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物理科学

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物理

力学

コペルニカニズムの戦いは、力学と天文学の領域で戦われました。プトレマイオスアリストテレスのシステムはモノリスとして立っていたか、倒れていました。そしてそれは宇宙の中心での地球の固定という考えに基づいていました。地球を中心から取り除くと、自然の運動と場所の教義が破壊され、地球の円運動はアリストテレスの物理学と両立しませんでした。

ガリレオの力学科学への貢献は、彼のコペルニカニズムの擁護に直接関係していました。若い頃、彼は伝統的な推進力の物理学に固執していましたが、アルキメデスの方法で数学化したいという彼の欲望により、彼は従来のアプローチを放棄し、高度に数学化でき、新しい物理学に直面する問題に直接関連する新しい物理学の基礎を開発しました。宇宙学。落下体の自然な加速を見つけることに興味があり、自由落下の法則を導き出すことができました(距離sは時間の2乗t 2として変化します)。この結果と彼の慣性原理の初歩的な形を組み合わせることで、彼は発射体の運動の放物線経路を導き出すことができました。さらに、彼の慣性の原理により、彼は地球の動きに対する従来の物理的な異論に対応することができました。動いている物体は動き続ける傾向があるため、地上の表面にある発射体や他のオブジェクトは地球の動きを共有する傾向にあり、地球上に立っている人には知覚できない。

フランスの哲学者ルネデカルトの力学への17世紀の貢献は、全体としての科学的努力への彼の貢献と同様に、特定の技術的問題の解決よりも科学の基礎における問題により関心がありました。彼は主に、科学の一般的なプログラムの一部として、物質と運動の概念に関心を持っていました。つまり、自然のすべての現象を物質と運動の観点から説明することでした。機械哲学として知られるこのプログラムは、17世紀の科学の主要なテーマとなった。

デカルトは、物質の一部が空の空間を介して別の物質に作用する可能性があるという考えを拒否しました。代わりに、力はすべての空間を満たす物質「エーテル」によって伝達される必要があります。物質は慣性の原理に従って直線的に移動する傾向がありますが、既に他の物質で満たされた空間を占めることはできないため、実際に発生する唯一の種類の運動は、リング内の各粒子が同時に移動する渦です。

デカルトによれば、すべての自然現象は小さな粒子の衝突に依存しているため、影響の定量的な法則を発見することは非常に重要です。これは、運動量保存と運動エネルギー保存の法則(後者は弾性衝突に対してのみ有効)を策定した、デカルトの弟子であるオランダの物理学者クリスティアンホイヘンスによって行われました。

アイザックニュートン卿の作品は、17世紀末の科学革命の頂点を表しています。彼の記念碑的なフィロソフィアナチュラリスプリンシピアマテマチカ(1687;自然哲学の数学的原理)は、力学と宇宙論における科学革命によってもたらされた主要な問題を解決しました。これは、ケプラーの法則、1組の法則に基づく天体と陸域の物理学の物理的な基礎を提供し、1世紀以上にわたって天文学と物理学の多くを支配していた問題と方法を確立しました。ニュートンは力の概念によって、科学革命の2つの重要な要素である機械の哲学と自然の数学を統合することができました。

ニュートンは彼の3つの運動の法則からこれらすべての驚くべき結果を導き出すことができました。

1.すべての体は、それが加えられた力によってその状態を変更せざるを得ない場合を除いて、静止状態または直線運動を続けます。

2.運動の変化は、加えられた原動力に比例し、その力が加えられた直線の方向に行われます。

3.すべての行動に対して、常に対等な反応が反対されます。または、2つの身体の相互の行動が常に対等です。

第二法則は、1750年にスイスの数学者Leonhard EulerによってF = ma(aは加速度)で現代の形になりました。この形では、速度の変化率がボディとその質量に反比例します。

ニュートンは彼の法律を天文学に適用するために、デカルトによって設定された限界を超えて機械的な哲学を拡張しなければなりませんでした。彼は、この力がどのように伝播されるかを説明することができなかったとしても、宇宙の任意の2つの物体の間に作用する重力を仮定しました。

ニュートンは彼の運動の法則と2つの物体の中心間の距離の逆二乗に比例する重力によって、ケプラーの惑星の運動の法則を導き出すことができました。ガリレオの自由落下の法則もニュートンの法則と一致しています。オブジェクトを地球の表面近くに落下させるのと同じ力が、月と惑星を軌道に保持します。

ニュートンの物理学は、地球の形状は正確に球形ではなく、赤道で膨らむべきであるという結論に至りました。18世紀半ばのフランス遠征によるこの予測の確認は、ほとんどのヨーロッパの科学者にデカルト物理学からニュートン物理学への変更を説得するのに役立ちました。ニュートンはまた、分点の歳差運動を説明するために地球の非球形を使用し、赤道のふくらみに対する月と太陽の異なる作用を使用して、回転軸がどのように方向を変えるかを示しました。

光学

17世紀の光学科学は、実験的アプローチと現象の定量分析を組み合わせることにより、科学革命の基本的な展望を表現しました。光学系はギリシャ、特にユークリッドの作品(c。300 bce)に起源があり、ギリシャ人が発見した幾何光学の結果の多くを反映しています。反射の。13世紀には、ロジャーベーコン、ロバートグロッセテステ、およびジョンペチャムなどの男性が、アラブイブンアルハイサム(1040年頃に亡くなった)の作品に依存し、虹の光学を含む数多くの光学的問題を検討しました。これらの13世紀の眼鏡技師の著作から主導権を握ったのは、17世紀の科学の基調となったケプラーでした。ケプラーは光学的問題のポイントごとの分析を導入し、オブジェクト上の各ポイントから画像上のポイントまで光線を追跡しました。機械的な哲学が世界を原子の部分に分解するのと同じように、ケプラーは有機的な現実を最終的には実在の単位と見なすものに分解することによって光学に取り組みました。彼はレンズの幾何学理論を開発し、ガリレオの望遠鏡の最初の数学的説明を提供しました。

デカルトは、光の現象を物質と運動の観点から完全に説明できることを実証することにより、機械的哲学に光の現象を取り入れようとしました。機械的な類推を使用して、反射の法則や新しく発見された屈折の法則など、光の既知の特性の多くを数学的に導き出すことができました。

17世紀における光学への最も重要な貢献の多くは、ニュートンの作品、特に色の理論でした。従来の理論では、色は白色光の変化の結果であると考えられていました。たとえばデカルトは、色は光を構成する粒子の回転の結果であると考えていました。ニュートンは、印象的な一連の実験で白色光が混合され、色の光の別々のビームを分離できることを実証することにより、従来の色理論を覆しました。彼はさまざまな程度の屈折率をさまざまな色の光線に関連付け、このようにして、プリズムが白色光から色のスペクトルを生成する方法を説明することができました。

彼は常に測定可能な変数と、実験結果とそれらの結果の機械的説明との間の明確な区別を求めていたため、彼の実験方法は定量的アプローチによって特徴付けられました。光学への彼の​​2番目の重要な貢献は、「ニュートンのリング」と呼ばれるようになった干渉現象を扱いました。薄膜の色(例:油脂)は以前から観察されていましたが、現象を定量化しようとする者はいませんでした。ニュートンは、フィルムの厚さと色の輪の直径との間の定量的な関係を観察しました。彼は、彼が容易な透過の適合と容易な反射の適合の理論によって説明しようとした規則性です。ニュートンの光の理論は一般的に粒子であると考えられているにもかかわらず、ニュートンの当てはめの理論には、すべての空間に浸透する仮想流体物質であるエーテルの周期性と振動が含まれます(上記を参照)。

ホイヘンスは、17世紀の2番目の偉大な光学思想家でした。彼はデカルトのシステムの詳細の多くに批判的でしたが、現象の純粋に機械的な説明を求めて、デカルトの伝統で書いています。ホイヘンスは光をパルス現象の一部と見なしたが、光パルスの周期性を明確に否定した。彼は波面の概念を開発し、それによって彼のパルス理論から反射と屈折の法則を導き出し、最近発見された複屈折の現象を説明することができました。