Bagaimana Revolusi Ilmiah Mengarahkan Pemikiran Manusia

Abad 16 dan 17 tak sekadar menambah sedikit fakta baru. Mereka merobek buku peraturan lama dan melemparkannya ke dalam api. Ini adalah revolusi ilmiah, sebuah perubahan besar dalam cara orang memahami realitas. Selama hampir dua milenium, dunia disaring melalui filsafat Yunani, khususnya Aristoteles. Pandangan ini bersifat kualitatif. Ini tentang tujuan. Ia menanyakan mengapa sesuatu terjadi dalam arti kosmis, hampir secara moral.

Lalu ada sesuatu yang pecah.

Pada pertengahan abad ke-17, sains telah berkembang menjadi disiplin ilmu yang mandiri. Itu bukan lagi filsafat. Itu bukan hanya teknologi praktis. Itu memiliki tujuan utilitarian. Ia menginginkan hasil. Faktanya, dapat dikatakan bahwa pada akhir era ini, ilmu pengetahuan diam-diam telah mengambil alih agama Kristen sebagai prinsip pengorganisasian utama peradaban Eropa. Renaisans dan Reformasi menyediakan bahan bakarnya, namun Revolusi Ilmiah menyediakan mesinnya.

Apa yang sebenarnya berubah?

• Akal sehat dididik ulang. Pemikiran abstrak mengalahkan intuisi. Jika di atas kertas tidak masuk akal, mata Anda sering kali salah.
• Kualitatif digantikan oleh kuantitatif. Alam tidak “panas” atau “kering”. Ini semua tentang angka. Pengukuran. Data.
• Metafora mesin menang. Alam semesta bukanlah organisme hidup yang memiliki jiwa. Itu adalah sebuah jam.
• Metode eksperimental telah lahir. Para ilmuwan berhenti mencari “penyebab akhir” yang utama. Mereka mulai mempertanyakan bagaimana sistem tertentu bekerja dalam kerangka teoritis yang ditentukan.

Ini bukan sekadar senam intelektual. Ini adalah reorientasi mendasar dalam pendekatan otak manusia terhadap kebenaran.

Ledakan institusi

Ide-ide baru tidak muncul dalam ruang hampa. Anda membutuhkan infrastruktur.

Banjirnya pengetahuan baru mengancam akan membanjiri sistem akademik lama. Menerbitkan satu buku mahal saja tidak cukup lagi. Anda tidak bisa begitu saja membisikkan rahasia dalam jargon yang tidak jelas di ruang belajar pribadi atau menyembunyikan wawasan Anda dalam anagram untuk menghindari pencurian. Era itu telah berakhir.

Informasi yang dibutuhkan untuk distribusi. Dengan cepat. Dan itu harus diperiksa.

Hal ini memberikan tekanan besar pada institusi-institusi lama. Para filsuf alam membutuhkan konfirmasi independen. Mereka membutuhkan rekan kerja untuk memeriksa pekerjaan mereka di hadapan publik. Jadi mereka membangun struktur baru.

Komunitas ilmiah muncul di Italia pada awal abad ke-17. Namun sorotan sebenarnya datang dari dua kekuatan nasional:

1. The Royal Society of London: Didirikan oleh Raja pada tahun 1662.
2. Académie des Sciences: didirikan di Paris pada tahun 1666.

Ini bukan hanya klub sosial. Mereka adalah pusat kendali mutu. Di sini, para pemikir berkumpul untuk mempelajari, mendiskusikan, dan mengkritik penemuan baru dan teori lama. Untuk mendukung diskusi tersebut, mereka mulai menerbitkan artikel akademis.

Tujuannya adalah pemahaman universal. Tidak ada tempat bersembunyi di balik kegelapan Latin. Anda harus menulis agar orang lain dapat mengulangi eksperimen Anda. Keakuratan bahasa menjadi wajib. Jika Anda tidak dapat mereproduksi hasil Anda, laporan asli Anda mencurigakan. Kegagalan untuk mereplikasi adalah lonceng kematian teori tersebut.

Sistem ini menciptakan alat untuk serangan besar-besaran dan terkoordinasi terhadap rahasia alam.

Astronomi

Transisi Copernicus: dari geometri ke realitas fisik

Revolusi ilmiah tidak dimulai di laboratorium. Segalanya dimulai dengan bintang-bintang.

Astronom Polandia Nicolaus Copernicus adalah orang pertama yang mengajukan teori heliosentris sepenuhnya. Bahwa Bumi bisa bergerak bukan sekadar gagasan yang samar-samar. Ini adalah sistemnya. Hal ini konsisten dengan kekuatan prediksi model geosentris lama yang dikemukakan oleh Ptolemy. Tapi itu membalikkan naskahnya.

Kenapa dia melakukan ini? Dia ingin mengikuti aturan Plato. Lebih tepatnya, ini adalah hukum gerak melingkar beraturan. Sistem lama membingungkan. Ia tidak memiliki rasa persatuan. Rasanya tidak harmonis. Copernicus ingin memahami dunia dengan lebih jelas.

Oleh karena itu, dia menggunakan data yang sama dengan Ptolemeus. Lalu dia menjungkirbalikkan alam semesta.

Matahari telah sampai ke tengah. Bumi mulai berputar mengelilinginya.

Buku yang terbit tahun 1543 ini tampak sederhana di permukaan. Kualitas sederhana. Dibandingkan dengan itu, sistem geosentris lama terasa berat. Tapi ada masalah. Untuk mendapatkan angka yang tepat, yaitu agar sesuai dengan keakuratan sistem lama, penghitungan baru juga sama rumitnya. Keanggunan hanya ada pada penataannya, bukan pada perhitungannya.

Revolusi sesungguhnya bukanlah pada matematika. Inilah keyakinan di baliknya.

Pengikut Plato melihat model ini sebagai alat. instrumentasi. Ini berguna untuk perhitungan, tapi tidak selalu benar. Copernicus menentang hal ini. Ia berpendapat bahwa astronomi harus menggambarkan sistem fisik yang “nyata”. Ini bukan peta. Wilayahnya.

“Agar astronomi bisa memuaskan, ia harus menggambarkan sistem fisik dunia yang sebenarnya.”

Transisi dari instrumentalisme ke realisme mengubah segalanya. Memprediksi posisi suatu planet saja tidak cukup. Anda perlu menjelaskan mengapa hal itu ada di sana.

Kemenangan heliosentris bukanlah kemenangan yang luar biasa. Itu adalah pengambilalihan secara diam-diam dan sembunyi-sembunyi.

Ketika gerakan perlawanan terorganisir akhirnya menyatu dalam gereja dan masyarakat luas, landasan intelektual pun berubah. Sebagian besar astronom profesional terkemuka diam-diam memutuskan bahwa beberapa komponen sistem baru terlalu berguna untuk dibuang. Mereka mungkin tidak menerima keseluruhan gambarannya, namun mereka menginginkan bagian-bagiannya.

De revolutionibus orbium coelestium libri VI karya Nicolaus Copernicus mengubah permainan segera setelah diterbitkan pada tahun 1543. Judulnya diterjemahkan menjadi “Enam Buku tentang Gerakan Benda Langit”. Buku ini dipilih sebagai referensi untuk memecahkan masalah astronomi tingkat lanjut terutama karena keakuratan matematisnya.

Hipotesis kosmologis utama dalam buku ini – bahwa matahari, bukan bumi, yang menjadi pusatnya – sebagian besar telah diabaikan oleh para astronom. Mereka melihatnya sebagai kebenaran geometris dan bukan kebenaran fisik. Namun perhitungannya sangat akurat sehingga hasilnya tidak dapat diabaikan. Meskipun makalah ini dibaca secara luas oleh para astronom matematika, mereka melewatkan implikasi revolusionernya.

Akurasi mendorong adopsi lebih cepat daripada ideologi.

Pada tahun 1551, astronom Jerman Erasmus Reinhold menerbitkan Tabulae prutenicae atau “Tabel Prutenik”. Ini bukan sekedar pembaruan. Ini semua dihitung menggunakan metode Copernicus. Hasilnya adalah kumpulan data yang lebih akurat dan terkini dibandingkan tabel sebelumnya dari abad ke-13.

Tabel-tabel ini menjadi sangat diperlukan. Baik astronom maupun astrolog menggunakannya untuk prediksi. Kami tidak dapat bekerja tanpa mereka.

Hal ini menciptakan sebuah paradoks. Gereja dapat mengutuk teori tersebut, namun tidak dapat menghentikan praktiknya. Para profesional menggunakan alat-alat ini terlepas dari pertanyaan filosofis yang terlibat. Sistem ini menang bukan dengan meyakinkan semua orang akan keandalannya, namun dengan menunjukkan kegunaannya.

Siapa yang bisa berdebat dengan data yang lebih baik? Tabelnya berfungsi. Yang lama tidak. Dalam sains, kepraktisan sering kali mengalahkan keyakinan.

Ketepatan yang Menghancurkan Langit Kuno

Tycho Brahe melakukan lebih dari sekedar mengamati bintang. Dia mengukurnya.

Pada abad ke-16, ruang angkasa menjadi kontroversi. Di sisi lain, ada model heliosentris Ptolemy. Di sisi lain, teori heliosentris Copernicus. Tycho menolak keduanya. Dia tidak mencoba memilih pemenang. Dia mencoba mengoreksi data yang membingungkan dan tidak akurat yang membuat para astronom terus menebak-nebak selama berabad-abad.

Solusinya bukanlah teori baru. Itu adalah perangkat keras yang lebih baik.

Sebelum Tycho, observasi hanyalah dugaan. Instrumennya goyah. Kalibrasinya longgar. Tycho menciptakan alat yang lebih besar dan lebih stabil. Dia mengkalibrasinya hingga dapat diandalkan. Lalu dia memperhatikan. Selama beberapa dekade. Malam demi malam. Satu demi satu planet.

Hasilnya mengubah segalanya.

Datanya tepat dalam satu menit setelahnya. Kedengarannya kecil. Ini revolusioner. Ini jauh lebih akurat daripada apa pun yang pernah tercatat. Ini bukan sekedar perbaikan kecil. Ini adalah lompatan besar dalam kualitas.

Ketepatan ini mengungkap celah dalam pandangan dunia kuno.

Misalnya, dalam “nova” tahun 1572, sebuah bintang terang baru muncul di langit. Dalam fisika Aristoteles, langit dikatakan tidak berubah. Kesempurnaan tidak pernah pudar atau berubah. Oleh karena itu, tidak mungkin lahir bintang baru. Tapi Tycho mengukurnya. Tidak ada paralaks. Tujuannya jauh sekali. Jauh melampaui bulan. Langit tidak statis. mereka telah berubah.

Lalu ada komet.

Aristoteles mengajarkan bahwa langit penuh dengan bola kristal padat. Planet-planet tertanam di dalamnya seperti mutiara dalam bingkai yang kaku. Komet itu harus diblokir. Setidaknya ia harus bergerak dalam jangkauan bulan. Pengamatan Tycho menunjukkan bahwa komet melewati wilayah di mana terdapat bola padat. bergerak dengan bebas. Bola-bola ini tidak boleh padat. mereka tidak ada.

Tycho telah menghancurkan model lama dengan data.

Namun, ia tidak menggantinya dengan teori heliosentris Copernicus. Dia tidak pernah kembali ke Ptolemy. Dia membutuhkan pilihan ketiga. Ini adalah kompromi yang melestarikan matematika dan menjaga bumi tetap pada tempatnya.

Dia mengadaptasi ide lama dari Heracleides. Dalam sistem dunianya sendiri, Bumi tetap menjadi pusatnya. Matahari dan bulan berputar mengelilingi bumi. Namun planet lain, Merkurius, Venus, Mars, Jupiter, dan Saturnus, mengorbit Matahari.

Itu campuran. Jalan tengah yang berantakan. Hal ini untuk menghindari pengaruh ekstrim dari kedua teori besar tersebut. Kami terus menambatkan bumi dengan cara yang membuat kami nyaman secara teologis dan fisik. Ia mengakui pengaruh matahari terhadap bintang-bintang yang mengembara.

Tycho tidak berusaha membuktikan bahwa matahari adalah pusatnya. Dia berangkat untuk melihat dengan jelas.

Instrumennya adalah kuncinya. Kegigihannya adalah kekuatan pendorongnya.

Informasi yang ia kumpulkan tidak hanya bertentangan dengan Aristoteles; Hal ini memberikan bukti yang pada akhirnya memaksa komunitas ilmiah untuk menerima astronomi baru. Penggantinya Johannes Kepler menggunakan data Tycho untuk mendapatkan orbit elips. Namun, tanpa pengamatan Tycho yang konstan dan akurat, Kepler tidak dapat memperoleh nilai numeriknya.

Sistem Tycho pada akhirnya salah. Matahari bukan sekadar planet pendamping. Itu adalah pusatnya. Namun warisannya bukanlah sebuah model. Lakukan seperti ini.

Dia mengajari kita apa yang mampu dilakukan surga. Dia mengajari kita apa yang mampu dilakukan surga.

Johannes Kepler tidak memulai sebagai pemberontak. Dia mulai sebagai orang percaya.

Pada awal abad ke-17, ia mengambil model bumi yang mengorbit matahari dari Copernicus dan mencoba membuatnya berhasil. Ini bukan hanya tentang membuatnya berhasil. Mari kita buat indah.

Dia didorong oleh obsesi tertentu. Gatal neo-Pythagoras. Ia percaya bahwa Tuhan membangun alam semesta dari bilangan harmonik sederhana. Jika dia bisa menemukan persamaan yang benar, dia akan mampu membuktikan keteraturan ilahi alam semesta.

Sepertinya ini adalah resep kesuksesan.

Hasilnya adalah frustrasi selama 30 tahun.

Kepler menyisir datanya. Dia menghitung orbit sampai matanya terbakar. Dia mencari bentuk geometris yang sempurna. Padatan Platonis. Gerak melingkar beraturan. Gagasan bahwa planet-planet bergerak dalam putaran yang bersih dan tidak terputus.

Namun angka-angka tersebut tidak berbohong.

mereka tidak pernah melakukannya.

Lebih khusus lagi, data dari Mars, khususnya, menolak untuk dimasukkan dalam lingkaran. Itu meleset dengan selisih yang kecil. Sepotong kecil kesalahan. Bagi sebagian besar astronom, ini adalah kebisingan. Diabaikan. Dijelaskan.

Kepler tidak bisa mengabaikannya.

Dia menyadari lingkaran itu bohong.

inspirasi. Penghiburan filosofis. Namun, hal ini tidak terjadi.

Ini adalah momen ketika astronomi kuno mati. Kepler harus meninggalkan geometri suci zaman dahulu. Harus diakuinya bahwa gerak planet-planet tidaklah sempurna. Ini semua tentang fisika. Ini adalah kisah tentang kekuasaan.

Dia menemukan hubungan yang berbeda. Sebuah elips.

Itu tidak serasi seperti yang diharapkannya. Ini tidak sederhana. Tapi itu benar.

Tatanan alam semesta yang sebenarnya tidak peduli dengan preferensi estetika kita.

Keras kepala Kepler memaksanya untuk hanya melihat apa yang ada di sana, bukan apa yang diinginkannya berada di sana. Dia menukar keindahan matematika dengan ketepatan fisik.

Dengan melakukan hal itu, dia meletakkan dasar bagi Newton.

Untuk pertama kalinya, langit tidak lagi sekadar jarum jam yang sempurna. Ini adalah sistem yang diatur oleh hukum yang terukur, meski berantakan.

Dia menghabiskan hidupnya mencari harmoni.

Sebaliknya, ia menemukan gesekan.

Mungkin sebagian besar penemuan nyata dimulai di sini. Ini bukan sebuah pencerahan. Namun ada satu masalah yang tidak bisa diselesaikan.

Selama berabad-abad, orang percaya bahwa langit dikelilingi oleh lingkaran sempurna. Ilusi ini hancur pada tahun 1609. Johannes Kepler menerbitkan dua hukum revolusioner, berdasarkan pengamatan tepat yang ditinggalkan oleh pendahulunya Tycho Brahe, yang mendefinisikan ulang pemahaman kita tentang tata surya.

Hukum pertama adalah kejutan visual. Planet-planet tidak memiliki lingkaran sempurna mengelilingi matahari. Mereka bergerak dalam bentuk elips. Matahari tidak berada di pusat, namun berada di salah satu dari dua titik fokus jalur oval tersebut.

“Dengan dua hukum ini, Kepler mengabaikan gerak melingkar beraturan planet-planet pada sebuah bola dan dengan demikian menimbulkan pertanyaan fisika mendasar tentang apa yang membuat planet-planet tetap berada di orbitnya.”

Hukum kedua berhubungan dengan kecepatan. Planet-planet tidak bergerak dengan kecepatan konstan. Ketika berada lebih dekat dengan Matahari, kecepatannya semakin cepat. Ketika jaraknya lebih jauh, kecepatannya melambat. Kepler menjelaskan hal ini dengan trik geometris. Jika ditarik garis dari planet ke matahari, maka garis tersebut akan menyapu luas wilayah yang sama dalam waktu yang sama. Ini adalah deskripsi gerak tidak seragam yang entah bagaimana mempertahankan keseimbangan matematis tertentu.

Perubahan ini lebih dari sekedar perubahan geometri. Hal ini memaksa terjadinya benturan antara dua disiplin ilmu yang sebelumnya terpisah. Astronomi adalah posisi pelacakan. Fisika adalah tentang gaya dan materi. Hukum Kepler memerlukan penjelasan tidak hanya tentang “bagaimana” planet bergerak, namun juga “mengapa” planet bergerak seperti itu.

Ia mengacu pada karya dokter Inggris William Gilbert, yang menerbitkan bukunya De Magnete pada tahun 1600. Gilbert menjelaskan secara rinci sifat kualitatif magnetisme dan menjelaskan bagaimana magnet menarik dan menolak. Kepler menduga hal serupa juga terjadi di luar angkasa. Dia mengusulkan bahwa gaya yang dianalogikan dengan magnet mendorong planet-planet sepanjang jalur elipsnya.

Ini hanya dugaan. Menurut standar sekarang, yang kasar, menurut standar modern. Namun, ini adalah upaya serius pertama untuk memberikan dasar fisik bagi mekanika angkasa. Perkawinan astronomi dan fisika diumumkan.

Lima tahun kemudian, pada tahun 1618, Kepler menambahkan potongan ketiga pada teka-teki tersebut. Hukum ini tidak ada hubungannya dengan bentuk orbit dan ritme tata surya. Memecahkan masalah harmonisasi gerak planet.

Aturannya sederhana namun mendalam: Kuadrat waktu yang dibutuhkan sebuah planet untuk mengorbit matahari sebanding dengan pangkat tiga jarak rata-ratanya dari matahari.

Hubungan ini menghubungkan waktu dan ruang dengan cara yang berlaku untuk semua planet. Ini bukan hanya tentang Mars atau Bumi. Ini adalah aturan universal. Semakin jauh planet tersebut, semakin panjang tahunnya, dan hubungan ini mengikuti kurva matematika yang tepat.

Kepler mengalihkan pembahasan dari deskripsi ke mekanisme. Ia menunjukkan bahwa langit bukanlah sesuatu yang ilahi dan tidak dapat diubah, namun diatur oleh aturan-aturan yang dapat dijelaskan melalui pengukuran, perhitungan, dan pada akhirnya kekuatan. Panggung sudah diatur. Panggung telah ditetapkan bagi seseorang untuk mengetahui apa sebenarnya kekuatan itu.

Teleskop menghancurkan langit kuno

Tatanan alam semesta lama tidak hanya runtuh; Itu runtuh karena beban penemuan penggiling lensa Belanda. Pada awal abad ke-17, Galileo Galilei menunjuk ke arah alat baru ini, namun apa yang dilihatnya tidak sesuai dengan naskah Aristotelian. Pada tahun 1610, ia membatalkan pengamatan yang tampaknya kurang ilmiah dan lebih sesat terhadap pemikiran yang sudah mapan.

Bulan bukanlah bola yang sempurna dan mulus seperti yang diklaim para filsuf selama berabad-abad. Itu bergerigi. Bergunung-gunung. Asli. Cara sinar bumi menyinari sisi gelap bulan mengungkap kebenaran sederhana namun menghancurkan. Bumi, seperti planet lain, bersinar karena pantulan cahaya, bukan kecemerlangan bawaannya.

Lalu datanglah Yupiter. Itu memiliki satelit.

Fakta ini merupakan pukulan telak terhadap model geosentris. Jika Jupiter dapat menahan bulan-bulan saat bergerak di luar angkasa, mengapa Bumi tidak? Bumi bukan lagi satu-satunya jangkar tetap di luar angkasa. Itu hanyalah planet lain. Fase Venus menentukan hal ini. Venus mengorbit matahari, bukan bumi. Sistem Ptolemeus dibangun berdasarkan pengamatan cermat dan kenyamanan filosofis selama berabad-abad, dan tidak ada lagi yang bisa dipertahankan.

Pertarungan antara mekanika dan Copernicanisme

Pertarungan memperebutkan model Copernicus lebih dari sekadar astronomi. Ini adalah pertarungan untuk aturan pergerakan. Sistem Ptolemeus-Aristotelian sangat besar. Ia berdiri atau jatuh menjadi satu. Fondasinya sederhana. Bumi terpaku di tengah.

Singkirkan hal itu, seluruh doktrin “gerakan alami” akan menguap.

Dalam pandangan lama, benda bergerak untuk menemukan “tempatnya”. Karena bumi adalah pusatnya, benda-benda berat berjatuhan. Hal-hal ringan muncul untuk mencari alam bulan. Gerakan melingkar diperuntukkan bagi surga, di mana segala sesuatunya sempurna dan kekal.

Namun apa jadinya jika Bumi bergerak? Jika ia berputar dan mengorbit? Kemudian aturannya berubah. Gerak melingkar bumi tidak sesuai dengan fisika Aristoteles. Ini mematahkan logika yang telah dipegang… selama lebih dari satu milenium pemikiran barat. Pertarungan ini lebih dari sekedar apa yang Anda lihat melalui lensa. Apakah dunia benar-benar berjalan sebagaimana mestinya ataukah keseluruhan petanya salah?

Terobosan Galileo di bidang mekanika bukan hanya sekedar latihan akademis. itu adalah senjata. Dia membutuhkan mereka untuk mempertahankan model alam semesta Copernicusnya.

Galileo muda memulai dengan aturan lama. Dia percaya pada fisika propulsi tradisional. Idenya sederhana. Pendorong memberikan gaya pada benda, dan gaya ini menggerakkan benda hingga habis. Namun, Galileo punya preferensi lain. Dia ingin menghitung alam seperti Archimedes. Dia tidak bisa mempertahankan cara-cara lama. Dia membutuhkan fisik baru. Seseorang yang bisa mengerjakan matematika. Sebuah model untuk memahami alam semesta berdasarkan gerak bumi.

Matematika Benda Jatuh

Dia bertanya-tanya seberapa cepat keadaan menjadi menurun. Ini bukan sekedar “cepat”, tapi “bagaimana” akselerasinya. Ini adalah percepatan alami benda jatuh.

dia menyelesaikannya. Jarak jatuh suatu benda s sebanding dengan kuadrat waktu t². Persamaan sederhana. Maknanya sangat dalam. Segalanya tidak jatuh. Berakselerasi dalam ritme geometris yang dapat diprediksi.

Amunisi dan gerakan

Persamaan ini tidak sendirian. Dia menggabungkan ini dengan versi dasar prinsip inersia. hasil? Jalur gerak parabola.

Hingga saat ini, belum ada penjelasan nyata mengapa cangkang laut membentuk lengkungan seperti itu. Galileo menunjukkan perhitungan di balik busur tersebut. Ini bukan sihir. Ini bukanlah kehendak Tuhan. Ini adalah geometri yang sedang bergerak.

Mengapa pergerakan bumi terasa seperti gerakan?

Hal ini menimbulkan banyak pertentangan bagi kami. Jika bumi berputar, mengapa kita tidak bisa merasakannya? Mengapa kita tidak bisa melepaskannya?

Jawaban Galileo didasarkan pada prinsip inersia yang sama. Benda yang bergerak cenderung tetap bergerak. Benda-benda yang ada di permukaan bumi ikut bergerak bersama bumi. Mereka berbagi toko.

Benda bergerak cenderung tetap bergerak, sehingga proyektil dan benda lain di tanah juga ikut bergerak dengan Bumi sehingga tidak terlihat oleh orang yang berdiri di Bumi.

Anda tidak merasa bumi berputar karena Anda adalah bagian dari sistem. Udara bergerak bersamamu. Bumi bergerak bersamamu. Benda-benda di sekitar Anda juga ikut bergerak bersama Anda. Ini mulus. Atau begitulah, sampai seseorang mencoba membuktikan sebaliknya.

Mengapa Descartes menolak ruang kosong

René Descartes tidak sibuk memecahkan masalah teknis. Karya mekaniknya pada abad ke-17 bukanlah tentang membangun mesin yang lebih baik, namun tentang merekonstruksi landasan ilmu pengetahuan itu sendiri. Ia ingin menjelaskan semua fenomena alam melalui lensa materi dan gerak. Pendekatan ini dikenal sebagai “Filsafat Mekanistik” dan segera mendominasi pemikiran ilmiah pada abad berikutnya.

Logikanya ketat. Dia tidak percaya bahwa satu benda dapat mempengaruhi benda lain dalam ruang hampa. Aksi dari jarak jauh? Mustahil. Sebaliknya, gaya tersebut harus disalurkan melalui media fisik. Dia menyebutnya “eter”. Ia mengisi setiap sentimeter ruang dan tidak meninggalkan kekosongan.

Masalah Garis Lurus

Ini adalah hal yang aneh dalam fisika. Descartes menerima versi inersia. Materi ingin bergerak lurus. Ini cukup sederhana. Tapi ada masalah. Tidak ada suatu zat yang dapat menempati ruang yang sudah ditempati oleh zat lain.

Lalu apa jadinya jika segala sesuatu diisi dengan eter dan partikel-partikelnya ingin berjalan lurus tetapi tidak dapat melewati satu sama lain?

Di alam semesta yang penuh sesak, gerak linier tidak mungkin terjadi. Sebaliknya, partikel-partikel tersebut dipaksa berputar. Mereka bergerak dalam bentuk cincin. Setiap partikel dalam cincin bergerak bersamaan dengan partikel lainnya. Satu-satunya pergerakan yang mungkin terjadi di pleno adalah pusaran.

Dominasi Filsafat Mekanik

Ini lebih dari sekedar variasi kecil pada gagasan Newton. Inilah tema utama ilmu pengetahuan pada abad ke-17. Descartes menjauhkan sains dari penjelasan mistis atau mistis dengan menegaskan bahwa segala sesuatu dapat dijelaskan dalam istilah “materi dan gerak”. Dia menginginkan model mekanis kosmos.

Namun, model ini memerlukan biaya. Alam semesta yang dia gambarkan adalah sistem pusaran yang padat. Gravitasi bukanlah gaya yang menarik benda melewati ruang angkasa. Ini adalah hasil dari gerakan melingkar yang mendorong target ke arah tengah. Ini adalah sistem yang lengkap. Itu elegan. Ternyata itu sebuah kesalahan.

Namun, perubahan ini penting. Ini bergerak dari pengertian teleologis tentang “mengapa” sesuatu terjadi ke diskusi tentang “bagaimana” hal itu terjadi secara mekanis. Sekalipun mekanisme khususnya gagal, kebutuhan akan penjelasan material tentang gaya-gaya akan menentukan segala sesuatu yang terjadi selanjutnya.

Memecahkan misteri tabrakan

Christiaan Huygens tidak hanya mengikuti jejak René Descartes. Dia memperbaiki fondasinya. Descartes percaya bahwa segala sesuatu di alam terjadi melalui tumbukan partikel-partikel kecil. Jika ini benar, maka yang penting adalah memahami konsekuensinya. Tanpa pengetahuan matematika tentang tumbukan, mustahil memahami cara kerja alam semesta.

Descartes mencoba memikirkan hal ini. Dia pergi. Aturan kecelakaannya membingungkan dan tidak konsisten. Fakta ini diungkapkan oleh seorang fisikawan Belanda. Fisikawan ini adalah Huygens.

Huygens kembali ke awal. Ia mengamati benda bergerak sebelum dan sesudah tumbukan. Dia menemukan sebuah pola. Pola asli. Ini bukan dugaan.

Dia mengidentifikasi dua besaran yang tetap tidak berubah dalam kekacauan tumbukan: Momentum dan Energi Kinetik.

Inilah hasil tangkapannya. Momentumnya selalu terjaga. Tidak peduli dampaknya lembut atau keras. Itu hanya berlaku.

Energi kinetik? Itu berbeda. Itu hanya kekal dalam tumbukan lenting. Pertimbangkan biliar. Sangat kaku. Tidak ada kehilangan panas. Tidak ada suara. Itu memantul dengan sempurna. Energinya tetap ada dalam permainan.

Jatuhkan segumpal tanah liat. Itu menghantam lantai. Tidak akan ada memantul. Energi kinetik hilang. Ini menghasilkan panas, suara dan deformasi. Momentumnya masih ada. Bumi sedikit surut. Tapi bagaimana dengan energi? Hilang dari sistem mekanis.

Huygens menemukan ini pada tahun 1660-an. Jauh sebelum kata “energi” menjadi standar. Ia menemukan bahwa dalam pantulan sempurna ini, jumlah kuadrat massa dikali kecepatan tetap konstan.

Perbedaan ini penting. Ini memisahkan dunia nyata dari dunia ideal. Tumbukan nyata jarang sekali bersifat lenting. Gesekan. Deformasi. Panas. Ini menyerap energi kinetik. Namun momentum tidak pernah hilang. Itu mentransfer. Itu bergeser.

Descartes percaya bahwa semua tumbukan mengikuti aturan aritmatika sederhana. Huygens menunjukkan bahwa fisika membutuhkan lebih banyak nuansa. Anda perlu mengetahui jenis tabrakan yang Anda hadapi. Elastis? Energi tetap ada. Elastis? Kebocoran energi.

Ini bukan sekedar persoalan akademis. Ini mengubah cara kita menghitung gaya. Itu mengubah cara mesin dibuat. Bagaimana kami merancang fitur keselamatan. Bagaimana kita memahami pergerakan planet-planet?

Hukum Huygens tidak hanya menjelaskan kecelakaan itu. Mereka memperkirakan dampak yang akan terjadi. Dan mereka melakukannya dengan presisi.

Sir Isaac Newton tidak hanya berpartisipasi dalam revolusi ilmiah. dia secara efektif mengakhirinya. Pada akhir abad ke-17, misteri cara kerja alam semesta masih terpecah-pecah. Principia Mathematica karya Newton, yang diterbitkan pada tahun 1687, menyatukan potongan-potongan itu. Ini lebih dari sekedar buku. Itu adalah sebuah solusi.

Principia memecahkan masalah membingungkan dalam bidang mekanika dan kosmologi yang telah membingungkan para ilmuwan selama beberapa dekade. Ini memberi bobot fisik pada hukum Kepler. Ini menggabungkan fisika langit dengan fisika bumi tempat kita berjalan. Selama lebih dari satu abad, kerangka kerja ini telah menentukan cara para astronom dan fisikawan melakukan penelitian mereka. Newton mencapai hal ini dengan menggabungkan dua gagasan yang berlawanan: filsafat mekanik, yang memandang alam semesta sebagai sebuah jam, dan matematisasi alam, yang percaya bahwa realitas dapat dijelaskan dengan angka dan persamaan.

Tiga hukum gerak

Newton menarik kesimpulan luas ini dari tiga pernyataan sederhana tentang gerak. Mereka tampak mendasar sekarang. Mereka revolusioner saat itu.

1. Inersia : Suatu benda tetap diam atau terus bergerak lurus kecuali ada gaya yang mendorong atau menariknya.
2. Gaya dan percepatan : Perubahan gerak sebanding dengan gaya yang diberikan dan terjadi searah dengan gaya tersebut.
3. Aksi dan reaksi : Setiap aksi mempunyai reaksi yang sama besar dan berlawanan arah. Dua benda saling dorong dengan kekuatan yang sama.

Perlu diketahui bahwa Newton sendiri tidak menulis hukum kedua dalam bentuk F = ma. Matematikawan Swiss Leonhard Euler menyempurnakannya ke bentuk modernnya pada tahun 1750. Namun, gagasan intinya tetap sama. Laju perubahan kecepatan berbanding lurus dengan seberapa keras kita mendorong, dan berbanding terbalik dengan berat benda. Semakin banyak massa berarti semakin banyak gaya yang dibutuhkan untuk memindahkannya.

Gravitasi dan alam semesta tanpa batas

Menerapkan hukum-hukum ini pada bintang memerlukan lompatan keyakinan. Newton harus memperluas filosofi mekaniknya melampaui batas yang ditetapkan oleh René Descartes. Descartes percaya pada kekuatan sentuhan. Artinya, segala sesuatu hanya berinteraksi jika terhubung. Newton menentang hal ini. Ia berpendapat bahwa gravitasi mempengaruhi “apa pun” antara dua benda di alam semesta.

Dia tidak tahu bagaimana kekuatan ini bekerja. Tidak ada mekanisme yang dapat menjelaskan bagaimana gravitasi bergerak melalui ruang tanpa medium. Misteri perilaku jarak jauh itulah yang membuat para filsuf tetap terjaga di malam hari. Tapi perhitungannya berhasil.

Dengan menggunakan hukum gerak dan melemahnya gravitasi sebagai kebalikan kuadrat jarak antara dua benda, Newton menurunkan hukum Kepler tentang gerak planet. Ia juga menunjukkan bahwa hukum jatuh bebas Galileo sepenuhnya sesuai dengan sistemnya. Gaya yang sama yang menarik apel ke tanah membuat bulan tetap mengorbit mengelilingi bumi dan planet-planet tetap mengorbit mengelilingi matahari. Itu adalah satu kekuatan. Satu aturan.

Meratakan Dunia

Fisika Newton membuat prediksi yang akurat dan dapat diuji tentang bentuk planet kita. Ia percaya bahwa bumi bukanlah bola yang sempurna. Karena berputar, ia akan menonjol di ekuator. Itu harus sedikit diratakan di kutub.

Ini bukan sekedar teori. Ini adalah sebuah tantangan. Pada pertengahan abad ke-18, ekspedisi Perancis dikirim untuk mengukur panjangnya di garis lintang dekat khatulistiwa dan di sekitar Lingkaran Arktik. Hasilnya membenarkan prediksi Newton. Datanya tidak dapat disangkal. Kebanyakan ilmuwan Eropa akhirnya menolak model Cartesian. Mereka beralih ke fisika Newton.

Newton menggunakan bentuk pepat ini untuk menjelaskan fenomena lain: presesi ekuinoks. Bulan dan Matahari memberikan gaya gravitasi yang berbeda pada tonjolan ekuator Bumi. Efek diferensial ini menyebabkan poros bumi perlahan bergoyang dan berubah arah seiring berjalannya waktu. Ini adalah tarian gravitasi dan rotasi yang kompleks, diselesaikan dengan persamaan yang sama yang mengatur jatuhnya sebuah apel.

Optik

Meskipun fokus Principia adalah mekanika, karya Newton di bidang optik juga sama mengganggunya. Selama bertahun-tahun, ia bereksperimen dengan cahaya, misalnya dengan menggunakan prisma untuk membagi cahaya putih menjadi berbagai warna.

Lebih dari sekedar revolusi ilmiah terjadi pada abad ke-17. Ia menjalaninya melalui lensa optik. Ini bukan filsafat demi filsafat. Ini adalah kombinasi yang kacau dan menakjubkan antara eksperimen praktis dan angka-angka yang dingin dan sulit.

Akarnya tumbuh sangat dalam. Sekitar 300 SM. Euclid menulis dasar-dasar optik geometris. Dia menerapkan hukum refleksi. Sudut datang sama dengan sudut pantul. Sederhana. anggun. Namun, baru pada abad ke-13 praktik reEverythingy mulai menyebar di Eropa.

Roger Bacon. Robert Grosseteste. John Peham. Mereka Semuanya mempelajari karya sarjana Arab Ibn al-Haytham, yang meninggal sekitar tahun 1040. Ibn al-Haytham adalah seorang master sejati yang menangani segala sesuatu mulai dari pelangi hingga apa yang kita lihat secara nyata. Bangsa Eropa membangun di pundaknya.

Berikutnya adalah Johannes Kepler.

Dia membaca dokumen dari abad ke-13. Dia melihat jalan ke depan. Kepler mengubah banyak hal dengan memecah segalanya. Poin demi poin. Ia menelusuri sinar dari setiap titik pada objek ke titik tertentu pada gambar. Ini adalah perubahan mendasar.

Sama seperti filsafat mekanik yang memecah dunia menjadi bagian-bagian atom, Kepler mempelajari optik dengan memecah realitas organik menjadi unit-unit nyata.

Dia memperlakukan cahaya seperti mesin. Dia mengembangkan teori geometri lensa. Dalam prosesnya, dia memberikan penjelasan matematis pertama tentang teleskop Galileo. Dia tidak hanya menggambarkannya. dia menyelesaikannya.

Namun ceritanya bukan hanya tentang geometri.

Rene Descartes menginginkan lebih. Dia ingin mengintegrasikan optik ke dalam filosofi mekanik baru. Bagi Descartes, cahaya lebih dari sekedar sinar atau sudut. Ini adalah materi yang sedang bergerak. Semuanya.

Dia menggunakan analogi mekanis untuk membuktikannya. Dia matematikaSemuanya menurunkan hukum refleksi. Dia juga menangani refraksi. Ini adalah sifat cahaya yang baru ditemukan, dan Descartes memecahkan kodenya. Ia menunjukkan bahwa perilaku cahaya dapat dijelaskan sepenuhnya oleh hukum materi dan gerak.

Tidak ada keajaiban. Tidak ada fitur misterius. Hanya mekanik.

Pergeseran ini penting. Ini mengubah optik dari ilmu deskriptif menjadi ilmu prediktif. Anda dapat menghitung efek cahaya bahkan sebelum Anda menyetel lensa. Hal ini membuka jalan bagi instrumen yang akan menentukan abad berikutnya.

Ketegangan antara geometri dan mekanika tidak segera teratasi. Sinar Kepler dan partikel Cartesian benar sampai batas tertentu. Namun mereka menunjuk pada masa depan yang berbeda. Satu menuju ketepatan instrumen. Yang lainnya ke arah fisika energi.

Kami masih menguraikan simpul itu.

Eksperimen prisma Newton

Selama berabad-abad, secara umum diyakini bahwa cahaya putih adalah cahaya murni dengan tambahan warna. Pemikir seperti Descartes percaya bahwa warna diciptakan oleh rotasi partikel cahaya. Newton menghancurkan ide ini dengan eksperimen yang masih berlaku hingga saat ini.

Ia menunjukkan bahwa cahaya putih tidaklah sederhana. Ini adalah campuran dari semua warna. Ketika Anda melewatkan cahaya putih melalui prisma, itu tidak hanya menjadi “warna”. Itu terbelah.

Cahaya putih adalah campuran berbagai warna lampu yang dapat dipisahkan.

Newton mengasosiasikan warna-warna tertentu dengan tingkat kemampuan refrangabilitas tertentu. Ini menjelaskan mengapa prisma menghasilkan spektrum. Sinar yang berbeda membengkok pada sudut yang berbeda. Biru lebih membengkok daripada merah. Spektrum tidak diciptakan oleh kaca. Hal itu terungkap olehnya.

Hal ini membantah teori tradisional. Warna bukanlah varian cahaya putih. Mereka sudah menunggu di sana dengan mengenakan pakaian putih.

Newton tidak hanya melihat. dia mengukur.

Pendekatan eksperimentalnya ditentukan oleh fokus konstan pada data kuantitatif. Dia membutuhkan variabel yang dapat Anda evaluasi. Dia harus menarik garis yang jelas antara apa yang dia lihat dan cerita mekanis yang dia ceritakan tentang “mengapa” dia melihatnya. Perbedaan inilah yang menjadi ciri khasnya.

Namun kontribusi besarnya yang lain terhadap optik lebih dari sekadar pengukuran sederhana. Ini melibatkan campur tangan.

Anda tahu fenomenanya. Pelangi berputar di genangan minyak. Gelembung sabun bersinar dalam warna pelangi. Ini adalah cincin Newton.

Sebelum Newton, orang melihat warna melalui film tipis. Semua orang melakukannya. Tapi belum ada yang pernah mencoba mengukur keajaiban ini. Newton mengubahnya. Dia memantau hubungan antara ketebalan membran dan diameter cincin. Dia menemukan sebuah pola. Ada keteraturan.

Ia mencoba menjelaskan hal ini dengan teori “fits of easy transmisi” dan “fits of easy refleksi”.

Di sinilah hal menjadi aneh.

Newton secara umum percaya bahwa cahaya terdiri dari partikel. sel darah. Namun uraiannya tentang cincin-cincin ini memerlukan keteraturan. Itu harus bergetar. Lebih tepatnya, ini adalah getaran eter.

eter. cairan hipotetis menembus setiap ruang.

Oleh karena itu, para ahli teori partikel menggunakan media berbasis gelombang untuk menjelaskan penemuan mereka. Apakah Anda menentang diri sendiri? mungkin. Atau hanya seseorang yang mencoba mencapai angka tersebut dengan cara apa pun.

Huygens dan Denyut Nadi

Christiaan Huygens adalah raksasa optik abad ke-17 lainnya.

Dia mengkritik Descartes. Dia menganalisis sistem Descartes secara rinci. Namun, Huygens mengikuti tradisi Cartesian. Dia menginginkan penjelasan mekanis. Sangat mekanis.

Dia melihat cahaya sebagai pulsa. Gangguan yang merambat melalui suatu medium.

Tapi dia menarik garis batasnya. Dia dengan jelas menyangkal bahwa denyut cahaya itu teratur. Tidak ada gelombang. Tidak ada loop. Itu hanya berdenyut.

Huygens melakukan hal-hal mengesankan dengan konsep wavefront. Dia memperoleh hukum pemantulan dan pembiasan dari teori pulsa. Dia tidak hanya mendeskripsikannya. Dia menghitungnya.

Dia juga memecahkan masalah birefringence. Fenomena yang baru-baru ini diamati membingungkan semua orang. Huygens menggunakan model untuk menjelaskannya.

Panggung sudah diatur. Dua pikiran. Dua cara. Yang satu terobsesi dengan pengukuran dan pemasangan, yang lain terobsesi dengan pulsa dan muka gelombang. Diskusi tentang sifat cahaya masih jauh dari selesai.

Kimia

Kimia bukanlah hal baru. Ia menemukan jalannya ke dalam filsafat, alkimia, metalurgi dan kedokteran. Selama berabad-abad, bidang-bidang ini telah saling menembus. Baru pada abad ke-17 lahirlah filsafat mekanik dan kimia akhirnya mengukuhkan posisinya sebagai ilmu yang mandiri.

Sebelum perpisahan, semuanya terhubung. Aristoteles menemukan bahwa bumi, air, udara, dan api adalah bahan penyusun realitas. Mereka tidak statis. Anda dapat mengubahnya menjadi yang lain. Setiap zat mengandung campuran keempat zat tersebut. Pikiran itu melekat.

Lalu datanglah alkimia. Ia lahir di dua wilayah sekaligus: Mesir dan Timur Tengah. Ini sebenarnya adalah transmutasi atau pembuatan emas dari timbal dan logam tidak mulia lainnya. Secara teori, ini adalah cerminan alam semesta. Para alkemis percaya bahwa tubuh manusia adalah cerminan alam semesta. Perlakukan mikrokosmos sama dengan dunia makro.

Sifat ganda ini memberikan ilmu kimia dengan kotak peralatan yang luas. Alkemis bekerja dengan zat yang tidak dapat diakses oleh orang lain. Mereka menguji, membakar dan menyaring. Mereka meninggalkan tradisi pengalaman yang panjang dan membingungkan.

Paracelsus membuat segalanya menjadi lebih rumit. Filsuf alam Swiss abad ke-16 ini melakukan lebih dari sekadar mempelajari kimia. Dia menggabungkannya dengan yang lainnya. Dia mengadopsi teori materi Aristoteles. Dia mencampurkan korespondensi alkimia. Dia menambahkan ilmu gaib dan pengobatan kimia. Hasilnya padat. Sangat sulit dibaca. Tapi itu memang berpengaruh. Ide-idenya mempengaruhi generasi pemikir setelahnya.

Pada awal abad ke-17, keadaan kacau balau. Tidak ada doktrin bersama. Tidak ada kerangka umum. Para ahli kimia tidak dapat mengembangkan penelitian satu sama lain karena mereka tidak berbicara dalam bahasa yang sama. Pertumbuhan stagnan.

Alih-alih berkolaborasi, mereka membangun “filsafat kimia”. Sistem terperinci ini dimaksudkan untuk menggambarkan seluruh alam semesta hanya dengan menggunakan istilah kimia. Sebagian besar tetap berpegang pada sistem lama. Mereka menerima empat elemen Aristoteles. Atau Tiga Prinsip Paracelsian: Garam, Belerang, dan Merkuri. Beberapa orang menerima keduanya. Ini adalah “kualitas nyata” materi.

Tapi ada daya tarik lain. Yang lebih gelap. Banyak ahli kimia di era ini yang jelas-jelas menunjukkan kecenderungan ke arah ilmu gaib. Mengapa mereka melakukan ini? Hal ini mungkin karena dunia nyata saja tidak cukup. Mungkin karena mereka masih mengejar impian alkimia tentang kebenaran yang tersembunyi.

Kontrol mekanis dalam kimia

Hingga revolusi ini, kimia merupakan kumpulan pengamatan yang berbeda-beda tanpa kerangka acuan yang terpadu. Filsafat mekanik menawarkan sesuatu yang langka: bahasa yang sama. Ini bukan sekedar teori. Itu sebuah jembatan. Dengan memandang materi sebagai benda fisik yang berperilaku sesuai hukum, ahli kimia akhirnya berbicara dengan fisikawan.

Mengapa ini penting? Karena itu membuat chemistry menjadi terhormat.

Di masa lalu, alkimia dan kimia awal sering dianggap sebagai profesi mistik atau murni praktis. Pendekatan mekanis menghilangkan misteri tersebut. Hal ini menunjukkan bahwa jika reaksi dapat digambarkan dalam istilah gerak dan tumbukan, maka kami telah menjelaskannya. Kombinasi dengan empirisme eksperimental memberikan signifikansi intelektual pada bidang ini. Hal ini mengubah dunia obat-obatan dan cat yang membingungkan menjadi sebuah revolusi ilmiah baru.

Robert Boyle adalah pusat dari perubahan ini.

Dia lebih dari sekedar ahli teori. Dia di laboratorium. Karya Boyle memiliki agenda tiga bagian yang jelas:
– Memahami sifat kimia suatu zat melalui pengamatan yang akurat.
– Memberikan bukti eksperimental filosofi mesin.
– Menunjukkan bahwa semua fenomena kimia dapat direduksi menjadi istilah mekanis.

Meskipun ia adalah seorang ahli kimia eksperimental yang luar biasa, sering kali diabaikan karena tulisan teoretisnya. Namun keterampilan praktisnya adalah kunci sebenarnya. Ia mengembangkan teknik-teknik kritis yang masih mendasar. Ini termasuk tes pengenalan warna. Ini bukan sekadar gimmick. Ini adalah upaya awal untuk menciptakan kriteria yang obyektif dan dapat direproduksi untuk mengidentifikasi zat.

“Tujuan penelitiannya adalah untuk memahami sifat kimia suatu materi dan menunjukkan bahwa semua sifat kimia dapat dijelaskan dalam istilah mekanik.”

Keberhasilan Boyle menunjukkan bahwa model mekanis lebih dari sekedar preferensi filosofis. Itu adalah alat yang berfungsi. Hal ini memungkinkan ahli kimia untuk beralih dari menebak ke mengukur. Pintu menuju ilmu kimia modern terbuka melalui pengamatan yang akurat.