آیا ارشمیدس می توانست زمین را بلند کند؟

ارشمیدس ریاضی دان بزرگ، در محضر پادشاه Hiero از سیراکوس که خویشاوند و دوست وی بود مدعی شد که اگر به من نقطه اتكايي بدهيد، من زمين را بلند مي‌كنم. اما آیا این واقعاً امکان پذیر است؟ با تصور این که اگر زمين دیگری بود او به آن زمين می رفت و این زمین را به وسیله یک اهرم به اندازه کافی بزرگ از جا تکان می داد، آیا او واقعا می توانست زمین را حرکت دهد؟ به لحاظ علمی، هم بله و هم خیر.
ارشمیدس دانشمند و ریاضی دان یونانی در ۲۱۲ سال قبل از میلاد در شهر سیراکوز سیسیل در یونان چشم به جهان گشود. توسط برخی گزارش شده است که او به مصر سفر کرد و دستگاهی که در حال حاضر به عنوان پیچ ارشمیدس شناخته شده است را اختراع نمود. از این اختراع برای آب یاری و بالا کشیدن آب های زیر زمینی استفاده می‌کردند. این اختراع به شکل لوله‌ای مارپیچ بود که محور آن زاویه‌ای ۴۵ درجه با راستای افقی می‌ساخت. یک سر پیچ در مخزن آب قرار داشت، با چرخاندن پیچ آب از لوله بالا می‌رفت. این پمپ، هنوز هم در بسیاری از نقاط جهان مورد استفاده قرار می گیرد. از شواهد بر می آید، زمانی که ارشمیدس یک مرد جوان بود، برای آموختن دانش از جانشینان اقلیدس به اسکندریه رفت. مطمئناً او به طور کامل با ریاضیات توسعه یافته در آن جا آشنا بود، اما چیزی که باعث مطمئن تر شدن این حدس می شود، این است که او شخصاً ریاضی دانان آنجا را می شناخت.
" به من نقطه اتكايي بدهيد، من زمين را بلند مي‌كنم!"
این یک افسانه منسوب به ارشمیدس معروف، نابغه دوران باستان است که قوانین اهرم را کشف کرد. پلو تارك نوشته است: يك بار ارشميدس به Hiero پادشاه سيراكوس كه خويشاوند و دوست وي بود نوشت كه با يك نيروي معين هر چیزی را مي‌توان حركت داد و چنان فريفته نيروی استدلال شده بود كه افزود اگر زمين ديگري می‌بود، او به روی آن زمين مي‌رفت و زمين ما را از جا تكان مي‌داد.
پادشاه Hiero، که کاملاً از این جمله شگفت زده شده بود، از او خواست تا ادعایش را اثبات کند. در بندر یک کشتی وجود داشت که به همه ثابت شده بود حتی با تلاش های مشترک همه مردان سیراکوس حرکت دادن آن کشتی غیر ممکن است. ارشمیدس، که در حال بررسی ویژگی های اهرم و قرقره بود، ماشینی ساخت که به او اجازه می داد به تنهایی آن کشتی را از فاصله دور حرکت دهد.
ارشمیدس می دانست که با استفاده از یک اهرم، یک فرد می تواند سنگین ترین وزن را حتی با استفاده از ضعیف ترین نیرو بلند کند. یک فرد تنها به اعمال نیرو به بازوی اهرم بلندتر، باعث عکس العمل نشان دادن بار کوتاه تر می شود. به همین دلیل او فکر می کرد که با فشار دادن دست خود بر بازوی بسیار بلند یک اهرم، قادر به بلند کردن یک جسم خواهد بود، که این جسم می تواند زمین باشد (برای واضح تر شدن مفهوم عبارت، منظور او از "به حرکت درآوردن" و یا بلند کردن زمین، بلند کردن اجسام بر روی سطح زمین است که جرم آن می تواند معادل جرم زمین باشد).
اما، اگر این دانشمند بزرگ دوران باستان می دانست که زمین دارای چه جرم بزرگی است، به احتمال زیاد باید " کلمات خود را می خورد". اجازه دهید برای لحظه ای تصور کنیم که او "زمین دیگری" و هم چنین نقطه تکیه گاهی که تصور می کرد را در اختیار داشت. علاوه بر این تصور کنید که او حتی قادر به ساخت یک اهرم به اندازه طول مورد نیاز نیز بود. می خواهیم بدانیم آیا شما می توانید مقدار زمانی که او برای بلند کردن باری معادل جرم زمین به اندازه حد اقل یک سانتی متر نیاز دارد را حدس بزنید؟ سی میلیون میلیون سال، و نه کمتر!

ستاره شناسان جرم زمین را می دانند. جرم زمین مقداری معادل:

000ر000ر000ر000ر000ر000ر000ر6 تن است.
با فرض این که یک مرد می تواند تنها 60 کیلوگرم را به طور مستقیم بلند کند، برای "بلند کردن زمین" او نیاز به یک اهرم با بازوی بلند خواهد داشت که باید
000ر000ر000ر000ر000ر000ر000ر1 بار! طولانی تر از بازوی کوتاه تر باشد.
به راحتی می توانید بفهمید که برای این که بازوی کوتاه تر به اندازه یک سانتی متر بلند شود؛ انتهای دیگر باید به اندازه قوس عظیمی در فضا معادل
000ر000ر000ر000ر000ر000ر1 کیلومتر باشد.
این فاصله عظیم همان مقداری است که ارشمیدس را مجبور به فشار اهرم برای بلند کردن زمین تنها به اندازه یک سانتی متر می کرد. بنا بر این، او چقدر زمان نیاز داشت؟ با این فرض که ارشمیدس می توانست 60 کیلوگرم را به اندازه یک متر در یک ثانیه با توانی تقریباً برابر با یک اسب بخار بلند کند! - برای بلند کردن زمین به اندازه تنها یک سانتی متر، او نیاز به زمانی حدود
000ر000ر000ر000ر000ر000ر000ر1 ثانیه دارد.
و یا به عبارت دیگر 30 میلیون سال زمان نیاز است. اگرچه سن زیادی از زندگی ارشمیدس می گذشت و او فرد بالغی بود، ولی او و اهرمش هیچ گاه نمی توانست زمین را حتی به اندازه یک تار مو حرکت دهد.
هیچ مهارت و اختراعی با وجود همه نبوغش نمی توانست به او در کاهش این زمان قابل توجه کمک نماید. با توجه به "قانون طلایی" مکانیک، که حاکی از آن است که در هر ماشینی، کاهش صرف نیرو حتما با افزایش متناسب طول تغییر مکان، به عبارت دیگر زمان، همراه استT حتی اگر ارشمیدس قادر به فشار اهرم با سرعت 34ر0 کیلومتر بر ثانیه بود، او با گذشت
93،264،094،069،895،84265 سال قادر بود که زمین را به اندازه یک سانتی متر حرکت دهد.
اگر او اهرم را با سرعت نور به اندازه 300000 کیلومتر بر ثانیه، سریع ترین حالت ممکن در طبیعت، تحت فشار قرار می داد، او تنها پس از ده میلیون سال قادر به حرکت دادن زمین به اندازه یک سانتی متر می شد.
منابع مقاله :
- لوئیس، آلبرت سی. "ارشمیدس." دانش نامه بیوگرافی جهان. نیویورک: مک گرا هیل، 1973 جلد. 1، صفحات 219-223.
- کتاب های تاریخی مختلف