Vana-Kreeka füüsika ajalugu

Iidsetel aegadel polnud põhiliste loodusseaduste süstemaatiline uurimine tohutu mure. Mure jäi elama. Sel ajal eksisteerinud teadus koosnes peamiselt põllumajandusest ja lõpuks ka kasvava ühiskonna igapäevase elu parendamiseks mõeldud insenerist. Näiteks laeva purjetamisel kasutatakse õhutõmmet - sama põhimõtet, mis hoiab lennukit kõrgel. Iidsed inimesed suutsid välja mõelda, kuidas purjelaevu ehitada ja juhtida, ilma selle põhimõtte täpsete reegliteta.

Iidseid teatakse nende jaoks ehk kõige paremini astronoomia, mis mõjutab meid jätkuvalt tugevalt ka täna. Nad vaatlesid regulaarselt taevasid, mis arvati olevat jumalik maailm, mille keskmes on Maa. Kõigile oli kindlasti ilmne, et päike, kuu ja tähed liikusid üle taeva korrapäraselt, ja pole selge, kas mõni antiikmaailma dokumenteeritud mõtleja arvas, et seab selle geotsentriku kahtluse alla vaatepunkt. Vaatamata sellele hakkasid inimesed taevas tähtkujusid tuvastama ja kasutasid neid sodiaagimärke kalendrite ja aastaaegade määratlemiseks.

Matemaatika arenes kõigepealt Lähis-Idas, kuigi täpne päritolu varieerub sõltuvalt sellest, kumma ajaloolasega keegi räägib. On peaaegu kindel, et matemaatika oli pärit lihtsast arvepidamisest kaubanduses ja valitsuses.

Egiptus tegi põhjaliku arengu põhigeomeetria väljatöötamisel, kuna pärast Niiluse iga-aastaseid üleujutusi oli vaja selgelt määratleda põllumajanduspiirkond. Geomeetria leidis kiiresti rakendusi ka astronoomias.

Nagu Kreeka tsivilisatsioon tekkis siiski lõpuks piisavalt stabiilsust - hoolimata asjaolust, et endiselt käivad sagedased sõjad -, et seda teha tekivad intellektuaalne aristokraatia, intelligents, kes suutis pühenduda nende süstemaatilisele uurimisele oluline. Euclid ja Pythagoras on vaid mõned nimed, mis kõlavad läbi aegade selle perioodi matemaatika arengus.

Füüsikalistes teadustes oli ka arenguid. Leucippus (5. sajand B.C.E.) keeldus iidsetest üleloomulikest looduse seletustest ja kuulutas kategooriliselt, et igal sündmusel on loomulik põhjus. Tema õpilane Democritus jätkas selle kontseptsiooni jätkamist. Neist kaks olid kontseptsiooni pooldajad, mille kohaselt kogu aine koosneb pisikestest osakestest, mis olid nii väikesed, et neid ei olnud võimalik lagundada. Neid osakesi nimetati aatomiteks kreekakeelsest sõnast "jagamatu". See oleks kaks aastatuhandet enne atomistlike vaadete toetamist ja veel kauem enne, kui oli tõendeid selle toetamiseks spekulatsioon.

Kuigi tema mentor Platon (ja tema mentor, Sokrates) oli palju rohkem seotud moraalifilosoofiaga, Aristotelese (384 - 322 B.C.E.) filosoofial olid ilmalikumad alused. Ta propageeris kontseptsiooni, mille kohaselt võib füüsiliste nähtuste vaatlemine viia lõpuks valitsevate looduslike seaduste avastamiseni neid nähtusi, ehkki erinevalt Leucippusest ja Democritusest uskus Aristoteles, et need loodusseadused olid lõppkokkuvõttes jumalikud loodus.

Ta oli loodusfilosoofia, vaatlusteadus, mis põhines mõistusel, kuid ei olnud eksperimenteerimist. Teda on oma tähelepanekutes õigustatult kritiseeritud ranguse puudumise eest (kui mitte lausa hooletuse tõttu). Ühe koleda näite kohta väidab ta, et meestel on rohkem hambaid kui naistel, mis pole kindlasti tõsi.

Siiski oli see samm õiges suunas.

Aristotelese üks huve oli objektide liikumine:

• Miks kukub kivi, kui suits tõuseb?
• Miks vesi voolab allapoole, kui leegid õhku tantsivad?
• Miks liiguvad planeedid üle taeva?

Ta selgitas seda, öeldes, et kogu mateeria koosneb viiest elemendist:

• Tuld
• Maa
• Õhk
• Vesi
• Eeter (taeva jumalik aine)

Selle maailma neli elementi vahetuvad ja on üksteisega seotud, samal ajal kui Aether oli hoopis teist tüüpi aine. Neil maistel elementidel olid kõigil looduslikud alad. Näiteks eksisteerime seal, kus Maa (meie jalge all olev maa) kohtub Õhuvaldkonnaga (õhk on meie ümber ja nii kõrgel, kui me näeme).

Objektide loomulik seisund Aristotelese jaoks oli puhkeasendis, kohas, mis oli tasakaalus elementidega, millest need koosnesid. Objektide liikumine oli seetõttu objekti katse jõuda oma loomulikusse olekusse. Kivi kukub, kuna Maa maailm on maas. Vesi voolab allapoole, kuna selle looduslik valdkond asub Maa pinna all. Suits tõuseb, kuna see koosneb nii õhust kui tulest, püüdes seega jõuda kõrge tulega valdkonnani, mistõttu leegid ulatuvad ka ülespoole.

Aristoteles ei üritanud matemaatiliselt kirjeldada tema täheldatud tegelikkust. Ehkki ta vormistas loogika, pidas ta matemaatikat ja loodusmaailma põhimõtteliselt sõltumatuks. Matemaatika oli tema arvates seotud muutumatute objektidega, millel puudus reaalsus, samas kui tema loomulik filosoofia keskendus objektide muutmisele nende enda reaalsusega.

Lisaks sellele objektide tõuke või liikumisega seotud tööle tegi Aristoteles põhjalikke uuringuid ka teistes valdkondades:

• lõi klassifikatsioonisüsteemi, jagades sarnaste omadustega loomad "perekondadeks".
• uuris oma teoses Meteoroloogia mitte ainult ilmastikuolude, vaid ka geoloogia ja loodusloo olemust.
• vormistas matemaatilise süsteemi nimega Loogika.
• ulatuslik filosoofiline töö inimese suhtest jumaliku olemusega, aga ka eetilised kaalutlused

Aristotelese töö taasavastasid teadlased keskajal ja ta kuulutati muinasmaailma suurimaks mõtlejaks. Tema vaadetest sai katoliku kiriku filosoofiline alus (juhtudel, kui see otseselt ei toimunud) vastanduvad Piiblile) ja hukkus järgnevate sajandite jooksul Aristotelesega mittevastavatele tähelepanekutele a ketserlik. See on üks suurimaid irooniaid, kui sellist vaatlusteaduse pooldajat kasutatakse tulevikus sellise töö pärssimiseks.

Archimedes (287 - 212 B.C.E.) on kõige paremini tuntud klassikalise loo poolest, kuidas ta avastas vannis tiheduse ja ujuvuse põhimõtted, pannes ta kohe jooksma läbi Siracusa tänavate alasti karjudes "Eureka!" (mis tähendab laias laastus: "Olen leidnud seda! "). Lisaks on ta tuntud paljude teiste oluliste teoste poolest:

• tõi välja kangi, mis on üks vanimaid masinaid, matemaatilised põhimõtted
• loodud keerulised rihmarattasüsteemid, mis on väidetavalt suutnud ühe köiega tõmmates täissuuruses laeva liigutada
• määratles raskuskeskme mõiste
• lõi staatikavälja, kasutades Kreeka geomeetriat objektide tasakaaluliste olekute leidmiseks, mis oleks tänapäevastele füüsikutele maksustatavad
• mainekas ehitas paljusid leiutisi, sealhulgas niisutuseks ja sõjamasinate jaoks mõeldud "veekruvi", mis aitasid Siracusas Rooma vastu esimeses Punases sõjas. Mõnede arvates on ta odomeetri leiutamisega selle aja jooksul, ehkki seda pole tõestatud.

Võib-olla oli Archimedese suurim saavutus siiski Aristotelese suure eksituse ühitamine matemaatika ja looduse eraldamisel. Esimese matemaatilise füüsikuna näitas ta, et detailset matemaatikat saab loovuse ja kujutlusvõimega rakendada nii teoreetiliste kui ka praktiliste tulemuste saamiseks.

Hipparchus (190 - 120 B.C.E.) sündis Türgis, ehkki oli kreeklane. Paljud peavad teda Vana-Kreeka suurimaks vaatlusastronoomiks. Tema väljatöötatud trigonomeetriliste tabelite abil rakendas ta astronoomia uurimisel rangelt geomeetriat ja suutis ennustada päikesevarjutusi. Samuti uuris ta päikese ja kuu liikumist, arvutades nende täpsuse, kauguse, suuruse ja parallaksi suurema täpsusega kui keegi teine ​​enne teda. Teda selles töös täiustas ta paljusid silmailuga vaatluste ajal kasutatud tööriistu. Kasutatud matemaatika näitab, et Hipparchus võis uurida Babüloonia matemaatikat ja oli vastutav osa nende teadmiste Kreekasse viimise eest.

Hipparchusel on väidetavalt kirjutatud neliteist raamatut, kuid ainus otsene töö, mis alles jäi, oli populaarse astronoomilise luuletuse kommentaar. Lood räägivad sellest, et Hipparchus on arvutanud Maa ümbermõõdu, kuid see on mingis vaidluses.

Muinasmaailma viimane suur astronoom oli Claudius Ptolemaeus (järglaste jaoks tuntud kui Ptolemaios). Teisel sajandil kirjutas C.E. muistse astronoomia kokkuvõtte (laenatud tugevalt Hipparchus - see on meie peamine teabeallikas Hipparchuse kohta), mida hakati kogu maailmas tundma Araabia as Almagest (Suurim). Ta kirjeldas ametlikult universumi geotsentrilist mudelit, kirjeldades kontsentriliste ringide ja sfääride seeriat, millel teised planeedid liikusid. Kombinatsioonid pidid vaadeldud liikumiste arvestamiseks olema äärmiselt keerulised, kuid tema töö oli piisavalt piisav, et neljateistkümne sajandi jooksul peeti seda kõikehõlmavaks avalduseks taeva kohta liikumine.

Rooma langusega langes aga Euroopa maailmas sellist uuendust toetav stabiilsus. Suur osa muistse maailma omandatud teadmistest kadus pimeda ajal. Näiteks 150 maineka Aristoteli teose hulgast on neid tänapäeval ainult 30 ja mõned neist on pisut rohkem kui loengute märkused. Sel ajastul lasksid teadmised avastada ida: Hiina ja Lähis-Ida.