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.
เมื่อคุณคิดถึงเหตุการณ์ "ยูเรก้า!" ของอาร์คิมิดีส คุณอาจจะคิดว่ามันเป็นแบบนี้ แต่จริงๆแล้ว มันอาจจะเป็นแบบนี้มากกว่า ในช่วงศตรวรรษที่ 4 ก่อนคริสตกาล ไฮรอน ราชาเมืองซีราคิวส์ ในซิซิลี เลือกอาร์คิมิดีสให้มาควบคุมดูแล งานวิศวกรรมที่ยังไม่เคยมีใครทำมาก่อน ไฮรอนได้ขอให้สร้างเรือขึ้นลำหนึ่ง ซึ่งมีขนาดใหญ่กว่าเรือมาตรฐานในสมัยนั้น ถึง 50 เท่า ตั้งชื่อตามชื่อเมืองเขาว่า ซีราคิวเซีย เขาต้องการที่จะสร้างเรือที่ใหญ่ที่สุด เท่าที่เคยมีการสร้างมา เพื่อเป็นของกำนัลแก่ ปทอเลมี กษัตริย์แห่งอียิปต์ แต่เรือที่ขนาดใหญ่เท่าวัง จะลอยน้ำได้จริงๆหรือ? ในยุคนั้น ไม่เคยมีใครลองทำอะไรแบบนี้มาก่อน เหมือนกับตำถาม "ภูเขาสามารถบินได้หรือไม่?" กษัตริย์ไฮรอนได้เสี่ยงเดิมพันกับมัน คนงานหลายร้อยคนทำงานอย่างหนักตลอดหลายปี ในการสร้างเรือซีราคิวเซีย ด้วยซุงไม้สนจากภูเขาเอทน่า เชือกจากป่านที่ปลูกในสเปน และยางไม้จากฝรั่งเศส บนดาดฟ้าเรือที่จะมีหอสังเกตการณ์ถึง 8 หอ เสาค้ำที่ใช้จะไม่ใช่เสาธรรมดา แต่จะใช้เป็นรูปสลักไม้ขนาดใหญ่ ของยักษ์แอทลาส ผู้แบกโลกบนบ่า ส่วนบริเวณหัวเรือ จะติดตั้งเครื่องยิงหินขนาดยักษ์ ที่สามารถยิงหินหนัก 180 ปอนด์ได้ ด้านความบันเทิงสำหรับผู้โดยสาร ก็จะมีทางเดินสำหรับชมดอกไม้ มีสระว่ายน้ำในร่ม โรงอาบน้ำที่บริการพร้อมน้ำอุ่น ห้องสมุดที่เต็มไปด้วยหนังสือและรูปปั้น มีวิหารเทพีอโฟรไดท์ และก็โรงยิม และเพื่อให้มันยุ่งยากขึ้นไปอีก สำหรับอาร์คิมิดีส ไฮรอนยังตั้งใจที่จะบรรทุกสินค้าให้เต็มลำเรือ ธัญพืช 400 ตัน ปลาดอง 10,000 ไห น้ำดื่ม 74 ตัน และ ขนสัตว์อีก 600 ตัน มันยังจะต้องบรรทุกผู้โดยสาร อีกกว่า 1000 คน รวมทั้งทหาร 600 นาย และมีคอกม้าสำหรับม้า 20 ตัว การสร้างอะไรที่ใหญ่โตขนาดนี้ เพียงเพื่อให้มันจมตั้งแต่ออกเรือเที่ยวแรก อย่างนั้นหรือ? เอาเป็นว่า คำว่าล้มเหลว ไม่ใช่ตัวเลือกที่น่าพอใจสำหรับอาร์คิมิดีส เขาจึงขบคิดถึงปัญหานี้ : มันจะจมหรือไม่? บางทีวันหนึ่งขณะที่เขากำลังนั่งอยู่ในโรงอาบน้ำ กำลังแปลกใจอยู่ว่าอ่างอาบน้ำหนักๆนั้น ลอยน้ำได้อย่างไร นั่นอาจเป็นตอนที่ไอเดียเกิดปิ๊งขึ้นมา วัตถุที่จมอยู่ในของเหลวบางส่วน จะเกิดแรงลอยตัว เท่ากับน้ำหนักของของเหลว ที่ถูกแทนที่ด้วยวัตถุนั้น หรือก็คือ ถ้าเรือซีราคิวเซียที่หนัก 2,000 ตัน สามารถแทนที่น้ำจำนวน 2,000 ตันได้ มันก็จะลอยปริ่มๆน้ำ แต่ถ้ามันสามารถแทนที่น้ำได้ถึง 4,000 ตัน มันก็จะลอยน้ำได้อย่างสบายๆ แน่นอนว่าถ้าเกิดมันแทนที่น้ำได้เพียง 1,000 ตัน กษัตริย์ไฮรอนคงจะหัวเราะไม่ออกแน่ นี่คือ กฏของแรงลอยตัว วิศวกรยังคงเรียกมันว่า กฎของอาร์คิมิดีส (Archimedes’ Principle) มันอธิบายว่า ทำไมเรือบรรทุกน้ำมันขนาดยักษ์ จึงลอยน้ำได้สบายๆไม่ต่างจากเรือพาย หรืออ่างอาบน้ำ ถ้าน้ำหนักของน้ำที่ถูกแทนที่โดยเรือ หนักเท่ากับน้ำหนักของเรือนั้น อะไรก็ตามที่อยู่เหนือกระดูกงูขึ้นไป ก็จะคงลอยตัวเหนือระดับน้ำนั้นได้ นี่ฟังดูคล้ายมากกับเรื่องของอาร์คิมิดีสกับอ่างอาบน้ำ มันอาจเป็นไปได้ เพราะจริงๆแล้วมันเป็นเรื่องเดียวกัน ที่ถูกบิดเบือนไปโดยประวัติศาสตร์ที่ไม่แน่นอน เหตุการณ์ยูเรก้า! ของอาร์คิมิดีส ฉบับคลาสสิก ที่ตามมาด้วยการวิ่งแก้ผ้าไปตามถนนนั้น ศูนย์กลางของเรื่องอยู่ที่มงกุฎ หรือ โคโรนาในภาษาลาติน แต่ในเวอร์ชั่น เรือซีราคิวเซียนี้ ศูนย์กลางของเรื่อง คือ เรือ หรือ โคโรเน ในภาษากรีก เป็นไปได้ไหมที่เรื่องนึงเกิดจำ สับสนกลายเป็นอีกเรื่อง? เราไม่อาจบอกได้ ในวันที่เรือซีราคิวเซียแล่นมาถึงอียิปต์ ในการเดินทางเที่ยวแรกและเที่ยวเดียว เราคงนึกภาพออกว่าฝูงชนชาวอะเล็กซานเดรีย จะเนื่องแน่นท่าเรือขนาดไหน เพื่อที่จะตกตะลึงกับการมาถึงของ ปราสาทลอยน้ำอันหรูหรา เรือลำนี้เปรียบได้กับเรือไททานิกในยุคโบราณ เว้นแต่ว่ามันไม่ได้จมลงสู่ก้นทะเล ต้องขอบคุณที่เรามี อาร์คิมิดีส