Fizika
Mehanika
Bitka za Kopernikanizam vodila se u carstvu mehanike, ali i astronomije. Ptolemejsko-aristotelov sustav stajao je ili padao kao monolit i počivao je na ideji fiksiranosti Zemlje u središtu kozmosa. Uklanjanje Zemlje iz središta uništilo je doktrinu prirodnog kretanja i mjesta, a kružno kretanje Zemlje bilo je nespojivo s Aristotelovom fizikom.
Galileovi doprinosi znanosti o mehanici bili su povezani izravno s njegovom obranom kopernikanstva. Iako se u mladosti pridržavao tradicionalne fizike nagona, želja da se matematizira na način Arhimeda natjerala ga je da napusti tradicionalni pristup i razvije temelje za novu fiziku koja je i visoko matematizirana i izravno povezana s problemima s kojima se suočavaju novi kozmologija. Zainteresiran za pronalaženje prirodnog ubrzanja padajućih tijela, mogao je izvući zakon slobodnog pada (udaljenost, s, varira kao kvadrat vremena, t 2). Kombinirajući ovaj rezultat s njegovim rudimentarnim oblikom principa inercije, uspio je izvući parabolični put kretanja projektila. Nadalje, njegov princip inercije omogućio mu je da se susretne s tradicionalnim fizičkim prigovorima na kretanje Zemlje: budući da tijelo u pokretu ima tendenciju da ostane u pokretu, projektili i drugi predmeti na zemaljskoj površini skloni će dijeliti Zemljine pokrete, što će biti neprimjetan nekome tko stoji na Zemlji.
Doprinosi mehanike francuskog filozofa Renéa Descartesa iz 17. stoljeća, poput njegovih doprinosa znanstvenom nastojanju u cjelini, više su se bavili problemima u temeljima znanosti, nego rješavanjem specifičnih tehničkih problema. Uglavnom se bavio koncepcijama materije i kretanja kao dijelom svog općeg znanstvenog programa - naime, da objasni sve prirodne pojave u pogledu materije i kretanja. Ovaj program, poznat kao mehanička filozofija, postao je dominantna tema znanosti 17. stoljeća.
Descartes je odbacio ideju da jedan komad materije može djelovati na drugi kroz prazan prostor; umjesto toga, sile se moraju širiti materijalnom supstancom, "eterom", koji ispunjava sav prostor. Iako se tvar kreće ravnom linijom u skladu s principom inercije, ona ne može zauzeti prostor koji je već ispunjen drugom materijom, tako da je jedina vrsta gibanja koja se zapravo može dogoditi vrtlog u kojem se svaka čestica u prstenu kreće istovremeno.
Prema Descartesu, svi prirodni fenomeni ovise o sudarima sitnih čestica, pa je vrlo važno otkriti kvantitativne zakone utjecaja. To je učinio Descartesov učenik, nizozemski fizičar Christiaan Huygens, koji je formulirao zakone očuvanja zamaha i kinetičke energije (potonji vrijede samo za elastične sudare).
Djelo Sir Isaaca Newtona predstavlja vrhunac znanstvene revolucije s kraja 17. stoljeća. Njegova monumentalna Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (1687; Matematički principi prirodne filozofije) riješila je glavne probleme što ih je postavila znanstvena revolucija u mehanici i kozmologiji. Pružala je fizičku osnovu Keplerovim zakonima, objedinjavala nebesku i zemaljsku fiziku prema jednom skupu zakona i utvrdila probleme i metode koji su stoljećima dominirali u većem dijelu astronomije i fizike. Newton je pomoću koncepta sile mogao sintetizirati dvije važne komponente znanstvene revolucije, mehaničku filozofiju i matematizaciju prirode.
Newton je mogao izvući sve ove upečatljive rezultate iz svoja tri zakona pokreta:
1. Svako tijelo nastavlja u stanju mirovanja ili kretanja ravno u pravcu, osim ako nije primorano da to stanje promijeni silom utisnutom u njega;
2. Promjena gibanja proporcionalna je utisnutoj pokretačkoj snazi i vrši se u smjeru ravno pravca u kojem je ta sila utisnuta;
3. Na svaku akciju uvijek se suprotstavlja jednaka reakcija: ili su uzajamne akcije dvaju tijela jedna na drugu uvijek jednake.
Švicarski matematičar Leonhard Euler 1750. godine svoj je moderni oblik F = ma (gdje je akceleracija) stavio u drugi zakon. U tom je obliku jasno da je brzina promjene brzine izravno proporcionalna sili koja djeluje na tijelo i obrnuto proporcionalno njegovoj masi.
Da bi svoje zakone primijenio u astronomiji, Newton je morao proširiti mehaničku filozofiju izvan granica koje je odredio Descartes. Postulirao je gravitacijsku silu koja djeluje između bilo koja dva objekta u svemiru, iako nije bio u stanju objasniti kako se ta sila može širiti.
Pomoću svojih zakona kretanja i gravitacijske sile proporcionalne inverznom kvadratu udaljenosti između središta dvaju tijela, Newton je mogao zaključiti Keplerove zakone kretanja planeta. Galileov zakon slobodnog pada je također u skladu s Newtonovim zakonima. Ista sila koja uzrokuje pad predmeta u blizini Zemlje također drži Mjesec i planete u svojim orbitama.
Newtonova fizika dovela je do zaključka da oblik Zemlje nije točno sferičan, ali bi trebao biti ispupčen na Ekvatoru. Potvrda ovih predviđanja od strane francuskih ekspedicija sredinom 18. stoljeća pomogla je uvjeriti većinu europskih znanstvenika da se promijene iz kartezijanske u newtonsku fiziku. Newton je također koristio nesferični oblik Zemlje za objašnjenje precesije ekvinocija koristeći različito djelovanje Mjeseca i Sunca na ekvatorijalnoj izbočini kako bi pokazao kako će os rotacije mijenjati svoj smjer.
Optika
Znanost optike u 17. stoljeću izrazila je temeljne poglede znanstvene revolucije kombinirajući eksperimentalni pristup s kvantitativnom analizom pojava. Optika ima svoje podrijetlo u Grčkoj, posebno u radovima Euklida (oko 300 bce), koji je iznio mnoge rezultate geometrijske optike koju su otkrili Grci, uključujući zakon refleksije: upadni kut jednak je kutu refleksije. U 13. stoljeću, muškarci poput Rogera Bacona, Roberta Grossetestea i Johna Pechama, oslanjajući se na rad arapskog Ibn al-Haythama (umro oko 1040.), smatrali su brojne optičke probleme, uključujući optiku duge. Kepler je preuzeo vodstvo iz pisanja ovih optičara iz 13. stoljeća koji su ton nauke postavili u 17. stoljeću. Kepler je uveo točku po analizu optičkih problema, prateći zrake od svake točke na objektu do točke na slici. Baš kao što je mehanička filozofija razbijala svijet na atomske dijelove, tako je i Kepler pristupio optici razbijajući organsku stvarnost u ono što je smatrao u konačnici stvarnim jedinicama. Razvio je geometrijsku teoriju leća, pružajući prvi matematički prikaz Galileovog teleskopa.
Descartes je pokušao ugraditi pojave svjetlosti u mehaničku filozofiju pokazujući da se one mogu u potpunosti objasniti s obzirom na materiju i kretanje. Pomoću mehaničkih analogija, matematički je mogao izvući mnoga poznata svojstva svjetlosti, uključujući zakon refleksije i novootkriveni zakon loma.
Mnogi najvažniji doprinosi optikama u 17. stoljeću bili su djelo Newtona, posebno teorija boja. Tradicionalna teorija smatrala je da su boje rezultat modifikacije bijele svjetlosti. Na primjer, Descartes je smatrao da su boje rezultat spinovanja čestica koje čine svjetlost. Newton je uznemirio tradicionalnu teoriju boja pokazujući u impresivnom skupu eksperimenata da je bijela svjetlost mješavina iz koje se mogu odvojiti odvojene zrake obojene svjetlosti. Različite stupnjeve prilagodljivosti povezao je s zrakama različitih boja i na taj je način uspio objasniti način na koji prizme proizvode spektar boja od bijele svjetlosti.
Njegovu eksperimentalnu metodu karakterizirao je kvantitativni pristup jer je uvijek tražio mjerljive varijable i jasnu razliku između eksperimentalnih nalaza i mehaničkih objašnjenja tih nalaza. Njegov je drugi važan doprinos optiki bavio interferencijskim fenomenima koji su se nazivali "Newtonovi prstenovi". Iako su prethodno primijećene boje tankih filmova (npr. Ulje na vodi), nitko nije pokušao na bilo koji način kvantificirati pojave. Newton je promatrao kvantitativne odnose između debljine filma i promjera prstenova boje, pravilnost koju je pokušao objasniti svojom teorijom nabora lakog prijenosa i nabora lakoga refleksije. Bez obzira na činjenicu da je svjetlost općenito shvaćala kao čestica, Newtonova teorija uklapanja uključuje periodičnost i vibracije etera, hipotetička fluidna supstanca koja prožima sav prostor (vidi gore).
Huygens je bio drugi veliki optički mislilac 17. stoljeća. Iako je bio kritičan prema mnogim detaljima Descartesovog sustava, pisao je u kartezijanskoj tradiciji tražeći čisto mehanička objašnjenja pojava. Huygens je smatrao svjetlost nečim pulsnim fenomenom, ali je izričito negirao periodičnost svjetlosnih impulsa. Razvio je koncept valnog fronta, pomoću kojeg je mogao izvući zakone refleksije i refrakcije iz svoje teorije pulsa i objasniti nedavno otkriveni fenomen dvostrukog prelamanja.
