История на научната революция

Човешката история често е представена като поредица от епизоди, представляващи внезапни изблици на знания. Най- Земеделска революция, Ренесансът, и индустриалната революция са само няколко примера за исторически периоди, в които обикновено се смята, че иновациите се движат по-бързо отколкото в други точки от историята, водещи до огромни и внезапни разтърсвания в науката, литературата, технологиите и философия. Сред най-забележителните от тях е Научната революция, възникнала точно когато Европа се пробужда от интелектуално затишие, посочено от историците като мрачните векове.

Голяма част от онова, което се смяташе за известно за природния свят през ранното средновековие в Европа, датира от ученията на древните гърци и римляни. И в продължение на векове след разпадането на Римската империя хората все още не са поставяли под въпрос много от тези дългосрочни концепции или идеи, въпреки множеството присъщи недостатъци.

Причината за това беше, защото такива „истини“ за Вселената бяха широко приети от католическата църква, което се оказа главното образувание, отговорно за широкото индоктриниране на западното общество в време. Освен това оспорващата църковна доктрина беше равносилна на ерес тогава и по този начин рискуваше да бъде съдена и наказана за прокарване на контра идеи.

Пример за популярна, но недоказана доктрина са аристотеловите закони на физиката. Аристотел учел, че скоростта на падане на даден предмет се определя от теглото му, тъй като по-тежките предмети падат по-бързо от по-леките. Той също така вярваше, че всичко под луната се състои от четири елемента: земя, въздух, вода и огън.

Що се отнася до астрономията, Гръцкият астроном Клавдий Птолемей земноцентрична небесна система, в която небесни тела като слънцето, луната, планетите и различни всички звезди се въртяха около земята в перфектни кръгове, служещи като възприет модел на планетата системи. И за известно време моделът на Птолемей успя да ефективно да запази принципа на земно-центрирана Вселена, тъй като беше доста точен при прогнозирането на движението на планетите.

Когато ставаше дума за вътрешната работа на човешкото тяло, науката беше също толкова грешка. Древните гърци и римляни са използвали медицинска система, наречена хуморизъм, според която болестите са били резултат от дисбаланс на четири основни вещества или „хумори“. Теорията беше свързана с теорията на четиримата елементи. Така кръвта например би кореспондирала с въздуха, а храчките съответствали на водата.

За щастие църквата с времето щеше да започне да губи хегемоничното си сцепление върху масите. Първо, ето Ренесансът, който заедно с оглавяването на подновен интерес към изкуството и литературата, доведе до промяна към по-независимо мислене. Изобретението на печатарската машина също играе важна роля, тъй като значително разширява грамотността, както и дава възможност на читателите да преразгледат старите идеи и вярващи системи.

И точно през този период, през 1517 г., Мартин Лутер, монах, беше откровен в критики срещу реформите на Католическата църква, автор на неговите известни "95 тези", в които са изброени всички негови оплаквания. Лутер популяризира своите 95 тези, като ги разпечатва на памфлет и ги разпространява сред тълпите. Той също насърчи църковниците да прочетат Библията за себе си и отвори пътя на други теолози, насочени към реформи като Джон Калвин.

Ренесансът, заедно с усилията на Лутер, доведоха до движение, известно като протестантската реформация, биха служили и за подкопаване авторитета на църквата по всички въпроси, които по същество са били предимно псевдонаука. И в този процес този буен дух на критика и реформа го направи така, че тежестта на доказване стана по-жизненоважно за разбирането на природния свят, като по този начин постави основата на научния революция.

По някакъв начин можете да кажете, че научната революция започна като Копернишката революция. Човекът, който започна всичко, Николай Коперник, е възрожденски математик и астроном, който е роден и израснал в полския град Торунь. Посещава Краковския университет, по-късно продължава обучението си в Болоня, Италия. Тук той се среща с астронома Доменико Мария Новара и двамата скоро започват да обменят научни идеи, които често предизвикват отдавна приетите теории на Клавдий Птолемей.

След завръщането си в Полша Коперник заема позиция като канон. Около 1508 г. той тихо започва да разработва хелиоцентрична алтернатива на планетарната система на Птолемей. За да коригира някои несъответствия, които го правят недостатъчен за прогнозиране на планетарни позиции, системата, която в крайна сметка излезе, постави Слънцето в центъра, вместо Земята. А в хелиоцентричната слънчева система на Коперник скоростта, с която Земята и други планети обикалят Слънцето, се определя от разстоянието им от него.

Интересно е, че Коперник не беше първият, който предложи хелиоцентричен подход за разбиране на небето. Древногръцкият астроном Аристарх от Самос, живял през третия век пр.н.е., е предложил някак подобна концепция много по-рано, която никога не е уловила. Голямата разлика беше, че моделът на Коперник се оказа по-точен при прогнозиране на движението на планетите.

Коперник подробно описва своите противоречиви теории в ръкопис на 40 страници, озаглавен Commentariolus през 1514 г. и в De revolutionibus orbium coelestium ("За революциите на небесните сфери"), който е публикуван точно преди неговото смърт през 1543г. Не е изненадващо, че хипотезата на Коперник разгневи католическата църква, която в крайна сметка забрани De revolutionibus през 1616г.

Въпреки възмущението на Църквата, хелиоцентричният модел на Коперник генерира много интриги сред учените. Един от тези хора, които развиха пламенния интерес, беше млад немски математик на име Йоханес Кеплер. През 1596 г. Кеплер публикува Mysterium cosmographicum (Космографската мистерия), която служи като първата публична защита на теориите на Коперник.

Проблемът обаче бил, че моделът на Коперник все още има своите недостатъци и не е напълно точен при прогнозиране на планетарно движение. През 1609 г. Кеплер, чиято основна работа е измислянето на начина, по който Марс периодично ще се движи назад, публикува Astronomia nova (New Astronomy). В книгата той теоретизира, че планетарните тела не са обикаляли около Слънцето в перфектни кръгове, както Птолемей и Коперник са предположили, а по елиптичен път.

Освен приноса си за астрономията, Кеплер прави и други забележителни открития. Той разбра, че пречупването позволява зрителното възприятие на очите и използва това знание за разработване на очила както за късогледство, така и за далекогледство. Той също успя да опише как работи телескоп. И по-малко известно е, че Кеплер успя да изчисли годината на раждане на Исус Христос.

Друг съвременник на Кеплер, който също се хвана на понятието хелиоцентрична слънчева система и беше италианският учен Галилей Галилей. Но за разлика от Кеплер, Галилей не е вярвал, че планетите се движат по елиптична орбита и се задържат с гледната точка, че планетарните движения са кръгови по някакъв начин. Все пак работата на Галилей даде доказателства, които спомогнаха за укрепване на виждането на Коперник и в процеса допълнително подкопават позицията на църквата.

През 1610 г., използвайки телескоп, който сам е построил, Галилео започва да фиксира обектива си върху планетите и прави серия от важни открития. Той откри, че луната не е равна и гладка, но има планини, кратери и долини. Той забеляза петна по слънцето и видя, че Юпитер има луни, които го обикалят, а не на Земята. Проследявайки Венера, той откри, че тя има фази като Луната, което доказва, че планетата се върти около слънцето.

Голяма част от неговите наблюдения противоречат на установената птолемична представа, че всички планетни тела се въртят около Земята и вместо това подкрепят хелиоцентричния модел. Той публикува някои от тези по-ранни наблюдения през същата година под заглавието Sidereus Nuncius (Звезден вестител). Книгата, заедно с последвалите открития, накара много астрономи да се преобразуват в училището на мисълта на Коперник и да поставят Галилей в много гореща вода с църквата.

Но въпреки това, в следващите години Галилей продължава своите „еретични” начини, които ще задълбочат още повече неговия конфликт както с католическата, така и с лутеранската църква. През 1612 г. той опровергава аристотеловото обяснение защо обектите плават по вода, като обяснява, че това се дължи на теглото на обекта спрямо водата, а не защото плоската форма на обекта.

През 1624 г. Галилей получи разрешение да напише и публикува описание както на Птолемика, така и на Коперничанските системи при условие, че той не го прави по начин, който благоприятства хелиоцентричен модел. Получената в резултат книга „Диалог относно двете главни световни системи“ е публикувана през 1632 г. и е тълкувана като нарушила споразумението.

Църквата бързо стартира инквизицията и подлага Галилей на съд за ерес. Въпреки че беше пощаден от сурово наказание, след като призна, че е подкрепил теорията на Коперник, той бе поставен под домашен арест до края на живота си. И все пак Галилей никога не спирал своите изследвания, публикувайки няколко теории до смъртта си през 1642г.

Докато работата на Кеплер и Галилео помагаше да се направи дело за хелиоцентричната система на Коперник, все още имаше дупка в теорията. Нито един от тях не може да обясни адекватно каква сила задържа планетите в движение около слънцето и защо те се движат по този конкретен начин. Едва след няколко десетилетия хелиоцентричният модел е доказан от английския математик Исак Нютон.

Исак Нютон, чиито открития в много отношения бележат края на научната революция, много добре може да се счита за една от най-важните фигури на тази епоха. Това, което той постигна през своето време, се превърна в основата на съвременната физика и на много от неговите теории, подробно описани в Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Математически принципи на естествената философия) е наречена най-влиятелната работа по физика.

в Principa, публикувана през 1687 г., Нютон описва три закона за движение, които могат да бъдат използвани за обясняване на механиката зад елиптичните планетни орбити. Първият закон постулира, че обект, който е неподвижен, ще остане такъв, освен ако към него не се приложи външна сила. Вторият закон гласи, че силата е равна на масовото ускорение и промяна в движението е пропорционална на приложената сила. Третият закон просто предвижда, че за всяко действие има равна и противоположна реакция.

Въпреки че трите закона на Нютон, заедно със закона за универсалното гравитация, в крайна сметка го направиха звезда сред научната общност, той също направи няколко важни приноса в областта на оптиката, като например изграждането на първия практически отразяващ телескоп и разработването на теория за цвят.