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.
Khi nghĩ đến khoảnh khắc "Eureka!" của Archimedes, chắc hẳn bạn đang nghĩ đến cảnh này. Nhưng hóa ra, phải là như thế này mới đúng Vào thế kỉ thứ III TCN, Hieron, vị vua thành Sicilian của Syracuse giao cho Archimedes nhiệm vụ giám sát một dự án xây dựng trước đây chưa từng có. Hieron đặt làm một chiếc thuyền buồm lớn gấp 50 lần một tàu chiến thường thời xưa, được đặt tên là Syracusia theo tên thành phố của ông. Hieron muốn xây dựng một chiếc thuyền lớn nhất từ trước đến nay, để làm quà tặng cho người cai trị Ai Cập bấy giờ là Ptolemy Nhưng liệu một chiếc thuyền với kích cỡ của một tòa lâu đài có thể nổi trên mặt nước ? Ở thời đại của Archimedes , chưa từng có ai làm được việc này. Giống như việc tự hỏi " Một ngọn núi có thể bay hay không ?" Vua Hieron suy nghĩ rất nhiều về vấn đề này. Hàng trăm người thợ được thuê để xây dựng tàu Syracusia trong rất nhiều năm sử dụng gỗ thông và gỗ lãnh sam từ núi Etna để làm xà ngang của tàu dùng cây gai dầu trồng ở Tây Ban Nha để làm dây thừng và lều trại được lấy từ Pháp. Boong tàu phía trên, bao gồm 8 tháp canh, không được dựng bằng cột thông thường, mà bằng những cột gỗ được trạm trổ hình thần Atlas đang mang trên vai cả thế giới. Được đặt ở phần mũi tàu là một cái máy bắn đá khổng lồ có thể bắn ra những viên đá nặng tầm 81,6 kg Để mua vui cho du khách chiếc thuyền còn có một con đường rải đầy hoa một bể bơi có mái vòm và một phòng tắm nước nóng, một thư viện chứa đầy sách và các bức tượng, một ngôi đền thờ nữ thần sắc đẹp Aphrodite , và một phòng gym . Để khiến việc thiết kế càng đau đầu hơn cho Archimedes Hieron còn muốn chất đầy thuyền với một đống hàng hóa: 400 tấn thóc, 10,000 bình cá muối, 74 tấn nước khoáng, và 600 tấn len. Chiếc thuyền còn phải chở được trên 1 ngàn người trong đó gồm có 600 người lính và chứa được 20 con ngựa ở một chuồng riêng biệt. Phải làm sao để một thứ tầm cỡ như thế này không chìm ngay vào lần đầu tiên ra khơi ? Ta chỉ có thể nói rằng thất bại là điều Archimedes không bao giờ mong muốn Vì vậy ông bắt đầu nghiên cứu vấn đề : liệu chiếc thuyền sẽ chìm không ? Có lẽ trong lúc ông đang tắm và tự hỏi làm sao một cái thùng tắm nặng có thể nổi trên nước, thì ý tưởng chợt đến với ông. Một vật thể được nhúng một phần vào một chất lỏng được giữ nổi bởi một lực bằng với trọng lượng của chất lỏng được thay thế bởi vật. Nói cách khác, nếu một chiếc thuyền Syracusia nặng 2000 tấn thay thế chính xác 2000 tấn nước, thì thuyền sẽ chỉ nổi một phần, Nhưng nếu chiếc thuyền thay thế 4000 tấn nước , nó sẽ chắc chắn sẽ nổi. Và đương nhiên, nếu chiếc thuyền chỉ thay thế được 1000 tấn nước, thì kết quả chắc chắn sẽ không làm Hieron vui chút nào. Đây là định luật về độ nổi và các kĩ sư thường gọi là định luật Archimedes. Định luật này giải thích vì sao một chiếc tàu chở dầu lớn bằng thép có thể nổi được trên nước dễ dàng như một chiếc thuyền con bằng gỗ hoặc như một cái bồn tắm. Nếu trọng lượng của nước vốn được thay thế bằng phần dưới của tàu bằng với trọng lượng của tàu, thì tất cả những gì ở phía trên đều sẽ nổi trên mặt nước. Chuyện này nghe rất giống với một câu chuyện khác về Archimedes và cái bồn tắm, và có khi là vậy vì thực ra hai câu chuyện này là một tuy nhiên các chi tiết bị thay đổi bởi những thăng trầm của lịch sử. Câu chuyện kinh điển về câu nói "Eureka!" của Archimedes và hành động khỏa thân chạy ra đường xoay quanh một chiếc vương miện, trong tiếng Latinh là "corona" Còn trọng tâm câu chuyện Syracusia là về một chiếc thuyền, trong tiếng Hy Lạp là "korone" Có khi nào hai câu chuyện đã bị nhầm lẫn với nhau ? Chúng ta không bao giờ biết được. Cái ngày mà thuyền Syracusia cập bến Ai Cập trong chuyến ra khơi đầu tiên và duy nhất, chúng ta chỉ có thể tưởng tượng cảnh người dân của Alexandria tụ tập lại ở bến cảng để chiêm ngưỡng lâu đài nổi lộng lẫy này. Chiếc thuyền khác thường này được so sánh như Titanic của thời xưa, trừ việc nó không bị chìm, nhờ vào công của Archimedes