KHÁM PHÁ TRONG BỒN TẮM
VÀNG DÀNH CHO THẦN THÁNH VÀ VUA CHÚA
Những người thợ thủ công xưa kia gia công vàng thành những vật trang trí không chỉ để làm đẹp mà còn cho biết địa vị tôn quý của người mang chúng. Đó là lý do khiến vua Hieron muốn biết chắc rằng vòng hoa của ông có được làm từ vàng nguyên chất không.
EUREKA!
Người ta cho rằng vì quá phấn khích bởi khám phá của mình, Archimedes đã nhảy ra khỏi bồn tắm và trần truồng chạy trên các đường phố và la lớn “Eureka!” (tôi tìm thấy rồi!). Có lẽ điều này chưa bao giờ xảy ra, nhưng người ta vẫn cứ la “Eureka!” mỗi khi phát hiện được điều gì.
ARCHIMEDES GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ TRỌNG LƯỢNG VÀ KHÁM PHÁ CÁCH THỨC VẬT NỔI
Tại sao những vật này thì nổi còn các vật khác lại chìm? Đây là một vấn đề quan trọng đối với những nhà thiết kế tàu thuyền, nhưng có lẽ nhà khoa học Hy Lạp thời cổ đại, Archimedes đã tìm ra câu trả lời trong khi đang kiểm tra chất lượng một báu vật của nhà vua.
Archimedes đã chào đời ở Syracuse thuộc đảo Sicily khoảng năm 290 trước CN. Ông có quan hệ họ hàng với vua Hieron II, nên có rất nhiều thời gian để suy nghĩ về toán học và cơ học. Nhà vua thường triệu Archimedes đến để giúp mình nhiều vấn đề. Nhà vua cho rằng chiếc vòng hoa bằng vàng của mình bị trộn lẫn một ít bạc nên nhờ Archimedes kiểm tra lượng bạc bị pha trộn này là bao nhiêu. Archimedes biết rằng ông có thể kiểm tra chất lượng của vòng hoa nếu ông có thể đo được tỷ trọng (tương quan giữa thể tích và khối lượng) của nó, vì tỷ trọng của bạc thấp hơn vàng. Phương pháp dễ nhận biết nhất để biết được tỷ trọng của một vật là do trọng lượng (đại lượng tương ứng với khối lượng) và thể tích, nhưng ông không biết làm thế nào để đo được thể tích của vòng hoa.
Vào một ngày, Archimedes để ý đến mục nước dâng lên khi ông ngồi vào bồn tắm. Ông nhận ra có thể đổ nước vào đầy bồn, thả vòng hoa của nhà vua vào cho nước tràn ra, kế đó lấy vòng hoa ra rồi xem lại lượng nước cần thiết để đổ đầy bồn trở lại là bao nhiêu. Lượng nước này tương đương với thể tích của vòng hoa. Có lẽ Archimedes cũng đã nhận thấy mình nhẹ hơn khi ngồi trong bồn tắm. Tự thân của nước trong bồn tắm không dâng lên hay hạ xuống. Nên các phần tử của nước trong bồn phải nhận được một lực đẩy hướng lên trên để cân bằng với trọng lượng của chính nó. Một lực giống như vậy sẽ tác động lên bất cứ vật gì được đặt trong nước. Khi một vật được đặt vào một lưu chất (một chất lỏng hay chất khí), dù chỉ đặt một phần, nhưng vật này sẽ nhận được một lực đẩy hướng lên trên tương đương với trọng lượng của lưu chất bị chiếm chỗ. Ngày nay chúng ta gọi nguyên lý này là nguyên lý Ac-si-mét. Áp dụng nguyên lý này, Archimedes có thể nhúng vòng hoa của nhà vua vào trong nước và lưu ý trọng lượng mất đi của nó, sau đó có thể biết được hàm lượng bạc chứa trong nó, không cần phải tính thể tích của nó nữa.
Trireme, loại tàu lộng lẫy của Hy Lạp với ba tầng chèo cho thấy tầm quan trọng của những tàu chiến Hy Lạp đối với những trận thắng trên biển của họ. Những tàu chiến này có tốc độ cực nhanh, và có thể làm đắm tàu của đối phương nhờ mũi nhọn gắn liền trước tàu. Kỹ thuật chiến đấu đã tiến bộ, và những chiếc trireme được cải tiến thành những tàu chiến có thể mang theo một lượng lớn binh sĩ đã trang bị vũ khí hạng nặng.
Có thể Archimedes đã không làm như thế. Tuy nhiên ông đã giải quyết được vấn đề của vua Hieron, có lẽ ông cũng đã khám phá được nguyên do chìm hay nổi của các vật. Các vật được đặt vào trong nước sẽ chìm xuống cho đến khi trọng lượng của nó cân bằng với trọng lượng của số nước bị chiếm chỗ. Lúc này, nó sẽ ở yên tại mức đó. Nếu tỷ trọng của vật lớn hơn nước, vật sẽ bị chìm.
Vua Hieron còn có nhiều vấn đề khác hệ trọng hơn. Khi Archimedes đã già nua, người Roma vây hãm Syracuse. Một lần nữa Archimedes được nhà vua mời đến, ông dùng kiến thức khoa học của mình để thiết kế tàu thuyền, máy bắn đá, và người ta cho rằng ông còn làm ra những chiếc gương khổng lồ để đốt cháy chiến thuyền Roma nhờ vào các tia nắng mặt trời. Năm 211 trước CN, thành phố hoàn toàn bị thất thủ. Những người lính Roma đã giận điên lên vì sự chống đối của thành phố, họ đã đốt phá và sát hại dân chúng. Buồn thay! Một trong những nạn nhân của họ là Archimedes, một thiên tài đã nghiên cứu khoa học ngay khi tắm.
