Tudományos forradalom

Ennek az időszaknak a végére talán nem túlzás azt állítani, hogy a tudomány az európai civilizáció középpontjaként a kereszténységet váltotta fel. A reneszánsz és a reformáció erjedéséből a tudomány új szemlélete alakult ki, amely a következő átalakulásokat hozta magával: a józan ész átnevelése az absztrakt gondolkodás javára; a természet mennyiségi szemléletének felváltása a minőségi szemlélettel; a természetet inkább gépnek, mint organizmusnak tekintették;

Egy olyan kísérleti, tudományos módszer kifejlesztése, amely konkrét elméletek keretébe foglalt, korlátozott kérdésekre keresett határozott válaszokat; és a magyarázat új kritériumainak elfogadása, amely a "hogyan" helyett a "miért" kérdését hangsúlyozta, ami a végső okok arisztotelészi kutatását jellemezte.

A tudományos forradalomból eredő, egyre növekvő információáradat komoly terhet rótt a régi intézményekre és gyakorlatokra. Már nem volt elegendő a tudományos eredményeket egy drága könyvben közzétenni, amelyet kevesen tudtak megvásárolni; az információkat széles körben és gyorsan kellett terjeszteni. A természetfilozófusoknak biztosnak kellett lenniük az adataikban, és ehhez szükségük volt felfedezéseik független és kritikai megerősítésére.

E célok elérésére új eszközöket hoztak létre. Tudományos társaságok alakultak, amelyek a 17. század első éveiben Olaszországban kezdődtek, és a tudományos forradalom csúcspontját jelentő két nagy nemzeti tudományos társaságban csúcsosodtak ki: az 1662-ben királyi oklevéllel létrehozott londoni Királyi Társaság a Természettudományok Fejlesztéséért és az 1666-ban alakult párizsi Tudományos Akadémia.

Ezekben a társaságokban és a hozzájuk hasonló társaságokban szerte a világon összegyűltek a természetfilozófusok, hogy megvizsgálják, megvitassák és kritizálják az új felfedezéseket és a régi elméleteket. Hogy szilárd alapot biztosítsanak ezeknek a vitáknak, a társaságok elkezdtek tudományos publikációkat kiadni. A régi gyakorlat, miszerint az új felfedezéseket magánzsargonba, homályos nyelvezetbe vagy akár anagrammákba rejtették, fokozatosan átadta helyét az általános érthetőség eszményének.

A beszámolók új kánonjait dolgozták ki, hogy a kísérleteket és felfedezéseket mások is reprodukálhassák. Ehhez új nyelvi pontosságra és a kísérleti vagy megfigyelési módszerek megosztására való hajlandóságra volt szükség. Ha mások nem tudták reprodukálni az eredményeket, az komoly kétségeket vetett fel az eredeti jelentésekkel szemben. Így jöttek létre a természet titkai elleni tömeges támadás eszközei.

Csillagászat

A tudományos forradalom a csillagászatban kezdődött. Bár már korábban is folytak viták a Föld mozgásának lehetőségéről, a lengyel csillagász, Nikolausz Kopernikusz volt az első, aki átfogó, a Ptolemaiosz geocentrikus rendszerével azonos terjedelmű és előrejelző képességű heliocentrikus elméletet állított fel. A Platón diktumának való megfelelés vágya motiválta Kopernikuszt arra, hogy megdöntse a hagyományos csillagászatot, mivel az állítólag megsértette az egyenletes körkörös mozgás elvét, és a világ rendszereként nem volt egységes és harmonikus.

Gyakorlatilag ugyanazokra az adatokra támaszkodva, amelyekkel Ptolemaiosz rendelkezett, Kopernikusz kifordította a világot, a Napot helyezte a középpontba, és a Földet állította mozgásba körülötte. Kopernikusz 1543-ban közzétett elmélete olyan minőségi egyszerűséggel rendelkezett, amely a ptolemaioszi csillagászatból látszólag hiányzott. A hasonló szintű mennyiségi pontosság eléréséhez azonban az új rendszer ugyanolyan bonyolulttá vált, mint a régi.

A kopernikuszi csillagászat talán legforradalmibb aspektusa abban rejlett, ahogyan Kopernikusz viszonyult elmélete valóságtartalmához. A platóni instrumentalizmussal szemben Kopernikusz azt állította, hogy ahhoz, hogy a csillagászat kielégítő legyen, a világ valós, fizikai rendszerét kell leírnia. A kopernikuszi csillagászat recepciója a beszivárgás általi győzelmet jelentette. Mire az egyházban és másutt is nagyszabású ellenállás alakult ki az elmélettel szemben, a legjobb hivatásos csillagászok többsége már nélkülözhetetlennek találta az új rendszer valamelyik aspektusát.

Kopernikusz 1543-ban megjelent De revolutionibus orbium coelestium libri VI ("Hat könyv az égitestek forgásáról") című könyve a csillagászati kutatások haladó problémáinak standard referenciájává vált, különösen matematikai technikái miatt. Így a matematikus csillagászok széles körben olvasták, annak ellenére, hogy központi kozmológiai hipotézisét széles körben figyelmen kívül hagyták. 1551-ben Erasmus Reinhold német csillagász kiadta a Tabulae prutenicae ("Prutenikus táblázatok") című, kopernikuszi módszerekkel kiszámított művét. A táblázatok pontosabbak és naprakészebbek voltak 13. századi elődjüknél, és nélkülözhetetlenné váltak mind a csillagászok, mind az asztrológusok számára.

A 16. században Tycho Brahe dán csillagász, aki a ptolemaioszi és a kopernikuszi rendszert egyaránt elutasította, jelentős változásokat idézett elő a megfigyelésekben, és akaratlanul is olyan adatokat szolgáltatott, amelyek végül az új csillagászat mellett döntöttek. Nagyobb, stabilabb és jobban kalibrált műszereket használva hosszabb időszakokon keresztül rendszeresen megfigyelt, és ezáltal olyan folyamatos megfigyeléseket végzett, amelyek a bolygókra vonatkozóan körülbelül egy ívperces pontossággal rendelkeztek - ez többszörösen jobb, mint bármely korábbi megfigyelés. Tycho számos megfigyelése ellentmondott Arisztotelész rendszerének: egy 1572-ben felbukkanó nóva nem mutatott parallaxist (ami azt jelenti, hogy nagyon nagy távolságban volt), és így nem a hold alatti szférából származott, és így ellentétes volt az égbolt változhatatlanságára vonatkozó arisztotelészi állítással; hasonlóképpen, egy sor üstökös látszólag szabadon mozgott egy olyan területen, amelyet feltételezhetően szilárd, kristályos szférák töltöttek ki. Tycho kidolgozta saját világrendszerét - Hérakleidész rendszerének módosítását -, hogy elkerülje a ptolemaioszi és a kopernikuszi rendszer különböző nemkívánatos következményeit.

Johannes Kepler

A 17. század elején Johannes Kepler német csillagász szilárd csillagászati alapokra helyezte a kopernikuszi hipotézist. Az új csillagászathoz diákként áttért Kepler, akit mélyen motivált az a neopitagoreus vágy, hogy megtalálja a rend és harmónia matematikai elveit, amelyek szerint Isten a világot felépítette, egész életében a bolygók mozgását leíró egyszerű matematikai összefüggéseket kereste. A világegyetem valódi rendjének fáradságos keresése végül arra kényszerítette, hogy az égbolt mozgásának fizikai alapját keresve feladja az egyenletes körkörös mozgás platóni eszményét.

1609-ben Kepler két új bolygótörvényt jelentett be, amelyeket Tycho adataiból származtatott: (1) a bolygók ellipszis alakú pályán keringenek a Nap körül, és az ellipszis egyik fókuszpontját a Nap foglalja el; és (2) egy bolygó úgy mozog pályáján, hogy a bolygótól a Naphoz húzott vonal mindig egyenlő idő alatt egyenlő területeket söpör ki. Ezzel a két törvénnyel Kepler lemondott a bolygók egyenletes körkörös mozgásáról a gömbjeiken, és ezzel felvetette azt az alapvető fizikai kérdést, hogy mi tartja a bolygókat a pályájukon.

A bolygómozgások fizikai alapját a mágneses erővel analóg erő segítségével próbálta megteremteni, amelynek minőségi tulajdonságait nemrég írta le Angliában William Gilbert a De Magnete, Magneticisque Corporibus et de Magno Magnete Tellure (1600; "A mágnesről, a mágneses testekről és a Föld nagy mágneséről") című nagy hatású értekezésében. A csillagászat és a fizika közelgő házasságát hirdették meg. 1618-ban Kepler kimondta harmadik törvényét, amely egyike volt a bolygómozgások harmóniájával foglalkozó számos törvénynek: (3) egy bolygó Nap körüli keringési idejének négyzete arányos a Naptól való átlagos távolságának kockájával.

A hagyományos kozmológiára erős csapást mért Galileo Galilei, aki a 17. század elején a holland lencseköszörűsök új találmányát, a távcsövet használta az égbolt felé való tekintésre. Galilei 1610-ben olyan megfigyeléseket jelentett be, amelyek számos hagyományos kozmológiai feltételezésnek ellentmondtak. Megfigyelte, hogy a Hold nem sima, csiszolt felszín, ahogy Arisztotelész állította, hanem cakkos és hegyes.

A Holdon megfigyelt földi fényességből kiderült, hogy a Föld, a többi bolygóhoz hasonlóan, visszavert fény által ragyog. A Földhöz hasonlóan a Jupiternek is megfigyelték, hogy vannak műholdjai; a Földet tehát lefokozták egyedülálló pozíciójából. A Vénusz fázisai bebizonyították, hogy ez a bolygó a Nap körül kering, nem pedig a Föld körül.