Fysik
Mechanics
Kampen om kopernikanismen blev udkæmpet inden for mekanik og astronomi. Det Ptolemaisk – Aristoteliske system stod eller faldt som en monolit, og det hviler på ideen om Jordens fasthed i midten af kosmos. Fjernelse af Jorden fra centrum ødelagde læren om naturlig bevægelse og sted, og Jordens cirkulære bevægelse var uforenelig med den aristoteliske fysik.
Galileos bidrag til videnskaben om mekanik var direkte relateret til hans forsvar for kopernikanismen. Selv om han i sin ungdom holdt sig til den traditionelle drivkraftfysik, førte hans ønske om at matematisere på den måde, som Archimedes var, til at han opgav den traditionelle tilgang og udviklede grundlaget for en ny fysik, der var både meget matematisk og direkte relateret til de nye problemer kosmologi. Interesseret i at finde den naturlige acceleration af faldende kroppe var han i stand til at udlede loven om frit fald (afstanden, s, varierer som tidens kvadrat, t 2). Ved at kombinere dette resultat med sin rudimentære form af inerti-princippet var han i stand til at udlede den paraboliske vej for projektilbevægelse. Desuden gjorde hans inerti-princip ham i stand til at imødekomme de traditionelle fysiske indvendinger mod Jordens bevægelse: Da et legeme i bevægelse har en tendens til at forblive i bevægelse, vil projektiler og andre genstande på den jordiske overflade have en tendens til at dele Jordens bevægelser, som således vil være umærkelig for nogen, der står på Jorden.
Det 17. århundredes bidrag til mekanik fra den franske filosof René Descartes, ligesom hans bidrag til den videnskabelige indsats som helhed, var mere optaget af problemer i videnskabens fundamenter end med løsningen af specifikke tekniske problemer. Han var primært optaget af begreberne materie og bevægelse som en del af sit generelle program for videnskab - nemlig at forklare alle naturens fænomener med hensyn til stof og bevægelse. Dette program, kendt som den mekaniske filosofi, blev det dominerende tema for det 17. århundredes videnskab.
Descartes afviste tanken om, at et stykke stof kunne handle på et andet gennem tomt rum; I stedet skal kræfter forplantes af et materielt stof, "etheren", der fylder alt rummet. Selvom materie har en tendens til at bevæge sig i en lige linje i overensstemmelse med inerti-princippet, kan den ikke optage plads, der allerede er fyldt med anden stof, så den eneste form for bevægelse, der faktisk kan forekomme, er en hvirvel, hvor hver partikel i en ring bevæger sig samtidigt.
Ifølge Descartes afhænger alle naturfænomener af små partiklers sammenstød, og det er derfor meget vigtigt at opdage de kvantitative påvirkningslove. Dette blev gjort af Descartes discipel, den hollandske fysiker Christiaan Huygens, der formulerede lovene om bevarelse af momentum og kinetisk energi (sidstnævnte gælder kun for elastiske kollisioner).
Sir Isaac Newtons værk repræsenterer kulminationen af den videnskabelige revolution i slutningen af det 17. århundrede. Hans monumentale Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (1687; Naturlige filosofiens matematiske principper) løste de største problemer, som den videnskabelige revolution inden for mekanik og kosmologi udgør. Det gav et fysisk grundlag for Keplers love, samlet himmel- og jordfysik under et sæt love og etablerede de problemer og metoder, der dominerede meget af astronomi og fysik i godt et århundrede. Ved hjælp af magtbegrebet var Newton i stand til at syntetisere to vigtige komponenter i den videnskabelige revolution, den mekaniske filosofi og matematiseringen af naturen.
Newton var i stand til at udlede alle disse slående resultater fra sine tre bevægelseslove:
1. Hvert organ fortsætter i sin tilstand af hvile eller bevægelse i en lige linje, medmindre det er tvunget til at ændre denne tilstand med magt, der er imponeret over det;
2. Bevægelsesændringen er proportional med den imponerede drivkraft og foretages i retningen af den lige linje, hvor denne kraft er imponeret;
3. For hver handling er der altid modstand mod en lige reaktion: eller, de to organers indbyrdes handlinger på hinanden er altid lige.
Den anden lov blev indført i sin moderne form F = ma (hvor a er acceleration) af den schweiziske matematiker Leonhard Euler i 1750. I denne form er det klart, at hastigheden for hastighedsændring er direkte proportional med kraften, der virker på en krop og omvendt proportional med dens masse.
For at anvende sine love på astronomi, måtte Newton udvide den mekaniske filosofi ud over de grænser, der blev sat af Descartes. Han postulerede en tyngdekraft, der virkede mellem to objekter i universet, selvom han ikke var i stand til at forklare, hvordan denne styrke kunne udbredes.
Ved hjælp af hans bevægelseslove og en tyngdekraft, der er proportional med den omvendte firkant af afstanden mellem centre for to legemer, kunne Newton udlede Keplers love om planetbevægelse. Galileos lov om frit fald er også i overensstemmelse med Newtons love. Den samme kraft, der får objekter til at falde nær jordoverfladen, holder også Månen og planeterne i deres kredsløb.
Newtons fysik førte til den konklusion, at formen på Jorden ikke er nøjagtigt sfærisk, men burde bule ved Ækvator. Bekræftelsen af denne forudsigelse af franske ekspeditioner i midten af 1700-tallet hjalp med at overtale de fleste europæiske forskere til at skifte fra kartesisk til Newtonsk fysik. Newton brugte også den ikke-sfæriske form på Jorden til at forklare ækvinoxernes præcession ved hjælp af månens og solens differentielle handling på den ækvatoriale bule for at vise, hvordan rotationsaksen ville ændre deres retning.
Optik
Videnskaben om optik i det 17. århundrede udtrykte de grundlæggende syn på den videnskabelige revolution ved at kombinere en eksperimentel tilgang med en kvantitativ analyse af fænomener. Optik havde sin oprindelse i Grækenland, især i værkerne fra Euclid (ca. 300 f.Kr.), der sagde mange af resultaterne i geometrisk optik, som grækerne havde opdaget, herunder reflektionsloven: Indfaldsvinklen er lig med vinklen af reflektion. I det 13. århundrede betragtede mænd som Roger Bacon, Robert Grosseteste og John Pecham, der var afhængige af det arabiske Ibn al-Haythams arbejde (død ca. 1040), adskillige optiske problemer, herunder regnbuens optik. Det var Kepler, der tog sin føring fra skrifterne fra disse optikere fra det 13. århundrede, der satte tonen for videnskaben i det 17. århundrede. Kepler introducerede punkt-for-punkt-analyse af optiske problemer og sporer stråler fra hvert punkt på objektet til et punkt på billedet. Ligesom den mekaniske filosofi brød verden op i atomdele, nærmede Kepler sig optikken ved at bryde den organiske virkelighed i det, han betragtede som i sidste ende reelle enheder. Han udviklede en geometrisk teori om linser og leverede den første matematiske beretning om Galileos teleskop.
Descartes forsøgte at integrere lysfænomenerne i den mekaniske filosofi ved at demonstrere, at de helt kan forklares med hensyn til stof og bevægelse. Ved hjælp af mekaniske analogier var han i stand til at udlede mange af de kendte egenskaber ved lys, herunder reflektionsloven og den nyligt opdagede refraktionslov.
Mange af de vigtigste bidrag til optik i det 17. århundrede var Newtons værk, især farve teorien. Traditionel teori betragtede farver som et resultat af ændring af hvidt lys. Descartes mente for eksempel, at farver var resultatet af spin af de partikler, der udgør lys. Newton forstyrrede den traditionelle farveteori ved at demonstrere i et imponerende sæt eksperimenter, at hvidt lys er en blanding, hvorfra separate bjælker af farvet lys kan adskilles. Han forbandt forskellige grader af friskhed med stråler i forskellige farver, og på denne måde var han i stand til at forklare, hvordan prismer producerer spektre af farver fra hvidt lys.
Hans eksperimentelle metode var kendetegnet ved en kvantitativ tilgang, da han altid søgte målbare variabler og en klar skelnen mellem eksperimentelle fund og mekaniske forklaringer på disse fund. Hans andet vigtige bidrag til optik behandlede interferensfænomener, der kom til at blive kaldt "Newtons ringe." Selvom farverne på tynde film (f.eks. Olie på vand) tidligere var blevet observeret, havde ingen forsøgt at kvantificere fænomenerne på nogen måde. Newton observerede kvantitative forhold mellem tykkelsen af filmen og diametrene på farveringene, en regelmæssighed, som han forsøgte at forklare ved sin teori om passer til let transmission og passer til let refleksion. På trods af det faktum, at han generelt opfattede lys som værende partikelformigt, involverer Newtons teori om pasninger periodicitet og vibrationer af ether, det hypotetiske flydende stof gennemsyrer hele rummet (se ovenfor).
Huygens var det andet store optiske tænker i det 17. århundrede. Selvom han var kritisk overfor mange af detaljerne i Descartes system, skrev han i den kartesiske tradition og søgte rent mekaniske forklaringer på fænomener. Huygens betragtede lys som noget af et pulsfænomen, men han benægtede eksplicit lysimpulsernes periodicitet. Han udviklede begrebet bølgefront, ved hjælp af hvilket han var i stand til at udlede lovene om reflektion og brydning fra sin pulsteori og forklare det nyligt opdagede fænomen med dobbeltbrydning.
