История древнегреческой физики

В древние времена систематическое изучение фундаментальных естественных законов не было большой проблемой. Концерн остался в живых. Наука в том виде, в каком она существовала в то время, состояла в основном из сельского хозяйства и, в конечном итоге, из инженерии для улучшения повседневной жизни растущих обществ. Например, при плавании на корабле используется воздушное сопротивление, тот же принцип, который удерживает самолет в воздухе. Древние люди могли понять, как строить и эксплуатировать парусные корабли без четких правил для этого принципа.

Древние известны, пожалуй, лучше всего за их астрономия, который продолжает влиять на нас сегодня. Они регулярно наблюдали небеса, которые, как полагали, были божественным царством с Землей в ее центре. Всем было очевидно, что Солнце, Луна и звезды движутся по небу в регулярном порядке, и неясно, думал ли какой-нибудь документированный мыслитель древнего мира подвергнуть сомнению этот геоцентрический точка зрения. Несмотря на это, люди начали идентифицировать созвездия на небесах и использовали эти знаки Зодиака для определения календарей и времен года.

Математика впервые возникла на Ближнем Востоке, хотя точное происхождение варьируется в зависимости от того, с каким историком говорят. Почти наверняка происхождение математики было для простого ведения записей в торговле и правительстве.

Египет добился значительных успехов в развитии базовой геометрии из-за необходимости четко определять сельскохозяйственную территорию после ежегодного затопления Нила. Геометрия быстро нашла применение и в астрономии.

Как Греческая цивилизация возникла, однако, наконец пришла достаточно стабильности - несмотря на то, что там все еще частые войны - для там возникает интеллектуальная аристократия, интеллигенция, которая была в состоянии посвятить себя систематическому изучению этих имеет значение. Евклид и Пифагор - это всего лишь пара имен, которые резонируют на протяжении веков в развитии математики этого периода.

В области физических наук были также разработки. Левкипп (V в. До н. Э.) Отказался принять древние сверхъестественные объяснения природы и категорически заявил, что каждое событие имеет естественную причину. Его ученик Демокрит продолжил эту концепцию. Эти двое были сторонниками концепции, что вся материя состоит из крошечных частиц, которые были настолько малы, что их невозможно было разложить. Эти частицы назывались атомами, от греческого слова «неделимый». Было бы два тысячелетия до того, как атомистские взгляды получили поддержку, и еще дольше, прежде чем появились доказательства в поддержку спекуляция.

Пока его наставник Платон (и его Наставник, Сократ) гораздо больше интересовался моральной философией, философия Аристотеля (384 - 322 гг. до н. э.) имела более светские основания. Он выдвинул концепцию, что наблюдение физических явлений может в конечном итоге привести к открытию естественных законов, управляющих эти явления, хотя в отличие от Левкиппа и Демокрита, Аристотель полагал, что эти естественные законы были, в конечном счете, божественными в природа.

Это была естественная философия, наука наблюдения, основанная на разуме, но без экспериментов. Его справедливо критикуют за отсутствие строгости (если не откровенной небрежности) в его наблюдениях. В качестве одного вопиющего примера он утверждает, что у мужчин больше зубов, чем у женщин, что, безусловно, не соответствует действительности.

Тем не менее, это был шаг в правильном направлении.

Одним из интересов Аристотеля было движение объектов:

• Почему камень падает, а дым поднимается?
• Почему вода течет вниз, а пламя танцует в воздухе?
• Почему планеты движутся по небу?

Он объяснил это, сказав, что вся материя состоит из пяти элементов:

• Пожар
• земной шар
• Воздуха
• вода
• Эфир (божественная субстанция небес)

Четыре элемента этого мира обмениваются и связаны друг с другом, в то время как эфир был совершенно другим типом вещества. Эти мирские элементы имели природные сферы. Например, мы существуем там, где царство Земли (земля под нашими ногами) встречается с царством воздуха (воздух вокруг нас и так высоко, как мы можем видеть).

Для Аристотеля естественное состояние объектов находилось в состоянии покоя, находящемся в равновесии с элементами, из которых они были составлены. Поэтому движение объектов было попыткой объекта достичь его естественного состояния. Камень падает, потому что земное царство разрушено. Вода течет вниз, потому что ее естественное царство находится ниже царства Земли. Дым поднимается, потому что он состоит как из воздуха, так и из огня, поэтому он пытается достичь царства высокого огня, поэтому пламя распространяется вверх.

Аристотель не пытался математически описать реальность, которую он наблюдал. Хотя он формализовал логику, он считал, что математика и мир природы в корне не связаны. Математика, по его мнению, занималась неизменными объектами, в которых отсутствовала реальность, а его естественная философия была сосредоточена на изменении объектов с собственной реальностью.

В дополнение к этой работе над движением или движением объектов Аристотель провел обширные исследования в других областях:

• создал систему классификации, разделяющую животных с похожими характеристиками на «роды».
• в своей работе «Метеорология» изучал природу не только характера погоды, но также геологии и естествознания.
• формализовал математическую систему под названием логика.
• обширная философская работа о природе отношения человека к божественному, а также этических соображений

Работа Аристотеля была заново открыта учеными в средние века, и он был провозглашен величайшим мыслителем древнего мира. Его взгляды стали философской основой католической церкви (в тех случаях, когда противоречат Библии) и в последующие века наблюдения, которые не соответствовали Аристотелю, были осуждены как еретик. Это одна из величайших ироний, что такой сторонник наблюдательной науки будет использоваться, чтобы запретить такую ​​работу в будущем.

Архимед (287 - 212 до н.э.) наиболее известен классической историей о том, как он открыл принципы плотности и плавучести, принимая ванну, немедленно заставив его бежать по улицам Сиракузы голым криком "Эврика!" (что примерно переводится как «я нашел Это!"). Кроме того, он известен многими другими значительными подвигами:

• изложены математические основы рычага, одного из старейших машин
• создали сложные системы шкивов, по общему мнению, способные перемещать полноразмерный корабль, потянув за одну веревку
• определил понятие центра тяжести
• создал область статики, используя греческую геометрию, чтобы найти состояния равновесия для объектов, которые будут облагаться налогом для современных физиков
• Считается, что он создал много изобретений, в том числе «водяной винт» для ирригационных и военных машин, которые помогли Сиракузам против Рима в Первой Пунической войне. Некоторые приписывают ему, что он изобрел одометр в это время, хотя это не было доказано.

Возможно, величайшим достижением Архимеда, однако, было примирить великую ошибку Аристотеля в разделении математики и природы. Как первый физик-математик, он показал, что детальная математика может быть применена с творческим подходом и воображением для теоретических и практических результатов.

Гиппарх (190 - 120 до н.э.) родился в Турции, хотя он был греком. Многие считают его величайшим наблюдательным астрономом древней Греции. С разработанными им тригонометрическими таблицами он строго применил геометрию для изучения астрономии и смог предсказать солнечные затмения. Он также изучал движение Солнца и Луны, вычисляя с большей точностью, чем кто-либо до него, их расстояние, размер и параллакс. Чтобы помочь ему в этой работе, он улучшил многие инструменты, используемые в наблюдениях невооруженным глазом того времени. Используемая математика указывает на то, что Гиппарх, возможно, изучал вавилонскую математику и был ответственным за передачу некоторых из этих знаний в Грецию.

Считается, что Гиппарх написал четырнадцать книг, но единственная оставшаяся прямая работа - это комментарий к популярному астрономическому стихотворению. Истории рассказывают о том, что Гиппарх рассчитал окружность Земли, но это в некотором споре.

Последний великий астроном древнего мира был Клавдий Птолемей (известный как Птолемей для потомков). Во втором веке до н.э. он написал краткое изложение древней астрономии (заимствовано из Гиппарх - это наш основной источник знаний о Гиппархе), который стал известен во всем Аравия как Альмагест (величайший). Он формально обрисовал геоцентрическую модель вселенной, описав серию концентрических кругов и сфер, по которым двигались другие планеты. Комбинации должны были быть чрезвычайно сложными, чтобы учесть наблюдаемые движения, но его работа была Достаточно того, что в течение четырнадцати веков оно рассматривалось как всеобъемлющее утверждение о небесном движение.

Однако с падением Рима стабильность, поддерживающая такие инновации, вымерла в европейском мире. Большая часть знаний, полученных древним миром, была потеряна во времена темных веков. Например, из 150 известных аристотелевских работ сегодня существует только 30, и некоторые из них представляют собой нечто большее, чем конспект лекций. В этом веке открытие знаний будет лежать на Востоке: на Китае и на Ближнем Востоке.