תולדות המהפכה המדעית

ההיסטוריה האנושית ממוסגרת לעתים קרובות כסדרת פרקים, המייצגת פרצי ידע פתאומיים. ה המהפכה החקלאית, הרנסנס, ו המהפכה התעשייתית הן רק כמה דוגמאות לתקופות היסטוריות בהן בדרך כלל נהוג לחשוב שחדשנות עברה מהר יותר מאשר בנקודות אחרות בהיסטוריה, מה שהוביל להתעצרות אדירה ופתאומית במדע, ספרות, טכנולוגיה ו פילוסופיה. בין הבולטים שבהם ניתן למצוא את המהפכה המדעית, שהתרחשה בדיוק בזמן שאירופה התעוררה מההפוגה האינטלקטואלית, שההיסטוריונים מכנים אותה בעידן האפל.

חלק גדול ממה שנחשב ידוע על עולם הטבע בתקופות הביניים המוקדמות באירופה, תוארך לתורת היוונים והרומאים הקדומים. ובמשך מאות שנים לאחר נפילת האימפריה הרומית, אנשים עדיין בדרך כלל לא הטילו ספק ברבים מהמושגים או הרעיונות ארוכי הטווח הללו, למרות הפגמים הטמונים הרבים.

הסיבה לכך הייתה מכיוון ש"אמיתות "כאלה על היקום התקבלו באופן נרחב על ידי הכנסייה הקתולית, שהיה במקרה הגורם העיקרי האחראי לאינדוקטרינציה הנרחבת של החברה המערבית באזור זמן. כמו כן, תורת הכנסייה מאתגרת הייתה דומה לכפירה באותה תקופה ובכך הייתה סיכון להעמיד לדין ונענש בגין דחיפת רעיונות נגד.

דוגמא לתורה פופולרית אך לא מוכחת היו חוקי הפיזיקה האריסטוטליים. אריסטו לימד כי הקצב בו נפל אובייקט נקבע לפי משקלו מאחר וחפצים כבדים יותר נפלו מהר יותר מאשר קלים יותר. הוא גם האמין שכל מה שמתחת לירח מורכב מארבעה יסודות: אדמה, אוויר, מים ואש.

באשר לאסטרונומיה, האסטרונום היווני קלאודיוס תלמי מערכת שמימית אדמתית-אדמתית, בה גופים שמימיים כמו השמש, הירח, כוכבי הלכת ושונים הכוכבים כולם הסתובבו סביב כדור הארץ במעגלים מושלמים, שימשו כמודל המאומץ של הפלנטה מערכות. ולמשך זמן מה, המודל של תלמי הצליח לשמר ביעילות את העיקרון של יקום מרוכז באדמה, מכיוון שהוא די מדויק בניבוי תנועת כוכבי הלכת.

כשמדובר בפעילותו הפנימית של גוף האדם, המדע היה מוטה באותה שגיאה. היוונים והרומאים הקדמונים השתמשו במערכת רפואה שנקראה הומוריסטיות, שקבעה כי מחלות הן אלה תוצאה של חוסר איזון של ארבעה חומרים בסיסיים או "הומור". התיאוריה הייתה קשורה לתיאוריה של הארבעה אלמנטים. כך, למשל, דם יתכתב עם אוויר וליחה תואמת מים.

למרבה המזל הכנסייה, עם הזמן, תתחיל לאבד את אחיזתה ההגמונית בהמונים. ראשית, הייתה הרנסנס, אשר יחד עם חוד החנית להתעניינות מחודשת באומנויות ובספרות, הוביל למעבר לכיוון חשיבה עצמאית יותר. גם המצאת בית הדפוס מילאה תפקיד חשוב מכיוון שהיא הרחיבה מאוד את האוריינות כמו גם אפשרה לקוראים לבחון מחדש רעיונות ישנים ומערכות אמונה.

וזה היה בערך הפעם, בשנת 1517, ליתר דיוק, שמרטין לותר, נזיר שהיה נאום באמירותיו ביקורת נגד הרפורמות של הכנסייה הקתולית, חיברה את "95 התזות" המפורסמות שציינו את כל אלה טענות. לותר קידם את 95 התיזות שלו בכך שהדפיס אותן על עלון וחילק אותן בקרב ההמונים. הוא עודד גם את עובדי הכנסייה לקרוא בעצמם את התנ"ך ופתח את הדרך לתאולוגים אחרים בעלי אופי רפורמי כמו ג'ון קלווין.

הרנסנס, יחד עם מאמציו של לותר, שהובילו לתנועה המכונה הרפורמציה הפרוטסטנטית, שניהם ישמשו לערער את סמכות הכנסייה בכל העניינים שהיו בעיקרם מדע בדוי. ובתוך כך, הרוח המתפתחת הזו של ביקורת ורפורמה הפכה אותה לנטל ההוכחה הפך חיוני יותר להבנת העולם הטבעי, ובכך הציב את הבמה למדעי מהפכה.

במובן מסוים, אתה יכול לומר שהמהפכה המדעית החלה כמהפכה הקופרניקאנית. האיש שהתחיל את הכל, ניקולאוס קופרניקוס, היה מתמטיקאי ואסטרונום ברנסנס שנולד וגדל בעיר טורון הפולנית. הוא למד באוניברסיטת קרקוב, ובהמשך המשיך את לימודיו בבולוניה, איטליה. כאן פגש את האסטרונום דומניקו מריה נובארה והשניים החלו במהרה להחליף רעיונות מדעיים שלעתים קרובות קראו תיגר על התיאוריות המקובלות של קלאודיוס תלמי.

כשחזר לפולין, קופרניקוס נכנס לתפקיד קאנון. בסביבות 1508 הוא החל בשקט לפתח אלטרנטיבה הליוצנטרית למערכת הפלנטרית של תלמי. כדי לתקן כמה מחוסר העקביות שלא הספיק לחזות עמדות כוכב לכת, המערכת שאיתה הוא הצליח לבסוף הציבה את השמש במרכז במקום כדור הארץ. ובמערכת השמש ההליוצנטרית ההוליצנטרית של קופרניקוס, המהירות שבה כדור הארץ וכוכבי הלכת האחרים הקיפו את השמש נקבעה על ידי מרחקם ממנה.

באופן מעניין, קופרניקוס לא היה הראשון שהציע גישה הליוצנטרית להבנת השמים. האסטרונום היווני הקדום אריסטארכוס מסאמוס, שחי במאה השלישית לפני הספירה, הציע תפיסה דומה במקצת הרבה יותר מוקדם שמעולם לא ממש תפס. ההבדל הגדול היה שהמודל של קופרניקוס התגלה כמדויק יותר בניבוי תנועות כוכבי הלכת.

קופרניקוס פירט את התיאוריות השנויות במחלוקת שלו בכתב יד בן 40 עמודים שכותרתו Commentariolus בשנת 1514 וב- De De revolutionibus orelium coelestium ("על מהפכות הספירות השמימיות"), שפורסם ממש לפני שלו מוות בשנת 1543. באופן לא מפתיע, ההשערה של קופרניקוס הרגיזה את הכנסייה הקתולית, שבסופו של דבר אסרה על De revolutionibus בשנת 1616.

למרות התמרמרות הכנסייה, המודל ההליוצנטרי של קופרניקוס עורר תככים רבים בקרב מדענים. אחד האנשים האלה שפיתח עניין לוהט היה מתמטיקאי גרמני צעיר בשם יוהנס קפלר. בשנת 1596 פרסם קפלר את Mysterium cosmographicum (התעלומה הקוסמוגרפית), ששימשה ההגנה הציבורית הראשונה של תיאוריות קופרניקוס.

ואולם הבעיה הייתה שהמודל של קופרניקוס עדיין פגם ולא היה מדויק לחלוטין בחיזוי תנועה פלנטרית. בשנת 1609 פירסם קפלר, שיצירתו העיקרית הייתה דרך להסביר את האופן בו מאדים נעים אחורה מדי פעם, את אסטרונומיה נובה (אסטרונומיה חדשה). בספר, הוא תיאורטי כי גופים פלנטריים לא מסללו את השמש במעגלים מושלמים כפי שתקפו שניהם תלמי וקופרניקוס, אלא בדרך אליפטית.

מלבד תרומתו לאסטרונומיה, קפלר גילה תגליות בולטות אחרות. הוא הבין כי השבירה היא זו שמאפשרת את תפיסת הראייה של העיניים והשתמש בידע זה כדי לפתח משקפיים הן עבור קוצר ראייה והן עבור קוצר ראייה. הוא גם הצליח לתאר כיצד טלסקופ עובד. ומה שפחות ידוע היה שקפלר הצליח לחשב את שנת הלידה של ישוע המשיח.

בן זמנו אחר של קפלר שקנה ​​גם את הרעיון של מערכת סולארית הליוזצנטרית והיה המדען האיטלקי גלילאו גליליי. אך בניגוד לקפלר, גלילאו לא האמין שכוכבי לכת נעו במסלול אליפטי ונדבקו בפרספקטיבה כי תנועות פלנטריות היו מעגליות בדרך כלשהי. עם זאת, עבודתו של גלילאו הביאה ראיות שעזרו לחזק את ההשקפה הקופרניקאנית ותוך כדי כך לערער עוד יותר את עמדת הכנסייה.

בשנת 1610, באמצעות טלסקופ שבנה בעצמו, החל גלילאו לתקן את עדשתו על כוכבי הלכת וגילה סדרה של תגליות חשובות. הוא גילה שהירח אינו שטוח וחלק, אך היו בו הרים, מכתשים ועמקים. הוא הבחין בכתמים על השמש וראה שיש לצדק ירחים שהקפו אותו, ולא על כדור הארץ. במעקב אחר ונוס, הוא גילה כי היו בו שלבים כמו הירח, שהוכיחו שכוכב הלכת מסתובב סביב השמש.

חלק גדול מהתצפיות שלו סתרו את התפיסה התלמידית הקבועה כי כל הגופים הפלנטריים סובבו סביב כדור הארץ ותמכו במקום זאת במודל ההליוצנטרי. הוא פרסם כמה מהתצפיות המוקדמות הללו באותה השנה תחת הכותרת Sidereus Nuncius (מסר הכוכבים). הספר, יחד עם הממצאים הבאים, הובילו אסטרונומים רבים להתאסלם בבית הספר למחשבה של קופרניקוס והכניס את גלילאו למים חמים מאוד עם הכנסייה.

אולם למרות זאת, בשנים שלאחר מכן המשיך גלילאו בדרכיו ה"כפירות ", מה שיעצים עוד יותר את הסכסוך שלו עם הכנסייה הקתולית והלותרנית כאחד. בשנת 1612 הוא הפריך את ההסבר האריסטוטלי מדוע חפצים צפו על מים והסביר שזה נבע ממשקל העצם ביחס למים ולא בגלל צורתו השטוחה של החפץ.

בשנת 1624, גלילאו קיבלה אישור לכתוב ולפרסם תיאור הן של התלמי והן של מערכות קופרניקאיות בתנאי שהוא לא יעשה זאת באופן המעדיף את מודל הליוצנטרי. הספר שהתקבל, "דיאלוג בנוגע לשתי המערכות העיקריות העולמיות", ראה אור בשנת 1632 והתפרש כאילו הפר את ההסכם.

הכנסייה פתחה במהירות את האינקוויזיציה והעמידה את גלילאו לדין בגין כפירה. אף שנחסך מעונש קשה לאחר שהודה שתמך בתאוריה הקופרניקאנית, הוא הועמד למעצר בית למשך שארית חייו. ובכל זאת, גלילאו מעולם לא הפסיק את המחקר שלו, תוך שהוא מפרסם מספר תאוריות עד מותו בשנת 1642.

אף שעבודתם של קפלר וגם גלילאו עזרו להתמודד עם המערכת ההליוצנטרית הקופרניקאית, עדיין היה חור בתיאוריה. איש מהם אינו יכול להסביר באופן מספק את הכוח שהניע את כוכבי הלכת בתנועה סביב השמש ומדוע הם התקדמו בדרך זו. רק כעבור כמה עשורים הוכח המודל המתמטיקאי האנגלי את המודל ההליוצנטרי אייזק ניוטון.

אייזק ניוטון, שגילוייו במובנים רבים סימנו את סיומה של המהפכה המדעית, יכול בהחלט להיחשב לאחת הדמויות החשובות ביותר של אותה תקופה. מה שהשיג בתקופתו הפך מאז לבסיס לפיזיקה מודרנית ורבות מתורותיו המפורטות Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (עקרונות מתמטיים של פילוסופיה טבעית) נקרא המשפיע ביותר לעבוד על פיזיקה.

בתוך עקרונותשפורסם בשנת 1687, תיאר ניוטון שלושה חוקי תנועה שניתן להשתמש בהם כדי לעזור להסביר את המכניקה שמאחורי מסלולי כדור הארץ אליפטיים. החוק הראשון מציב כי עצם שהוא נייח יישאר כך, אלא אם כן יופעל עליו כוח חיצוני. החוק השני קובע כי הכוח שווה להאצה של פעמים ההמונים ושינוי בתנועה פרופורציונאלי לכוח המופעל. החוק השלישי פשוט קובע כי לכל פעולה יש תגובה שווה והפוכה.

למרות ששלושת חוקי התנועה של ניוטון, יחד עם חוק הכבידה האוניברסאלי, הם שהפכו אותו בסופו של דבר לכוכב בקרב הקהילה המדעית, הוא תרם עוד כמה תרומות חשובות אחרות לתחום האופטיקה, כמו בניית המשקף הטלסקופ המעשי הראשון ופיתוח תיאוריה של צבע.