Ιστορία της Επιστημονικής Επανάστασης

Η ανθρώπινη ιστορία συχνά χαρακτηρίζεται ως μια σειρά επεισοδίων, που αντιπροσωπεύουν ξαφνικές εκρήξεις γνώσεων. ο Γεωργική Επανάσταση, η αναγέννηση, και η βιομηχανική επανάσταση είναι μόνο μερικά παραδείγματα ιστορικών περιόδων όπου γενικά πιστεύεται ότι η καινοτομία κινήθηκε πιο γρήγορα παρά σε άλλα σημεία της ιστορίας, που οδηγούν σε τεράστια και ξαφνικά αναταραχή στην επιστήμη, τη λογοτεχνία, την τεχνολογία και φιλοσοφία. Ανάμεσα στα πιο αξιοσημείωτα από αυτά είναι η Επιστημονική Επανάσταση, η οποία εμφανίστηκε ακριβώς όταν η Ευρώπη ξύπνησε από μια διανοητική χαλάρωση που οι ιστορικοί αναφέρονται ως σκοτεινές εποχές.

Πολλά από αυτά που θεωρήθηκαν γνωστά για τον φυσικό κόσμο κατά τους πρώτους μεσαίωνα στην Ευρώπη χρονολογούνται από τις διδασκαλίες των αρχαίων Ελλήνων και των Ρωμαίων. Και για αιώνες μετά την κατάρρευση της ρωμαϊκής αυτοκρατορίας, οι άνθρωποι γενικά δεν αμφισβήτησαν πολλές από αυτές τις μακροχρόνιες έννοιες ή ιδέες, παρά τις πολλές εγγενείς ατέλειες.

Ο λόγος για αυτό ήταν επειδή τέτοιες «αλήθειες» για το σύμπαν ήταν ευρέως αποδεκτές από την Καθολική Εκκλησία, η οποία έτυχε έτσι να είναι η κύρια οντότητα που είναι υπεύθυνη για την εκτεταμένη καθοδήγηση της δυτικής κοινωνίας στο χρόνος. Επίσης, η αμφισβήτηση της εκκλησιαστικής διδασκαλίας ισοδυναμούσε με αίρεση εκείνη την εποχή και έτσι έτσι έτρεχε ο κίνδυνος δίκης και τιμωρίας για την προώθηση αντίθετων ιδεών.

Ένα παράδειγμα ενός δημοφιλούς αλλά μη αποδεδειγμένου δόγματος ήταν οι αριστοτελικοί νόμοι της φυσικής. Ο Αριστοτέλης δίδαξε ότι ο ρυθμός πτώσης ενός αντικειμένου καθορίστηκε από το βάρος του, καθώς τα βαρύτερα αντικείμενα έπεσαν γρηγορότερα από τα ελαφρύτερα. Πιστεύει επίσης ότι όλα κάτω από το φεγγάρι αποτελούνται από τέσσερα στοιχεία: τη γη, τον αέρα, το νερό και τη φωτιά.

Όσο για την αστρονομία, Έλληνας αστρονόμος Claudius Ptolemy's επίγειο ουράνιο σύστημα, στο οποίο τα ουράνια σώματα όπως ο ήλιος, η σελήνη, οι πλανήτες και διάφορα όλα τα αστέρια περιστρέφονται γύρω από τη γη σε τέλειους κύκλους, χρησίμευσε ως το υιοθετημένο μοντέλο του πλανητικού συστήματα. Και για ένα διάστημα, το μοντέλο του Πτολεμαίου μπόρεσε να διατηρήσει αποτελεσματικά την αρχή ενός σύμπαντος με επίκεντρο τη γη, καθώς ήταν αρκετά ακριβές στην πρόβλεψη της κίνησης των πλανητών.

Όσον αφορά τις εσωτερικές λειτουργίες του ανθρώπινου σώματος, η επιστήμη ήταν εξίσου απαλλαγμένη από λάθη. Οι αρχαίοι Έλληνες και οι Ρωμαίοι χρησιμοποίησαν ένα σύστημα ιατρικής που ονομάζεται χιουμορισμός, το οποίο υποστήριζε ότι οι ασθένειες ήταν αποτέλεσμα ανισορροπίας τεσσάρων βασικών ουσιών ή «χιούμορ». Η θεωρία συσχετίστηκε με τη θεωρία των τεσσάρων στοιχεία. Έτσι, το αίμα, για παράδειγμα, θα αντιστοιχούσε στον αέρα και το φλέγμα αντιστοιχούσε στο νερό.

Ευτυχώς, η εκκλησία, με την πάροδο του χρόνου, θα άρχιζε να χάνει την ηγεμονική της λαβή στις μάζες. Πρώτον, υπήρχε η Αναγέννηση, η οποία, μαζί με την αιχμή του ανανεωμένου ενδιαφέροντος για τις τέχνες και τη λογοτεχνία, οδήγησε σε μια στροφή προς μια πιο ανεξάρτητη σκέψη. Η εφεύρεση του τυπογραφείου έπαιξε επίσης σημαντικό ρόλο καθώς επέκτεινε σε μεγάλο βαθμό τον αλφαβητισμό καθώς και επέτρεψε στους αναγνώστες να επανεξετάσουν παλαιές ιδέες και συστήματα πεποιθήσεων.

Και ήταν περίπου αυτή τη φορά, το 1517, ακριβώς, ο Μάρτιν Λούθερ, ένας μοναχός που ήταν ειλικρινής επικρίσεις κατά των μεταρρυθμίσεων της Καθολικής Εκκλησίας, έγραψε τις περίφημες «95 διατριβές» που απαριθμούσαν όλες τις παράπονα. Ο Λούθερ προώθησε τις 95 διατριβές του εκτυπώνοντάς τα σε ένα φυλλάδιο και διανέμοντάς τα στα πλήθη. Ενθάρρυνε επίσης τους εκκλησιαστικούς να διαβάσουν τη Βίβλο για τον εαυτό τους και άνοιξε το δρόμο για άλλους θεολόγους με μεταρρυθμίσεις όπως ο John Calvin.

Η Αναγέννηση, μαζί με τις προσπάθειες του Λούθερ, που οδήγησαν σε ένα κίνημα γνωστό ως η Προτεσταντική Μεταρρύθμιση, θα χρησιμεύσουν και οι δύο για να υπονομεύσουν την εξουσία της εκκλησίας σε όλα τα θέματα που ουσιαστικά ήταν κυρίως ψευδοεπιστήμη. Και στη διαδικασία, αυτό το αυξανόμενο πνεύμα κριτικής και μεταρρύθμισης το έκανε έτσι ώστε το βάρος της απόδειξης έγινε πιο ζωτικής σημασίας για την κατανόηση του φυσικού κόσμου, θέτοντας έτσι το στάδιο για την επιστημονική επανάσταση.

Κατά κάποιο τρόπο, μπορείτε να πείτε ότι η επιστημονική επανάσταση ξεκίνησε ως η Κοπερνική Επανάσταση. Ο άνθρωπος που τα ξεκίνησε όλα, Νικόλαος Κοπέρνικος, ήταν μαθηματικός και αστρονόμος της Αναγέννησης που γεννήθηκε και μεγάλωσε στην πολωνική πόλη Τορού. Παρακολούθησε το Πανεπιστήμιο της Κρακοβίας, συνεχίζοντας αργότερα τις σπουδές του στην Μπολόνια της Ιταλίας. Εκεί συνάντησε τον αστρονόμο Domenico Maria Novara και οι δυο τους σύντομα άρχισαν να ανταλλάσσουν επιστημονικές ιδέες που συχνά αμφισβήτησαν τις μακροχρόνιες αποδεκτές θεωρίες του Claudius Ptolemy.

Επιστρέφοντας στην Πολωνία, ο Κοπέρνικος ανέλαβε θέση ως κανόνας. Γύρω στο 1508, άρχισε ήσυχα να αναπτύσσει μια ηλιοκεντρική εναλλακτική λύση στο πλανητικό σύστημα του Πτολεμαίου. Για να διορθώσει μερικές από τις ασυνέπειες που το καθιστούσαν ανεπαρκές για την πρόβλεψη των πλανητικών θέσεων, το σύστημα που τελικά βρήκε τοποθετούσε τον Ήλιο στο κέντρο αντί της Γης. Και στο ηλιοκεντρικό ηλιακό σύστημα του Κοπέρνικου, η ταχύτητα με την οποία η Γη και άλλοι πλανήτες περιβάλλουν τον Ήλιο καθορίστηκε από την απόστασή τους από αυτόν.

Είναι αρκετά ενδιαφέρον ότι ο Κοπέρνικος δεν ήταν ο πρώτος που πρότεινε μια ηλιοκεντρική προσέγγιση για την κατανόηση των ουρανών. Ο αρχαίος Έλληνας αστρονόμος Αρίσταρχος της Σάμου, ο οποίος έζησε τον τρίτο αιώνα π.Χ., είχε προτείνει μια κάπως παρόμοια ιδέα πολύ νωρίτερα που ποτέ δεν την έπιασε. Η μεγάλη διαφορά ήταν ότι το μοντέλο του Copernicus αποδείχθηκε ακριβέστερο στην πρόβλεψη των κινήσεων των πλανητών.

Ο Κοπέρνικος περιέγραψε τις αμφιλεγόμενες θεωρίες του σε ένα χειρόγραφο 40 σελίδων με τίτλο Commentariolus το 1514 και στο De Revolutionibus orbium coelestium ("On the Revolutions of the Heavenly Spheres"), το οποίο δημοσιεύθηκε αμέσως πριν από το θάνατος το 1543. Δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι η υπόθεση του Κοπέρνικου εξοργίζει την καθολική εκκλησία, η οποία τελικά απαγόρευσε το De Revolutionibus το 1616.

Παρά την αγανάκτηση της Εκκλησίας, το ηλιοκεντρικό μοντέλο του Copernicus δημιούργησε πολλές ίντριγκες μεταξύ των επιστημόνων. Ένας από αυτούς τους ανθρώπους που ανέπτυξε έντονο ενδιαφέρον ήταν ένας νέος Γερμανός μαθηματικός που ονομάστηκε Γιοχάνες Κέπλερ. Το 1596, ο Κέπλερ δημοσίευσε το Mysterium cosmographicum (The Cosmographic Mystery), το οποίο χρησίμευσε ως η πρώτη δημόσια υπεράσπιση των θεωριών του Copernicus.

Το πρόβλημα, ωστόσο, ήταν ότι το μοντέλο του Copernicus είχε τα ελαττώματα του και δεν ήταν απολύτως ακριβές στην πρόβλεψη της πλανητικής κίνησης. Το 1609, ο Κέπλερ, του οποίου το κύριο έργο ήταν να βρει έναν τρόπο να εξηγήσει τον τρόπο με τον οποίο ο Άρης θα περιοδεύονταν περιοδικά, δημοσίευσε την Astronomia nova (Νέα Αστρονομία). Στο βιβλίο, θεωρούσε ότι τα πλανητικά σώματα δεν είχαν τροχιά γύρω από τον Ήλιο σε τέλειους κύκλους, όπως είχαν υποθέσει και ο Πτολεμαίος και ο Κοπέρνικος, αλλά μάλλον σε ελλειπτικό μονοπάτι.

Εκτός από τη συμβολή του στην αστρονομία, ο Κέπλερ έκανε άλλες αξιοσημείωτες ανακαλύψεις. Κατάλαβε ότι ήταν η διάθλαση που επιτρέπει την οπτική αντίληψη των ματιών και χρησιμοποίησε αυτή τη γνώση για να αναπτύξει γυαλιά τόσο για όραση όσο και για όραση. Ήταν επίσης σε θέση να περιγράψει πώς λειτουργεί ένα τηλεσκόπιο. Και αυτό που είναι λιγότερο γνωστό ήταν ότι ο Κέπλερ μπόρεσε να υπολογίσει το έτος γέννησης του Ιησού Χριστού.

Ένας άλλος σύγχρονος του Kepler's που αγόρασε επίσης την έννοια ενός ηλιοκεντρικού ηλιακού συστήματος και ήταν ο Ιταλός επιστήμονας Galileo Galilei. Αλλά σε αντίθεση με τον Κέπλερ, ο Γαλιλαίος δεν πίστευε ότι οι πλανήτες κινούνταν σε ελλειπτική τροχιά και κολλήθηκαν με την προοπτική ότι οι πλανητικές κινήσεις ήταν κυκλικές με κάποιο τρόπο. Ωστόσο, το έργο του Galileo παρήγαγε στοιχεία που βοήθησαν στην ενίσχυση της Κοπέρνικας και στη διαδικασία υπονόμευαν περαιτέρω τη θέση της εκκλησίας.

Το 1610, χρησιμοποιώντας ένα τηλεσκόπιο που έφτιαξε, ο Γαλιλαίος άρχισε να στερεώνει το φακό του στους πλανήτες και έκανε μια σειρά σημαντικών ανακαλύψεων. Διαπίστωσε ότι το φεγγάρι δεν ήταν επίπεδο και λείο, αλλά είχε βουνά, κρατήρες και κοιλάδες. Εντόπισε κηλίδες στον ήλιο και είδε ότι ο Δίας είχε φεγγάρια που τον περιστρέφονταν, αντί για τη Γη. Παρακολουθώντας την Αφροδίτη, βρήκε ότι είχε φάσεις όπως η Σελήνη, η οποία απέδειξε ότι ο πλανήτης περιστράφηκε γύρω από τον ήλιο.

Πολλές από τις παρατηρήσεις του έρχονταν σε αντίθεση με την καθιερωμένη Πτολεμαική αντίληψη ότι όλα τα πλανητικά σώματα περιστρέφονταν γύρω από τη Γη και αντ 'αυτού υποστήριζαν το ηλιοκεντρικό μοντέλο. Δημοσίευσε μερικές από αυτές τις προηγούμενες παρατηρήσεις τον ίδιο χρόνο με τον τίτλο Sidereus Nuncius (Starry Messenger). Το βιβλίο, μαζί με τα επακόλουθα ευρήματα οδήγησαν πολλούς αστρονόμους να μετατραπούν στη σχολή σκέψης του Κοπέρνικου και να βάλουν το Galileo σε πολύ ζεστό νερό με την εκκλησία.

Παρ 'όλα αυτά, στα χρόνια που ακολούθησαν, ο Γαλιλαίος συνέχισε τους «αιρετικούς» τρόπους του, οι οποίοι θα εμβαθύνουν περαιτέρω τη σύγκρουση του τόσο με την καθολική όσο και με τη λουθηρανική εκκλησία. Το 1612, αρνήθηκε την εξήγηση του Αριστοτέλους για το γιατί τα αντικείμενα επιπλέουν στο νερό εξηγώντας ότι οφείλεται στο βάρος του αντικειμένου σε σχέση με το νερό και όχι επειδή το επίπεδο σχήμα ενός αντικειμένου.

Το 1624, ο Γαλιλαίος πήρε άδεια να γράψει και να δημοσιεύσει μια περιγραφή τόσο του Πτολεμαίου όσο και του Copernican συστήματα υπό την προϋπόθεση ότι δεν το κάνει με τρόπο που ευνοεί το ηλιοκεντρικό μοντέλο. Το βιβλίο που προέκυψε, «Διάλογος σχετικά με τα δύο κύρια παγκόσμια συστήματα» δημοσιεύθηκε το 1632 και ερμηνεύθηκε ότι παραβίασε τη συμφωνία.

Η εκκλησία ξεκίνησε γρήγορα την έρευνα και έβαλε το Galileo σε δίκη για αίρεση. Παρόλο που του δόθηκε σκληρή τιμωρία αφού παραδέχτηκε ότι υποστήριξε την Κοπερνική θεωρία, τέθηκε υπό κατ 'οίκον περιορισμό για το υπόλοιπο της ζωής του. Ωστόσο, ο Γαλιλαίος δεν σταμάτησε ποτέ την έρευνά του, δημοσιεύοντας αρκετές θεωρίες μέχρι το θάνατό του το 1642.

Ενώ τόσο το έργο του Κέπλερ όσο και του Γαλιλαίου βοήθησαν στη δημιουργία μιας υπόθεσης για το κοπέρνικο ηλιοκεντρικό σύστημα, υπήρχε ακόμη μια τρύπα στη θεωρία. Ούτε μπορεί να εξηγήσει επαρκώς ποια δύναμη κράτησε τους πλανήτες σε κίνηση γύρω από τον ήλιο και γιατί κινήθηκαν με αυτόν τον συγκεκριμένο τρόπο. Μόλις αρκετές δεκαετίες αργότερα, το ηλιοκεντρικό μοντέλο αποδείχθηκε από τον Άγγλο μαθηματικό Ισαάκ Νιούτον.

Ο Isaac Newton, του οποίου οι ανακαλύψεις με πολλούς τρόπους σηματοδότησαν το τέλος της Επιστημονικής Επανάστασης, μπορεί κάλλιστα να θεωρηθεί μια από τις πιο σημαντικές προσωπικότητες της εποχής. Αυτό που πέτυχε κατά τη διάρκεια της εποχής του έγινε από τότε το θεμέλιο της σύγχρονης φυσικής και πολλές από τις θεωρίες του Το Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Μαθηματικές αρχές της φυσικής φιλοσοφίας) έχει χαρακτηριστεί ως το πιο δουλέψω στη φυσική.

Σε Πρίνσιπα, που δημοσιεύθηκε το 1687, ο Νεύτωνας περιέγραψε τρεις νόμους κίνησης που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να εξηγήσουν τους μηχανισμούς πίσω από τις ελλειπτικές πλανητικές τροχιές. Ο πρώτος νόμος υποδηλώνει ότι ένα αντικείμενο που είναι ακίνητο θα παραμείνει έτσι εκτός εάν εφαρμοστεί εξωτερική δύναμη σε αυτό. Ο δεύτερος νόμος ορίζει ότι η δύναμη είναι ίση με την επιτάχυνση της μάζας και η αλλαγή της κίνησης είναι ανάλογη με την ισχύ που ασκείται. Ο τρίτος νόμος ορίζει απλώς ότι για κάθε ενέργεια υπάρχει μια ίση και αντίθετη αντίδραση.

Αν και ήταν οι τρεις νόμοι κίνησης του Νεύτωνα, μαζί με το νόμο της καθολικής βαρύτητας, που τον κατέστησαν τελικά ένα αστέρι μεταξύ της επιστημονικής κοινότητας, αυτός έκανε επίσης πολλές άλλες σημαντικές συνεισφορές στον τομέα της οπτικής, όπως η κατασκευή του πρώτου πρακτικού αντανακλώντας τηλεσκόπιο και η ανάπτυξη μιας θεωρίας χρώμα.