Η φυσικη
Μηχανική
Η μάχη για τον Κοπερνικισμό έγινε στον τομέα της μηχανικής και της αστρονομίας. Το Πτολεμαϊκό –Αριστοτέλειο σύστημα στάθηκε ή έπεσε ως μονόλιθος και στηρίχθηκε στην ιδέα της σταθερότητας της Γης στο κέντρο του Κόσμου. Η αφαίρεση της Γης από το κέντρο κατέστρεψε το δόγμα της φυσικής κίνησης και του τόπου και η κυκλική κίνηση της Γης ήταν ασυμβίβαστη με την Αριστοτέλεια φυσική.
Οι συνεισφορές του Γαλιλαίου στην επιστήμη της μηχανικής σχετίζονται άμεσα με την υπεράσπιση του Κοπέρνικινου. Παρόλο που στη νεολαία του προσχώρησε στην παραδοσιακή ορμή της φυσικής, η επιθυμία του να μαθηματικοποιηθεί με τον τρόπο του Αρχιμήδη τον οδήγησε να εγκαταλείψει την παραδοσιακή προσέγγιση και να αναπτύξει τα θεμέλια για μια νέα φυσική που ήταν τόσο πολύ μαθηματική όσο και άμεσα συνδεδεμένη με τα προβλήματα που αντιμετώπιζε η νέα κοσμολογία. Ενδιαφερόμενος να βρει τη φυσική επιτάχυνση των πτώσεων σωμάτων, ήταν σε θέση να αντλήσει το νόμο της ελεύθερης πτώσης (η απόσταση, s, ποικίλλει ως το τετράγωνο του χρόνου, t 2). Συνδυάζοντας αυτό το αποτέλεσμα με τη στοιχειώδη μορφή της αρχής της αδράνειας, κατάφερε να αντλήσει την παραβολική πορεία της κίνησης των βλημάτων. Επιπλέον, η αρχή της αδράνειας του επέτρεψε να ανταποκριθεί στις παραδοσιακές φυσικές αντιρρήσεις στην κίνηση της Γης: δεδομένου ότι ένα σώμα σε κίνηση τείνει να παραμένει σε κίνηση, τα βλήματα και άλλα αντικείμενα στην επίγεια επιφάνεια θα τείνουν να μοιράζονται τις κινήσεις της Γης, οι οποίες θα είναι έτσι ανεπαίσθητος σε κάποιον που στέκεται στη Γη.
Οι συνεισφορές του 17ου αιώνα στη μηχανική του Γάλλου φιλόσοφου René Descartes, όπως η συμβολή του στην επιστημονική προσπάθεια στο σύνολό της, αφορούσαν περισσότερο τα προβλήματα στα θεμέλια της επιστήμης παρά με τη λύση συγκεκριμένων τεχνικών προβλημάτων. Ασχολήθηκε κυρίως με τις αντιλήψεις της ύλης και της κίνησης ως μέρος του γενικού του προγράμματος για την επιστήμη - δηλαδή, για να εξηγήσει όλα τα φαινόμενα της φύσης από άποψη ύλης και κίνησης. Αυτό το πρόγραμμα, γνωστό ως η μηχανική φιλοσοφία, έγινε το κυρίαρχο θέμα της επιστήμης του 17ου αιώνα.
Ο Descartes απέρριψε την ιδέα ότι ένα κομμάτι της ύλης θα μπορούσε να δράσει στο άλλο μέσω του κενού χώρου. Αντίθετα, οι δυνάμεις πρέπει να διαδίδονται από μια υλική ουσία, τον «αιθέρα», που γεμίζει όλο το χώρο. Παρόλο που η ύλη τείνει να κινείται σε ευθεία γραμμή σύμφωνα με την αρχή της αδράνειας, δεν μπορεί να καταλάβει χώρο που έχει ήδη γεμίσει από άλλη ύλη, οπότε το μόνο είδος κίνησης που μπορεί πραγματικά να συμβεί είναι μια δίνη στην οποία κάθε σωματίδιο σε έναν δακτύλιο κινείται ταυτόχρονα.
Σύμφωνα με τον Descartes, όλα τα φυσικά φαινόμενα εξαρτώνται από τις συγκρούσεις μικρών σωματιδίων, και γι 'αυτό είναι πολύ σημαντικό να ανακαλύψουμε τους ποσοτικούς νόμους της πρόσκρουσης. Αυτό έγινε από τον μαθητή του Descartes, τον Ολλανδό φυσικό Christiaan Huygens, ο οποίος διατύπωσε τους νόμους διατήρησης της ορμής και της κινητικής ενέργειας (οι τελευταίοι ισχύουν μόνο για ελαστικές συγκρούσεις).
Το έργο του Sir Isaac Newton αντιπροσωπεύει το αποκορύφωμα της επιστημονικής επανάστασης στα τέλη του 17ου αιώνα. Το μνημειακό του Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (1687 · Μαθηματικές αρχές της Φυσικής Φιλοσοφίας) έλυσε τα μεγάλα προβλήματα που θέτει η επιστημονική επανάσταση στη μηχανική και στην κοσμολογία. Παρείχε μια φυσική βάση για τους νόμους του Κέπλερ, ενοποίησε την ουράνια και επίγεια φυσική με ένα σύνολο νόμων και καθιέρωσε τα προβλήματα και τις μεθόδους που κυριαρχούσαν σε μεγάλο μέρος της αστρονομίας και της φυσικής για πάνω από έναν αιώνα. Μέσω της έννοιας της δύναμης, ο Νεύτωνας κατάφερε να συνθέσει δύο σημαντικά συστατικά της επιστημονικής επανάστασης, τη μηχανική φιλοσοφία και τον μαθηματισμό της φύσης.
Ο Νεύτωνας κατάφερε να αντλήσει όλα αυτά τα εντυπωσιακά αποτελέσματα από τους τρεις νόμους κίνησης του:
1. Κάθε σώμα συνεχίζει σε κατάσταση ηρεμίας ή κίνησης σε ευθεία γραμμή, εκτός εάν είναι υποχρεωμένο να αλλάξει αυτή την κατάσταση με δύναμη που έχει εντυπωσιαστεί.
2. Η αλλαγή κίνησης είναι ανάλογη με την κινητήρια δύναμη που εντυπωσιάζεται και γίνεται προς την κατεύθυνση της ευθείας γραμμής στην οποία εντυπωσιάζεται αυτή η δύναμη.
3. Σε κάθε δράση υπάρχει πάντα αντίθετη ισότητα αντίδρασης: ή, οι αμοιβαίες ενέργειες δύο σωμάτων μεταξύ τους είναι πάντα ίσες.
Ο δεύτερος νόμος τέθηκε στη σύγχρονη μορφή F = ma (όπου a είναι επιτάχυνση) από τον Ελβετό μαθηματικό Leonhard Euler το 1750. Σε αυτή τη μορφή, είναι σαφές ότι ο ρυθμός αλλαγής της ταχύτητας είναι άμεσα ανάλογος με τη δύναμη που ενεργεί σε ένα σώμα και αντιστρόφως ανάλογο με τη μάζα του.
Για να εφαρμόσει τους νόμους του στην αστρονομία, ο Newton έπρεπε να επεκτείνει τη μηχανική φιλοσοφία πέρα από τα όρια που έθεσε ο Descartes. Υποστήριξε μια βαρυτική δύναμη που δρα ανάμεσα σε δύο αντικείμενα στο σύμπαν, παρόλο που δεν μπόρεσε να εξηγήσει πώς θα μπορούσε να διαδοθεί αυτή η δύναμη.
Μέσω των νόμων κίνησης του και μιας βαρυτικής δύναμης ανάλογης προς την αντίστροφη πλατεία της απόστασης μεταξύ των κέντρων δύο σωμάτων, ο Νεύτωνας θα μπορούσε να συνάγει τους νόμους της πλανητικής κίνησης του Κέπλερ. Ο νόμος της ελεύθερης πτώσης του Galileo είναι επίσης σύμφωνος με τους νόμους του Νεύτωνα. Η ίδια δύναμη που κάνει τα αντικείμενα να πέφτουν κοντά στην επιφάνεια της Γης κρατά επίσης τη Σελήνη και τους πλανήτες στις τροχιές τους.
Η φυσική του Νεύτωνα οδήγησε στο συμπέρασμα ότι το σχήμα της Γης δεν είναι ακριβώς σφαιρικό αλλά πρέπει να διογκωθεί στον Ισημερινό. Η επιβεβαίωση αυτής της πρόβλεψης από γαλλικές αποστολές στα μέσα του 18ου αιώνα βοήθησε να πείσει τους περισσότερους Ευρωπαίους επιστήμονες να αλλάξουν από την Καρτεσιανή σε Νευτώνεια φυσική. Ο Νεύτωνας χρησιμοποίησε επίσης το μη σφαιρικό σχήμα της Γης για να εξηγήσει την ύφεση των ισημεριών, χρησιμοποιώντας τη διαφορική δράση της Σελήνης και του Ήλιου στην ισημερινή διόγκωση για να δείξει πώς ο άξονας περιστροφής θα άλλαζε την κατεύθυνση του.
Οπτική
Η επιστήμη της οπτικής τον 17ο αιώνα εξέφρασε τις θεμελιώδεις προοπτικές της επιστημονικής επανάστασης συνδυάζοντας μια πειραματική προσέγγιση με μια ποσοτική ανάλυση των φαινομένων. Η οπτική είχε την προέλευσή της στην Ελλάδα, ειδικά στα έργα του Ευκλείδη (περίπου 300 π.Χ.), που ανέφερε πολλά από τα αποτελέσματα στη γεωμετρική οπτική που είχαν ανακαλύψει οι Έλληνες, συμπεριλαμβανομένου του νόμου ανάκλασης: η γωνία πρόσπτωσης είναι ίση με τη γωνία του προβληματισμού. Τον 13ο αιώνα, οι άντρες όπως ο Roger Bacon, ο Robert Grosseteste και ο John Pecham, βασιζόμενοι στο έργο του Άραβας Ibn al-Haytham (πέθανε το 1040), εξέτασαν πολλά οπτικά προβλήματα, συμπεριλαμβανομένων των οπτικών του ουράνιου τόξου. Ήταν ο Κέπλερ, επικεφαλής από τα γραπτά αυτών των οπτικών του 13ου αιώνα, που έθεσαν τον τόνο για την επιστήμη τον 17ο αιώνα. Ο Κέπλερ παρουσίασε την ανάλυση από σημείο σε σημείο οπτικών προβλημάτων, εντοπίζοντας ακτίνες από κάθε σημείο του αντικειμένου σε σημείο της εικόνας. Ακριβώς όπως η μηχανική φιλοσοφία έσπασε τον κόσμο σε ατομικά μέρη, έτσι και ο Κέπλερ προσέγγισε την οπτική με τη διάσπαση της οργανικής πραγματικότητας σε αυτό που θεωρούσε τελικά πραγματικές μονάδες. Ανέπτυξε μια γεωμετρική θεωρία των φακών, παρέχοντας τον πρώτο μαθηματικό λογαριασμό του τηλεσκοπίου του Γαλιλαίου.
Ο Descartes προσπάθησε να ενσωματώσει τα φαινόμενα του φωτός στη μηχανική φιλοσοφία, αποδεικνύοντας ότι μπορούν να εξηγηθούν εξ ολοκλήρου ως προς την ύλη και την κίνηση. Χρησιμοποιώντας μηχανικές αναλογίες, κατάφερε να αντλήσει μαθηματικά πολλές από τις γνωστές ιδιότητες του φωτός, συμπεριλαμβανομένου του νόμου της ανάκλασης και του πρόσφατα ανακαλυφθέντος νόμου της διάθλασης.
Πολλές από τις σημαντικότερες συνεισφορές στην οπτική του 17ου αιώνα ήταν το έργο του Νεύτωνα, ειδικά η θεωρία των χρωμάτων. Η παραδοσιακή θεωρία θεωρούσε τα χρώματα ως αποτέλεσμα της τροποποίησης του λευκού φωτός. Ο Descartes, για παράδειγμα, πίστευε ότι τα χρώματα ήταν το αποτέλεσμα της περιστροφής των σωματιδίων που αποτελούν φως. Ο Νεύτωνας αναστάτωσε την παραδοσιακή θεωρία των χρωμάτων αποδεικνύοντας σε ένα εντυπωσιακό σύνολο πειραμάτων ότι το λευκό φως είναι ένα μείγμα από το οποίο μπορούν να διαχωριστούν ξεχωριστές ακτίνες έγχρωμου φωτός. Συνέδεσε διαφορετικούς βαθμούς ευθραυστότητας με ακτίνες διαφορετικών χρωμάτων και με αυτόν τον τρόπο μπόρεσε να εξηγήσει τον τρόπο με τον οποίο τα πρίσματα παράγουν φάσματα χρωμάτων από το λευκό φως.
Η πειραματική του μέθοδο χαρακτηρίστηκε από μια ποσοτική προσέγγιση, καθώς πάντα αναζητούσε μετρήσιμες μεταβλητές και μια σαφή διάκριση μεταξύ πειραματικών ευρημάτων και μηχανικών εξηγήσεων αυτών των ευρημάτων. Η δεύτερη σημαντική συμβολή του στην οπτική ασχολήθηκε με τα φαινόμενα παρεμβολών που ονομάστηκαν «δαχτυλίδια του Νεύτωνα». Παρόλο που είχαν προηγουμένως παρατηρηθεί τα χρώματα λεπτών μεμβρανών (π.χ. λάδι σε νερό), κανείς δεν είχε προσπαθήσει να ποσοτικοποιήσει τα φαινόμενα με οποιονδήποτε τρόπο. Ο Νεύτωνας παρατήρησε τις ποσοτικές σχέσεις μεταξύ του πάχους της ταινίας και των διαμέτρων των δαχτυλιδιών του χρώματος, μια κανονικότητα που προσπάθησε να εξηγήσει με τη θεωρία του για ταιριάζει της εύκολης μετάδοσης και ταιριάζει με εύκολη ανάκλαση. Παρά το γεγονός ότι γενικά αντιλήφθηκε το φως ως σωματιδιακό, η θεωρία του Newton για ταιριάζει περιλαμβάνει περιοδικότητα και δονήσεις αιθέρα, την υποθετική ρευστή ουσία που διαπερνά όλο το χώρο (βλ. Παραπάνω).
Ο Χιούγκενς ήταν ο δεύτερος μεγάλος οπτικός στοχαστής του 17ου αιώνα. Αν και ήταν επικριτικός για πολλές από τις λεπτομέρειες του συστήματος του Descartes, έγραψε στην Καρτεσιανή παράδοση, αναζητώντας καθαρά μηχανικές εξηγήσεις για τα φαινόμενα. Ο Χιούγκεν θεωρούσε το φως ως φαινόμενο παλμού, αλλά αρνήθηκε ρητά την περιοδικότητα των παλμών φωτός. Αναπτύσσει την έννοια του κύματος μπροστά, μέσω του οποίου κατάφερε να αντλήσει τους νόμους του προβληματισμού και της διάθλασης από τη θεωρία του παλμού του και να εξηγήσει το πρόσφατα ανακαλυφθέν φαινόμενο της διπλής διάθλασης.
