Физика
механика
Битката за коперниканизма се води в царството на механиката, както и на астрономията. Птолемейско-аристотеловата система стоеше или падаше като монолит и опираше на идеята за неподвижността на Земята в центъра на Космоса. Отстраняването на Земята от центъра разрушава учението за естественото движение и място, а кръговото движение на Земята е несъвместимо с аристотеловата физика.
Приносът на Галилей в науката за механиката беше свързан пряко с неговата защита на коперниканизма. Въпреки че в младостта си той се придържа към традиционния импулс физика, желанието му да се математизира по маниер на Архимед го накара да се откаже от традиционния подход и да разработи основите на нова физика, която е едновременно силно математизирана и пряко свързана с проблемите пред новото космологията. Заинтересуван да намери естественото ускорение на падащи тела, той успя да изведе закона за свободното падане (разстоянието, s, варира като квадрат на времето, t 2). Комбинирайки този резултат с неговата рудиментарна форма на принципа на инерцията, той успя да изведе параболичния път на движението на снаряда. Освен това неговият принцип на инерция му позволява да срещне традиционните физически възражения срещу движението на Земята: тъй като тяло в движение има тенденция да остане в движение, снарядите и другите предмети на земната повърхност ще имат тенденция да споделят движенията на Земята, което по този начин ще бъде незабележим за някой, който стои на Земята.
Приносът от 17 век за механиката на френския философ Рене Декарт, подобно на приноса му за научното начинание като цяло, се отнасяше повече до проблемите в основите на науката, отколкото до решаването на конкретни технически проблеми. Той се занимава главно с представите за материята и движението като част от общата си научна програма, а именно - да обясни всички явления на природата по отношение на материята и движението. Тази програма, известна като механичната философия, стана доминиращата тема на науката от 17-ти век.
Декарт отхвърли идеята, че едно парче материя може да действа върху друго чрез празно пространство; вместо това, силите трябва да бъдат разпространявани от материална субстанция, „етер“, която запълва цялото пространство. Въпреки че материята има тенденция да се движи по права линия в съответствие с принципа на инерцията, тя не може да заема пространство, което вече е запълнено от друга материя, така че единственият вид движение, което всъщност може да възникне, е вихър, в който всяка частица в пръстен се движи едновременно.
Според Декарт всички природни явления зависят от сблъсъка на малки частици и затова е от голямо значение да се открият количествените закони на въздействието. Това е направено от ученика на Декарт, холандския физик Кристиан Хюйгенс, който формулира законите за запазване на инерцията и на кинетичната енергия (последната важи само за еластични сблъсъци).
Работата на сър Исак Нютон представлява кулминацията на научната революция в края на 17 век. Неговата монументална Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (1687; Математически принципи на естествената философия) решава основните проблеми, породени от научната революция в механиката и в космологията. Той предостави физическа основа за законите на Кеплер, обедини небесната и земната физика по един набор от закони и установи проблемите и методите, които доминират голяма част от астрономията и физиката в продължение на повече от един век. Чрез концепцията за сила Нютон успя да синтезира два важни компонента на научната революция, механичната философия и математизацията на природата.
Нютон успя да извлече всички тези поразителни резултати от трите си закона за движение:
1. Всяко тяло продължава в състояние на покой или движение по права линия, освен ако не е принудено да промени това състояние със сила, впечатлена от него;
2. Промяната на движение е пропорционална на впечатляващата движеща сила и се прави в посока на правия ред, в който тази сила е впечатлена;
3. На всяко действие винаги се противопоставя еднаква реакция: или взаимните действия на две тела един върху друг винаги са равни.
Вторият закон е въведен в модерната му форма F = ma (където a е ускорение) от швейцарския математик Леонхард Ойлер през 1750 г. В този си вид става ясно, че скоростта на промяна на скоростта е пряко пропорционална на силата, действаща върху a тяло и обратно пропорционално на неговата маса.
За да приложи законите си в астрономията, Нютон трябваше да разшири механичната философия извън границите, определени от Декарт. Той постулира гравитационна сила, действаща между всеки два обекта във Вселената, въпреки че не беше в състояние да обясни как тази сила може да се разпространява.
Чрез своите закони за движение и гравитационна сила, пропорционална на обратния квадрат на разстоянието между центровете на две тела, Нютон може да изведе законите на Кеплер за движението на планетата. Законът на Галилео за свободното падане също съответства на законите на Нютон. Същата сила, която кара обектите да падат близо до повърхността на Земята, също държи Луната и планетите в орбитите си.
Физиката на Нютон доведе до извода, че формата на Земята не е точно сферична, но би трябвало да изпъкне при Екватора. Потвърждаването на това предсказание от френски експедиции в средата на 18-ти век помогна да убеди повечето европейски учени да преминат от декартова на нютонова физика. Нютон също използва несферичната форма на Земята, за да обясни прецесията на равноденствията, използвайки диференциалното действие на Луната и Слънцето върху екваториалната издутина, за да покаже как оста на въртене би променила посоката си.
оптика
Науката за оптика през 17 век изрази фундаменталните перспективи на научната революция, като комбинира експериментален подход с количествен анализ на явленията. Оптиката има своето начало в Гърция, особено в произведенията на Евклид (ок. 300 г. пр.н.е.), който посочва много от резултатите в геометричната оптика, открита от гърците, включително закона за размисъл: ъгълът на падене е равен на ъгъла на размисъл. През 13-ти век такива мъже като Роджър Бейкън, Робърт Гросетесте и Джон Печам, разчитайки на работата на арабския Ибн ал-Хайтхам (умрял около 1040 г.), смятали множество оптични проблеми, включително оптиката на дъгата. Именно Кеплер, поемайки преднината си от писанията на тези оптици от 13-ти век, постави тона на науката през 17-ти век. Кеплер въведе точков анализ на оптични проблеми, проследявайки лъчи от всяка точка на обекта до точка на изображението. Точно както механичната философия разрушава света на атомни части, така и Кеплер подхожда към оптиката, като разчупва органичната реалност в това, което той смята за крайно реални единици. Той разработва геометрична теория на лещите, предоставяйки първия математически отчет на телескопа на Галилео.
Декарт се стремил да включи явленията на светлината в механичната философия, като демонстрира, че те могат да бъдат обяснени изцяло по отношение на материята и движението. Използвайки механични аналогии, той успя да извлече математически много от известните свойства на светлината, включително закона за отражение и новооткрития закон на пречупване.
Много от най-важните приноси за оптиката през 17 век са дело на Нютон, особено теорията за цветовете. Традиционната теория счита цветовете за резултат от модификацията на бялата светлина. Декарт например смятал, че цветовете са резултат от въртенето на частиците, които представляват светлина. Нютон разстрои традиционната теория за цветовете, като демонстрира във впечатляващ набор от експерименти, че бялата светлина е смес, от която могат да се отделят отделни лъчи от цветна светлина. Той свързва различни степени на рефлектируемост с лъчи от различни цветове и по този начин успя да обясни начина, по който призмите произвеждат спектри от цветове от бяла светлина.
Експерименталният му метод се характеризираше с количествен подход, тъй като винаги търсеше измерими променливи и ясно разграничение между експерименталните находки и механичните обяснения на тези открития. Вторият му важен принос в оптиката се отнася до интерференционните явления, които се наричаха „пръстените на Нютон“. Въпреки че преди това са били наблюдавани цветовете на тънките филми (напр. Масло върху вода), никой не се е опитал да определи количеството по никакъв начин. Нютон наблюдава количествени отношения между дебелината на филма и диаметрите на цветните пръстени, закономерност, която се опита да обясни чрез теорията си за пристъпи на лесно предаване и пристъпи на лесно отражение. Независимо от факта, че той като цяло осмисля светлината като частица, теорията за пристъпите на Нютон включва периодичност и вибрации на етер, хипотетичното течно вещество, проникващо в цялото пространство (виж по-горе).
Хюйгенс е вторият голям оптичен мислител на 17-ти век. Въпреки че е критичен към много от детайлите на системата на Декарт, той пише в декартовата традиция, търсейки чисто механични обяснения на явленията. Хюйгенс разглеждаше светлината като нещо като пулсово явление, но изрично отрече периодичността на светлинните импулси. Той разработи концепцията за вълновия фронт, с помощта на която успя да извлече законите на отражението и пречупването от своята импулсна теория и да обясни наскоро открития феномен на двойно пречупване.
