Füüsika
Mehaanika
Kopernikanismi eest võideldi nii mehaanika kui ka astronoomia valdkonnas. Ptolemaiose – Aristoteeli süsteem seisis või kukkus monoliidina ja see tugines mõttele, et Maa on fikseeritud kosmose keskpunktis. Maa keskpunktist eemaldamine hävitas loodusliku liikumise ja koha õpetuse ning Maa ringliikumine oli Aristoteli füüsikaga kokkusobimatu.
Galileo panus mehaanika teadusesse oli otseselt seotud tema kaitsmisega kopernikanismi vastu. Ehkki noorpõlves pidas ta kinni traditsioonilisest tõukefüüsikast, ajendas ta Archimedese viisil matšeerida teda traditsioonilisest lähenemisest loobuma ja töötama välja alused uuele füüsikale, mis oli ülimalt matemaatikas ja otseselt seotud uute probleemidega. kosmoloogia. Huvides leida langevate kehade loomuliku kiirenduse, suutis ta tuletada vabalangemise seaduse (kaugus, s, varieerub aja ruuduna, t 2). Kombineerides selle tulemuse inertsuse põhimõtte algelise vormiga, suutis ta tuletada mürsu liikumise paraboolse tee. Lisaks võimaldas tema inertsuse põhimõte tal täita tavapäraseid füüsilisi vastuväiteid Maa liikumisele: kuna liikuv keha kipub liikuma jääma, siis kipuvad mürsud ja muud maapealsel pinnal olevad objektid jagama Maa liikumist, mis seega on tajumatu kellelegi, kes seisab Maal.
Prantsuse filosoofi René Descartesi 17. sajandi kaastööd mehaanikale, nagu ka tema kaastöö kogu teaduslikule ettevõtmisele, käsitlesid pigem teaduse aluste probleeme kui konkreetsete tehniliste probleemide lahendamist. Tema teaduse üldprogrammi osana käsitles ta peamiselt mateeria ja liikumise kontseptsioone - nimelt selgitada kõiki looduse nähtusi nii mateeria kui ka liikumise osas. See mehaanilise filosoofiana tuntud programm sai 17. sajandi teaduse domineerivaks teemaks.
Descartes lükkas tagasi mõtte, et üks mateeria võiks tühja ruumi kaudu toimida teisel; selle asemel peab jõud levima materiaalse ainega - eetriga, mis täidab kogu ruumi. Ehkki mateeria kipub vastavalt inertsuse põhimõttele sirgjooneliselt liikuma, ei saa see hõivata ruumi, mida juba täidab teine aine, seega on ainus liikumine, mis tegelikult võib tekkida, keerises, milles rõnga iga osa liigub üheaegselt.
Descartesi sõnul sõltuvad kõik loodusnähtused väikeste osakeste kokkupõrgetest ja seetõttu on suur tähtsus mõju kvantitatiivsete seaduste avastamisel. Seda tegi Descartesi jünger, hollandi füüsik Christiaan Huygens, kes sõnastas impulsi ja kineetilise energia säilitamise seadused (viimane kehtib ainult elastsete kokkupõrgete korral).
Sir Isaac Newtoni teos esindab teadusrevolutsiooni kulminatsiooni 17. sajandi lõpus. Tema monumentaalne filosoofiadoktor Naturalis Principia Mathematica (1687; loodusfilosoofia matemaatilised põhimõtted) lahendas mehaanika ja kosmoloogia teadusliku revolutsiooni põhjustatud peamised probleemid. See andis füüsilise aluse Kepleri seadustele, ühtsele taeva- ja maapealsele füüsikale ühe seaduste komplekti alusel ning kehtestas probleemid ja meetodid, mis valitsesid astronoomia ja füüsika suures osas üle sajandi. Jõu kontseptsiooni abil suutis Newton sünteesida teadusliku revolutsiooni kaks olulist komponenti, mehaanilist filosoofiat ja looduse matemaatikat.
Newton suutis kõik need silmatorkavad tulemused tuletada oma kolmest liikumisseadusest:
1. iga keha jätkub puhkeolekus või sirgjoonelises liikumises, välja arvatud juhul, kui ta on sunnitud seda seisundit talle mõjuva jõu abil muutma;
2. liikumise muutus on võrdeline avaldatud liikumisjõuga ja see toimub selle sirgjoone suunas, kuhu seda jõudu avaldatakse;
3. Igale tegevusele on alati vastandiks võrdne reaktsioon: või on kahe keha vastastikune toime üksteise suhtes alati võrdne.
Teise seaduse pani oma kaasaegsesse vormi F = ma (kus a on kiirendus) Šveitsi matemaatik Leonhard Euler aastal 1750. Selles vormis on selge, et kiiruse muutumise kiirus on otseselt võrdeline jõuga, mis mõjutab keha ja pöördvõrdeline selle massiga.
Oma seaduste rakendamiseks astronoomias pidi Newton laiendama mehaanilist filosoofiat Descartesi seatud piiridest kaugemale. Ta postuleeris gravitatsioonijõudu, mis toimib kõigi kahe universumis asuva objekti vahel, ehkki ta ei suutnud selgitada, kuidas seda jõudu saab levida.
Oma liikumisseaduste ja kahe keha keskpunktide vahelise kauguse pöördruuduga võrdelise gravitatsioonijõu abil võiks Newton tuletada Kepleri planeetide liikumise seadused. Galileo vabalangemise seadus on kooskõlas ka Newtoni seadustega. Sama jõud, mis põhjustab objektide kukkumist Maa pinna lähedale, hoiab Kuud ja planeete ka nende orbiidil.
Newtoni füüsika viis järeldusele, et Maa kuju ei ole täpselt sfääriline, vaid peaks ekvaatoril mõhkuma. Selle ennustuse kinnitamine Prantsuse ekspeditsioonide poolt 18. sajandi keskel aitas veenda enamikku Euroopa teadlasi muutuma Cartesiuse ja Newtoni füüsikaks. Newton kasutas pööripäevade pretsessiooni selgitamiseks ka Maa mittesfäärilist kuju, kasutades Kuu ja Päikese diferentsiaalse toimega ekvatoriaalmõõdus, et näidata, kuidas pöörlemistelg muudab selle suunda.
Optika
17. sajandi optikateadused väljendasid teadusrevolutsiooni põhimõttelisi väljavaateid, ühendades eksperimentaalse lähenemise nähtuste kvantitatiivse analüüsiga. Optika päritolu oli Kreekas, eriti Eukleidi (umbes 300 bce) teostes, kes teatasid paljudest kreeklaste avastatud geomeetrilise optika tulemustest, sealhulgas peegeldusseadusest: langemisnurk on võrdne nurgaga peegeldus. XIII sajandil pidasid sellised mehed nagu Roger Bacon, Robert Grosseteste ja John Pecham Araabia Ibn al-Haythami (suri umbes 1040) tööle tuginedes arvukaid optilisi probleeme, sealhulgas vikerkaare optikat. See oli Kepler, kes võttis juhtrolli nende 13. sajandi optikute kirjutistest, kes määrasid teaduse 17. sajandil. Kepler tutvustas optiliste probleemide analüüsi punkthaaval, jälgides kiirgusi objekti igast punktist pildi punktini. Nii nagu mehaaniline filosoofia purustas maailma aatomiosadeks, lähenes Kepler optikale, purustades orgaanilise reaalsuse enda poolt lõplikult reaalseteks ühikuteks. Ta töötas välja läätsede geomeetrilise teooria, pakkudes Galileo teleskoobi esimest matemaatilist kirjeldust.
Descartes püüdis valguse nähtusi mehhaanilisse filosoofiasse integreerida, näidates, et neid saab täielikult seletada mateeria ja liikumisega. Mehaanilisi analooge kasutades suutis ta tuletada matemaatiliselt paljusid tuntud valguse omadusi, sealhulgas peegeldusseadust ja äsja avastatud murdumise seadust.
Paljud 17. sajandi optika olulisemad panused olid Newtoni tööd, eriti värvide teooria. Traditsiooniline teooria pidas värve valge valguse modifitseerimise tagajärjeks. Näiteks Descartes arvas, et värvid on valgust moodustavate osakeste keerutuse tulemus. Newton ärritas traditsioonilist värvide teooriat, näidates muljetavaldava katsete abil, et valge tuli on segu, millest saab eraldada eraldi värvilise valguse kiirte. Ta seostas erineva värvuskiirguse aste erineva värvusega kiirtega ja sel viisil suutis ta selgitada, kuidas prismad tekitavad valge valguse värvispektrit.
Tema katsemeetodit iseloomustas kvantitatiivne lähenemisviis, kuna ta otsis alati mõõdetavaid muutujaid ja selget vahet eksperimentaalsete leidude ja nende leidude mehaaniliste seletuste vahel. Tema teine oluline panus optikasse tegeles häirete nähtustega, mida hakati kutsuma “Newtoni rõngasteks”. Kuigi õhukeste kilede (nt õli vee peal) värve oli varem täheldatud, polnud keegi üritanud nähtusi mingil viisil kvantifitseerida. Newton täheldas filmi paksuse ja värvirõngaste läbimõõtude vahel kvantitatiivseid seoseid - korrapärasust, mida ta üritas selgitada oma teooriaga, mis sobib kerge edastamise ja kerge peegeldusega. Vaatamata asjaolule, et ta pidas valgust üldiselt osakesteks, hõlmab Newtoni sobivusteooria eetri perioodilisust ja vibratsiooni, hüpoteetiline vedelik läbib kogu ruumi (vt eespool).
Huygens oli 17. sajandi teine suur optiline mõtleja. Ehkki ta oli paljude Descartesi süsteemi üksikasjade suhtes kriitiline, kirjutas ta Cartesiuse traditsioonis, otsides nähtuste puhtalt mehaanilisi seletusi. Huygens pidas valgust pulsinähtuseks, kuid ta eitas otsesõnu valgusimpulsside perioodilisust. Ta töötas välja lainefrondi kontseptsiooni, mille abil suutis ta oma pulsiteooriast tuletada peegelduse ja refraktsiooni seadused ning selgitada hiljuti avastatud kahekordse murdumise nähtust.
