Fizika
Mechanika
A kopernikanizmus elleni csatát a mechanika és a csillagászat területén harcolták. A Ptolemaiosz – Arisztotelészi rendszer monolitként állt vagy esett le, és a Földnek a kozmosz közepén való rögzíthetőségére támaszkodott. A Föld központból történő eltávolítása megsemmisítette a természetes mozgás és a hely tanítását, és a Föld körkörös mozgása összeegyeztethetetlen volt az arisztotelészi fizikával.
Galileo hozzájárulása a mechanika tudományához közvetlenül kapcsolódott a kopernikanizmus védelméhez. Noha ifjúkorában a tradicionális lendületfizikát követte, Archimedes-i módon történő matematizálási vágya arra késztette őt, hogy feladja a hagyományos megközelítést, és kidolgozza az új fizika alapjait, amely egyaránt erősen matematikázható és közvetlenül kapcsolódik az új szembesülő problémákhoz. kozmológia. A leeső testek természetes gyorsulásának felfedezésével képes volt kiszámítani a szabad leesés törvényét (a távolság, s, az idő négyzetének függvényében, t 2). Ezt az eredményt a tehetetlenség alapelvén alapuló formájával kombinálva sikerült levezetnie a lövedékmozgás parabolikus útját. Ezenkívül a tehetetlenség elve lehetővé tette a Föld mozgásával kapcsolatos hagyományos fizikai kifogások teljesítését: mivel egy mozgásban lévő test hajlamos maradni a mozgásban, a földfelszínen lévő lövedékek és más tárgyak általában megosztják a Föld mozgásait, amelyek így lesznek. észrevehetetlen valaki számára, aki a földön áll.
René Descartes, a francia filozófus 17. századi mechanikai hozzájárulása, akárcsak az egész tudományos törekvéshez való hozzájárulása, inkább a tudomány alapjainak problémáira, nem pedig a konkrét technikai problémák megoldására irányult. Főként az anyag és a mozgás fogalmaival foglalkozott a tudomány általános programjában, nevezetesen az, hogy a természet minden jelenségét megmagyarázza az anyag és a mozgás szempontjából. Ez a mechanikus filozófia néven ismert program a 17. századi tudomány domináns témájává vált.
Descartes elutasította azt az elképzelést, miszerint az egyik anyag az üres térben másra hathat; ehelyett az erőket olyan anyagi anyaggal, az „éterrel” kell terjeszteni, amely az egész teret kitölti. Noha az anyag hajlamos egyenes vonalban mozogni a tehetetlenség elvének megfelelően, nem tud elfoglalni a más anyag által már kitöltött teret, így az egyetlen mozgásfajta, amely valóban előfordulhat, egy örvény, amelyben a gyűrűben lévő egyes részecskék egyidejűleg mozognak.
Descartes szerint minden természeti jelenség a kis részecskék ütközéseitől függ, ezért nagy jelentőséggel bír a hatás mennyiségi törvényeinek felfedezése. Ezt Descartes tanítványa, Christiaan Huygens holland fizikus tette, aki megfogalmazta a lendület és a kinetikus energia megőrzésének törvényét (ez utóbbi csak a rugalmas ütközésekre vonatkozik).
Sir Isaac Newton munkája a tudományos forradalom csúcspontját képviseli a 17. század végén. Monumentális Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (1687; a természetes filozófia matematikai alapelvei) megoldotta a mechanika és a kozmológia tudományos forradalma által felvetett fő problémákat. Biztosította a Kepler törvényeinek fizikai alapját, az egyesített égi és földi fizikát egy törvénykészlet alapján, és meghatározta azokat a problémákat és módszereket, amelyek jóval több mint egy évszázadon át a csillagászat és a fizika uralták a helyet. Az erő fogalmának segítségével Newton képes volt a tudományos forradalom két fontos elemét szintetizálni, a mechanikai filozófiát és a természet matematikáját.
Newton mindezeket a feltűnő eredményeket a mozgási három törvényéből tudta levezetni:
1. Minden test nyugalmi állapotában vagy egyenes vonalban folytatja mozgását, kivéve, ha arra kényszerítik, hogy megváltoztassa ezt az állapotot rá hatással;
2. A mozgás változása arányos a benyomott hajtóerővel, és annak az egyenesnek az irányába történik, amelybe az erő hatással van;
3. Minden cselekedetre mindig szemben áll az egyenlő reakció: vagy a két test kölcsönös cselekedetei mindig azonosak.
A második törvényt modern formájába, F = ma (ahol a egy gyorsulás) a svájci matematikus Leonhard Euler 1750-ben helyezte el. Ebben a formában egyértelmű, hogy a sebességváltozás mértéke közvetlenül arányos a test és fordítottan arányos a tömegével.
Annak érdekében, hogy törvényeit a csillagászatra alkalmazza, Newtonnak a mechanikai filozófiát ki kellett terjesztenie a Descartes által meghatározott határokon. Posztulált egy gravitációs erőt, amely az univerzum bármely két tárgya között hat, bár nem tudta megmagyarázni, hogyan lehet ezt az erőt terjeszteni.
A mozgási törvényeivel és a két test középpontja közötti távolság fordított négyzetével arányos gravitációs erő segítségével Newton levezetheti Kepler bolygómozgás törvényeit. A Galileo szabad esésének törvénye összhangban áll Newton törvényeivel is. Ugyanaz az erő, amely miatt a tárgyak a Föld felszíne közelében esnek, a Holdot és a bolygót is tartja pályájukban.
Newton fizika arra a következtetésre jutott, hogy a Föld alakja nem pontosan gömb alakú, hanem az Egyenlítőn kell kinyúlnia. Ezen előrejelzésnek a 18. század közepén tartott francia expedíciók általi megerősítése elősegítette a legtöbb európai tudós meggyőzését, hogy a kartéziai és a newtoni fizika felé váljon. Newton szintén a föld nem gömb alakját magyarázta meg az napéjegyenlők precessziójának bemutatására, a Hold és a Nap differenciálműve által az egyenlítői bemélyedésével megmutatva, hogy a forgástengely megváltoztatja az irányát.
Optika
A 17. századi optika tudománya kifejezte a tudományos forradalom alapvető kilátásait egy kísérleti megközelítés és a jelenségek mennyiségi elemzésének kombinálásával. Az optika Görögországból származik, különösen Euclid (kb. 300 bce) munkáiban, amely a görögök által felfedezett geometriai optika sok eredményét közölte, beleértve a reflexió törvényét: az esési szög megegyezik a szöggel a reflexió. A 13. században az olyan férfiak, mint Roger Bacon, Robert Grosseteste és John Pecham, az Arab Ibn al-Haytham munkájára támaszkodva (1040 körül született) számos optikai problémát fontolóra vettek, beleértve a szivárvány optikáját. Kepler vette át vezető szerepét a 13. századi optikusok írásaiból, akik a 17. század tudományának hangját adták meg. Kepler bevezette az optikai problémák pontról pontra történő elemzését, követve a sugárzást az objektum minden pontjától a kép egy pontjáig. Ahogy a mechanikai filozófia a világot atomrészekre bontotta, így Kepler az optika felé fordult azáltal, hogy a szerves valóságot arra osztotta, amit végül valódi egységeknek tartott. Fejlesztette ki a lencsék geometriai elméletét, megadva a Galileo távcsőjének első matematikai beszámolóját.
Descartes arra törekedett, hogy a fény jelenségeit beépítse a mechanikai filozófiába azzal, hogy megmutatta, hogy azok teljes mértékben megmagyarázhatók az anyag és a mozgás szempontjából. Mechanikai analógiák alkalmazásával képes volt a fény ismert tulajdonságainak matematikailag származtatni, ideértve a reflexiós törvényt és az újonnan felfedezett refrakciós törvényt.
A 17. században az optika legfontosabb hozzájárulása Newton munkája volt, különösen a színek elmélete. A hagyományelmélet szerint a színeket a fehér fény módosulásának eredménye volt. Descartes például úgy gondolta, hogy a színek a fényt alkotó részecskék centrifugálásából származnak. Newton felborította a hagyományos színelméletet azáltal, hogy egy lenyűgöző kísérletben bemutatta, hogy a fehér fény olyan keverék, amelyből a színes fény különálló sugarai különíthetők el. A különböző fokú megváltoztathatóságot a különböző színű sugarakhoz kapcsolta, és így megmagyarázta, hogy a prizmák hogyan hozják létre a fehér fény szín spektrumait.
Kísérleti módszerét kvantitatív megközelítés jellemezte, mivel mindig is mérhető változókat keresett, valamint egyértelmű különbséget tett a kísérleti eredmények és azok mechanikai magyarázata között. Második fontos hozzájárulása az optikához az interferencia-jelenségekkel foglalkozott, amelyeket „Newton gyűrűinek” hívtak. Noha a vékony rétegek színét (pl. Olaj a vízen) korábban megfigyelték, senki sem próbálta a jelenségeket valamilyen módon számszerűsíteni. Newton megfigyelte a film vastagsága és a színes gyűrűk átmérője közötti kvantitatív összefüggéseket, ezt a szabályszerűséget megkísérelte magyarázni elméletével, mely szerint a könnyű átadás és a könnyű visszaverődés illik. Annak ellenére, hogy általában a fényt szemcsésnek tartotta, Newton illeszkedéselmélete éter periodikusságát és rezgéseit foglalja magában, a hipotetikus folyékony anyag áthatol az egész teret (lásd fent).
Huygens volt a 17. század második nagy optikai gondolkodója. Noha kritikus volt Descartes rendszerének sok részletével kapcsolatban, a derékszögű hagyományban írt, a jelenségek tisztán mechanikus magyarázatát keresve. Huygens a fényt egy impulzus jelenségnek tekintette, ám kifejezetten tagadta a fényimpulzusok periodicitását. Fejlesztette ki a hullámfront fogalmát, amelynek segítségével az impulzus elméletéből levezetheti a reflexió és a refrakció törvényeit, és elmagyarázhatja a kettős refrakció nemrégiben felfedezett jelenségét.
