De wet van Archimedes
De recente uitbarsting van de Etna was reden voor mij om met mijn dochter Eline
daar eens te gaan kijken. Over de lava en de as is genoeg te doen geweest in het nieuws, daar
zal ik niet over uitweiden. Wij hebben namelijk van de gelegenheid gebruik gemaakt om in de
voetsporen te treden van mijn bekende oom, de archeoloog prof. dr. M.J. Vermaseren.
Want wij hebben in het nabijgelegen Syracuse dat ruim 2300 jaar geleden een door de Romeinen
belaagde Griekse kolonie was, een belangrijke oudheidkundige vondst gedaan.
Iedereen kent de wet van Archimedes
(Αρχιμήδης 212vChr.), die luidt:
"Het volume van een lichaam is gelijk aan het volume
van het verplaatste water bij onderdompeling." Deze hoofdwet van de hydrostatica wordt ook wel
geformuleerd als: "De opwaartse druk is gelijk aan het gewicht van de verplaatste vloeistof."
De historie verhaalt hoe deze natuurwet door Archimedes werd ontdekt.
De tiran Hiero (Ιέρων) de Tweede van Syracuse
(Σϋράκουσαι)
had zijn goudsmid een hoeveelheid goud en zilver gegeven om een kroon te maken, en toen de smid
zijn werk kwam afleveren was de koning zeer onder de indruk van het prachtige, kunstig gemaakte
juweel. Maar hij was er niet zeker van of de goudsmid hem niet had bedrogen. Had de man wel alle
goud en zilver erin verwerkt? De kroon werd gewogen, en het gewicht was precies gelijk aan wat de
vorst hem had gegeven. Had de kunstenaar misschien een deel van het kostbare goud vervangen door
een gelijk gewicht aan het goedkopere zilver? Dat kon alleen nagegaan worden door de kroon weer
om te smelten. Dan immers zou blijken of het totaal volume groter was geworden, daar zilver
volumineuzer is dan goud. De hofnatuurkundige Archimedes kreeg opdracht dit uit te zoeken zonder
de kroon te vernielen, want die was werkelijk bijzonder mooi gesmeed. Het historische verhaal is,
dat Archimedes toen hij een bad nam, merkte dat het niveau van het water in het bad steeg als hij er
instapte, en dat hij daarmee een wijze gevonden had om het probleem op te lossen. Onderdompeling
van de kroon in water zou hem het volume van de kroon leren zonder deze te beschadigen. Dat
bedenkend zou hij luidkeels geroepen hebben: "Heureka!!!"
(Ηύρηκα).
Dit is Oudgrieks voor "Gevonden (heb ik het) !!!". En naakt door de stad hebben gedanst…
Tot zover de overlevering. Maar toen Eline en ik in Syracuse stonden bij de schamele resten
van de tempel van Apollo, zagen wij tussen twee restanten van de zuilen iets steken dat leek op een
kortingsbonnetje. Met vereende krachten wisten wij het bovenste stuk te verplaatsten. Een flinke lap
papyrus kwam tevoorschijn. Er stonden Griekse letters op, en als geletterde in vele alfabetten
ontwaarde ik het woord Archimedes in de tekst. Het belang van deze vondst zagen wij natuurlijk
meteen in. Wij spoedden ons naar de gemeentelijke archivaris om de papyrus te tonen. Hij nam die
subiet in beslag maar uit erkentelijkheid voor de vondst beloofde hij ons om nog dezelfde middag
een vertaling voor mij te maken van de tekst, nadat ik daar althans op had aangedrongen en dat
had onderstreept met enige lires. Na de late lunch gingen wij terug. Hij had de vertaling in het
Italiaans af. Ik vroeg of het ook in het Engels kon. Hij beloofde mij die nog toe te zullen sturen,
maar hij wilde wel even in het Engels voorlezen. Het is derhalve een vrij, enige malen vertaald
dus niet zo nauwkeurig verslag dat ik kan doen. Echter, de strekking hieronder is juist.
De papyrus is beschreven door ene Pseustides
(Ψεύστΐδης)
die een leerling was van Archimedes. Hij verhaalt dat de bekende overlevering over de ontdekking
van de wet van zijn leermeester nagenoeg geheel maar niet volledig leugenachtig is.
In werkelijkheid, zo schrijft Pseustides, is het volgende gebeurd. Archimedes kende de methode
voor volumebepaling al lang. Hij had dat namelijk al eens vernomen van Hermaseres
(Ερμάσερης),
een collega uit Naxos (Νάξος),
het Griekse eiland dat zo bekend is van Ariadne
(Αριάδνη)
en haar ontvoerder Theseus (Θησεύς),
de koning van Athene (Αθήναι).
Deze schaakpartij heeft Theseus gemaakt tot schutspatroon van de denksporters. Niet meer na te
gaan is of de voorvaderen van Hermaseres hun natuurkundige kennis ontleend hebben aan
Theseus zelve.
Dus nadat hij, Archimedes, de kroon in ontvangst had genomen en thuis was gekomen, beval hij zijn blonde
slavin Sappho (Σαπφώ) om het bad te vullen tot een door hem
aangebracht streepje. De ongeletterde vulde het
bad, maar denkend dat haar meester wilde poedelen, deed zij er warm water in en legde zachte
handdoeken, lavendelzeep en smijdige olie erbij gereed. Met de kroon in de hand ging Archimedes
naar de badkamer en hij zag de vergissing van de slavin. Daar hij het zonde vond van dat lekker
warme badwater, en ook te hoffelijk was om het wicht te kritiseren, besloot hij eerst
zelf een bad te nemen, dat van die kroon kon later nog wel. Terwijl zij zijn rug waste
ontglipte haar, zoals iedereen wel eens is overkomen, de zeep. Hij hielp haar zoeken, en zo
waadden zij beiden enige tijd in het bad waarbij vooral Sappho menigmaal dacht dat zij de
zeep te pakken had, maar die toch steeds weer wegglibberde. Archimedes zelf had hem
uiteindelijk als eerste ferm vast, hield de zeep in triomf in de lucht, en riep: "Heureka!!!".
Omdat Archimedes niet veel later weer fris en opgetogen fluitend terugging naar zijn koning
om te vertellen hoeveel goud respectievelijk zilver in de kroon was verwerkt, maar ook omdat
hij geen gedonder wilde over het zoeken van de zeep samen met de slavin, is het apocriefe verhaal
over de vinding van de zogenaamde wet van Archimedes in omloop gekomen.
Aldus Pseustides en wellicht zal de wereld er binnenkort van horen via een wetenschappelijk
tijdschrift. De lezers van dit bulletin echter hebben de primeur.
Paul Vermaseren, augustus 2001