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.
アルキメデスの“ユーリカ(分かったぞ)!” ひらめきの瞬間について 皆さんは多分こう考えるでしょう 後日分かったことですが その瞬間にはこんな背景がありました- 紀元前3世紀 シチリアの都市 シラクサの王 ヒエロンは 前例のない規模の 建造プロジェクトの監督に アルキメデスを選びました ヒエロンは古代の標準的な軍艦の 50倍の大きさの帆船を発注し 都市の名前にちなんで シラクシア号と命名しました ヒエロンは歴史上で最大の船を建造し エジプトの統治者 プトレマイオスへの プレゼントとして贈る予定でした しかし宮殿のような大きさの船は 浮くことができるのでしょうか? アルキメデスの時代に このようなことを試みた者はいなかったのです 「山は飛べるのか?」と尋ねるようなものです ヒエロン王の願いは この問題の解決にかかっていました シラクシア号の建設には何百人もの労働者が 何年も働く必要があり エトナ山からの松やモミの木で作る船腹 スペインで育つ麻のロープ フランスからのピッチなども必要です 8つの物見櫓が立つ予定のトップデッキは 柱ではなく 肩に地球を担ぐ 巨大な木製のアトラス像で 支えられる予定でした 船首には 80キロの石を射出できる巨大な投石器 乗客を楽しませるために 船は花が並んだ散歩道 屋根付きのスイミングプール 温水の浴場 書物や像で満たされた図書館 女神アフロディーテの神殿 そして体育館などが含まれる予定でした そしてアルキメデスをもっと悩ませたのは ヒエロンは船を貨物で 満載にしようとしていたのです 400トンの穀物 1万本の塩漬けの魚の瓶 74トンの飲料水 そして600トンの羊毛です 600名の兵隊を含む 1000名をゆうに超える人々を 運ぶ予定でした そして馬房では20頭の馬を 飼うことになっていました この規模のものを建てて 処女航海だけで沈んだらどうなるでしょうか? その失敗はアルキメデスにとって 好ましい結果ではないとだけ 言っておきましょう そんな中 彼は「沈むのか?」 という問題を引き受けたのです おそらく 彼はある日浴場に座っており 重いバスタブが浮く理由を考えており ついにひらめきが訪れたのです 液体中に部分的に浸された物体は 物体が押しのけた液体と同じ重さの 力により浮き上がるのです 言い換えれば 2000トンのシラクシア号が 2000トンの水を押しのけるならば ギリギリで浮かびます もし4000トンの水を押しのけるなら 問題なく浮かぶでしょう もちろん1000トンの水を 押しのけるだけなら ヒエロン王はあまり幸福ではないでしょう これが浮力の法則です 技術者はこれをいまだに アルキメデスの原理と呼びます なぜ鉄製のスーパータンカーが 木製の手漕ぎボートやバスタブと同様に 簡単に浮かぶのかを説明してくれます 船のキール(船底構造)が 下に押しのける水の重さが 船自体の重量と同じであれば 船底より上に何があっても 水面上に浮かんだままでいられます これはアルキメデスと浴槽に関係した 別の逸話に良く似ており そして同じ話であった可能性もあるために 歴史の気まぐれで誤解されたのです アルキメデスが「ユーリカ!」と叫び その後 通りを走りぬけた古典的な話は 王冠(ラテン語でコロナ)についてです シラクシア号の話の本質はキール つまりギリシャ語のコロネです 2つの話が混同されていませんか? 私たちは知る由もありません シラクシア号が最初で唯一の航海を終えて エジプトについた日に われわれはアレキサンドリアの住民が 堂々と浮かぶ宮殿の到着に驚き 港に群がった姿を想像するほかありません この常識外の船は 古代世界のタイタニック号といえますが 我々の良く知るアルキメデスおかげで 沈むことなく済んだのです