牛顿

17世纪是宗教狂热的时代,而这种狂热在英国最为强烈。有一个虔诚的年轻人,艾萨克·牛顿最终发现了通往一个新的世界的道路合成在其中真理显现,神也蒙保全。

牛顿既是一个实验天才,又是一个数学天才,这两者的结合使他能够建立科学哥白尼体系一个新的机制。他的方法本身很简单:“从运动的现象去研究自然的力,然后从这些力去证明其他的现象。”牛顿的天才指导他选择要研究的现象,他创造了一种基本的数学工具——微积分(同时由戈特弗里德·莱布尼茨发明)——使他能够将他推断出来的力进行计算。结果是《自然哲学的数学原理《自然哲学的数学原理,通常简称为原理),这本书出版于1687年。这是一个新的物理这同样适用于陆地和天体。哥白尼、开普勒和伽利略都被牛顿对力的分析证明是正确的。笛卡尔彻底失败了。

牛顿的三大运动定律和万有引力原理足够了来调节新的宇宙,但牛顿相信,只有在上帝的帮助下。重力,他不止一次地暗示,是直接的神圣作用,就像所有的秩序和活力的力量一样。对于牛顿来说,绝对空间是必不可少的,因为空间是“上帝的感官”,是神圣的一定是终极的坐标系统.最后,牛顿分析了行星之间由各自引力场引起的相互扰动,他预言,除非上帝采取行动使一切恢复正常,否则太阳系将会自然崩溃。

扩散科学的方法

原理它标志着哥白尼开创的科学运动达到了顶峰,因此,它一直是科学革命的象征。然而,对自然知识进行批判、系统化和组织化的类似尝试并没有导致如此引人注目的结果。在哥白尼的巨著出版的同一年,出现了一本同样重要的关于解剖学Andreas Vesalius人类的物质结构(《论人体的结构》(On the Fabric of Human Body)德以),对盖伦的解剖学进行了批判性的检查,维萨里借鉴了自己的研究,纠正了盖伦的许多错误。维萨里和一个世纪后的牛顿一样,强调phenomena-i.e。,the accurate description of natural facts. Vesalius’s work touched off a flurry of anatomical work in Italy and elsewhere that culminated in the discovery of the circulation of the blood by威廉·哈维,他的动物类人体解剖与血液解剖练习关于动物心脏和血液运动的解剖练习)于1628年出版。这就是原理他确立了解剖学和生理学各自作为科学的地位。哈维表明,有机现象可以通过实验来研究,一些有机过程可以简化为机械系统。心脏和血管系统可以被认为是一个泵和一个管道系统,可以不依靠精神或其他不受分析影响的力量来理解。

在其他科学中,系统化和批判的尝试并不那么成功。例如,在化学中中世纪的早期的现代炼金术士们已经发现了重要的新物质和新工艺,比如矿物质酸和蒸馏,但却用几乎令人费解的神秘暗语掩盖了理论。罗伯特•博伊尔在英国试图清除一些知识通过坚持清晰的描述,实验的可重复性和机械概念化学过程。然而,化学革命的时机还不成熟。

在许多领域,把现象简化到可理解的程度几乎没有希望,这仅仅是因为现象的数量太多了事实被解释清楚。像显微镜和望远镜这样的新仪器大大增加了人类不得不考虑的世界。探索之旅带来了大量新的动植物标本,使古老的分类体系不堪重负。我们所能做的最好的事情就是准确地描述新事物,并希望有一天它们都能组合在一起连贯的道路

日益泛滥的信息给旧的制度和惯例带来了沉重的压力。把科学成果发表在一本很少人买得起的昂贵书籍上已经不够了;信息必须广泛而迅速地传播。像牛顿这样孤立的天才也无法理解一个新信息产生速度比任何个人都快的世界同化它。自然哲学家必须对他们的数据有信心,为此,他们要求对他们的发现进行独立的、批判性的确认。人们创造了新的手段来达到这些目的。科学社团如雨后春笋般涌现,始于17世纪早期的意大利,并以标志着科学革命顶峰的两个伟大的国家科学社团为顶峰:意大利科学院英国皇家学会这是1662年由皇家特许状创建的伦敦自然知识促进协会Académie des Sciences它成立于1666年。在这些社会和世界上其他类似的社会中,自然哲学家可以聚集在一起检查、讨论和批评新发现和旧理论。为了给这些讨论提供坚实的基础,各学会开始发表科学论文。英国皇家学会哲学汇刊《科学周刊》最初是其秘书的私人企业,是第一家这样的专业科学杂志。它很快被复制法国科学院的回忆录,获得了同等的重要性和声望.把新发现隐藏在私人行话、晦涩的语言甚至是字谜里的旧做法逐渐让位于普遍可理解的理想。新的报道准则被设计出来,这样实验和发现就可以被其他人复制。这就要求语言的精确性和分享实验或观察方法的意愿。其他人未能重现结果,使人们对原始报告产生严重怀疑。这样就创造了大规模攻击大自然秘密的工具。

即使科学革命已经完成,仍有许多事情要做。牛顿再次为我们指明了方向。对于宏观世界,原理足够了.牛顿的三大运动定律和万有引力原理是分析普通物体的力学关系所必需的,而微积分则提供了基本的数学工具。对于微观世界,牛顿提供了两种方法。简单的作用定律已经从观察中确定,如气体的体积和压力的关系(波义耳定律,pvk),牛顿假设部队在粒子之间,让他得到了定律。然后他用这些力来预测其他现象,在这种情况下声速在空气中,可以根据预测进行测量。观测与预测的相符被认为是该理论本质真理的证据。其次,牛顿的方法使得发现可以用微观力来解释的宏观作用定律成为可能。在这里,开创性的工作并不是原理但牛顿的实验物理学杰作Opticks在这本书中,他展示了如何通过实验来检验一个物体,并发现隐藏在其中的规律。牛顿展示了如何明智地使用假设可以为进一步的实验研究开辟道路,直到达成一致的理论。的Opticks在18世纪和19世纪早期,它是研究热、光、电、磁和化学原子的模型。

经典的科学时代

力学

就像原理之前Opticks在从物理学的一个分支转变为数学的一个分支的过程中,力学在18世纪的科学中也保持着它的优先地位。许多物理问题被简化为可以证明的数学问题有义务的解决方法越来越复杂分析方法。瑞士欧拉是最肥沃的和多产的数学和数学工作者数学物理.他对变分演算为处理高度复杂的问题提供了强大的工具。在法国,让·勒朗贝尔而且约瑟夫·路易斯·拉格朗日成功地将力学完全数学化,将其简化为公理系统只需要数学操作。

牛顿力学的检验是它与物理现实的一致性。在18世纪初,它经受了严格的考验。笛卡尔主义者坚持认为,由于地球在赤道处受到了产生重力的空中漩涡的挤压,所以它应该在某种程度上指向两极,形状有点像美式橄榄球。牛顿主义者认为离心力在赤道最大,计算出一个扁圆形球体,在两极变平,在赤道隆起。经过对一定程度的误差的仔细测量,牛顿学说被证明是正确的子午线被派往拉普兰和秘鲁探险。对牛顿学说的最后一笔是由皮埃尔-西蒙,拉普拉斯侯爵,他的精湛技艺Traité de mécanique céleste(1798 - 1827;天体力学)把在那所做的一切系统化天体力学在牛顿的启发下。拉普拉斯超越了牛顿,他证明了由行星引力的相互作用引起的行星轨道的扰动实际上是周期性的,因此太阳系是稳定的,不需要神的干预。

化学

尽管牛顿无法给化学带来他给物理学带来的那种澄清,但是Opticks的确为研究化学现象提供了一种方法。18世纪化学的主要进步之一是发现了空气和一般气体在化学反应中的作用。这一作用在17世纪已被模糊地瞥见,但直到经典的实验才完全看到约瑟夫·黑镁阿尔巴(碱式碳酸镁)。通过广泛的通过小心地使用化学天平,布莱克证明了具有特定性质的空气可以与生石灰等固体物质结合,并可以从中回收。这一发现使人们把注意力集中在“空气”的性质上,很快就发现它是一个通用的,而不是一个特定的名称。化学家们发现了许多特定的气体,并研究了它们的各种特性:有些是可燃的,有些可以灭火;有的杀死动物,有的使动物活泼起来。显然,气体与化学有很大关系。

是化学界的牛顿Antoine-Laurent拉瓦锡.在一系列细致的平衡实验中,拉瓦锡解开了谜团燃烧这些反应表明,与既定理论相矛盾的是,该理论认为,当物体燃烧时,会产生炎症(称为燃素)的原理,燃烧实际上涉及到物体与一种被拉瓦锡称为氧气的气体的结合。化学革命既是一场方法革命,也是一场革命概念.重力法使精确的分析成为可能,拉瓦锡坚持认为,这是新化学的核心问题。只有在分析尸体的时候组成对物质及其属性进行逻辑一致的分类是可能的。

不可估量的流体

牛顿的方法是从对现象的近距离观察中推导出定律,然后从这些定律推导出力,这种方法被成功地应用于没有可衡量物质的现象。,磁性是否所有的实体都不能被称重,即。,无法计算的。在Opticks牛顿曾假设,不同大小的粒子可以解释不同颜色的光的不同折射率。显然,如果要解释衍射和折射等现象,某种力必须与这些粒子有关。在18世纪,热、电和磁也是如此构思由相互吸引或排斥的粒子组成的。在18世纪80年代,查尔斯-奥古斯丁·库仑能测量电力和磁力,用一个精致的扭秤并证明这些力遵循牛顿普遍引力的一般形式。只有光和热不能揭示这种普遍的力定律,因此不能简化为牛顿力学。