В XVI и XVII веках европейские ученые начали все чаще применять количественные измерения для измерения физических явлений на Земле, что привело к быстрому развитию математики и физики.
КЛЮЧЕВЫЕ МОМЕНТЫ
- Философия использования индуктивного подхода к природе резко контрастировала с более ранним, аристотелевским подходом к дедукции, с помощью которого анализ известных фактов приводил к дальнейшему пониманию. На практике ученые полагали, что необходимо здоровое сочетание того и другого - готовность подвергать сомнению предположения, но также и интерпретировать наблюдения, которые, как предполагается, имеют некоторую степень достоверности. Этот принцип был особенно верен для математики и физики.
- В XVI и XVII веках европейские ученые начали все чаще применять количественные измерения для измерения физических явлений на Земле.
- Коперниканская революция, или сдвиг парадигмы от птолемеевой модели неба к гелиоцентрической модели с Солнцем в центре солнечной системы, началась с публикации книги Коперника De Revolutionibus orbium coelestium и закончилась работой Ньютона более века спустя.
- Галилей продемонстрировал удивительно современное понимание правильной взаимосвязи между математикой, теоретической физикой и экспериментальной физикой. Его вклад в наблюдательную астрономию включает телескопическое подтверждение фаз Венеры, открытие четырех крупнейших спутников Юпитера, а также наблюдение и анализ солнечных пятен.
- Принципы Ньютона сформулировали законы движения и всемирного тяготения, которые доминировали в представлениях ученых о физической вселенной в течение следующих трех столетий. Он снял последние сомнения в справедливости гелиоцентрической модели Солнечной системы.
- Наука об электричестве быстро развивалась после первых открытий Уильяма Гилберта.
КЛЮЧЕВЫЫЕ СЛОВА
Научная революция
Возникновение современной науки в период раннего Нового времени, когда развитие математики, физики, астрономии, биологии (включая анатомию человека) и химии изменило взгляды общества на природу. Он начался в Европе в конце периода Возрождения и продолжался до конца 18 века, оказывая влияние на интеллектуальное социальное движение, известное как Просвещение.
Научный метод
Совокупность методов исследования явлений, получения новых знаний или исправления и интеграции предыдущих знаний, которые применяют эмпирические или измеримые данные с учетом определенных принципов рассуждения. Он характерен для естествознания с XVII века и состоит в систематическом наблюдении, измерении и эксперименте, а также в формулировании, проверке и модификации гипотез.
Коперниканская революция
Сдвиг парадигмы от птолемеевской модели неба, которая описывала космос как имеющий неподвижную Землю в центре вселенной, к гелиоцентрической модели с Солнцем в центре Солнечной системы. Начиная с публикации работы Николая Коперника «De Revolutionibus orbium coelestium», вклад в «революцию» продолжался, пока, наконец, не закончился работой Исаака Ньютона более века спустя.
Вступление
В соответствии с научным методом, который был определен и применен в 17 веке, естественные и искусственные обстоятельства были оставлены, а исследовательская традиция систематических экспериментов постепенно стала приниматься всем научным сообществом. Философия использования индуктивного подхода к природе - отказаться от предположений и попытаться просто наблюдать непредвзято - резко контрастировала с более ранним, аристотелевским подходом к дедукции, с помощью которого анализ известных фактов приводил к дальнейшему пониманию. На практике многие ученые (и философы) полагали, что необходимо здоровое сочетание того и другого - готовность подвергать сомнению предположения, но также и интерпретировать наблюдения, которые, как предполагалось, имеют некоторую степень достоверности. Этот принцип был особенно верен для математики и физики Рене Декарта.
Математизация
В той мере, в какой средневековые натурфилософы использовали математические проблемы, они ограничивали социальные исследования теоретическим анализом локальной скорости и других аспектов жизни. Фактическое измерение физической величины и сравнение этого измерения со значением, вычисленным на основе теории, в значительной степени ограничивалось математическими дисциплинами астрономии и оптики в Европе. В XVI и XVII веках европейские ученые начали все чаще применять количественные измерения для измерения физических явлений на Земле.
Коперниканская Революция
В то время как даты научной революции оспариваются, публикация в 1543 году книги Николая Коперника О вращениях небесных сфер) часто называют началом научной революции. В книге предложена гелиоцентрическая система в отличие от широко принятой геоцентрической системы того времени. Тихо Браге принял модель Коперника, но подтвердил геоцентричность. Однако Тихо бросил вызов аристотелевской модели, когда он наблюдал комету, которая прошла через область планет.
Было сказано, что эта область имеет равномерное круговое движение только на твердых сферах, что означало, что комета не сможет войти в эту область. Иоганн Кеплер вслед за Тихо разработал три закона движения планет. Кеплер не смог бы сформулировать свои законы без наблюдений Тихо, потому что они позволили Кеплеру доказать, что планеты движутся по эллипсам и что Солнце находится не прямо в центре орбиты, а в фокусе. Галилео Галилей пришел после Кеплера и разработал свой собственный телескоп с достаточным увеличением, чтобы позволить ему изучить Венеру и обнаружить, что у нее есть фазы, как у Луны.
Открытие фаз Венеры было одной из наиболее влиятельных причин перехода от геоцентризма к гелиоцентризму. Исаака Ньютон завершил Коперниканскую революцию. Развитие его законов движения планет и всемирного тяготения объяснило предполагаемое движение, связанное с небесами, утверждением гравитационной силы притяжения между двумя объектами.
Другие достижения в области физики и математики
Галилей был одним из первых современных мыслителей, четко заявивших, что законы природы являются математическими. В более широком смысле, его работа ознаменовала еще один шаг к окончательному отделению науки от философии и религии, что стало важным событием в человеческой мысли. Галилей продемонстрировал удивительно современное понимание правильной взаимосвязи между математикой, теоретической физикой и экспериментальной физикой. Он понимал параболу как в терминах конических сечений, так и в терминах ординаты (y), изменяющейся как квадрат абсциссы (x). Далее он утверждал, что парабола была теоретически идеальной траекторией равномерно ускоренного снаряда в отсутствие трения и других возмущений.
Ньютон сформулировал законы движения и всемирного тяготения, которые преобладали во взглядах ученых на физическую вселенную в течение следующих трех столетий. Выведя законы движения планет Кеплера из своего математического описания гравитации, а затем используя те же принципы для объяснения траекторий комет, приливов, прецессии равноденствий и других явлений, Ньютон устранил последние сомнения в справедливости гелиоцентрическая модель космоса.
Эта работа также продемонстрировала, что движение объектов на Земле и небесных тел можно описать одними и теми же принципами. Его предсказание о том, что Земля должна иметь форму сплющенного сфероида, было позже подтверждено другими учеными.
Его законы движения должны были стать прочной основой механики; его закон всемирного тяготения объединил земную и небесную механику в одну большую систему, которая, казалось, могла описать весь мир математическими формулами. Ньютон также разработал теорию гравитации. После обмена мнениями с Робертом Гуком, английским натурфилософом, архитектором и эрудитом, он разработал доказательство того, что эллиптическая форма планетных орбит является результатом центростремительной силы, обратно пропорциональной квадрату радиус-вектора.
Научная революция также засвидетельствовала развитие современной оптики. Кеплер опубликовал "Оптическая часть астрономии" в 1604 году. В нем он описал закон обратных квадратов, регулирующий интенсивность света, отражение плоскими и изогнутыми зеркалами и принципы работы камер-обскур, а также астрономические значения оптики, такие как параллакс и видимые размеры небесных тел. тела. Виллеброрд Снеллиус обнаружил математический закон преломления, ныне известный как закон Снеллиуса, в 1621 году.
Впоследствии Декарт, используя геометрическую конструкцию и закон преломления (также известный как закон Декарта), показал, что угловой радиус радуги равен 42 °. Он также независимо открыл закон отражения. Наконец, Ньютон исследовал преломление света, продемонстрировав, что призма может разлагать белый свет на спектр цветов, а линза и вторая призма могут преобразовывать многоцветный спектр в белый свет.
Галилео Галилей (1564–1642) усовершенствовал телескоп, с помощью которого он сделал несколько важных астрономических открытий, включая четыре самых больших спутника Юпитера, фазы Венеры и кольца Сатурна, а также провел подробные наблюдения солнечных пятен. Он разработал законы падающих тел на основе новаторских количественных экспериментов, которые он проанализировал математически.
Доктор Уильям Гилберт в «Де Магнете» изобрел новое латинское слово « electricus», греческого слова, означающего «янтарь». Гилберт провел ряд тщательных электрических экспериментов, в ходе которых он обнаружил, что многие вещества способны проявлять электрические свойства. Он также обнаружил, что нагретое тело теряет электричество, и что влага препятствует электризации всех тел из-за теперь хорошо известного факта, что влага нарушает изоляцию таких тел.
Он также заметил, что наэлектризованные вещества притягивают все другие вещества без разбора, тогда как магнит притягивает только железо. Многие открытия такого рода принесли Гилберту титул «основателя электротехники».
Роберт Бойль также часто работал над новой наукой об электричестве и добавил несколько веществ в список электричества Гилберта. В 1675 году он заявил, что электрическое притяжение и отталкивание могут действовать через вакуум. Одним из его важных открытий было то, что наэлектризованные тела в вакууме будут притягивать легкие вещества, что указывает на то, что электрический эффект не зависит от воздуха как среды.
Он также добавил смолу в известный тогда список электрики. К концу 17 века исследователи разработали практические способы производства электричества трением с электростатическим генератором, но разработка электростатических машин началась всерьез только в 18 веке, когда они стали фундаментальными инструментами в исследованиях нового наука об электричестве. Первое использование слова электричество приписывают Томасу Брауну в работе 1646 года. В 1729 году Стивен Грей продемонстрировал, что электричество можно «передавать» через металлические нити.
