Senovės Graikijos fizikos istorija

Senovėje sistemingas pagrindinių gamtos dėsnių tyrimas nebuvo didelis susirūpinimas. Koncernas liko gyvas. Tuo metu egzistavusį mokslą pirmiausia sudarė žemės ūkis ir, galiausiai, inžinerija, siekiant pagerinti augančios visuomenės kasdienį gyvenimą. Pavyzdžiui, plaukdamas laivu, naudojamas oro tempimas, tas pats principas, kuriuo lėktuvas laikomas aukščiau. Senovės sugebėjo išsiaiškinti, kaip sukonstruoti ir valdyti burlaivius, be tikslių šio principo taisyklių.

Senovės yra geriausiai žinomos dėl jų astronomija, kuris ir šiandien daro didelę įtaką. Jie reguliariai stebėjo dangų, kurie, kaip buvo manoma, yra dieviškoji sfera su Žeme jos centre. Neabejotinai visiems buvo akivaizdu, kad saulė, mėnulis ir žvaigždės judėjo per dangų įprastu modeliu, ir neaišku, ar koks nors dokumentais pagrįstas senovės pasaulio mąstytojas galvojo suabejoti šia geocentrika požiūrio taškas. Nepaisant to, žmonės pradėjo identifikuoti žvaigždynus danguje ir šiuos Zodiako ženklus naudojo kalendoriams ir metų laikams apibrėžti.

Matematika pirmiausia buvo sukurta Viduriniuose Rytuose, nors tiksli kilmė skiriasi priklausomai nuo to, su kuriuo istoriku kalbamasi. Beveik neabejotina, kad matematikos pradžia buvo paprastas apskaitos tvarkymas komercijoje ir vyriausybėje.

Egiptas padarė didelę pažangą kurdamas pagrindinę geometriją, nes po kasmetinio Nilo potvynio reikėjo aiškiai apibrėžti ūkininkavimo teritoriją. Geometrija greitai rado pritaikymą ir astronomijoje.

Kaip Graikijos civilizacija iškilo, tačiau pagaliau atsirado pakankamai stabilumo, nepaisant to, kad vis dar dažnai vyksta karai iškyla intelektualioji diduomenė, inteligentija, kuri sugebėjo atsidėti sistemingam jų tyrimui svarbu. Euklidas ir Pitagoras yra tik pora vardų, kurie rezonuoja per amžius plėtojant šio laikotarpio matematiką.

Fiziniuose moksluose taip pat buvo pokyčių. Leucippus (5 a. B.C.E.) atsisakė priimti senovinius antgamtinius gamtos paaiškinimus ir kategoriškai paskelbė, kad kiekvienas įvykis turi natūralių priežasčių. Jo studentas Demokritas tęsė šią idėją. Jie abu buvo koncepcijos šalininkai, kad visa materija susideda iš mažų dalelių, kurios buvo tokios mažos, kad jų nebuvo galima suskaidyti. Šios dalelės buvo vadinamos atomais, iš graikų kalbos žodžio „nedalomos“. Tai būtų du tūkstantmečiai prieš tai, kai atomistiniai požiūriai sulaukė palaikymo, ir dar ilgiau, kol nebuvo įrodymų, pagrindžiančių spekuliacija.

Nors jo mentorius Platonas (ir jo mentorius, Sokratas) kur kas labiau rūpinosi moralės filosofija, Aristotelio (384 - 322 B.C.E.) filosofija turėjo pasaulietinius pagrindus. Jis propagavo idėją, kad fizinių reiškinių stebėjimas galų gale gali atrasti prigimtinius įstatymus, valdančius šie reiškiniai, nors ir skirtingai nei Leucippusas ir Democritusas, Aristotelis manė, kad šie gamtos dėsniai galų gale yra dieviški gamta.

Jis buvo natūrali filosofija, stebėjimo mokslas, pagrįstas protu, bet be eksperimentų. Savo pastebėjimuose jis teisingai kritikuojamas dėl griežtumo stokos (jei ne dėl visiško neatsargumo). Kaip vieną žiaurų pavyzdį jis teigia, kad vyrai turi daugiau dantų nei moterys, o tai tikrai nėra tiesa.

Vis dėlto tai buvo žingsnis teisinga linkme.

Vienas iš Aristotelio pomėgių buvo objektų judėjimas:

• Kodėl krenta uola, kai kyla dūmai?
• Kodėl vanduo teka žemyn, o liepsna šoka į orą?
• Kodėl planetos juda per dangų?

Jis tai paaiškino sakydamas, kad visa materija susideda iš penkių elementų:

• Ugnis
• Žemė
• Oro
• Vanduo
• Eteris (dangaus dieviškoji medžiaga)

Keturi šio pasaulio elementai keičiasi ir yra susiję vienas su kitu, o Eteris buvo visiškai skirtingos rūšies medžiaga. Šie žemiški elementai turėjo natūralias sritis. Pvz., Mes egzistuojame ten, kur Žemės karalystė (žemė po mūsų kojomis) susitinka su Oro sfera (oras aplink mus ir aukštyn, kiek galime pamatyti).

Natūrali objektų būklė Aristoteliui buvo ramioje vietoje, esančioje pusiausvyroje su elementais, iš kurių jie buvo sudaryti. Objektų judesys buvo objekto bandymas pasiekti savo natūralią būseną. Krito uola, nes žemė yra žemėje. Vanduo teka žemyn, nes jo natūrali karalystė yra po Žemės sfera. Dūmai kyla, nes juos sudaro oras ir ugnis, todėl jis bando pasiekti aukštą Ugnies sritį, todėl liepsna kyla ir aukštyn.

Aristotelis nebandė matematiškai apibūdinti stebimos tikrovės. Nors jis formalizavo logiką, jis manė, kad matematika ir natūralus pasaulis yra iš esmės nesusiję. Jo manymu, matematika rūpinosi nekintančiais objektais, kuriems trūko realybės, o jo prigimtinė filosofija sutelkė dėmesį į objektų pakeitimą jų pačių realybe.

Be šio darbo, susijusio su objektų impulsu ar judesiu, Aristotelis atliko išsamius tyrimus kitose srityse:

• sukūrė klasifikavimo sistemą, padalijusi panašias savybes turinčius gyvūnus į „gentis“.
• savo darbe meteorologija tyrė ne tik oro sąlygų, bet ir geologijos bei gamtos istorijos prigimtį.
• formalizavo matematinę sistemą, vadinamą Logika.
• platus filosofinis darbas apie žmogaus santykio su dieviškumu prigimtį, taip pat etiniai sumetimai

Aristotelio darbai buvo iš naujo atrasti mokslininkų viduramžiais ir jis buvo paskelbtas didžiausiu senovės pasaulio mąstytoju. Jo pažiūros tapo katalikų bažnyčios filosofiniu pagrindu (tais atvejais, kai ji to tiesiogiai neturėjo) prieštarauja Biblijai) ir per ateinančius šimtmečius Aristotelio neatitinkantys pastebėjimai buvo smerkiami kaip a eretikas. Tai yra viena didžiausių ironijų, kad toks stebėjimo mokslo šalininkas bus naudojamas slopinti tokį darbą ateityje.

Archimedas (287 - 212 B.C.E.) yra geriausiai žinomas dėl klasikinės istorijos apie tai, kaip jis, maudydamasis, atrado tankio ir plūdrumo principus, tuoj pat privertęs jį bėgti Sirakūzų gatvėmis nuogas rėkdamas „Eureka!“ (kuris maždaug reiškia „radau tai! “). Be to, jis žinomas dėl daugelio kitų reikšmingų žygdarbių:

• išdėstė sverto, vienos iš seniausių mašinų, matematinius principus
• sukūrė sudėtingas skriemulių sistemas, kurios, kaip žinia, sugebėjo perkelti viso dydžio laivą, tempdamos ant vienos virvės
• apibrėžė svorio centro sąvoką
• sukūrė statikos lauką, naudodamas graikų geometriją, kad rastų pusiausvyros būsenas objektams, kurie apmokestintų šiuolaikinius fizikus
• Žinomas, kad sukūrė daugybę išradimų, įskaitant „vandens varžtą“ drėkinimui ir karo mašinas, kurie Pirmajame Punikos kare padėjo Sirakūzams prieš Romą. Kai kurie žmonės jį priskyrė išradę odometrą per tą laiką, nors tai nebuvo įrodyta.

Turbūt didžiausias Archimedo pasiekimas buvo suderinti didelę Aristotelio klaidą atskirti matematiką ir gamtą. Kaip pirmasis matematinis fizikas parodė, kad detalioji matematika gali būti pritaikyta kūrybiškai ir vaizduotėje tiek teoriniams, tiek praktiniams rezultatams gauti.

Hiparchas (190 - 120 B.C.E.) gimė Turkijoje, nors ir buvo graikas. Daugelis jį laiko didžiausiu stebėtinu senovės Graikijos astronomu. Turėdamas savo sukurtas trigonometrines lenteles, jis griežtai pritaikė geometriją astronomijos tyrimams ir sugebėjo numatyti saulės užtemimus. Jis taip pat ištyrė saulės ir mėnulio judesius, tiksliau nei bet kas anksčiau apskaičiavo jų atstumą, dydį ir paralaksą. Norėdami padėti jam šiame darbe, jis patobulino daugelį tuo metu plika akimi stebimų priemonių. Taikoma matematika rodo, kad Hipparchas galėjo mokytis babiloniečių matematikos ir buvo atsakingas už kai kurių tų žinių perkėlimą į Graikiją.

Manoma, kad Hiparchas parašė keturiolika knygų, tačiau vienintelis likęs tiesioginis darbas buvo populiaraus astronominio poemos komentaras. Pasakojimai pasakoja apie tai, kad Hipparchas apskaičiavo Žemės apskritimą, tačiau tai yra tam tikras ginčas.

Paskutinis didysis senovės pasaulio astronomas buvo Klaudijus Ptolemajus (palikuonims žinomas kaip Ptolemėjas). Antrajame amžiuje C. E. parašė senovės astronomijos santrauką (labai pasiskolintą iš Hipparchus - tai yra pagrindinis mūsų žinių apie Hipparchus šaltinis), kuris buvo žinomas visame pasaulyje Arabija as Almagestas (didžiausias). Jis oficialiai išdėstė geocentrinį visatos modelį, aprašydamas koncentrinių apskritimų ir sferų, kuriomis judėjo kitos planetos, seriją. Deriniai turėjo būti nepaprastai sudėtingi, atsižvelgiant į pastebėtus judesius, tačiau jo darbas buvo pakankamai pakankamas, kad keturiolika amžių tai buvo suprantama kaip išsamus pareiškimas apie dangiškąjį judesys.

Žlugus Romai, Europos pasaulyje išnyko stabilumas, palaikantis tokias naujoves. Didžioji dalis senovės pasaulio įgytų žinių buvo prarasta tamsiaisiais amžiais. Pavyzdžiui, iš 150 žinomų Aristotelio kūrinių šiandien egzistuoja tik 30, o kai kurie iš jų yra šiek tiek daugiau nei paskaitų konspektai. Šiame amžiuje žinių atradimas tektų Rytams: Kinijai ir Viduriniams Rytams.