פיזיקה
מכניקה
הקרב על קופרניקניקיות נלחם בתחום המכניקה כמו גם האסטרונומיה. המערכת התלמית-האריסטוטלית עמדה או נפלה כמונולית והיא נשענה על רעיון התקינות של כדור הארץ במרכז הקוסמוס. הסרת כדור הארץ מהמרכז הרסה את תורת התנועה והמקום הטבעיים, והתנועה הסיבובית של כדור הארץ לא הייתה בקנה אחד עם הפיזיקה האריסטוטלית.
תרומותיו של גלילאו למדע המכניקה היו קשורות ישירות להגנתו נגד הקופרניקניקיות. אף שבצעירותו דבק בפיזיקה הדחיפה המסורתית, הרצון שלו למתמטיקה באופן של ארכימדס הביא אותו לנטוש את הגישה המסורתית ולפתח את היסודות לפיזיקה חדשה שהייתה מתמטית ביותר וקשורה ישירות לבעיות העומדות בפני החדש קוסמולוגיה. מעוניין למצוא את ההאצה הטבעית של גופות נופלות, הוא היה מסוגל לגזור את חוק הנפילה החופשית (המרחק, שניות, משתנה כריבוע הזמן, t 2). בשילוב תוצאה זו עם צורתו הבסיסית של עקרון האינרציה, הוא הצליח לגזור את הנתיב הפרבולי של תנועת השלכת. יתרה מזאת, עקרון האינרציה שלו איפשר לו לעמוד בהתנגדויות הפיזיות המסורתיות לתנועת כדור הארץ: מכיוון שגוף בתנועה נוטה להישאר בתנועה, טילים וחפצים אחרים על פני השטח הארצי נוטים לחלוק את תנועות כדור הארץ, אשר יהיו בלתי מורגש למישהו שעומד על כדור הארץ.
התרומות של המאה ה -17 למכניקה של הפילוסוף הצרפתי רנה דקרט, כמו תרומותיו למאמץ המדעי בכללותו, עסקו יותר בבעיות ביסודות המדע מאשר בפיתרון של בעיות טכניות ספציפיות. הוא עסק בעיקר בתפיסות החומר והתנועה כחלק מהתכנית הכללית שלו למדע - כלומר, להסביר את כל תופעות הטבע מבחינת החומר והתנועה. תכנית זו, המכונה הפילוסופיה המכנית, הייתה לנושא הדומיננטי במדע של המאה ה -17.
דקארט דחה את הרעיון שחומר אחד יכול לפעול אחר באמצעות חלל ריק; במקום זאת, יש להפיץ כוחות על ידי חומר חומרי, "האתר" הממלא את כל החלל. למרות שהחומר נוטה לנוע בקו ישר בהתאם לעקרון האינרציה, הוא אינו יכול לתפוס מקום שכבר מלא על ידי חומר אחר, ולכן סוג התנועה היחיד שיכול להתרחש בפועל הוא מערבולת בה כל חלקיק בזירה נע במקביל.
על פי דקארט, כל תופעות הטבע תלויות בהתנגשות של חלקיקים קטנים, ולכן ישנה חשיבות רבה לגלות את חוקי ההשפעה הכמותיים. זה נעשה על ידי תלמידו של דקרט, הפיזיקאי ההולנדי כריסטיאן הויגנס, שניסח את חוקי שימור המומנטום והאנרגיה הקינטית (האחרון תקף רק להתנגשויות אלסטיות).
יצירתו של סר איזק ניוטון מייצגת את שיא המהפכה המדעית בסוף המאה ה -17. Philosophiae Naturalis Principia Mathematica המונומנטלי שלו (1687; עקרונות מתמטיים של פילוסופיה טבעית) פתר את הבעיות העיקריות שהציבה המהפכה המדעית במכניקה ובקוסמולוגיה. זה הקנה בסיס פיזי לחוקיו של קפלר, איחד את הפיזיקה השמימית והארצית תחת מערכת חוקים אחת, וביסס את הבעיות והשיטות ששלטו בחלק גדול מהאסטרונומיה והפיזיקה במשך למעלה ממאה שנים. באמצעות מושג הכוח, ניוטון הצליח לסנתז שני מרכיבים חשובים במהפכה המדעית, הפילוסופיה המכנית והמתמטיקה של הטבע.
ניוטון הצליח להפיק את כל התוצאות הבולטות הללו משלושת חוקי התנועה שלו:
1. כל גוף ממשיך במצב מנוחה או בתנועה בקו ישר אלא אם הוא נאלץ לשנות את המצב הזה בכוח שהרשים עליו;
2. שינוי התנועה פרופורציונאלי לכוח המניע שהתרשם ונעשה בכיוון הקו הישר בו מתרשם אותו כוח;
3. לכל פעולה תמיד יש התנגדות לתגובה שווה: או, הפעולות ההדדיות של שני גופים זה על זה תמיד שוות.
החוק השני הוכנס לצורתו המודרנית F = ma (שם הוא תאוצה) על ידי המתמטיקאי השוויצרי לאונרד אוילר בשנת 1750. בצורה זו ברור כי קצב שינוי המהירות פרופורציונלי ישירות לכוח הפועל על גוף ויחס הפוך למסה שלו.
על מנת להחיל את חוקיו על אסטרונומיה, ניוטון היה צריך להרחיב את הפילוסופיה המכנית מעבר לגבולות שקבע דקארט. הוא הניח כוח כבידה שפועל בין שני עצמים ביקום, אף על פי שלא היה מסוגל להסביר כיצד ניתן להפיץ כוח זה.
באמצעות חוקי התנועה שלו וכוח הכבידה הפרופורציונלי לכיכר ההפוכה של המרחק בין מרכזי שני גופות, ניוטון יכול היה להסיק את חוקי התנועה הפלנטרית של קפלר. חוק הנפילה החופשית של גלילאו תואם גם את חוקי ניוטון. אותו כוח שגורם לחפירות ליפול ליד פני כדור הארץ מחזיק גם את הירח וכוכבי הלכת במסלוליהם.
הפיזיקה של ניוטון הובילה למסקנה שצורת כדור הארץ אינה מדויקת כדורית אלא צריכה להתפיח בקו המשווה. אישור תחזית זו על ידי משלחות צרפת באמצע המאה ה -18 עזר לשכנע את מרבית המדענים האירופאים לעבור מפיסיקה קרטזית לפורטיקה הניוטונית. ניוטון השתמש גם בצורתו הלא-כדורית של כדור הארץ כדי להסביר את הכדאיות של השוויונים, תוך שימוש בפעולה ההפרש של הירח והשמש על הבליטה המשוונית כדי להראות כיצד ציר הסיבוב ישנה את כיווןו.
אופטיקה
מדע האופטיקה במאה ה -17 ביטא את השקפתו הבסיסית של המהפכה המדעית על ידי שילוב של גישה ניסיונית עם ניתוח כמותי של תופעות. מקורו של האופטיקה ביוון, בעיקר ביצירותיו של אוקליד (כ -300 לפנה"ס), שאמרו רבות מהתוצאות באופטיקה גיאומטרית שגילו היוונים, כולל חוק ההשתקפות: זווית ההיארעות שווה לזווית של השתקפות. במאה ה -13, גברים כמו רוג'ר בייקון, רוברט גרוסטסטה וג'ון פצ'ם, נשענים על עבודתו של הערבי אבן אל-חיתם (נפטר בערך 1040), שקלו בעיות אופטיות רבות, כולל אופטיקה של הקשת. קפלר היה זה שהוביל את דרכו מכתבי האופטיקאים הללו מהמאה ה -13, שקבעו את הטון למדע במאה ה -17. קפלר הציג ניתוח נקודה אחר נקודה של בעיות אופטיות, תוך התחקות של קרניים מכל נקודה על העצם לנקודה בתמונה. כשם שהפילוסופיה המכנית פירקה את העולם לחלקים אטומיים, כך קפלר ניגש לאופטיקה על ידי פירוק המציאות האורגנית למה שהוא ראה כיחידות אמיתיות בסופו של דבר. הוא פיתח תיאוריה גיאומטרית של עדשות, וסיפק את התיאור המתמטי הראשון של הטלסקופ של גלילאו.
דקארט ביקש לשלב את תופעות האור בפילוסופיה מכנית על ידי הדגמה שניתן להסביר אותן לחלוטין מבחינת החומר והתנועה. בעזרת אנלוגיות מכניות הוא הצליח לגזור מתמטית רבים מהתכונות הידועות של האור, כולל חוק ההשתקפות וחוק השבירה שזה עתה התגלה.
רבות מהתרומות החשובות ביותר לאופטיקה במאה ה -17 היו יצירתו של ניוטון, בעיקר תורת הצבעים. התיאוריה המסורתית ראתה בצבעים כתוצאה משינוי האור הלבן. דקארט, למשל, חשב שצבעים הם תוצאה של סיבוב החלקיקים המהווים אור. ניוטון הרגיז את תיאוריית הצבעים המסורתית בכך שהמחיש במערך ניסויים מרשים שאור לבן הוא תערובת שממנה ניתן להפריד בין קורות אור צבעוניות. הוא קישר דרגות שונות של רענון עם קרניים בצבעים שונים, ובאופן זה הצליח להסביר את האופן שבו פריזמות מייצרות ספקטרום של צבעים מאור לבן.
שיטת הניסוי שלו התאפיינה בגישה כמותית, שכן הוא תמיד חיפש משתנים מדידים והבחנה ברורה בין ממצאים ניסויים והסברים מכניים של אותם ממצאים. תרומתו השנייה החשובה לאופטיקה עסקה בתופעות ההפרעה שבאו לכנות "הטבעות של ניוטון." למרות שצבעים של סרטים דקים (למשל, שמן על מים) נצפו בעבר, איש לא ניסה לכמת את התופעות בשום דרך. ניוטון הבחין ביחסים כמותיים בין עובי הסרט לקוטר טבעות הצבע, סדירות שהוא ניסה להסביר על פי התיאוריה שלו על התאמות להעברה נוחה והתקפי השתקפות קלה. על אף העובדה שהוא בדרך כלל הגה את האור כחלקיקי חלקים, תיאוריית ההתאמות של ניוטון כוללת מחזוריות ותנודות של אתר, החומר הנוזלי ההיפותטי מחלחל לכל המרחב (ראה לעיל).
הויגנס היה ההוגה האופטי הגדול השני של המאה ה -17. למרות שהיה ביקורתי ברבים מפרטי המערכת של דקארט, הוא כתב כמיטב המסורת הקרטזית וחיפש הסברים מכניים גרידא לתופעות. הויגנס ראה באור משהו מתופעת הדופק, אך הוא הכחיש במפורש את המחזוריות של פולסי האור. הוא פיתח את המושג חזית גל, באמצעותו הצליח להפיק את חוקי ההשתקפות והשבירה מתורת הדופק שלו ולהסביר את התופעה שהתגלתה לאחרונה של שבירה כפולה.
