Πέμπτη 5 Αυγούστου 2021

Το αρχαιότερο δείγμα εφαρμοσμένης γεωμετρίας στον κόσμο!

 

Ο δρ Ντάνιελ Μάνσφιλντ από το Πανεπιστήμιο της Νέας Νότιας Ουαλίας στο Σίδνεϋ αποκάλυψε την προέλευση της εφαρμοσμένης γεωμετρίας σε μία πήλινη βαβυλωνιακή πλάκα ηλικίας περίπου 3.700 ετών. Η πλάκα, που χρονολογείται από την Παλαιο-Βαβυλωνιακή περίοδο (μεταξύ του 1900 και 1600 π.Χ.), είχε ανακαλυφθεί στο κεντρικό Ιράκ το 1894. Τα τελευταία χρόνια βρισκόταν στο Αρχαιολογικό Μουσείο της Κωνσταντινούπολης, χωρίς να έχει γίνει αντιληπτή η σημασία της για την ιστορία των μαθηματικών.


Η πλάκα Si.427
Credit: UNSW Sydney


Η πλάκα με την ονομασία Si.427, η οποία δημιουργήθηκε από Βαβυλώνιους «τοπογράφους», μελετήθηκε από τον Ντάνιελ Μάνσφιλντ, ο οποίος έκανε και τη σχετική δημοσίευση στο επιστημονικό περιοδικό «Foundations of Science». Σύμφωνα με τον ίδιο, «πρόκειται για το μοναδικό γνωστό παράδειγμα κτηματολογικού «εγγράφου» από την Παλαιο-Βαβυλωνιακή περίοδο του 1900-1600 π.Χ. και αφορά ένα σχέδιο που χρησιμοποιούσαν οι «τοπογράφοι» για να καθορίζουν τα χερσαία όρια. Στη συγκεκριμένη περίπτωση, περιέχει νομικές και γεωμετρικές λεπτομέρειες σχετικά με ένα κτήμα που χωρίστηκε μετά την πώληση ενός τμήματός του».

Θεωρείται σημαντικό ότι ο «τοπογράφος» χρησιμοποιεί τις πυθαγόρειες τριάδες για να δημιουργήσει ακριβείς ορθές γωνίες. «Η ανακάλυψη και η ανάλυση της πλάκας έχουν σημαντικές επιπτώσεις για την ιστορία των μαθηματικών. Για παράδειγμα, η πλάκα δημιουργήθηκε πάνω από 1000 χρόνια προτού γεννηθεί ο Πυθαγόρας», επισημαίνει ο Μάνσφιλντ.

 

Άλλη μία παγκόσμια πρωτιά

Το 2017, ο ίδιος μαθηματικός είχε εικάσει ότι μία άλλη πλάκα της ίδιας περιόδου, γνωστή ως «Πλίμπτον 322», αποτελεί μοναδικό δείγμα τριγωνομετρικού πίνακα. Όπως ανέφερε, «είναι γενικά αποδεκτό ότι η τριγωνομετρία -ο κλάδος των μαθηματικών που ασχολείται με τη μελέτη των τριγώνων- αναπτύχθηκε από τους αρχαίους Έλληνες που μελετούσαν τον νυχτερινό ουρανό κατά τον 2ο αιώνα π.Χ. Όμως οι Βαβυλώνιοι είχαν αναπτύξει τη δική τους εναλλακτική “πρωτο-τριγωνομετρία” για να λύνουν προβλήματα σχετικά με μετρήσεις επί του εδάφους και όχι στον ουρανό».


Η πλάκα Si.427
Credit: UNSW Sydney
 

Η αποκάλυψη του σκοπού της πλάκας: Τοπογραφία

Η πλάκα Si.427 θεωρείται ότι υπήρξε πριν και από την «Πλίμπτον 322». Το 2017, η ομάδα του Μάνσφιλντ είχε διατυπώσει την εικασία της σχετικά με το σκοπό της πλάκας «Πλίμπτον 322», υποθέτοντας ότι πιθανότατα είχε κάποια πρακτική χρήση όπως η κατασκευή παλατιών και ναών, δημιουργία καναλιών ή ο καθορισμός ορίων κτημάτων.

«Με τη νέα πλάκα μπορούμε, πράγματι, να δούμε για πρώτη φορά γιατί (οι Βαβυλώνιοι) ενδιαφέρονταν για τη γεωμετρία: Ήθελαν να χαράζουν ακριβή όρια στο έδαφος. Ήταν μία περίοδος που η γη άρχιζε να γίνεται ιδιωτική και οι άνθρωποι άρχισαν να σκέφτονται με όρους “η γη μου και η γη σου”. Ήθελαν, έτσι, να χαράζουν ξεκάθαρα όρια, προκειμένου να έχουν καλές σχέσεις με τους γείτονές τους. Ακριβώς αυτό αφορά και η εν λόγω πλάκα: Ένα χωράφι διαχωρίστηκε και νέα όρια χαράχτηκαν», σημείωσε ο Μάνσφιλντ.

Άλλες πλάκες, που έχουν ήδη βρεθεί από εκείνη την περίοδο στη Βαβυλώνα, αποκαλύπτουν όντως ότι υπήρχαν διαφωνίες σχετικά με τα σύνορα των κτημάτων και για το ποιος ήταν π.χ. ο ιδιοκτήτης πολύτιμων δέντρων όπως οι φοίνικες, που βρίσκονταν κοντά στο όριο των γειτνιαζόντων κτημάτων. Σε τέτοιες περιπτώσεις, επιθεωρητές-τοπογράφοι καλούνταν να διευθετήσουν τη διαφωνία και η εφαρμοσμένη γεωμετρία ήταν ένα πολύ χρήσιμο εργαλείο.

 

Κατασκευάζοντας ορθές γωνίες: Εύκολο να το πεις, δύσκολο να το κάνεις

Ένας απλός τρόπος να κατασκευάσεις μια ορθή γωνία με απόλυτη ακρίβεια, είναι να φτιάξεις ένα τρίγωνο με πλευρές 3, 4 και 5. Αυτοί οι ειδικοί αριθμοί αποτελούν την πυθαγόρεια τριάδα 3-4-5. Έχει χρησιμοποιηθεί από αρχαίους τοπογράφους και χτίστες και χρησιμοποιείται μέχρι σήμερα.

«Οι αρχαίοι τοπογράφοι που δημιούργησαν την πλάκα Si.427 έκαναν κάτι διαφορετικό: Χρησιμοποίησαν μια ποικιλία διαφορετικών πυθαγόρειων τριάδων και ως πλευρές ορθογωνίων τριγώνων και ως πλευρές και διαγώνιο ορθογωνίου, προκειμένου να κατασκευάζονται ορθές γωνίες με ακρίβεια», δηλώνει ο Μάνσφιλντ.

Ωστόσο, είναι δύσκολο να δουλέψεις με πρώτους αριθμούς μεγαλύτερους του 5 στο εξηκονταδικό σύστημα των Βαβυλωνίων.

 

Η πλάκα Si.427
Credit: UNSW Sydney

Τα άγνωστα –μέχρι τώρα- μυστικά του Si.427

Ο δρ Μάνσφιλντ ελπίζει να ανακαλύψει άλλες εφαρμογές της “πρωτο-τριγωνομετρίας” των Βαβυλωνίων. Στο πίσω μέρος της πλάκας, αναγράφεται ο εξηκονταδικός αριθμός 25:29, δηλαδή 25 εξηντάδες και 29 μονάδες (σκεφτείτε το σαν 25 λεπτά και 29 δευτερόλεπτα).

«Δεν μπορώ να βρω τι σημαίνουν αυτοί οι αριθμοί – είναι το απόλυτο αίνιγμα», αναφέρει ο δρ Μάνσφιλντ. «Είμαι πρόθυμος να το συζητήσω με ιστορικούς ή μαθηματικούς που μπορεί να έχουν μια ιδέα τι θέλουν να μας πουν οι αριθμοί αυτοί!»


Πηγή:

Διαβάστε επίσης σχετικά με την έρευνα του δρ Ντάνιελ Μάνσφιλντ:

Δευτέρα 2 Αυγούστου 2021

Γρίφος: Τα... 1.023 πορτοκάλια

 

Γρίφος: Τα... 1.023 πορτοκάλια
Henri Matisse (1869-1954) - "Basket with Oranges" (1913)



Ας υποθέσουμε ότι είσαι οπωροπώλης και έχεις 1.023 πορτοκάλια. Πρέπει να τα μοιράσεις σε 10 σακούλες με τέτοιο τρόπο, ώστε όσα πορτοκάλια και να σου ζητήσει ο πελάτης (από 1 μέχρι 1.023, φυσικά) να μπορείς να του δώσεις ορισμένες σακούλες από αυτές (μία, δύο κλπ. ή όλες) με συνολικά το πλήθος των πορτοκαλιών που ζητάει και χωρίς να χρειαστεί να μεταφέρεις κανένα πορτοκάλι από τη μια σακούλα στην άλλη. 

Πώς θα μοιράσεις τα 1.023 πορτοκάλια στις 10 σακούλες;


*Σημείωση*

Τον γρίφο αυτόν μου τον πρότεινε μια μαθήτρια της Α΄ Λυκείου.

Κυριακή 1 Αυγούστου 2021

Περί του αριθμού 1821


Καλό μήνα σε όλους!

1/8/21 σήμερα! Ή αλλιώς... 1821!

Το έτος της ελληνικής επανάστασης.


1821



Δείτε όμως περισσότερες ιδιότητες του αριθμού της σημερινής ημερομηνίας, από τον εξαιρετικό συνάδελφο που μου έστειλε την παραπάνω εικόνα...

©Rushik Dharaiya Ka Pitaara 

Σάββατο 31 Ιουλίου 2021

Περί του αριθμού 31721 (η σημερινή ημερομηνία!)

 

31721


31/7/21 σήμερα... 

Στην εικόνα μπορείτε να διαβάσετε τις ιδιότητες που "κρύβει" η σημερινή ημερομηνία, δηλαδή ο αριθμός 31721.

Πρόκειται για μια πραγματικά ενδιαφέρουσα και αξιόλογη δουλειά του συναδέλφου Rushik Dharaiya, τον οποίο ευχαριστώ θερμά! 

©Rushik Dharaiya Ka Pitaara



"Τα μαθηματικά είναι το αλφάβητο με το οποίο ο Θεός περιέγραψε το Σύμπαν".

Γαλιλαίος

Παρασκευή 30 Ιουλίου 2021

Περί του αριθμού 30721 (η σημερινή ημερομηνία!)


30721


30/7/21 σήμερα... 

Στην εικόνα μπορείτε να διαβάσετε τις αξιοσημείωτες ιδιότητες που "κρύβει" η σημερινή ημερομηνία, δηλαδή ο αριθμός 30721.

Πρόκειται για μια αξιόλογη δουλειά. 30721 ευχαριστώ στον εξαιρετικό συνάδελφο που δημιούργησε και μου έστειλε την εικόνα!

©Rushik Dharaiya Ka Pitaara 

Πέμπτη 29 Ιουλίου 2021

Περί του αριθμού 29721 (η σημερινή ημερομηνία!)


29721

29/7/21

Στην εικόνα μπορείτε να διαβάσετε τις ιδιότητες του αριθμού της σημερινής ημερομηνίας: 29721 

Πρόκειται για μια πραγματικά ενδιαφέρουσα και αξιόλογη δουλειά! 

©Rushik Dharaiya Ka Pitaara



"Πάντα κατ' αριθμόν γίνονται"

(Τα πάντα γίνονται κατά τους αριθμούς)

Πυθαγόρας

Τετάρτη 28 Ιουλίου 2021

Περί του αριθμού 28721 (η σημερινή ημερομηνία!)


28721


28/7/21

Στην εικόνα μπορείτε να διαβάσετε τις ιδιότητες του αριθμού της σημερινής ημερομηνίας: 28721

©Rushik Dharaiya Ka Pitaara 

Τρίτη 27 Ιουλίου 2021

Περί του αριθμού 27721 (η σημερινή ημερομηνία!)

 

Ο αριθμός 27721


27/7/21 σήμερα...

Στην εικόνα βλέπουμε τις ιδιότητες που "κρύβονται" στη σημερινή ημερομηνία, δηλαδή κάποιες ενδιαφέρουσες ιδιότητες του αριθμού: 29721 


Πρόκειται για μια πραγματικά αξιόλογη δουλειά του συναδέλφου Rushik Dharaiya, τον οποίο ευχαριστώ θερμά! 

©Rushik Dharaiya Ka Pitaara



"Η μαθηματική γλώσσα, εκτός του ότι είναι η μοναδική γλώσσα που μπορούμε να μιλήσουμε, είναι στην πραγματικότητα η σωστή γλώσσα".

E.P. Wigner

Δευτέρα 26 Ιουλίου 2021

Περί του αριθμού 26721 (η σημερινή ημερομηνία!)

 

Ιδιότητες του αριθμού 26721


26/7/21 σήμερα!

Στην εικόνα μπορείτε να διαβάσετε τις αξιοσημείωτες ιδιότητες που "κρύβει" ο αριθμός της σημερινής ημερομηνίας: 26721... 

©Rushik Dharaiya Ka Pitaara

Τα Μαθηματικά στην Τέχνη: Η Σάλπιγγα του Γαβριήλ & ένα παράδοξο!

 

Η σάλπιγγα του Γαβριήλ
Γλυπτό όπου απεικονίζεται ο Αρχάγγελος Γαβριήλ φυσώντας τη σάλπιγγά του για να αναγγείλει την Ημέρα της Κρίσης


Η Σάλπιγγα (ή κέρας) του Γαβριήλ που απεικονίζεται στο παραπάνω γλυπτό έδωσε (δικαιολογημένα) το όνομά της σε μια επιφάνεια, με την οποία ασχολήθηκε διεξοδικά ο Evangelista Torricelli (1608-1647), μαθητής του Γαλιλαίου, προσπαθώντας να λύσει ένα παράδοξο. Η λέξη "παράδοξο" σημαίνει ότι αν επιχειρήσουμε να χρησιμοποιήσουμε τη διαίσθησή μας για να το ερμηνεύσουμε, αυτό φαίνεται παράλογο. Στον φυσικό κόσμο ίσως και να είναι όντως αδύνατο να συμβεί. Όμως, μαθηματικά, όλα είναι σωστά! Και δεν μπορείς να φέρεις αντίρρηση στα μαθηματικά...


Angel Playing A Flageolet
Lady Lindsay Blanche (1844-1912) - "Angel Playing a Flageolet"


Τα βιβλία γράφουν...

Η Σάλπιγγα του Γαβριήλ (Gabriel's horn, ή Torricelli's trumpet) είναι μια επιφάνεια εκ περιστροφής που προκύπτει αν πάρουμε τη γραφική παράσταση της συνάρτησης  \(y=\frac{1}{x} \), με \( x \geq 1\) και την περιστρέψουμε στις τρεις διαστάσεις γύρω από τον άξονα των \(x\).

Περισσότερα γύρω από τις επιφάνειες εκ περιστροφής, μπορείτε να διαβάσετε εδώ...


russell kightley
Russell Kightley (σύγχρονος επιστημονικός γραφίστας) - "Gabriel's Horn"

Για τη συγκεκριμένη επιφάνεια, ο Torricelli παρατήρησε το 1641 το εξής παράδοξο, γνωστό πλέον και ως το παράδοξο του ελαιοχρωματιστή:


  • Αρχικά υπολόγισε τον όγκο που περιέχεται από την επιφάνεια της σάλπιγγας του Γαβριήλ. Ουσιαστικά, για να βρούμε τον όγκο που περιέχεται από την επιφάνεια εκ περιστροφής, αρκεί να προσθέσουμε τα εμβαδά όλων των κύκλων της επιφάνειας. Δεδομένου ότι το εμβαδόν ενός κύκλου με ακτίνα \(r\) είναι \(A=\pi r^2\) και η ακτίνα \(r\) στη θέση \(x\) ισούται με \( r=y=\frac{1}{x} \), προκύπτει ότι 


Επομένως ο όγκος της σάλπιγγας του Γαβριήλ βρίσκεται αν υπολογίσουμε το ολοκλήρωμα


Δηλαδή ο όγκος που περικλείεται από τη σάλπιγγα του Γαβριήλ είναι \( \pi\) κυβικές μονάδες.

  • Μετά τον υπολογισμό του όγκου, ο Torricelli θέλησε να βρει και το εμβαδόν της επιφάνειας εκ περιστροφής. Δεδομένου ότι η περίμετρος ενός κύκλου με ακτίνα \(r\) είναι \(L=2 \pi r\) και η ακτίνα \(r\) στη θέση \(x\) ισούται με \( r=y=\frac{1}{x} \), προκύπτει τελικά το επιφανειακό ολοκλήρωμα 


Δηλαδή το εμβαδόν της επιφάνειας είναι άπειρο! Με άλλα λόγια, έχουμε περιστρέψει μια άπειρη περιοχή γύρω από μια ευθεία και πήραμε έναν πεπερασμένο όγκο! Το παράδοξο του ελαιοχρωματιστή, λοιπόν, μας λέει ότι μπορούμε να γεμίσουμε τη σάλπιγγα του Γαβριήλ με \( \pi \simeq 3,14\) κυβικές μονάδες χρώματος, αλλά δεν υπάρχει αρκετή μπογιά στον κόσμο για να χρωματίσουμε το εξωτερικό της!

Να σημειώσουμε ότι ο Evangelista Torricelli δεν έκανε τους υπολογισμούς του με τη χρήση ολοκληρωμάτων, αφού ο ολοκληρωτικός λογισμός δεν είχε ακόμη επινοηθεί. Στην πραγματικότητα, χρησιμοποίησε μια τεχνική που ονομάζεται μέθοδος του Cavalieri. Αλλά δεν μπορούσε να βγάλει άκρη! Πώς είναι δυνατόν μια επιφάνεια με άπειρο εμβαδόν να περικλείει έναν πεπερασμένο όγκο;


"Gabriel's Horn"
"Gabriel's Horn"


Πού οφείλεται λοιπόν το παράδοξο αυτό; Έχετε στο νου σας ότι εδώ κάνουμε Μαθηματικά, όχι Φυσική ή άλλες επιστήμες που επιχειρούν να εξηγήσουν το σύμπαν... Η απάντηση είναι πως δεν είναι έγκυρο να υποθέσουμε ότι μπορούμε να εκτελέσουμε διαδικασίες μόνο και μόνο επειδή αυτές συσχετίζονται με πεπερασμένα μεγέθη. H σάλπιγγα του Γαβριήλ είναι μια άπειρη επιφάνεια. Έτσι, είναι δεκτό ότι δεν μπορούμε να βάψουμε την επιφάνεια αυτή, επειδή δεν έχουμε άπειρη μπογιά. Όμως είναι λάθος να συμπεράνουμε ότι μπορούμε να γεμίσουμε το εσωτερικό της, απλώς επειδή υπάρχει η συνολική ποσότητα χρώματος που απαιτείται. Η διαδικασία γεμίσματος δεν θα μπορούσε να γίνει σε πεπερασμένο χρόνο, αφού πρόκειται για μια άπειρη επιφάνεια, δηλαδή δεν έχει τέλος...



Πηγές:

Mathemania: Gabriel's Horn

Russell Kightley

Sarah Colegrave Fine Art

That's Maths: Torricelli's Trumpet & The Painter's Paradox

Wikipedia | Gabriel's Horn

YouTube | Gabriel's Horn Paradox - Numberphile

YouTube | Gabriel's Horn (extra) - Numberphile