Ιστορία της Αρχαίας Ελληνικής Φυσικής

Στην αρχαιότητα, η συστηματική μελέτη των θεμελιωδών φυσικών νόμων δεν αποτελούσε μεγάλη ανησυχία. Η ανησυχία ήταν να παραμείνει ζωντανός. Η επιστήμη, όπως υπήρχε εκείνη την εποχή, συνίστατο κυρίως στη γεωργία και, τελικά, στη μηχανική για τη βελτίωση της καθημερινής ζωής των αναπτυσσόμενων κοινωνιών. Η ιστιοπλοΐα ενός πλοίου, για παράδειγμα, χρησιμοποιεί την αντίσταση αέρα, την ίδια αρχή που διατηρεί ένα αεροπλάνο ψηλά. Οι αρχαίοι κατάφεραν να καταλάβουν πώς να κατασκευάζουν και να εκμεταλλεύονται ιστιοφόρα πλοία χωρίς συγκεκριμένους κανόνες για αυτήν την αρχή.

Οι αρχαίοι είναι γνωστοί ίσως καλύτεροι για τους αστρονομία, η οποία συνεχίζει να μας επηρεάζει έντονα σήμερα. Παρακολουθούσαν τακτικά τον ουρανό, που πιστεύεται ότι είναι ένα θεϊκό βασίλειο με τη Γη στο κέντρο του. Ήταν προφανές σε όλους ότι ο ήλιος, το φεγγάρι και τα αστέρια μεταφέρθηκαν στον ουρανό με ένα κανονικό μοτίβο, και είναι ασαφές αν κάποιος τεκμηριωμένος στοχαστής του αρχαίου κόσμου σκέφτηκε να αμφισβητήσει αυτό το γεωκεντρικό άποψη. Ανεξάρτητα από αυτό, οι άνθρωποι άρχισαν να εντοπίζουν αστερισμούς στους ουρανούς και χρησιμοποίησαν αυτά τα σημάδια του Ζωδιακού για να καθορίσουν ημερολόγια και εποχές.

Τα μαθηματικά αναπτύχθηκαν πρώτα στη Μέση Ανατολή, αν και η ακριβής προέλευση ποικίλλει ανάλογα με τον ιστορικό που μιλάει. Είναι σχεδόν βέβαιο ότι η προέλευση των μαθηματικών ήταν για απλή καταγραφή στο εμπόριο και την κυβέρνηση.

Η Αίγυπτος σημείωσε σημαντική πρόοδο στην ανάπτυξη της βασικής γεωμετρίας, λόγω της ανάγκης σαφούς ορισμού της γεωργικής επικράτειας μετά από τις ετήσιες πλημμύρες του Νείλου. Η γεωμετρία βρήκε γρήγορα εφαρμογές και στην αστρονομία.

Ως ΕΛΛΗΝΙΚΟΣ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΣ προέκυψε, τελικά, υπήρξε αρκετή σταθερότητα - παρά το γεγονός ότι εξακολουθούν να υπάρχουν συχνά πολέμοι - για εκεί δημιουργούν μια πνευματική αριστοκρατία, μια διανόηση, που ήταν σε θέση να αφιερωθεί στη συστηματική μελέτη αυτών θέματα. Ο Ευκλείδης και ο Πυθαγόρας είναι μόνο μερικά από τα ονόματα που αντηχούν διαχρονικά στην ανάπτυξη των μαθηματικών από αυτή την περίοδο.

Στις φυσικές επιστήμες υπήρξαν και εξελίξεις. Ο Leucippus (5ος αι. Π.Χ.) αρνήθηκε να αποδεχθεί τις αρχαίες υπερφυσικές εξηγήσεις της φύσης και διακήρυξε κατηγορηματικά ότι κάθε γεγονός είχε φυσική αιτία. Ο σπουδαστής του, Δημοκρίτης, συνέχισε αυτή την ιδέα. Οι δύο από αυτούς ήταν υποστηρικτές μιας ιδέας ότι όλη η ύλη αποτελείται από μικροσκοπικά σωματίδια που ήταν τόσο μικρά ώστε δεν μπορούσαν να σπάσουν. Αυτά τα σωματίδια ονομάζονταν άτομα, από ελληνική λέξη ως "αδιαίρετα". Θα ήταν δύο χιλιετίες προτού οι ατομικές απόψεις αποκτήσουν υποστήριξη και ακόμη περισσότερο πριν υπάρξουν αποδεικτικά στοιχεία που να υποστηρίζουν την κερδοσκοπία.

Ενώ ο μέντορας του Πλάτων (και του μέντορας, Σωκράτης) αφορούσαν πολύ περισσότερο την ηθική φιλοσοφία, η φιλοσοφία του Αριστοτέλη (384 - 322 π.Χ.) είχε πιο κοσμικά θεμέλια. Προήγαγε την ιδέα ότι η παρατήρηση φυσικών φαινομένων θα μπορούσε τελικά να οδηγήσει στην ανακάλυψη των φυσικών νόμων που διέπουν αυτά τα φαινόμενα, αν και σε αντίθεση με τον Leucippus και τον Δημοκρίτειο, ο Αριστοτέλης πίστευε ότι αυτοί οι φυσικοί νόμοι τελικά ήταν θεϊκοί φύση.

Ήταν μια φυσική φιλοσοφία, μια παρατηρητική επιστήμη βασισμένη στη λογική, αλλά χωρίς πειράματα. Έχει δικαίως επικριθεί για έλλειψη αυστηρότητας (αν όχι για απλή απροσεξία) στις παρατηρήσεις του. Για ένα περίεργο παράδειγμα, δηλώνει ότι οι άνδρες έχουν περισσότερα δόντια από ό, τι οι γυναίκες, πράγμα που σίγουρα δεν είναι αλήθεια.

Ακόμα, ήταν ένα βήμα προς τη σωστή κατεύθυνση.

Ένα από τα συμφέροντα του Αριστοτέλη ήταν η κίνηση αντικειμένων:

• Γιατί πέφτει ένας βράχος ενώ ο καπνός αυξάνεται;
• Γιατί το νερό ρέει προς τα κάτω ενώ οι φλόγες χορεύουν στον αέρα;
• Γιατί οι πλανήτες κινούνται στον ουρανό;

Εξήγησε αυτό λέγοντας ότι όλη η ύλη αποτελείται από πέντε στοιχεία:

• Φωτιά
• Γη
• Αέρας
• Νερό
• Aether (θεία ουσία των ουρανών)

Τα τέσσερα στοιχεία αυτής της παγκόσμιας ανταλλαγής και σχετίζονται μεταξύ τους, ενώ ο Aether ήταν ένα εντελώς διαφορετικό είδος ουσίας. Αυτά τα κοσμικά στοιχεία είχαν φυσικά το καθένα. Παραδείγματος χάριν, υπάρχουν εκεί όπου η γήινη σφαίρα (το έδαφος κάτω από τα πόδια μας) συναντά το βασίλειο του αέρα (ο αέρας γύρω μας και όσο πιο ψηλά μπορούμε να δούμε).

Η φυσική κατάσταση των αντικειμένων, στον Αριστοτέλη, ήταν σε κατάσταση ηρεμίας, σε μια θέση που ήταν σε ισορροπία με τα στοιχεία από τα οποία απαρτίζονται. Η κίνηση των αντικειμένων, επομένως, ήταν μια απόπειρα του αντικειμένου να φτάσει στη φυσική του κατάσταση. Ένα βράχο πέφτει επειδή η γήινη σφαίρα είναι κάτω. Το νερό ρέει προς τα κάτω επειδή η φυσική του σφαίρα είναι κάτω από τη γήινη σφαίρα. Ο καπνός αυξάνεται επειδή αποτελείται από τον αέρα και την πυρκαγιά, έτσι προσπαθεί να φτάσει στο υψηλό πεδίο πυρκαγιάς, το οποίο είναι και ο λόγος για τον οποίο οι φλόγες εκτείνονται προς τα πάνω.

Δεν υπήρξε καμία προσπάθεια από τον Αριστοτέλη να περιγράψει μαθηματικά την πραγματικότητα που παρατηρούσε. Παρόλο που επισημοποίησε τη λογική, θεώρησε ότι τα μαθηματικά και ο φυσικός κόσμος δεν έχουν καμία σχέση. Τα μαθηματικά ήταν, κατά την άποψή του, ασχολούνται με αμετάβλητα αντικείμενα που δεν είχαν πραγματικότητα, ενώ η φυσική φιλοσοφία του επικεντρώθηκε στην αλλαγή αντικειμένων με μια δική τους πραγματικότητα.

Εκτός από αυτό το έργο για την ώθηση ή την κίνηση αντικειμένων, ο Αριστοτέλης έκανε εκτεταμένες μελέτες σε άλλους τομείς:

• δημιούργησε ένα σύστημα ταξινόμησης, διαιρώντας τα ζώα με παρόμοια χαρακτηριστικά σε "γένη".
• μελέτησε, στο έργο του Μετεωρολογία, τη φύση όχι μόνο των καιρικών συνθηκών αλλά και της γεωλογίας και της φυσικής ιστορίας.
• επισημοποίησε το μαθηματικό σύστημα που ονομάζεται Λογική.
• εκτενές φιλοσοφικό έργο σχετικά με τη φύση της σχέσης του ανθρώπου με τα θεϊκά, αλλά και τα ηθικά ζητήματα

Το έργο του Αριστοτέλη ανακαλύφθηκε εκ νέου από μελετητές του Μεσαίωνα και ανακηρύχθηκε ο μεγαλύτερος στοχαστής του αρχαίου κόσμου. Οι απόψεις του έγιναν το φιλοσοφικό υπόβαθρο της Καθολικής Εκκλησίας (στις περιπτώσεις που δεν το έκανε άμεσα αντιφάσκει με τη Βίβλο) και σε αιώνες που έρχονται παρατηρήσεις που δεν ήταν σύμφωνες με τον Αριστοτέλη καταγγέλθηκαν ως α αιρετικός. Είναι μια από τις μεγαλύτερες ειρωνείες ότι ένας τέτοιος υποστηρικτής της επιστήμης της παρατήρησης θα χρησιμοποιηθεί για να εμποδίσει μια τέτοια εργασία στο μέλλον.

Αρχιμήδης (287 - 212 π.Χ.) είναι πιο γνωστός για την κλασική ιστορία του πώς ανακάλυψε τις αρχές της πυκνότητας και της πλευστότητας ενώ έπαιζε μπάνιο, αμέσως προκαλώντας τον να τρέξει στους δρόμους της Συρακουσών γυμνό ουρλιάζοντας "Eureka!" (το οποίο μεταφράζεται κατά προσέγγιση σε "έχω βρει το!"). Επιπλέον, είναι γνωστός για πολλά άλλα σημαντικά επιτεύγματα:

• περιέγραψε τις μαθηματικές αρχές του μοχλού, ένα από τα παλαιότερα μηχανήματα
• δημιούργησε πολύπλοκα συστήματα τροχαλιών, φημολογώντας ότι ήταν σε θέση να μεταφέρει ένα πλοίο πλήρους μεγέθους τραβώντας ένα μόνο σχοινί
• καθόρισε την έννοια του κέντρου βάρους
• δημιούργησε το πεδίο της στατικής, χρησιμοποιώντας την ελληνική γεωμετρία για να βρει καταστάσεις ισορροπίας για αντικείμενα που θα φορολογούσαν για τους σύγχρονους φυσικούς
• φημολογείται ότι έχει κατασκευάσει πολλές εφευρέσεις, συμπεριλαμβανομένης μιας "βρύσης νερού" για μηχανήματα άρδευσης και πολέμου που βοήθησαν τη Συρακούσα ενάντια στη Ρώμη κατά τον Πνευματικό πόλεμο. Αποδίδεται από μερικούς με την επινόηση του χιλιομέτρου κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, αν και αυτό δεν έχει αποδειχθεί.

Ίσως το μεγαλύτερο επίτευγμα του Αρχιμήδη, ωστόσο, ήταν να συμβιβάσει το μεγάλο λάθος του Αριστοτέλη να χωρίζει τα μαθηματικά και τη φύση. Ως πρώτος μαθηματικός φυσικός, έδειξε ότι τα λεπτομερή μαθηματικά θα μπορούσαν να εφαρμοστούν με τη δημιουργικότητα και τη φαντασία τόσο για τα θεωρητικά όσο και για τα πρακτικά αποτελέσματα.

Ο Ιππάρχος (190 - 120 π.Χ.) γεννήθηκε στην Τουρκία, αν και ήταν Έλληνας. Θεωρείται από πολλούς ως ο μεγαλύτερος παρατηρητικός αστρονόμος της αρχαίας Ελλάδας. Με τριγωνομετρικούς πίνακες που ανέπτυξε, εφάρμοσε αυστηρά τη γεωμετρία στη μελέτη της αστρονομίας και ήταν σε θέση να προβλέψει τις ηλιακές εκλείψεις. Επίσης μελέτησε την κίνηση του ήλιου και του φεγγαριού, υπολογίζοντας με περισσότερη ακρίβεια από ό, τι πριν από αυτόν την απόσταση, το μέγεθος και την παράλλαξή τους. Για να τον βοηθήσει σε αυτό το έργο, βελτίωσε πολλά από τα εργαλεία που χρησιμοποιούνται σε παρατηρήσεις με γυμνό μάτι της εποχής. Τα χρησιμοποιούμενα μαθηματικά υποδεικνύουν ότι ο Ιπάρχαρχος μπορεί να έχει σπουδάσει Βαβυλωνιανά μαθηματικά και ήταν υπεύθυνος για να φέρει μερικές από αυτές τις γνώσεις στην Ελλάδα.

Ο Χίππαρχος φημολογείται ότι έχει γράψει δεκατέσσερα βιβλία, αλλά το μόνο άμεσο έργο που παραμένει ήταν ένα σχόλιο για ένα δημοφιλές αστρονομικό ποίημα. Ιστορίες λένε ότι ο Ιππάρχος έχει υπολογίσει την περιφέρεια της Γης, αλλά αυτό είναι σε κάποια διαφωνία.

Ο τελευταίος μεγάλος αστρονόμος του αρχαίου κόσμου ήταν Claudius Ptolemaeus (που είναι γνωστός ως Πτολεμαίος). Τον δεύτερο αιώνα π.Χ., έγραψε μια περίληψη της αρχαίας αστρονομίας (που δανείστηκε βαριά από την Hipparchus - αυτή είναι η κύρια πηγή μας για τη γνώση του Hipparchus) η οποία έγινε γνωστή καθ 'όλη Αραβία ως Αλμαγέστη (το μεγαλύτερο). Έγραφε επισήμως το γεωκεντρικό μοντέλο του σύμπαντος, περιγράφοντας μια σειρά από ομόκεντρους κύκλους και σφαίρες πάνω στους οποίους κινήθηκαν άλλοι πλανήτες. Οι συνδυασμοί έπρεπε να είναι εξαιρετικά περίπλοκοι για να λαμβάνουν υπόψη τις παρατηρούμενες κινήσεις, αλλά το έργο του ήταν αρκετά επαρκές που για δεκατέσσερις αιώνες θεωρήθηκε ως η ολοκληρωμένη δήλωση για το ουράνιο κίνηση.

Με την πτώση της Ρώμης, ωστόσο, η σταθερότητα που στηρίζει αυτή την καινοτομία εξαφανίστηκε στον ευρωπαϊκό κόσμο. Μεγάλο μέρος της γνώσης που αποκτήθηκε από τον αρχαίο κόσμο χάθηκε κατά τη διάρκεια των Σκοτεινών Χρόνων. Για παράδειγμα, από τα 150 φημισμένα έργα του Αριστοτέλη, μόνο 30 υπάρχουν σήμερα, και μερικά από αυτά είναι λίγο παραπάνω από τα σημειώματα διαλέξεων. Σε εκείνη την εποχή, η ανακάλυψη της γνώσης θα βρισκόταν στην Ανατολή: στην Κίνα και στη Μέση Ανατολή.