fyzika
mechanika
Boj o kopernikanizmus sa bojoval v oblasti mechaniky i astronómie. Ptolemicko-aristotelský systém stál alebo padal ako monolit a spočíval na myšlienke zemskej pevnosti v strede vesmíru. Odstránenie Zeme z centra zničilo doktrínu prirodzeného pohybu a miesta a kruhový pohyb Zeme bol nezlučiteľný s aristotelskou fyzikou.
Galileovo príspevky k vede mechaniky súviseli priamo s jeho obranou proti kopernikanizmu. Aj keď v mladosti sa držal tradičnej stimulačnej fyziky, jeho túžba matematizovať spôsobom Archimeda ho viedla k opusteniu tradičného prístupu a k rozvoju základov pre novú fyziku, ktorá bola vysoko matematická a priamo súvisí s problémami, ktorým čelí nová fyzika. kozmológie. So záujmom o nájdenie prirodzeného zrýchlenia padajúcich telies bol schopný odvodiť zákon voľného pádu (vzdialenosť, s, sa mení ako druhá mocnina času, t 2). Kombináciou tohto výsledku so svojou rudimentárnou formou princípu zotrvačnosti bol schopný odvodiť parabolickú cestu projektilného pohybu. Okrem toho mu jeho zásada zotrvačnosti umožnila stretnúť sa s tradičnými fyzickými námietkami proti pohybu Zeme: keďže pohybujúce sa telo má tendenciu zostať v pohybe, projektily a iné objekty na zemskom povrchu budú mať tendenciu zdieľať pohyby Zeme, čo bude takto nepochopiteľné pre niekoho, kto stojí na Zemi.
Príspevky francúzskeho filozofa René Descartesa do mechaniky 17. storočia, rovnako ako jeho príspevky k vedeckému úsiliu ako celku, sa viac zaoberali problémami v základoch vedy ako riešením konkrétnych technických problémov. Hlavne sa zaoberal koncepciami hmoty a pohybu ako súčasť svojho všeobecného programu pre vedu - konkrétne, aby vysvetlil všetky javy prírody z hľadiska hmoty a pohybu. Tento program, známy ako mechanická filozofia, sa stal dominantnou témou vedy 17. storočia.
Descartes odmietol myšlienku, že jeden kus hmoty by mohol pôsobiť na iný prostredníctvom prázdneho priestoru; Namiesto toho musia byť sily propagované hmotnou látkou, „éterom“, ktorý vyplňuje celý priestor. Aj keď hmota má tendenciu sa pohybovať v priamej línii v súlade so zásadou zotrvačnosti, nemôže zaberať priestor, ktorý je už vyplnený inou hmotou, takže jediným spôsobom pohybu, ktorý sa môže skutočne vyskytnúť, je vír, v ktorom sa každá častica v kruhu pohybuje súčasne.
Podľa Descartesa všetky prírodné javy závisia od zrážok malých častíc, a preto je veľmi dôležité objaviť kvantitatívne zákony dopadu. Urobil to Descartesov učeník, holandský fyzik Christiaan Huygens, ktorý sformuloval zákony zachovania hybnosti a kinetickej energie (druhé platí iba pre elastické zrážky).
Dielo sira Isaaca Newtona predstavuje vyvrcholenie vedeckej revolúcie na konci 17. storočia. Jeho monumentálne Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (1687; Matematické základy prírodnej filozofie) vyriešili hlavné problémy, ktoré predstavuje vedecká revolúcia v mechanike a kozmológii. Poskytla fyzický základ pre Keplerove zákony, zjednotenú nebeskú a pozemskú fyziku podľa jedného súboru zákonov a stanovila problémy a metódy, ktoré dominovali veľa z astronómie a fyziky už vyše storočia. Prostredníctvom konceptu sily bol Newton schopný syntetizovať dve dôležité zložky vedeckej revolúcie, mechanickú filozofiu a matematizáciu prírody.
Newton bol schopný odvodiť všetky tieto pozoruhodné výsledky z jeho troch zákonov o pohybe:
1. Každé telo pokračuje v stave pokoja alebo pohybu v priamej línii, pokiaľ nie je nútené tento stav zmeniť silou, ktorá naň pôsobila;
2. Zmena pohybu je úmerná vyvolanej hnacej sile a je vykonaná v smere priamky, v ktorej je táto sila vyvolaná;
3. Na každé konanie vždy stojí rovnaká reakcia: alebo vzájomné pôsobenie dvoch orgánov na seba je vždy rovnaké.
Druhý zákon dal do svojej modernej formy F = ma (kde a je zrýchlenie) švajčiarsky matematik Leonhard Euler v roku 1750. V tejto podobe je zrejmé, že miera zmeny rýchlosti je priamo úmerná sile pôsobiacej na telo a nepriamo úmerné jeho hmotnosti.
Aby mohol Newton aplikovať svoje zákony na astronómiu, musel rozšíriť mechanickú filozofiu za hranice stanovené Descartesom. Postuloval gravitačnú silu pôsobiacu medzi akýmikoľvek dvoma objektmi vo vesmíre, hoci nedokázal vysvetliť, ako by sa táto sila mohla šíriť.
Newton mohol pomocou svojich pohybových zákonov a gravitačnej sily úmernej inverznému štvorcu vzdialenosti medzi stredmi dvoch tiel odvodiť Keplerove zákony planetárneho pohybu. Galileov zákon o voľnom páde je tiež v súlade s Newtonovými zákonmi. Rovnaká sila, ktorá spôsobuje, že predmety padajú blízko zemského povrchu, tiež drží Mesiac a planéty na svojich obežných dráhach.
Newtonova fyzika viedla k záveru, že tvar Zeme nie je presne sférický, ale mal by sa na rovníku vypuknúť. Potvrdenie tejto predpovede francúzskymi expedíciami v polovici 18. storočia pomohlo presvedčiť väčšinu európskych vedcov, aby prešli z kartézskej na newtonovskú fyziku. Newton tiež použil sférický tvar Zeme na vysvetlenie precesie rovnodenností, pomocou diferenciálneho pôsobenia Mesiaca a Slnka na rovníkovej vyvýšenine, aby ukázal, ako os rotácie zmení svoj smer.
optika
Veda o optike v 17. storočí vyjadrila základný výhľad vedeckej revolúcie kombináciou experimentálneho prístupu s kvantitatívnou analýzou javov. Optika mala svoj pôvod v Grécku, najmä v dielach Euclida (cca 300 bce), ktorí uviedli mnoho výsledkov geometrickej optiky, ktoré Gréci objavili, vrátane zákona odrazu: uhol dopadu je rovnaký ako uhol odrazu. V 13. storočí títo muži, ako napríklad Roger Bacon, Robert Grosseteste a John Pecham, spoliehajúci sa na prácu arabského Ibn al-Haythama (zomrel približne 1040 rokov), zvažovali početné optické problémy vrátane optiky dúhy. Bol to Kepler, ktorý sa ujal vedenia v spisoch týchto optikov 13. storočia, ktorí určili tón pre vedu v 17. storočí. Kepler predstavil bodovú bodovú analýzu optických problémov a sledoval lúče od každého bodu na objekte k bodu na obrázku. Rovnako ako mechanická filozofia rozbíjala svet na atómové časti, Kepler pristúpil k optike tým, že rozbil organickú realitu na to, čo považoval za konečne skutočné jednotky. Vyvinul geometrickú teóriu šošoviek a poskytol prvý matematický popis Galileovho ďalekohľadu.
Descartes sa snažil začleniť javy svetla do mechanickej filozofie tým, že preukázal, že ich možno vysvetliť výlučne z hľadiska hmoty a pohybu. Pomocou mechanických analógií dokázal matematicky odvodiť mnoho známych vlastností svetla, vrátane zákona odrazu a novoobjaveného zákona lomu.
Mnohé z najdôležitejších príspevkov v optike v 17. storočí boli dielom Newtona, najmä teórie farieb. Tradičná teória považovala farby za výsledok úpravy bieleho svetla. Napríklad Descartes si myslel, že farby boli výsledkom rotácie častíc, ktoré tvoria svetlo. Newton narušil tradičnú teóriu farieb tým, že v pôsobivej sérii experimentov preukázal, že biele svetlo je zmesou, z ktorej je možné oddeliť jednotlivé lúče farebného svetla. S lúčmi rôznych farieb spájal rôzne stupne prestaviteľnosti, a tak mohol vysvetliť, ako hranoly produkujú spektrá farieb z bieleho svetla.
Jeho experimentálna metóda bola charakterizovaná kvantitatívnym prístupom, pretože vždy hľadal merateľné premenné a jasne rozlišoval medzi experimentálnymi nálezmi a mechanickými vysvetleniami týchto nálezov. Jeho druhý dôležitý príspevok k optike sa zaoberal interferenčnými fenoménmi, ktoré sa začali nazývať „Newtonove prstene“. Aj keď farby tenkých vrstiev (napr. Olej na vode) boli predtým pozorované, nikto sa nepokúsil kvantifikovať javy žiadnym spôsobom. Newton pozoroval kvantitatívne vzťahy medzi hrúbkou filmu a priemermi farebných prsteňov, pravidelnosťou, ktorú sa pokúsil vysvetliť svojou teóriou záchvatov ľahkého prenosu a záchytov ľahkého odrazu. Napriek skutočnosti, že všeobecne považoval svetlo za časticové, Newtonova teória záchvatov zahŕňa periodicitu a vibrácie éteru, hypotetická tekutá látka prenikajúca celým priestorom (pozri vyššie).
Huygens bol druhý veľký optický mysliteľ 17. storočia. Aj keď kritizoval mnoho detailov Descartesovho systému, písal v karteziánskej tradícii a hľadal čisto mechanické vysvetlenia javov. Huygens považoval svetlo za niečo ako fenomén pulzu, ale výslovne popieral periodicitu svetelných impulzov. Vyvinul koncept vlnového frontu, pomocou ktorého dokázal odvodiť zákony odrazu a lomu z jeho teórie impulzov a vysvetliť nedávno objavený jav dvojitého lomu.
