Como a Revolução Científica redirecionou o pensamento humano

Os séculos XVI e XVII não acrescentaram apenas alguns fatos novos. Eles rasgaram o antigo livro de regras e jogaram-no no fogo. Esta foi uma revolução científica, uma mudança sísmica na forma como as pessoas entendiam a realidade. Durante quase dois milénios, o mundo foi filtrado pela filosofia grega, especialmente por Aristóteles. Essa visão era qualitativa. Era uma questão de propósito. Perguntava por que as coisas aconteciam num sentido cósmico, quase moral.

Então algo quebrou.

Em meados do século XVII, a ciência tornou-se uma disciplina independente. Já não era filosofia. Não era apenas tecnologia prática. Tinha objetivos utilitários. Queria resultados. Na verdade, poderia argumentar-se que, no final desta era, a ciência tinha silenciosamente usurpado o Cristianismo como o princípio organizador central da civilização europeia. A Renascença e a Reforma forneceram o combustível, mas a Revolução Científica forneceu o motor.

O que realmente mudou?

• O bom senso foi reeducado. O pensamento abstrato superou a intuição. Se não fizesse sentido lógico no papel, seus olhos muitas vezes estavam errados.
• Qualitativo foi substituído por quantitativo. A natureza não era “quente” nem “seca”. Era tudo uma questão de números. Medições. Dados.
• A metáfora da máquina prevaleceu. O universo não era um organismo vivo com alma. Era um relógio.
• O método experimental nasceu. Os cientistas pararam de procurar as “causas finais” definitivas. Eles começaram a perguntar como certos sistemas funcionam dentro de estruturas teóricas definidas.

Isto não foi apenas ginástica intelectual. Foi uma reorientação fundamental na abordagem do cérebro humano à verdade.

Explosão institucional

Novas ideias não existem no vácuo. Você precisa de infraestrutura.

A enxurrada de novos conhecimentos ameaçou subjugar o antigo sistema acadêmico. Já não bastava publicar um livro caro. Você não poderia simplesmente sussurrar segredos em jargões obscuros em um escritório particular ou esconder seus insights em anagramas para evitar roubo. Essa era acabou.

Informações necessárias para distribuição. Rapidamente. E isso teve que ser verificado.

Isto colocou enorme pressão sobre as antigas instituições. Os filósofos naturais precisavam de confirmação independente. Eles precisavam de colegas para examinar seu trabalho perante o público. Então eles construíram novas estruturas.

As comunidades científicas surgiram na Itália no início do século XVII. Mas o verdadeiro destaque veio de duas potências nacionais:

1. A Royal Society of London: Fundada pelo Rei em 1662.
2. A Académie des Sciences: foi fundada em Paris em 1666.

Não eram apenas clubes sociais. Eles eram centros de controle de qualidade. Aqui, pensadores se reuniram para estudar, discutir e criticar tanto novas descobertas quanto velhas teorias. Para apoiar essas discussões, passaram a publicar artigos acadêmicos.

O objetivo era a compreensibilidade universal. Não havia como se esconder atrás da escuridão latina. Você teve que escrever para que outra pessoa pudesse repetir sua experiência. A precisão da linguagem tornou-se obrigatória. Se você não conseguiu reproduzir seus resultados, seu relatório original era suspeito. A falha na replicação foi a sentença de morte da teoria.

Este sistema criou as ferramentas para um ataque massivo e coordenado aos segredos da natureza.

Astronomia

A transição copernicana: da geometria à realidade física

As revoluções científicas não começaram no laboratório. As coisas começam com as estrelas.

O astrônomo polonês Nicolaus Copernicus foi o primeiro a propor uma teoria totalmente heliocêntrica. Que a Terra possa se mover não é apenas uma ideia vaga. Este é o sistema. Isto é consistente com o poder preditivo do antigo modelo geocêntrico proposto por Ptolomeu. Mas isso inverte o roteiro.

Por que ele fez isso? Ele queria seguir as regras de Platão. Mais precisamente, é a lei do movimento circular uniforme. O antigo sistema era confuso. Falta um senso de unidade. Parecia desarmônico. Copérnico queria compreender o mundo com mais clareza.

Portanto, ele usou os mesmos dados de Ptolomeu. Então ele virou o universo de cabeça para baixo.

O sol chegou ao centro. A terra começa a girar em torno dela.

Este livro, publicado em 1543, parece simples à primeira vista. Qualidade simples. Comparado a isso, o antigo sistema geocêntrico parecia pesado. Mas há um problema. Para acertar os números, ou seja, para corresponder à precisão do sistema antigo, os novos cálculos eram igualmente complicados. A elegância está apenas no arranjo, não no cálculo.

A verdadeira revolução não está na matemática. Esta é a crença por trás disso.

Os seguidores de Platão viam esses modelos como ferramentas. instrumentação. É útil para cálculos, mas nem sempre é correto. Copérnico se opôs a isso. Ele argumentou que a astronomia deve descrever sistemas físicos “reais”. Não é um mapa. O território.

“Para que a astronomia seja satisfatória, ela deve descrever os sistemas físicos reais do mundo.”

A transição do instrumentalismo para o realismo muda tudo. Prever a posição de um planeta não é suficiente. Você precisa explicar por que está lá.

A vitória heliocêntrica não foi uma vitória esmagadora. Foi uma aquisição silenciosa e furtiva.

À medida que os movimentos de resistência organizados acabaram por se fundir na Igreja e na sociedade em geral, as bases intelectuais foram mudando. A maioria dos principais astrônomos profissionais decidiu secretamente que alguns componentes do novo sistema são úteis demais para serem descartados. Eles podem não aceitar o quadro completo, mas querem partes.

De Revolutionibus Orbium Coelestium Libri VI, de Nicolau Copérnico, mudou o jogo assim que foi publicado em 1543. O título se traduz em “Seis Livros sobre os Movimentos dos Corpos Celestes”. Este livro foi escolhido como referência para resolver problemas astronômicos avançados principalmente devido à sua precisão matemática.

A hipótese cosmológica central do livro – de que o Sol, e não a Terra, está no centro – tem sido largamente ignorada pelos astrónomos. Eles vêem isso como uma verdade geométrica e não física. No entanto, os cálculos foram tão precisos que os resultados não puderam ser ignorados. Embora este artigo tenha sido amplamente lido por astrónomos matemáticos, eles perderam as suas implicações revolucionárias.

A precisão impulsiona a adoção mais rapidamente do que a ideologia.

Em 1551, o astrônomo alemão Erasmus Reinhold publicou Tabulae prutenicae ou “Tabelas Prutenicas”. Estas não são apenas atualizações. Todos estes são calculados usando o método copernicano. O resultado é um conjunto de dados mais preciso e atualizado do que as tabelas anteriores do século XIII.

Essas tabelas tornaram-se indispensáveis. Tanto astrônomos quanto astrólogos os usam para previsões. Não podemos trabalhar sem eles.

Isto cria um paradoxo. A Igreja pode condenar a teoria, mas não pode impedir a sua prática. Os profissionais utilizam essas ferramentas independentemente das questões filosóficas envolvidas. O sistema venceu não por convencer a todos de sua confiabilidade, mas por demonstrar sua utilidade.

Quem pode contestar dados melhores? As mesas funcionaram. Os antigos não. Na ciência, a praticidade muitas vezes supera a fé.

A precisão que quebrou o céu antigo

Tycho Brahe fez mais do que apenas observar as estrelas. Ele os mediu.

No século 16, o espaço era controverso. Por outro lado, existe o modelo heliocêntrico de Ptolomeu. Por outro lado, a teoria heliocêntrica de Copérnico. Tycho rejeitou ambos. Ele não tentou escolher um vencedor. Ele tentou corrigir os dados confusos e imprecisos que mantiveram os astrônomos em dúvidas durante séculos.

Sua solução não era uma teoria nova. Era um hardware melhor.

Antes de Tycho, as observações eram apenas suposições. Os instrumentos tremiam. As calibrações estavam soltas. Tycho criou ferramentas maiores e mais estáveis. Ele os calibrou até que fossem confiáveis. Então ele assistiu. Durante décadas. Noite após noite. Um planeta após o outro.

Os resultados mudaram tudo.

Seus dados foram precisos com precisão de um minuto de arco. Isso parece pequeno. Isto é revolucionário. É muitas vezes mais preciso do que qualquer coisa já registrada. Esta não é apenas uma pequena melhoria. Este é um salto quântico em qualidade.

Esta precisão revela fissuras na visão de mundo antiga.

Por exemplo, na “nova” de 1572, uma nova estrela brilhante apareceu no céu. Na física de Aristóteles, dizia-se que o céu era imutável. A perfeição nunca desaparece ou muda. Portanto, é impossível que nasçam novas estrelas. Mas Tycho mediu. Não há paralaxe. O destino está longe. Muito além da lua. O céu não é estático. eles mudaram.

Depois houve os cometas.

Aristóteles ensinou que o céu está cheio de sólidas bolas de cristal. Os planetas estão embutidos nele como pérolas em uma estrutura rígida. O cometa deveria estar bloqueado. Pelo menos deveria se mover dentro do alcance da lua. As observações de Tycho mostraram que o cometa passou por uma região onde existiria uma esfera sólida. mover-se livremente. Estas bolas não devem ser sólidas. eles não existem.

Tycho destruiu o antigo modelo com dados.

No entanto, ele não a substituiu pela teoria heliocêntrica de Copérnico. Ele nunca mais voltou para Ptolomeu. Ele precisava de uma terceira opção. Este é o compromisso que preserva a matemática e mantém a Terra no lugar.

Ele adaptou uma ideia mais antiga de Herácleides. No seu próprio sistema mundial, a Terra permaneceu no centro. O sol e a lua giram em torno da terra. Mas os outros planetas, Mercúrio, Vênus, Marte, Júpiter e Saturno, orbitam o Sol.

É uma mistura. Um meio-termo confuso. Isso evita a influência extrema das duas grandes teorias. Continuamos a ancorar a terra de uma forma que nos deixe teológica e fisicamente confortáveis. Reconhece a influência do Sol nas estrelas errantes.

Tycho não tentou provar que o Sol era o centro. Ele decidiu ver claramente.

Seu instrumento é a chave. Sua persistência é sua força motriz.

As informações que ele reuniu não apenas contradiziam Aristóteles; Forneceu a evidência que eventualmente forçou a comunidade científica a aceitar a nova astronomia. Seu sucessor, Johannes Kepler, usou os dados de Tycho para derivar órbitas elípticas. No entanto, sem as observações constantes e precisas de Tycho, Kepler não poderia ter obtido os seus valores numéricos.

O sistema de Tycho estava, em última análise, errado. O Sol não é apenas um planeta companheiro. É o centro. Mas seu legado não é um modelo. Faça assim.

Ela nos ensinou do que o céu é capaz. Ele nos ensinou do que o céu é capaz.

A matemática confusa de #Kepler e a morte do círculo perfeito

Johannes Kepler não começou como rebelde. Ele começou como um crente.

No início do século XVII, ele pegou o modelo copernicano da Terra orbitando o Sol e tentou fazê-lo funcionar. Não se trata apenas de fazer funcionar. Vamos torná-lo lindo.

Ele era movido por um tipo específico de obsessão. Uma coceira neopitagórica. Ele acreditava que Deus construiu o universo a partir de números harmônicos simples. Se ele conseguisse encontrar a equação correta, seria capaz de provar a ordem divina do universo.

Esta parece ser uma receita para o sucesso.

O resultado foram 30 anos de frustração.

Kepler vasculhou os dados. Ele calculou órbitas até seus olhos arderem. Ele estava procurando a forma geométrica perfeita. Os sólidos platônicos. Movimento circular uniforme. A ideia de que os planetas se movem em ciclos limpos e ininterruptos.

Mas os números não mentem.

eles nunca fazem.

Mais especificamente, os dados de Marte, especificamente, recusaram-se a ajustar-se a um círculo. Estava errado por uma pequena margem. Um pequeno erro. Para a maioria dos astrônomos, isso é ruído. Ignorado. Explicado.

Kepler não podia ignorar isso.

Ele percebeu que o círculo era uma mentira.

inspiração. Consolação filosófica. No entanto, este não é o caso.

Este foi o momento em que a astronomia antiga morreu. Kepler teve que abandonar a geometria sagrada dos antigos. Ele deve admitir que o movimento dos planetas não é perfeito. Isso é tudo sobre física. Esta é uma história sobre poder.

Ele encontrou um relacionamento diferente. Uma elipse.

Não foi tão harmonioso quanto ele esperava. Não é simples. Mas é verdade.

A verdadeira ordem do universo não se preocupa com nossas preferências estéticas.

A teimosia de Kepler forçou-o a ver apenas o que estava ali, não o que ele queria que estivesse ali. Ele trocou a beleza matemática pela precisão física.

Ao fazer isso, ele lançou as bases para Newton.

Pela primeira vez, o céu não é mais apenas uma bola perfeita de relógio. São sistemas governados por leis mensuráveis, embora confusas.

Ele passou a vida em busca de harmonia.

Em vez disso, ele encontrou atrito.

Talvez a maioria das descobertas reais comece aqui. Não é uma epifania. Mas há um problema que não pode ser resolvido.

Durante séculos, as pessoas acreditaram que o céu era governado por um círculo perfeito. Esta ilusão foi destruída em 1609. Johannes Kepler publicou duas leis revolucionárias, baseadas nas observações precisas deixadas pelo seu antecessor Tycho Brahe, que redefiniram a nossa compreensão do sistema solar.

A primeira lei foi um choque visual. Os planetas não traçam círculos perfeitos ao redor do sol. Eles se movem em elipses. O sol não está no centro, mas em um dos dois pontos focais desse caminho oval.

“Com essas duas leis, Kepler abandonou o movimento circular uniforme dos planetas em uma esfera e assim levantou a questão física fundamental sobre o que mantém os planetas em órbita.”

A segunda lei tratava da velocidade. Os planetas não se movem a uma velocidade constante. Quando está mais perto do Sol, ele acelera. Quando está mais longe, ele fica mais lento. Kepler explicou isso com um truque geométrico. Se você traçar uma linha do planeta ao sol, a linha varrerá a mesma área no mesmo período de tempo. Esta é uma descrição de movimento não uniforme que de alguma forma mantém um certo equilíbrio matemático.

Essa mudança é mais do que apenas uma mudança na geometria. Forçou uma colisão entre duas disciplinas anteriormente separadas. Astronomia são as posições de rastreamento. A física trata de forças e matéria. As leis de Kepler exigem uma explicação não apenas de “como” os planetas se movem, mas também de “por que” eles se movem dessa maneira.

Ele baseou-se no trabalho do médico inglês William Gilbert, que publicou seu De Magnete em 1600. Gilbert descreveu em detalhes as propriedades qualitativas do magnetismo e explicou como os ímãs atraem e repelem. Kepler suspeitou que algo semelhante estava acontecendo no espaço. Ele propôs que uma força análoga ao magnetismo empurrava os planetas ao longo de suas trajetórias elípticas.

Isto é apenas um palpite. Pelos padrões de hoje, Um bruto, pelos padrões modernos. Contudo, esta foi a primeira tentativa séria de fornecer uma base física para a mecânica celeste. O casamento da astronomia e da física foi anunciado.

Cinco anos depois, em 1618, Kepler acrescentou uma terceira peça ao quebra-cabeça. Esta lei não tem nada a ver com a forma da órbita e os ritmos do sistema solar. Resolva o problema de harmonização do movimento planetário.

A regra era simples, mas profunda: o quadrado do tempo que um planeta leva para orbitar o Sol é proporcional ao cubo da sua distância média ao Sol.

Esta relação conecta tempo e espaço de uma forma que se aplica a todos os planetas. Não se tratava apenas de Marte ou da Terra. Esta é uma regra universal. Quanto mais distante o planeta, mais longo é o seu ano, e esta relação segue uma curva matemática precisa.

Kepler mudou a discussão da descrição para o mecanismo. Ele mostra que o céu não é divino e imutável, mas governado por regras que podem ser explicadas por medição, cálculo e, em última análise, pela força. O cenário está montado. O cenário estava montado para alguém descobrir o que realmente era essa força.

O telescópio destrói o céu antigo

A velha ordem cósmica não apenas entrou em colapso; Ela ruiu sob o peso da invenção do moedor de lentes holandês. No início do século XVII, Galileu Galilei apontou para cima, em direção a esta nova ferramenta, mas o que viu não correspondia à escrita aristotélica. Em 1610, ele abandonou observações que pareciam menos científicas e mais heréticas ao pensamento estabelecido.

A lua não é a esfera perfeita e lisa que os filósofos reivindicam há séculos. Está irregular. Montanhoso. Genuíno. A forma como o brilho da terra iluminou o lado escuro da lua revela uma verdade simples, mas devastadora. A Terra, como outros planetas, brilha pela luz refletida e não pelo seu próprio brilho inato.

Então veio Júpiter. Tinha satélites.

Este facto é um duro golpe para o modelo geocêntrico. Se Júpiter pode conter luas enquanto elas se movem pelo espaço, por que não a Terra? A Terra não é mais a única âncora fixa no espaço. É apenas outro planeta. As fases de Vênus determinam isso. Vênus orbita o Sol, não a Terra. O sistema ptolomaico foi construído com base em séculos de observação cuidadosa e conforto filosófico, e não sobrou nada em que se agarrar.

A batalha entre a mecânica e o copernicanismo

A batalha em torno do modelo copernicano envolve mais do que astronomia. Esta é uma luta pelas regras de movimento. O sistema ptolomaico-aristotélico era enorme. Ele ficou de pé ou caiu como um só. Sua base era simples. A Terra está fixa no meio.

Tirando isso, toda a doutrina do “movimento natural” evapora.

Na visão antiga, os objetos se movem para encontrar seu “lugar”. Como a Terra é o centro, objetos pesados ​​caem. Coisas leves surgem em busca do reino da lua. O movimento circular está reservado para o céu, onde as coisas são perfeitas e eternas.

Mas o que acontece se a Terra se mover? Se ele gira e orbita? Então as regras mudam. O movimento circular da Terra não é compatível com a física aristotélica. Quebra a lógica que se manteve… durante mais de um milénio de pensamento ocidental. Há mais nesta batalha do que apenas o que você vê através de uma lente. O mundo está realmente funcionando como deveria ou todo o mapa está errado?

A descoberta de Galileu na mecânica não foi apenas um exercício acadêmico. eles são armas. Ele precisava deles para defender seu modelo copernicano do universo.

O jovem Galileu começou com as regras antigas. Ele acreditava na física tradicional da propulsão. A ideia é simples. O empurrador aplica uma força ao objeto, e essa força move o objeto até que ele se esgote. No entanto, Galileu tinha outras preferências. Ele queria matematizar a natureza como Arquimedes. Ele não conseguia se apegar aos velhos hábitos. Ele precisava de um novo físico. Uma pessoa que sabe fazer matemática. Um modelo para compreender o universo baseado no movimento da Terra.

Queda de Objetos Matemática

Ele se perguntou com que rapidez as coisas pioraram. Não é apenas “rápido”, é “como” ele acelera. Esta é a aceleração natural de um objeto em queda.

ele resolveu. A distância que um objeto cai s ​​é proporcional ao quadrado do tempo t². Uma equação simples. Seu significado é profundo. As coisas simplesmente não caem. Acelera em um ritmo geométrico previsível.

Munições e movimentos

Esta equação não está sozinha. Ele combinou isso com a versão básica do princípio da inércia. resultado? Caminho do movimento parabólico.

Até agora, não havia nenhuma explicação real sobre o motivo pelo qual as conchas formam tais arcos. Galileu mostrou a matemática por trás do arco. Isso não é mágica. Esta não é a vontade de Deus. Isto é geometria em movimento.

Por que o movimento da Terra parece movimento?

Isso nos trouxe muita oposição. Se a terra está girando, por que não podemos sentir isso? Por que não podemos deixar ir?

A resposta de Galileu baseou-se no mesmo princípio da inércia. Um corpo em movimento tende a permanecer em movimento. Os objetos na superfície da Terra se moveram com a Terra. Eles compartilhavam uma loja.

Os objectos em movimento tendem a permanecer em movimento, pelo que os projécteis e outros objectos no solo partilham o movimento da Terra e são, portanto, imperceptíveis para uma pessoa que esteja na Terra.

Você não sente que a Terra está girando porque faz parte do sistema. O ar se move com você. A terra se move com você. Os objetos ao seu redor também se movem com você. É perfeito. Ou assim é, até que alguém tente provar o contrário.

Por que Descartes rejeitou o espaço vazio

René Descartes não estava ocupado resolvendo problemas técnicos. Seu trabalho mecânico no século XVII não consistia em construir máquinas melhores, mas em reconstruir os fundamentos da própria ciência. Ele queria explicar todos os fenômenos naturais através das lentes da matéria e do movimento. Esta abordagem ficou conhecida como “Filosofia Mecanista” e logo dominou o pensamento científico no século seguinte.

Sua lógica é rigorosa. Ele não acreditava que um objeto pudesse afetar outro no vácuo. Ação à distância? Impossível. Em vez disso, a força deve ser transmitida através de um meio físico. Ele o chamou de “éter”. Preenche cada centímetro de espaço e não deixa nenhum vazio real.

O problema com linhas retas

Isso é uma coisa estranha na física. Descartes aceitou uma versão da inércia. A matéria quer se mover em linha reta. É bastante simples. Mas há um problema. Nenhuma substância pode ocupar espaço que já esteja ocupado por outra substância.

Então, o que acontece se tudo estiver cheio de éter e as partículas quiserem seguir em linha reta, mas não conseguirem passar umas pelas outras?

Num universo totalmente povoado, o movimento linear é impossível. Em vez disso, as partículas são forçadas a girar. Eles se movem em forma de anel. Cada partícula no anel se move ao mesmo tempo que as outras partículas. O único movimento possível no plenum é um vórtice.

O Domínio da Filosofia Mecânica

Isto é mais do que apenas uma ligeira variação da ideia de Newton. Este foi o tema principal da ciência no século XVII. Descartes afastou a ciência das explicações místicas ou místicas, insistindo que tudo pode ser explicado em termos de “matéria e movimento”. Ele queria um modelo mecânico do cosmos.

No entanto, este modelo tem um custo. O universo que ele descreveu era um sistema de vórtices densos. A gravidade não é uma força que puxa objetos através do espaço. Este é o resultado de um movimento circular que empurra o alvo em direção ao centro. Este é um sistema completo. É elegante. Acabou sendo um erro.

No entanto, esta mudança é importante. Passa de um sentido teleológico de “por que” as coisas acontecem para uma discussão de “como” elas acontecem mecanicamente. Mesmo que o seu mecanismo específico falhasse, a necessidade de uma explicação material das forças preparou o terreno para tudo o que se seguiu.

Resolvendo o mistério da colisão

Christiaan Huygens não seguiu apenas os passos de René Descartes. Ele reparou as fundações. Descartes acreditava que tudo na natureza acontece através de colisões de minúsculas partículas. Se isso for verdade, trata-se de compreender as consequências. Sem conhecimento da matemática das colisões, é impossível compreender o funcionamento do universo.

Descartes tentou descobrir isso. Ele estava desligado. Suas regras de colisão são confusas e inconsistentes. Um físico holandês revelou este fato. Este físico foi Huygens.

Huygens voltou ao início. Ele observou objetos se movendo antes e depois da colisão. Ele encontrou um padrão. Padrão genuíno. Não é um palpite.

Ele identificou duas quantidades que permanecem inalteradas no caos da colisão: Momentum e Energia Cinética.

Aqui está o problema. O impulso é sempre mantido. Não importa se o impacto é suave ou forte. Apenas se mantém.

Energia cinética? Isso é diferente. Só é conservado em colisões elásticas. Considere o bilhar. Perfeitamente rígido. Sem perda de calor. Não há som. Ele salta perfeitamente. A energia permanece no jogo.

Solte um pedaço de argila. Ele caiu no chão. Não haverá saltos. A energia cinética é perdida. Produz calor, som e deformação. O impulso ainda existe. A terra recua um pouco. Mas e a energia? Saiu do sistema mecânico.

Huygens descobriu isso na década de 1660. Muito antes de a palavra “energia” se tornar padrão. Ele descobriu que nesses saltos perfeitos, a soma da massa vezes a velocidade ao quadrado permanece constante.

Esta distinção é importante. Ele separa o mundo real do ideal. As colisões reais raramente são elásticas. Atrito. Deformação. Aquecer. Estes absorvem energia cinética. Mas o impulso nunca desaparece. Ele transfere. Isso muda.

Descartes acreditava que todas as colisões seguiam regras aritméticas simples. Huygens mostrou que a física requer mais nuances. Você precisa saber com que tipo de colisão está lidando. Elástico? A energia permanece. Elástico? Vazamento de energia.

Esta não é apenas uma questão acadêmica. Mudou a forma como calculamos as forças. Mudou a forma como os motores eram construídos. Como projetamos recursos de segurança. Como entendemos o movimento dos planetas?

As leis de Huygens não descreveram apenas o acidente. Eles previram as consequências. E eles fizeram isso com precisão.

Sir Isaac Newton não participou apenas da revolução científica. ele efetivamente encerrou tudo. No final do século XVII, o mistério do funcionamento do universo ainda estava fragmentado. O Principia Mathematica de Newton, publicado em 1687, juntou essas peças. Isto é mais do que apenas um livro. Foi uma solução.

Os Principia resolveram um problema desconcertante em mecânica e cosmologia que intrigava os cientistas há décadas. Dá peso físico às leis de Kepler. Combina a física do céu com a física da terra em que caminhamos. Durante mais de um século, este quadro definiu a forma como os astrónomos e os físicos conduzem as suas investigações. Newton conseguiu isso combinando duas ideias opostas: a filosofia mecânica, que via o universo como um relógio, e a matematização da natureza, que acreditava que a realidade poderia ser descrita por números e equações.

Três leis do movimento

Newton tirou essas conclusões de longo alcance a partir de três afirmações simples sobre o movimento. Eles parecem básicos agora. Eles eram revolucionários então.

1. Inércia : Um objeto permanece em repouso ou continua a se mover em linha reta, a menos que uma força o empurre ou puxe.
2. Força e aceleração : A mudança no movimento é proporcional à força aplicada e ocorre na direção desta força.
3. Ações e reações : Toda ação tem uma reação igual e oposta. Dois corpos se empurram um contra o outro com força igual.

É importante notar que o próprio Newton não escreveu a segunda lei na forma F = ma. O matemático suíço Leonhard Euler refinou-o até à sua forma moderna em 1750. No entanto, a ideia central permanece a mesma. A taxa de variação da velocidade é diretamente proporcional à força com que você empurra e inversamente proporcional ao peso do objeto. Mais massa significa que mais força é necessária para movê-la.

Gravidade e o universo infinito

Aplicar essas leis às estrelas requer um ato de fé. Newton teve que expandir sua filosofia mecânica além dos limites estabelecidos por René Descartes. Descartes acreditava no poder do toque. Ou seja, as coisas só interagem se estiverem conectadas. Newton se opôs a isso. Ele argumentou que a gravidade atua como “qualquer coisa” entre dois objetos no universo.

Ele não sabia como esse poder funcionava. Não existe nenhum mecanismo para explicar como a gravidade se move através do espaço sem um meio. É o mistério do comportamento remoto que mantém os filósofos acordados à noite. Mas a matemática funciona.

Usando as leis do movimento e o enfraquecimento da gravidade como o inverso do quadrado da distância entre dois objetos, Newton derivou as leis do movimento planetário de Kepler. Ele também mostrou que a lei da queda livre de Galileu era totalmente compatível com seu sistema. A mesma força que puxa a maçã para o chão mantém a Lua em órbita ao redor da Terra e os planetas em órbita ao redor do Sol. Foi uma força. Uma regra.

Achatando o mundo

A física newtoniana faz previsões precisas e testáveis sobre a forma do nosso planeta. Ele acreditava que a Terra não era uma esfera perfeita. Como gira, deve ficar saliente no equador. Deve ser ligeiramente achatado nos pólos.

Isto não é apenas uma teoria. Isto é um desafio. Em meados do século XVIII, expedições francesas foram enviadas para medir o seu comprimento em latitudes próximas do equador e ao redor do Círculo Polar Ártico. Os resultados confirmaram a previsão de Newton. Os dados eram inegáveis. A maioria dos cientistas europeus acabou por rejeitar o modelo cartesiano. Eles se voltaram para a física newtoniana.

Newton usou esta forma achatada para explicar outro fenômeno: a precessão dos equinócios. A Lua e o Sol exercem uma força gravitacional diferente no bojo equatorial da Terra. Este efeito diferencial faz com que o eixo da Terra oscile lentamente e mude de direção ao longo do tempo. Esta é uma dança complexa de gravidade e rotação, resolvida pelas mesmas equações que governam a queda de uma maçã.

Óptica

Embora o foco de Principia estivesse na mecânica, o trabalho de Newton em óptica foi igualmente perturbador. Ao longo dos anos, ele fez experiências com luz, por exemplo, usando um prisma para dividir a luz branca em cores diferentes.

Mais do que apenas uma revolução científica aconteceu no século XVII. Ele viveu através das lentes da óptica. Isto não é filosofia pela filosofia. É uma combinação caótica e maravilhosa de experimentos práticos e números frios e concretos.

As raízes são profundas. Por volta de 300 AC. Euclides escreveu os fundamentos da óptica geométrica. Ele acertou em cheio a lei da reflexão. O ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão. Simples. elegante. No entanto, foi só no século XIII que a prática reEverythingy começou a se espalhar na Europa.

Rogério Bacon. Roberto Grosseteste. João Pecham. They Everything estudou as obras do estudioso árabe Ibn al-Haytham, que morreu por volta de 1040. Ibn al-Haytham foi um verdadeiro mestre que abordou tudo, desde o arco-íris até o que realmente vemos. Os europeus construíram sobre os seus ombros.

O próximo foi Johannes Kepler.

Ele leu documentos do século XIII. Ele viu um caminho a seguir. Kepler mudou as coisas decompondo-as. Ponto por ponto. Ele traça raios de cada ponto do objeto até um ponto específico da imagem. Esta é uma mudança fundamental.

Assim como a filosofia mecânica dividiu o mundo em partes atômicas, Kepler estudou a óptica decompondo a realidade orgânica em unidades, em última análise, reais.

Ele trata a luz como uma máquina. Ele desenvolveu uma teoria geométrica das lentes. No processo, ele forneceu a primeira explicação verdadeiramente matemática do telescópio de Galileu. Ele não apenas descreveu. ele resolveu.

Mas a história não é apenas sobre geometria.

René Descartes queria mais. Ele queria integrar a óptica em uma nova filosofia mecânica. Para Descartes, a luz era mais do que apenas um raio ou um ângulo. Esta é a matéria em movimento. Tudo.

Ele usou analogias mecânicas para provar isso. Ele matemáticoTudo derivou a lei da reflexão. Ele também abordou a refração. Esta é uma propriedade da luz recentemente descoberta, e Descartes decifrou seu código. Ele mostrou que o comportamento da luz pode ser totalmente explicado pelas leis da matéria e do movimento.

Não há mágica. Não existem características misteriosas. Apenas mecânica.

Essa mudança foi importante. Ela muda a ótica de uma ciência descritiva para uma ciência preditiva. Você pode calcular os efeitos de luz antes mesmo de configurar a lente. Abriu caminho para instrumentos que definiriam o próximo século.

A tensão entre geometria e mecânica não foi resolvida imediatamente. Os raios Kepler e as partículas cartesianas estão corretos até certo ponto. Mas eles apontam para um tipo diferente de futuro. Um voltado para a precisão dos instrumentos. O outro em direção à física da energia.

Ainda estamos desembaraçando esse nó.

Experiência com prisma de Newton

Durante séculos, acreditou-se comumente que a luz branca era pura com adição de cor. Pensadores como Descartes acreditavam que a cor é criada pela rotação de partículas de luz. Newton destruiu essa ideia com um experimento que ainda é válido hoje.

Ele mostra que a luz branca não é simples. É uma mistura de todas as cores. Quando você passa luz branca através de um prisma, ela não se torna apenas uma “cor”. Ele se dividiu.

A luz branca é uma mistura de luzes de cores diferentes que podem ser separadas.

Newton associou certas cores a um certo grau de refrangibilidade. Isso explica por que os prismas produzem espectros. Raios diferentes se curvam em ângulos diferentes. O azul dobra mais que o vermelho. O espectro não é criado pelo vidro. Foi revelado por ele.

Isso refuta a teoria tradicional. A cor não é uma variante da luz branca. Eles já estavam lá esperando no branco.

Newton não apenas olhou. ele mediu.

Sua abordagem experimental é definida por um foco constante em dados quantitativos. Ele precisa de variáveis ​​que você possa avaliar. Ele deve traçar uma linha clara entre o que vê e a história mecânica que conta sobre “por que” o vê. Essa diferença era sua marca registrada.

Mas sua outra grande contribuição para a óptica foi além de simples medições. Envolve interferência.

Você conhece o fenômeno. Um arco-íris gira em uma poça de óleo. As bolhas de sabão brilham nas cores do arco-íris. Estes são anéis de Newton.

Antes de Newton, as pessoas percebiam as cores através de filmes finos. Todo mundo fez isso. Mas ninguém jamais tentou medir esta magia. Newton mudou isso. Ele monitorou a relação entre a espessura da membrana e o diâmetro dos anéis. Ele encontrou um padrão. Existem regularidades.

Ele tentou explicar isso com as teorias “ataques de fácil transmissão” e “ataques de fácil reflexão”.

É aqui que fica estranho.

Newton geralmente acreditava que a luz é composta de partículas. Corpúsculos. Mas a descrição desses anéis exigia regularidade. Deve vibrar. Mais precisamente, é a vibração do éter.

éter. fluido hipotético permeia todos os espaços.

Portanto, os teóricos das partículas usaram meios baseados em ondas para explicar as suas descobertas. Você está se contradizendo? talvez. Ou apenas alguém tentando acertar os números a qualquer custo.

Huygens e o pulso

Christiaan Huygens foi outro gigante da óptica do século XVII.

Ele criticou Descartes. Ele analisou detalhadamente o sistema de Descartes. No entanto, Huygens seguiu a tradição cartesiana. Ele queria uma explicação mecânica. Muito mecânico.

Ele viu a luz como pulsos. Uma perturbação que viaja através de um meio.

Mas ele traçou o limite. Ele negou claramente que os pulsos de luz fossem regulares. Não há ondas. Não há loops. Apenas pulsa.

A Huygens fez coisas impressionantes com o conceito de wavefront. Ele derivou as leis de reflexão e refração da teoria dos pulsos. Ele não apenas os descreveu. Ele os calculou.

Ele também resolveu o problema da birrefringência. Um fenômeno observado recentemente está confundindo a todos. Huygens usou um modelo para explicar isso.

O cenário está montado. Duas mentes. Duas maneiras. Um é obcecado por medir e ajustar, o outro por pulsos e frentes de onda. A discussão sobre a natureza da luz está longe de terminar.

Química

A química não é nova. Ele encontrou seu caminho na filosofia, na alquimia, na metalurgia e na medicina. Ao longo dos séculos, esses campos penetraram uns nos outros. Foi apenas no século XVII que nasceu a filosofia mecânica e a química finalmente estabeleceu a sua posição como ciência independente.

Antes da separação, tudo estava conectado. Aristóteles descobriu que a terra, a água, o ar e o fogo são os blocos de construção da realidade. Eles não são estáticos. Você pode transformar um em outro. Cada substância contém uma mistura das quatro substâncias. Esse pensamento pegou.

Então veio a alquimia. Nasceu em duas regiões ao mesmo tempo: Egito e Oriente Médio. Na verdade, é a transmutação ou a fabricação de ouro a partir de chumbo e outros metais básicos. Em teoria, é um espelho do universo. Os alquimistas acreditavam que o corpo humano era um reflexo do universo. Trate o microcosmo da mesma forma que o mundo macro.

Essa natureza dupla fornece à química uma ampla caixa de ferramentas. Os alquimistas trabalham com substâncias que não estão disponíveis para outras pessoas. Eles testam, queimam e destilam. Eles deixaram para trás uma longa e confusa tradição de experiência.

Paracelso complicou ainda mais as coisas. Este filósofo natural suíço do século XVI fez mais do que estudar química. Ele combina isso com todo o resto. Ele adotou a teoria da matéria de Aristóteles. Ele estava misturando correspondência alquímica. Ele acrescentou conhecimento oculto e medicina química. O resultado foi denso. Muito difícil de ler. Mas isso tem um efeito. Suas ideias influenciaram gerações de pensadores depois dele.

No início do século XVII, as coisas eram caóticas. Nenhuma doutrina compartilhada. Nenhuma estrutura comum. Os químicos não podiam desenvolver as pesquisas uns dos outros porque não falavam a mesma língua. O crescimento estava estagnado.

Em vez de colaboração, construíram “filosofias químicas”. Esses sistemas detalhados pretendem descrever todo o universo usando apenas termos químicos. A maioria aderiu à velha guarda. Eles aceitaram os quatro elementos de Aristóteles. Ou os Três Princípios de Paracelso: Sal, Enxofre e Mercúrio. Algumas pessoas aceitam ambos. Estas são as “qualidades reais” da matéria.

Mas há outra atração. O mais escuro. Muitos químicos desta época mostraram claramente uma tendência para o ocultismo. Por que eles estão fazendo isso? Isto pode acontecer porque o mundo visível por si só não é suficiente. Talvez seja porque ainda perseguem os seus sonhos alquímicos de verdades ocultas.

Controle mecânico em química

Até esta revolução, a química era uma coleção de observações díspares sem um quadro de referência unificado. a filosofia mecânica oferece algo raro: uma linguagem comum. Isto não é apenas uma teoria. É uma ponte. Ao ver a matéria como objetos físicos que se comportam de acordo com leis, os químicos finalmente conversam com os físicos.

Por que isso é importante? Porque torna a química respeitável.

No passado, a alquimia e a química inicial eram frequentemente consideradas profissões místicas ou puramente práticas. A abordagem mecânica eliminou o mistério. Isto mostra que se pudéssemos descrever a reação em termos de movimento e colisão, então a explicaríamos. Esta combinação com o empirismo experimental confere ao campo significado intelectual. Transformou o mundo confuso das drogas e das tintas nos termos claros de uma nova revolução científica.

Robert Boyle está no centro desta mudança.

Ele é mais que um teórico. Ele está no laboratório. O trabalho de Boyle tem uma agenda clara em três partes:
– Compreender as propriedades químicas das substâncias através de observação precisa.
– Fornece prova experimental da filosofia da máquina.
– Mostra que todos os fenômenos químicos podem ser reduzidos a termos mecânicos.

Embora fosse um notável químico experimental, muitas vezes esquecido em favor de seus escritos teóricos. Mas suas habilidades práticas são a verdadeira chave. Ele desenvolveu técnicas críticas que ainda são fundamentais. Isso inclui testes de reconhecimento de cores. Estes não são apenas truques. Estas foram as primeiras tentativas de criar critérios objetivos e reprodutíveis para a identificação de substâncias.

“O objetivo de sua pesquisa era compreender as propriedades químicas da matéria e mostrar que todas as propriedades químicas podem ser explicadas em termos mecânicos.”

O sucesso de Boyle mostrou que o modelo mecânico era mais do que uma mera preferência filosófica. Foi uma ferramenta de trabalho. Isso permite que os químicos passem da adivinhação à medição. A porta para a química moderna se abre através da observação precisa.