Senās Grieķijas fizikas vēsture

Aristotelis bija grieķu filozofs, Platona skolnieks un Aleksandra Lielā skolotājs. Viņš rakstīja par daudzām tēmām, tostarp fiziku, metafiziku, dzeju, teātri, mūziku, loģiku, retoriku, politiku, valdību, ētiku, bioloģiju un zooloģiju. Kopā ar Platonu un Sokratu (Platona skolotāju) Aristotelis ir viena no nozīmīgākajām Rietumu filozofijas pamatpersonām. Viņš bija pirmais, kurš izveidoja visaptverošu Rietumu filozofijas sistēmu, kas aptver morāli un estētiku, loģiku un zinātni, politiku un metafiziku. Platons un Aristotelis - Danita Delimont - Gallo Images - GettyImages-102521991

Senatnē dabas pamatlikumu sistemātiska izpēte neradīja lielas bažas. Bažas bija palikt dzīvas. Zinātne, kāda tā pastāvēja tajā laikā, galvenokārt sastāvēja no lauksaimniecības un, visbeidzot, inženierzinātņu, lai uzlabotu augošo sabiedrību ikdienas dzīvi. Piemēram, kuģa braukšanai tiek izmantota gaisa pretestība, tas pats princips, kas notur lidmašīnu augstumā. Senie cilvēki varēja izdomāt, kā būvēt un vadīt buru kuģus bez precīziem šī principa noteikumiem.

Skatoties uz Debesīm un Zemi

Senie cilvēki, iespējams, ir pazīstami vislabāk ar savu astronomija , kas mūs joprojām spēcīgi ietekmē. Viņi regulāri novēroja debesis, kas, domājams, ir dievišķa valstība ar Zemi tās centrā. Ikvienam noteikti bija skaidrs, ka saule, mēness un zvaigznes regulāri pārvietojās pa debesīm, un nav skaidrs, vai kāds dokumentēts senās pasaules domātājs domāja apšaubīt šo ģeocentrisko skatījumu. Neatkarīgi no tā, cilvēki sāka noteikt zvaigznājus debesīs un izmantoja šīs Zodiaka zīmes, lai noteiktu kalendārus un gadalaikus.

Matemātika vispirms attīstījās Tuvajos Austrumos, lai gan precīza izcelsme atšķiras atkarībā no tā, ar kuru vēsturnieku cilvēks runā. Ir gandrīz droši, ka matemātikas izcelsme bija vienkārša uzskaite tirdzniecībā un pārvaldībā.

Ēģipte guva ievērojamus panākumus pamata ģeometrijas attīstībā, jo pēc ikgadējiem Nīlas plūdiem bija skaidri jādefinē lauksaimniecības teritorija. Ģeometrija ātri atrada pielietojumu arī astronomijā.

Dabas filozofija Senajā Grieķijā

KāGrieķijas civilizācijaradās, tomēr beidzot iestājās pietiekama stabilitāte - neskatoties uz to, ka joprojām bieži notiek kari -, lai rastos intelektuāla aristokrātija, inteliģence, kas spēja nodoties šo lietu sistemātiskai izpētei. Eiklīds un Pitagors ir tikai daži no nosaukumiem, kas laika gaitā atbalsojas šī perioda matemātikas attīstībā.

Arī fiziskajās zinātnēs bija attīstība. Leikips (5. gadsimts p.m.ē.) atteicās pieņemt senos pārdabiskos dabas skaidrojumus un kategoriski pasludināja, ka katram notikumam ir dabisks cēlonis. Viņa skolnieks Demokrits turpināja šo koncepciju. Viņi abi atbalstīja koncepciju, ka visa matērija sastāv no sīkām daļiņām, kas bija tik mazas, ka tās nevarēja sadalīt. Šīs daļiņas sauca par atomiem, no grieķu vārda 'nedalāms'. Paietu divas tūkstošgades, pirms atomistiskie uzskati iegūtu atbalstu, un vēl vairāk, pirms būtu pierādījumi, kas pamatotu spekulācijas.

Aristoteļa dabas filozofija

Kamēr viņa mentors Trauku (un viņa mentors Sokrats) bija daudz vairāk norūpējies par morāles filozofiju, Aristoteļa (384.–322. g. p.m.ē.) filozofijai bija laicīgāki pamati. Viņš propagandēja ideju, ka fizisko parādību novērošana galu galā var novest pie dabas likumu atklāšanas, kas regulē šīs parādības, lai gan atšķirībā no Leikipa un Demokrīta Aristotelis uzskatīja, ka šie dabas likumi pēc būtības ir dievišķi.

Viņa bija dabas filozofija, novērojumu zinātne, kas balstījās uz saprātu, bet bez eksperimentiem. Viņš ir pamatoti kritizēts par stingrības trūkumu (ja ne tiešu neuzmanību) savos novērojumos. Kā vienu nekaunīgu piemēru viņš norāda, ka vīriešiem ir vairāk zobu nekā sievietēm, kas noteikti nav taisnība.

Tomēr tas bija solis pareizajā virzienā.

Objektu kustības

Viena no Aristoteļa interesēm bija objektu kustība:

• Kāpēc klints krīt, kamēr paceļas dūmi?
• Kāpēc ūdens plūst uz leju, kamēr liesmas dejo gaisā?
• Kāpēc planētas pārvietojas pa debesīm?

Viņš to paskaidroja, sakot, ka visa matērija sastāv no pieciem elementiem:

• Uguns
• Zeme
• Gaiss
• Ūdens
• Ēteris (debesu dievišķā viela)

Četri šīs pasaules elementi mainās un ir saistīti viens ar otru, savukārt ēteris bija pavisam cita veida viela. Katram no šiem pasaulīgajiem elementiem bija dabiskas jomas. Piemēram, mēs eksistējam tur, kur Zemes sfēra (zeme zem mūsu kājām) satiekas ar Gaisa valstību (gaiss mums visapkārt un tik augstu, cik mēs varam redzēt).

Objektu dabiskais stāvoklis, pēc Aristoteļa domām, atradās miera stāvoklī, vietā, kas bija līdzsvarā ar elementiem, no kuriem tie sastāvēja. Tāpēc objektu kustība bija objekta mēģinājums sasniegt savu dabisko stāvokli. Akmens nokrīt, jo Zemes valstība ir uz leju. Ūdens plūst uz leju, jo tā dabiskā sfēra atrodas zem Zemes. Dūmi paceļas, jo tie sastāv gan no gaisa, gan no uguns, tādējādi tie cenšas sasniegt augsto Uguns sfēru, tāpēc arī liesmas stiepjas uz augšu.

Aristotelis nemēģināja matemātiski aprakstīt viņa novēroto realitāti. Lai gan viņš formalizēja loģiku, viņš uzskatīja, ka matemātika un dabas pasaule būtībā nav saistītas. Pēc viņa domām, matemātika bija saistīta ar nemainīgiem objektiem, kuriem nebija realitātes, savukārt viņa dabiskā filozofija koncentrējās uz objektu mainīšanu ar savu realitāti.

Vairāk dabas filozofijas

Papildus šim darbam par objektu impulsu vai kustību Aristotelis veica plašus pētījumus citās jomās:

• izveidoja klasifikācijas sistēmu, iedalot dzīvniekus ar līdzīgām īpašībām “ģintās”.
• savā darbā Meteoroloģija pētīja ne tikai laika apstākļu raksturu, bet arī ģeoloģiju un dabas vēsturi.
• formalizēja matemātisko sistēmu, ko sauc par loģiku.
• plašs filozofisks darbs par cilvēka attiecībām ar dievišķo, kā arī ētiski apsvērumi

Viduslaikos zinātnieki no jauna atklāja Aristoteļa darbu, un viņš tika pasludināts par lielāko antīkās pasaules domātāju. Viņa uzskati kļuva par katoļu baznīcas filozofisko pamatu (gadījumos, kad tie nebija tiešā pretrunā ar Bībeli), un turpmākajos gadsimtos novērojumi, kas neatbilda Aristotelim, tika nosodīti kā ķeceri. Tā ir viena no lielākajām ironijas izpausmēm, ka šāds novērošanas zinātnes atbalstītājs tiks izmantots, lai kavētu šādu darbu nākotnē.

Sirakūzu Arhimēds

Arhimēds (287. — 212. g. p.m.ē.) ir vislabāk pazīstams ar klasisko stāstu par to, kā viņš, ejot vannā, atklāja blīvuma un peldspējas principus, nekavējoties liekot viņam skraidīties pa Sirakūzu ielām, kliedzot: 'Eureka!' (kas aptuveni nozīmē 'es to atradu!'). Turklāt viņš ir pazīstams ar daudziem citiem nozīmīgiem varoņdarbiem:

• izklāstīja sviras, vienas no vecākajām mašīnām, matemātiskos principus
• radīja sarežģītas skriemeļu sistēmas, kuras, iespējams, spēj pārvietot pilna izmēra kuģi, velkot aiz vienas virves
• definēja smaguma centra jēdzienu
• izveidoja statikas lauku, izmantojot grieķu ģeometriju, lai atrastu līdzsvara stāvokļus objektiem, kas būtu apliekami mūsdienu fiziķiem
• Ir zināms, ka viņš ir uzbūvējis daudzus izgudrojumus, tostarp “ūdens skrūvi” apūdeņošanai un kaujas mašīnām, kas palīdzēja Sirakūzām cīnīties ar Romu Pirmajā pūniešu karā. Daži viņu uzskata par odometra izgudrošanu šajā laikā, lai gan tas nav pierādīts.

Tomēr, iespējams, Arhimēda lielākais sasniegums bija saskaņot Aristoteļa lielo kļūdu, nošķirot matemātiku un dabu. Būdams pirmais matemātiskais fiziķis, viņš parādīja, ka detalizētu matemātiku var pielietot ar radošumu un iztēli gan teorētiskiem, gan praktiskiem rezultātiem.

Hiparhs

Hiparhs (190–120 p.m.ē.) dzimis Turcijā, lai gan viņš bija grieķis. Daudzi viņu uzskata par lielāko senās Grieķijas novērojumu astronomu. Izmantojot viņa izstrādātās trigonometriskās tabulas, viņš stingri izmantoja ģeometriju astronomijas izpētē un spēja paredzēt saules aptumsumus. Viņš arī pētīja saules un mēness kustību, aprēķinot to attālumu, izmēru un paralaksi ar lielāku precizitāti nekā jebkurš pirms viņa. Lai palīdzētu viņam šajā darbā, viņš uzlaboja daudzus rīkus, ko izmantoja tā laika novērojumos ar neapbruņotu aci. Izmantotā matemātika liecina, ka Hiparhs, iespējams, ir studējis Babilonijas matemātiku un bija atbildīgs par daļu no šīm zināšanām Grieķijā.

Tiek uzskatīts, ka Hiparhs ir uzrakstījis četrpadsmit grāmatas, bet vienīgais tiešais darbs, kas palicis, bija komentārs par populāru astronomisku dzejoli. Stāsti stāsta par Hiparhu, kurš ir aprēķinājis Zemes apkārtmēru, taču tas ir strīdīgs jautājums.

Ptolemajs

Pēdējais lielais senās pasaules astronoms bija Klaudijs Ptolemajs (pēcnācējiem zināms kā Ptolemajs). Mūsu ēras otrajā gadsimtā viņš uzrakstīja senās astronomijas kopsavilkumu (lielā mērā aizgūts no Hiparha — tas ir mūsu galvenais zināšanu avots par Hiparhu), kas visā Arābijā kļuva pazīstams kā Almagest (labākais). Viņš formāli izklāstīja Visuma ģeocentrisko modeli, aprakstot virkni koncentrisku apļu un sfēru, uz kurām pārvietojās citas planētas. Kombinācijām bija jābūt ārkārtīgi sarežģītām, lai ņemtu vērā novērotās kustības, taču viņa darbs bija pietiekami adekvāts, lai četrpadsmit gadsimtus to uzskatītu par visaptverošu paziņojumu par debesu kustību.

Taču līdz ar Romas krišanu Eiropas pasaulē izmira stabilitāte, kas atbalsta šādu inovāciju. Liela daļa senās pasaules iegūto zināšanu tika zaudēta tumšajos viduslaikos. Piemēram, no 150 pazīstamajiem Aristoteļa darbiem mūsdienās ir tikai 30, un daži no tiem ir tikai lekciju piezīmes. Tajā laikmetā zināšanu atklāsme būtu Austrumos: Ķīnā un Tuvajos Austrumos.