Teadusliku revolutsiooni ajalugu

Inimkonna ajalugu on sageli episoodide jada, mis tähistavad teadmiste järske purunemisi. Põllumajanduslik revolutsioon, renessanssja tööstusrevolutsioon on vaid mõned näited ajaloolistest perioodidest, kus üldiselt arvatakse, et innovatsioon liikus kiiremini kui muudes ajaloo punktides, mis põhjustab tohutuid ja ootamatuid teaduse, kirjanduse, tehnoloogia ja filosoofia. Neist kõige märkimisväärsem on teaduslik revolutsioon, mis tekkis just siis, kui Euroopa ärkas intellektuaalsest tuulevaikusest, mida ajaloolased nimetasid tumedateks ajastuteks.

Suur osa sellest, mida Euroopas varase keskaja ajal loodusmaailmast teada peeti, pärineb iidsete kreeklaste ja roomlaste õpetustest. Ja sajandeid pärast Rooma impeeriumi allakäiku ei seadnud inimesed paljudest nendest pikaajalistest ideedest ega ideedest siiski kahtluse alla, vaatamata paljudele loomuomastele vigadele.

Selle põhjuseks oli asjaolu, et katoliku kirik aktsepteeris selliseid universumi kohta käivaid tõdesid, mis juhtus nii olema lääne ühiskonna laialdase indoktrineerimise eest vastutav üksus aeg. Ka kirikuõpetuse vaidlustamine oli tollal samaväärne ketserlusega ja seetõttu oli oht, et teda katsetatakse ja karistatakse vastuideede eest.

Populaarse, kuid tõestamata õpetuse näiteks oli Aristoteeli füüsikaseadused. Aristoteles õpetas, et objekti kukkumise kiirus määrati selle kaalu järgi, kuna raskemad objektid langesid kiiremini kui kergemad. Samuti uskus ta, et kõik, mis asub kuu all, koosneb neljast elemendist: maa, õhk, vesi ja tuli.

Mis puutub astronoomiasse, Kreeka astronoom Claudius Ptolemy’s maakeskne taevasüsteem, milles taevakehad nagu päike, kuu, planeedid ja mitmesugused kõik tähed keerlesid täiuslikes ringides ümber maakera ja toimisid planeedil omaks võetud mudeliks süsteemid. Ja mõnda aega suutis Ptolemaiose mudel tõhusalt säilitada maakeskse universumi põhimõtet, kuna see oli planeetide liikumise ennustamisel üsna täpne.

Kui rääkida inimkeha sisemisest tööst, oli teadus sama viga. Muistsed kreeklased ja roomlased kasutasid humorismiks nimetatavat meditsiinisüsteemi, mis leidis, et haigused on need nelja põhiaine või “huumori” tasakaalustamatuse tulemus. Teooria oli seotud nelja teooriaga elemente. Nii et veri vastaks näiteks õhule ja flegm veega.

Õnneks hakkab kirik aja jooksul kaotama masside hegemoonilise haarde. Esiteks toimus renessanss, mis koos oma uue suunaga kunsti ja kirjanduse vastu taas suurendas huvi iseseisvama mõtlemise poole. Olulist rolli mängis ka trükipressi leiutamine, kuna see laiendas tunduvalt kirjaoskust ning võimaldas lugejatel vanu ideid ja uskumussüsteeme uuesti uurida.

Ja just sel ajal, 1517. aasta paiku, oli Martin Luther, munk, kes oli oma sõnavõttudega sõna võtnud kriitika katoliku kiriku reformide vastu, autor tema kuulsad "95 teesi", mis loetles kõik tema teod kaebused. Luther propageeris oma 95 väitekirja, printides need välja pamfletile ja levitades neid rahvahulkade vahel. Samuti julgustas ta kirikuõpetajaid Piiblit ise lugema ja avas tee teistele reformimeelsetele teoloogidele, nagu John Calvin.

Renessanss koos Lutheri jõupingutustega viis liikumiseni, mida tuntakse protestantlik reformatsioon, kahjustaksid mõlemad kiriku volitusi kõigis küsimustes, mis olid peamiselt pseudoteadused. Protsessi käigus muutis kriitika ja reformi hoogne vaim sedavõrd tõendamiskohustuseks muutus loodusmaailma mõistmiseks üliolulisemaks, pannes sellega aluse teaduslikule revolutsioon.

Mõnes mõttes võite öelda, et teaduslik revolutsioon sai alguse Koperniku revolutsioonist. Mees, kes selle kõik alustas, Nicolaus Kopernik, oli renessansiajastu matemaatik ja astronoom, kes sündis ja kasvas Poola linnas Toruńis. Ta õppis Krakovi ülikoolis, jätkas hiljem õpinguid Itaalias Bolognas. Siin kohtus ta astronoom Domenico Maria Novaraga ja kaks hakkasid varsti vahetama teaduslikke ideid, mis seavad sageli kahtluse alla Claudius Ptolemaiose ammu aktsepteeritud teooriad.

Poolasse naastes asus Copernicus kaanoni ametikohale. 1508. aasta paiku alustas ta vaikselt Ptolemaiose planeedisüsteemi heliotsentrilise alternatiivi väljatöötamist. Mõne ebakõla parandamiseks, mille tõttu planeedi positsioonide ennustamine oli ebapiisav, esitas ta lõpuks süsteemi, mille kohaselt Päike asetseb Maa asemel keskpunkti. Ja Copernicuse heliotsentrilises päikesesüsteemis määrati Maa ja teiste planeetide Päikese ümber tiheduse kiirus nende kaugusest sellest.

Huvitaval kombel polnud Copernicus esimene, kes soovitas taeva mõistmiseks heliotsentrilist lähenemist. Vana-Kreeka astronoom Aristarchus Samosest, kes elas kolmandal sajandil B. C., oli juba palju varem välja pakkunud mõnevõrra sarnase kontseptsiooni, mis pole kunagi päris järele jõudnud. Suur erinevus oli see, et Copernicuse mudel osutus planeetide liikumise ennustamisel täpsemaks.

Kopernikus kirjeldas oma vastuolulisi teooriaid 40-leheküljelises käsikirjas, mille pealkiri oli Commentariolus aastal 1514 ja De revolutsioonibus orbium coelestium ("Taevaste sfääride pöördetel"), mis avaldati vahetult enne tema surm 1543. aastal. Pole üllatav, et Copernicuse hüpotees vaimustas katoliku kirikut, mis keelas 1616. aastal lõpuks Devolutionibuse.

Vaatamata kiriku nördimusele tekitas Koperniku heliotsentriline mudel teadlaste seas palju intriige. Üks neist inimestest, kellel tekkis terav huvi, oli noor saksa matemaatik nimega Johannes Kepler. Aastal 1596 avaldas Kepler Mysterium cosmographicum (The Cosmographic Mystery), mis oli Copernicuse teooriate esimene avalik kaitsmine.

Probleem oli aga selles, et Copernicuse mudelil olid endiselt puudused ja see polnud planeedi liikumise ennustamisel täiesti täpne. Aastal 1609 avaldas Kepler, kelle põhitegevuseks oli viis, kuidas arvestada sellega, kuidas Marsi perioodiliselt tagasi liikuda, ajakirja Astronomia nova (uus astronoomia). Raamatus arvas ta, et planeedikehad ei tiirle Päikeses täiuslikes ringides, nagu Ptolemaios ja Kopernikus mõlemad oletasid, vaid pigem elliptilist rada pidi.

Lisaks oma panusele astronoomiasse tegi Kepler ka muid tähelepanuväärseid avastusi. Ta arvas, et just murdumine võimaldab silmade nägemist tajuda ning kasutas neid teadmisi nii lühinägelikkuse kui ka kaugnägemise jaoks prillide väljatöötamiseks. Samuti oskas ta kirjeldada, kuidas teleskoop töötas. Ja vähem teada oli see, et Kepler suutis arvutada Jeesuse Kristuse sünniaasta.

Teine Kepleri kaasaegne inimene, kes haaras ka heliotsentrilise päikesesüsteemi mõiste ja oli itaalia teadlane Galileo Galilei. Kuid erinevalt Keplerist ei uskunud Galileo, et planeedid liikusid elliptilisel orbiidil ja jäid kinni perspektiivist, et planeetide liikumised on mingil viisil ringikujulised. Sellegipoolest saadi Galileo tööst tõendusmaterjali, mis aitas tugevdada Koperniku vaadet ja kahjustas selle käigus veelgi kiriku positsiooni.

Aastal 1610 hakkas Galileo enda ehitatud teleskoobi abil kinnitama selle objektiivi planeetidele ja tegi rea olulisi avastusi. Ta leidis, et kuu ei olnud tasane ja sile, vaid tal olid mäed, kraatrid ja orud. Ta märkas päikese käes laike ja nägi, et Jupiteril oli kuud, mis seda tiirlesid, mitte Maa. Veenust jälgides leidis ta, et sellel on faasid nagu Kuul, mis tõestas, et planeet pöörles ümber päikese.

Suur osa tema vaatlustest oli vastuolus väljakujunenud Ptolemaiose arusaamaga, et kõik planeedikehad keerlesid Maa ümber ja toetasid selle asemel heliotsentrilist mudelit. Ta avaldas mõned neist varasematest vaatlustest samal aastal pealkirjaga Sidereus Nuncius (Tähiste Messenger). Raamat koos hilisemate leidudega pani paljud astronoomid pöörduma Koperniku mõttekooli ja panema Galileo koos kirikuga väga kuuma vette.

Sellest hoolimata jätkas Galileo järgnevatel aastatel oma "ketserlikke" viise, mis süvendas veelgi tema konflikti nii katoliku kui ka luterliku kirikuga. Aastal 1612 lükkas ta ümber aristoteeli seletuse, miks objektid veepinnal hõljusid, selgitades, et selle põhjuseks oli objekti kaal vee suhtes, mitte aga objekti tasase kuju tõttu.

Aastal 1624 sai Galileo loa kirjutada ja avaldada nii ptolemaiose kui ka Copernica süsteemid tingimusel, et ta ei tee seda viisil, mis soosib heliotsentriline mudel. Sellest tulenev raamat „Dialoog kahe peamise maailmasüsteemi kohta” ilmus 1632. aastal ja tõlgendati seda lepingut rikkuvana.

Kirik algatas kiiresti inkvisitsiooni ja pani Galileo ketserluse pärast kohtu alla. Kuigi pärast Kopernika teooria toetamist tunnistas ta karmi karistust, pandi ta elu lõpuni koduaresti. Sellegipoolest ei katkestanud Galileo oma uurimistööd kunagi, avaldades mitmeid teooriaid kuni oma surmani 1642.

Ehkki nii Kepleri kui ka Galileo tööd aitasid Koperniku heliotsentrilise süsteemi jaoks põhjendada, oli teoorias siiski auk. Samuti ei suuda piisavalt selgitada, milline jõud hoidis planeete päikese liikumisel ja miks nad just seda konkreetset teed liikusid. Alles mitu aastakümmet hiljem tõestas inglise matemaatik heliotsentrilist mudelit Isaac Newton.

Isaac Newtonit, kelle avastused tähistasid mitmel viisil teadusliku revolutsiooni lõppu, võib väga hästi pidada selle ajastu üheks olulisemaks tegelaseks. Sellest, mida ta omal ajal saavutas, on sellest ajast saanud moodsa füüsika vundament ja paljud tema teooriad, mis on üksikasjalikult kirjeldatud Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (loodusfilosoofia matemaatilisi põhimõtteid) on nimetatud kõige mõjukamaks füüsika töö.

Sisse Põhimõte, avaldatud 1687. aastal, kirjeldas Newton kolme liikumisseadust, mida saab kasutada elliptiliste planeetide orbiitide mehaanika selgitamiseks. Esimene seadus postuleerib, et liikumatu objekt jääb selliseks, kui sellele ei rakendata välist jõudu. Teises seaduses öeldakse, et jõud võrdub mass korda kiirendusega ja liikumise muutus on võrdeline rakendatava jõuga. Kolmas seadus näeb lihtsalt ette, et iga toimingu korral tuleb reageerida võrdselt ja vastupidiselt.

Ehkki Newtoni kolm liikumisseadust koos universaalse gravitatsiooni seadusega tegid temast lõppkokkuvõttes tähe teadlaskonna seas, sai ta tegi ka mitmeid teisi olulisi panuseid optika valdkonnas, näiteks ehitas ta esimese praktilise teleskoobi peegeldamise ja teooria väljatöötamise värvi.