Zgodovina starogrške fizike

Sistematično preučevanje temeljnih naravnih zakonov v starih časih ni predstavljalo velike skrbi. Skrb je ostala živa. Znanost, kakršna je takrat obstajala, je obsegala predvsem kmetijstvo in sčasoma inženiring za izboljšanje vsakdanjega življenja rastočih družb. Na primer, jadranje ladje uporablja zračno vleko, isto načelo, ki letalo ohranja na zraku. Starodavni so lahko brez natančnih pravil za to načelo ugotovili, kako zgraditi in upravljati jadrnice.

Starodavni so znani morda najboljši po svojih astronomija, ki še danes močno vpliva na nas. Redno so opazovali nebesa, za katera se je verjelo, da so božansko kraljestvo z Zemljo v njenem središču. Vsem je bilo zagotovo očitno, da se sonce, luna in zvezde gibljejo po nebesih po pravilnem vzorcu, in ni jasno, ali bi kdo od dokumentiranih mislecev starodavnega sveta pomislil na to geocentrično razgledišče. Ne glede na to so ljudje začeli prepoznavati ozvezdja na nebesih in te znake zodiaka uporabljali za določanje koledarjev in letnih časov.

Matematika se je najprej razvila na Bližnjem vzhodu, čeprav se natančen izvor razlikuje glede na to, s katerim zgodovinarjem se pogovarjamo. Skoraj gotovo je, da je izvor matematike bil za preprosto vodenje evidenc v trgovini in vladi.

Egipt je močno napredoval pri razvoju osnovne geometrije, ker je bilo treba po letnem poplavi Nila jasno določiti kmetijsko ozemlje. Geometrija je hitro našla tudi aplikacije v astronomiji.

Kot Grška civilizacija Vendar pa je končno prišlo do dovolj stabilnosti - kljub dejstvu, da še vedno obstajajo pogoste vojne - za to nastane intelektualna aristokracija, inteligenca, ki se je lahko posvetila sistematičnemu proučevanju le-teh zadeve. Euklid in Pitagora sta le nekaj imen, ki skozi stoletja odmevajo v razvoju matematike iz tega obdobja.

Tudi v fizikalnih vedah je prišlo do razvoja. Leucippus (5. stoletje pred našim štetjem) je zavrnil starodavne nadnaravne razlage narave in kategorično razglasil, da ima vsak dogodek naravni vzrok. Njegov študent Democritus je nadaljeval ta koncept. Oba sta bila zagovornika koncepta, da je vsa materija sestavljena iz drobnih delcev, ki so bili tako majhni, da jih ni bilo mogoče razbiti. Te delce so imenovali atomi, iz grške besede za "nedeljiv". Minila bi dva tisočletja preden so atomska stališča pridobila podporo in še dlje, preden so obstajali dokazi v podporo špekulacije.

Medtem ko je bil njegov mentor Platon (in njegovo mentor, Sokrat) se je veliko bolj ukvarjal z moralno filozofijo, Aristotelova (384 - 322 B.C.E.) filozofija je imela bolj posvetne temelje. Spodbujal je koncept, da lahko opazovanje fizičnih pojavov na koncu privede do odkritja naravnih zakonov, ki vladajo ti pojavi, čeprav je Aristotel v nasprotju z Leucippusom in Democritusom verjel, da so ti naravni zakoni navsezadnje božanski naravo.

Njegova je bila naravna filozofija, opazovalna znanost, ki temelji na razumu, vendar brez eksperimentiranja. V svojih opažanjih je upravičeno kritiziran zaradi pomanjkanja strogosti (če ne že povsem nepazljivosti). Za en grozljiv primer navaja, da imajo moški več zob kot ženske, kar zagotovo ni res.

Vseeno je bil to korak v pravo smer.

Eden od interesov Aristotela je bilo gibanje predmetov:

• Zakaj kamnina pada, medtem ko se dviguje dim?
• Zakaj voda teče navzdol, medtem ko plameni plešejo v zrak?
• Zakaj se planeti premikajo po nebu?

To je pojasnil s tem, da je vsa materija sestavljena iz petih elementov:

• Ogenj
• Zemljo
• Zrak
• Voda
• Eter (božja snov nebes)

Štirje elementi tega sveta se izmenjujejo in se navezujejo med seboj, medtem ko je Aether bila povsem drugačna snov. Vsaka od teh svetovnih elementov je imela naravna območja. Na primer, obstajamo tam, kjer se zemeljsko kraljestvo (tla pod nogami) sreča z zračnim svetom (zrak okoli nas in zgoraj tako visoko, kot ga lahko vidimo).

Naravno stanje predmetov je bil Aristotel v mirovanju na mestu, ki je bilo v ravnovesju z elementi, iz katerih so bili sestavljeni. Premik predmetov je bil torej poskus, da bi objekt dosegel svoje naravno stanje. Kamen pade, ker je zemeljsko kraljestvo navzdol Voda teče navzdol, ker je njeno naravno območje pod zemeljskim. Dim se dviga, ker je sestavljen iz zraka in ognja, zato skuša doseči visoko ognjevarstvo, zato se plameni širijo navzgor.

Aristotel ni poskušal matematično opisati resničnosti, ki jo je opazoval. Čeprav je formaliziral Logiko, je matematiko in naravni svet menil, da v bistvu nista povezana. Matematika se je po njegovem mnenju ukvarjala z nespremenljivimi predmeti, ki jim primanjkuje resničnosti, medtem ko se je njegova naravna filozofija osredotočala na spreminjanje predmetov s svojo resničnostjo.

Poleg tega dela o zagonu ali gibanju predmetov je Aristotel opravil obsežne študije na drugih področjih:

• ustvaril klasifikacijski sistem, ki je razdelil živali s podobnimi lastnostmi na "rodove".
• je v svojem delu Meteorologija preučeval naravo ne le vremenskih vzorcev, temveč tudi geologijo in naravno zgodovino.
• formaliziral matematični sistem, imenovan Logika.
• obsežno filozofsko delo o naravi človekovega odnosa do božanskega, pa tudi etične premisleke

Aristotelovo delo so znanstveniki znova odkrili v srednjem veku in je bil razglašen za največjega misleca antičnega sveta. Njegovi pogledi so postali filozofski temelj katoliške cerkve (v primerih, ko to ni bilo neposredno nasprotujejo Bibliji) in v prihodnjih stoletjih so bila opažanja, ki niso bila v skladu z Aristotelom, označena kot a heretika. Eno največjih ironij je, da bi tak zagovornik opazovalne znanosti uporabil za zaviranje takšnega dela v prihodnosti.

Arhimed (287 - 212 B.C.E.) je najbolj znan po klasični zgodbi, kako je med kopanjem odkril načela gostote in plovnosti, takoj povzroči, da je tekel po ulicah Sirakuze, ki je golo kričal "Eureka!" (kar v grobem pomeni "sem našel it! "). Poleg tega je znan po številnih drugih pomembnih podvigih:

• orisal matematična načela ročice, enega najstarejših strojev
• ustvarili dovršene sisteme škripcev, za katere velja, da so lahko premikali ladjo polne velikosti z vleko na eno vrv
• opredelil koncept težišča
• ustvaril polje statike z uporabo grške geometrije za iskanje ravnotežnih stanj za predmete, ki bi obdavčili sodobne fizike
• slovi po številnih izumih, vključno z "vodnim vijakom" za namakanje in vojnimi stroji, ki so pomagali Sirakuzi proti Rimu v prvi punski vojni. Nekateri mu pripisujejo, da je v tem času izumil odometer, čeprav to ni bilo dokazano.

Morda je Arhimedov največji dosežek vendarle uskladil Aristotelovo veliko napako pri ločevanju matematike in narave. Kot prvi matematični fizik je pokazal, da lahko podrobno matematiko uporabimo z ustvarjalnostjo in domišljijo tako za teoretične kot praktične rezultate.

Hiparh (190 - 120 B.C.E.) se je rodil v Turčiji, čeprav je bil Grk. Številni ga smatrajo za največjega opazovalnega astronoma antične Grčije. S trigonometričnimi tabelami, ki jih je razvil, je geometrijo dosledno uporabil pri preučevanju astronomije in je znal napovedati sončne mrke. Prav tako je preučeval gibanje sonca in lune in z večjo natančnostjo kot kateri koli pred njim izračunal njihovo razdaljo, velikost in vzporednico. Da bi mu pomagal pri tem delu, je izboljšal številna orodja, ki jih je uporabil pri opazovanju s prostim očesom tistega časa. Uporabljena matematika kaže, da je Hipparchus morda študiral babilonsko matematiko in je bil odgovoren za to, da je nekaj tega znanja prenesel v Grčijo.

Hiparh je znan, da je napisal štirinajst knjig, a edino neposredno delo, ki je ostalo, je bil komentar na priljubljeno astronomsko pesem. Zgodbe pripovedujejo o Hiparhu, ki je izračunal obod Zemlje, vendar je to v nekem sporu.

Zadnji veliki astronom starodavnega sveta je bil Klavdij Ptolemaj (znan kot Ptolemej do potomcev). V drugem stoletju C.E. je napisal povzetek starodavne astronomije (močno izposojen iz Hiparh - to je naš glavni vir za poznavanje Hiparha), ki je bil znan po vsem Arabija kot Almagest (Največji). Uradno je orisal geocentrični model vesolja in opisal vrsto koncentričnih krogov in sfer, po katerih so se gibali drugi planeti. Kombinacije so morale biti izjemno zapletene, da so upoštevali opažene gibe, a njegovo delo je bilo dovolj zadosti, da se je štirinajst stoletij obravnavalo kot celovita izjava o nebesih gibanje.

S padcem Rima pa je stabilnost, ki podpira tovrstne inovacije, v evropskem svetu zamrla. Večina znanja, ki ga je dobival starodavni svet, je bilo izgubljeno v temni dobi. Na primer, od 150 cenjenih Aristotelovih del jih danes obstaja le 30, nekaj pa je le nekaj več kot zapiski s predavanj. V tej dobi bi odkrivanje znanja ležalo na vzhodu: na Kitajskem in na Bližnjem vzhodu.