Fizika
Mehānika
Cīņa par kopernikānismu norisinājās gan mehānikas, gan astronomijas jomā. Ptolemaic – Aristotelian sistēma stāvēja vai krita kā monolīts, un tā balstījās uz ideju par Zemes fiksitāti kosmosa centrā. Zemes noņemšana no centra iznīcināja dabiskās kustības un vietas doktrīnu, un Zemes apļveida kustība nebija savienojama ar Aristotelijas fiziku.
Galileo ieguldījums mehānikas zinātnē bija tieši saistīts ar viņa aizstāvēšanu ar kopernikānismu. Lai arī jaunībā viņš stingri ievēroja fizisko impulsu, viņa vēlme matemātizēt Arhimēda modeli lika viņam atteikties no tradicionālās pieejas un izstrādāt pamatus jaunai fizikai, kas bija ļoti matmatizējama un tieši saistīta ar problēmām, ar kurām saskaras jaunais. kosmoloģija. Interesējoties atrast krītošo ķermeņu dabisko paātrinājumu, viņš varēja atvasināt brīvā kritiena likumu (attālums, s mainās kā laika kvadrāts, t 2). Apvienojot šo rezultātu ar inerces principiālo formu, viņš spēja atvasināt šāviņu kustības parabolisko ceļu. Turklāt viņa inerces princips ļāva viņam sasniegt tradicionālos fiziskos iebildumus pret Zemes kustību: tā kā kustībā esošam ķermenim ir tendence palikt kustībā, šāviņiem un citiem objektiem uz zemes virsmas būs tendence dalīties ar Zemes kustībām, kas tādējādi būs nemanāms kādam, kas stāv uz Zemes.
Franču filozofa Renē Dekarta 17. gadsimta ieguldījums mehānikā, tāpat kā viņa ieguldījums zinātniskajā darbā kopumā, bija vairāk saistīts ar problēmām zinātnes pamatos, nevis ar īpašu tehnisku problēmu risināšanu. Viņam galvenā uzmanība bija pievērsta matērijas un kustības jēdzieniem kā daļai no vispārējās zinātnes programmas, proti, lai izskaidrotu visas dabas parādības matērijas un kustības ziņā. Šī programma, kas pazīstama kā mehāniskā filozofija, kļuva par dominējošo tēmu 17. gadsimta zinātnē.
Dekarts noraidīja ideju, ka viens matērijas gabals varētu rīkoties citam caur tukšo vietu; tā vietā spēki ir jāizplata ar materiālo vielu, “ēteri”, kas aizpilda visu telpu. Lai arī matērijai ir tendence kustēties taisnā līnijā saskaņā ar inerces principu, tā nevar aizņemt vietu, kuru jau piepilda cita matērija, tāpēc vienīgais kustības veids, kas faktiski var notikt, ir virpulis, kurā katra gredzena daļiņa pārvietojas vienlaicīgi.
Pēc Dekarta teiktā, visas dabas parādības ir atkarīgas no mazu daļiņu sadursmēm, un tāpēc ir ļoti svarīgi atklāt ietekmes kvantitatīvos likumus. To izdarīja Dekarta māceklis, holandiešu fiziķis Kristians Hjūgens, kurš formulēja impulsa un kinētiskās enerģijas saglabāšanas likumus (pēdējie ir spēkā tikai elastīgām sadursmēm).
Sera Īzaka Ņūtona darbs atspoguļo zinātniskās revolūcijas kulmināciju 17. gadsimta beigās. Viņa monumentālā filozofija Naturalis Principia Mathematica (1687; Dabiskās filozofijas matemātiskie principi) atrisināja galvenās problēmas, ko rada zinātniskā revolūcija mehānikā un kosmoloģijā. Tas nodrošināja Keplera likumu fizisko bāzi, vienotu debess un zemes fiziku saskaņā ar vienu likumu kopumu un izveidoja problēmas un metodes, kas vairāk nekā gadsimtu dominēja astronomijā un fizikā. Izmantojot spēka jēdzienu, Ņūtons spēja sintezēt divus svarīgus zinātniskās revolūcijas komponentus - mehānisko filozofiju un dabas matemātiku.
Ņūtons visus šos pārsteidzošos rezultātus varēja iegūt no saviem trim kustības likumiem:
1. katrs ķermenis turpina miera stāvoklī vai kustībā taisnā līnijā, ja vien tas nav spiests mainīt šo stāvokli ar spēku, kas uz to ir iespiests;
2. Kustības maiņa ir proporcionāla iedarbinātajam virzošajam spēkam un tiek veikta taisnes virzienā, kurā šis spēks tiek iespiests;
3. Uz katru rīcību vienmēr pretojas vienāda reakcija: vai arī divu ķermeņu savstarpējās darbības vienmēr ir vienādas.
Otro likumu modernā formā F = ma (kur a ir paātrinājums) veica Šveices matemātiķis Leonhards Eulers 1750. gadā. Šajā formā ir skaidrs, ka ātruma maiņas ātrums ir tieši proporcionāls spēkam, kas ietekmē ķermenis un apgriezti proporcionāls tās masai.
Lai savus likumus piemērotu astronomijai, Ņūtonam bija jāpaplašina mehāniskā filozofija ārpus Dekarta noteiktajām robežām. Viņš postulēja gravitācijas spēku, kas darbojas starp jebkuriem diviem Visuma objektiem, kaut arī viņš nespēja izskaidrot, kā šo spēku varētu izplatīt.
Izmantojot savus kustības likumus un gravitācijas spēku, kas proporcionāls attāluma apgrieztajam kvadrātam starp divu ķermeņu centriem, Ņūtons varēja secināt Keplera planētas kustības likumus. Galileo brīvās krišanas likums arī atbilst Ņūtona likumiem. Tas pats spēks, kas liek objektiem nokrist netālu no Zemes virsmas, arī tur Mēnesi un planētas savās orbītās.
Ņūtona fizika ļāva secināt, ka Zemes forma nav precīzi sfēriska, bet tai vajadzētu izspiesties pie ekvatora. Šīs prognozes apstiprināšana Francijas ekspedīcijās 18. gadsimta vidū palīdzēja pārliecināt lielāko daļu Eiropas zinātnieku pāriet no Dekarta uz Ņūtona fiziku. Ņūtons izmantoja arī Zemes nesfērisko formu, lai izskaidrotu ekvinokciju precesiju, izmantojot Mēness un Saules diferenciālo iedarbību uz ekvatoriālo izspiesšanos, lai parādītu, kā rotācijas ass mainītu tās virzienu.
Optika
Optikas zinātne 17. gadsimtā pauda zinātniskās revolūcijas pamatnosacījumus, apvienojot eksperimentālu pieeju ar parādību kvantitatīvu analīzi. Optikas pirmsākumi meklējami Grieķijā, jo īpaši Eiklida darbos (aptuveni 300 bce), kurš paziņoja daudzus grieķu atklātos ģeometriskās optikas rezultātus, ieskaitot pārdomu likumu: krišanas leņķis ir vienāds ar leņķi pārdomām. 13. gadsimtā tādi vīrieši kā Rodžers Bekons, Roberts Grosseteste un Džons Pečams, paļaujoties uz arābu Ibn al-Haytham darbu (miris aptuveni 1040. gadā), apsvēra daudzas optiskas problēmas, ieskaitot varavīksnes optiku. Tas bija Keplers, ņemot savu vadību no šo 13. gadsimta optiku rakstiem, kas 17. gadsimtā noteica zinātnes toni. Keplers iepazīstināja ar optisko problēmu analīzi pa punktiem, izsekojot starus no katra objekta punkta līdz attēla punktam. Tāpat kā mehāniskā filozofija sadalīja pasauli atomu daļās, tā Keplers vērsās pie optikas, sadalot organisko realitāti tajā, kuru viņš uzskatīja par galu galā reālu vienību. Viņš izstrādāja objektīvu ģeometrisko teoriju, nodrošinot pirmo Galileo teleskopa matemātisko pārskatu.
Dekarts centās gaismas parādības iekļaut mehāniskajā filozofijā, parādot, ka tās var pilnībā izskaidrot ar matēriju un kustību. Izmantojot mehāniskās analoģijas, viņš spēja matemātiski iegūt daudzas no zināmajām gaismas īpašībām, ieskaitot refleksijas likumu un jaunatklāto refrakcijas likumu.
Daudzi no vissvarīgākajiem ieguldījumiem optikā 17. gadsimtā bija Ņūtona darbs, īpaši krāsu teorija. Tradicionālā teorija uzskatīja krāsas par baltas gaismas modifikācijas rezultātu. Piemēram, Dekarts uzskatīja, ka krāsas ir to gaismu veidojošo daļiņu griešanās rezultāts. Ņūtons izjauc tradicionālo krāsu teoriju, iespaidīgā eksperimentu virknē demonstrējot, ka baltā gaisma ir maisījums, no kura var atdalīt atsevišķus krāsainas gaismas starus. Viņš saistīja dažādas mainības pakāpes ar dažādu krāsu stariem, un tādā veidā viņš varēja izskaidrot, kā prizmas veido baltas gaismas krāsu spektrus.
Viņa eksperimentālajai metodei bija raksturīga kvantitatīva pieeja, jo viņš vienmēr meklēja izmērāmus mainīgos lielumus un skaidru atšķirību starp eksperimentālajiem atklājumiem un šo atradumu mehāniskiem skaidrojumiem. Viņa otrais nozīmīgais ieguldījums optikā tika aplūkots ar traucējumiem, ko sauca par “Ņūtona gredzeniem”. Lai arī iepriekš tika novērotas plānu plēvju krāsas (piemēram, eļļa uz ūdens), neviens nebija mēģinājis parādības kaut kā kvantitatīvi noteikt. Ņūtons novēroja kvantitatīvas attiecības starp filmas biezumu un krāsas gredzenu diametru - likumsakarību, kuru viņš mēģināja izskaidrot ar savu teoriju par viegli pārraidošām iezīmēm un par viegli pārdomām. Neskatoties uz to, ka viņš parasti uztvēra gaismu kā daļiņu, Ņūtona derības teorija ir saistīta ar ētera periodiskumu un vibrācijām, hipotētiskā šķidruma viela caurstrāvo visu telpu (sk. Iepriekš).
Huygens bija otrais lielais optiskais domātājs 17. gadsimtā. Lai arī viņš kritizēja daudzās Dekarta sistēmas detaļas, viņš rakstīja Dekarta tradīcijās, meklējot tīri mehāniskus parādību skaidrojumus. Hjūgens gaismu uzskatīja par kaut ko impulsa parādību, taču viņš skaidri noliedza gaismas impulsu periodiskumu. Viņš izstrādāja viļņu frontes jēdzienu, ar kura palīdzību viņš no savas pulsa teorijas varēja iegūt refleksijas un refrakcijas likumus un izskaidrot nesen atklāto dubultās refrakcijas fenomenu.
