Статья «Архимеда опыт: 24 столетия спустя»

Вероятно, нет более известного научного открытия, чем первый случай неразрушающего контроля качества материала одной царской короны. Кто только не писал и не рассказывал об этой детективной истории, причём часто каждый рассказчик приукрашивает историю на свой вкус, не искать же в литературе первоисточник этого памятного с детства анекдота. Одно из лучших описаний приведено в отличной книге итальянского историка физики:

«… Согласно легенде, Гиерон,тиран Сиракуз, приходившийся , по-видимому, родственником Архимеду, поручил ему выяснить, сделана ли его крона целиком из золота или же в неё подмешано серебро. Эта задача занимала Архимеда довольно долго, пока не помог случай. Однажды, принимая ванну, Архимед заметил, что чем больше он погружается в воду, тем больше воды выливается из ванны. Он понял, что это явление даст ему ключ к разгадке задачи, в восторге выскочил из ванны и побежал по городу, восклицая: “Эврика, эврика!” (нашёл, нашёл!).

Согласно Витрувию, чтобы раскрыть мошенничество с короной, Архимед применил следующий метод: он опустил в сосуд, наполненный водой, золотой слиток того же веса, что и корона, а потом собрал и взвесил вылившуюся воду. Потом он повторил такой же опыт со слитком серебра того же веса и нашёл, что воды вылилось больше (потому что при одинаковом весе объём серебра превышает объём золота). Повторив опыт с короной вместо слитков, Архимед получил результат, лежащий где-то посередине между результатами двух предыдущих опытов, откуда и заключил, что корона сделана не из чистого золота.

Следует заметить, что Галилей в одной из своих юношеских работ считает описанный Витрувием опыт “… весьма грубым и неизящным. Тем более грубым он кажется тем, кто потом читал и изучал искуснейшие изобретения столь божественного человека”…»

Заметим, что на римского инженера и архитектора Витрувия в этой связи опираются самые добросовестные писатели, хотя он жил на два века позже Архимеда. Вспомните ли вы детали важнейших для физики и техники многочисленных остроумных экспериментов Б. Франклина, жившего два века назад? Можно понять отношение Галилея к этим рассказам, а в американском учебнике для колледжей спокойно констатируется, что «...достоверно неизвестно, каким методом пользовался Архимед...»

[ЭЛЛИОТ и УИЛКОКС. Физика. 1969. С.78].

А нельзя ли просто повторить наблюдение Архимеда – без ванны и беготни по городу в неприличном виде? (Между прочим, в одной вполне научной, хотя и не физической книге чёрным по белому написано, что Архимед бежал по улицам … Афин! Где Афины, где Сиракузы…)

В пробирку вложена свинцовая трубка массой 72г и налита вода до края трубки. Ставится метка на приклеенной к пробирке снаружи полоске бумаги, и трубка вынимается. Засыпается в пробирку гранулированный припой массой тоже 72г, и на бумаге отмечается новый уровень воды: выше ровно на 1 см, так получилось не намеренно..

Шприц выбирает дополнительное количество воды, вытесненной припоем, - 2 куб см. Собственно, всё уже понятно – в гранулах кроме свинца есть ещё металл с меньшей плотностью, например, олово.

Всего воды было влито 12,5 см3.

Всё понятно? Но почему же Галилей сомневался в методе, которым воспользовался Архимед, проверяя качество новой короны?

Осмотрим наше «оборудование». Из чистого свинца у нас трубка, и довольно тонкая, её внешний диаметр 13 мм. Поэтому она легко размещается в пробирке. Изменение уровня воды в пробирке измеряется с приличной точностью. А если мне принесли бы вдруг корону из чистого золота?… Ведь её диаметр был что-нибудь сантиметров 20, а чтобы масса груза на голове того царя Гиерона не была слишком велика (шапка Мономаха и то нелегка!), корона должна была быть тонкой и ажурной. Короче говоря, в пробирку она не входила. Ну и что? А то, что погружать её можно было в широкую посуду, таз или ведро, и разница уровней при замене короны золотым слитком такой же массы у Архимеда наверняка была очень малой, а это сказывается на точности измерений. И отразилось на судьбе несчастного подозреваемого мастера-ювелира.

Хоть ты и царь, но если не доверяешь мастеру, постой около него, пока он на твоих глазах не сделает всю свою работу! А то начнутся доносы, придётся иметь (и терпеть) около себя какого-нибудь гениального типа… Так и в историю попадёшь! Но если серьёзно, то в каждом эксперименте важна оценка погрешности, хотя гениям удаётся такие сложности обойти, а потом простые люди делают то же самое, но другим путём, найденным за многие годы многими людьми. А первый проходит чаще всего самым трудным путём, на то он и гений.