Geschiedenis van de wetenschappelijke revolutie

De geschiedenis van de mens wordt vaak weergegeven als een reeks afleveringen die een plotselinge uitbarsting van kennis vertegenwoordigen. De Landbouwrevolutie, de Renaissance, en de industriële revolutie zijn slechts enkele voorbeelden van historische perioden waarin algemeen wordt aangenomen dat innovatie sneller evolueerde dan op andere momenten in de geschiedenis, wat leidt tot enorme en plotselinge veranderingen in wetenschap, literatuur, technologie en filosofie. Een van de meest opvallende hiervan is de Wetenschappelijke Revolutie, die ontstond op het moment dat Europa ontwaakte uit een intellectuele stilte die door historici wordt aangeduid als de donkere middeleeuwen.

Veel van wat in de vroege middeleeuwen in Europa als bekend over de natuurlijke wereld werd beschouwd, dateerde uit de leer van de oude Grieken en Romeinen. En eeuwenlang na de val van het Romeinse rijk, twijfelden mensen over het algemeen nog steeds niet aan veel van deze al lang bestaande concepten of ideeën, ondanks de vele inherente tekortkomingen.

De reden hiervoor was dat dergelijke 'waarheden' over het universum algemeen werden geaccepteerd door de katholieke kerk, wat toevallig de belangrijkste entiteit was die verantwoordelijk was voor de wijdverbreide indoctrinatie van de westerse samenleving aan de tijd. Ook kwam het uitdagen van de kerkleer overeen met ketterij in die tijd, en daardoor liep men het risico beproefd en gestraft te worden voor het tegenwerken van tegenideeën.

Een voorbeeld van een populaire maar onbewezen doctrine waren de aristotelische natuurwetten. Aristoteles leerde dat de snelheid waarmee een object viel, werd bepaald door het gewicht, omdat zwaardere objecten sneller vielen dan lichtere. Hij geloofde ook dat alles onder de maan uit vier elementen bestond: aarde, lucht, water en vuur.

Wat betreft astronomie, Griekse astronoom Claudius Ptolemy's op de aarde gericht hemelsysteem, waarin hemellichamen zoals de zon, maan, planeten en diverse sterren draaiden allemaal in perfecte cirkels rond de aarde en dienden als het geadopteerde model van planetair systemen. En een tijdlang was het model van Ptolemaeus in staat om het principe van een op de aarde gericht universum effectief te behouden, aangezien het redelijk nauwkeurig was in het voorspellen van de beweging van de planeten.

Als het ging om de innerlijke werking van het menselijk lichaam, was de wetenschap net zo foutloos. De oude Grieken en Romeinen gebruikten een geneeskundig systeem, humorisme genaamd, dat volgens hen ziekten waren gevolg van een onevenwicht tussen vier basisstoffen of "humors". De theorie was gerelateerd aan de theorie van de vier elementen. Dus bloed zou bijvoorbeeld overeenkomen met lucht en slijm kwam overeen met water.

Gelukkig zou de kerk na verloop van tijd haar hegemoniale greep op de massa beginnen te verliezen. Ten eerste was er de Renaissance, die samen met een hernieuwde interesse in kunst en literatuur leidde tot een verschuiving naar meer onafhankelijk denken. De uitvinding van de drukpers speelde ook een belangrijke rol omdat het de geletterdheid enorm uitbreidde en lezers in staat stelde oude ideeën en geloofssystemen opnieuw te bekijken.

En het was rond deze tijd, in 1517 om precies te zijn, dat Martin Luther, een monnik die uitgesproken was in zijn kritiek op de hervormingen van de Katholieke Kerk schreef zijn beroemde "95 stellingen" die al zijn opsommingen opsomden grieven. Luther promootte zijn 95 stellingen door ze uit te printen op een pamflet en ze onder de menigte te verspreiden. Hij moedigde kerkgangers ook aan om de bijbel voor zichzelf te lezen en opende de weg voor andere hervormingsgezinde theologen zoals John Calvin.

De Renaissance, samen met de inspanningen van Luther, leidde tot een beweging die bekend staat als de protestantse Reformatie, zouden beide dienen om het gezag van de kerk te ondermijnen in alle zaken die in wezen voornamelijk pseudowetenschap waren. En in het proces maakte deze ontluikende geest van kritiek en hervorming het zo dat de bewijslast werd belangrijker voor het begrijpen van de natuurlijke wereld, en zette zo de weg voor de wetenschappelijke wereld revolutie.

In zekere zin kun je zeggen dat de wetenschappelijke revolutie begon als de copernicaanse revolutie. De man die het allemaal begon, Nicolaus Copernicus, was een wiskundige en astronoom uit de Renaissance, geboren en getogen in de Poolse stad Toruń. Hij studeerde aan de Universiteit van Krakau en vervolgde zijn studie in Bologna, Italië. Hier ontmoette hij astronoom Domenico Maria Novara en de twee begonnen al snel wetenschappelijke ideeën uit te wisselen die vaak de lang geaccepteerde theorieën van Claudius Ptolemaeus in twijfel trokken.

Bij zijn terugkeer in Polen nam Copernicus een positie in als kanunnik. Rond 1508 begon hij stilletjes met het ontwikkelen van een heliocentrisch alternatief voor het planetaire systeem van Ptolemaeus. Om enkele van de inconsistenties te corrigeren die het onvoldoende maakten om planetaire posities te voorspellen, plaatste het systeem dat hij uiteindelijk bedacht de zon in het midden in plaats van de aarde. En in het heliocentrische zonnestelsel van Copernicus werd de snelheid waarmee de aarde en andere planeten om de zon cirkelden bepaald door hun afstand ervan.

Interessant genoeg was Copernicus niet de eerste die een heliocentrische benadering voorstelde om de hemel te begrijpen. De oude Griekse astronoom Aristarchus van Samos, die in de derde eeuw voor Christus leefde, had veel eerder een enigszins vergelijkbaar concept voorgesteld dat nooit helemaal aansloeg. Het grote verschil was dat het model van Copernicus nauwkeuriger bleek te zijn in het voorspellen van de bewegingen van de planeten.

Copernicus beschreef zijn controversiële theorieën in een manuscript van 40 pagina's met de titel Commentariolus in 1514 en in De revolutionibus orbium coelestium ("Over de revoluties van de hemelse sferen"), die vlak voor zijn overlijden in 1543. Het is niet verrassend dat de hypothese van Copernicus woedend was voor de katholieke kerk, die uiteindelijk De revolutionibus in 1616 verbood.

Ondanks de verontwaardiging van de kerk veroorzaakte het heliocentrische model van Copernicus veel intriges onder wetenschappers. Een van deze mensen die een vurige interesse ontwikkelde, was een jonge Duitse wiskundige genaamd Johannes Kepler. In 1596 publiceerde Kepler Mysterium cosmographicum (The Cosmographic Mystery), dat de eerste openbare verdediging was van de theorieën van Copernicus.

Het probleem was echter dat het model van Copernicus nog steeds gebreken vertoonde en niet helemaal nauwkeurig was in het voorspellen van de planetaire beweging. In 1609 publiceerde Kepler, wiens belangrijkste werk het bedenken van een manier was om de manier te verklaren waarop Mars periodiek achteruit zou bewegen, Astronomia nova (Nieuwe Astronomie). In het boek theoretiseerde hij dat planetaire lichamen niet in perfecte cirkels rond de zon cirkelden, zoals Ptolemaeus en Copernicus beide hadden aangenomen, maar eerder langs een elliptisch pad.

Naast zijn bijdragen aan de astronomie deed Kepler nog andere opmerkelijke ontdekkingen. Hij ontdekte dat het breking was die de visuele waarneming van de ogen mogelijk maakte en gebruikte die kennis om een ​​bril te ontwikkelen voor zowel bijziendheid als verziendheid. Hij kon ook beschrijven hoe een telescoop werkte. En wat minder bekend was, was dat Kepler het geboortejaar van Jezus Christus kon berekenen.

Een andere tijdgenoot van Kepler die ook het idee van een heliocentrisch zonnestelsel kocht en de Italiaanse wetenschapper was Galileo Galilei. Maar in tegenstelling tot Kepler geloofde Galileo niet dat planeten in een elliptische baan bewogen en vasthielden aan het perspectief dat planetaire bewegingen op de een of andere manier cirkelvormig waren. Toch leverde het werk van Galileo bewijzen op die de Copernicaanse visie hielpen versterken en ondertussen de positie van de kerk verder ondermijnden.

In 1610 begon Galileo met behulp van een zelfgebouwde telescoop zijn lens op de planeten te bevestigen en deed hij een reeks belangrijke ontdekkingen. Hij ontdekte dat de maan niet vlak en glad was, maar bergen, kraters en valleien had. Hij zag vlekken op de zon en zag dat Jupiter manen had die eromheen draaiden, in plaats van de aarde. Venus volgde Venus en ontdekte dat het fasen had zoals de maan, wat bewees dat de planeet rond de zon draaide.

Veel van zijn waarnemingen waren in tegenspraak met het gevestigde Ptolemische idee dat alle planetaire lichamen om de aarde draaiden en in plaats daarvan het heliocentrische model ondersteunden. Enkele van deze eerdere observaties publiceerde hij in hetzelfde jaar onder de titel Sidereus Nuncius (Starry Messenger). Het boek, samen met de daaropvolgende bevindingen, bracht veel astronomen ertoe zich tot de denkrichting van Copernicus te bekeren en Galileo bij de kerk in zeer heet water te brengen.

Desondanks zette Galileo in de daaropvolgende jaren zijn 'ketterse' wegen voort, wat zijn conflict met zowel de katholieke als de lutherse kerk verder zou verdiepen. In 1612 weerlegde hij de verklaring van Aristoteles waarom objecten op water dreven door uit te leggen dat dit te wijten was aan het gewicht van het object in verhouding tot het water en niet omdat de platte vorm van een object.

In 1624 kreeg Galileo toestemming om een ​​beschrijving te schrijven en te publiceren van zowel de Ptolemische als de Copernicaanse systemen onder de voorwaarde dat hij dit niet doet op een manier die gunstig is voor de heliocentrisch model. Het resulterende boek, "Dialogue Concerning the Two Chief World Systems", werd in 1632 gepubliceerd en werd geïnterpreteerd als een schending van de overeenkomst.

De kerk lanceerde snel de inquisitie en zette Galileo terecht wegens ketterij. Hoewel hij een harde straf werd bespaard nadat hij toegaf de Copernicaanse theorie te hebben gesteund, kreeg hij de rest van zijn leven huisarrest. Toch stopte Galileo zijn onderzoek nooit en publiceerde verschillende theorieën tot zijn dood in 1642.

Hoewel zowel het werk van Kepler als Galileo hielp een pleidooi te houden voor het Copernicaanse heliocentrische systeem, was er nog steeds een gat in de theorie. Geen van beide kan voldoende uitleggen welke kracht de planeten rond de zon in beweging hield en waarom ze op deze specifieke manier bewogen. Pas enkele decennia later werd het heliocentrische model bewezen door de Engelse wiskundige Isaac Newton.

Isaac Newton, wiens ontdekkingen in veel opzichten het einde van de wetenschappelijke revolutie markeerden, kan heel goed worden beschouwd als een van de belangrijkste figuren uit die tijd. Wat hij tijdens zijn tijd heeft bereikt, is sindsdien de basis geworden voor de moderne natuurkunde en veel van zijn theorieën die erin zijn beschreven Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Mathematical Principles of Natural Philosophy) wordt de meest invloedrijke genoemd werk aan natuurkunde.

In Principa, gepubliceerd in 1687, beschreef Newton drie bewegingswetten die kunnen worden gebruikt om de mechanica achter elliptische planetaire banen te helpen verklaren. De eerste wet stelt dat een object dat stilstaat dat zal blijven, tenzij er een externe kracht op wordt uitgeoefend. De tweede wet stelt dat kracht gelijk is aan massa maal versnelling en een bewegingsverandering evenredig is met de uitgeoefende kracht. De derde wet bepaalt eenvoudig dat er voor elke actie een gelijke en tegengestelde reactie is.

Hoewel het de drie bewegingswetten van Newton waren, samen met de wet van universele zwaartekracht, die hem uiteindelijk tot een ster onder de wetenschappelijke gemeenschap maakten, leverde ook een aantal andere belangrijke bijdragen op het gebied van optica, zoals het bouwen van de eerste praktische spiegeltelescoop en het ontwikkelen van een theorie van kleur.