Rivoluzione scientifica - Scientific Revolution

La rivoluzione scientifica è stata una serie di eventi che hanno segnato l' emergere della scienza moderna durante il primo periodo moderno , quando gli sviluppi in matematica , fisica , astronomia , biologia (inclusa l'anatomia umana ) e chimica hanno trasformato le opinioni della società sulla natura. La rivoluzione scientifica ebbe luogo in Europa verso la fine del periodo rinascimentale e continuò fino alla fine del XVIII secolo, influenzando il movimento sociale intellettuale noto come illuminismo. Mentre i suoi date sono dibattute, la pubblicazione nel 1543 di Nicolaus Copernicus ' De revolutionibus orbium coelestium ( Sulle rivoluzioni del celeste Sfere ) è spesso citato come segna l'inizio della rivoluzione scientifica.

Il concetto di una rivoluzione scientifica che si svolge in un lungo periodo è emerso nel diciottesimo secolo nell'opera di Jean Sylvain Bailly , che ha visto un processo in due fasi di spazzare via il vecchio e stabilire il nuovo. L'inizio della Rivoluzione Scientifica, il ' Rinascimento Scientifico ', fu incentrato sul recupero della conoscenza degli antichi; questo è generalmente considerato come concluso nel 1632 con la pubblicazione di Galileo s' Dialogo sopra i massimi sistemi del mondo due massimi . Il completamento della Rivoluzione Scientifica è attribuito alla "grande sintesi" dei Principia di Isaac Newton del 1687 . L'opera ha formulato le leggi del moto e della gravitazione universale , completando così la sintesi di una nuova cosmologia. Alla fine del XVIII secolo, l'età dell'Illuminismo che seguì la Rivoluzione Scientifica lasciò il posto all'" Età della Riflessione ".

introduzione

I grandi progressi della scienza sono stati definiti "rivoluzioni" dal XVIII secolo. Ad esempio, nel 1747, il matematico francese Alexis Clairaut scrisse che "Si diceva che Newton nella sua stessa vita avesse creato una rivoluzione". La parola è stata usata anche nella prefazione all'opera di Antoine Lavoisier del 1789 che annunciava la scoperta dell'ossigeno. "Poche rivoluzioni nella scienza hanno immediatamente suscitato così tanta attenzione generale come l'introduzione della teoria dell'ossigeno ... Lavoisier ha visto la sua teoria accettata da tutti gli uomini più eminenti del suo tempo e affermata in gran parte d'Europa in pochi anni dalla sua prima promulgazione».

Nel XIX secolo, William Whewell descrisse la rivoluzione nella scienza stessa – il metodo scientifico – avvenuta nel XV-XVI secolo. "Tra le più cospicue delle rivoluzioni che hanno subito le opinioni su questo argomento, c'è il passaggio da un'implicita fiducia nei poteri interni della mente umana a una dichiarata dipendenza dall'osservazione esterna; e da un'illimitata riverenza per la saggezza del passato, a una fervida aspettativa di cambiamento e miglioramento." Ciò ha dato origine alla visione comune della Rivoluzione Scientifica di oggi:

Emerse una nuova visione della natura, che sostituì la visione greca che aveva dominato la scienza per quasi 2000 anni. La scienza divenne una disciplina autonoma, distinta sia dalla filosofia che dalla tecnologia, e venne considerata come avente obiettivi utilitaristici.

Ritratto di Galileo Galilei di Leoni

Si presume tradizionalmente che la rivoluzione scientifica inizi con la rivoluzione copernicana (iniziata nel 1543) e sia completata nella "grande sintesi" dei Principia di Isaac Newton del 1687 . Gran parte del cambiamento di atteggiamento venne da Francis Bacon il cui "annuncio fiducioso ed enfatico" nel progresso moderno della scienza ispirò la creazione di società scientifiche come la Royal Society e Galileo che sostenne Copernico e sviluppò la scienza del movimento.

Nel XX secolo, Alexandre Koyré introdusse il termine "rivoluzione scientifica", incentrando la sua analisi su Galileo. Il termine è stato reso popolare da Butterfield nel suo Origins of Modern Science . Thomas Kuhn '1962 il lavoro s La struttura delle rivoluzioni scientifiche ha sottolineato che diversi quadri-tale teorici come Einstein ' s teoria della relatività e la teoria di Newton di gravità , che ha sostituito-non possono essere direttamente confrontati senza volerlo perdita.

Significato

Il periodo ha visto una trasformazione fondamentale nelle idee scientifiche attraverso la matematica, la fisica, l'astronomia e la biologia nelle istituzioni che supportano l'indagine scientifica e nell'immagine più diffusa dell'universo. La rivoluzione scientifica ha portato alla creazione di diverse scienze moderne. Nel 1984, Joseph Ben-David scrisse:

La rapida accumulazione della conoscenza, che ha caratterizzato lo sviluppo della scienza a partire dal XVII secolo, non si era mai verificata prima di allora. Il nuovo tipo di attività scientifica emerse solo in pochi paesi dell'Europa occidentale, e per circa duecento anni si limitò a quella piccola area. (Dal 19° secolo, la conoscenza scientifica è stata assimilata dal resto del mondo).

Molti scrittori contemporanei e storici moderni affermano che ci fu un cambiamento rivoluzionario nella visione del mondo. Nel 1611 il poeta inglese John Donne scrisse:

[La] nuova Filosofia chiama tutti in dubbio,

L'Elemento del fuoco è completamente spento;
Il sole è perduto, e la terra, e l'ingegno di nessuno

Può ben indirizzarlo dove cercarlo.

Lo storico della metà del 20 ° secolo Herbert Butterfield era meno sconcertato, ma tuttavia vide il cambiamento come fondamentale:

Poiché quella rivoluzione ha trasformato l'autorità in inglese non solo del Medioevo ma del mondo antico - poiché è iniziata non solo nell'eclissi della filosofia scolastica ma nella distruzione della fisica aristotelica - essa eclissa tutto dall'ascesa del cristianesimo e riduce il Rinascimento e Riforma al rango di meri episodi, meri spostamenti interni all'interno del sistema della cristianità medievale... è diventato un anacronismo e un ingombro.

Il professore di storia Peter Harrison attribuisce al cristianesimo di aver contribuito all'ascesa della rivoluzione scientifica:

gli storici della scienza sanno da tempo che i fattori religiosi hanno svolto un ruolo significativamente positivo nell'emergere e nella persistenza della scienza moderna in Occidente. Non solo molte delle figure chiave nell'ascesa della scienza erano individui con sinceri impegni religiosi, ma i nuovi approcci alla natura che hanno aperto la strada sono stati sostenuti in vari modi da presupposti religiosi. ... Eppure, molte delle figure di spicco della rivoluzione scientifica si immaginavano campioni di una scienza che era più compatibile con il cristianesimo rispetto alle idee medievali sul mondo naturale che hanno sostituito.

Sfondo antico e medievale

Modello tolemaico delle sfere per Venere , Marte , Giove e Saturno . Georg von Peuerbach , Theoricae novae planetarum , 1474.

La Rivoluzione Scientifica fu costruita sulla base dell'apprendimento e della scienza dell'antica Grecia nel Medioevo , così come era stata elaborata e ulteriormente sviluppata dalla scienza romana/bizantina e dalla scienza islamica medievale . Alcuni studiosi hanno notato un legame diretto tra "aspetti particolari del cristianesimo tradizionale" e l'ascesa della scienza. La " tradizione aristotelica " era ancora un importante quadro intellettuale nel XVII secolo, sebbene a quel tempo i filosofi naturali si fossero allontanati da gran parte di essa. Le idee scientifiche chiave risalenti all'antichità classica erano cambiate drasticamente nel corso degli anni e in molti casi erano state screditate. Le idee rimaste, che sono state trasformate fondamentalmente durante la Rivoluzione Scientifica, includono:

  • La cosmologia di Aristotele che poneva la Terra al centro di un cosmo gerarchico sferico . Le regioni terrestre e celeste erano costituite da diversi elementi che avevano diversi tipi di movimento naturale .
    • La regione terrestre, secondo Aristotele, consisteva di sfere concentriche dei quattro elementi : terra , acqua , aria e fuoco . Tutti i corpi si muovevano naturalmente in linea retta fino a raggiungere la sfera appropriata alla loro composizione elementare, il loro posto naturale . Tutti gli altri movimenti terrestri erano non naturali o violenti .
    • La regione celeste era costituita dal quinto elemento, l' etere , che era immutabile e si muoveva naturalmente con moto circolare uniforme . Nella tradizione aristotelica, le teorie astronomiche cercavano di spiegare il moto irregolare osservato degli oggetti celesti attraverso gli effetti combinati di molteplici moti circolari uniformi.
  • Il modello tolemaico del moto planetario : sulla base del modello geometrico di Eudosso di Cnido , Tolomeo 's Almagesto , ha dimostrato che i calcoli potrebbero calcolare l'esatta posizione del Sole, della Luna, le stelle ei pianeti nel futuro e nel passato, e ha mostrato come questi modelli computazionali sono stati derivati ​​da osservazioni astronomiche. Come tali hanno formato il modello per i successivi sviluppi astronomici. La base fisica per i modelli tolemaici invocava strati di gusci sferici , sebbene i modelli più complessi non fossero coerenti con questa spiegazione fisica.

È importante notare che esistevano antichi precedenti di teorie e sviluppi alternativi che prefiguravano scoperte successive nel campo della fisica e della meccanica; ma alla luce del numero limitato di opere sopravvissute alla traduzione in un periodo in cui molti libri furono persi a causa della guerra, tali sviluppi rimasero oscuri per secoli e tradizionalmente si ritiene che abbiano avuto scarso effetto sulla riscoperta di tali fenomeni; considerando che l'invenzione della stampa ha reso comune l'ampia diffusione di tali progressi incrementali della conoscenza. Nel frattempo, tuttavia, nel medioevo furono compiuti progressi significativi in ​​geometria, matematica e astronomia.

È anche vero che molte delle figure importanti della Rivoluzione Scientifica condividevano il generale rispetto rinascimentale per l'apprendimento antico e citavano antichi pedigree per le loro innovazioni. Niccolò Copernico (1473–1543), Galileo Galilei (1564–1642), Johannes Kepler (1571-1630) e Isaac Newton (1642–1727) hanno tutti tracciato diverse ascendenze antiche e medievali per il sistema eliocentrico . Negli Axioms Scholium dei suoi Principia , Newton disse che le sue tre leggi assiomatiche del moto erano già accettate da matematici come Christiaan Huygens (1629-1695), Wallace, Wren e altri. Mentre preparava un'edizione riveduta dei suoi Principia , Newton attribuì la sua legge di gravità e la sua prima legge di movimento a una serie di personaggi storici.

Nonostante queste riserve, la teoria standard della storia della Rivoluzione Scientifica afferma che il XVII secolo fu un periodo di cambiamenti scientifici rivoluzionari. Non solo ci furono sviluppi teorici e sperimentali rivoluzionari, ma cosa ancora più importante, il modo in cui gli scienziati lavorarono fu radicalmente cambiato. Ad esempio, sebbene accenni al concetto di inerzia siano suggeriti sporadicamente nell'antica discussione sul movimento, il punto saliente è che la teoria di Newton differiva dalle antiche concezioni in modi chiave, come una forza esterna che è un requisito per il movimento violento nella teoria di Aristotele.

Metodo scientifico

Con il metodo scientifico concepito nel XVII secolo, le circostanze naturali e artificiali furono accantonate poiché una tradizione di ricerca di sperimentazione sistematica fu lentamente accettata dalla comunità scientifica. La filosofia dell'uso di un approccio induttivo per ottenere conoscenza - abbandonare l'assunto e tentare di osservare con una mente aperta - era in contrasto con il precedente approccio aristotelico della deduzione , mediante il quale l'analisi dei fatti noti produceva ulteriore comprensione. In pratica, molti scienziati e filosofi credevano che fosse necessario un sano mix di entrambi: la volontà di mettere in discussione le ipotesi, ma anche di interpretare le osservazioni ritenute avere un certo grado di validità.

Alla fine della Rivoluzione scientifica il mondo qualitativo dei filosofi che leggono libri era stato trasformato in un mondo meccanico e matematico da conoscere attraverso la ricerca sperimentale. Sebbene non sia certamente vero che la scienza newtoniana fosse come la scienza moderna sotto tutti gli aspetti, somigliava concettualmente alla nostra in molti modi. Molti dei tratti distintivi della scienza moderna , in particolare per quanto riguarda la sua istituzionalizzazione e professionalizzazione, non sono diventati standard fino alla metà del XIX secolo.

Empirismo

La modalità primaria di interazione con il mondo della tradizione scientifica aristotelica era attraverso l'osservazione e la ricerca di circostanze "naturali" attraverso il ragionamento. Insieme a questo approccio c'era la convinzione che eventi rari che sembravano contraddire i modelli teorici fossero aberrazioni, che non dicevano nulla sulla natura così com'era "naturalmente". Durante la Rivoluzione Scientifica, le mutate percezioni circa il ruolo dello scienziato rispetto alla natura, il valore dell'evidenza, sperimentale o osservata, portarono a una metodologia scientifica in cui l' empirismo giocava un ruolo importante, ma non assoluto.

All'inizio della rivoluzione scientifica, l'empirismo era già diventato una componente importante della scienza e della filosofia naturale. I pensatori precedenti , incluso il filosofo nominalista dell'inizio del XIV secolo Guglielmo di Ockham , avevano iniziato il movimento intellettuale verso l'empirismo.

Il termine empirismo britannico è entrato in uso per descrivere le differenze filosofiche percepite tra due dei suoi fondatori Francis Bacon , descritto come empirista, e René Descartes , che è stato descritto come razionalista. Thomas Hobbes , George Berkeley e David Hume furono i principali esponenti della filosofia, che svilupparono una sofisticata tradizione empirica come base della conoscenza umana.

Una formulazione influente dell'empirismo è stato John Locke s' Saggio sull'intelletto umano (1689), in cui sosteneva che l'unica vera conoscenza che potrebbe essere accessibile alla mente umana era quella che era basato su esperienza. Ha scritto che la mente umana è stata creata come una tabula rasa , una "tavoletta vuota", su cui sono state registrate le impressioni sensoriali e hanno costruito la conoscenza attraverso un processo di riflessione.

Scienza baconiana

Francis Bacon è stata una figura fondamentale nello stabilire il metodo scientifico di indagine. Ritratto di Frans Pourbus il Giovane (1617).

Le basi filosofiche della Rivoluzione Scientifica furono poste da Francis Bacon, che è stato chiamato il padre dell'empirismo . Le sue opere hanno stabilito e divulgato metodologie induttive per l'indagine scientifica, spesso chiamate metodo baconiano o semplicemente metodo scientifico. La sua richiesta di una procedura pianificata di indagine su tutte le cose naturali ha segnato una nuova svolta nel quadro retorico e teorico della scienza, gran parte del quale circonda ancora oggi le concezioni di metodologia corretta .

Bacone propose una grande riforma di ogni processo di conoscenza per il progresso dell'apprendimento divino e umano, che chiamò Instauratio Magna (La Grande Instaurazione). Per Bacon, questa riforma porterebbe a un grande progresso nella scienza ea una progenie di nuove invenzioni che allevieranno le miserie ei bisogni dell'umanità. Il suo Novum Organum fu pubblicato nel 1620. Sosteneva che l'uomo è "il ministro e interprete della natura", che "conoscenza e potere umano sono sinonimi", che "gli effetti sono prodotti per mezzo di strumenti e aiuti", e che "l'uomo mentre l'operare può solo applicare o ritirare i corpi naturali; la natura internamente fa il resto", e poi che "la natura può essere comandata solo obbedendo a lei". Ecco un estratto della filosofia di questo lavoro, che mediante la conoscenza della natura e l'uso di strumenti, l'uomo può governare o dirigere il lavoro naturale della natura per produrre risultati definiti. Pertanto, quell'uomo, cercando la conoscenza della natura, può raggiungere il potere su di essa, e così ristabilire l'"Impero dell'Uomo sulla creazione", che era stato perso con la Caduta insieme alla purezza originaria dell'uomo. In questo modo, credeva, l'umanità sarebbe stata elevata al di sopra delle condizioni di impotenza, povertà e miseria, entrando in una condizione di pace, prosperità e sicurezza.

A questo scopo di ottenere conoscenza e potere sulla natura, Bacon ha delineato in questo lavoro un nuovo sistema di logica che credeva superiore ai vecchi modi di sillogismo , sviluppando il suo metodo scientifico, costituito da procedure per isolare la causa formale di un fenomeno (calore, per esempio) per induzione eliminativa. Per lui, il filosofo deve procedere attraverso il ragionamento induttivo dal fatto di assioma per legge fisica . Prima di iniziare questa induzione, però, il ricercatore deve liberare la sua mente da certe false nozioni o tendenze che distorcono la verità. In particolare, scoprì che la filosofia era troppo preoccupata per le parole, in particolare il discorso e il dibattito, piuttosto che osservare effettivamente il mondo materiale: "Mentre gli uomini credono che la loro ragione governi le parole, in realtà, le parole tornano indietro e riflettono il loro potere sull'intelletto, e così rendono la filosofia e la scienza sofisticate e inattive."

Bacone riteneva della massima importanza per la scienza non continuare a fare discussioni intellettuali o perseguire scopi meramente contemplativi, ma che dovrebbe lavorare per il miglioramento della vita dell'umanità producendo nuove invenzioni, avendo anche affermato che "le invenzioni sono anche, come erano, nuove creazioni e imitazioni di opere divine". Ha esplorato il carattere di vasta portata e cambiamento del mondo delle invenzioni, come la stampa , la polvere da sparo e la bussola .

Nonostante la sua influenza sulla metodologia scientifica, egli stesso rifiutò nuove teorie corrette come il magnetismo di William Gilbert , l'eliocentrismo di Copernico e le leggi del moto planetario di Keplero .

Sperimentazione scientifica

Bacon ha descritto per primo il metodo sperimentale .

Resta la semplice esperienza; che, se presa come viene, si chiama accidente, se cercata, esperimento. Il vero metodo dell'esperienza prima accende la candela [ipotesi], e poi per mezzo della candela indica la via [ordina e delimita l'esperimento]; cominciando come fa con l'esperienza debitamente ordinata e digerita, non pasticciata o erratica, e da essa deducendo assiomi [teorie], e da assiomi stabiliti di nuovo nuovi esperimenti.

—  Francesco Bacone. Novum Organum. 1620.

William Gilbert è stato uno dei primi sostenitori di questo metodo. Rifiutò appassionatamente sia la filosofia aristotelica prevalente che il metodo scolastico di insegnamento universitario. Il suo libro De Magnete è stato scritto nel 1600 ed è considerato da alcuni il padre dell'elettricità e del magnetismo. In questo lavoro, descrive molti dei suoi esperimenti con il suo modello Terra chiamato terrella . Da questi esperimenti, concluse che la Terra stessa era magnetica e che questo era il motivo per cui le bussole puntano a nord.

Schema da William Gilbert 's De Magnete , un lavoro pionieristico della scienza sperimentale

De Magnete è stato influente non solo per l'interesse intrinseco del suo oggetto, ma anche per il modo rigoroso in cui Gilbert ha descritto i suoi esperimenti e il suo rifiuto delle antiche teorie del magnetismo. Secondo Thomas Thomson , "il libro di Gilbert sul magnetismo pubblicato nel 1600, è uno dei migliori esempi di filosofia induttiva che sia mai stato presentato al mondo. È il più notevole, perché ha preceduto il Novum Organum of Bacon, in cui è stato spiegato per la prima volta il metodo induttivo di filosofare."

Galileo Galilei è stato definito il "padre della moderna astronomia osservativa ", il "padre della fisica moderna", il "padre della scienza" e "il padre della scienza moderna". I suoi contributi originali alla scienza del movimento sono stati fatti attraverso una combinazione innovativa di esperimento e matematica.

In questa pagina Galileo Galilei notò per primo le lune di Giove . Galileo ha rivoluzionato lo studio del mondo naturale con il suo rigoroso metodo sperimentale.

Galileo è stato uno dei primi pensatori moderni ad affermare chiaramente che le leggi della natura sono matematiche. In The Assayer ha scritto "La filosofia è scritta in questo grande libro, l'universo ... È scritto nel linguaggio della matematica, e i suoi caratteri sono triangoli, cerchi e altre figure geometriche;...." Le sue analisi matematiche sono un ulteriore sviluppo di una tradizione impiegata dai filosofi naturali della tarda scuola, che Galileo apprese quando studiava filosofia. Ignorò l'aristotelismo. In termini più ampi, il suo lavoro segnò un altro passo verso l'eventuale separazione della scienza sia dalla filosofia che dalla religione; uno sviluppo importante nel pensiero umano. Era spesso disposto a cambiare le sue opinioni in conformità con l'osservazione. Per eseguire i suoi esperimenti, Galileo doveva stabilire standard di lunghezza e tempo, in modo che le misurazioni effettuate in giorni diversi e in laboratori diversi potessero essere confrontate in modo riproducibile. Ciò ha fornito una base affidabile su cui confermare le leggi matematiche utilizzando il ragionamento induttivo .

Galileo ha mostrato un apprezzamento per il rapporto tra matematica, fisica teorica e fisica sperimentale. Capì la parabola , sia in termini di sezioni coniche che in termini di ordinata (y) variabile come il quadrato dell'ascissa (x). Galilei affermò inoltre che la parabola era la traiettoria teoricamente ideale di un proiettile uniformemente accelerato in assenza di attrito e altri disturbi. Ha ammesso che ci sono limiti alla validità di questa teoria, rilevando su basi teoriche che una traiettoria di proiettile di dimensioni paragonabili a quella della Terra non potrebbe essere una parabola, ma ha comunque sostenuto che per distanze fino alla gamma del artiglieria del suo tempo, la deviazione della traiettoria di un proiettile da una parabola sarebbe solo molto lieve.

matematizzazione

La conoscenza scientifica, secondo gli aristotelici, si occupava di stabilire le vere e necessarie cause delle cose. Nella misura in cui i filosofi naturali medievali usavano problemi matematici, limitavano gli studi sociali alle analisi teoriche della velocità locale e di altri aspetti della vita. La misurazione effettiva di una grandezza fisica e il confronto di tale misurazione con un valore calcolato sulla base della teoria era in gran parte limitato alle discipline matematiche dell'astronomia e dell'ottica in Europa.

Nel XVI e XVII secolo, gli scienziati europei iniziarono ad applicare sempre più misurazioni quantitative alla misurazione dei fenomeni fisici sulla Terra. Galileo sosteneva con forza che la matematica forniva una sorta di certezza necessaria che poteva essere paragonata a quella di Dio: "...rispetto a quelle poche [ proposizioni matematiche ] che l'intelletto umano comprende, credo che la sua conoscenza sia uguale al Divino in certezza oggettiva.. ."

Galileo anticipa il concetto di un'interpretazione matematica sistematica del mondo nel suo libro Il Saggiatore :

La filosofia [cioè la fisica] è scritta in questo grande libro - voglio dire l'universo - che è continuamente aperto al nostro sguardo, ma non può essere compreso se prima non si impara a comprendere il linguaggio ea interpretare i caratteri in cui è scritto. È scritto nel linguaggio della matematica , ei suoi caratteri sono triangoli, cerchi e altre figure geometriche, senza le quali è umanamente impossibile capirne una sola parola; senza questi, si va in giro in un oscuro labirinto.

La filosofia meccanica

Isaac Newton in un ritratto del 1702 di Godfrey Kneller

Aristotele riconobbe quattro tipi di cause e, ove applicabile, la più importante di esse è la "causa finale". La causa finale era lo scopo, l'obiettivo o lo scopo di un processo naturale o di una cosa creata dall'uomo. Fino alla Rivoluzione Scientifica, era molto naturale vedere tali obiettivi, come ad esempio la crescita di un bambino, che portassero a un adulto maturo. L'intelligenza è stata assunta solo allo scopo di manufatti artificiali; non è stato attribuito ad altri animali o alla natura.

Nella " filosofia meccanica " non è consentito alcun campo o azione a distanza, le particelle oi corpuscoli di materia sono fondamentalmente inerti. Il movimento è causato da una collisione fisica diretta. Laddove le sostanze naturali erano state precedentemente intese in modo organico, i filosofi meccanici le consideravano come macchine. Di conseguenza, la teoria di Isaac Newton sembrava una sorta di ritorno all'" azione spettrale a distanza ". Secondo Thomas Kuhn, Newton e Cartesio sostenevano il principio teleologico che Dio conservasse la quantità di moto nell'universo:

La gravità, interpretata come un'attrazione innata tra ogni coppia di particelle di materia, era una qualità occulta nello stesso senso in cui lo era stata la "tendenza a cadere" degli scolastici... Alla metà del Settecento quell'interpretazione era stata accettata quasi universalmente , e il risultato è stato un vero e proprio ritorno (che non è la stessa cosa di una regressione) a uno standard scolastico. Attrazioni e repulsioni innate univano dimensione, forma, posizione e movimento come proprietà primarie della materia fisicamente irriducibili.

Newton aveva anche specificamente attribuito alla materia il potere intrinseco dell'inerzia, contro la tesi meccanicista secondo cui la materia non ha poteri intrinseci. Ma mentre Newton negava con veemenza che la gravità fosse un potere intrinseco della materia, il suo collaboratore Roger Cotes fece della gravità anche un potere intrinseco della materia, come indicato nella sua famosa prefazione alla seconda edizione dei Principia del 1713 da lui curata, e contraddiceva lo stesso Newton. E fu l'interpretazione della gravità di Cotes, piuttosto che quella di Newton, che venne accettata.

Istituzionalizzazione

La Royal Society ha avuto origine nel Gresham College nella City di Londra , ed è stata la prima società scientifica al mondo.

I primi passi verso l'istituzionalizzazione dell'indagine e della divulgazione scientifica presero la forma della costituzione di società, dove le nuove scoperte venivano trasmesse, discusse e pubblicate. La prima società scientifica ad essere fondata fu la Royal Society di Londra. Questo è nato da un gruppo precedente, incentrato sul Gresham College negli anni 1640 e 1650. Secondo una storia del Collegio:

La rete scientifica incentrata sul Gresham College ha svolto un ruolo cruciale negli incontri che hanno portato alla formazione della Royal Society.

Questi medici e filosofi naturali furono influenzati dalla " nuova scienza ", come promossa da Francis Bacon nella sua Nuova Atlantide , dal 1645 circa in poi. Un gruppo noto come The Philosophical Society of Oxford era gestito secondo una serie di regole ancora conservate dalla Bodleian Library .

Il 28 novembre 1660, il comitato del 1660 di 12 annunciò la formazione di un "Collegio per la promozione dell'apprendimento sperimentale fisico-matematico", che si sarebbe riunito settimanalmente per discutere di scienza ed eseguire esperimenti. Al secondo incontro, Robert Moray annunciò che il re approvava le riunioni e il 15 luglio 1662 fu firmato uno statuto reale che creava la "Royal Society of London", con Lord Brouncker come primo presidente. Un secondo Royal Charter fu firmato il 23 aprile 1663, con il Re indicato come Fondatore e con il nome di "The Royal Society of London for the Improvement of Natural Knowledge"; Robert Hooke è stato nominato curatore degli esperimenti a novembre. Questo iniziale favore reale è continuato e da allora ogni monarca è stato il patrono della Società.

L' Accademia francese delle scienze è stata fondata nel 1666.

Il primo segretario della Società fu Henry Oldenburg . I suoi primi incontri includevano esperimenti eseguiti prima da Robert Hooke e poi da Denis Papin , nominato nel 1684. Questi esperimenti variavano nella loro area tematica, ed erano entrambi importanti in alcuni casi e banali in altri. La società ha iniziato la pubblicazione di Philosophical Transactions dal 1665, la rivista scientifica più antica e longeva al mondo, che ha stabilito gli importanti principi della priorità scientifica e della revisione tra pari .

I francesi fondarono l' Accademia delle Scienze nel 1666. In contrasto con le origini private della sua controparte britannica, l'Accademia fu fondata come ente governativo da Jean-Baptiste Colbert . Le sue regole furono stabilite nel 1699 dal re Luigi XIV , quando ricevette il nome di "Accademia Reale delle Scienze" e fu installato al Louvre di Parigi.

Nuove idee

Poiché la rivoluzione scientifica non è stata segnata da alcun singolo cambiamento, le seguenti nuove idee hanno contribuito a quella che viene chiamata la rivoluzione scientifica. Molti di loro erano rivoluzioni nei loro campi.

Astronomia

eliocentrismo

Per quasi cinque millenni, il modello geocentrico della Terra come centro dell'universo era stato accettato da tutti tranne che da pochi astronomi. Nella cosmologia di Aristotele, la posizione centrale della Terra era forse meno significativa della sua identificazione come regno di imperfezione, incostanza, irregolarità e cambiamento, in contrapposizione ai "cieli" (Luna, Sole, pianeti, stelle), che erano considerati perfetti, permanente, immutabile e, nel pensiero religioso, il regno degli esseri celesti. La Terra era persino composta di materiale diverso, i quattro elementi "terra", "acqua", "fuoco" e "aria", mentre sufficientemente al di sopra della sua superficie (all'incirca l'orbita della Luna), i cieli erano composti da una sostanza diversa chiamato "etere". Il modello eliocentrico che lo sostituì implicava non solo lo spostamento radicale della terra in un'orbita attorno al sole, ma la condivisione di una posizione con gli altri pianeti implicava un universo di componenti celesti costituiti dalle stesse sostanze mutevoli della Terra. I moti celesti non avevano più bisogno di essere governati da una perfezione teorica, confinata in orbite circolari.

Ritratto di Johannes Keplero

Il lavoro di Copernico del 1543 sul modello eliocentrico del sistema solare cercò di dimostrare che il sole era il centro dell'universo. Pochi erano infastiditi da questo suggerimento, e il papa e diversi arcivescovi erano abbastanza interessati da volere maggiori dettagli. Il suo modello fu poi utilizzato per creare il calendario di papa Gregorio XIII . Tuttavia, l'idea che la terra si muovesse intorno al sole era messa in dubbio dalla maggior parte dei contemporanei di Copernico. Contraddiceva non solo l'osservazione empirica, a causa dell'assenza di una parallasse stellare osservabile , ma più significativamente all'epoca, l'autorità di Aristotele.

Le scoperte di Johannes Kepler e Galileo hanno dato credibilità alla teoria. Keplero era un astronomo che, utilizzando le accurate osservazioni di Tycho Brahe , propose che i pianeti si muovessero attorno al sole non in orbite circolari, ma in orbite ellittiche. Insieme alle sue altre leggi del moto planetario, questo gli ha permesso di creare un modello del sistema solare che era un miglioramento rispetto al sistema originale di Copernico. I principali contributi di Galileo all'accettazione del sistema eliocentrico furono la sua meccanica, le osservazioni che fece con il suo telescopio e la sua dettagliata presentazione del caso del sistema. Usando una prima teoria dell'inerzia , Galileo potrebbe spiegare perché le rocce cadute da una torre cadono dritte anche se la terra ruota. Le sue osservazioni delle lune di Giove, delle fasi di Venere, delle macchie del sole e delle montagne della luna hanno contribuito a screditare la filosofia aristotelica e la teoria tolemaica del sistema solare. Attraverso le loro scoperte combinate, il sistema eliocentrico ottenne supporto e alla fine del XVII secolo fu generalmente accettato dagli astronomi.

Questo lavoro è culminato nel lavoro di Isaac Newton. I Principia di Newton hanno formulato le leggi del moto e della gravitazione universale, che hanno dominato la visione degli scienziati dell'universo fisico per i tre secoli successivi. Derivando le leggi del moto planetario di Keplero dalla sua descrizione matematica della gravità, e quindi utilizzando gli stessi principi per spiegare le traiettorie delle comete , le maree, la precessione degli equinozi e altri fenomeni, Newton ha rimosso gli ultimi dubbi sulla validità di il modello eliocentrico del cosmo. Questo lavoro ha anche dimostrato che il moto degli oggetti sulla Terra e dei corpi celesti potrebbe essere descritto dagli stessi principi. La sua previsione che la Terra dovrebbe essere modellata come uno sferoide oblato fu in seguito confermata da altri scienziati. Le sue leggi di moto dovevano essere il solido fondamento della meccanica; la sua legge di gravitazione universale combinava la meccanica terrestre e celeste in un unico grande sistema che sembrava essere in grado di descrivere il mondo intero in formule matematiche .

Gravitazione
Isaac Newton 's Principia , ha sviluppato la prima serie di leggi scientifiche unificate.

Oltre a dimostrare il modello eliocentrico, Newton sviluppò anche la teoria della gravitazione. Nel 1679, Newton iniziò a considerare la gravitazione e il suo effetto sulle orbite dei pianeti con riferimento alle leggi del moto planetario di Keplero. Ciò seguì la stimolazione da un breve scambio di lettere nel 1679-1680 con Robert Hooke, che era stato nominato per gestire la corrispondenza della Royal Society, e che aprì una corrispondenza destinata a suscitare contributi da Newton alle transazioni della Royal Society. Il risveglio dell'interesse di Newton per le questioni astronomiche ricevette ulteriore stimolo dall'apparizione di una cometa nell'inverno del 1680-1681, sulla quale corrispondeva con John Flamsteed . Dopo gli scambi con Hooke, Newton elaborò la prova che la forma ellittica delle orbite planetarie risulterebbe da una forza centripeta inversamente proporzionale al quadrato del raggio vettore (vedi legge di gravitazione universale di Newton – Storia e De motu corporum in gyrum ). Newton comunicò i suoi risultati a Edmond Halley e alla Royal Society in De motu corporum in gyrum , nel 1684. Questo tratto conteneva il nucleo che Newton sviluppò e ampliò per formare i Principia .

I Principia furono pubblicati il ​​5 luglio 1687 con l'incoraggiamento e l'aiuto finanziario di Edmond Halley. In questo lavoro, Newton ha affermato le tre leggi universali del moto che hanno contribuito a molti progressi durante la Rivoluzione Industriale che presto seguì e che non sarebbero state migliorate per più di 200 anni. Molti di questi progressi continuano ad essere alla base delle tecnologie non relativistiche nel mondo moderno. Usò la parola latina gravitas (peso) per l'effetto che sarebbe diventato noto come gravità e definì la legge di gravitazione universale .

Il postulato di Newton di una forza invisibile in grado di agire su vaste distanze lo portò a essere criticato per aver introdotto " agenzie occulte " nella scienza. Più tardi, nella seconda edizione dei Principia (1713), Newton respinse fermamente tali critiche in un General Scholium conclusivo , scrivendo che bastava che i fenomeni implicassero un'attrazione gravitazionale, come fecero; ma non ne indicavano finora la causa, ed era sia inutile che improprio formulare ipotesi di cose che non fossero implicate dai fenomeni. (Qui Newton usò quella che divenne la sua famosa espressione "hypotheses non fingo").

Biologia e medicina

scoperte mediche
I disegni intricati e dettagliati di Vesalio di dissezioni umane a Fabrica hanno contribuito a ribaltare le teorie mediche di Galeno .

Gli scritti del medico greco Galeno avevano dominato il pensiero medico europeo per oltre un millennio. Lo studioso fiammingo Vesalio dimostrò errori nelle idee di Galeno. Vesalio dissezionava cadaveri umani, mentre Galeno dissezionava cadaveri animali. Pubblicato nel 1543, il De humani corporis fabrica di Vesalio fu un'opera rivoluzionaria di anatomia umana . Ha sottolineato la priorità della dissezione e quella che è stata chiamata la visione "anatomica" del corpo, vedendo il funzionamento interno umano come una struttura essenzialmente corporea piena di organi disposti nello spazio tridimensionale. Questo era in netto contrasto con molti dei modelli anatomici usati in precedenza, che avevano forti elementi galenici/aristotelici, così come elementi di astrologia .

Oltre alla prima buona descrizione dell'osso sfenoide , mostrò che lo sterno consiste di tre porzioni e il sacro di cinque o sei; e descrisse accuratamente il vestibolo all'interno dell'osso temporale. Non solo verificò l'osservazione di Etienne sulle valvole delle vene epatiche, ma descrisse la vena azygos , e scoprì il canale che passa nel feto tra la vena ombelicale e la vena cava, da allora chiamato dotto venoso . Descrisse l' omento e le sue connessioni con lo stomaco, la milza e il colon ; diede le prime visioni corrette della struttura del piloro ; osservato le piccole dimensioni dell'appendice cecale nell'uomo; diede il primo buon resoconto del mediastino e della pleura e la più completa descrizione dell'anatomia del cervello ancora avanzata. Non capiva i recessi inferiori; e il suo racconto dei nervi è confuso dal considerare l'ottica come la prima coppia, la terza come la quinta e la quinta come la settima.

Prima di Vesalio, le note anatomiche di Alessandro Achillini dimostrano una descrizione dettagliata del corpo umano e confrontano ciò che ha trovato durante le sue dissezioni con ciò che altri come Galeno e Avicenna hanno trovato e ne rileva somiglianze e differenze. Niccolò Massa era un anatomista italiano che scrisse un primo testo di anatomia Anatomiae Libri Introductorius nel 1536, descrisse il liquido cerebrospinale e fu autore di diverse opere mediche. Jean Fernel è stato un medico francese che ha introdotto il termine " fisiologia " per descrivere lo studio della funzione del corpo ed è stato il primo a descrivere il canale spinale .

Ulteriore lavoro pionieristico fu svolto da William Harvey , che pubblicò De Motu Cordis nel 1628. Harvey fece un'analisi dettagliata della struttura complessiva del cuore , passando all'analisi delle arterie , mostrando come la loro pulsazione dipenda dalla contrazione del cuore. ventricolo sinistro , mentre la contrazione del ventricolo destro spinge la sua carica di sangue nell'arteria polmonare . Notò che i due ventricoli si muovono insieme quasi contemporaneamente e non indipendentemente come era stato pensato in precedenza dai suoi predecessori.

Immagine di vene da William Harvey s' Exercitatio Anatomica de motu cordis et Sanguinis in Animalibus . Harvey dimostrò che il sangue circolava nel corpo, invece di essere creato nel fegato.

Nell'ottavo capitolo, Harvey ha stimato la capacità del cuore , quanto sangue viene espulso attraverso ciascuna pompa del cuore e il numero di volte in cui il cuore batte in mezz'ora. Da queste stime, dimostrò che secondo la teoria di Gaelen che il sangue veniva continuamente prodotto nel fegato, la cifra assurdamente grande di 540 libbre di sangue dovrebbe essere prodotta ogni giorno. Avendo a portata di mano questa semplice proporzione matematica - che implicherebbe un ruolo apparentemente impossibile per il fegato - Harvey ha continuato a dimostrare come il sangue circolasse in circolo per mezzo di innumerevoli esperimenti inizialmente fatti su serpenti e pesci : legando le loro vene e arterie in periodi di tempo, Harvey ha notato le modifiche avvenute; infatti, legando le vene , il cuore si svuotava, mentre facendo altrettanto con le arterie, l'organo si gonfiava.

Questo processo è stato successivamente eseguito sul corpo umano (nell'immagine a sinistra): il medico ha legato una stretta legatura sulla parte superiore del braccio di una persona. Ciò interromperebbe il flusso sanguigno dalle arterie e dalle vene . Fatto ciò, il braccio sotto la legatura era freddo e pallido, mentre sopra la legatura era caldo e gonfio. La legatura è stata leggermente allentata, il che ha permesso al sangue delle arterie di entrare nel braccio, poiché le arterie sono più profonde nella carne rispetto alle vene. Quando questo è stato fatto, l'effetto opposto è stato visto nell'avambraccio. Adesso era caldo e gonfio. Anche le vene erano più visibili, poiché ora erano piene di sangue .

Sono stati fatti vari altri progressi nella comprensione e nella pratica medica. Il medico francese Pierre Fauchard ha iniziato la scienza dell'odontoiatria come la conosciamo oggi ed è stato nominato "il padre dell'odontoiatria moderna". Il chirurgo Ambroise Paré (c. 1510–1590) era un leader nelle tecniche chirurgiche e nella medicina del campo di battaglia , in particolare nel trattamento delle ferite , e Herman Boerhaave (1668–1738) è talvolta indicato come un "padre della fisiologia" a causa del suo insegnamento esemplare a Leida e il suo libro di testo Institutiones medicae (1708).

Chimica

Pagina di titolo da Il chimico scettico , un testo fondamentale della chimica, scritto da Robert Boyle nel 1661

La chimica , e la sua antecedente alchimia , divenne un aspetto sempre più importante del pensiero scientifico nel corso del XVI e XVII secolo. L'importanza della chimica è indicata dalla gamma di importanti studiosi che si sono impegnati attivamente nella ricerca chimica. Tra loro c'erano l' astronomo Tycho Brahe , il medico chimico Paracelso , Robert Boyle , Thomas Browne e Isaac Newton . A differenza della filosofia meccanica, la filosofia chimica ha sottolineato i poteri attivi della materia, che gli alchimisti spesso esprimevano in termini di principi vitali o attivi, degli spiriti operanti in natura.

I tentativi pratici di migliorare la raffinazione dei minerali e la loro estrazione per fondere i metalli furono un'importante fonte di informazioni per i primi chimici del XVI secolo, tra cui Georg Agricola (1494-1555), che pubblicò la sua grande opera De re metallica nel 1556. il lavoro descrive i processi altamente sviluppati e complessi di estrazione di minerali metallici, estrazione di metalli e metallurgia del tempo. Il suo approccio ha rimosso il misticismo associato al soggetto, creando la base pratica su cui altri potrebbero costruire.

Si ritiene che il chimico inglese Robert Boyle (1627-1691) abbia affinato il moderno metodo scientifico per l'alchimia e abbia separato ulteriormente la chimica dall'alchimia. Sebbene la sua ricerca abbia chiaramente le sue radici nella tradizione alchemica , Boyle è largamente considerato oggi come il primo chimico moderno, e quindi uno dei fondatori della chimica moderna , e uno dei pionieri del moderno metodo scientifico sperimentale . Sebbene Boyle non fosse la scoperta originale, è meglio conosciuto per la legge di Boyle , che presentò nel 1662: la legge descrive la relazione inversamente proporzionale tra la pressione assoluta e il volume di un gas, se la temperatura viene mantenuta costante all'interno di un sistema chiuso .

Boyle è anche accreditato per la sua pubblicazione storica The Skeptical Chymist nel 1661, che è considerata un libro fondamentale nel campo della chimica. Nel lavoro, Boyle presenta la sua ipotesi che ogni fenomeno fosse il risultato di collisioni di particelle in movimento. Boyle fece appello ai chimici per sperimentare e affermò che gli esperimenti negavano la limitazione degli elementi chimici ai soli quattro classici : terra, fuoco, aria e acqua. Ha anche supplicato che la chimica dovrebbe cessare di essere sottomessa alla medicina o all'alchimia, e assurgere allo status di scienza. È importante sottolineare che ha sostenuto un approccio rigoroso all'esperimento scientifico: credeva che tutte le teorie dovessero essere testate sperimentalmente prima di essere considerate vere. L'opera contiene alcune delle prime idee moderne di atomi , molecole e reazioni chimiche e segna l'inizio della storia della chimica moderna.

Fisico

Ottica
Ottiche di Newton o un trattato dei riflessi, rifrazioni, inflessioni e colori della luce

Importante lavoro è stato svolto nel campo dell'ottica . Johannes Kepler pubblicò Astronomiae Pars Optica ( The Optical Part of Astronomy ) nel 1604. In esso, descrisse la legge dell'inverso del quadrato che governa l'intensità della luce, la riflessione da specchi piani e curvi e i principi delle fotocamere stenopeiche , così come l'astronomia implicazioni dell'ottica come la parallasse e le dimensioni apparenti dei corpi celesti. Astronomiae Pars Optica è generalmente riconosciuto come il fondamento dell'ottica moderna (sebbene la legge di rifrazione sia vistosamente assente).

Willebrord Snellius (1580-1626) trovò la legge matematica della rifrazione , ora nota come legge di Snell , nel 1621. Era stata pubblicata in precedenza nel 984 dC da Ibn Sahl. Successivamente René Descartes (1596-1650) dimostrò, usando la costruzione geometrica e la legge della rifrazione (nota anche come legge di Cartesio), che il raggio angolare di un arcobaleno è 42° (cioè l'angolo sotteso all'occhio dal bordo di l'arcobaleno e il centro dell'arcobaleno è 42°). Ha anche scoperto indipendentemente la legge della riflessione , e il suo saggio sull'ottica è stata la prima menzione pubblicata di questa legge.

Christiaan Huygens (1629-1695) scrisse diverse opere nel campo dell'ottica. Questi includevano l' Opera reliqua (nota anche come Christiani Hugenii Zuilichemii, dum viveret Zelhemii toparchae, opuscula posthuma ) e il Traité de la lumière .

Isaac Newton ha studiato la rifrazione della luce, dimostrando che un prisma può scomporre la luce bianca in uno spettro di colori e che una lente e un secondo prisma possono ricomporre lo spettro multicolore in luce bianca. Ha anche mostrato che la luce colorata non cambia le sue proprietà separando un raggio colorato e illuminandolo su vari oggetti. Newton notò che, indipendentemente dal fatto che fosse riflesso, disperso o trasmesso, rimaneva dello stesso colore. Pertanto, ha osservato che il colore è il risultato di oggetti che interagiscono con la luce già colorata piuttosto che oggetti che generano il colore stesso. Questa è nota come teoria del colore di Newton . Da questo lavoro concluse che qualsiasi telescopio rifrattore soffrirebbe della dispersione della luce nei colori. L'interesse della Royal Society lo incoraggiò a pubblicare le sue note On Color (in seguito espanse in Opticks ). Newton sosteneva che la luce fosse composta da particelle o corpuscoli e venisse rifratta accelerando verso il mezzo più denso, ma dovette associarli alle onde per spiegare la diffrazione della luce.

Nella sua Ipotesi della luce del 1675, Newton postulò l'esistenza dell'etere per trasmettere le forze tra le particelle. Nel 1704, Newton pubblicò Opticks , in cui esponeva la sua teoria corpuscolare della luce. Riteneva che la luce fosse composta da corpuscoli estremamente sottili, che la materia ordinaria fosse fatta di corpuscoli più grossolani e ipotizzò che attraverso una sorta di trasmutazione alchemica "Non sono i corpi grossolani e la Luce convertibili l'uno nell'altro, ... e non possono i Corpi ricevere molto della loro Attività dalle Particelle di Luce che entrano nella loro Composizione?"

Elettricità
Gli esperimenti di Otto von Guericke sull'elettrostatica , pubblicati nel 1672

Il Dr. William Gilbert , in De Magnete , ha inventato la nuova parola latina electricus da ἤλεκτρον ( elektron ), la parola greca per "ambra". Gilbert intraprese una serie di accurati esperimenti elettrici, nel corso dei quali scoprì che molte sostanze diverse dall'ambra, come zolfo, cera, vetro, ecc., erano in grado di manifestare proprietà elettriche. Gilbert scoprì anche che un corpo riscaldato perdeva la sua elettricità e che l'umidità impediva l' elettrificazione di tutti i corpi, a causa del fatto ormai noto che l'umidità danneggiava l'isolamento di tali corpi. Notò anche che le sostanze elettrificate attiravano indiscriminatamente tutte le altre sostanze, mentre un magnete attraeva solo il ferro. Le numerose scoperte di questa natura valsero a Gilbert il titolo di fondatore della scienza elettrica . Indagando le forze su un ago metallico leggero, bilanciato su un punto, ha esteso l'elenco dei corpi elettrici e ha scoperto anche che molte sostanze, inclusi metalli e magneti naturali, non mostravano forze attrattive quando venivano strofinate. Notò che il tempo secco con vento da nord o da est era la condizione atmosferica più favorevole per l'esposizione di fenomeni elettrici, un'osservazione suscettibile di fraintendimenti fino a quando non si comprese la differenza tra conduttore e isolante.

Anche Robert Boyle lavorò frequentemente alla nuova scienza dell'elettricità e aggiunse diverse sostanze all'elenco di Gilbert dell'elettricità. Ha lasciato un resoconto dettagliato delle sue ricerche sotto il titolo di Esperimenti sull'origine dell'elettricità . Boyle, nel 1675, affermò che l'attrazione e la repulsione elettriche possono agire attraverso il vuoto. Una delle sue scoperte importanti fu che i corpi elettrificati nel vuoto attraevano sostanze leggere, il che indica che l'effetto elettrico non dipendeva dall'aria come mezzo. Ha anche aggiunto la resina all'elenco allora noto di componenti elettrici.

Questo fu seguito nel 1660 da Otto von Guericke , che inventò un primo generatore elettrostatico . Alla fine del XVII secolo, i ricercatori avevano sviluppato mezzi pratici per generare elettricità per attrito con un generatore elettrostatico , ma lo sviluppo delle macchine elettrostatiche non iniziò seriamente fino al XVIII secolo, quando divennero strumenti fondamentali negli studi sulla nuova scienza dell'elettricità . Il primo uso della parola elettricità è attribuito a Sir Thomas Browne nella sua opera del 1646, Pseudodoxia Epidemica . Nel 1729 Stephen Gray (1666–1736) dimostrò che l'elettricità poteva essere "trasmessa" attraverso filamenti metallici.

Nuovi dispositivi meccanici

Come aiuto all'indagine scientifica, in questo periodo furono sviluppati vari strumenti, ausili di misurazione e dispositivi di calcolo.

Dispositivi di calcolo

Un set in avorio delle ossa di Napier , uno dei primi dispositivi di calcolo inventato da John Napier

John Napier ha introdotto i logaritmi come un potente strumento matematico. Con l'aiuto del famoso matematico Henry Briggs, le loro tavole logaritmiche incarnarono un progresso computazionale che rendeva i calcoli a mano molto più rapidi. Le sue ossa di Napier usavano una serie di aste numerate come strumento di moltiplicazione usando il sistema di moltiplicazione reticolare . La strada è stata aperta a successivi progressi scientifici, in particolare in astronomia e dinamica .

All'Università di Oxford , Edmund Gunter costruì il primo dispositivo analogico per aiutare il calcolo. La "scala di Gunter" era una grande scala piana, incisa con varie scale o linee. Le linee naturali, come la linea degli accordi, la linea dei seni e delle tangenti sono poste su un lato della scala e le corrispondenti artificiali o logaritmiche sull'altro lato. Questo aiuto di calcolo è stato un predecessore del regolo calcolatore . Fu William Oughtred (1575-1660) che per primo usò due di queste scale che scorrevano l'una sull'altra per eseguire moltiplicazioni e divisioni dirette , e quindi è accreditato come l'inventore del regolo calcolatore nel 1622.

Blaise Pascal (1623–1662) inventò il calcolatore meccanico nel 1642. L'introduzione del suo Pascaline nel 1645 avviò lo sviluppo dei calcolatori meccanici prima in Europa e poi in tutto il mondo. Gottfried Leibniz (1646–1716), basandosi sul lavoro di Pascal, divenne uno degli inventori più prolifici nel campo dei calcolatori meccanici; fu il primo a descrivere una calcolatrice a girandola , nel 1685, e inventò la ruota di Leibniz , utilizzata nell'aritmometro , la prima calcolatrice meccanica prodotta in serie. Ha anche perfezionato il sistema di numeri binari, fondamento di quasi tutte le moderne architetture di computer.

John Hadley (1682-1744) fu l'inventore dell'ottante , il precursore del sestante (inventato da John Bird) , che migliorò notevolmente la scienza della navigazione .

Macchine industriali

Il Savery Engine del 1698 fu il primo motore a vapore di successo

Denis Papin (1647- c. 1712) era meglio conosciuto per la sua pionieristica invenzione del digestore a vapore , il precursore della macchina a vapore . La prima macchina a vapore funzionante fu brevettata nel 1698 dall'inventore inglese Thomas Savery , come "...nuova invenzione per sollevare l'acqua e provocare il moto a tutti i tipi di lavori di mulino dalla forza impetuosa del fuoco, che sarà di grande utilità e vantaggio per prosciugare le miniere, servire le città con l'acqua e per far funzionare ogni sorta di mulini dove non hanno il beneficio dell'acqua né dei venti costanti." [ sic ] L'invenzione fu dimostrata alla Royal Society il 14 giugno 1699 e la macchina fu descritta da Savery nel suo libro The Miner's Friend; o, An Engine to Raise Water by Fire (1702), in cui sosteneva che poteva pompare acqua dalle miniere . Thomas Newcomen (1664–1729) perfezionò il pratico motore a vapore per pompare l'acqua, il motore a vapore Newcomen . Di conseguenza, Thomas Newcomen può essere considerato un capostipite della rivoluzione industriale .

Abraham Darby I (1678-1717) fu il primo e il più famoso di tre generazioni della famiglia Darby che ebbe un ruolo importante nella rivoluzione industriale. Ha sviluppato un metodo per produrre ferro di alta qualità in un altoforno alimentato da coke anziché carbone . Questo è stato un importante passo avanti nella produzione del ferro come materia prima per la rivoluzione industriale.

Telescopi

I telescopi rifrattori sono apparsi per la prima volta nei Paesi Bassi nel 1608, apparentemente il prodotto di produttori di occhiali che sperimentavano le lenti. L'inventore è sconosciuto ma Hans Lippershey fece domanda per il primo brevetto, seguito da Jacob Metius di Alkmaar . Galileo fu uno dei primi scienziati a utilizzare questo nuovo strumento per le sue osservazioni astronomiche nel 1609.

Il telescopio riflettore è stato descritto da James Gregory nel suo libro Optica Promota (1663). Sosteneva che uno specchio a forma di parte di una sezione conica avrebbe corretto l' aberrazione sferica che inficiava l'accuratezza dei telescopi rifrattori. Il suo progetto, il " telescopio gregoriano ", tuttavia, rimase incompiuto.

Nel 1666, Isaac Newton sostenne che i difetti del telescopio rifrattore erano fondamentali perché la lente rifrangeva la luce di diversi colori in modo diverso. Concluse che la luce non poteva essere rifratta attraverso una lente senza causare aberrazioni cromatiche . Da questi esperimenti Newton concluse che nessun miglioramento poteva essere apportato al telescopio rifrattore. Tuttavia, riuscì a dimostrare che l'angolo di riflessione rimaneva lo stesso per tutti i colori, così decise di costruire un telescopio riflettore . Fu completato nel 1668 ed è il primo telescopio riflettore funzionante conosciuto.

50 anni dopo, John Hadley sviluppò modi per realizzare specchi obiettivi asferici e parabolici di precisione per telescopi riflettori , costruendo il primo telescopio parabolico newtoniano e un telescopio gregoriano con specchi accuratamente sagomati. Questi sono stati dimostrati con successo alla Royal Society .

Altri dispositivi

Pompa ad aria costruita da Robert Boyle . Molti nuovi strumenti furono ideati in questo periodo, il che aiutò notevolmente l'espansione delle conoscenze scientifiche.

L'invenzione della pompa a vuoto ha aperto la strada agli esperimenti di Robert Boyle e Robert Hooke sulla natura del vuoto e della pressione atmosferica . Il primo di questi dispositivi fu realizzato da Otto von Guericke nel 1654. Consisteva in un pistone e un cilindro per pistola ad aria compressa con alette che potevano aspirare l'aria da qualsiasi nave a cui fosse collegato. Nel 1657 pompò l'aria da due emisferi congiunti e dimostrò che una squadra di sedici cavalli non era in grado di separarla. La costruzione della pompa ad aria fu notevolmente migliorata da Robert Hooke nel 1658.

Evangelista Torricelli (1607-1647) era meglio conosciuto per la sua invenzione del barometro a mercurio . La motivazione dell'invenzione era quella di migliorare le pompe aspiranti che servivano per sollevare l'acqua dalle miniere . Torricelli costruì un tubo sigillato riempito di mercurio, posto verticalmente in una bacinella della stessa sostanza. La colonna di mercurio cadde verso il basso, lasciando sopra un vuoto torricelliano.

Materiali, costruzione ed estetica

Gli strumenti sopravvissuti di questo periodo tendono ad essere fatti di metalli durevoli come ottone, oro o acciaio, sebbene esistano esempi come telescopi in legno, cartone o con componenti in pelle. Quegli strumenti che esistono oggi nelle collezioni tendono ad essere esempi robusti, realizzati da abili artigiani per e a spese di ricchi mecenati. Questi potrebbero essere stati commissionati come manifestazioni di ricchezza. Inoltre, gli strumenti conservati nelle collezioni potrebbero non aver ricevuto un uso massiccio nel lavoro scientifico; gli strumenti che avevano ricevuto visibilmente un uso intenso venivano generalmente distrutti, ritenuti inadatti all'esposizione o esclusi del tutto dalle collezioni. Si ipotizza inoltre che gli strumenti scientifici conservati in molte collezioni siano stati scelti perché più appetibili per i collezionisti, in virtù di essere più elaborati, più portatili o realizzati con materiali di qualità superiore.

Le pompe ad aria intatte sono particolarmente rare. La pompa a destra includeva una sfera di vetro per consentire dimostrazioni all'interno della camera a vuoto, un uso comune. La base era in legno e la pompa cilindrica era in ottone. Altre camere a vuoto sopravvissute erano fatte di semisfere di ottone.

I costruttori di strumenti della fine del diciassettesimo e dell'inizio del diciottesimo secolo furono commissionati da organizzazioni che cercavano aiuto per la navigazione, il rilevamento, la guerra e l'osservazione astronomica. L'aumento degli usi di tali strumenti e il loro uso diffuso nell'esplorazione globale e nei conflitti, ha creato la necessità di nuovi metodi di fabbricazione e riparazione, che sarebbero stati soddisfatti dalla rivoluzione industriale .

Sviluppi scientifici

Persone e idee chiave emerse dal XVI e XVII secolo:

  • Prima edizione a stampa degli Elementi di Euclide nel 1482.
  • Niccolò Copernico (1473-1543) pubblicò Sulle rivoluzioni delle sfere celesti nel 1543, che avanzò la teoria eliocentrica della cosmologia .
  • Andreas Vesalius (1514-1564) pubblicò De Humani Corporis Fabrica ( Sulla struttura del corpo umano ) (1543), che screditò le opinioni di Galeno . Ha scoperto che la circolazione del sangue si risolveva dal pompaggio del cuore. Ha anche assemblato il primo scheletro umano tagliando cadaveri aperti.
  • Il matematico francese François Viète (1540–1603) pubblicò In Artem Analyticem Isagoge (1591), che fornì la prima notazione simbolica dei parametri nell'algebra letterale.
  • William Gilbert (1544–1603) pubblicò On the Magnet and Magnetic Bodies, and on the Great Magnet the Earth nel 1600, che pose le basi di una teoria del magnetismo e dell'elettricità.
  • Tycho Brahe (1546–1601) fece osservazioni ad occhio nudo più estese e più accurate dei pianeti alla fine del XVI secolo. Questi divennero i dati di base per gli studi di Keplero.
  • Sir Francis Bacon (1561-1626) pubblicò Novum Organum nel 1620, che delineò un nuovo sistema di logica basato sul processo di riduzione , che offrì come miglioramento rispetto al processo filosofico del sillogismo di Aristotele . Ciò contribuì allo sviluppo di quello che divenne noto come il metodo scientifico.
  • Galileo Galilei (1564–1642) perfezionò il telescopio, con il quale eseguì diverse importanti osservazioni astronomiche, tra cui le quattro lune più grandi di Giove (1610), le fasi di Venere (1610 – confermando la correttezza di Copernico), gli anelli di Saturno (1610) e fece osservazioni dettagliate delle macchie solari . Ha sviluppato le leggi per la caduta dei corpi sulla base di esperimenti quantitativi pionieristici che ha analizzato matematicamente.
  • Johannes Kepler (1571-1630) pubblicò le prime due delle sue tre leggi del moto planetario nel 1609.
  • William Harvey (1578-1657) dimostrò che il sangue circola, usando dissezioni e altre tecniche sperimentali.
  • René Descartes (1596-1650) pubblicò il suo Discorso sul metodo nel 1637, che contribuì a stabilire il metodo scientifico.
  • Antonie van Leeuwenhoek (1632-1723) costruì potenti microscopi a lente singola e fece ampie osservazioni che pubblicò intorno al 1660, aprendo il micro-mondo della biologia.
  • Christiaan Huygens (1629-1695) pubblicò importanti studi di meccanica (fu il primo a formulare correttamente le leggi sulla forza centrifuga e scoprì la teoria del pendolo) e di ottica (essendo uno dei più influenti sostenitori della teoria ondulatoria della luce) .
  • Isaac Newton (1643–1727) si basa sull'opera di Keplero, Galileo e Huygens. Dimostrò che una legge del quadrato inverso per la gravità spiegava le orbite ellittiche dei pianeti e faceva avanzare la legge della gravitazione universale. Il suo sviluppo del calcolo infinitesimale (insieme a Leibniz) ha aperto nuove applicazioni dei metodi della matematica alla scienza. Newton insegnava che la teoria scientifica doveva essere accompagnata da una rigorosa sperimentazione, che divenne la chiave di volta della scienza moderna.

Critica

Matteo Ricci (sinistra) e Xu Guangqi (destra) in Athanasius Kircher , La Chine ... Illustrée , Amsterdam, 1670.

L'idea che la scienza moderna abbia avuto luogo come una sorta di rivoluzione è stata dibattuta tra gli storici. Un punto debole dell'idea di rivoluzione scientifica è la mancanza di un approccio sistematico alla questione della conoscenza nel periodo compreso tra il XIV e il XVII secolo, che porta a fraintendimenti sul valore e sul ruolo degli autori moderni. Da questo punto di vista, la tesi della continuità è l'ipotesi che non vi fosse una radicale discontinuità tra lo sviluppo intellettuale del Medioevo e gli sviluppi nel Rinascimento e nella prima età moderna ed è stata ampiamente e ampiamente documentata dalle opere di studiosi come Pierre Duhem, John Hermann Randall, Alistair Crombie e William A. Wallace, che hanno dimostrato la preesistenza di un'ampia gamma di idee utilizzate dai seguaci della tesi della Rivoluzione Scientifica per corroborare le loro affermazioni. Quindi, l'idea di una rivoluzione scientifica dopo il Rinascimento è, secondo la tesi della continuità, un mito. Alcuni teorici della continuità indicano le precedenti rivoluzioni intellettuali avvenute nel Medioevo , di solito riferendosi a un Rinascimento europeo del XII secolo o a una rivoluzione scientifica musulmana medievale , come segno di continuità.

Un'altra visione contraria è stata recentemente proposta da Arun Bala nella sua storia dialogica della nascita della scienza moderna. Bala propone che i cambiamenti coinvolti nella Rivoluzione Scientifica - la svolta realista matematica , la filosofia meccanica, l' atomismo , il ruolo centrale assegnato al Sole nell'eliocentrismo copernicano - debbano essere visti come radicati nelle influenze multiculturali sull'Europa. Vede influenze specifiche nella teoria ottica fisica di Alhazen , nelle tecnologie meccaniche cinesi che portano alla percezione del mondo come una macchina , nel sistema numerico indo-arabo , che portava implicitamente una nuova modalità di pensiero atomico matematico e nell'eliocentrismo radicato nell'antico Idee religiose egiziane associate all'ermetismo .

Bala sostiene che ignorando tali impatti multiculturali siamo stati portati a una concezione eurocentrica della rivoluzione scientifica. Tuttavia, afferma chiaramente: "I creatori della rivoluzione - Copernico, Keplero, Galileo, Cartesio, Newton e molti altri - hanno dovuto appropriarsi selettivamente di idee rilevanti, trasformarle e creare nuovi concetti ausiliari per completare il loro compito.. . In ultima analisi, anche se la rivoluzione è stata radicata su una base multiculturale, è la realizzazione degli europei in Europa". I critici osservano che in mancanza di prove documentali della trasmissione di idee scientifiche specifiche, il modello di Bala rimarrà "un'ipotesi di lavoro, non una conclusione".

Un terzo approccio prende il termine "Rinascimento" letteralmente come "rinascita". Uno studio più approfondito della filosofia greca e della matematica greca dimostra che quasi tutti i cosiddetti risultati rivoluzionari della cosiddetta rivoluzione scientifica erano in realtà riformulazioni di idee che erano in molti casi più antiche di quelle di Aristotele e in quasi tutti i casi almeno antico quanto Archimede . Aristotele argomenta anche esplicitamente contro alcune delle idee che furono sposate durante la Rivoluzione Scientifica, come l'eliocentrismo. Le idee fondamentali del metodo scientifico erano ben note ad Archimede e ai suoi contemporanei, come dimostrato nella nota scoperta del galleggiamento . L'atomismo fu pensato per la prima volta da Leucippo e Democrito . Lucio Russo sostiene che la scienza come approccio unico alla conoscenza oggettiva sia nata nel periodo ellenistico (c. 300 aC), ma si è estinta con l'avvento dell'Impero Romano. Questo approccio alla Rivoluzione Scientifica la riduce a un periodo di riapprendimento delle idee classiche che è molto un'estensione del Rinascimento. Questa visione non nega che si sia verificato un cambiamento, ma sostiene che si trattava di una riaffermazione della conoscenza precedente (un rinascimento) e non della creazione di nuova conoscenza. Cita dichiarazioni di Newton, Copernico e altri a favore della visione del mondo pitagorica come prova.

In un'analisi più recente della Rivoluzione Scientifica durante questo periodo, sono state criticate non solo le ideologie eurocentriche diffuse, ma anche il dominio degli scienziati maschi dell'epoca. Alle studiose donne non sono sempre state date le opportunità che avrebbe avuto uno studioso uomo, e l'incorporazione del lavoro delle donne nelle scienze durante questo periodo tende ad essere oscurata. Gli studiosi hanno cercato di esaminare la partecipazione delle donne nel 17° secolo alla scienza, e anche con le scienze semplici come la conoscenza domestica le donne stavano facendo progressi. Con la storia limitata fornita dai testi del periodo non siamo completamente consapevoli se le donne stessero aiutando questi scienziati a sviluppare le idee che hanno fatto. Un'altra idea da considerare è il modo in cui questo periodo ha influenzato anche le scienziate dei periodi successivi. Annie Jump Cannon era un'astronoma che ha beneficiato delle leggi e delle teorie sviluppate da questo periodo; ha fatto diversi progressi nel secolo successivo alla rivoluzione scientifica. È stato un periodo importante per il futuro della scienza, compresa l'incorporazione delle donne nei campi utilizzando gli sviluppi realizzati.

Guarda anche

Riferimenti

Ulteriori letture

  • Burns, William E. La rivoluzione scientifica nella prospettiva globale (Oxford University Press, 2016) xv + 198 pp.
  • Cohen, H. Floris. Spiegazione dell'ascesa della scienza moderna: una storia comparata (Cambridge University Press, 2015). vi + 296 pp.
  • Grant, E. (1996). I fondamenti della scienza moderna nel Medioevo: i loro contesti religiosi, istituzionali e intellettuali . Università di Cambridge Premere. ISBN 978-0-521-56762-6.
  • Hannam, James (2011). La genesi della scienza . ISBN 978-1-59698-155-3.
  • Enrico, Giovanni. La rivoluzione scientifica e le origini della scienza moderna (2008), 176 pp
  • Cavaliere, Davide. Voyaging in Strange Seas: The Great Revolution in Science (Yale UP, 2014) viii + 329 pp.
  • Lindberg, DC Gli inizi della scienza occidentale: la tradizione scientifica europea nel contesto filosofico, religioso e istituzionale, dal 600 aC al 1450 dC (Univ. of Chicago Press, 1992).
  • Pedersen, Olaf (1993). Fisica antica e astronomia: un'introduzione storica . Università di Cambridge Premere. ISBN 978-0-521-40899-8.
  • Sharratt, Michael (1994). Galileo: innovatore decisivo . Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-56671-1.
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  • Weinberg, Steven. Spiegare il mondo: la scoperta della scienza moderna (2015) xiv + 417 pp.
  • Westfall, Richard S. Mai a riposo: una biografia di Isaac Newton (1983).
  • Westfall, Richard S. (1971). La costruzione della scienza moderna . New York: John Wiley e figli. ISBN 978-0-521-29295-5.
  • Wootton, David. L'invenzione della scienza: una nuova storia della rivoluzione scientifica (Penguin, 2015). xiv + 769 pagine ISBN  0-06-175952-X

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