Dejiny starogréckej fyziky

V staroveku systematické štúdium základných prírodných zákonov nebolo veľkým problémom. Táto obava zostala nažive. Veda tak, ako v tom čase existovala, pozostávala predovšetkým z poľnohospodárstva a nakoniec z inžinierstva s cieľom zlepšiť každodenný život rastúcich spoločností. Napríklad plachtenie na lodi využíva letecký odpor, rovnaký princíp, ktorý udržuje lietadlo vo vzduchu. Antici dokázali prísť na to, ako postaviť a prevádzkovať plachetnice bez presných pravidiel tejto zásady.

Antici sú známi snáď najlepšie pre svoje astronómie, čo nás dnes naďalej výrazne ovplyvňuje. Pravidelne pozorovali nebo, ktoré boli považované za božskú ríšu, so Zemou v jej strede. Všetkým bolo zrejmé, že slnko, mesiac a hviezdy sa pravidelne pohybovali po nebi pravidelným spôsobom, a nie je jasné, či si nejaký zdokumentovaný mysliteľ starovekého sveta myslel spochybniť túto geocentricu hľadisko. Bez ohľadu na to, ľudia začali identifikovať súhvezdia na nebesiach a použili tieto znaky zverokruhu na definovanie kalendárov a ročných období.

Matematika sa vyvinula na Blízkom východe ako prvá, presný pôvod sa však líši v závislosti od toho, s kým historik hovorí. Je takmer isté, že pôvod matematiky bol pre jednoduché vedenie záznamov v obchode a vláde.

Egypt dosiahol výrazný pokrok vo vývoji základnej geometrie z dôvodu potreby jasne definovať poľnohospodárske územie po ročných záplavách Nílu. Geometria rýchlo našla uplatnenie aj v astronómii.

Ako Grécka civilizácia sa však objavila konečná stabilita - napriek tomu, že ešte stále existujú vojny - aby sa tam dalo dosiahnuť vznikajú intelektuálna aristokracia, inteligencia, ktorá sa dokázala venovať systematickému štúdiu týchto vecí záleží. Euclid a Pythagoras sú len zopár mien, ktoré rezonujú v priebehu vývoja matematiky od tohto obdobia.

Vo fyzických vedách sa objavil aj vývoj. Leucippus (5. storočie B.C.E.) odmietol akceptovať starodávne nadprirodzené vysvetlenia prírody a kategoricky vyhlasoval, že každá udalosť mala prirodzenú príčinu. Jeho študent Demokritus pokračoval v tejto koncepcii. Obaja boli zástancami koncepcie, že všetka hmota pozostáva z malých častíc, ktoré boli také malé, že ich nebolo možné rozobrať. Tieto častice sa nazývali atómy, z gréckeho slova „nedeliteľné“. Boli by to dve tisícročia predtým, ako atomistické názory získali podporu, a ešte dlhšie predtým, ako existovali dôkazy na podporu špekulácie.

Zatiaľ čo jeho mentor plato (a jeho mentor, Sokrates) sa oveľa viac zaoberali morálnou filozofiou, Aristotelova (384 - 322 B.C.E.) filozofia mala viac svetských základov. Podporoval koncepciu, podľa ktorej pozorovanie fyzikálnych javov môže v konečnom dôsledku viesť k objaveniu prírodných zákonov, ktorými sa riadi tieto javy, hoci na rozdiel od Leucippusu a Demokrita, Aristoteles veril, že tieto prírodné zákony boli napokon božské prírode.

Bol to prírodná filozofia, vedecká veda založená na rozume, ale bez experimentovania. Je správne kritizovaný za nedostatok prísnosti (ak nie úplnej nedbanlivosti) vo svojich pripomienkach. Ako príklad možno uviesť, že muži majú viac zubov ako žien, čo určite nie je pravda.

Stále to bol krok správnym smerom.

Jedným zo záujmov Aristotela bol pohyb predmetov:

• Prečo padá hornina, zatiaľ čo dym stúpa?
• Prečo voda tečie dole, zatiaľ čo plamene tancujú do vzduchu?
• Prečo sa planéty pohybujú po oblohe?

Vysvetlil to tým, že všetky záležitosti sa skladajú z piatich prvkov:

• požiarne
• Krajina
• ovzdušia
• voda
• Éter (božská podstata nebies)

Štyri prvky tohto sveta sa vzájomne vymieňajú a navzájom súvisia, zatiaľ čo éter bol úplne iný druh látky. Každý z týchto svetských prvkov mal prirodzené ríše. Napríklad existuje, keď sa Zem Zeme (zem pod našimi nohami) stretáva so sférou Air (vzduch všade okolo nás a hore tak vysoko, ako vidíme).

Prirodzený stav predmetov, podľa Aristotela, bol v pokoji, na mieste, ktoré bolo v rovnováhe s prvkami, z ktorých boli zložené. Pohyb predmetov bol preto pokusom objektu dosiahnuť jeho prirodzený stav. Skála padá, pretože zemská oblasť je dole. Voda steká nadol, pretože jej prírodná ríša je pod zemskou ríšou. Dym stúpa, pretože je tvorený vzduchom aj ohňom, a preto sa snaží dostať sa do vysokej oblasti ohňa, čo je dôvod, prečo plamene vystupujú nahor.

Aristoteles sa nepokúsil matematicky opísať realitu, ktorú pozoroval. Hoci formalizoval Logiku, považoval matematiku a prírodný svet za zásadne nesúvisiaci. Matematika sa podľa jeho názoru zaoberala nezmenenými objektmi, ktorým chýbala realita, zatiaľ čo jeho prirodzená filozofia sa zameriavala na zmenu predmetov s realitou ich vlastnou.

Okrem tejto práce na podnete alebo pohybe objektov uskutočnil Aristoteles rozsiahle štúdie v ďalších oblastiach:

• vytvoril klasifikačný systém, ktorý delí zvieratá s podobnými charakteristikami na „rody“.
• Študoval vo svojej tvorbe meteorológiu nielen charakter poveternostných podmienok, ale aj geológiu a prírodnú históriu.
• formalizoval matematický systém zvaný Logic.
• rozsiahla filozofická práca o povahe vzťahu človeka k božskému, ako aj o etických aspektoch

Aristotelovo dielo bolo v stredoveku znovu objavené učencami a bol vyhlásený za najväčšieho mysliteľa antického sveta. Jeho názory sa stali filozofickým základom katolíckej cirkvi (v prípadoch, keď sa tak nestalo priamo) v rozpore s Bibliu) av nasledujúcich storočiach boli pozorovania, ktoré neboli v súlade s Aristotelesom, odsúdené ako kacír. Je to jedna z najväčších ironií, že taký zástanca observačnej vedy by sa v budúcnosti použil na potlačenie takejto práce.

Archimedes (287 - 212 B.C.E.) je najlepšie známy pre klasický príbeh o tom, ako objavil princípy hustoty a vztlaku pri kúpaní, okamžite ho prinútil bežať ulicami Syrakúz nahý kričať „Eureka!“ (čo zhruba znamená „Zistil som it! "). Okrem toho je známy pre mnoho ďalších významných výkonov:

• načrtol matematické princípy páky, jedného z najstarších strojov
• vytvoril komplikované systémy kladiek, ktoré boli údajne schopné presunúť loď v plnej veľkosti ťahaním za jediné lano
• definoval pojem ťažiska
• vytvoril pole statiky pomocou gréckej geometrie na nájdenie rovnovážnych stavov pre objekty, ktoré by zdanili moderných fyzikov
• pokladaný za stavbu mnohých vynálezov, vrátane „vodnej skrutky“ pre zavlažovacie a vojnové stroje, ktoré pomohli Syrakúzam proti Rímu v prvej punkovej vojne. Niektorí ho pripisujú vymýšľaniu tachometra počas tejto doby, hoci to nebolo dokázané.

Možno najväčším úspechom Archimedesa však bolo zmierenie veľkej chyby Aristotela pri oddeľovaní matematiky a prírody. Ako prvý matematický fyzik ukázal, že podrobná matematika sa dá použiť s kreativitou a fantáziou na teoretické aj praktické výsledky.

Hipparchus (190 - 120 nl) sa narodil v Turecku, hoci bol Grék. Mnohí ho považujú za najväčšieho observačného astronóma v starovekom Grécku. S trigonometrickými tabuľkami, ktoré vyvinul, dôsledne aplikoval geometriu na štúdium astronómie a bol schopný predpovedať zatmenia Slnka. Študoval tiež pohyb slnka a mesiaca a precíznejšie prepočítaval ich vzdialenosť, veľkosť a paralaxu ako pred ním. Aby mu pomohol v tejto práci, vylepšil mnoho nástrojov používaných pri pozorovaní času voľným okom. Použitá matematika naznačuje, že Hipparchus mohol študovať babylónsku matematiku a bol zodpovedný za prenesenie niektorých týchto poznatkov do Grécka.

Hipparchus je známy tým, že napísal štrnásť kníh, ale jediným priamym dielom, ktoré zostalo, bol komentár k populárnej astronomickej básni. Príbehy hovoria o tom, že Hipparchus vypočítal obvod Zeme, ale to je v určitom sporu.

Posledným veľkým astronómom antického sveta bol Claudius Ptolemaeus (známe ako Ptolemaios k potomkom). V druhom storočí C.E. napísal prehľad starovekej astronómie (ťažko si ju požičal Hipparchus - to je náš hlavný zdroj poznania Hipparchusu), ktorý sa stal známym v celom texte Arábia ako Almagest (najväčší). Formálne načrtol geocentrický model vesmíru a opísal rad sústredných kruhov a sfér, po ktorých sa pohybovali ďalšie planéty. Kombinácie museli byť mimoriadne komplikované, aby zodpovedali za pozorované pohyby, ale jeho práca bola natoľko postačujúce, že po štrnásť storočí sa považovalo za komplexné vyhlásenie o nebesiach motion.

Po páde Ríma však v európskom svete vyprchala stabilita, ktorá podporuje takéto inovácie. Veľa poznatkov získaných v starovekom svete sa stratilo počas temných čias. Napríklad zo 150 renomovaných aristotelských diel dnes existuje len 30, a niektoré z nich sú len o niečo viac ako len prednášky. V tomto veku by objavovanie poznatkov spočívalo na východe: Číne a na Blízkom východe.