En historie med antik græsk fysik

I gamle tider var den systematiske undersøgelse af grundlæggende naturlove ikke et stort problem. Bekymringen holdt sig i live. Videnskab, som den eksisterede på det tidspunkt, bestod primært af landbrug og til sidst ingeniørarbejde til forbedring af de voksende samfunds dagligdag. Sejlads af et skib bruger f.eks. Lufttræk, det samme princip, der holder et fly højt. De gamle var i stand til at finde ud af, hvordan man konstruerede og betjene sejlskibe uden nøjagtige regler for dette princip.

De gamle er måske bedst kendt for deres astronomi, som fortsat påvirker os stærkt i dag. De observerede regelmæssigt himlen, som antages at være en guddommelig verden med Jorden i centrum. Det var bestemt tydeligt for alle, at solen, månen og stjerner bevægede sig over himlen i et regelmæssigt mønster, og det er uklart, om nogen dokumenteret tænker af den antikke verden troede at stille spørgsmålstegn ved denne geocentriske synspunkt. Uanset hvad, mennesker begyndte at identificere konstellationer i himlen og brugte disse tegn på zodiaken til at definere kalendere og årstider.

Matematik udviklede sig først i Mellemøsten, skønt den nøjagtige oprindelse afhænger af hvilken historiker man snakker med. Det er næsten sikkert, at matematikens oprindelse var til simpel registrering af handel og regering.

Egypten gjorde store fremskridt med udviklingen af ​​grundlæggende geometri på grund af behovet for klart at definere landbrugsområde efter den årlige oversvømmelse af Nilen. Geometri fandt hurtigt også applikationer inden for astronomi.

Som Græsk civilisation opstod, men der kom endelig stabilitet nok - til trods for at der stadig hyppige krige - til der til opstå et intellektuelt aristokrati, en intelligentsia, der var i stand til at vie sig til den systematiske undersøgelse af disse betyder noget. Euclid og Pythagoras er blot et par af de navne, der genklang gennem tiderne i udviklingen af ​​matematik fra denne periode.

Inden for fysiske videnskaber var der også udviklinger. Leucippus (5. århundrede f.Kr.) nægtede at acceptere de gamle overnaturlige forklaringer på naturen og erklærede kategorisk, at enhver begivenhed havde en naturlig årsag. Hans studerende, Democritus, fortsatte dette koncept. De to af dem var fortalere for et koncept om, at al materie består af små partikler, der var så små, at de ikke kunne opdeles. Disse partikler blev kaldt atomer, fra et græsk ord for "udelelig." Det ville være to årtusinder før de atomistiske synspunkter fik støtte og endnu længere, før der var bevis for at støtte spekulation.

Mens hans mentor Platon (og hans mentor, Socrates) var langt mere optaget af moralsk filosofi, Aristoteles (384 - 322 f.Kr.) filosofi havde mere sekulære fundamenter. Han fremmede tanken om, at observation af fysiske fænomener i sidste ende kunne føre til opdagelsen af ​​naturlige love disse fænomener, skønt Aristoteles i modsætning til Leucippus og Democritus mente, at disse naturlove i sidste ende var guddommelige i natur.

Hans var en naturfilosofi, en observationsvidenskab baseret på fornuft, men uden eksperimentering. Han er med rette blevet kritiseret for en mangel på strenghed (hvis ikke direkte skødesløshed) i sine observationer. For et ubehageligt eksempel siger han, at mænd har flere tænder end kvinder, hvilket bestemt ikke er sandt.

Stadig var det et skridt i den rigtige retning.

En af Aristoteles interesser var bevægelse af genstande:

• Hvorfor falder en klippe, mens røg stiger?
• Hvorfor strømmer vand nedad, mens flammer danser i luften?
• Hvorfor bevæger planeterne sig hen over himlen?

Han forklarede dette ved at sige, at al materie er sammensat af fem elementer:

• Ild
• jorden
• Luft
• Vand
• Aether (himmelens guddommelige stof)

De fire elementer i denne verden udveksles og forholder sig til hinanden, mens Aether var en helt anden type stof. Disse verdslige elementer havde hver sin naturlige verden. For eksempel findes vi, hvor jordens rike (jorden under vores fødder) møder luftrummet (luften rundt omkring os og op så høj som vi kan se).

Gjenstanders naturlige tilstand, for Aristoteles, var i ro, på et sted, der var i balance med de elementer, som de var sammensat af. Objektets bevægelse var derfor et forsøg fra objektet på at nå sin naturlige tilstand. En klippe falder, fordi jordens rige er nede. Vand flyder nedad, fordi dets naturlige rike er under jordens verden. Røg stiger, fordi den består af både luft og ild, og derfor forsøger den at nå det høje brandområde, hvilket også er grunden til, at flammer strækker sig opad.

Der var ikke noget forsøg fra Aristoteles til matematisk at beskrive den virkelighed, han observerede. Selvom han formaliserede Logik, anså han matematik og den naturlige verden som grundlæggende ikke forbundet. Matematik var efter hans opfattelse beskæftiget med uforanderlige genstande, der manglede virkelighed, mens hans naturfilosofi fokuserede på at ændre objekter med deres egen virkelighed.

Ud over dette arbejde med drivkraft eller bevægelse af genstande foretog Aristoteles omfattende undersøgelser på andre områder:

• skabte et klassificeringssystem, der opdeler dyr med lignende egenskaber i "slægter".
• studerede i sit arbejde Meteorologi naturen ikke kun af vejrmønstre, men også geologi og naturhistorie.
• formaliserede det matematiske system kaldet Logic.
• omfattende filosofisk arbejde om arten af ​​menneskets forhold til det guddommelige såvel som etiske overvejelser

Aristoteles arbejde blev genopdaget af lærde i middelalderen, og han blev udråbt som den antikke verdens største tænker. Hans synspunkter blev det filosofiske fundament for den katolske kirke (i tilfælde, hvor det ikke gjorde det direkte modsiger Bibelen) og i århundreder fremover blev observationer, der ikke var i overensstemmelse med Aristoteles, fordømt som en kætter. Det er en af ​​de største ironier, at en sådan talsmand for observationsvidenskab ville blive brugt til at hæmme sådant arbejde i fremtiden.

Archimedes (287 - 212 B.C.E.) er bedst kendt for den klassiske historie om, hvordan han opdagede principperne om densitet og opdrift, mens han badede, straks får ham til at løbe gennem gaderne i Syracuse nøgen og skrige "Eureka!" (som groft oversætter til "Jeg har fundet det!"). Derudover er han kendt for mange andre betydningsfulde feats:

• skitserede de matematiske principper for håndtaget, en af ​​de ældste maskiner
• skabte detaljerede remskivesystemer, der påstås at have været i stand til at flytte et skib i fuld størrelse ved at trække i et enkelt reb
• definerede begrebet tyngdepunkt
• skabte feltet statik ved hjælp af græsk geometri til at finde ligevægtstilstande for objekter, der ville beskatte for moderne fysikere
• kendt for at have bygget mange opfindelser, herunder en "vandskrue" til kunstvanding og krigsmaskiner, der hjalp Syracuse mod Rom i den første Puniske krig. Han tilskrives af nogle med at opfinde kilometertælleren i løbet af denne tid, skønt det ikke er blevet bevist.

Måske var Archimedes største resultat imidlertid at forene Aristoteles store fejl ved at adskille matematik og natur. Som den første matematiske fysiker viste han, at detaljeret matematik kunne anvendes med kreativitet og fantasi til både teoretiske og praktiske resultater.

Hipparchos (190 - 120 f.Kr.) blev født i Tyrkiet, skønt han var en græker. Han betragtes af mange for at være den største observationsastronom i det antikke Grækenland. Med trigonometriske tabeller, som han udviklede, anvendte han geometri nøje på studiet af astronomi og var i stand til at forudsige solformørkelser. Han studerede også solens og månens bevægelse og beregner med større præcision end nogen før ham deres afstand, størrelse og parallax. For at hjælpe ham i dette arbejde forbedrede han mange af de værktøjer, der blev brugt i datidens blotte øje. Den anvendte matematik indikerer, at Hipparchus muligvis har studeret babylonsk matematik og været ansvarlig for at bringe noget af denne viden til Grækenland.

Hipparchus er kendt for at have skrevet fjorten bøger, men det eneste direkte arbejde, der er tilbage, var en kommentar til et populært astronomisk digt. Historier fortæller om Hipparchus, der har beregnet jordens omkreds, men dette er i nogen tvist.

Den sidste store astronom i den antikke verden var Claudius Ptolemaeus (kendt som Ptolemeus til eftertiden). I det andet århundrede C.E. skrev han et resumé af den gamle astronomi (lånt tungt fra Hipparchus - dette er vores vigtigste kilde til viden om Hipparchus), som blev kendt overalt Arabien som Almagest (Den største). Han skitserede formelt den geocentriske model for universet og beskrev en række koncentriske cirkler og sfærer, hvorpå andre planeter bevægede sig. Kombinationerne måtte være meget komplicerede for at tage højde for de observerede bevægelser, men hans arbejde var tilstrækkelig nok til, at det i fjorten århundreder blev betragtet som den omfattende erklæring om det himmelske bevægelse.

Med Romfaldet døde dog stabiliteten, der understøtter sådan innovation, i den europæiske verden. Meget af den viden, der blev opnået i den antikke verden, gik tabt i mørke tider. For eksempel findes der kun af de 150 anerkendte aristoteliske værker i dag, og nogle af dem er lidt mere end forelæsningsnotater. I denne tidsalder ville opdagelsen af ​​viden ligge for Østen: for Kina og Mellemøsten.