Povijest fizike starog Grka

U stara vremena sustavno proučavanje osnovnih prirodnih zakona nije predstavljalo veliku zabrinutost. Zabrinutost je ostala živa. Znanost, kakva je postojala u to vrijeme, sastojala se prije svega od poljoprivrede i, na kraju, inženjeringa za poboljšanje svakodnevnog života rastućih društava. Jedrenje na brodu, na primjer, koristi zračno povlačenje, istog principa koji drži zrakoplov visoko. Drevni su mogli shvatiti kako konstruirati i upravljati jedrilicama bez preciznih pravila za ovo načelo.

Drevni su možda poznati po svojim astronomija, što i danas djeluje snažno na nas. Redovito su promatrali nebo, za koja se vjerovalo da su božansko područje sa Zemljom u njenom središtu. Svima je sigurno bilo očigledno da se sunce, mjesec i zvijezde redovito kretalo preko neba, i nejasno je je li neki dokumentirani mislilac drevnog svijeta doveo u pitanje ovaj geocentrik gledište. Bez obzira na to, ljudi su na nebesima počeli prepoznavati zviježđa i koristili su ove znakove zodijaka za definiranje kalendara i godišnjih doba.

Matematika se najprije razvila na Bliskom Istoku, iako precizno podrijetlo varira ovisno o kojem povjesničaru razgovaramo. Gotovo je sigurno da je podrijetlo matematike bilo za jednostavno vođenje evidencije u trgovini i vladi.

Egipat je postigao dubok napredak u razvoju osnovne geometrije, zbog potrebe da se jasno definira poljoprivredno područje nakon godišnjih poplava Nila. Geometrija je brzo pronašla i primjene u astronomiji.

Kao Grčka civilizacija nastao je, međutim, napokon je došlo dovoljno stabilnosti - unatoč činjenici da i dalje postoje česti ratovi - za to nastati intelektualna aristokracija, inteligencija, koja se bila sposobna posvetiti sustavnom proučavanju istih bitno. Euklid i Pitagora samo su par imena koja odjekuju kroz stoljeća u razvoju matematike iz ovog razdoblja.

U fizičkim znanostima također je bilo razvoja. Leucippus (5. stoljeće prije Krista) odbio je prihvatiti drevna natprirodna objašnjenja prirode i kategorički je proglasio da svaki događaj ima prirodni uzrok. Njegov učenik Democritus nastavio je s tim konceptom. Njih dvojica bili su zagovornici koncepta da se sva materija sastoji od sitnih čestica koje su bile toliko male da se nisu mogle razbiti. Te su čestice nazvane atomi, od grčke riječi za "nedjeljiv". Bilo bi to dva tisućljeća prije nego što su atomska stajališta stekla podršku i još duže prije nego što su postojali dokazi u prilog tome spekulacija.

Dok mu je mentor Platon (i njegov mentor, Sokrat) mnogo se više bavio moralnom filozofijom, Aristotelova (384 - 322 B.C.E.) filozofija imala je više svjetovne temelje. Promicao je koncept da promatranje fizičkih pojava može u konačnici dovesti do otkrića prirodnih zakona koji vladaju ti su fenomeni, premda za razliku od Leucippusa i Demokrita, Aristotel vjerovao da su ovi prirodni zakoni u konačnici božanski u priroda.

Bio je prirodna filozofija, promatračka znanost utemeljena na razumu, ali bez eksperimentiranja. S pravom je kritikovan zbog nedostatka strogosti (ako ne i izravne nepažnje) u svojim opažanjima. Kao jedan jeziv primjer navodi da muškarci imaju više zuba nego žene što sigurno nije istina.

Ipak, to je bio korak u pravom smjeru.

Jedan od Aristotelovih interesa bilo je kretanje predmeta:

• Zašto stijena pada dok se diže dim?
• Zašto voda teče prema dolje dok plamen pleše u zrak?
• Zašto se planete kreću nebom?

Objasnio je to rekavši da je sva materija sastavljena od pet elemenata:

• Vatra
• Zemlja
• Zrak
• Voda
• Eter (božanska tvar neba)

Četiri elementa ovog svijeta međusobno se izmjenjuju i odnose se jedan na drugog, dok je Eter bio sasvim drugačija vrsta tvari. Svaki od ovih svjetovnih elemenata imao je prirodna carstva. Na primjer, mi postojimo tamo gdje se zemaljsko carstvo (tlo pod našim nogama) susreće sa zračnom kraljevstvom (zrak svuda oko nas i gore kao što možemo vidjeti).

Prirodno stanje objekata, Aristotelu, bilo je u mirovanju, na mjestu koje je bilo u ravnoteži s elementima od kojih su sastavljeni. Pomicanje objekata, dakle, bio je pokušaj objekta da dosegne svoje prirodno stanje. Stijena pada jer je područje Zemlje dolje. Voda teče prema dolje jer je njeno prirodno carstvo ispod zemaljskog carstva. Dim se diže jer se sastoji od zraka i vatre, pa pokušava doći do visokog carstva vatre, zbog čega se plamen širi prema gore.

Nije bio pokušaj Aristotela da matematički opiše stvarnost koju je promatrao. Iako je formalizirao Logiku, smatrao je da su matematika i prirodni svijet u osnovi nepovezani. Matematika se, prema njegovom mišljenju, bavila nepromjenjivim objektima kojima nedostaje stvarnost, dok se njegova prirodna filozofija fokusirala na promjenu predmeta stvarnošću koja im je stvarna.

Uz ovaj rad na nagonu ili pokretu predmeta, Aristotel je vršio opsežne studije u drugim područjima:

• stvorio je klasifikacijski sustav, podijelivši životinje sa sličnim karakteristikama na "rodove".
• u svom radu Meteorologija proučavao je prirodu ne samo vremenskih obrazaca, već i geologiju i prirodnu povijest.
• formalizirao je matematički sustav zvan Logika.
• opsežno filozofsko djelo o prirodi čovjekova odnosa prema božanskom, kao i etička razmatranja

Aristotelovo djelo ponovno su otkrili znanstvenici u srednjem vijeku i on je proglašen najvećim misliocem drevnog svijeta. Njegovi su pogledi postali filozofski temelj Katoličke crkve (u slučajevima kada to nije bilo izravno) proturječi Bibliji) i u sljedećim stoljećima opažanja koja nisu bila u skladu s Aristotelom bila su osuđena kao a heretik. Jedno je od najvećih ironija da će se takav zagovornik nauke o promatranju koristiti za inhibiranje takvog rada u budućnosti.

Arhimed (287 - 212 B.C.E.) najpoznatiji je po klasičnoj priči o tome kako je otkrio principe gustoće i plutanja dok se kupao, odmah su ga natjerali da trči ulicama Sirakuze goli vičući "Eureka!" (što otprilike znači "našao sam to!"). Pored toga, poznat je po mnogim drugim značajnim podvizima:

• iznio matematičke principe poluge, jednog od najstarijih strojeva
• stvorili su složene sustave remenica, za koje se doista moglo pomicati brod pune veličine povlačenjem jednog konopa
• definirao je koncept težišta
• stvorio polje statike koristeći grčku geometriju za pronalaženje ravnotežnih stanja za objekte koji bi bili moderni za moderne fizičare
• za koju se smatra da je izgradio mnoge izume, uključujući "vodeni vijak" za navodnjavanje i ratne strojeve koji su pomogli Sirakuzi protiv Rima u Prvom pučkom ratu. Neki ga pripisuju izumom odometra za to vrijeme, mada to nije dokazano.

Možda je Arhimedovo najveće postignuće bilo pomiriti Aristotelovu veliku pogrešku razdvajanja matematike i prirode. Kao prvi matematički fizičar pokazao je da se detaljna matematika može primijeniti s kreativnošću i maštom i za teorijske i za praktične rezultate.

Hiparh (190. - 120. pr. Kr.) Rođen je u Turskoj, iako je bio Grk. Mnogi ga smatraju najvećim promatračkim astronomom stare Grčke. Pomoću trigonometrijskih tablica koje je razvio, primijenio je geometriju strogo na proučavanje astronomije i bio je u stanju predvidjeti pomrčine Sunca. Također je proučavao gibanje sunca i mjeseca, računajući s većom preciznošću od bilo kojeg prije njega njihovu udaljenost, veličinu i paralaksu. Kako bi mu pomogao u ovom poslu, poboljšao je mnoge alate koji su se koristili u tadašnjim opažanjima golim okom. Korištena matematika ukazuje na to da je Hipparchus možda proučavao babilonsku matematiku i bio odgovoran za prijenos nekih od tih znanja u Grčku.

Smatra se da je Hipparchus napisao četrnaest knjiga, ali jedino je izravno djelo ostalo komentar na popularnu astronomsku pjesmu. Priče govore o tome da je Hipparchus izračunao opseg Zemlje, ali to je u nekom sporu.

Posljednji veliki astronom drevnog svijeta bio je Klaudije Ptolemaj (poznat kao Ptolomej do potomstva). U drugom stoljeću C.E., napisao je sažetak drevne astronomije (uvelike posuđen iz Hiparh - ovo je naš glavni izvor saznanja o Hipparhu) koji je postao poznat širom Arabija kao Almagest (najveća). Formalno je zacrtao geocentrični model svemira, opisujući niz koncentričnih krugova i sfera po kojima su se kretali drugi planeti. Kombinacije su morale biti izuzetno komplicirane kako bi se u obzir primijetili motivi, ali njegov je rad dovoljno adekvatna da se tijekom četrnaest stoljeća gledala kao sveobuhvatna izjava o nebesima pokret.

Padom Rima, međutim, u europskom svijetu nestala je stabilnost koja podržava takve inovacije. Veliki dio znanja koje je drevni svijet stekao izgubljeno je tijekom mračnih doba. Na primjer, od 150 uglednih aristotelovskih djela danas ih postoji samo 30, a neka od njih malo su više od bilješki predavanja. U tom dobu otkriće saznanja ležalo bi na Istoku: u Kini i na Bliskom istoku.