Fisika
Mekanika
Pertarungan untuk Copernicanisme terjadi di ranah mekanika dan juga astronomi. Sistem Ptolema-Aristotelian berdiri atau jatuh sebagai sebuah monolit, dan ia bertumpu pada gagasan tentang keterikatan Bumi di pusat kosmos. Menghapus Bumi dari pusat menghancurkan doktrin gerakan dan tempat alami, dan gerakan melingkar Bumi tidak sesuai dengan fisika Aristotelian.
Kontribusi Galileo untuk ilmu mekanik berhubungan langsung dengan pembelaannya terhadap Copernicanism. Meskipun di masa mudanya ia berpegang pada fisika dorongan tradisional, keinginannya untuk membuat matematika dengan cara Archimedes menuntunnya untuk meninggalkan pendekatan tradisional dan mengembangkan dasar-dasar untuk fisika baru yang sangat matematis dan berhubungan langsung dengan masalah yang dihadapi baru. kosmologi. Tertarik untuk menemukan percepatan alami tubuh yang jatuh, ia dapat memperoleh hukum jatuh bebas (jarak, s, bervariasi sebagai kuadrat waktu, t 2). Menggabungkan hasil ini dengan bentuk dasarnya dari prinsip inersia, ia mampu memperoleh jalur parabola gerak proyektil. Selain itu, prinsip inersia memungkinkannya untuk memenuhi keberatan fisik tradisional terhadap gerakan Bumi: karena benda yang bergerak cenderung tetap bergerak, proyektil dan benda lain di permukaan bumi akan cenderung berbagi gerakan Bumi, yang dengan demikian akan menjadi tak terlihat oleh seseorang yang berdiri di Bumi.
Kontribusi abad ke-17 untuk mekanika filsuf Perancis René Descartes, seperti kontribusinya pada upaya ilmiah secara keseluruhan, lebih mementingkan masalah dalam dasar-dasar sains daripada dengan solusi dari masalah teknis tertentu. Dia terutama peduli dengan konsepsi materi dan gerak sebagai bagian dari program umum sainsnya — yaitu, untuk menjelaskan semua fenomena alam dalam hal materi dan gerak. Program ini, yang dikenal sebagai filsafat mekanis, menjadi tema dominan ilmu pengetahuan abad ke-17.
Descartes menolak gagasan bahwa satu benda dapat bertindak atas benda lain melalui ruang kosong; alih-alih, kekuatan harus diperbanyak dengan substansi material, "eter," yang mengisi semua ruang. Meskipun materi cenderung bergerak dalam garis lurus sesuai dengan prinsip inersia, materi tidak dapat menempati ruang yang sudah diisi oleh materi lain, sehingga satu-satunya jenis gerakan yang benar-benar dapat terjadi adalah pusaran di mana setiap partikel dalam cincin bergerak secara bersamaan.
Menurut Descartes, semua fenomena alam bergantung pada tumbukan partikel-partikel kecil, sehingga sangat penting untuk menemukan hukum kuantitatif dampak. Ini dilakukan oleh murid Descartes, fisikawan Belanda Christiaan Huygens, yang merumuskan hukum kekekalan momentum dan energi kinetik (yang terakhir hanya berlaku untuk tumbukan elastis).
Karya Sir Isaac Newton merupakan puncak dari revolusi ilmiah pada akhir abad ke-17. Nya Philosophiae Naturalis Principia Mathematica monumental (1687; Prinsip Matematika Filsafat Alam) memecahkan masalah utama yang ditimbulkan oleh revolusi ilmiah dalam mekanika dan dalam kosmologi. Ini memberikan dasar fisik untuk hukum Kepler, fisika selestial dan terestrial yang disatukan di bawah satu perangkat hukum, dan menetapkan masalah dan metode yang mendominasi banyak astronomi dan fisika selama lebih dari seabad. Melalui konsep kekuatan, Newton dapat mensintesis dua komponen penting dari revolusi ilmiah, filsafat mekanis dan matematika alam.
Newton dapat memperoleh semua hasil yang mengejutkan ini dari tiga hukum geraknya:
1. Setiap tubuh terus dalam keadaan istirahat atau bergerak dalam garis lurus kecuali ia dipaksa untuk mengubah keadaan itu dengan paksa di atasnya;
2. Perubahan gerakan proporsional dengan gaya gerak yang terkesan dan dibuat ke arah garis lurus di mana gaya itu terkesan;
3. Untuk setiap tindakan selalu ada yang menentang reaksi yang sama: atau, tindakan timbal balik dari dua tubuh satu sama lain selalu sama.
Hukum kedua dimasukkan ke dalam bentuk modernnya F = ma (di mana a adalah akselerasi) oleh matematikawan Swiss Leonhard Euler pada tahun 1750. Dalam bentuk ini, jelas bahwa laju perubahan kecepatan berbanding lurus dengan gaya yang bekerja pada sebuah tubuh dan berbanding terbalik dengan massanya.
Untuk menerapkan hukumnya pada astronomi, Newton harus memperluas filosofi mekanis melampaui batas yang ditetapkan oleh Descartes. Dia mendalilkan gaya gravitasi yang bekerja di antara dua benda di alam semesta, meskipun dia tidak dapat menjelaskan bagaimana gaya ini dapat diperbanyak.
Dengan menggunakan hukum gerak dan gaya gravitasi yang sebanding dengan kuadrat terbalik jarak antara pusat dua benda, Newton dapat menyimpulkan hukum kepler tentang gerakan planet. Hukum jatuh bebas Galileo juga konsisten dengan hukum Newton. Gaya yang sama yang menyebabkan benda-benda jatuh di dekat permukaan Bumi juga menahan Bulan dan planet-planet di orbitnya.
Fisika Newton mengarah pada kesimpulan bahwa bentuk Bumi tidak persis bulat tetapi harus membesar di Ekuator. Konfirmasi prediksi ini oleh ekspedisi Prancis pada pertengahan abad ke-18 membantu membujuk sebagian besar ilmuwan Eropa untuk berubah dari Cartesian ke fisika Newton. Newton juga menggunakan bentuk nonspherical Bumi untuk menjelaskan presesi ekuinoks, menggunakan aksi diferensial dari Bulan dan Matahari pada tonjolan khatulistiwa untuk menunjukkan bagaimana sumbu rotasi akan mengubah arahnya.
Optik
Ilmu optik di abad ke-17 mengungkapkan pandangan mendasar dari revolusi ilmiah dengan menggabungkan pendekatan eksperimental dengan analisis kuantitatif fenomena. Optik memiliki asal-usulnya di Yunani, terutama dalam karya Euclid (c. 300 SM), yang menyatakan banyak hasil dalam optik geometris yang ditemukan orang Yunani, termasuk hukum refleksi: sudut datang sama dengan sudut refleksi. Pada abad ke-13, orang-orang seperti Roger Bacon, Robert Grosseteste, dan John Pecham, bergantung pada karya Arab Ibn al-Haytham (meninggal sekitar tahun 1040), dianggap memiliki banyak masalah optik, termasuk optik pelangi. Adalah Kepler, yang memimpin dari tulisan-tulisan para ahli optik abad ke-13 ini, yang menentukan nada untuk ilmu pengetahuan di abad ke-17. Kepler memperkenalkan analisis titik demi titik masalah optik, menelusuri sinar dari setiap titik pada objek ke titik pada gambar. Sama seperti filsafat mekanis yang memecah dunia menjadi bagian-bagian atom, demikian pula Kepler mendekati optik dengan memecah realitas organik ke dalam apa yang dianggapnya sebagai unit yang pada akhirnya nyata. Dia mengembangkan teori geometris lensa, memberikan akun matematika pertama teleskop Galileo.
Descartes berusaha untuk memasukkan fenomena cahaya ke dalam filsafat mekanis dengan menunjukkan bahwa mereka dapat dijelaskan sepenuhnya dalam hal materi dan gerak. Dengan menggunakan analogi mekanis, ia dapat menurunkan banyak sifat cahaya yang diketahui secara matematis, termasuk hukum refleksi dan hukum refraksi yang baru ditemukan.
Banyak kontribusi paling penting untuk optik di abad ke-17 adalah karya Newton, terutama teori warna. Teori tradisional menganggap warna sebagai hasil modifikasi cahaya putih. Descartes, misalnya, mengira bahwa warna adalah hasil dari perputaran partikel yang membentuk cahaya. Newton mengecewakan teori warna tradisional dengan menunjukkan dalam serangkaian percobaan yang mengesankan bahwa cahaya putih adalah campuran yang darinya balok cahaya berwarna dapat dipisahkan. Ia mengaitkan tingkat keteraturan yang berbeda dengan sinar dengan warna berbeda, dan dengan cara ini ia dapat menjelaskan cara prisma menghasilkan spektrum warna dari cahaya putih.
Metode eksperimentalnya dicirikan oleh pendekatan kuantitatif, karena ia selalu mencari variabel terukur dan perbedaan yang jelas antara temuan eksperimental dan penjelasan mekanis dari temuan itu. Kontribusi penting kedua untuk optik berurusan dengan fenomena interferensi yang kemudian disebut "cincin Newton." Meskipun warna film tipis (misalnya, minyak di atas air) telah diamati sebelumnya, tidak ada yang mencoba untuk mengukur fenomena dengan cara apa pun. Newton mengamati hubungan kuantitatif antara ketebalan film dan diameter cincin warna, keteraturan yang ia coba jelaskan dengan teorinya tentang transmisi yang mudah dan penyesuaian yang mudah. Terlepas dari kenyataan bahwa ia pada umumnya menganggap cahaya sebagai partikulat, teori Newton tentang kecocokan melibatkan periodisitas dan getaran eter, zat cairan hipotetis yang merembes ke seluruh ruang (lihat di atas).
Huygens adalah pemikir optik besar kedua abad ke-17. Meskipun ia kritis terhadap banyak detail sistem Descartes, ia menulis dalam tradisi Cartesian, mencari penjelasan fenomena yang murni mekanis. Huygens menganggap cahaya sebagai semacam fenomena denyut nadi, tetapi ia secara eksplisit menyangkal periodisitas pulsa cahaya. Dia mengembangkan konsep gelombang depan, yang dengannya dia dapat memperoleh hukum-hukum refleksi dan refraksi dari teori nadinya dan menjelaskan fenomena refraksi ganda yang baru-baru ini ditemukan.
