Историја древне грчке физике

У стара времена систематско проучавање основних природних закона није представљало велику забринутост. Забринутост је остала жива. Наука, каква је постојала у то време, састојала се пре свега од пољопривреде и, на крају, инжењеринга за побољшање свакодневног живота растућих друштава. Једрење на броду, на пример, користи ваздушно повлачење, исти принцип који држи авион високо. Древни су могли да схвате како да конструишу и управљају једрилицама без прецизних правила за овај принцип.

Древни су можда познати по својим астрономија, која и данас утиче снажно на нас. Они су редовно посматрали небо, за која се веровало да су божанско царство са Земљом у њеном средишту. Свима је сигурно било очигледно да се сунце, месец и звезде кретали небом у правилном обрасцу, и није јасно да ли је било који документовани мислилац древног света мислио да доводи у питање овај геоцентрик видиковац. Без обзира на то, људи су почели да идентификују сазвежђа на небесима и користили су ове знакове зодијака за дефинисање календара и годишњих доба.

Математика се прво развила на Блиском Истоку, мада прецизно порекло варира у зависности од тога са којим историчарем разговарамо. Готово је сигурно да је порекло математике било за једноставно вођење евиденције у трговини и влади.

Египат је остварио дубок напредак у развоју основне геометрије, због потребе да се јасно дефинишу пољопривредне територије након годишњих поплава Нила. Геометрија је такође брзо пронашла апликације у астрономији.

Као Грчка цивилизација настао је, међутим, коначно је дошло довољно стабилности - упркос чињеници да су и даље чести ратови - за то настаје интелектуална аристокрација, интелигенција, која се била способна посветити систематском проучавању ових ствари има везе. Еуклид и Питагора су само пар имена која одјекују кроз векове у развоју математике из овог периода.

У физичким наукама је такође било развоја. Леуциппус (5. век п.н.е.) одбио је да прихвати древна натприродна објашњења природе и категорички је прогласио да сваки догађај има природни узрок. Његов ученик Демокрит је наставио овај концепт. Њих двоје били су заговорници концепта да се сва материја састоји од ситних честица које су биле толико мале да се нису могле разбити. Те честице су назване атомима, од грчке речи за "недељив". Било би то два миленијума пре него што су атомистичка становишта стекла подршку и још дуже пре него што су постојали докази који то подржавају нагађања.

Док је његов ментор Платон (и његов ментор, Сократ) много се више бавио моралном филозофијом, а Аристотелова (384 - 322 Б.Ц.Е.) филозофија имала је више секуларне темеље. Промовисао је концепт да посматрање физичких појава може на крају довести до открића природних закона који владају ти феномени, иако је за разлику од Леуциппуса и Демокрита, Аристотел је веровао да су ови природни закони у коначници божански у природа.

Био је природна филозофија, опсервациона наука заснована на разуму, али без експериментирања. С правом је критикован због недостатка строгости (ако не и сасвим непажње) у својим запажањима. Као један грозан пример, он каже да мушкарци имају више зуба него жене, што сигурно није тачно.

Ипак, то је био корак у правом смеру.

Један од Аристотелових интереса било је кретање предмета:

• Зашто стијена пада док се диже дим?
• Зашто вода тече доле док пламен плеше у ваздух?
• Зашто се планете крећу преко неба?

Објаснио је то рекавши да је сва материја састављена од пет елемената:

• Ватра
• земља
• Ваздух
• Вода
• Етер (божанска супстанца неба)

Четири елемента овог света размењују се и односе једни са другима, док је Етер био сасвим другачија врста супстанције. Сваки од ових светских елемената имао је природна царства. На пример, ми постојимо тамо где се земаљско царство (тло под нашим ногама) сусреће са светлошћу ваздуха (ваздух око нас и горе онолико високо колико можемо да видимо).

Природно стање објеката, Аристотелу, било је у мировању, на месту које је било у равнотежи са елементима из којих су састављени. Кретање објеката је, дакле, покушај објекта да достигне своје природно стање. Стијена пада јер је подручје Земље доле. Вода тече према доле јер је њено природно царство испод земаљског царства. Дим се диже јер се састоји од ваздуха и ватре, па покушава да допре до високог царства ватре, због чега се пламен шири према горе.

Аристотел није покушао математички описати стварност коју је посматрао. Иако је формализовао Логику, сматрао је да су математика и природни свет у основи међусобно неповезани. Математика се, према његовом мишљењу, бавила непроменљивим објектима којима недостаје стварност, док се његова природна филозофија фокусирала на промену предмета сопственом стварношћу.

Поред овог рада на нагону или кретању објеката, Аристотел је урадио опсежне студије и у другим областима:

• створио систем класификације, деливши животиње са сличним карактеристикама на "родове".
• у свом раду Метеорологија проучавао је природу не само временских образаца већ и геологију и природну историју.
• формализовао математички систем зван Логика.
• опсежно филозофско дело о природи човековог односа према божанском, као и етичка разматрања

Аристотелово дело открили су научници у средњем веку и он је проглашен највећим мислиоцем древног света. Његови су погледи постали филозофски темељ Католичке цркве (у случајевима када то није било директно) супротно Библији) и вековима која су уследила опажања која нису била у складу са Аристотелом била су осуђена као а херетик. Једно је од највећих иронија да ће се такав заговорник науке о опсервацији користити за инхибицију таквог рада у будућности.

Архимед (287 - 212 Б.Ц.Е.) најпознатији је по класичној причи о томе како је открио принципе густине и плутања док се купао, одмах га натјерајући да трчи улицама Сиракузе голи вичући "Еурека!" (што отприлике значи "нашао сам то!"). Поред тога, познат је по многим другим значајним подвизима:

• изнео математичке принципе полуге, једне од најстаријих машина
• створили су сложене системе ременица, за које се слови да су могли померати брод пуне величине повлачењем једног конопа
• дефинисао је концепт тежишта
• створио поље статике, користећи грчку геометрију за проналажење равнотежних стања за објекте који би опорезовали модерне физичаре
• за који се сматра да је изградио многе изуме, укључујући "водени вијак" за наводњавање и ратне машине који су помогли Сиракузи против Рима у Првом пучком рату. Неки му приписују проналазак бројача километара за то време, мада то није доказано.

Можда је Архимедово највеће достигнуће било да помири Аристотелову велику грешку у одвајању математике и природе. Као први математички физичар показао је да се детаљна математика може применити креативношћу и маштом и за теоријске и за практичне резултате.

Хиппарцхус (190 - 120 Б.Ц.Е.) рођен је у Турској, иако је био Грк. Многи га сматрају највећим посматрачким астрономом старе Грчке. Помоћу тригонометријских табела које је развио, примењивао је геометрију строго у проучавању астрономије и био је у стању да предвиди помрачења Сунца. Такође је проучавао кретање сунца и месеца, рачунајући с већом прецизношћу од било кога пред собом њихову удаљеност, величину и паралаксу. Да би му помогао у овом послу, побољшао је многе алате који су се користили у посматрањима тог времена. Употребљена математика указује да је Хипарх можда проучавао вавилонску математику и био одговоран за доношење неке од тих знања у Грчку.

Сматра се да је Хиппарх написао четрнаест књига, али једино што је остало директно дело био је коментар на популарну астрономску песму. Приче говоре о Хипарху да је израчунао опсег Земље, али то је у неком спору.

Последњи велики астроном древног света био је Клаудије Птолемај (познат као Птоломеј до потомства). У другом веку Ц.Е., написао је сажетак древне астрономије (у великој мери посуђен из Хипарх - ово је наш главни извор сазнања о Хипарху) који је постао познат широм Арабиа ас Алмагест (Највећа). Он је формално представио геоцентрични модел универзума, описујући низ концентричних кругова и сфера по којима су се кретале друге планете. Комбинације су морале бити изузетно компликоване да би се рачунале на уочене покрете, али његов рад је био довољно адекватна да се током четрнаест векова доживљавала као свеобухватна изјава о небесима кретање.

Падом Рима, међутим, у европском свету је нестала стабилност која подржава такве иновације. Велики део сазнања древног света изгубљена су током мрачних векова. На пример, од 150 цењених аристотеловских дела, данас их постоји само 30, а нека од њих су нешто више од белешки предавања. У том добу откриће сазнања лежало би на Истоку: у Кини и на Блиском Истоку.