Física
Mecânica
A batalha pelo copernicanismo foi travada no campo da mecânica e da astronomia. O sistema ptolomaico-aristotélico permaneceu ou caiu como um monólito e se apoiou na idéia da fixidez da Terra no centro do cosmos. Remover a Terra do centro destruiu a doutrina do movimento e do lugar natural, e o movimento circular da Terra era incompatível com a física aristotélica.
As contribuições de Galileu à ciência da mecânica estavam diretamente relacionadas à sua defesa do copernicanismo. Embora em sua juventude ele tenha aderido à física tradicional de ímpeto, seu desejo de matematizar à maneira de Arquimedes o levou a abandonar a abordagem tradicional e a desenvolver os fundamentos para uma nova física altamente matematizável e diretamente relacionada aos problemas que o novo enfrentava. cosmologia. Interessado em encontrar a aceleração natural dos corpos em queda, ele conseguiu derivar a lei da queda livre (a distância, s, varia conforme o quadrado do tempo, t 2). Combinando esse resultado com sua forma rudimentar do princípio da inércia, ele conseguiu derivar o caminho parabólico do movimento de projéteis. Além disso, seu princípio de inércia permitiu que ele atendesse às objeções físicas tradicionais ao movimento da Terra: como um corpo em movimento tende a permanecer em movimento, projéteis e outros objetos na superfície terrestre tenderão a compartilhar os movimentos da Terra, que assim serão imperceptível para alguém que está na Terra.
As contribuições do século XVII para a mecânica do filósofo francês René Descartes, assim como suas contribuições ao empreendimento científico como um todo, estavam mais preocupadas com problemas nos fundamentos da ciência do que com a solução de problemas técnicos específicos. Ele estava preocupado principalmente com as concepções de matéria e movimento como parte de seu programa geral para a ciência - a saber, explicar todos os fenômenos da natureza em termos de matéria e movimento. Esse programa, conhecido como filosofia mecânica, passou a ser o tema dominante da ciência do século XVII.
Descartes rejeitou a ideia de que um pedaço de matéria pudesse agir sobre outro através do espaço vazio; ao contrário, as forças devem ser propagadas por uma substância material, o "éter", que preenche todo o espaço. Embora a matéria tenda a se mover em linha reta de acordo com o princípio da inércia, ela não pode ocupar o espaço já preenchido por outra matéria, então o único tipo de movimento que pode realmente ocorrer é um vórtice no qual cada partícula de um anel se move simultaneamente.
Segundo Descartes, todos os fenômenos naturais dependem das colisões de pequenas partículas e, portanto, é de grande importância descobrir as leis quantitativas do impacto. Isso foi feito pelo discípulo de Descartes, o físico holandês Christiaan Huygens, que formulou as leis de conservação do momento e da energia cinética (a última sendo válida apenas para colisões elásticas).
O trabalho de Sir Isaac Newton representa o ponto culminante da revolução científica no final do século XVII. Seu monumental Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (1687; Princípios Matemáticos da Filosofia Natural) resolveu os principais problemas colocados pela revolução científica na mecânica e na cosmologia. Forneceu uma base física para as leis de Kepler, a física celeste e terrestre unificada sob um conjunto de leis e estabeleceu os problemas e métodos que dominaram grande parte da astronomia e da física por mais de um século. Por meio do conceito de força, Newton conseguiu sintetizar dois componentes importantes da revolução científica, a filosofia mecânica e a matematização da natureza.
Newton conseguiu derivar todos esses resultados impressionantes de suas três leis do movimento:
1. Todo corpo continua em estado de repouso ou de movimento em linha reta, a menos que seja compelido a mudar esse estado pela força impressa nele;
2. A mudança de movimento é proporcional à força motriz impressa e é feita na direção da linha reta em que essa força é impressa;
3. A toda ação sempre se opõe a uma reação igual: ou, as ações mútuas de dois corpos uma sobre a outra são sempre iguais.
A segunda lei foi colocada em sua forma moderna F = ma (onde a é aceleração) pelo matemático suíço Leonhard Euler em 1750. Nessa forma, fica claro que a taxa de mudança de velocidade é diretamente proporcional à força que atua sobre uma corpo e inversamente proporcional à sua massa.
Para aplicar suas leis à astronomia, Newton teve que estender a filosofia mecânica além dos limites estabelecidos por Descartes. Ele postulou uma força gravitacional agindo entre dois objetos no universo, apesar de não ter conseguido explicar como essa força poderia ser propagada.
Por meio de suas leis do movimento e de uma força gravitacional proporcional ao quadrado inverso da distância entre os centros de dois corpos, Newton podia deduzir as leis de Kepler do movimento planetário. A lei de queda livre de Galileu também é consistente com as leis de Newton. A mesma força que faz os objetos caírem perto da superfície da Terra também mantém a Lua e os planetas em suas órbitas.
A física de Newton levou à conclusão de que a forma da Terra não é precisamente esférica, mas deve inchar no Equador. A confirmação dessa previsão pelas expedições francesas em meados do século XVIII ajudou a convencer a maioria dos cientistas europeus a mudar da física cartesiana para a newtoniana. Newton também usou a forma não esférica da Terra para explicar a precessão dos equinócios, usando a ação diferencial da Lua e do Sol na protuberância equatorial para mostrar como o eixo de rotação mudaria sua direção.
Óptica
A ciência da óptica no século XVII expressou a perspectiva fundamental da revolução científica, combinando uma abordagem experimental com uma análise quantitativa dos fenômenos. A óptica teve sua origem na Grécia, especialmente nas obras de Euclides (c. 300 aC), que declararam muitos dos resultados em óptica geométrica que os gregos descobriram, incluindo a lei da reflexão: o ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão. No século XIII, homens como Roger Bacon, Robert Grosseteste e John Pecham, contando com o trabalho do árabe Ibn al-Haytham (morto em 1040), consideraram numerosos problemas ópticos, incluindo a ótica do arco-íris. Foi Kepler, liderando os escritos desses oculistas do século XIII, que deram o tom para a ciência no século XVII. Kepler introduziu a análise ponto a ponto de problemas ópticos, traçando raios de cada ponto no objeto até um ponto na imagem. Assim como a filosofia mecânica estava dividindo o mundo em partes atômicas, Kepler abordou a óptica quebrando a realidade orgânica naquilo que ele considerava serem unidades reais. Ele desenvolveu uma teoria geométrica das lentes, fornecendo o primeiro relato matemático do telescópio de Galileu.
Descartes procurou incorporar os fenômenos da luz na filosofia mecânica, demonstrando que eles podem ser explicados inteiramente em termos de matéria e movimento. Usando analogias mecânicas, ele conseguiu derivar matematicamente muitas das propriedades conhecidas da luz, incluindo a lei da reflexão e a lei da refração recém-descoberta.
Muitas das contribuições mais importantes para a óptica no século XVII foram as obras de Newton, especialmente a teoria das cores. A teoria tradicional considerava as cores o resultado da modificação da luz branca. Descartes, por exemplo, achava que as cores eram o resultado da rotação das partículas que constituem a luz. Newton perturbou a teoria tradicional das cores, demonstrando em um impressionante conjunto de experimentos que a luz branca é uma mistura da qual feixes separados de luz colorida podem ser separados. Ele associou diferentes graus de refrangibilidade a raios de cores diferentes e, dessa maneira, foi capaz de explicar como os prismas produzem espectros de cores a partir da luz branca.
Seu método experimental foi caracterizado por uma abordagem quantitativa, pois ele sempre buscou variáveis mensuráveis e uma clara distinção entre achados experimentais e explicações mecânicas desses achados. Sua segunda contribuição importante para a óptica tratou dos fenômenos de interferência que passaram a ser chamados de "anéis de Newton". Embora as cores dos filmes finos (por exemplo, óleo sobre a água) tenham sido observadas anteriormente, ninguém tentou quantificar os fenômenos de nenhuma maneira. Newton observou relações quantitativas entre a espessura do filme e os diâmetros dos anéis de cor, uma regularidade que ele tentou explicar por sua teoria de ajustes de fácil transmissão e ajustes de fácil reflexão. Não obstante o fato de ele geralmente conceber a luz como sendo particulada, a teoria dos ajustamentos de Newton envolve periodicidade e vibrações do éter, a hipotética substância fluida que permeia todo o espaço (veja acima).
Huygens foi o segundo grande pensador óptico do século XVII. Embora tenha criticado muitos dos detalhes do sistema de Descartes, ele escreveu na tradição cartesiana, buscando explicações puramente mecânicas dos fenômenos. Huygens considerava a luz como um fenômeno de pulso, mas negava explicitamente a periodicidade dos pulsos de luz. Ele desenvolveu o conceito de frente de onda, por meio do qual conseguiu derivar as leis de reflexão e refração de sua teoria de pulsos e explicar o fenômeno recentemente descoberto de dupla refração.
