O istorie a fizicii grecești antice

În vechime, studiul sistematic al legilor naturale fundamentale nu era o preocupare uriașă. Grija era să rămână în viață. Știința, așa cum exista la acea vreme, a constat în principal în agricultură și, în cele din urmă, în inginerie pentru a îmbunătăți viața de zi cu zi a societăților în creștere. Navigarea unei nave, de exemplu, folosește tracțiunea de aer, același principiu care menține un avion în aer. Anticii au putut să-și dea seama cum să construiască și să opereze nave navigație fără reguli precise pentru acest principiu.

Privind spre Ceruri și Pământ

Anticii sunt cunoscuți poate cel mai bine pentru astronomia lor, care continuă să ne influențeze puternic astăzi. Ei au observat în mod regulat cerurile, despre care se credea că este un tărâm divin cu Pământul în centrul său. Cu siguranță, toată lumea era evidentă că soarele, luna și stelele se deplasau peste cer într-un model obișnuit și nu este clar dacă vreun gândit documentat al lumii antice s-a gândit să pună la îndoială acest punct de vedere geocentric. Indiferent, oamenii au început să identifice constelațiile din ceruri și au folosit aceste semne ale Zodiacului pentru a defini calendarele și anotimpurile.

Matematica s-a dezvoltat mai întâi în Orientul Mijlociu, deși originile precise variază în funcție de care vorbește istoricul. Este aproape sigur că originea matematicii a fost pentru simpla evidență în comerț și guvern.

Egiptul a făcut progrese profunde în dezvoltarea geometriei de bază, din cauza necesității de a defini clar teritoriul agricol în urma inundațiilor anuale ale Nilului. Geometria a găsit rapid și aplicații în astronomie.

Filosofia naturală în Grecia Antică

Pe măsură ce civilizația greacă a apărut, totuși, în sfârșit a ajuns suficientă stabilitate - în ciuda faptului că încă mai există războaie frecvente - pentru ca să apară o aristocrație intelectuală, o inteligență, care a putut să se dedice studiului sistematic al acestor chestiuni. Euclid și Pitagora sunt doar câteva dintre numele care rezonează de-a lungul veacurilor în dezvoltarea matematicii din această perioadă.

În științele fizice, au existat și evoluții. Leucippus (secolul al V-lea î.e.n.) a refuzat să accepte vechile explicații supranaturale ale naturii și a proclamat categoric că fiecare eveniment a avut o cauză naturală. Elevul său, Democrit, a continuat acest concept. Cei doi au susținut un concept potrivit căruia toată materia este alcătuită din particule minuscule, care erau atât de mici încât nu puteau fi defalcate. Aceste particule au fost numite atomi, dintr-un cuvânt grecesc pentru „indivizibil”. Ar fi trebuit să treacă două milenii înainte ca punctele de vedere atomiste să obțină sprijin și chiar mai mult înainte să existe dovezi care să susțină speculațiile.

Filosofia naturală a lui Aristotel

În timp ce mentorul său Platon (și a lui mentor, Socrate) erau mult mai preocupați de filozofia morală, filozofia lui Aristotel (384 - 322 a.C.) avea fundamentele mai seculare. El a promovat conceptul potrivit căruia observarea fenomenelor fizice ar putea duce în final la descoperirea legilor naturale care guvernează aceste fenomene, deși spre deosebire de Leucippus și Democrit, Aristotel credea că aceste legi naturale erau, în final, divine în natură..

A lui era o filozofie naturală, o știință observațională bazată pe rațiune, dar fără experimentare. A fost criticat, pe bună dreptate, pentru lipsa de rigoare (dacă nu chiar pentru nepăsare). Pentru un exemplu neobișnuit, el afirmă că bărbații au mai mulți dinți decât femeile, ceea ce cu siguranță nu este adevărat.

Totuși, a fost un pas în direcția corectă.

Moțiunile obiectelor

Unul dintre interesele lui Aristotel a fost mișcarea obiectelor:

• De ce cade o stâncă în timp ce crește fum?
• De ce apa curge în jos în timp ce flăcările dansează în aer?
• De ce planetele se mișcă pe cer?

El a explicat acest lucru spunând că toată materia este compusă din cinci elemente:

• Foc
• Pământ
• Aer
• Apă
• Aether (substanța divină a cerurilor)

Cele patru elemente ale acestei lumi se schimbă și se raportează între ele, în timp ce Aether era un tip de substanță cu totul diferit. Aceste elemente lumești aveau fiecare tărâmuri naturale. De exemplu, existăm acolo unde tărâmul Pământului (pământul de sub picioarele noastre) se întâlnește cu tărâmul Aerului (aerul din jurul nostru și până la cât putem vedea).

Starea naturală a obiectelor, pentru Aristotel, se afla în repaus, într-o locație care era în echilibru cu elementele din care erau compuse. Mișcarea obiectelor a fost, așadar, o încercare a obiectului de a ajunge la starea sa naturală. O stâncă cade pentru că tărâmul Pământului este în jos. Apa curge în jos, deoarece tărâmul său natural se află sub tărâmul Pământului. Fumul crește deoarece este format atât din aer cât și din foc, astfel încearcă să ajungă pe tărâmul înalt al focului, motiv pentru care flăcările se extind în sus.

Aristotel nu a încercat să descrie matematic realitatea pe care a observat-o. Deși a formalizat Logica, el a considerat că matematica și lumea naturală nu au o legătură fundamentală. În opinia sa, matematica era preocupată de obiecte neschimbate care nu aveau realitate, în timp ce filozofia sa naturală se concentra pe schimbarea obiectelor cu o realitate proprie.

Mai mult filozofie naturală

Pe lângă această lucrare asupra impulsului sau mișcării obiectelor, Aristotel a făcut studii ample în alte domenii:

• a creat un sistem de clasificare, împărțind animalele cu caracteristici similare în „genuri”.
• a studiat, în lucrarea sa Meteorologie, natura nu numai a modelelor meteorologice, ci și a geologiei și a istoriei naturale.
• a oficializat sistemul matematic numit Logică.
• vasta lucrare filosofică asupra naturii relației omului cu divinul, precum și a considerațiilor etice

Opera lui Aristotel a fost redescoperită de savanții din Evul Mediu și a fost proclamat cel mai mare gânditor al lumii antice. Opiniile sale au devenit fundamentul filosofic al Bisericii Catolice (în cazurile în care aceasta nu a contrazis direct Biblia) și în secolele următoare, observații care nu s-au conformat cu Aristotel au fost denunțate ca eretice. Este una dintre cele mai mari ironii că un astfel de susținător al științei observaționale ar fi folosit pentru a inhiba o astfel de muncă în viitor.

Arhimede din Siracusa

Arhimede (287 - 212 B.C.E.) este cel mai cunoscut pentru povestea clasică a modului în care a descoperit principiile densității și flotabilității în timp ce făcea baie, determinându-l imediat să alerge pe străzile din Syracuse, strigând „Eureka!”. (care se traduce aproximativ în „Am găsit-o!”). În plus, el este cunoscut pentru multe alte fapte semnificative:

• a conturat principiile matematice ale pârghiei, una dintre cele mai vechi mașini
• a creat sisteme elaborate de scripete, se presupune că a putut să miște o navă cu dimensiuni complete trăgând pe o singură funie
• a definit conceptul de centru de greutate
• a creat câmpul staticii, folosind geometria greacă pentru a găsi stări de echilibru pentru obiecte care ar fi impozabile pentru fizicienii moderni
• are reputația că a construit multe invenții, inclusiv un „șurub de apă” pentru mașinile de irigare și război care au ajutat Siracusa împotriva Romei în primul război punic. Unii i se atribuie inventarea odometrului în această perioadă, deși acest lucru nu a fost dovedit.

Poate că cea mai mare realizare a lui Arhimede a fost aceea de a reconcilia marea eroare a lui Aristotel de a separa matematica și natura. Fiind primul fizician matematic, el a arătat că matematica detaliată poate fi aplicată cu creativitate și imaginație atât pentru rezultate teoretice cât și pentru rezultate practice.

Hipparchus

Hipparchus (190 - 120 î.C.) s-a născut în Turcia, deși era grec. El este considerat de mulți drept cel mai mare astronom de observație din Grecia antică. Cu tabele trigonometrice pe care le-a dezvoltat, el a aplicat riguros geometria la studiul astronomiei și a fost capabil să prezice eclipsele solare. El a studiat, de asemenea, mișcarea soarelui și a lunii, calculând cu o precizie mai mare decât oricare dintre el, distanța, dimensiunea și paralaxa lor. Pentru a-l ajuta în această lucrare, el a îmbunătățit multe dintre instrumentele utilizate în observațiile cu ochi goi ai vremii. Matematica folosită indică faptul că Hipparchus ar fi putut studia matematica babiloniană și a fost responsabil pentru aducerea o parte din aceste cunoștințe în Grecia.

Se apreciază că Hipparchus a scris paisprezece cărți, dar singura lucrare directă care a rămas a fost un comentariu la un poem astronomic popular. Poveștile povestesc despre Hipparchus care a calculat circumferința Pământului, dar acest lucru este într-o dispută.

Ptolemeu

Ultimul mare astronom al lumii antice a fost Claudius Ptolemaeus (cunoscut sub numele de Ptolemeu până la posteritate). În secolul al II-lea C.E., a scris un rezumat al astronomiei antice (împrumutat foarte mult de la Hipparch - aceasta este principala noastră sursă de cunoaștere a lui Hipparchus), care a fost cunoscută în întreaga Arabie ca Almagest (cel mai bun). El a conturat formal modelul geocentric al universului, descriind o serie de cercuri și sfere concentrice pe care s-au mișcat alte planete. Combinațiile trebuiau să fie extrem de complicate pentru a ține cont de mișcările observate, dar lucrarea sa a fost suficient de adecvată, încât timp de paisprezece secole a fost văzută ca o declarație completă a mișcării cerești.

Cu toate acestea, odată cu căderea Romei, stabilitatea care susține o astfel de inovație a dispărut în lumea europeană. O mare parte din cunoștințele obținute de lumea antică s-au pierdut în perioada Evului Întunecat. De exemplu, din cele 150 de lucrări aristotelice de renume, doar 30 există astăzi, iar unele dintre acestea sunt puțin mai mult decât note de prelegere. În acea epocă, descoperirea cunoașterii ar fi orientată către Orient: China și Orientul Mijlociu.