When you think of Archimedes' "Eureka!" moment, you probably think of this. As it turns out, it may have been more like this. In the third century BC, Hieron, king of the Sicilian city of Syracuse, chose Archimedes to supervise an engineering project of unprecedented scale. Hieron commissioned a sailing vessel 50 times bigger than a standard ancient warship, named the Syracusia after his city. Hieron wanted to construct the largest ship ever, which was destined to be given as a present for Egypt's ruler, Ptolemy. But could a boat the size of a palace possibly float? In Archimedes's day, no one had attempted anything like this. It was like asking, "Can a mountain fly?" King Hieron had a lot riding on that question. Hundreds of workmen were to labor for years on constructing the Syracusia out of beams of pine and fir from Mount Etna, ropes from hemp grown in Spain, and pitch from France. The top deck, on which eight watchtowers were to stand, was to be supported not by columns, but by vast wooden images of Atlas holding the world on his shoulders. On the ship's bow, a massive catapult would be able to fire 180 pound stone missiles. For the enjoyment of its passengers, the ship was to feature a flower-lined promenade, a sheltered swimming pool, and bathhouse with heated water, a library filled with books and statues, a temple to the goddess Aphrodite, and a gymnasium. And just to make things more difficult for Archimedes, Hieron intended to pack the vessel full of cargo: 400 tons of grain, 10,000 jars of pickled fish, 74 tons of drinking water, and 600 tons of wool. It would have carried well over a thousand people on board, including 600 soldiers. And it housed 20 horses in separate stalls. To build something of this scale, only for that to sink on its maiden voyage? Well, let's just say that failure wouldn't have been a pleasant option for Archimedes. So he took on the problem: will it sink? Perhaps he was sitting in the bathhouse one day, wondering how a heavy bathtub can float, when inspiration came to him. An object partially immersed in a fluid is buoyed up by a force equal to the weight of the fluid displaced by the object. In other words, if a 2,000 ton Syracusia displaced exactly 2,000 tons of water, it would just barely float. If it displaced 4,000 tons of water, it would float with no problem. Of course, if it only displaced 1,000 tons of water, well, Hieron wouldn't be too happy. This is the law of buoyancy, and engineers still call it Archimedes' Principle. It explains why a steel supertanker can float as easily as a wooden rowboat or a bathtub. If the weight of water displaced by the vessel below the keel is equivalent to the vessel's weight, whatever is above the keel will remain afloat above the waterline. This sounds a lot like another story involving Archimedes and a bathtub, and it's possible that's because they're actually the same story, twisted by the vagaries of history. The classical story of Archimedes' Eureka! and subsequent streak through the streets centers around a crown, or corona in Latin. At the core of the Syracusia story is a keel, or korone in Greek. Could one have been mixed up for the other? We may never know. On the day the Syracusia arrived in Egypt on its first and only voyage, we can only imagine how residents of Alexandria thronged the harbor to marvel at the arrival of this majestic, floating castle. This extraordinary vessel was the Titanic of the ancient world, except without the sinking, thanks to our pal, Archimedes.
وقتی به لحظه «یافتم» ارشمیدس فکر میکنید، احتمالا به این فکر میکنید. آن طور که مشخص شده است، بیشتر شبیه این بوده است. در قرن سوم پیش از میلاد، هایرون، پادشاه شهر سیسیلی سیراکیوز، ارشمیدس را به عنوان ناظر یک پروژه مهندسی با ابعاد بی سابقه انتخاب کرد. هایرون به آنها ماموریت ساخت یک کشتی داد که ۵۰ برابر بزرگتر از یک کشتی جنگی باستانی بود، و به نام شهرشان آن را سیراکیوزیا نامید. هایرون میخواست بزرگترین کشتی دنیا را بسازد، و آن را به عنوان هدیه به پادشاه مصر، بطلمیوس پیشکش کند. اما یک کشتی به بزرگی یک قصر اصلا میتواند شناور شود؟ در زمان ارشمیدس، هیچ کس چنین کاری نکرده بود. مثل این بود که بپرسی، «یک کوه میتواند پرواز کند؟» شاه هایرون عده زیادی را به حل این مسئله گماشت. صدها مرد سالها برای ساخت سیراکوزیا تلاش میکردند و آن را از کاجهای کوه اتنا و طنابهای کنف اسپانیایی و قیر فرانسوی میساختند. عرشه اصلی، که هشت برج نگهبانی بر آن قرار داشت، قرار نبود با ستون حمایت شود، بلکه تمثالهای عظیم چوبی اطلس که جهان را بر دوش داشت آن را حمایت میکرد. روی دماغه کشتی، منجنیقی عظیم بود که میتوانست سنگهای ۹۰ کیلویی را پرتاب کند. برای سرگرمی مسافران، کشتی تفرجگاهی گلکاری شده، یک استخر سرپوشیده، و یک گرمابه با آب گرم، یک کتابخانه پر از کتاب و مجسمه، معبدی برای الهه عشق و زیبایی، و یک باشگاه ورزشی داشت. و فقط برای اینکه کار ارشمیدس سختتر شود، هایرون تصمیم داشت کشتی را پر از بار کند: ۴۰۰ تن غله، ۱۰٫۰۰۰ شیشه ماهی ترشی، ۷۴ تن آب آشامیدنی، و ۶۰۰ تن پشم. به راحتی بیش از هزار نفر سوار کشتی میشدند ، که ۶۰۰ نفر آنها سرباز بودند. و ۲۰ اسب را هم در اصطبلهای مجزا اسکان میداد. ساختن چیزی به این ابعاد، برای اینکه فقط در اولین سفرش شناور بماند؟ خوب، بیایید فقط بگوییم که شکست برای ارشمیدس گزینه مناسبی نبود. پس او به پرسش پرداخت: شناور میشود؟ شاید روزی در حمام نشسته بود، و فکر میکرد چطور یک وان حمام بزرگ میتواند شناور شود، و آن هنگام الهام به او روی کرده است. به جسمی که تا اندازهای در یک مایع فرو رفته باشد نیرویی رو به بالا وارد میشود که برابر با وزن مایع جابجا شده به وسیله آن جسم است. به بیان دیگر، اگر سیرکوزیای ۲۰۰۰ تنی دقیقا ۲۰۰۰ تن آب را جابجا کند، درست در مرز شناوری قرار خواهد گرفت. اگر ۴۰۰۰ تن آب را جابجا کند، بدون هیچ مشکلی شناور خواهد ماند. البته اگر تنها ۱۰۰۰ تن آب را جابجا کند، خوب، هایرون زیاد خوشحال نخواهد شد. این قانون شناوری است، و هنوز هم مهندسان به آن قاعده ارشمیدس میگویند. این قانون شرح میدهد چطور یک نفتکش فولادی به سادگی یک قایق چوبی شناور میماند یا یک وان حمام. اگر آب جابجا شده توسط کشتی زیر تیر کشتی وزنی به اندازه وزن کشتی داشته باشد، هر چه از کشتی که بالای آن است روی سطح شناور باقی میماند. این خیلی شبیه داستان دیگری است که ارشمیدس و یک وان در آن هستند، و احتمالا به این دلیل است که این دو در واقع یک داستان هستند، که دستخوش بوالهوسی تاریخ شدهاند. داستان قدیمی یافتم! ارشمیدس و دویدن در خیابانها دریاره یک تاج پادشاهی، یا به زبان لاتین یک کورونا است. در هسته داستان سیرکوزیا تیر کشتی قرار دارد که در یوینانی کورونه نامیده میشود. ممکن است این دو با هم اشتباه گرفته شده باشند؟ ممکن است هیچ وقت متوجه نشویم. روزی که سیرکوزیا در اولین و تنها سفرش به مصر رسید، میتوانیم به راحتی تصور کنیم چطور مردم اسکندریه در بندر ازدحام کرده بودند تا شاهد ورود شگفت انگیز این قلعه شناور باشکوه باشند. این کشتی شگفت انگیز تایتانیک دنیای باستان بود، با این تفاوت که به لطف دوست خوبمان ارشمیدس غرق نشد.