Fizik

mekanik

Kopernikizm savaşı, mekanik ve astronomi alanında yapıldı. Batlamyus-Aristoteles sistemi bir monolit olarak durdu veya düştü ve Dünya'nın kozmosun merkezindeki sabitliği fikrine dayanıyordu. Dünya'yı merkezden kaldırmak, doğal hareket ve yer doktrini yok etti ve Dünya'nın dairesel hareketi Aristoteles fiziğiyle uyumsuzdu.

Galileo'nun mekanik bilimine katkıları doğrudan Kopernikçiliği savunması ile ilgiliydi. Gençliğinde geleneksel ivme fiziğine bağlı olmasına rağmen, Arşimet tarzında matematik yapma arzusu, geleneksel yaklaşımı terk etmesine ve hem son derece matematiksel hem de yeni problemlerle doğrudan ilgili olan yeni bir fizik için temeller geliştirmesine yol açtı. kozmoloji. Düşen cisimlerin doğal ivmelenmesini bulmakla ilgilenen, serbest düşme yasasını türetebildi (mesafe, s, zamanın karesi olarak değişir, t ²). Bu sonucu atalet ilkesinin ilkel formuyla birleştirerek, mermi hareketinin parabolik yolunu türetebildi. Dahası, atalet ilkesi, Dünya'nın hareketine yönelik geleneksel fiziksel itirazları karşılamasını sağladı: Hareket halindeki bir beden hareket halinde olma eğiliminde olduğundan, karasal yüzeydeki mermiler ve diğer nesneler, Dünya'nın hareketlerini paylaşma eğiliminde olacak, böylece Dünya üzerinde duran birisine karşı algılanamaz.

Fransız filozof René Descartes'ın mekaniğine 17. yüzyıldaki katkıları, bir bütün olarak bilimsel çabalara katkıları gibi, bilimin temellerindeki problemlerle ilgili spesifik teknik problemlerin çözümünden daha fazla endişe duyuyordu. Esas olarak, genel bilim programının bir parçası olarak madde ve hareket kavramlarıyla ilgileniyordu - yani, doğanın tüm fenomenlerini madde ve hareket açısından açıklamak. Mekanik felsefe olarak bilinen bu program, 17. yüzyıl biliminin baskın teması haline geldi.

Descartes, bir maddenin bir parçasının diğerine boş alanda hareket edebileceği fikrini reddetti; bunun yerine kuvvetler, tüm alanı dolduran maddi bir madde olan “eter” tarafından yayılmalıdır. Madde atalet ilkesine uygun olarak düz bir çizgide hareket etme eğiliminde olmasına rağmen, diğer maddelerle zaten dolu olan alanı işgal edemez, bu yüzden gerçekte meydana gelebilecek tek hareket, bir halkadaki her parçacığın aynı anda hareket ettiği bir girdaptır.

Descartes'a göre, tüm doğal fenomenler küçük parçacıkların çarpışmasına bağlıdır ve bu nedenle nicel etki yasalarını keşfetmek çok önemlidir. Bu, Descartes'ın momentumu ve kinetik enerjiyi koruma yasalarını formüle eden Hollandalı fizikçi Christiaan Huygens tarafından yapıldı (ikincisi sadece elastik çarpışmalar için geçerlidir).

Sir Isaac Newton'un çalışması, 17. yüzyılın sonunda bilimsel devrimin doruk noktasını temsil ediyor. Anıtsal Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (1687; Doğal Felsefenin Matematiksel İlkeleri), mekanik ve kozmolojideki bilimsel devrimin ortaya koyduğu önemli sorunları çözdü. Kepler'in yasalarına, göksel ve karasal fiziğe tek bir yasa çerçevesinde birleşik bir temel sağladı ve bir asırdan fazla bir süredir astronomi ve fiziğe hakim olan sorunları ve yöntemleri oluşturdu. Kuvvet kavramı ile Newton, bilimsel devrimin iki önemli bileşenini, mekanik felsefeyi ve doğanın matematizasyonunu sentezleyebildi.

Newton, tüm bu çarpıcı sonuçları üç hareket yasasından türetebildi:

1. Her beden dinlenmeye veya hareket halinde düz bir çizgide, bu durumdan etkilenerek zorla değiştirilmeye zorlanmadığı sürece devam eder;

2. Hareket değişikliği, etkilenen itici kuvvetle orantılıdır ve bu kuvvetin etkilendiği düz çizgi yönünde yapılır;

3. Her eyleme her zaman eşit bir tepki vardır: ya da iki cismin birbiri üzerindeki karşılıklı eylemleri daima eşittir.

İkinci yasa, 1750'de İsviçreli matematikçi Leonhard Euler tarafından modern bir form olan F = ma'ya (a ivmelenmesidir) konulmuştur. Bu formda, hız değişim hızının, bir hızda hareket eden kuvvetle doğru orantılı olduğu açıktır. beden ve kütlesiyle ters orantılı.

Yasalarını astronomiye uygulamak için Newton, mekanik felsefeyi Descartes tarafından belirlenen sınırların ötesine taşımak zorunda kaldı. Bu kuvvetin nasıl yayılabileceğini açıklayamasa da, evrendeki herhangi iki nesne arasında hareket eden bir çekim kuvveti olduğunu varsaydı.

Hareket yasaları ve iki cismin merkezleri arasındaki mesafenin ters karesiyle orantılı bir yerçekimi kuvveti sayesinde Newton, Kepler'in gezegen hareket yasalarını çıkarabilirdi. Galileo'nun serbest düşüş yasası Newton yasalarıyla da tutarlıdır. Nesnelerin Dünya yüzeyine yakın düşmesine neden olan aynı kuvvet Ay'ı ve gezegenleri yörüngelerinde tutar.

Newton'un fiziği, Dünya'nın şeklinin tam olarak küresel olmadığı, Ekvator'da şişmesi gerektiği sonucuna yol açtı. Bu tahminin 18. yüzyılın ortalarında Fransız keşifleriyle doğrulanması, çoğu Avrupalı bilim insanının Kartezyen'den Newton fiziğine değişmesine ikna oldu. Newton ayrıca, dönme ekseninin yönünü nasıl değiştireceğini göstermek için Ekvator çıkıntısı üzerindeki Ay ve Güneş'in diferansiyel hareketini kullanarak ekinoksların önceliğini açıklamak için Dünya'nın küresel olmayan şeklini kullandı.

Optik

17. yüzyılda optik bilimi, deneysel bir yaklaşımı olayların nicel bir analizi ile birleştirerek bilimsel devrimin temel görünümünü ifade etti. Optiklerin kökeni Yunanistan'da, özellikle de Yunanlıların yansıma yasası da dahil olmak üzere keşfettiği geometrik optikteki sonuçların çoğunu belirten Euclid (yaklaşık 300 bce) eserlerinde ortaya çıkmıştır: insidans açısı açıya eşittir yansıması. 13. yüzyılda, Arap İbnü'l-Haytham'ın (ölen 1040 öldü) çalışmalarına dayanan Roger Bacon, Robert Grosseteste ve John Pecham gibi erkekler, gökkuşağının optikleri de dahil olmak üzere sayısız optik problemi ele aldı. 17. yüzyılda bilimin tonunu belirleyen bu 13. yüzyıl gözlükçülerin yazılarından liderliğini alan Kepler'di. Kepler, optik problemlerin nokta nokta analizini yaparak nesnenin her bir noktasından görüntüdeki bir noktaya ışınları izledi. Mekanik felsefenin dünyayı atom parçalarına ayırması gibi, Kepler de optik gerçekliğe, nihayetinde gerçek birimler olarak kabul ettiği şeylere organik gerçekliği kırarak yaklaştı. Galileo'nun teleskopunun ilk matematiksel hesabını sağlayan geometrik bir lens teorisi geliştirdi.

Descartes, tamamen fenomen ve hareket açısından açıklanabileceğini göstererek ışık olgusunu mekanik felsefeye dahil etmeye çalıştı. Mekanik analojiler kullanarak, yansıma yasası ve yeni keşfedilen kırılma yasası da dahil olmak üzere ışığın bilinen birçok özelliğini matematiksel olarak türetebildi.

17. yüzyılda optiğe en önemli katkıların çoğu Newton'un çalışmasıydı, özellikle de renk teorisi. Geleneksel teori renkleri beyaz ışığın değişmesinin sonucu olarak kabul etti. Örneğin Descartes, renklerin ışığı oluşturan parçacıkların dönüşünün bir sonucu olduğunu düşünüyordu. Newton, etkileyici bir deney setinde beyaz ışığın, ayrı renkli ışık ışınlarının ayrılabileceği bir karışım olduğunu göstererek geleneksel renk teorisini altüst etti. Farklı derecelerde kırılabilirlik derecelerini farklı renkteki ışınlarla ilişkilendirdi ve bu şekilde prizmaların beyaz ışıktan renk spektrumu üretme şeklini açıklayabildi.

Deneysel yöntemi nicel bir yaklaşımla karakterize edildi, çünkü her zaman ölçülebilir değişkenler ve deneysel bulgular ile bu bulguların mekanik açıklamaları arasında net bir ayrım istedi. Optiklere yaptığı ikinci önemli katkısı “Newton'un halkaları” olarak adlandırılan girişim olaylarıyla ilgiliydi. İnce filmlerin renkleri (örn., Sudaki yağ) daha önce gözlenmiş olmasına rağmen, hiç kimse fenomenleri hiçbir şekilde ölçmeye çalışmadı. Newton, filmin kalınlığı ile renk halkalarının çapları arasında niceliksel ilişkiler, kolay iletim ve kolay yansıtma uyumu teorisi ile açıklamaya çalıştığı bir düzenlilik gözlemledi. Işığın genel olarak parçacık olduğu düşünülmesine rağmen, Newton'un uyum teorisi, tüm boşluğa izin veren varsayımsal sıvı madde olan eterin periyodikliğini ve titreşimlerini içerir (yukarıya bakın).

Huygens, 17. yüzyılın ikinci büyük optik düşünürüydü. Descartes sisteminin birçok detayını eleştirmesine rağmen, Kartezyen geleneğinde yazdı ve olayların tamamen mekanik açıklamalarını aradı. Huygens, ışığı bir nabız fenomeni olarak kabul etti, ancak ışık darbelerinin periyodikliğini açıkça reddetti. Dalga cephesi kavramını geliştirdi, bu sayede nabız teorisinden yansıma ve kırılma yasalarını türetebildi ve yakın zamanda keşfedilen çift kırılma olgusunu açıkladı.