Historia om den vetenskapliga revolutionen

Mänsklig historia är ofta inramad som en serie avsnitt, som representerar plötsliga skurar av kunskap. De Jordbruksrevolutionen, renässansen, och den industriella revolutionen är bara några exempel på historiska perioder där det allmänt antas att innovation rörde sig snabbare än på andra punkter i historien, vilket leder till stora och plötsliga uppskakningar inom vetenskap, litteratur, teknik och filosofi. Bland de mest anmärkningsvärda av dessa är den vetenskapliga revolutionen, som framträdde precis som Europa vaknade från en intellektuell vagga som historiker omnämnde som de mörka tiderna.

Mycket av det som ansågs känt om den naturliga världen under de tidiga medelåldern i Europa, dateras tillbaka till de antika grekerna och romarnas läror. Och i århundraden efter det romerska imperiets undergång ifrågasatte folk fortfarande i allmänhet inte många av dessa långvariga begrepp eller idéer, trots de många inneboende bristerna.

Anledningen till detta var för att sådana "sanningar" om universum var allmänt accepterade av den katolska kyrkan, som så råkade vara den huvudsakliga enhet som ansvarar för den utbredda indoktrinering av det västra samhället vid tid. Utmanande kyrkodoktrin motsvarade dessutom kätteri då och därmed riskerade det att bli rättföra och straffas för att driva mot idéer.

Ett exempel på en populär men obevisad doktrin var de aristoteliska fysiklagarna. Aristoteles lärde att hastigheten med vilken ett objekt föll bestämdes av dess vikt eftersom tyngre föremål föll snabbare än lättare. Han trodde också att allt under månen bestod av fyra element: jord, luft, vatten och eld.

När det gäller astronomi, Den grekiska astronomen Claudius Ptolemaios jordcentriskt himmelssystem, där himmelska kroppar som solen, månen, planeterna och olika stjärnor kretsade runt jorden i perfekta cirklar, tjänade som den antagna modellen för planetariska system. Och under en tid kunde Ptolemys modell effektivt bevara principen om ett jordcentrerat universum eftersom det var ganska korrekt när det förutspådde planetenes rörelse.

När det kom till den mänskliga kroppens inre funktioner, var vetenskapen lika felaktig. De forntida grekerna och romarna använde ett system av medicin som heter humorism, som hävdade att sjukdomar var de resultat av en obalans av fyra grundläggande ämnen eller "humorer." Teorin var relaterad till teorin om de fyra element. Så blod, till exempel, skulle motsvara luft och slam motsvarade vatten.

Lyckligtvis skulle kyrkan med tiden börja förlora sitt hegemoniska grepp om massorna. Först var det renässansen, som tillsammans med spjutspetsen ett förnyat intresse för konst och litteratur ledde till en förskjutning mot mer självständigt tänkande. Uppfinningen av tryckpressen spelade också en viktig roll eftersom den kraftigt utökade läskunnigheten och gjorde det möjligt för läsarna att ompröva gamla idéer och trossystem.

Och det var omkring den här tiden, 1517 för att vara exakt, att Martin Luther, en munk som var uttalad i sin kritik mot den katolska kyrkans reformer, författade hans berömda "95 teser" som listade alla hans missnöje. Luther marknadsförde sina 95 avhandlingar genom att skriva ut dem på en broschyr och fördela dem bland folkmassorna. Han uppmuntrade också kyrkogästerna att läsa bibeln för sig själva och öppnade vägen för andra reformtänkta teologer som John Calvin.

Renässansen, tillsammans med Luthers ansträngningar, vilket ledde till en rörelse känd som den protestantiska reformationen, skulle båda tjäna till att undergräva kyrkans myndighet i alla frågor som i huvudsak var pseudovetenskap. Och i processen gjorde denna växande anda av kritik och reformer det så att bevisbördan blev mer avgörande för att förstå den naturliga världen och därmed sätta scenen för det vetenskapliga rotation.

På ett sätt kan du säga att den vetenskapliga revolutionen började som den kopernikanska revolutionen. Mannen som startade allt, Nicolaus Copernicus, var en renässansmatematiker och astronom som är född och uppvuxen i den polska staden Toruń. Han gick vid universitetet i Krakow och fortsatte senare sina studier i Bologna, Italien. Det var här han träffade astronomen Domenico Maria Novara och de två började snart utbyta vetenskapliga idéer som ofta utmanade de länge accepterade teorierna om Claudius Ptolemaios.

När han återvände till Polen tog Copernicus en position som kanon. Runt 1508 började han tyst utveckla ett heliocentriskt alternativ till Ptolemys planetsystem. För att korrigera några av de inkonsekvenser som gjorde det otillräckligt att förutsäga planetära positioner, placerade han så småningom solen i centrum i stället för jorden. Och i Copernicus heliocentriska solsystem bestämdes hastigheten i vilken jorden och andra planeter cirklar solen av deras avstånd från den.

Intressant nog var Copernicus inte den första som föreslog en heliocentrisk inställning till att förstå himlen. Den forntida grekiska astronomen Aristarchus av Samos, som bodde under det tredje århundradet f.Kr., hade föreslagit ett något liknande koncept mycket tidigare som aldrig riktigt fångades. Den stora skillnaden var att Copernicus 'modell visade sig vara mer exakt när det förutsåg planeternas rörelser.

Copernicus detaljerade sina kontroversiella teorier i ett 40-sidigt manuskript med titeln Commentariolus 1514 och i De revolutionibus orbium coelestium ("On the Revolutions of the Heavenly Sheres"), som publicerades rätt före hans död 1543. Inte överraskande, Copernicus 'hypotes förargade den katolska kyrkan, som så småningom förbjöd De revolutionibus 1616.

Trots kyrkans förargelse genererade Copernicus heliocentriska modell mycket intriger bland forskare. En av dessa människor som utvecklade ett brinnande intresse var en ung tysk matematiker med namnet Johannes Kepler. 1596 publicerade Kepler Mysterium cosmographicum (The Cosmographic Mystery), som fungerade som det första offentliga försvaret för Copernicus teorier.

Problemet var dock att Copernicus 'modell fortfarande hade sina brister och inte var helt exakt när det förutsagde planetrörelse. 1609 publicerade Kepler, vars huvudverk var ett sätt att redogöra för hur Mars ”periodvis skulle röra sig bakåt, Astronomia nova (New Astronomy). I boken teoretiserade han att planetkroppar inte kretsade runt solen i perfekta kretsar som Ptolemeus och Kopernikus båda hade antagit, utan snarare på en elliptisk väg.

Förutom sina bidrag till astronomi gjorde Kepler andra anmärkningsvärda upptäckter. Han räknade ut att det var brytning som möjliggör ögonens visuella uppfattning och använde den kunskapen för att utveckla glasögon för både närsynthet och långsynthet. Han kunde också beskriva hur ett teleskop fungerade. Och det som är mindre känt var att Kepler kunde beräkna Jesu Kristi födelseår.

En annan samtida av Keplers som också köpte sig in i ett heliocentriskt solsystem och var den italienska forskaren Galileo Galilei. Men till skillnad från Kepler trodde Galileo inte att planeter rörde sig i en elliptisk bana och fastnade i perspektivet att planetrörelser var cirkulära på något sätt. Fortfarande producerade Galileos arbete bevis som hjälpte till att stärka den kopernikanska uppfattningen och i processen ytterligare undergräva kyrkans ståndpunkt.

1610, med hjälp av ett teleskop som han byggde själv, började Galileo fixa dess lins på planeterna och gjorde en serie viktiga upptäckter. Han fann att månen inte var platt och slät utan hade berg, kratrar och dalar. Han såg fläckar på solen och såg att Jupiter hade månar som kretsade kring den, snarare än jorden. Han spårade Venus och fann att den hade faser som månen, vilket bevisade att planeten roterade runt solen.

Många av hans iakttagelser motsatte sig den etablerade Ptolemiska uppfattningen att alla planetariska kroppar kretsade runt jorden och i stället stödde den heliocentriska modellen. Han publicerade några av dessa tidigare observationer samma år under titeln Sidereus Nuncius (Starry Messenger). Boken, tillsammans med efterföljande fynd, ledde till att många astronomer konverterade till Copernicus tankehögskola och satte Galileo i mycket varmt vatten med kyrkan.

Trots detta fortsatte Galileo under de år som följde sina ”kättare” vägar, vilket ytterligare skulle fördjupa hans konflikt med både den katolska och den lutherska kyrkan. 1612 vederlagde han den Aristoteliska förklaringen av varför objekt flyttade på vatten genom att förklara att det berodde på objektets vikt i förhållande till vattnet och inte på grund av att objektets platta form.

1624 fick Galileo tillstånd att skriva och publicera en beskrivning av både Ptolemic och Copernican-system under förutsättning att han inte gör det på ett sätt som gynnar heliocentrisk modell. Den resulterande boken, "Dialog om de två huvudvärldssystemen", publicerades 1632 och tolkades för att ha brutit mot avtalet.

Kyrkan startade snabbt inkvisitionen och satte Galileo i rättegång för kätteri. Även om han skonades hård straff efter att ha medgivit att ha stött den kopernikanska teorin, sattes han i husarrest under resten av sitt liv. Fortfarande stoppade Galileo aldrig sin forskning och publicerade flera teorier tills hans död 1642.

Medan både Kepler och Galileos arbete hjälpte till att göra ett fall för det kopernikanska heliocentriska systemet fanns det fortfarande ett hål i teorin. Inte heller kan tillräckligt förklara vilken kraft som höll planeterna i rörelse runt solen och varför de rörde sig på detta sätt. Det var först flera decennier senare som den heliocentriska modellen bevisades av den engelska matematikern Isaac Newton.

Isaac Newton, vars upptäckter på många sätt markerade slutet på den vetenskapliga revolutionen, kan mycket väl betraktas som en av de viktigaste figurerna i den eran. Det han uppnådde under sin tid har sedan dess blivit grunden för modern fysik och många av hans teorier som beskrivs i Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Matematiska principer för naturfilosofi) har kallats den mest inflytelserika arbeta med fysik.

I Principa, publicerad 1687, beskrev Newton tre rörelselag som kan användas för att förklara mekaniken bakom elliptiska planetbanor. Den första lagen säger att ett objekt som är stillastående kommer att förbli så om inte en extern kraft appliceras på det. Den andra lagen säger att kraft är lika med masstidernacceleration och en förändring i rörelse är proportionell mot den kraft som appliceras. Den tredje lagen föreskriver helt enkelt att för varje handling finns en lika och motsatt reaktion.

Även om det var Newtons tre rörelselagar, tillsammans med lagen om universell gravitation, som slutligen gjorde honom till en stjärna bland det vetenskapliga samfundet, gav också flera andra viktiga bidrag till optikområdet, som att bygga den första praktiska reflekterande teleskopet och utveckla en teori om Färg.