Het Stomachion Raadsel Van De Puzzel
Total Page:16
File Type:pdf, Size:1020Kb
Het Stomachion Raadsel van de puzzel What marvel of antiquity be this, This fabled square of 14 parts comprised? The legends credit Archimedes' wit With clever cuts that render every tile An integer. All sum to twelve by twelve. Solve 18 figures lore has handed down, Like unto tangrams of a later time, And many new designs discovered since. Behold the oldest puzzle ever told, Our heritage of mind, millennia old. Now scholars scramble to decode, with zest, Archimedes much-prized Palimpsest, A scroll long lost, inscribed by his own hands, A rarest find from Greek and Latin lands. Uit catalogus van Kadon Enterprises Emma Huig V6A Oktober 2012 – Maart 2013 Meneer R. Deinema Meneer P. de Lange Inhoudsopgave Voorwoord 3 Inleiding 4 Het Stomachion 10 Griekse tekst en Nederlandse vertaling 11 Discussie over de tekst 17 Combinatoriek 21 Conclusie 28 Bronvermelding 29 Bijlagen 30 2 Voorwoord Als leerling in 6 VWO is het een vereiste om een profielwerkstuk te schrijven. Het is dan aan de leerling zelf om een vak, een onderwerp en een onderzoek te kiezen. Dat vond ik nog niet zo makkelijk. Ik ben toen bij mezelf nagegaan: welk vak doe ik puur en alleen omdat ik het leuk vind en waar wil ik tachtig uur mee bezig zijn? Die vraag reduceerde mijn opties tot Grieks en nog enkele vakken. Ik bedacht me dat ik door een profielwerkstuk te maken over een Griekse wetenschapper wellicht een leuke combinatie kon maken van Grieks, een vak dat ik gewoon leuk vind, en een bètavak, een van mijn profielvakken, om er toch een profielwerkstuk van te maken. Een Griekse wetenschapper dus. Ik had alleen nog geen idee van wat en hoe. Ik ben toen naar meneer Deinema (klassieke talen) gegaan en heb hem mijn probleem voorgelegd. Op het moment zelf had hij ook nog geen idee, maar kort daarop kwam hij naar me toe met een onderwerp waarover hij recent een boek gelezen had: De Archimedes Palimpsest. Na me een beetje verdiept te hebben in dit onderwerp was ik erg enthousiast geworden. Vooral de puzzel het Stomachion sprak me erg aan, omdat het een wiskundige figuur betreft waar ik wellicht iets mee zou kunnen doen. Meneer De Lange (wiskunde) wilde me graag begeleiden bij het wiskundige deel. Op die manier ben ik uiteindelijk bij dit onderwerp gekomen. In dit profielwerkstuk zal ik de tekst van het Stomachion vertalen, zal ik een beschouwing geven van de al bekende gegevens en literatuur over het Stomachion en zal ik zo veel als mogelijk de wiskunde achter de puzzel behandelen. Dit zal veel te maken hebben met meetkunde en combinatoriek. Mijn belangrijkste vraag die ik mezelf in dit werkstuk stel is: ‘wat zegt Archimedes nou echt?’. Door eerst de vertaling te maken en daarna de wiskunde achter het Stomachion te beschouwen zal ik een conclusie trekken over wat Archimedes bedoelt en wat er misschien geïnterpreteerd is in de al bekende literatuur over het Stomachion. Tenslotte mijn dank aan meneer Deinema voor zijn adviezen en enthousiaste begeleiding bij dit werkstuk en aan meneer de Lange die bereid was mij te helpen bij het wiskundige deel. 3 Inleiding Een unieke puzzel Dit profielwerkstuk behandelt het Stomachion van Archimedes uit de Archimedes Palimpsest. Het Stomachion is de oudst bekende puzzel ter wereld, ruim 2000 jaar oud. In 1906 dook de Archimedes Palimpsest na lang verdwenen te zijn weer op, maar het was pas in het jaar 1998 dat er een uitgebreid onderzoek naar begonnen werd door het Walters Art Museum in Baltimore, Maryland met als belangrijkste doel het achterhalen van de onleesbare Griekse teksten. Doordat bij dit laatste gebruik wordt gemaakt van de modernste stralingstechnieken zijn de volledige Griekse teksten pas sinds kortgeleden zichtbaar gemaakt. Er zijn dan ook nog geen vertalingen van deze gereconstrueerde teksten uitgegeven. Het team van het Walters Art Museum is op dit moment bezig met de eerste Engelse vertaling en ik presenteer in dit werkstuk de eerste Nederlandse vertaling. Archimedes van Syracuse Archimedes is een van de belangrijkste wetenschappers uit de klassieke oudheid. Over zijn leven is vrij weinig met zekerheid bekend. Hij zou geboren zijn in 287 v. Chr. In Syracuse, Sicilië, maar ook dit is zeer onzeker. Hij studeerde wiskunde in Alexandrië, Egypte waar hij les kreeg van leerlingen van Euclides. Na zijn studie keerde hij terug naar Syracuse, waar hij zijn onderzoeken op het gebied van wiskunde en fysica voortzette. Archimedes is gedood in 212 v. Chr. bij de inname van Syracuse door de Romeinen. Het verhaal gaat dat een soldaat zijn huis binnendrong waar Archimedes bezig was met een wiskundig probleem. Hierbij had hij cirkels getekend in een zandbak. De soldaat rende door deze zandbak heen, waarop Archimedes riep: ‘ Verstoor mijn cirkels niet!’ Hierop doodde de soldaat Archimedes met zijn zwaard. De Romeinse bevelvoerder Marcus Marcellus was een groot bewonderaar van Archimedes en had opdracht gegeven hem levend naar Rome te brengen. In plaats daarvan werden al zijn geschriften en modellen naar Rome gebracht. Veel van de werken van Archimedes worden tegenwoordig nog steeds gebruikt. Hier volgen enkelen van zijn ontdekkingen. Natuurkunde De Wet van Archimedes – ‘Een geheel of gedeeltelijk in een vloeistof gedompeld lichaam ondervindt een opwaartse kracht die gelijk is aan het gewicht van de verplaatste vloeistof.’ Volgens de overleveringen had Archimedes de opdracht gekregen te onderzoeken of de gouden kroon van Hiero II wel van puur goud was. Hij zou in bad het theoretisch bewijs bedacht hebben, waarna hij naakt uit bad sprong en riep: ‘Eureka!’ (‘ευρηκα!’ = ‘Ik heb het gevonden!’). De kroon bleek vervalst en gedeeltelijk van zilver te zijn. Hefboomwet – arm*gewicht = constant. Zijn bekend kreet luidt: ‘Geef mij een steunpunt en ik til de aarde op’ (‘δοσ µοι που στω και κινω την γην’). Deze natuurkundige ontdekking leidde tot vele toepassingen in de techniek zoals de katapult. 4 Techniek De Schroef van Archimedes – Hiermee kunnen vloeistoffen en poeders getransporteerd worden. Het transport vindt zowel omhoog als horizontaal plaats. Afbeelding 1: de Schroef van Archimedes Zonnespiegel – Het verhaal gaat dat Archimedes door middel van zeer grote spiegels en de reflectie van de zon vijandelijke schepen verbrand zou hebben. Dit experiment is in de afgelopen jaren meerdere malen herhaald en de conclusie was dat het theoretisch mogelijk is, maar in de praktijk niet haalbaar. Wiskunde Goede benadering van π - 223/71 < π < 22/7 à π is ongeveer 3,1415. Bepaling van oppervlakten en volumes van diverse meetkundige figuren – hiertoe gebruikte hij een voorloper van integraalrekening, die uitgevonden zou zijn door Eudoxus van Cnidus. Axioma van Archimedes: Als a < b, dan bestaat er een natuurlijk getal n zodat a*n > b. Het Zandgetal – Toen Archimedes de omvang van het heelal probeerde te beschrijven, stuitte hij op zeer grote getallen. Om het werken met deze getallen makkelijker te maken bedacht hij een systeem om zeer grote getallen korter op te schrijven. Hij gaf verschillende zeer grote getallen namen, bijvoorbeeld 10.000 = myrias (μυριάς). Voor het aantal zandkorrels dat in het heelal zou passen vond hij: 8 vigintillion, ofwel 8*1063. Net als vrijwel alle wetenschappers bevond Archimedes zich in een wetenschappelijk circuit. Na zijn studie in Alexandrië bleef hij corresponderen met wetenschappers aldaar en rest van de antieke wereld. Het is waarschijnlijk dat veel van zijn ontdekkingen niet enkel en alleen door hem zelf zijn gedaan, maar dat het uitgewerkte versies zijn van ontdekkingen van anderen. Dit is gebruikelijk in de wetenschap en vindt heden ten dage ook plaats. 5 Geschriften Archimedes schreef de resultaten van zijn onderzoeken op in monografieën. Geen enkel overgeleverd geschrift is echter van de hand van Archimedes zelf. Vaak zijn het onvolledige vertalingen of bewerkingen. - Het evenwicht in het platte vlak - Drijvende lichamen - Methode - Spiralen - Bol en cilinder - Cirkelmeting - Stomachion - Over conoïden en spheroïden - Kwadratuur van de parabool - Rundvee-probleem - Zandrekenaar Waarschijnlijk waren er oorspronkelijk nog veel meer geschriften van Archimedes, maar die zijn verloren gegaan. Dit weten we omdat er in geschriften van andere wetenschappers aan gerefereerd wordt. De Archimedes Palimpsest Een palimpsest is een hergebruikt stuk perkament (bewerkte dierenhuid) waarvan de oorspronkelijke tekst onleesbaar is gemaakt. Het woord komt van de Griekse woorden παλιν (wederom) en ψηστοσ (vervoeging van ψαω: ik wrijf). In de Archimedes Palimpsest staan enkele ‘verborgen teksten’ van Archimedes. De stukken perkament zijn in de dertiende eeuw hergebruikt om een gebedenboek van te maken. Alleen met de modernste chemische technieken zijn deze teksten nog zichtbaar te maken. Hier volgt een chronologisch overzicht van de Archimedes Palimpsest (bronnen 5 en 17). Ca. 287 – 212 v. Chr. – Archimedes schrijft zijn monografieën op papyrusrollen. 212 v. Chr. – 1000 n. Chr. – De originele geschriften van Archimedes zijn verloren gegaan, maar onbekende personen hebben ze enkele malen overgeschreven op andere papyrusrollen. Ca. 1000 – Een onbekende schrijver in Constantinopel (het huidige Istanbul) kopieert de geschriften met bijbehorende figuren en berekeningen op perkament, en voegt ze samen tot een boek. Ca. 1200 – Een christelijke monnik schrijft in het Grieks gebeden over de geschriften van Archimedes heen en maakt er een gebedenboek van. Ca. 1200 -1906 – Eeuwenlang wordt het boek gebruikt door de christelijke kerk en uiteindelijk komt het terecht in het Mar Saba klooster in Constantinopel, waar het verscheidene rampen overleeft,