Rewolucja naukowa

Ten artykuł jest o okresie w historii nauki. Aby zapoznać się z procesem postępu naukowego poprzez rewolucje, zaproponowanym przez Thomasa Kuhna , patrz Zmiana paradygmatu .

Rewolucja naukowa

Obraz przedstawiający Kopernika obserwującego nocne niebo.
Data	1543-1687
Lokalizacja	Europa
Wynik	Rewolucja Kopernikańska Wiek Oświecenia

Rewolucja naukowa była serią wydarzeń, które zaznaczyły pojawienie się współczesnej nauki we wczesnym okresie nowożytnym , kiedy rozwój matematyki , fizyki , astronomii , biologii (w tym anatomii człowieka ) i chemii zmienił poglądy społeczeństwa na przyrodę. Rewolucja naukowa miała miejsce w Europie, począwszy od drugiej połowy okresu renesansu , w 1543 r Publikacja Mikołaja Kopernika De revolutionibus orbium coelestium ( O obrotach sfer niebieskich ) często cytowana jako jej początek.

Era naukowego renesansu koncentrowała się w pewnym stopniu na odzyskaniu wiedzy starożytnych i uważa się, że zakończyła się ona publikacją Izaaka Newtona Principia z 1687 r ., w której sformułowano prawa ruchu i powszechnego ciążenia , kończąc w ten sposób syntezę nowej kosmologii. W późniejszej epoce oświecenia koncepcja rewolucji naukowej pojawiła się w XVIII-wiecznych pracach Jeana Sylvaina Bailly'ego , który opisał dwuetapowy proces zamiatania starego i ustanawiania nowego. Nadal istnieje zaangażowanie naukowców dotyczące granic rewolucji naukowej i jej chronologii.

Wstęp

Od XVIII wieku wielkie postępy w nauce nazywane są „rewolucjami”. Na przykład w 1747 roku francuski matematyk Alexis Clairaut napisał, że „ mówiono, że Newton w swoim własnym życiu wywołał rewolucję”. Słowo to zostało również użyte we wstępie do Antoine'a Lavoisiera z 1789 roku, ogłaszającej odkrycie tlenu. „Niewiele rewolucji w nauce od razu wzbudziło tak powszechne zainteresowanie, jak wprowadzenie teorii tlenu… Lavoisier widział, jak jego teoria została zaakceptowana przez wszystkich najwybitniejszych ludzi swoich czasów i ustanowiona w dużej części Europy w ciągu kilku lat od pierwszego ogłoszenia”.

W XIX wieku William Whewell opisał rewolucję w samej nauce – metodzie naukowej – jaka dokonała się w XV–XVI wieku. „Jedną z najbardziej rzucających się w oczy rewolucji, jakie przeszły opinie na ten temat, jest przejście od bezwarunkowego zaufania do wewnętrznych mocy ludzkiego umysłu do wyznawanej zależności od zewnętrznych obserwacji i od nieograniczonego szacunku dla mądrości przeszłości, żarliwemu oczekiwaniu zmian i ulepszeń”. Dało to początek powszechnemu poglądowi dzisiejszej rewolucji naukowej:

Pojawił się nowy pogląd na przyrodę, który zastąpił grecki pogląd, który dominował w nauce przez prawie 2000 lat. Nauka stała się autonomiczną dyscypliną, odrębną zarówno od filozofii, jak i technologii, i zaczęła być uważana za mającą cele utylitarne.

Portret Galileo Galilei – Leoni

Tradycyjnie przyjmuje się, że rewolucja naukowa rozpoczęła się wraz z rewolucją kopernikańską (zapoczątkowaną w 1543 r.) i zakończyła się „wielką syntezą” Principia Izaaka Newtona z 1687 r . Znaczna część zmiany nastawienia pochodziła od Francisa Bacona , którego „pewne i stanowcze ogłoszenie” współczesnego postępu nauki zainspirowało powstanie towarzystw naukowych, takich jak Towarzystwo Królewskie i Galileusz , który był orędownikiem Kopernika i rozwinął naukę o ruchu.

Rewolucja naukowa była możliwa dzięki postępowi w produkcji książek. Przed pojawieniem się prasy drukarskiej , wprowadzonej w Europie w latach czterdziestych XV wieku przez Johannesa Gutenberga , na kontynencie nie było masowego rynku traktatów naukowych, jak to miało miejsce w przypadku książek religijnych. Druk zdecydowanie zmienił sposób tworzenia wiedzy naukowej, a także sposób jej rozpowszechniania. Umożliwiło to reprodukcję dokładnych diagramów, map, rysunków anatomicznych oraz przedstawień flory i fauny, a drukowanie sprawiło, że książki naukowe stały się szerzej dostępne, umożliwiając naukowcom swobodne przeglądanie starożytnych tekstów i porównywanie własnych obserwacji z obserwacjami innych naukowców. Chociaż błędy drukarzy nadal często skutkowały rozpowszechnianiem fałszywych danych (na przykład w Sidereus Nuncius Galileusza (Gwiezdny posłaniec), opublikowany w Wenecji w 1610 r., jego teleskopowe obrazy powierzchni Księżyca przez pomyłkę pojawiały się tyłem do przodu), opracowanie grawerowanych metalowych płyt umożliwiło utrwalenie dokładnych informacji wizualnych, co stanowi zmianę w stosunku do poprzedniego, kiedy zniszczeniu uległy ilustracje drzeworytnicze poprzez powtarzalne użycie. Możliwość dostępu do wcześniejszych badań naukowych oznaczała, że ​​badacze nie musieli zawsze zaczynać od zera, aby nadać sens własnym danym obserwacyjnym.

W XX wieku Alexandre Koyré wprowadził termin „rewolucja naukowa”, koncentrując swoją analizę na Galileo. Termin ten został spopularyzowany przez Herberta Butterfielda w jego Origins of Modern Science . W pracy Thomasa Kuhna z 1962 r . Struktura rewolucji naukowych podkreśla się, że różnych ram teoretycznych — takich jak teoria względności Einsteina i teoria grawitacji Newtona , którą zastąpiła — nie można bezpośrednio porównywać bez utraty znaczenia.

Znaczenie

W tym okresie nastąpiła fundamentalna przemiana idei naukowych w matematyce, fizyce, astronomii i biologii w instytucjach wspierających badania naukowe oraz w szerzej rozumianym obrazie wszechświata. Rewolucja naukowa doprowadziła do powstania kilku nowoczesnych nauk. W 1984 roku Joseph Ben-David napisał:

Gwałtowna akumulacja wiedzy, która charakteryzowała rozwój nauki od XVII wieku, wcześniej nie miała miejsca. Nowy rodzaj działalności naukowej pojawił się tylko w kilku krajach Europy Zachodniej i przez około dwieście lat ograniczał się do tego niewielkiego obszaru. (Od XIX wieku wiedza naukowa jest asymilowana przez resztę świata).

Wielu współczesnych pisarzy i współczesnych historyków twierdzi, że nastąpiła rewolucyjna zmiana światopoglądu. W 1611 roku angielski poeta John Donne napisał:

[The] nowa filozofia wzywa wszystkich do wątpliwości,

Żywioł ognia jest całkiem zgaszony; Słońce jest stracone i ziemia, i żaden ludzki rozum

Może dobrze wskazać mu, gdzie go szukać.

Butterfield był mniej zakłopotany, ale mimo to uznał zmianę za fundamentalną:

Ponieważ rewolucja ta obróciła autorytet w języku angielskim nie tylko w średniowieczu, ale i w świecie starożytnym — ponieważ zaczęła się nie tylko od upadku scholastycznej filozofii, ale także od zniszczenia fizyki arystotelesowskiej — przyćmiewa wszystko od czasu powstania chrześcijaństwa i zmniejsza Renesans i reformacja do rangi zwykłych epizodów, zwykłych wewnętrznych przemieszczeń w systemie średniowiecznego chrześcijaństwa… [To] wydaje się tak duże, jak prawdziwe pochodzenie zarówno współczesnego świata, jak i nowoczesnej mentalności, że nasza zwyczajowa periodyzacja historii Europy stał się anachronizmem i obciążeniem.

Historyk Peter Harrison przypisuje chrześcijaństwu wkład w powstanie rewolucji naukowej:

historycy nauki od dawna wiedzą, że czynniki religijne odegrały znaczącą pozytywną rolę w powstaniu i trwałości nowoczesnej nauki na Zachodzie. Wiele z kluczowych postaci rozwoju nauki było nie tylko szczerze oddanych religii, ale nowe podejście do przyrody, którego byli pionierami, było w różny sposób oparte na założeniach religijnych. ... Jednak wielu czołowych postaci rewolucji naukowej wyobrażało sobie siebie jako orędowników nauki, która była bardziej zgodna z chrześcijaństwem niż średniowieczne idee dotyczące świata przyrody, które zastąpiły.

Starożytne i średniowieczne tło

Ptolemejski model sfer dla Wenus , Marsa , Jowisza i Saturna . Georg von Peuerbach , Theoricae novae planetarum , 1474.

Dalsze informacje: Arystotelesowska fizyka i nauka w średniowieczu

Rewolucja naukowa została zbudowana na fundamencie starożytnej greckiej nauki i nauki w średniowieczu, tak jak została ona rozwinięta i rozwinięta przez naukę rzymsko-bizantyjską i średniowieczną naukę islamu . Niektórzy uczeni zauważyli bezpośredni związek między „szczególnymi aspektami tradycyjnego chrześcijaństwa” a rozwojem nauki. „ Tradycja arystotelesowska ” była nadal ważnym intelektualnym szkieletem w XVII wieku, chociaż do tego czasu filozofowie przyrody oddalili się od niej w dużej mierze. Kluczowe idee naukowe sięgające ok starożytność klasyczna zmieniła się drastycznie na przestrzeni lat iw wielu przypadkach została zdyskredytowana. Idee, które pozostały, które zostały gruntownie przekształcone podczas rewolucji naukowej, obejmują:

• Kosmologia Arystotelesa, która umieściła Ziemię w centrum sferycznego, hierarchicznego kosmosu . Regiony ziemskie i niebieskie składały się z różnych elementów, które miały różne rodzaje naturalnego ruchu .
  • Region ziemski, według Arystotelesa, składał się z koncentrycznych sfer czterech klasycznych elementów — ziemi , wody , powietrza i ognia . Wszystkie ciała naturalnie poruszały się po liniach prostych, aż osiągnęły sferę odpowiednią dla ich składu elementarnego – ich naturalnego miejsca . Wszystkie inne ruchy ziemskie były nienaturalne lub gwałtowne .
  • Obszar niebieski składał się z piątego elementu, eteru , który był niezmienny i poruszał się naturalnie ruchem jednostajnym po okręgu. W tradycji Arystotelesa teorie astronomiczne starały się wyjaśnić obserwowany nieregularny ruch ciał niebieskich poprzez połączone efekty wielu jednorodnych ruchów kołowych.
• Ptolemejski model ruchu planet : oparty na modelu geometrycznym Eudoksosa z Knidos , Almagest Ptolemeusza , wykazał, że obliczenia mogą obliczyć dokładne pozycje Słońca, Księżyca, gwiazd i planet w przyszłości i w przeszłości, i pokazał w jaki sposób te modele obliczeniowe zostały wyprowadzone z obserwacji astronomicznych. Jako tacy stworzyli model dla późniejszego rozwoju astronomicznego. Fizyczna podstawa modeli Ptolemeusza odwoływała się do warstw sferycznych muszli , chociaż najbardziej złożone modele były niezgodne z tym fizycznym wyjaśnieniem.

Starożytny precedens istniał dla alternatywnych teorii i rozwiązań, które zapowiadały późniejsze odkrycia w dziedzinie fizyki i mechaniki; ale w świetle ograniczonej liczby dzieł, które przetrwały tłumaczenie w okresie, gdy wiele książek zaginęło w wyniku działań wojennych, takie wydarzenia pozostawały niejasne przez stulecia i tradycyjnie uważa się, że miały niewielki wpływ na ponowne odkrycie takich zjawisk; mając na uwadze, że wynalezienie prasy drukarskiej sprawiło, że szerokie rozpowszechnianie takich przyrostowych postępów wiedzy stało się powszechne. Tymczasem w średniowieczu dokonał się jednak znaczny postęp w geometrii, matematyce i astronomii.

Prawdą jest również, że wiele ważnych postaci rewolucji naukowej podzielało ogólny renesansowy szacunek dla starożytnej nauki i cytowało starożytne rodowody dla swoich innowacji. Kopernik, Galileusz, Johannes Kepler i Newton prześledzili różnych starożytnych i średniowiecznych przodków systemu heliocentrycznego . W Axioms Scholium jego Principia Newton powiedział, że jego aksjomatyczne trzy prawa ruchu zostały już zaakceptowane przez matematyków, takich jak Christiaan Huygens , Wallace, Wren i inni. Przygotowując poprawioną edycję swoich Principia , Newton przypisał swoje prawo grawitacji i swoje pierwsze prawo ruchu wielu postaciom historycznym.

Pomimo tych zastrzeżeń standardowa teoria historii rewolucji naukowej głosi, że XVII wiek był okresem rewolucyjnych zmian naukowych. Nie tylko nastąpiły rewolucyjne odkrycia teoretyczne i eksperymentalne, ale co ważniejsze, radykalnie zmienił się sposób pracy naukowców. Na przykład, chociaż w starożytnych dyskusjach na temat ruchu sporadycznie sugerowano koncepcję bezwładności, najistotniejszą kwestią jest to, że teoria Newtona różniła się od starożytnych rozumień w kluczowych aspektach, takich jak siła zewnętrzna będąca wymogiem gwałtownego ruchu w teorii Arystotelesa .

Metoda naukowa

Zgodnie z metodą naukową wymyśloną w XVII wieku naturalne i sztuczne okoliczności zostały odłożone na bok, ponieważ tradycja badawcza polegająca na systematycznych eksperymentach była powoli akceptowana przez społeczność naukową. Filozofia stosowania indukcyjnego do zdobywania wiedzy – porzucenia założenia i próby obserwacji z otwartym umysłem – kontrastowała z wcześniejszym, arystotelesowskim podejściem do dedukcji , dzięki której analiza znanych faktów doprowadziła do dalszego zrozumienia. W praktyce wielu naukowców i filozofów uważało, że potrzebna jest zdrowa mieszanka obu – gotowość do kwestionowania założeń, ale także do interpretowania obserwacji, które mają pewien stopień ważności.

Pod koniec rewolucji naukowej jakościowy świat filozofów czytających książki zmienił się w mechaniczny, matematyczny świat, który miał być poznany dzięki badaniom eksperymentalnym. Chociaż z pewnością nie jest prawdą, że nauka newtonowska pod każdym względem przypominała naukę współczesną, to pod wieloma względami przypominała naszą. Wiele cech charakterystycznych współczesnej nauki, zwłaszcza w odniesieniu do jej instytucjonalizacji i profesjonalizacji, stało się standardem dopiero w połowie XIX wieku.

Empiryzm

Główny artykuł: Empiryzm

Podstawowym sposobem interakcji ze światem w tradycji naukowej Arystotelesa była obserwacja i poszukiwanie „naturalnych” okoliczności poprzez rozumowanie. Z tym podejściem łączyło się przekonanie, że rzadkie zdarzenia, które wydawały się sprzeczne z modelami teoretycznymi, były aberracjami, nic nie mówiącymi o naturze, jaka była „naturalnie”. Podczas rewolucji naukowej zmieniające się postrzeganie roli naukowca w odniesieniu do przyrody, wartości dowodów, eksperymentalnych lub obserwowanych, doprowadziło do powstania metodologii naukowej, w której dużą rolę odgrywał empiryzm.

Już na początku rewolucji naukowej empiryzm stał się ważnym elementem nauki i filozofii przyrody. Wcześniejsi myśliciele , w tym nominalistyczny filozof z początku XIV wieku, William z Ockham , zapoczątkowali intelektualny ruch w kierunku empiryzmu. Termin brytyjski empiryzm zaczął być używany do opisania różnic filozoficznych dostrzeganych między dwoma jego założycielami, Francisem Baconem , określanym jako empirysta, i René Descartes , którego określano jako racjonalistę. Thomasa Hobbesa , George'a Berkeleya i David Hume byli głównymi przedstawicielami filozofii, którzy rozwinęli wyrafinowaną tradycję empiryczną jako podstawę ludzkiej wiedzy.

Wpływowym sformułowaniem empiryzmu był An Essay Concerning Human Understanding Johna Locke'a ( 1689), w którym utrzymywał, że jedyną prawdziwą wiedzą, która może być dostępna dla ludzkiego umysłu, jest ta oparta na doświadczeniu. Napisał, że ludzki umysł został stworzony jako tabula rasa , „czysta tablica”, na której zapisywane są wrażenia zmysłowe i buduje wiedzę poprzez proces refleksji.

wkład Bacona

Francis Bacon odegrał kluczową rolę w ustanowieniu naukowej metody badań. Portret autorstwa Fransa Pourbusa Młodszego (1617).

Filozoficzne podstawy rewolucji naukowej przedstawił Francis Bacon, nazywany ojcem empiryzmu. Jego prace ustanowiły i spopularyzowały indukcyjne metodologie badań naukowych, często nazywane metodą Bacona lub po prostu metodą naukową. Jego żądanie zaplanowanej procedury badania wszystkiego, co naturalne, oznaczało nowy zwrot w retorycznych i teoretycznych ramach nauki, z których wiele nadal otacza koncepcje właściwej metodologii .

Bacon zaproponował wielką reformę całego procesu wiedzy w celu postępu nauki boskiej i ludzkiej, którą nazwał Instauratio Magna (Wielka Instauracja). Dla Bacona ta reformacja doprowadziłaby do wielkiego postępu w nauce i potomstwa wynalazków, które przyniosłyby ulgę w nieszczęściach i potrzebach ludzkości. Jego Novum Organum została opublikowana w 1620 r., w której twierdzi, że człowiek jest „ministrem i interpretatorem przyrody”, „wiedza i siła ludzka są synonimami”, „efekty są wytwarzane za pomocą narzędzi i pomocy”, „człowiek podczas działania może tylko zastosować lub wycofać naturalne ciała; natura wewnętrznie wykonuje resztę”, a „naturze można rozkazywać tylko poprzez jej posłuszeństwo”. Oto streszczenie filozofii tej pracy, że dzięki znajomości przyrody i używaniu instrumentów człowiek może rządzić lub kierować naturalnym działaniem natury, aby przyniosło określone rezultaty. Dlatego ten człowiek, poszukując wiedzy o przyrodzie, może zdobyć nad nią władzę – i w ten sposób przywrócić „Imperium Człowieka nad stworzeniem”, które zostało utracone przez Upadek wraz z pierwotną czystością człowieka. Wierzył, że w ten sposób ludzkość wzniesie się ponad warunki bezradności, ubóstwa i nędzy, a jednocześnie wkroczy w stan pokoju, dobrobytu i bezpieczeństwa.

W celu zdobycia wiedzy i władzy nad naturą Bacon nakreślił w tej pracy nowy system logiki, który uważał za lepszy od dawnych sposobów sylogizmu, rozwijając swoją metodę naukową , polegającą na procedurach wyodrębniania formalnej przyczyny zjawiska (na przykład ciepło) poprzez indukcję eliminacyjną. Dla niego filozof powinien przejść przez rozumowanie indukcyjne od faktu do aksjomatu do prawa fizycznego . Jednak przed rozpoczęciem tej indukcji badacz musi uwolnić swój umysł od pewnych fałszywych pojęć lub tendencji, które zniekształcają prawdę. W szczególności odkrył, że filozofia była zbyt pochłonięta słowami, zwłaszcza dyskursem i debatą, zamiast faktycznie obserwować świat materialny: „Bo chociaż ludzie wierzą, że ich rozum rządzi słowami, w rzeczywistości słowa odwracają się i odbijają swoją moc na zrozumieniu, i w ten sposób uczynić filozofię i naukę sofistycznymi i nieaktywnymi”.

Bacon uważał, że dla nauki najważniejsze jest, aby nie prowadziła intelektualnych dyskusji ani nie szukała jedynie celów kontemplacyjnych, ale aby działała na rzecz poprawy życia ludzkości poprzez wprowadzanie nowych wynalazków, stwierdzając nawet, że „wynalazki są również niejako nowe kreacje i imitacje dzieł Bożych”. Badał dalekosiężny i zmieniający świat charakter wynalazków, takich jak prasa drukarska , proch strzelniczy i kompas . Pomimo swojego wpływu na metodologię naukową, odrzucił poprawne nowatorskie teorie, takie jak magnetyzm Williama Gilberta , heliocentryzm Kopernika i prawa ruchu planet Keplera .

Eksperymenty naukowe

Bacon jako pierwszy opisał metodę eksperymentalną .

Pozostaje proste doświadczenie; który, jeśli jest traktowany tak, jak jest, nazywa się przypadkiem, jeśli jest poszukiwany, eksperymentem. Prawdziwa metoda doświadczenia najpierw zapala świecę [hipoteza], a następnie za pomocą świecy wskazuje drogę [uporządkowuje i wyznacza eksperyment]; rozpoczynając tak jak ma to miejsce od doświadczenia należycie uporządkowanego i przetrawionego, nie spartaczonego lub błędnego, i wyprowadzając z niego aksjomaty [teorie], az ustalonych aksjomatów ponownie nowe eksperymenty.

— Franciszek Bacon. Novum Organum. 1620.

Gilbert był wczesnym orędownikiem tej metody. Z pasją odrzucał zarówno dominującą filozofię arystotelesowską, jak i scholastyczną metodę nauczania uniwersyteckiego. Jego książka De Magnete została napisana w 1600 roku i przez niektórych uważany jest za ojca elektryczności i magnetyzmu. W tej pracy opisuje wiele swoich eksperymentów z jego modelem Ziemi zwanym terrella . Na podstawie tych eksperymentów wywnioskował, że Ziemia sama w sobie jest magnetyczna i że to jest powód, dla którego kompasy wskazują północ.

Schemat z De Magnete Williama Gilberta , pionierskiej pracy nauk eksperymentalnych

De Magnete wywarł wpływ ze względu na nieodłączne zainteresowanie jego tematyką, a także rygorystyczny sposób, w jaki Gilbert opisuje swoje eksperymenty i odrzucenie starożytnych teorii magnetyzmu. Według Thomasa Thomsona „Gilbert [s]… książka o magnetyzmie opublikowana w 1600 r. Jest jednym z najwspanialszych przykładów filozofii indukcyjnej, jaka kiedykolwiek została zaprezentowana światu. Jest to tym bardziej niezwykłe, że poprzedzało Novum Organum Bacona, w którym po raz pierwszy wyjaśniono indukcyjną metodę filozofowania”.

Galileo Galilei został nazwany „ojcem współczesnej astronomii obserwacyjnej ”, „ojcem współczesnej fizyki”, „ojcem nauki” i „ojcem współczesnej nauki”. Jego oryginalny wkład w naukę o ruchu został wniesiony poprzez innowacyjne połączenie eksperymentu i matematyki. Galileo był jednym z pierwszych współczesnych myślicieli, który jasno stwierdził, że prawa natury są matematyczne. W testerze napisał: „Filozofia jest zapisana w tej wielkiej księdze, wszechświecie… Jest napisana językiem matematyki, a jej znakami są trójkąty, koła i inne figury geometryczne;…” Jego analizy matematyczne są dalszym rozwinięciem tradycji stosowanej przez późnych scholastycznych filozofów przyrody, której Galileusz nauczył się, studiując filozofię. Ignorował arystotelizm. Mówiąc szerzej, jego praca była kolejnym krokiem w kierunku ostatecznego oddzielenia nauki od filozofii i religii; znaczący rozwój myśli ludzkiej. Często był skłonny zmieniać swoje poglądy zgodnie z obserwacją. Aby przeprowadzić swoje eksperymenty, Galileo musiał ustanowić standardy długości i czasu, aby pomiary wykonane w różnych dniach iw różnych laboratoriach mogły być porównywane w powtarzalny sposób. Dało to wiarygodną podstawę do potwierdzenia praw matematycznych za pomocą rozumowania indukcyjnego.

Galileusz docenił związek między matematyką, fizyką teoretyczną i fizyką eksperymentalną. Rozumiał parabolę , zarówno pod względem przekrojów stożkowych , jak i pod względem rzędnej (y) zmieniającej się jako kwadrat odciętej (x). Galilei dalej twierdził, że parabola była teoretycznie idealną trajektorią równomiernie przyspieszonego pocisku przy braku tarcia i inne zakłócenia. Przyznał, że istnieją granice ważności tej teorii, zauważając na gruncie teoretycznym, że trajektoria pocisku o wielkości porównywalnej z trajektorią Ziemi nie mogłaby być parabolą, niemniej jednak utrzymywał, że dla odległości do zakresu artylerii jego czasów, odchylenie trajektorii pocisku od paraboli byłoby bardzo niewielkie.

Matematyzacja

Wiedza naukowa, według Arystotelesów, dotyczyła ustalenia prawdziwych i koniecznych przyczyn rzeczy. W zakresie, w jakim średniowieczni filozofowie przyrody posługiwali się problemami matematycznymi, ograniczali badania społeczne do teoretycznych analiz lokalnych prędkości i innych aspektów życia. Rzeczywisty pomiar wielkości fizycznej i porównanie tego pomiaru z wartością obliczoną na podstawie teorii ograniczało się w dużej mierze do matematycznych dyscyplin astronomii i optyki w Europie.

W XVI i XVII wieku europejscy naukowcy zaczęli coraz częściej stosować pomiary ilościowe do pomiaru zjawisk fizycznych na Ziemi. Galileusz mocno utrzymywał, że matematyka zapewnia rodzaj niezbędnej pewności, którą można porównać z Bożą: „...w odniesieniu do tych kilku [ twierdzeń matematycznych ], które ludzki intelekt rozumie, wierzę, że jego wiedza dorównuje Boskości w obiektywnej pewności. ”.

Galileo antycypuje koncepcję systematycznej matematycznej interpretacji świata w swojej książce Il Saggiatore :

Filozofia [tj. fizyka] jest zapisana w tej wielkiej księdze – mam na myśli wszechświat – która jest stale otwarta dla naszych oczu, ale nie można jej zrozumieć, jeśli najpierw nie nauczy się rozumieć języka i interpretować znaków, którymi jest napisana. Jest napisany językiem matematyki , a jego znakami są trójkąty, koła i inne figury geometryczne, bez których po ludzku niemożliwe jest zrozumienie ani jednego słowa; bez nich błąkamy się po ciemnym labiryncie.

W 1591 François Viète opublikował In Artem Analyticem Isagoge , który dał pierwszy symboliczny zapis parametrów w algebrze . Opracowanie przez Newtona rachunku różniczkowego nieskończenie małych otworzyło nowe zastosowania metod matematycznych w nauce. Newton nauczał, że teorię naukową należy łączyć z rygorystycznymi eksperymentami, które stały się kamieniem węgielnym współczesnej nauki.

Filozofia mechaniki

Isaac Newton na portrecie Godfreya Knellera z 1702 roku

Arystoteles rozpoznał cztery rodzaje przyczyn, a tam, gdzie ma to zastosowanie, najważniejszą z nich jest „przyczyna ostateczna”. Ostateczną przyczyną był cel, cel lub cel jakiegoś naturalnego procesu lub rzeczy stworzonej przez człowieka. Aż do rewolucji naukowej było rzeczą bardzo naturalną, że takie cele, jak na przykład rozwój dziecka, prowadziły do ​​osiągnięcia dojrzałości. Inteligencję zakładano tylko w przypadku artefaktów stworzonych przez człowieka; nie przypisywano go innym zwierzętom ani naturze.

W „ filozofii mechanicznej ” nie jest dozwolone żadne pole ani działanie na odległość, cząstki lub cząsteczki materii są zasadniczo obojętne. Ruch jest spowodowany bezpośrednią kolizją fizyczną. Tam, gdzie wcześniej substancje naturalne były rozumiane organicznie, filozofowie mechanicy postrzegali je jako maszyny. W rezultacie teoria Newtona wydawała się czymś w rodzaju powrotu do „upiornej akcji na odległość ”. Według Thomasa Kuhna Newton i Kartezjusz wyznawali teleologiczną zasadę , że Bóg zachowuje ilość ruchu we wszechświecie:

Grawitacja, interpretowana jako wrodzona siła przyciągania między każdą parą cząstek materii, była właściwością okultystyczną w tym samym sensie, w jakim scholastyczna „tendencja do spadania”… W połowie XVIII wieku interpretacja ta była niemal powszechnie akceptowana , a rezultatem był prawdziwy powrót (co nie jest tym samym, co cofnięcie się) do standardu scholastycznego. Wrodzone przyciąganie i odpychanie połączone z rozmiarem, kształtem, położeniem i ruchem jako fizycznie nieredukowalne podstawowe właściwości materii.

Newton również wyraźnie przypisał materii wrodzoną moc bezwładności, wbrew mechanistycznej tezie, że materia nie ma wrodzonych mocy. Ale podczas gdy Newton stanowczo zaprzeczał, że grawitacja jest nieodłączną siłą materii, jego współpracownik Roger Cotes uczynił grawitację również nieodłączną siłą materii, jak przedstawiono w jego słynnej przedmowie do drugiego wydania Principia z 1713 r., Które zredagował, i zaprzeczył Newtonowi. I to raczej interpretacja grawitacji Cotesa niż Newtona została zaakceptowana.

Instytucjonalizacja

Towarzystwo Królewskie miało swoje korzenie w Gresham College w londyńskim City i było pierwszym towarzystwem naukowym na świecie.

Pierwsze kroki w kierunku instytucjonalizacji badań naukowych i rozpowszechniania przybrały formę tworzenia towarzystw, w których nowe odkrycia były emitowane, omawiane i publikowane. Pierwszym założonym towarzystwem naukowym było Towarzystwo Królewskie w Londynie. Wyrosło to z wcześniejszej grupy, skupionej wokół Gresham College w latach czterdziestych i pięćdziesiątych XVII wieku. Według historii uczelni:

Sieć naukowa skupiona wokół Gresham College odegrała kluczową rolę w spotkaniach, które doprowadziły do ​​powstania Towarzystwa Królewskiego.

Ci lekarze i filozofowie przyrody byli pod wpływem „nowej nauki”, promowanej przez Bacona w jego Nowej Atlantydzie , począwszy od około 1645 roku. Grupa znana jako Towarzystwo Filozoficzne w Oksfordzie była prowadzona zgodnie z zestawem zasad nadal utrzymywanych przez Bibliotekę Bodlejańską .

W dniu 28 listopada 1660 r. „12-osobowy komitet 1660” ogłosił utworzenie „Kolegium ds. Promowania Fizyczno-Matematycznej Nauki Eksperymentalnej”, które spotykało się co tydzień w celu omawiania nauki i przeprowadzania eksperymentów. Na drugim spotkaniu Robert Moray ogłosił, że król Karol zatwierdził zgromadzenia, a 15 lipca 1662 r. Podpisano przywilej królewski , tworząc „Royal Society of London” z Lordem Brounckerem pełniąc funkcję pierwszego prezydenta. Drugi przywilej królewski został podpisany 23 kwietnia 1663 r., Z królem odnotowanym jako założycielem i pod nazwą „Królewskie Towarzystwo Londyńskie na rzecz Poprawy Wiedzy Przyrodniczej”; W listopadzie kuratorem eksperymentów został Robert Hooke . Ta początkowa królewska łaska trwała nadal i od tego czasu każdy monarcha jest patronem społeczeństwa.

Francuska Akademia Nauk została założona w 1666 roku.

Pierwszym sekretarzem Towarzystwa był Henryk Oldenburg . Jej wczesne spotkania obejmowały eksperymenty przeprowadzone najpierw przez Hooke'a, a następnie przez Denisa Papina , który został powołany w 1684 roku. Eksperymenty te różniły się pod względem tematyki i były ważne w niektórych przypadkach, aw innych trywialne. Towarzystwo rozpoczęło publikację Philosophical Transactions od 1665 roku, najstarszego i najdłużej ukazującego się czasopisma naukowego na świecie, w którym ustanowiono ważne zasady naukowego priorytetu i recenzowania .

Francuzi założyli Akademię Nauk w 1666 roku. W przeciwieństwie do prywatnych korzeni swojego brytyjskiego odpowiednika, akademia została założona jako organ rządowy przez Jeana-Baptiste'a Colberta . Jej zasady ustanowił w 1699 roku król Ludwik XIV , kiedy to otrzymała nazwę „Królewskiej Akademii Nauk” i została zainstalowana w Luwrze w Paryżu.

Nowe pomysły

Ponieważ rewolucja naukowa nie była naznaczona żadną pojedynczą zmianą, następujące nowe idee przyczyniły się do tak zwanej rewolucji naukowej. Wielu z nich było rewolucjami w swoich dziedzinach.

Astronomia

Heliocentryzm

Przez prawie pięć tysiącleci geocentryczny model Ziemi jako centrum wszechświata był akceptowany przez wszystkich astronomów z wyjątkiem kilku. W kosmologii Arystotelesa centralne położenie Ziemi było być może mniej znaczące niż jej identyfikacja jako sfery niedoskonałości, niestałości, nieregularności i zmian, w przeciwieństwie do „niebios” (Księżyc, Słońce, planety, gwiazdy), które uważano za doskonałe, stała, niezmienna, aw myśli religijnej królestwo istot niebiańskich. Ziemia była nawet złożona z innego materiału, czterech elementów „ziemia”, „woda”, „ogień” i „powietrze”, podczas gdy wystarczająco wysoko nad jej powierzchnią (mniej więcej orbitą Księżyca) niebo składało się z innej substancji zwany „eterem”. Model heliocentryczny, który go zastąpił, obejmował radykalne przemieszczenie Ziemi na orbitę wokół Słońca; dzielenie miejsca z innymi planetami oznaczało istnienie wszechświata składającego się z niebiańskich elementów wykonanych z tych samych zmiennych substancji co Ziemia. Niebiańskie ruchy nie musiały już podlegać teoretycznej doskonałości, ograniczonej do kołowych orbit.

Portret Johannesa Keplera

Praca Kopernika z 1543 r. nad heliocentrycznym modelem Układu Słonecznego próbowała wykazać, że Słońce jest centrum wszechświata. Niewielu niepokoiła ta sugestia, a papież i kilku arcybiskupów byli nią na tyle zainteresowani, że chcieli więcej szczegółów. Jego model posłużył później do stworzenia kalendarza papieża Grzegorza XIII . Jednak pomysł, że Ziemia porusza się wokół Słońca, był wątpiony przez większość współczesnych Kopernikowi. Zaprzeczało to nie tylko obserwacjom empirycznym, ze względu na brak obserwowalnej paralaksy gwiazd , ale, co ważniejsze, ówczesnemu autorytetowi Arystotelesa.

Odkrycia Keplera i Galileusza nadały tej teorii wiarygodność. Kepler był astronomem, który korzystając z dokładnych obserwacji Tycho Brahe , zaproponował, aby planety krążyły wokół Słońca nie po orbitach kołowych, lecz po eliptycznych. Wraz z innymi prawami ruchu planet pozwoliło mu to stworzyć model Układu Słonecznego, który był ulepszeniem w stosunku do pierwotnego układu Kopernika. Głównym wkładem Galileusza w akceptację systemu heliocentrycznego była jego mechanika, obserwacje, które poczynił za pomocą swojego teleskopu, a także szczegółowa prezentacja przypadku systemu. Korzystanie z wczesnej teorii bezwładności , Galileo mógłby wyjaśnić, dlaczego skały spadają z wieży prosto w dół, nawet jeśli Ziemia się obraca. Jego obserwacje księżyców Jowisza , faz Wenus , plam na Słońcu i gór na Księżycu pomogły zdyskredytować filozofię Arystotelesa i Ptolemeuszową teorię Układu Słonecznego. Dzięki ich połączonym odkryciom system heliocentryczny zyskał poparcie, a pod koniec XVII wieku został powszechnie zaakceptowany przez astronomów.

Kulminacją tej pracy były prace Newtona, a jego Principia sformułowały prawa ruchu i powszechnej grawitacji, które zdominowały pogląd naukowców na fizyczny wszechświat przez następne trzy stulecia. Wyprowadzając prawa ruchu planet Keplera z jego matematycznego opisu grawitacji, a następnie używając tych samych zasad do wyjaśnienia trajektorii komet , pływów , precesji równonocy i innych zjawisk, Newton rozwiał ostatnie wątpliwości co do słuszności heliocentrycznego modelu kosmosu. Ta praca wykazała również, że ruch obiektów na Ziemi i ciał niebieskich można opisać tymi samymi zasadami. Jego przewidywania, że ​​Ziemia powinna mieć kształt spłaszczonej sferoidy, zostały później potwierdzone przez innych naukowców. Jego prawa ruchu miały być solidną podstawą mechaniki; jego prawo powszechnego ciążenia połączyło mechanikę ziemską i niebieską w jeden wielki system, który wydawał się być w stanie opisać cały świat za pomocą wzorów matematycznych.

Grawitacja

Principia Isaaca Newtona opracowały pierwszy zestaw ujednoliconych praw naukowych.

Newton opracował również teorię grawitacji. W 1679 roku Newton zaczął rozważać grawitację i jej wpływ na orbity planet w odniesieniu do praw ruchu planet Keplera. Nastąpiło to po stymulacji przez krótką wymianę listów w latach 1679–80 z Hooke'em, otwarcie korespondencji mającej na celu pozyskanie wkładów Newtona w transakcje Towarzystwa Królewskiego. Odradzające się zainteresowanie Newtona sprawami astronomicznymi zostało dodatkowo pobudzone przez pojawienie się komety zimą 1680–81, na temat której korespondował z Johnem Flamsteedem . Po wymianie zdań z Hooke'em Newton wypracował dowód na to, że eliptyczny kształt orbit planet wynika z siły dośrodkowej odwrotnie proporcjonalnej do kwadratu wektora promienia . Newton przekazał swoje wyniki Edmondowi Halleyowi i Towarzystwu Królewskiemu w De motu corporum in gyrum w 1684 r. Traktat ten zawierał rdzeń, który Newton rozwinął i rozszerzył, tworząc Principia .

Principia została opublikowana 5 lipca 1687 r. przy zachęcie i pomocy finansowej Halleya. W tej pracy Newton określa trzy uniwersalne prawa ruchu , które przyczyniły się do wielu postępów podczas rewolucji przemysłowej , która wkrótce nastąpiła i nie miały być ulepszane przez ponad 200 lat. Wiele z tych postępów nadal stanowi podstawę nierelatywistycznych technologii we współczesnym świecie. Użył łacińskiego słowa gravitas (ciężar) na określenie efektu, który stał się znany jako grawitacja i zdefiniował prawo powszechnego ciążenia.

Postulat Newtona o niewidzialnej sile zdolnej do działania na duże odległości doprowadził do krytyki Newtona za wprowadzenie do nauki „agencji okultystycznych ”. Później, w drugim wydaniu Principia ( 1713), Newton stanowczo odrzucił taką krytykę w podsumowaniu „ General Scholium ”, pisząc, że wystarczyło, że zjawiska implikowały przyciąganie grawitacyjne, jak to było; ale jak dotąd nie wskazali jego przyczyny, a formułowanie hipotez dotyczących rzeczy, które nie były implikowane przez zjawiska, było zarówno niepotrzebne, jak i niewłaściwe. ( Tutaj Newton użył tego, co stało się jego słynnym wyrażeniem „ hipotezy non fingo ”).

Biologia i medycyna

Misternie szczegółowe rysunki Vesaliusa przedstawiające sekcje ludzi w Fabrica pomogły obalić medyczne teorie Galena .

Pisma greckiego lekarza Galena zdominowały europejską myśl medyczną przez ponad tysiąc lat. Flamandzki uczony Andreas Vesalius wykazał błędy w pomysłach Galena. Vesalius przeprowadzał sekcję zwłok ludzkich, podczas gdy Galen przeprowadzał sekcję zwłok zwierzęcych. De humani corporis fabrica Vesaliusa był przełomowym dziełem z zakresu anatomii człowieka . Podkreślił priorytet sekcji i to, co zaczęto nazywać „anatomicznym” spojrzeniem na ciało, postrzegając wewnętrzne funkcjonowanie człowieka jako zasadniczo cielesną strukturę wypełnioną organami ułożonymi w trójwymiarowej przestrzeni. Stanowiło to wyraźny kontrast z wieloma poprzednio używanymi modelami anatomicznymi, które miały silne elementy galenowe / arystotelesowskie, a także elementy astrologii .

Oprócz pierwszego dobrego opisu kości klinowej , Vesalius wykazał, że mostek składa się z trzech części, a kość krzyżowa z pięciu lub sześciu; oraz dokładnie opisał przedsionek we wnętrzu kości skroniowej . Zweryfikował obserwację Etienne na zastawkach żył wątrobowych , opisał żyłę nieparzystą i odkrył kanał, który przechodzi u płodu między żyłą pępowinową a żyłą główną, od tego czasu nazwany przewód żylny . Opisał sieć i jej połączenia z żołądkiem, śledzioną i okrężnicą ; dał pierwsze prawidłowe poglądy na budowę odźwiernika ; zaobserwował mały rozmiar wyrostka robaczkowego u człowieka; dał pierwszy dobry opis śródpiersia i opłucnej oraz najpełniejszy opis anatomii mózgu, jak dotąd zaawansowany.

Przed Wesaliuszem anatomiczne notatki Alessandro Achilliniego przedstawiają szczegółowy opis ludzkiego ciała i porównują to, co znalazł podczas sekcji, z tym, co znaleźli inni, tacy jak Galen i Awicenna , i odnotowują ich podobieństwa i różnice. Niccolò Massa był włoskim anatomem, który w 1536 roku napisał wczesny tekst anatomiczny Anatomiae Libri Introductorius , opisał płyn mózgowo-rdzeniowy i był autorem kilku prac medycznych. Jean Fernel był francuskim lekarzem, który wprowadził termin „ fizjologia” . „opisał badanie funkcji organizmu i był pierwszą osobą, która opisała kanał kręgowy .

Zdjęcie żył z Exercitatio Anatomica de Motu Cordis et Sanguinis in Animalibus Williama Harveya . Harvey wykazał, że krew krąży wokół ciała, a nie jest wytwarzana w wątrobie.

Dalszych przełomowych prac dokonał William Harvey , który w 1628 roku opublikował De Motu Cordis. Harvey dokonał szczegółowej analizy ogólnej budowy serca , przechodząc do analizy tętnic , wykazując, w jaki sposób ich pulsacja zależy od skurczu mięśnia sercowego. lewej komory , podczas gdy skurcz prawej komory napędza ładunek krwi do tętnicy płucnej . Zauważył, że obie komory poruszają się razem prawie jednocześnie, a nie niezależnie, jak wcześniej myśleli jego poprzednicy.

Harvey oszacował pojemność serca, ilość krwi wydalanej przez każdą pompę serca i liczbę uderzeń serca w ciągu pół godziny. Na podstawie tych szacunków wykazał, że zgodnie z teorią Gaelena krew jest stale produkowana w wątrobie , absurdalnie duża liczba 540 funtów krwi musiałaby być produkowana każdego dnia. Mając pod ręką tę prostą matematyczną proporcję – która sugerowałaby pozornie niemożliwą rolę wątroby – Harvey zademonstrował, jak krew krąży w kółko, za pomocą niezliczonych eksperymentów przeprowadzonych początkowo na wężach i rybach: wiązanie ich żył i tętnic w oddzielnych okresach czasu Harvey zauważył zachodzące modyfikacje; rzeczywiście, gdy zawiązywał żyły, serce stawało się puste, a gdy robił to samo z tętnicami, narząd puchł. Proces ten przeprowadzono później na ludzkim ciele: lekarz zawiązał ciasną ligaturę na ramieniu osoby. To odcięłoby przepływ krwi z tętnic i żył. Kiedy to zostało zrobione, ramię poniżej podwiązania było chłodne i blade, podczas gdy nad podwiązaniem było ciepłe i opuchnięte. Podwiązanie zostało lekko poluzowane, co umożliwiło przepływ krwi z tętnic do ramienia, ponieważ tętnice są głębiej w ciele niż żyły. Kiedy to zrobiono, w przedramieniu zaobserwowano odwrotny efekt. Teraz był ciepły i spuchnięty. Żyły były również bardziej widoczne, ponieważ teraz były pełne krwi.

Dokonano różnych innych postępów w zrozumieniu i praktyce medycznej. Francuski lekarz Pierre Fauchard zapoczątkował stomatologię , jaką znamy dzisiaj, i został nazwany „ojcem nowoczesnej stomatologii”. Chirurg Ambroise Paré był liderem w dziedzinie technik chirurgicznych i medycyny pola walki , zwłaszcza leczenia ran , a Herman Boerhaave jest czasami nazywany „ojcem fizjologii” ze względu na jego wzorowe nauczanie w Leiden i jego podręcznik Institutiones medicae (1708).

Chemia

Strona tytułowa z The Skeptical Chymist , podstawowego tekstu chemii, napisanego przez Roberta Boyle'a w 1661 r.

Chemia i poprzedzająca ją alchemia stawały się coraz ważniejszym aspektem myśli naukowej w XVI i XVII wieku. Na znaczenie chemii wskazuje szereg ważnych uczonych, którzy aktywnie angażowali się w badania chemiczne. Wśród nich byli astronom Tycho Brahe , lekarz chemik Paracelsus , Robert Boyle , Thomas Browne i Isaac Newton. W przeciwieństwie do filozofii mechanicznej, filozofia chemiczna kładła nacisk na aktywne siły materii, które alchemicy często wyrażali w kategoriach witalnych lub aktywnych zasad - duchów działających w przyrodzie.

Praktyczne próby udoskonalenia rafinacji rud i ich wydobycia do wytopu metali były ważnym źródłem informacji dla pierwszych chemików w XVI wieku, między innymi dla Georgiusa Agricoli , który w 1556 roku opublikował swoje wielkie dzieło De re metallica. i złożone procesy wydobywania rud metali, wydobycia metali i metalurgii tamtych czasów. Jego podejście usunęło mistycyzm związany z tematem, tworząc praktyczną podstawę, na której inni mogliby budować.

chemik Robert Boyle udoskonalił nowoczesną naukową metodę alchemii i jeszcze bardziej oddzielił chemię od alchemii. Chociaż jego badania wyraźnie mają swoje korzenie w tradycji alchemicznej, Boyle jest dziś w dużej mierze uważany za pierwszego nowoczesnego chemika, a zatem jednego z założycieli współczesnej chemii i jednego z pionierów nowoczesnych eksperymentalnych metod naukowych. Chociaż Boyle nie był oryginalnym odkrywcą, najbardziej znany jest z prawa Boyle'a , którą przedstawił w 1662 r.: prawo opisuje odwrotnie proporcjonalną zależność między ciśnieniem bezwzględnym a objętością gazu, jeśli temperatura jest utrzymywana na stałym poziomie w układzie zamkniętym .

Boyle jest również uznawany za swoją przełomową publikację The Skeptical Chymist z 1661 roku, która jest postrzegana jako kamień węgielny w dziedzinie chemii. W pracy Boyle przedstawia swoją hipotezę, że każde zjawisko było wynikiem zderzeń cząstek w ruchu. Boyle zaapelował do chemików o eksperymentowanie i zapewnił, że eksperymenty zaprzeczają ograniczeniu pierwiastków chemicznych tylko do klasycznych czterech: ziemi, ognia, powietrza i wody. Błagał również, aby chemia przestała być podporządkowana medycynie lub alchemii i wzrosła do rangi nauki. Co ważne, opowiadał się za rygorystycznym podejściem do eksperymentów naukowych: uważał, że wszystkie teorie muszą zostać przetestowane eksperymentalnie, zanim zostaną uznane za prawdziwe. Praca zawiera niektóre z najwcześniejszych współczesnych pomysłów atomy , cząsteczki i reakcje chemiczne oraz wyznacza początek współczesnej chemii.

Fizyczny

Optyka

Newtona lub traktat o odbiciach, załamaniach, przegięciach i kolorach światła

W 1604 roku Johannes Kepler opublikował Astronomiae Pars Optica ( Optyczna część astronomii ). Opisuje w nim prawo odwrotnych kwadratów rządzące intensywnością światła , odbiciem przez płaskie i zakrzywione zwierciadła oraz zasady działania kamer otworkowych , a także astronomiczne implikacje optyki, takie jak paralaksa i pozorne rozmiary ciał niebieskich. Astronomiae Pars Optica jest powszechnie uznawana za podstawę współczesnej optyki .

Willebrord Snellius odkrył matematyczne prawo załamania światła , obecnie znane jako prawo Snella , w 1621 r. Zostało ono opublikowane wcześniej w 984 r. przez Ibn Sahla . Następnie René Descartes wykazał, używając konstrukcji geometrycznej i prawa załamania światła (znanego również jako prawo Kartezjusza), że promień kątowy tęczy wynosi 42° (tj. środek ma 42°). Samodzielnie odkrył również prawo odbicia , a jego esej o optyce był pierwszą opublikowaną wzmianką o tym prawie. Christiaan Huygens napisał kilka prac z dziedziny optyki. Należą do nich Opera reliqua (znana również jako Christiani Hugenii Zuilichemii, dum viveret Zelhemii toparchae, opuscula posthuma ) oraz Traité de la lumière .

Newton zbadał załamanie światła, wykazując, że pryzmat może rozłożyć światło białe na spektrum kolorów, a soczewka i drugi pryzmat mogą ponownie złożyć wielokolorowe widmo na światło białe. Pokazał również, że kolorowe światło nie zmienia swoich właściwości, oddzielając kolorową wiązkę i oświetlając nią różne przedmioty. Newton zauważył, że niezależnie od tego, czy zostało odbite, rozproszone czy przepuszczone, pozostawało w tym samym kolorze. W ten sposób zauważył, że kolor jest wynikiem interakcji obiektów z już kolorowym światłem, a nie przedmiotów, które same generują kolor. Jest to znane jako Teoria koloru Newtona . Na podstawie tej pracy wywnioskował, że każdy teleskop refrakcyjny ucierpi z powodu rozproszenia światła na kolory. Zainteresowanie Towarzystwa Królewskiego zachęciło go do opublikowania swoich notatek o kolorze . Newton argumentował, że światło składa się z cząstek lub ciałek , które załamują się, przyspieszając w kierunku gęstszego ośrodka, ale musiał powiązać je z falami , aby wyjaśnić dyfrakcję światła.

W swojej Hipotezie światła z 1675 roku Newton założył istnienie eteru, który przenosi siły między cząstkami. W 1704 roku Newton opublikował Opticksa , w którym przedstawił swoją korpuskularną teorię światła. Uważał, że światło składa się z niezwykle subtelnych cząstek, że zwykła materia składała się z bardziej grubych cząstek i spekulował, że poprzez rodzaj alchemicznej transmutacji „Czy ciała grube i światło nie mogą się wzajemnie przekształcać… i czy ciała nie otrzymują zbyt wiele ich aktywności z cząstek światła, które wchodzą w ich skład?”

Antonie van Leeuwenhoek skonstruował potężne mikroskopy jednoobiektywowe i dokonał obszernych obserwacji, które opublikował około 1660 r., torując drogę nauce mikrobiologii.

Elektryczność

Eksperymenty Otto von Guericke dotyczące elektrostatyki , opublikowane w 1672 r

William Gilbert w De Magnete wynalazł nowe łacińskie słowo electricus od ἤλεκτρον ( elektron ), greckiego słowa oznaczającego „bursztyn”. Gilbert przeprowadził szereg starannych eksperymentów elektrycznych, w trakcie których odkrył, że wiele substancji innych niż bursztyn, takich jak siarka, wosk, szkło itp., może wykazywać właściwości elektryczne. Gilbert odkrył, że ogrzane ciało traci elektryczność, a wilgoć zapobiega elektryfikacji wszystkich ciał. Zauważył, że naelektryzowane substancje przyciągają bez wyjątku wszystkie inne substancje, podczas gdy magnes przyciąga tylko żelazo. Liczne odkrycia tego rodzaju przyniosły Gilbertowi tytuł założyciela nauki elektrycznej . Badając siły działające na lekką metalową igłę, wyważoną na czubku, rozszerzył listę ciał elektrycznych i odkrył, że wiele substancji, w tym metale i naturalne magnesy, nie wykazywało sił przyciągania po potarciu. nie zrozumiano różnicy między przewodnikiem a izolatorem .

Robert Boyle często pracował nad nową nauką o elektryczności i dodał kilka substancji do listy elektryczności Gilberta. Pozostawił szczegółowy opis swoich badań pod tytułem Eksperymenty nad pochodzeniem elektryczności . W 1675 Boyle stwierdził, że przyciąganie i odpychanie elektryczne może działać w próżni. Jednym z jego ważnych odkryć było to, że naelektryzowane ciała w próżni przyciągają lekkie substancje, co wskazuje, że efekt elektryczny nie zależy od powietrza jako medium.

Następnie w 1660 r. Otto von Guericke wynalazł wczesny generator elektrostatyczny . Do końca XVII wieku badacze opracowali praktyczne sposoby wytwarzania energii elektrycznej przez tarcie z generatorem elektrostatycznym, ale rozwój maszyn elektrostatycznych zaczął się na dobre dopiero w XVIII wieku, kiedy to stały się one podstawowymi narzędziami w badaniach nad nauką o Elektryczność. Pierwsze użycie słowa elektryczność przypisuje się Thomasowi Browne'owi w jego pracy Pseudodoxia Epidemica z 1646 roku . W 1729 roku Stephen Gray wykazali, że elektryczność może być „przenoszona” przez metalowe włókna.

Urządzenia mechaniczne

Jako pomoc w badaniach naukowych opracowano w tym okresie różne narzędzia, pomoce pomiarowe i urządzenia liczące.

Urządzenia liczące

Zestaw kości Napiera z kości słoniowej , wczesne urządzenie liczące wynalezione przez Johna Napiera

John Napier wprowadził logarytmy jako potężne narzędzie matematyczne. Z pomocą Henry'ego Briggsa ich tablice logarytmiczne stanowiły ucieleśnienie postępu obliczeniowego, który znacznie przyspieszył ręczne obliczenia. Kości jego Napiera wykorzystywały zestaw ponumerowanych prętów jako narzędzie mnożenia przy użyciu systemu mnożenia kratowego . Droga została otwarta dla późniejszych postępów naukowych, zwłaszcza w astronomii i dynamice .

Na Uniwersytecie Oksfordzkim Edmund Gunter zbudował pierwsze analogowe urządzenie wspomagające obliczenia. „Skala Guntera” była dużą płaską skalą, z wygrawerowanymi różnymi skalami lub liniami. Linie naturalne, takie jak linia akordów, linia sinusów i stycznych, są umieszczone po jednej stronie skali, a odpowiadające im linie sztuczne lub logarytmiczne po drugiej stronie. Ta pomoc obliczeniowa była poprzedniczką suwaka logarytmicznego . Był to William Oughtred który jako pierwszy użył dwóch takich skal przesuwających się względem siebie, aby wykonać bezpośrednie mnożenie i dzielenie, i tym samym jest uznawany za wynalazcę suwaka logarytmicznego w 1622 roku.

Blaise Pascal wynalazł kalkulator mechaniczny w 1642 roku. Wprowadzenie jego Pascaline w 1645 roku zapoczątkowało rozwój kalkulatorów mechanicznych najpierw w Europie, a następnie na całym świecie. Gottfried Leibniz , opierając się na pracy Pascala, stał się jednym z najbardziej płodnych wynalazców w dziedzinie kalkulatorów mechanicznych; jako pierwszy opisał kalkulator z wiatraczkiem w 1685 roku i wynalazł koło Leibniza , używane w arytmometrze , pierwszym masowo produkowanym kalkulatorze mechanicznym. Udoskonalił również liczb binarnych , podstawa praktycznie wszystkich nowoczesnych architektur komputerowych.

John Hadley był wynalazcą oktantu , prekursora sekstansu ( wynalezionego przez Johna Birda) , który znacznie poprawił naukę nawigacji .

Maszyny przemysłowe

Silnik Savery z 1698 roku był pierwszym odnoszącym sukcesy silnikiem parowym

Denis Papin był najbardziej znany ze swojego pionierskiego wynalazku komory fermentacyjnej , prekursora silnika parowego . Pierwszy działający silnik parowy został opatentowany w 1698 roku przez angielskiego wynalazcę Thomasa Savery'ego , jako „… nowy wynalazek do podnoszenia wody i wywoływania ruchu we wszelkiego rodzaju pracach młynarskich za pomocą siły napędowej ognia, który będzie bardzo użyteczny i korzystny do osuszania kopalń, zaopatrywania miast w wodę i do pracy wszelkiego rodzaju młynów, gdzie nie mają wody ani stałych wiatrów”. Wynalazek został zademonstrowany Towarzystwu Królewskiemu 14 czerwca 1699 r., A maszynę opisał Savery w swojej książce The Miner's Friend ; lub Silnik do podnoszenia wody przez ogień (1702), w którym twierdził, że może wypompowywać wodę z kopalń. Thomasa Newcomena udoskonalił praktyczny silnik parowy do pompowania wody, silnik parowy Newcomena . W konsekwencji Newcomen może być uważany za przodka rewolucji przemysłowej.

Abraham Darby I był pierwszym i najbardziej znanym z trzech pokoleń rodziny Darby, który odegrał ważną rolę w rewolucji przemysłowej. Opracował metodę produkcji wysokiej jakości żelaza w wielkim piecu opalanym koksem, a nie węglem drzewnym . Był to duży krok naprzód w produkcji żelaza jako surowca dla rewolucji przemysłowej.

Teleskopy

Teleskopy refrakcyjne pojawiły się po raz pierwszy w Holandii w 1608 roku, najwyraźniej jako produkt twórców okularów eksperymentujących z soczewkami. Wynalazca jest nieznany, ale pierwszy patent zgłosił Hans Lipperhey , a następnie Jacob Metius z Alkmaar . Galileo był jednym z pierwszych naukowców, który użył tego narzędzia do swoich obserwacji astronomicznych w 1609 roku. Teleskop zwierciadlany został opisany przez Jamesa Gregory'ego w jego książce Optica Promota (1663). Twierdził, że lustro w kształcie części przekroju stożkowego , poprawiłoby aberrację sferyczną , która zaburzała dokładność teleskopów refrakcyjnych. Jego projekt, „ teleskop gregoriański ”, pozostał jednak niezbudowany.

W 1666 roku Newton argumentował, że wady teleskopu refrakcyjnego były fundamentalne, ponieważ soczewka różnie załamywała światło o różnych kolorach. Doszedł do wniosku, że światło nie może zostać załamane przez soczewkę bez powodowania aberracji chromatycznych . Na podstawie tych eksperymentów Newton wywnioskował, że w teleskopie refrakcyjnym nie można dokonać żadnej poprawy. Udało mu się jednak wykazać, że kąt odbicia pozostaje taki sam dla wszystkich kolorów, dlatego postanowił zbudować teleskop zwierciadlany . Został ukończony w 1668 roku i jest najwcześniejszym znanym funkcjonalnym teleskopem zwierciadlanym. 50 lat później Hadley opracował sposoby wytwarzania precyzyjnych asferycznych i parabolicznych zwierciadeł obiektywowych do teleskopów zwierciadlanych, budując pierwszy paraboliczny teleskop Newtona i teleskop gregoriański z dokładnie ukształtowanymi zwierciadłami. Zostały one pomyślnie zademonstrowane Towarzystwu Królewskiemu.

Inne urządzenia

Pompa powietrza zbudowana przez Roberta Boyle'a . W tym okresie opracowano wiele nowych instrumentów, które znacznie pomogły w poszerzeniu wiedzy naukowej.

Wynalezienie pompy próżniowej utorowało drogę do eksperymentów Roberta Boyle'a i Roberta Hooke'a dotyczących natury próżni i ciśnienia atmosferycznego . Pierwsze takie urządzenie wykonał Otto von Guericke w 1654 roku. Składało się ono z tłoka i cylindra wiatrówki z klapami, które mogły zasysać powietrze z dowolnego naczynia, do którego był podłączony. W 1657 roku wypompował powietrze z dwóch połączonych półkul i wykazał, że zespół szesnastu koni nie jest w stanie ich rozdzielić. Konstrukcja pompy powietrza została znacznie ulepszona przez Hooke'a w 1658 roku.

Evangelista Torricelli wynalazł barometr rtęciowy w 1643 r. Motywacją do wynalazku było ulepszenie pomp ssących, które były używane do podnoszenia wody z kopalni. Torricelli skonstruował szczelnie zamkniętą rurkę wypełnioną rtęcią, umieszczoną pionowo w misce z tą samą substancją. Kolumna rtęci opadła w dół, pozostawiając powyżej torricellowską próżnię.

Materiały, konstrukcja i estetyka

Zachowane instrumenty z tego okresu są zwykle wykonane z trwałych metali, takich jak mosiądz, złoto lub stal, chociaż istnieją przykłady, takie jak teleskopy wykonane z drewna, tektury lub elementów skórzanych. Te instrumenty, które istnieją dziś w zbiorach, są zwykle solidnymi przykładami, wykonanymi przez wykwalifikowanych rzemieślników dla i na koszt bogatych mecenasów. Mogły one zostać zamówione jako przejawy bogactwa. Ponadto instrumenty zachowane w zbiorach mogły nie być intensywnie wykorzystywane w pracach naukowych; instrumenty, które wyraźnie były intensywnie używane, były zazwyczaj niszczone, uznawane za nienadające się do ekspozycji lub całkowicie wykluczane z kolekcji. Postuluje się również, że instrumenty naukowe zachowane w wielu kolekcjach zostały wybrane, ponieważ były bardziej atrakcyjne dla kolekcjonerów, ponieważ były bardziej ozdobne, bardziej przenośne lub wykonane z materiałów wyższej jakości.

Nienaruszone pompy powietrza są szczególnie rzadkie. Pompa po prawej stronie zawierała szklaną kulę, aby umożliwić demonstracje w komorze próżniowej, co jest powszechnym zastosowaniem. Podstawa była drewniana, a cylindryczna pompa mosiężna. Inne komory próżniowe, które przetrwały, były wykonane z mosiężnych półkul.

Twórcy instrumentów z końca XVII i początku XVIII wieku otrzymywali zlecenia od organizacji szukających pomocy w nawigacji, geodezji, działaniach wojennych i obserwacjach astronomicznych. Wzrost zastosowań takich instrumentów i ich powszechne użycie w globalnych eksploracjach i konfliktach stworzyło zapotrzebowanie na nowe metody produkcji i naprawy, które zostałyby zaspokojone przez rewolucję przemysłową.

Krytyka

Matteo Ricci (po lewej) i Xu Guangqi (po prawej) w Athanasius Kircher , La Chine… Illustrée , Amsterdam, 1670.

Pomysł, że współczesna nauka miała miejsce jako rodzaj rewolucji, był przedmiotem dyskusji wśród historyków. Słabością idei rewolucji naukowej jest brak systemowego ujęcia zagadnienia wiedzy w okresie obejmującym XIV-XVII wiek, co prowadzi do nieporozumień co do wartości i roli współczesnych autorów. Z tego punktu widzenia teza o ciągłości jest hipotezą, że nie było radykalnej nieciągłości między rozwojem intelektualnym średniowiecza a rozwojem renesansu i okresu wczesnej nowożytności i została głęboko i szeroko udokumentowana w pracach uczonych, takich jak Pierre Duhem, John Hermann Randall, Alistair Crombie i William A. Wallace, który udowodnił preegzystencję szerokiej gamy idei używanych przez zwolenników tezy rewolucji naukowej do uzasadnienia swoich twierdzeń. Tak więc idea rewolucji naukowej po renesansie jest – zgodnie z tezą o ciągłości – mitem. Niektórzy teoretycy ciągłości wskazują na wcześniejsze rewolucje intelektualne, które miały miejsce w średniowieczu, zwykle odnosząc się do Europejczyka Renesans XII wieku czy średniowieczna muzułmańska rewolucja naukowa jako znak ciągłości.

Inny przeciwny pogląd został ostatnio zaproponowany przez Arun Bala w jego dialogicznej historii narodzin nowożytnej nauki. Bala proponuje, aby zmiany związane z rewolucją naukową – realizmu matematycznego , filozofia mechaniczna, atomizm , centralna rola przypisana Słońcu w heliocentryzmie kopernikańskim – były zakorzenione w wielokulturowych wpływach na Europę. Dostrzega specyficzne wpływy w Alhazena , chińskich technologiach mechanicznych prowadzących do postrzegania świata jako maszyny, Hindusko-arabski system liczbowy , który pośrednio niósł nowy sposób matematycznego myślenia atomowego, oraz heliocentryzm zakorzeniony w starożytnych egipskich ideach religijnych związanych z hermetyzmem . Bala argumentuje, że ignorowanie takich wielokulturowych wpływów doprowadziło nas do europocentryzmu koncepcja rewolucji naukowej. Stwierdza jednak: „Twórcy rewolucji – Kopernik, Kepler, Galileusz, Kartezjusz, Newton i wielu innych – musieli selektywnie zawłaszczyć odpowiednie idee, przekształcić je i stworzyć nowe koncepcje pomocnicze, aby wypełnić swoje zadanie… W ostatecznym rozrachunku, nawet jeśli rewolucja była zakorzeniona w wielokulturowej bazie, jest to osiągnięcie Europejczyków w Europie”. Krytycy zauważają, że z braku dokumentów potwierdzających przekazywanie konkretnych idei naukowych model Bali pozostanie „hipotezą roboczą, a nie konkluzją”.

Trzecie podejście traktuje termin „renesans” dosłownie jako „odrodzenie”. Bliższe studium greckiej filozofii i greckiej matematyki pokazuje, że prawie wszystkie tak zwane rewolucyjne wyniki tak zwanej rewolucji naukowej były w rzeczywistości powtórzeniami idei, które w wielu przypadkach były starsze niż te Arystotelesa i w prawie wszystkich przypadkach co najmniej tak stary jak Archimedes . Arystoteles nawet wyraźnie sprzeciwia się niektórym ideom, które były głoszone podczas rewolucji naukowej, takim jak heliocentryzm. Podstawowe idee metody naukowej były dobrze znane Archimedesowi i jemu współczesnym, o czym świadczy odkrycie pływalności . Lucio Russo twierdzi, że nauka jako unikalne podejście do wiedzy obiektywnej narodziła się w okresie hellenistycznym ale wygasł wraz z nadejściem Cesarstwa Rzymskiego. Takie podejście do rewolucji naukowej ogranicza ją do okresu ponownego uczenia się klasycznych idei, które są w dużym stopniu przedłużeniem renesansu. Pogląd ten nie zaprzecza, że ​​nastąpiła zmiana, ale twierdzi, że było to potwierdzenie poprzedniej wiedzy (renesans), a nie tworzenie nowej wiedzy. Jako dowód cytuje wypowiedzi Newtona, Kopernika i innych zwolenników światopoglądu pitagorejskiego .

W nowszej analizie rewolucji naukowej w tym okresie krytykowano dominację ówczesnych naukowców-mężczyzn. Kobiety uczone nie miały takich możliwości, jakie miałby uczony płci męskiej, a włączenie pracy kobiet do nauk ścisłych w tym czasie jest zwykle niejasne. Uczeni próbowali przyjrzeć się udziałowi kobiet w nauce w XVII wieku i nawet w naukach tak prostych, jak wiedza domowa, kobiety robiły postępy. Przy ograniczonej historii przedstawionej na podstawie tekstów z tego okresu nie możemy poznać zakresu roli kobiet w rozwoju idei naukowych i wynalazków. Innym pomysłem do rozważenia jest sposób, w jaki ten okres wpłynął nawet na kobiety-naukowców z okresów następujących po nim. Annie Jump Cannon była dwudziestowieczną astronomką, która czerpała korzyści z praw i teorii rozwiniętych w tym okresie; dokonała kilku postępów w stuleciu następującym po rewolucji naukowej. Był to ważny okres dla przyszłości nauki, w tym włączania kobiet do dziedzin wykorzystujących dokonane osiągnięcia.

Zobacz też

• Rewolucja chemiczna
• Historia teorii grawitacji
• Rewolucja informacyjna
• Struktura rewolucji naukowych (książka)

Dalsza lektura

• Burns, William E. Rewolucja naukowa w perspektywie globalnej (Oxford University Press, 2016) xv + 198 s.
• Cohen, H. Floris. Wyjaśnienie powstania współczesnej nauki: historia porównawcza (Cambridge University Press, 2015). vi + 296 s.
•   Grant, E. (1996). Podstawy współczesnej nauki w średniowieczu: ich konteksty religijne, instytucjonalne i intelektualne . Uniwersytet Cambridge Naciskać. ISBN 978-0-521-56762-6 .
•   Hannam, James (2011). Geneza nauki . ISBN 978-1-59698-155-3 .
• Henryk, Jan. Rewolucja naukowa i początki współczesnej nauki (2008), 176 s
• Rycerz, Dawid. Voyaging in Strange Seas: The Great Revolution in Science (Yale UP, 2014) viii + 329 s.
• Lindberg, DC Początki nauki zachodniej: europejska tradycja naukowa w kontekście filozoficznym, religijnym i instytucjonalnym, od 600 pne do 1450 r. (Univ. of Chicago Press, 1992).
•   Lyons, Martyn (2011). Książki: Żywa historia . Los Angeles: Muzeum J. Paula Getty'ego. ISBN 978-1-60606-083-4 .
•   Pedersen, Olaf (1993). Wczesna fizyka i astronomia: wprowadzenie historyczne . Uniwersytet Cambridge Naciskać. ISBN 978-0-521-40899-8 .
•   Sharratt, Michael (1994). Galileo: decydujący innowator . Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-56671-1 .
•   Shapin, Steven (1996). Rewolucja naukowa . Chicago: Chicago University Press. ISBN 978-0-226-75020-0 .
• Weinberg, Steven. Aby wyjaśnić świat: odkrycie współczesnej nauki (2015) xiv + 417 s.
• Westfall, Richard S. Never at Rest: A Biography of Isaac Newton (1983).
•   Westfall, Richard S. (1971). Konstrukcja współczesnej nauki . Nowy Jork: John Wiley and Sons. ISBN 978-0-521-29295-5 .
•   Wootton, Dawid. Wynalazek nauki: nowa historia rewolucji naukowej (Penguin, 2015). XIV + 769 s. ISBN 0-06-175952-X

Linki zewnętrzne

• Media związane z rewolucją naukową w Wikimedia Commons
• Cytaty związane z rewolucją naukową w Wikicytatach