem vody, která přeteče nádobu, by se rovnal objemu koruny. Z objemu a váhy by se dala vypočítat hustota a pravda by doslova vyplavala na zem. Tolik klasický příběh.

Jeho nevýhodou je fakt, že se takto asi neodehrál. Množství vylité vody by muselo být změřeno nesmírně precizně, aby odhalilo odchylky v hustotě dané přimícháním jiných kovů do zlata. Je ale dobře možné, že Archimédes použil jiný postup založený na hydrostatickém vztlaku, který by navíc byl i dostatečně přesný. Mohl tedy např. na vzduchu vyvážit na pákových vahách korunu ryzím zlatem a ponořit korunu i zlaté závaží do vody. Kdyby koruna měla menší hustotu, měla by větší objem a byla více nadlehčována.

Celý příběh o vynálezu hydrostatického vztlaku měl každopádně happy end pro všechny – s výjimkou zlatníka, který přimíchal do koruny vedle zlata také stříbro.

Bádání o hydrostatickém vztlaku bylo jen částí Archimédovy práce týkající se vody a stability těles v ní, konečně pro Syrakusy bylo moře přirozenou součástí jejich bytí. Archimédes pracoval na stabilitě plovoucích těles, konkrétně zkoumal paraboloidy, které byly pojímány jako ideální tvar lodního trupu. Na základě takových zkoumání naplánoval největší loď starověku, která nesla jméno Syrakúsia. Po vybudování měla prý loď nosnost 1600 – 1800 tun nákladu a nesla 200 vojáků posádky nebo šest set pasažérů. Čítala záhony, tělocvičnou a dokonce i chrám. Loď na moře vyplula pouze jednou, když byla předána coby dar Ptolemaiu III. do Alexandrie a přejmována na Alexandris.

Na tom všem by nebylo nic tak úžasného, kdyby Archimédes pro účely lodi nevynalezl mimo jiné i takzvaný Archimédův šroub. „Vynalezl“ možná není to správné slovo, Archimédův šroub byl patrně znám už v Asýrii a Archimédes sám se s ním měl seznámit v Egyptě. Každopádně tento vynález, sloužící primárně k čerpání vody z níže položených míst do lokalit výše položených, nese jeho jméno. Jeho princip je jednoduchý – jde o šikmo uložený šnekový mechanismus v trubce. Točením šneku nebo hřídele je voda čerpána výše a to dokonce i voda silně znečištěná, která by složitější mechanismy mohla zanést. Tato pomůcka je využívána dodnes, právě pro svoji jednoduchost a všestrannost.

Základem Armidédovy práce však nebyla technika, ale matematika – a vynálezy vzešlé z jeho matematických prací byly spíše vedlejším efektem. Archimédes nebyl experimentátor, a proto jeho přínos technice nebyl takový, jako mohl být. Ale byl výtečný matematický mozek, který rozvinul vzdělanost v tomto oboru mnohem dále, než jeho předchůdci i následovníci. Ve středu Archimedova zájmu pak byla především geometrie, konkrétně obvody a obsahy kruhů, obsahy rovinných útvarů ohraničených křivými čarami, objemy těles, povrchy těles, těžiště těles a problematika tečen. Archimédes vynalezl řadu obecných vztahů těles, které odvozoval tak, že je nejdříve vyrobil ze dřeva, vážil a takto odhadoval jejich poměr. Informace a výsledky následně odvodil do vzorce.

Archimédes, jako mnozí další, věnoval značné úsilí hledání čísla π, které vyjadřuje poměr obvodu kruhu a jeho průměru. Archimédes použil velmi složitou metodu pracující s mnohoúhelníkem o devadesáti šesti stranách, který byl vepsán a opsán kružnici. Takto zjistil, že π leží v intervalu 3,1408 < π < 3,1429. To byl závěr správný a na přesnější měření této konstanty muselo lidstvo čekat další dvě tisíciletí. Podobně stanovil poměrně přesně odmocninu ze tří, ačkoliv se nedochoval způsob, jakým ji odvodil. A věnoval se také dalším matematickým úkolům – zkoušel spočítat dokonce i to, kolik zrnek písku by se vešlo do vesmíru, ačkoliv jeho výsledek tentokrát rozhodně přesný není. Přesto zde však Archimédes správně rozpoznal sluneční systém jako heliocentrický.

Z jeho matematických prací si sám nejvíce cenil objevu, který pravil, že koule určitého průměru a válec s kuželem, jejichž průměry základen jsou shodné s průměrem koule, mají poměry objemů 2:3:1. Pro výpočty ploch segmentů křivek vynalezl metodu, která je relativně podobná integrálnímu počtu a využil ji také pro výpočet ploch rotačních těles. Zkoumal také spirály, kruhy, dělil úhly, konoidy, sféroidy, koule a válce.

Archimédes vytvořil dílo, které přetrvalo tisíciletí. Přestože byl dobře známý již za svého života, v centru dění se ocitl až v sedmnáctém století, kdy se začaly formovat počátky vědecko - technické revoluce. Jeho dílo je dochováno v trojici kodexů, které se přes Byzanc a arabské země dostalo zpět do západní Evropy a to konkrétně roku 1544. Galileo Galilei již při své práci čerpal inspiraci právě z děl, která byla po tisíciletí opět otevřena západnímu světu. A jako Galilei si později počínala řada dalších předních vědců.

Archiméda musíme považovat za nejvýznamnějšího vědce antického světa. Řada jeho prací tvoří uzavřený celek rozvíjející antickou matematiku, techniku, mechaniku a logiku. Archimédes řekl: „Dejte mi pevný bod a já pohnu Zemí.“  Jeho vědomosti pohnuly minimálně západní civilizací natolik, že v oblastech svého působení nemá konkurenci minimálně po celé antické dějiny a snad i v dějinách celých.

Dále čtěte také odkazy mimo Antiku:

O Archimédově palimpsestu, kterým se zachránilo několik jeho děl a jeho ochraně před zničením: http://archimedespalimpsest.org/about/conservation.php

Archimédův život a dílo, včetně konkrétních postupů, na Encyklopedii fyziky: http://fyzika.jreichl.com/main.article/view/1422-archimedes-ze-syrakus

Rozcestník o Archimédovi s citacemi antických autorů: https://www.cs.drexel.edu/~crorres/Archimedes/contents.html

Jedna z rekonstrukcí Archimédova systému zrcadel: http://www.discovery.com/tv-shows/mythbusters/videos/death-ray-minimyth/