Amazon.com Widgets

  ספרים חדשים - אתר טקסט    ⚞  שנת 2006  ⚟

 | 2020 | 2019 | 2018 | 2017 | 2016 | 2015 | 2014 | 2013 | 2012 | 2011 | 2010 | 2009 | 2008 | 2007 | שנת 2006 | 2005 | 

|  אוגוסט 2019 |  יולי 2019 |  יוני 2019 |  מאי 2019 |  אפריל 2019 |  מרץ 2019 |  פברואר 2019 |  ינואר 2019  |  דצמבר 2018 |  נובמבר 2018  |  אוקטובר 2018 |  ספטמבר 2018 |

» ספרים בינואר 2007
» ספרים בדצמבר 2006
» ספרים בנובמבר 2006
» ספרים באוקטובר 2006
» ספרים בספטמבר 2006
» ספרים באוגוסט 2006
» ספרים ביולי 2006
» ספרים ביוני 2006
» ספרים במאי 2006
» ספרים באפריל 2006
» ספרים במרץ 2006
» ספרים בפברואר 2006
» ספרים בינואר 2006
» ספרים בדצמבר 2005
» ספרים בינואר 2007
» ספרים בדצמבר 2006
» ספרים בנובמבר 2006
» ספרים באוקטובר 2006
» ספרים בספטמבר 2006
» ספרים באוגוסט 2006
» ספרים ביולי 2006
» ספרים ביוני 2006
» ספרים במאי 2006
» ספרים באפריל 2006
» ספרים במרץ 2006
» ספרים בפברואר 2006
» ספרים בינואר 2006
» ספרים בדצמבר 2005
» ספרים בינואר 2007
» ספרים בדצמבר 2006
» ספרים בנובמבר 2006
» ספרים באוקטובר 2006
» ספרים בספטמבר 2006
» ספרים באוגוסט 2006
» ספרים ביולי 2006
» ספרים ביוני 2006
» ספרים במאי 2006
» ספרים באפריל 2006
» ספרים במרץ 2006
» ספרים בפברואר 2006
» ספרים בינואר 2006
» ספרים בדצמבר 2005
» ספרים בינואר 2007
» ספרים בדצמבר 2006
» ספרים בנובמבר 2006
» ספרים באוקטובר 2006
» ספרים בספטמבר 2006
» ספרים באוגוסט 2006
» ספרים ביולי 2006
» ספרים ביוני 2006
» ספרים במאי 2006
» ספרים באפריל 2006
» ספרים במרץ 2006
» ספרים בפברואר 2006
» ספרים בינואר 2006
» ספרים בדצמבר 2005
» ספרים בינואר 2007
» ספרים בדצמבר 2006
» ספרים בנובמבר 2006
» ספרים באוקטובר 2006
» ספרים בספטמבר 2006
» ספרים באוגוסט 2006
» ספרים ביולי 2006
» ספרים ביוני 2006
» ספרים במאי 2006
» ספרים באפריל 2006
» ספרים במרץ 2006
» ספרים בפברואר 2006
» ספרים בינואר 2006
» ספרים בדצמבר 2005
» ספרים בינואר 2007
» ספרים בדצמבר 2006
» ספרים בנובמבר 2006
» ספרים באוקטובר 2006
» ספרים בספטמבר 2006
» ספרים באוגוסט 2006
» ספרים ביולי 2006
» ספרים ביוני 2006
» ספרים במאי 2006
» ספרים באפריל 2006
» ספרים במרץ 2006
» ספרים בפברואר 2006
» ספרים בינואר 2006
» ספרים בדצמבר 2005
» ספרים בינואר 2007
» ספרים בדצמבר 2006
» ספרים בנובמבר 2006
» ספרים באוקטובר 2006
» ספרים בספטמבר 2006
» ספרים באוגוסט 2006
» ספרים ביולי 2006
» ספרים ביוני 2006
» ספרים במאי 2006
» ספרים באפריל 2006
» ספרים במרץ 2006
» ספרים בפברואר 2006
» ספרים בינואר 2006
» ספרים בדצמבר 2005
» ספרים בינואר 2007
» ספרים בדצמבר 2006
» ספרים בנובמבר 2006
» ספרים באוקטובר 2006
» ספרים בספטמבר 2006
» ספרים באוגוסט 2006
» ספרים ביולי 2006
» ספרים ביוני 2006
» ספרים במאי 2006
» ספרים באפריל 2006
» ספרים במרץ 2006
» ספרים בפברואר 2006
» ספרים בינואר 2006
» ספרים בדצמבר 2005
» ספרים בינואר 2007
» ספרים בדצמבר 2006
» ספרים בנובמבר 2006
» ספרים באוקטובר 2006
» ספרים בספטמבר 2006
» ספרים באוגוסט 2006
» ספרים ביולי 2006
» ספרים ביוני 2006
» ספרים במאי 2006
» ספרים באפריל 2006
» ספרים במרץ 2006
» ספרים בפברואר 2006
» ספרים בינואר 2006
» ספרים בדצמבר 2005
» ספרים בינואר 2007
» ספרים בדצמבר 2006
» ספרים בנובמבר 2006
» ספרים באוקטובר 2006
» ספרים בספטמבר 2006
» ספרים באוגוסט 2006
» ספרים ביולי 2006
» ספרים ביוני 2006
» ספרים במאי 2006
» ספרים באפריל 2006
» ספרים במרץ 2006
» ספרים בפברואר 2006
» ספרים בינואר 2006
» ספרים בדצמבר 2005
» ספרים בינואר 2007
» ספרים בדצמבר 2006
» ספרים בנובמבר 2006
» ספרים באוקטובר 2006
» ספרים בספטמבר 2006
» ספרים באוגוסט 2006
» ספרים ביולי 2006
» ספרים ביוני 2006
» ספרים במאי 2006
» ספרים באפריל 2006
» ספרים במרץ 2006
» ספרים בפברואר 2006
» ספרים בינואר 2006
» ספרים בדצמבר 2005
» פרויקט נחום גוטמן
» ספרים בינואר 2007
» ספרים בדצמבר 2006
» ספרים בנובמבר 2006
» ספרים באוקטובר 2006
» ספרים בספטמבר 2006
» ספרים באוגוסט 2006
» ספרים ביולי 2006
» ספרים ביוני 2006
» ספרים במאי 2006
» ספרים באפריל 2006
» ספרים במרץ 2006
» ספרים בפברואר 2006
» ספרים בינואר 2006
» ספרים בדצמבר 2005
» ספרים בינואר 2007
» ספרים בדצמבר 2006
» ספרים בנובמבר 2006
» ספרים באוקטובר 2006
» ספרים בספטמבר 2006
» ספרים באוגוסט 2006
» ספרים ביולי 2006
» ספרים ביוני 2006
» ספרים במאי 2006
» ספרים באפריל 2006
» ספרים במרץ 2006
» ספרים בפברואר 2006
» ספרים בינואר 2006
» ספרים בדצמבר 2005
» ספרים בינואר 2007
» ספרים בדצמבר 2006
» ספרים בנובמבר 2006
» ספרים באוקטובר 2006
» ספרים בספטמבר 2006
» ספרים באוגוסט 2006
» ספרים ביולי 2006
» ספרים ביוני 2006
» ספרים במאי 2006
» ספרים באפריל 2006
» ספרים במרץ 2006
» ספרים בפברואר 2006
» ספרים בינואר 2006
» ספרים בדצמבר 2005


גודל אות רגילגודל אות גדול יותרגודל אות גדול מאוד

| כולם | ספרים בחודשים |
| אודות טקסט | יצירת קשר |
פרטיות בטקסט

ספרים חדשים בפורמט RSS


» טקסט  » מדעי אדם וטבע  » ספרים חדשים ביוני 2006       חזור

היקום על פי הפיסיקה המודרנית
מאת: יורם קירש

ההוצאה:

עם עובד

היקום על פי הפיסיקה המודרנית הוא ספר מדע פופולרי בתחום הפיסיקה. הספר פורש בפני הקורא את הפיסיקה כולה, מהתיאוריות של הפיסיקה הקלסית, דרך תורת היחסות ותורת הקוונטים, ועד לתגליות החדישות ביותר בתורת השדות, החלקיקים היסודיים והאסטרופיסיקה.

הספר מיועד לקוראים חסרי ידע קודם בפיסיקה ובמתמטיקה וכתוב בשפה קריאה ומובנת לכל. עם זאת, הקורא יוכל להבין בעזרתו את הרעיונות העמוקים ביותר של הפיסיקה ולהכיר מושגים כגון כאוס, תורת המיתרים, חורים שחורים ואנרגיה אפלה.

היקום על פי הפיסיקה המודרנית
שתפו אותי

בתחילת המאה העשרים היו הפיסיקאים בטוחים כי נפתרו כל שאלות הפיסיקה וכי כמעט לא נותר דבר לחקור. בשוליים נשארו שאלה אחת או שתיים, איזו אי התאמה בין העובדות לתיאוריה, אך כולם היו סמוכים ובטוחים כי גם אלה ייפתרו במהרה. ואולם דווקא מאותן שאלות שוליות לכאורה יצאה הפיסיקה החדשה וחוללה את אחת המהפכות הגדולות ביותר בתולדות המדע.

התיאוריות של הפיסיקה המודרנית לא רק חוללו מהפכה בפיסיקה הקלסית, אלא גם שינו את פני החשיבה המדעית, הפכו את מושגינו על-אודות היקום, ואף הביאו לעיון מחדש בבעיות פילוסופיות עתיקות יומין. בשפה שווה לכל נפש מתאר הספר את המהפכה האדירה הזאת על כל צדדיה והיבטיה, מראשיתה בתורת היחסות ובתורת הקוונטים ועד התיאוריות החדשות העומדות בחזית המחקר הפיסיקלי היום.

בתוך כך נפרשים לפני הקורא הרעיונות העיקריים של הפיסיקה הקלסית והמודרנית וההיסטוריה של מדע הפיסיקה, מהמכניקה הניוטונית ותורת החשמל עד תיאוריית החלקיקים היסודיים ותורת השדות הקוונטים, ועד הפיסיקה של היווצרות היקום והתפתחותו.

פרופסור יורם קירש הוא ראש קבוצת הפיסיקה באוניברסיטה הפתוחה. פרסם מחקרים, מאמרים וספרים בפיסיקה, בהוראת המדעים ובפילוסופיה של המדע, וכן במדע פופולרי. הספר ציידי החלקיקים שכתב יחד עם הפרופסור יובל נאמן היה לספר קלסי בתחום הפיסיקה הפופולרית. הוא תורגם לשפות רבות והיה לרב-מכר עולמי. המהדורה האנגלית שלו יצאה ב-Cambridge University Press והופיעה בהדפסות רבות. (מהדורה שנייה ומעודכנת פורסמה ב-1996.) ב-TLS נכתב על הספר: "המדריך הטוב ביותר לפיסיקה קוונטית שיש בידינו היום."

הספר יצא בסדרת אפקים מדע של עם עובד, ערכה: גיליה בר-לוי,
עורכת הסדרה: עתליה זילבר, 476 עמודים.

תוכן העניינים:

+ חלק א: פיסיקה קלסית

פרק 1: מבשרי הפיסיקה הקלסית
פרק 2: מדע נולד - המהפכה הניוטונית
פרק 3: תורת החשמל
פרק 4: תרמודינמיקה - על חום, אנרגיה ועבודה
פרק 5: התיאוריה האטומית והמכניקה הסטטיסטית
פרק 6: תופעות קריטיות וכאוס

+ חלק ב: תורת היחסות

פרק 7: משבר הפיסיקה הקלסית
פרק 8: 'ויהי איינשטיין' - הדרך אל תורת היחסות
פרק 9: תורת היחסות המצומצמת
פרק 10: תורת היחסות הכללית
פרק 11: המהפכה היחסותית

+ חלק ג: המהפכה הקוונטית

פרק 12: מודל הפוטונים
פרק 13: מבנה האטום
פרק 14: מודל בוהר
פרק 15: תורת הקוונטים
פרק 16: הצדדים המוזרים של תורת הקוונטים
פרק 17: פרדוקס EPR ומשפט בל
פרק 18: מאפייני המהפכה המדעית

+ חלק ד: שדות וחלקיקים

פרק 19: אלקטרודינמיקה קוונטית
פרק 20: דיאגרמות פיינמן
פרק 21: חלקיקים יסודיים
פרק 22: סיווג החלקיקים למחלקות
פרק 23: תיאוריית הקוורקים
פרק 24: חידושים בתורת השדות
פרק 25: המודל הסטנדרטי
פרק 26: תיאוריית המיתרים

+ חלק ה: אסטרופיסיקה - הפיסיקה של היקום

פרק 27: המפץ הגדול, בריאת העולם על-פי הפיסיקה
פרק 28: מתיאוריית התפיחה ועד לתעלומת האנרגיה האפלה
פרק 29: חורי תולעת ומכונות זמן
פרק 30: הפיסיקה והמציאות

מתוך ההקדמה
את הפיסיקה נוהגים לחלק לפיסיקה קלסית ולפיסיקה מודרנית. הפיסיקה הקלסית כוללת תיאוריות אשר פותחו לפני סוף המאה ה-19, כגון המכניקה הניוטונית ותורת החשמל. הפיסיקה המודרנית כוללת את תורת היחסות ותורת הקוונטים שנוסחו בתחילת המאה העשרים, וכמה תיאוריות שהתפתחו במחצית השנייה של המאה העשרים, כגון אלקטרודינמיקה קוונטית, ותורת המיתרים.

התיאוריות של הפיסיקה המודרנית יצרו מהפכה בחשיבה מדעית. הן שינו את מושגינו אודות היקום שבו אנו חיים, ואף הביאו לעיון מחדש בבעיות פילוסופיות עתיקות יומין. מטרת הספר היא לתאר את הרעיונות החשובים של הפיסיקה הקלסית והמודרנית כך שיהיו מובנים גם לקורא שאין לו ידע קודם בתחום, ולהסביר כיצד נראה לנו היקום היום על פי עקרונות הפיסיקה המודרנית.

חלקו הראשון של הספר עוסק בהתפתחות הפיסיקה הקלסית ובהצלחותיה. החלק השני דן בתורת היחסות והחלק השלישי בתורת הקוונטים. החלק הרביעי סוקר את תיאוריית החלקיקים היסודיים ואת תורת השדות הקוונטית שפותחו במחצית השנייה של המאה העשרים, והחלק החמישי עוסק באסטרופיסיקה - הפיסיקה של היווצרות היקום והתפתחותו.

כמה מן הפרקים דנים גם בשאלות פילוסופיות. למשל, כיצד אנו יכולים לסמוך על המדע אם יתכן שהמהפכה המדעית הבאה תהפוך את הידע הנוכחי שלנו למוטעה? האם יש גבול להתקדמות המדע או שזה תהליך שאין לו סוף? האם, על פי הפיסיקה, יש לאדם רצון חופשי? וכיצד מתיישבת הסתירה בין דת למדע? מכיוון שהפיסיקה המודרנית טשטשה את הגבולות שבין המדע לפילוסופיה, שאלות מעין אלה הן היום חלק בלתי נפרד מהדיון בעקרונות הפיסיקה המודרנית.

מתוך הספר הפרק הראשון
מבשרי הפיסיקה הקלסית

שתי מהפכות
מהפכת הפיסיקה המודרנית היא המהפכה הגדולה השנייה בתולדות הפיסיקה. המהפכה הראשונה, שאפשר לכנותה המהפכה הניוטונית, התרחשה במאה ה-17, כאשר התפרסמה המכניקה של ניוטון, שבישרה למעשה את הולדת הפיסיקה. המהפכה הניוטונית התבססה על תגליות של כמה אנשי מדע דגולים שקדמו לניוטון, ובעיקר על ניסוייו של גלילאו גלילי בתנועות של גופים ועל תצפיותיו של יוהאנס קפלר, שגילה את חוקי התנועה של כוכבי הלכת. היו גם פילוסופים שהשפיעו על עבודתו של ניוטון, ומהם נזכיר את פרנסיס בֵּיקוֹן ואת רנה דקרט. ואולם למהפכה הניוטונית גרם קודם כל שינוי בשיטות המחקר, כלומר, שינוי בהשקפה על הדרך שבה יש ללכת כדי להתחקות אחר סודות הטבע.

היום אנו יודעים כי הדרך היעילה לגלות את חוקי הטבע מבוססת על ניסויים זהירים ומדויקים המתוכננים בקפידה. ניסוי הוא פעולה מכוונת ומחושבת של חוקר, הכרוכה בפעולת הכנה מדוקדקת שנועדה לקבוע את תנאי התהליך והמדידה. על פי תוצאות הניסויים מנוסחת תיאוריה, שהיא מערך של חוקים ונוסחאות שאפשר לגזור אותם בעזרת כללים לוגיים ופעולות מתמטיות מכמה עקרונות בסיסיים, בדומה למשפטים בתיאוריה מתמטית (למשל, הגיאומטריה האוקלידית), שנובעים ממספר מצומצם של אקסיומות.

למרות הדמיון בין התיאוריה המתמטית לתיאוריה הפיסיקלית, יש הבדל יסודי ביניהן. לתיאוריה מתמטית יש תוקף גם אם היא אינה מתאימה למציאות המוכרת לנו. בפיסיקה, לעומת זאת, ההתאמה למציאות היא המבחן העליון לתקפותה של תיאוריה. תיאוריה פיסיקלית עשויה להיראות מוצלחת והגיונית, ואולם אם יסתור הניסוי את התוצאות שניבאה, יש לתקנה או להחליפה בתיאוריה אחרת.

תיאוריה פיסיקלית מופיעה, בדרך כלל, לאחר שמצטברות תוצאות של ניסויים רבים המקיפים תחום מסוים של תופעות טבע. ואולם לעתים סדר הדברים שונה - תחילה עולה במוחו של המדען השערה תיאורטית, שנסמכת על ניסויים מעטים, או על שיקולי היגיון בלבד, ואחר כך בוחנים את ההשערה הזו באמצעות ניסויים מתוכננים. כך או כך, אף על פי שהתיאוריות הן הליבה של מדע הפיסיקה, לניסויים יש תפקיד מכריע בהתפתחותו של כל ענף פיסיקלי.

ההכרה בעליונות הניסוי על העיון לא היתה מקובלת עד המאה ה-17. התורות ששלטו עד אז במדעי הטבע, שמקורן היה בפילוסופיה היוונית הקדומה, לא היו מנותקות לחלוטין מהמציאות, אך הן הסתפקו בתצפית שטחית על הטבע, והתבססו יותר על ההיגיון והאינטואיציה. ואולם מתברר כי ההיגיון האנושי והאינטואיציה הנובעת מניסיוננו היומיומי אינם מורי דרך טובים במדע. כשנבחנו אותן תורות מסורתיות בניסויים, התברר כי במקרים רבים הן היו מוטעות, כלומר, הניבויים שלהן לא תאמו את המתרחש במציאות.

במיוחד נכון הדבר בנוגע לתורתו של אריסטו, שמשלה בכיפה במשך ימי הביניים ועד המאה ה-17. אריסטו, שחי בין השנים 384-322 לפנה"ס, היה תלמידו של הפילוסוף אפלטון, ושימש, בין השאר, מורהו של המצביא הגדול אלכסנדר מוקדון. אריסטו היה הוגה וחוקר שקדן שהציג בספריו תמונת עולם שיטתית אשר הקיפה את כל תחומי הידע. הוא ערך תצפיות רבות ואסף בחריצות נתונים ניסויים, אלא שדרכו ללמוד מן הניסיון לא היתה מתוחכמת, ובדרך כלל הוא הסתפק בתצפית סבילה ולא ערך ניסויים מתוכננים. למשל, הוא קבע כי ככל שגוף כבד יותר הוא נופל מהר יותר. אילו היה טורח להעמיד הצהרה זו במבחן הניסוי, הוא היה מגלה עד מהרה כי כשמפילים אבן ונוצה, האבן אכן מגיעה לקרקע לפני הנוצה, אך כשמפילים שתי אבנים שאחת מהן כבדה פי אלף מהשנייה, שתיהן מגיעות ארצה כמעט ביחד. היום אנו יודעים שהסיבה לכך היא התנגדות האוויר, הבולמת את הנוצה הקלה והשטוחה אך כמעט שאינה משפיעה על נפילת האבנים.

במאה ה-13 יצר תומס אקווינס סינתזה בין תורתו של אריסטו לנצרות, ובהדרגה החלה הכנסייה הקתולית לראות בפילוסופיה ובמדע האריסטוטליים חלק מהאמונה הנוצרית. גם בארצות הפרוטסטנטיות, שמרדו בסמכותו של האפיפיור, התייחסו לתורת אריסטו כאל תורה מקודשת. רק בסוף המאה ה-16, כאשר היקיצה מתרדמת ימי הביניים הגיעה גם למדעי הטבע, קם סוף סוף מישהו ובחן את קביעותיו של אריסטו בעזרת ניסויים. היה זה גלילאו גלילי, יליד פיזה שבאיטליה.

חלוצי המדע הניסויי - גלילאו וקפלר
גלילאו גלילי חי בתקופה שבה התחדש החיפוש אחר הדעת. הרנסנס בתרבות ובאמנות שהתפתח במאה ה-14 באיטליה וממנה התפשט בכל אירופה, המצאת הדפוס (באמצע המאה ה-15), גילוי אמריקה (בסופה), הרפורמציה (במאה ה-16) וגילוי אוסטרליה (בתחילת המאה ה-17) - כל אלה היו בין הגורמים שתרמו לרוח ההתחדשות במדע. הוגים ומדענים בארצות שונות באירופה החלו לפקפק בנכונות הדוֹגמות האריסטוטליות במדעי הטבע. גלילאו התבלט בין בני אותה קבוצה נבחרת כמתמטיקאי מוכשר, חלוץ של ממש בתחום המדע הניסויי, ואיש אמיץ שאינו נרתע ממלחמה במוסכמות. הוא למד רפואה בפיזה ואחר-כך שימש פרופסור למתמטיקה בפיזה ובפדובה. בשנים 1610 - 1633 שימש פילוסוף ומתמטיקאי בחצר הדוכס הגדול של טוסקנה בפירנצה, ובתקופה זו גילה את רוב תגליותיו החשובות.

בימים ההם ניטש מאבק עז בין הקתוליות והפרוטסטנטיות באירופה, וסכנה של ממש ריחפה על ראשיהם של קתולים שוחרי חידושים. ב-1600 הועלה על המוקד ברומא ג'וֹרדָנוֹ בּרוּנוֹ. חטאו היה שדגל בתורתו של ניקולס קופרניקוס שטען כי הארץ מקיפה את השמש, בניגוד לדעה שהיתה מקובלת על הכנסייה והתבססה על תורתו של תלמי מן המאה השנייה לספירה. גלילאו, שאף הוא תמך בתורת קופרניקוס, עורר עליו שוב ושוב את זעמם של קתולים אדוקים, אף שתמרן בזהירות בין איסורי הכנסייה לבין השאיפה לפרסם ברבים את דעותיו ותגליותיו.

תגליותיו החשובות של גלילאו היו בשני תחומים: אסטרונומיה וחקר תנועותיהם של גופים. בתחום האסטרונומיה היה גלילאו הראשון שחקר את גרמי השמים בטלסקופ, זמן קצר לאחר שהמציאוהו מלטשי עדשות הולנדים. בעזרת הטלסקופ גילה כי בשמים יש הרבה יותר כוכבים משרואה העין הערומה, כי על הירח יש הרים וכי לכוכב הלכת צדק יש ארבעה ירחים לפחות. גלילאו גם גילה כתמים על השמש והסיק מתנועתם כי השמש סובבת סביב צירה. מתצפיותיו על נוגה הסיק כי כוכב הלכת הזה חג סביב השמש ולא סביב כדור הארץ.

בתחום חקר התנועה היה גלילאו הראשון שערך מדידות מדויקות של תנועת גופים כשהם נופלים, מתגלגלים במדרון או מתנדנדים כשהם תלויים בקצהו של חוט. הוא מצא כי מהירות הנפילה של גופים אינה תלויה במשקלם (בניגוד לתורת אריסטו), וניסח את חוק הנפילה החופשית. כמו כן גילה את חוק התנועה של המטוטלת, וחישב את מסלולו של כדור הנורה מתותח.

תרומתו של גלילאו להתקדמות המדע מתבטאת בעיקר בכך שהוא הציב את היסודות למדע הניסויי, ושגילה את הקשר בין המתמטיקה והפיסיקה. כיום נראה לנו מובן מאליו שאפשר לתאר תופעות פיסיקליות באמצעות נוסחאות מתמטיות, אך לא אלה היו פני הדברים לפני זמנו של גלילאו. אריסטו גרס כי המתמטיקה אינה הכלי המתאים לתיאור המציאות הגשמית המורכבת. לטענתו, אי אפשר לתאר באמצעות המתמטיקה את הגיוון והריבוי של הצורות בטבע. בין הפילוסופים היווניים היו שסברו אחרת. למשל, תלמידיו של פיתגורס, במאה החמישית לפנה"ס, סברו כי הסדר בקוסמוס הוא ביסודו מתמטי, וכמוהם סבר גם אפלטון, מורהו של אריסטו, במאה הרביעית לפנה"ס. במאה השלישית לפנה"ס, פתר ארכימדס בעיות בפיסיקה בשיטות מתמטיות. ואולם בימי הביניים הגישה האריסטוטלית היא שמשלה בכיפה.

כאשר קבע גלילאו שאת החוקים הבסיסיים של הטבע אפשר לתאר בעזרת המתמטיקה ("ספר הטבע... כתוב בשפת המתמטיקה") הוא חידש בכך חידוש גדול. לא היתה זו אמירה בעלמא. במחקריו על תנועותיהם של גופים, כגון תנועה בקו ישר במהירות קבועה או בתאוצה קבועה, או תנועה של פגז תותח, הדגים גלילאו בפועל כיצד צריך הפיסיקאי לנתח את תוצאות ניסוייו וכיצד יש לשלב בניתוח שיקולים תיאורטיים כדי להגיע אל הנוסחאות המתמטיות המתאימות.

דוגמה לדרך מחקרו של גלילאו היא ניסוח חוק הנפילה החופשית. אריסטו טען שמהירות הנפילה נמצאת ביחס ישר למשקלו של הגוף הנופל. גלילאו הפריך טענה זו בנימוק ההגיוני הזה: נניח שאנו מפילים שני גופים שאחד מהם שוקל פי שניים מהשני. לפי אריסטו, מהירות הנפילה של גוף א', הכבד, תהיה גדולה פי שניים מזו של גוף ב', הקל. ואולם, מה יקרה אם נקשור יחדיו את שני הגופים, ואז נניח להם ליפול? אפשר לטעון, שמכיוון שהגוף הכבד שואף ליפול מהר והגוף הקל שואף ליפול לאט יותר, מהירות הנפילה תהיה בין המהירות הגבוהה לנמוכה. ואולם אפשר גם לטעון כי על ידי הקשירה יצרנו גוף חדש שמשקלו גדול יותר ממשקלו של גוף א'. לכן מהירות נפילתו צריכה להיות גדולה יותר ממהירות הנפילה של גוף א'! הגענו לסתירה. שני הטיעונים, ששניהם נראים הגיוניים, נותנים תוצאות שונות. מכאן שהנחת היסוד שלנו היתה שגויה. לשרשרת טיעונים מעין זו, המנתחת התנהגות של מערכת פשוטה על סמך הנחות מסוימות שמניחים על תכונותיה, קוראים "ניסוי מחשבתי" (משום שהיא מתארת ניסוי שנעשה במחשבה ולא בפועל).

גלילאו לא הסתפק בניסוי מחשבתי וערך גם ניסוי ממשי. בספרו שיחות והוכחות מתמטיות על שני מדעים חדשים הדנים במכאניקה כתב כך: "אריסטו אומר כי כדור ברזל בן מאה ליטרות, הנופל מגובה מאה אמות, מגיע לארץ קודם שהספיק כדור בן ליטרה אחת ליפול אמה אחת. ואני אומר ששניהם מגיעים בבת אחת. אם תערוך את הניסוי הזה תמצא שהגדול מקדים את הקטן בשתי אצבעות, כלומר, בשעה שהגדול מגיע לארץ, יפגר הקטן שתי אצבעות אחריו". גלילאו הבין כי התנגדות האוויר היא הגורמת להבדל הקטן של "שתי אצבעות", ובהמשך הוא כותב: "במרחב שאין בו כל התנגדות היו כל הגופים נופלים באותה מהירות". מרשימותיו של גלילאו עולה כי הוא אכן ערך בפועל ניסוי של הפלת משקולות ממגדל, אם כי הסיפור שעשה זאת ממגדל פיזה, בהופעה פומבית לעיני הפרופסורים והסטודנטים של אוניברסיטת פיזה, כנראה אינו נכון.

מתצפיותיו בגופים נופלים הסיק גלילאו כי מהירות הנפילה אינה קבועה, אלא הולכת וגדלה. הוא העלה שתי השערות: אפשרות אחת היא שהמהירות הולכת וגדלה ביחס ישר לזמן שחלף, והאפשרות השנייה היא שהמהירות גדלה ביחס ישר למרחק שעבר הגוף. את ההשערה השנייה ביטל בעזרת שיקול הגיוני - בתחילת התנועה מהירות הגוף היא אפס, וכדי שיתחיל לנוע, מהירותו צריכה לגדול עוד לפני שעבר מרחק כלשהו. לא נותר לו אלא לבדוק את נכונות ההשערה הראשונה.

גלילאו חישב ומצא שאם המהירות גדלה ביחס ישר לזמן (היום קוראים לתנועה כזו "תנועה בתאוצה קבועה") אזי המרחק שעבר הגוף יהיה ביחס ישר לזמן בריבוע. למשל, אם זמן הנפילה גדל פי שניים, המרחק שיעבור הגוף יגדל פי ארבעה. בידי גלילאו לא היו האמצעים למדוד במדויק את הזמן החולף כאשר גוף נופל. במקום זאת מדד את הזמן הנדרש לכדור ברונזה המתגלגל על מדרון חלק להגיע לתחתית המדרון. את הזמנים הצליח למדוד בדייקנות בעזרת שעון מים פשוט. הוא מצא כי המרחקים אכן התייחסו זה לזה כריבועי הזמנים.

גלילאו חזר על הניסוי עם שיפועים הולכים וגדלים, ותמיד קיבל אותה תוצאה: המרחק נמצא ביחס ישר לזמן בריבוע. הוא טען כי אפשר להסיק מכך שחוק זה מתקיים גם בנפילה חופשית, שהיא כמו גלגול במדרון שזווית השיפוע שלו היא 90 מעלות. מדידות מדויקות של גופים נופלים שנעשו אחרי זמנו הראו כי צדק.

גלילאו פירסם את תגליותיו בכמה ספרים, ועל מקצתם מתחה הכנסייה ביקורת נוקבת. נאמר עליהם כי הם מסוכנים "יותר מלותר וקלווין גם יחד". הסאה הוגדשה בשנת 1632, כשהתפרסם ספרו "דו-שיח על שתי שיטות העולם הגדולות" שדן בשיטותיהם של תלמי ושל קופרניקוס. למרות ניסוחיו הזהירים, הציג הספר נימוקים כבדי משקל בזכות שיטת קופרניקוס האסורה. גלילאו הוזמן לרומא והועמד למשפט האינקוויזיציה. הוא אולץ להתכחש בפומבי לתורת קופרניקוס, ואת שמונה השנים האחרונות של חייו בילה במאסר בית באחוזתו הקטנה ליד פירנצה.

חלוץ נוסף של המהפכה הניוטונית היה יוהאנס קפלר, מתמטיקאי ואסטרונום, שלימד באוניברסיטה של גרץ באוסטריה, וכמנהג אותה תקופה עסק גם באסטרולוגיה. קפלר שימש זמן מה עוזרו של האסטרונום הדני המהולל טיכו ברהה (Brahe), שניהל מצפה כוכבים משוכלל ליד פראג. אף על פי שבמצפה זה לא השתמשו בטלסקופ, הצליחו טיכו ברהה ועוזריו לאסוף כמות מרשימה של נתונים אסטרונומיים שהיו מדויקים במידה ניכרת יותר מנתונים קודמים. לאחר מותו של טיכו ברהה בשנת 1601, ניסה קפלר לגלות בעזרת הנתונים שאסף רבו את מסלוליהם המדויקים של כוכבי הלכת. את חיפושיו הדריכו רעיונות שהיום אין להם מקום במחקר המדעי.

לדוגמה, הוא ניסה למצוא הרמוניה כלשהי בין מסלולי ששת כוכבי הלכת שהיו ידועים בזמנו, וכשעלה בידו לשרטט את המסלולים הללו בין חמישה גופים גיאומטריים משוכללים הכלואים זה בתוך זה, ראה בכך את פסגת הצלחתו. במבט לאחור, "תגלית" זו היא חסרת ערך. ואולם התעקשותו של קפלר לחשב במדויק את מסלולי כוכבי הלכת הביאה לתוצאות נוספות, והן שהוכחו לבסוף כתגליות החשובות של עבודת חייו. בעבודה מאומצת שנמשכה עשרים שנה גילה קפלר כי כוכבי הלכת מקיפים את השמש במסלולים אליפטיים, וניסח את הפרמטרים של המסלולים הללו בעזרת שלושה חוקים, המכונים חוקי קפלר.

חוקים אלה, שפורסמו בין השנים 1609 - 1619, סייעו אחר כך לניוטון לחשב את הכוחות השוררים בין השמש לכוכבי הלכת ולנסח את חוק הכבידה האוניברסלי. קפלר אף היה הראשון שהסביר איך פועלות העדשות בטלסקופ וכיצד מתפקדת העין האנושית. הוא נחשב על כן למייסד האופטיקה המודרנית.

הפיסיקה והפילוסופיה - ביקון ודקרט
בעת העתיקה ובימי הביניים היו מדעי הטבע והפילוסופיה קשורים זה בזה עד כדי כך שנחשבו לתחום דעת אחד. במאה ה-17 עדיין נחשבו מדעי הטבע לחלק מהפילוסופיה, ולעתים קרובות נקראו "הפילוסופיה של הטבע". תגליותיהם של אנשי המדע הניסויי כקפלר וגלילאו הביאו לידי כך שהפיסיקה נפרדה מהפילוסופיה ונעשתה מדע עצמאי. ואולם לא היה זה ניתוק גמור, ובין המדע לפילוסופיה היו קשרים דו-כיווניים ערים ומפרים. התגליות המדעיות של המאה ה-16 וה-17 השפיעו על הפילוסופיה, והפילוסופים מצדם השפיעו על חקר מדעי הטבע. שני פילוסופים שהשפיעו על התפתחות המדע הניסויי במאה ה-17 ראויים לציון מיוחד: פרנסיס ביקוןן האנגלי, ורֶנֶה דקרט הצרפתי.

פרנסיס ביקון
פרנסיס ביקון היה בן למשפחת אצולה אנגלית שחילק את זמנו בין חיי מעשה של עורך-דין ומדינאי לבין חיי רוח של פילוסוף והוגה דעות. מאמריו וספריו קראו תיגר על תורת אריסטו והטיפו לביסוס המדע על ניסויים ותצפיות, שאל תוצאותיהם צריך המדען לגשת כשהוא משוחרר מכל דעה קדומה. בייקון עצמו לא היה מדען, לא ידע מתמטיקה, ולא תמיד היה מסוגל לעקוב אחר פרטי תגליותיהם של אנשי המדע בזמנו. ואולם הוא היטיב לתפוס את חשיבות הניסוי בגישה המדעית המודרנית ואת האפשרות להשתית אמיתות כוללניות על ניסויים ותצפיות, אף על פי שאלה לעולם אינם יכולים לבדוק את כל המקרים האפשריים. כתביו מדגישים את חשיבות השיטה האינדוקטיבית במדע, המקישה ממקרים פרטיים אל הכלל, שהיא היום חלק בלתי-נפרד ומובן מאליו ממדעי הטבע, לעומת השיטה הדדוקטיבית המיושנת של אריסטו, המעמידה בבסיס המדע משפטים שאמיתותם כביכול מוחלטת, ומהם היא מסיקה על המקרים הפרטיים.

בייקון לא הבין נכונה את תפקיד התיאוריה המדעית ולא הכיר בחשיבות המתמטיקה במדעי הטבע. הדרך שהציע לחקר הטבע, המבוססת על איסוף שקדני ושיטתי של עובדות וסידורן בטבלאות כדי למצוא את המשותף ביניהן ולהגיע בהדרגה למשפטים כלליים, אינה שימושית ביותר במדעי הטבע. עם זאת, החשיבות שייחס ללימוד ולמחקר, מלחמתו הנמרצת בדעות קדומות (שלהן קרא "אלילים"), קריאתו להפרדת המדע מהדת ומהמטפיסיקה (מטפיסיקה היא תמונת עולם כוללת שמבוססת על שיקולים החורגים מן הידע הניסויי), וכן הצורה הרהוטה והמשכנעת שבה שטח את טענותיו, הפכוהו למעין "נביא המדע המודרני" והקנו לו השפעה רבה בקרב בני דורו.

כאיש חזון היטיב בייקון לתאר את תפקיד המדע בחברה מתוקנת. הוא ניבא כי ניצול נכון של המדע ישפר את איכות החיים ויקנה לאדם שליטה באיתני הטבע. הוא גם הכיר בכך שהפעילות המדעית חייבת להיות פעילות קולקטיבית, משום שאדם אחד אינו יכול לבצע את כל הניסויים הנחוצים ולנתחם. הוא חזה על כן את חשיבותם של ארגונים, כגון מכוני מחקר ואגודות מדעיות, להתקדמות המדע. דעותיו השפיעו על מייסדי האגודה המדעית הבריטית, הלא היא "החברה המלכותית", שהוקמה ב-1660.

בשל שליטתו המעולה של בייקון בשפה האנגלית ועומק ידיעותיו בנושאים מגוונים, היו שייחסו לו את חיבור מחזותיו של בן תקופתו ויליאם שייקספיר (שהוא עצמו היה שחקן מחוסר השכלה פורמלית), ואולם אין הוכחות של ממש להשערה זו.

אמפיריציזם ורציונליזם
בייקון וגלילאו הם נציגיה של האסכולה המכונה בפילוסופיה אֶמְפִּירִיצִיזְם. אנשי אסכולה זו סבורים כי הניסיון הוא מקור כל הידע שלנו. אין הכוונה רק לניסויים מדעיים ולידע מדעי, אלא לכל סוג של ניסיון ולכל ידע על העולם שאנו רוכשים באמצעות חושינו. במדעי הטבע מדגישים האמפריציסטים את חשיבות הניסוי והתצפית. לדידם, המדע הוא תהליך מתמשך של איסוף נתונים ניסויים, שעליהם אפשר לבסס את חוקי הטבע.

אסכולה פילוסופית שנייה שהתפתחה במאה ה-17 וה-18 מכונה רציונליזם. היא טענה כי המכשירים היעילים ביותר להכרת המציאות אינם הניסיון ותפיסת החושים, העלולים להטעותנו, אלא השכל וההיגיון האנושיים. אין הכוונה שלניסוי אין כל תפקיד בהתקדמות המדע, אלא שתפקיד זה הוא שולי. לנגד עיניהם של הרציונליסטים עמדה המתמטיקה, ובייחוד הגיאומטריה, שמשפטיה נובעים באופן הגיוני ממספר מצומצם של הגדרות ואקסיומות, ואינם מתבססים כלל על ניסויים ותצפיות. לדעת הרציונליסטים זהו הדגם שיש לחקותו בכל תחומי הדעת, ובכלל זה הפילוסופיה ומדעי הטבע. הרציונליסטים לא תמכו בשיטה הדדוקטיבית המיושנת של אריסטו. הם סברו שאת הסקת חוקי הטבע יש לעשות בצורה זהירה יותר, תוך הסתמכות על חוקים לוגיים קשיחים. הם גם סברו כי את החוקים וההשערות שאותם מסיקים באופן עיוני יש להעמיד בסופו של דבר במבחן הניסוי.

רנה דקרט
רנה דקרט, שהיה פילוסוף, מתמטיקאי וחוקר טבע, הוא נציג מובהק של הגישה הרציונליסטית. דקרט נולד בכפר ליד העיר טור בצרפת והתחנך עד גיל 17 בבית-ספר של המסדר הישועי. לאחר שסיים את לימודי המשפטים באוניברסיטת פּוּאַטְיֶה, החליט להקדיש את חייו ללימוד ולחיפוש אחר האמת. מכיוון שאת הספרים בני זמנו מצא מאכזבים ובלתי-מספקים, גמר אומר ללמוד מתוך "ספר העולם" ומתוך התעמקות עצמית, כלומר לנדוד בעולם ולרכוש ניסיון מעשי, תוך בחינה מדוקדקת של כל מה שישמע ויראה. מגיל 22 נדד דקרט במשך עשר שנים ברחבי אירופה. הוא שירת כמהנדס צבאי בצבאות של מושלים קתולים ופרוטסטנטים שהשתתפו במלחמת שלושים השנה, ושמר כל אותו זמן על אורח חיים ועל אמונה של קתולי אדוק. אחר כך חי 21 שנה בהולנד, ובה החליף את מקום מגוריו כמעט בכל שנה.

ספרו הראשון שיצא לאור הוא מאמר על המתודה (Discourse de la methode) שהתפרסם בעילום שם ב-1637. (את שני חיבוריו הקודמים גנז, והם פורסמו רק לאחר מותו.) הספר נכתב בצרפתית, בתקופה שבה רוב ספרי המדע והפילוסופיה עדיין נכתבו בלטינית. בהקדמה מפרט דקרט את עיקרי שיטתו הפילוסופית והמדעית. אחר כך באים שלושה פרקים שמציגים דוגמאות לשיטה זו: פרק על האופטיקה, שכולל את חוק השבירה של קרני האור, פרק על מטאורולוגיה ופרק על הגיאומטריה האנליטית (ראו להלן). בשנים הבאות פרסם דקרט ספרים נוספים, שבהם הוסיף ופיתח את הרעיונות שבספרו הראשון, והציע הסברים (לא תמיד נכונים) לתופעות פיסיקליות שונות, כגון האור והראייה, לחץ האוויר ותנועת כוכבי הלכת. שמו התפרסם בקרב המלומדים באירופה, ובשל החידושים שברעיונותיו היו לו מתנגדים נמרצים בצד תומכים נלהבים.

דקרט ידע על תגליותיהם של גלילאו ומלומדים אחרים, והכיר בחשיבות השיטה הניסויית במדעי הטבע, אך הדגיש במיוחד את תפקידו של ההיגיון בחיפוש אחר האמת. בהתאם לכך ניסח כללים לחשיבה נכונה. למשל, שיש להישמר מדעות קדומות, שיש להטיל ספק בכל דבר כל עוד אין הוא מוכח, ושהסקת מסקנות צריכה להיעשות תוך היצמדות לשיטה מסודרת, כמו במתמטיקה. כדרך לפתרון בעיות מסובכות המליץ דקרט על פירוק הבעיה למספר רב ככל האפשר של חלקים, או סעיפים, שבכל אחד מהם יש לטפל בנפרד. הכללים הללו, לפי דקרט, כוחם יפה לכל ענפי המדע, שכולם הם השתקפויות שונות של התבונה האנושית. דקרט, כגלילאו, העריך מאוד את תפקיד המתמטיקה במדעי הטבע, ובעצם גרס כי מהותו האמיתית של העולם הגשמי היא מתמטיקה טהורה.

בחיפושיו אחר דרך אובייקטיבית לחקור את העולם הגשמי המציא דקרט את הגיאומטריה האנליטית, המבוססת על כך שלכל נקודה במרחב מיוחסים שלושה מספרים, או קואורדינטות, שמוגדרים בעזרת שלושה צירים הניצבים זה לזה. כך ניתן לתאר מושגים גיאומטריים בעזרת משוואות אלגבריות. מערכת הצירים והקואורדינטות מכונה על שמו מערכת קרטזית. דקרט תרם רבות גם לאלגברה - הוא הנהיג, למשל, את הסימון המודרני של חזקות (32 במקום 3 3). תרומתו למתמטיקה מעמידה אותו בין גדולי המתמטיקאים שבכל הזמנים.

לרעיונותיו של דקרט בדבר כללי החשיבה של המדען, אחדות המדעים השונים, תפקיד המתמטיקה במדעי הטבע והברכה שצופן המדע לאנושות, היתה השפעה רבה. ואולם תרומתו החשובה ביותר למדעי הטבע נוגעת למהות ההסבר המדעי. נבאר זאת בעזרת דוגמה. ידוע כי כאשר מים קופאים לקרח, נפחם גדל, ועל כן הקרח קל מהמים וצף על פניהם. ברוב החומרים האחרים, לעומת זאת, המוצק דחוס יותר מן הנוזל.

אפשר לשאול: מדוע המים שונים מרוב החומרים, וצפיפותם קטנה כשהם מתמצקים? ההסבר המדעי המקובל, המבוסס על ידיעותינו בכימיה ובפיסיקה, הוא שבנקודת הקיפאון מולקולות המים יוצרות מבנה מסוים, ובו הצפיפות שלהן קטנה בהשוואה לצפיפותן בנוזל. אפשר לקשור תופעה זו למבנה של מולקולת המים הבודדת, המורכבת, כידוע, משני אטומי מימן ואטום חמצן, ולהראות כי התופעה נובעת מאופי הקשרים הכימיים בין האטומים שבמולקולה.

ואולם אפשר לענות על השאלה גם באופן שונה לחלוטין: התנהגותם החריגה של המים נועדה לשמור על חיי הדגים בארצות קרות שבהן הטמפרטורה בחורף יורדת אל מתחת לאפס. אילו היו המים דומים לחומרים אחרים, הימים והאגמים היו קופאים והדגים היו נכחדים. ואולם, מכיוון שהקרח קל מהמים, הוא צף על פני האגם, ובסופו של דבר רק השכבה העליונה של המים קופאת, ושומרת על חום השכבות שמתחתיה. כך, מתחת למעטה הקרח, הדגים נשארים בחיים.

התשובה השנייה מבוססת על גישה המכונה טלאולוגיה (תכליתיות), הרואה בתכלית הדברים סיבה מספקת לקיומם. כוחה של הטלאולוגיה להסביר דברים בצורה שתתקבל על דעתנו עומד לה כל עוד נלווית לה השקפה דתית הגורסת שהאל ברא את העולם ותכנן את התופעות השונות לתכלית מסוימת. ואולם גם כך יש לגישה זו חיסרון גדול בתור הסבר מדעי: היא אינה מספקת לאדם מניע לחקור את תופעות הטבע ולרדת לשורשיהן, הואיל והיא סותמת את טענותיו בתשובה כי כאלה הם פני הדברים משום שזהו רצון האל.

ההסבר הטלאולוגי רווח אצל אריסטו, והיה מקובל גם בימי הביניים. דקרט, אף שהיה איש דתי ומציאות האל היתה אבן פינה בפילוסופיה שלו, דחה את הטלאולוגיה מכל וכל, וטען שאין לה מקום במדעי הטבע כי "יכולתו [של האל] מקיפה אינסוף דברים שסיבותיהם חורגות מבינתנו", ומכיוון "שאין שכלנו מסוגל להבין למה אלוהים עושה את מה שהוא עושה" יהיה זה יומרני מצדנו לקבוע מה תכליתן של התופעות.

לפי דקרט, כדי להבין תופעה עלינו קודם כל להכיר את החלקים הגשמיים של המערכת שבה היא מתרחשת. עלינו להגדיר את התנהגותם של אותם חלקים בעזרת תכונות ראשוניות, אוניברסליות וכמותיות (שהן לאו דווקא התכונות שאותן מגלים חושינו, כגון צבע וטעם). לאחר מכן עלינו לחקור כיצד קשורות התכונות הראשוניות הללו לתופעה הנצפית. בלשון ימינו נוכל אולי לומר כי לדעת דקרט, הטבע הוא מכונה מסובכת מכדי שנוכל לנחש את תכליתה, ועלינו להסתפק בכך שנבין כיצד חלקיה השונים של המכונה מניעים זה את זה.

כאשר דקרט כותב על המגנט, הוא מציע לחקור אותו על ידי "איסוף כל התצפיות שהניסיון יכול לספק על אבן זו", ומאלו לנסות להסיק על "אופיו של אותו מארג של איכויות פשוטות הדרוש כדי ליצור את התופעות שנצפו". בנושא המגנט אין דקרט מרחיק לכת מעבר להצעה כללית זו, אך בנושאים אחרים, כגון תכונות האוויר, מביאה לו שיטתו הישגים קונקרטיים יותר. דקרט דחה את הגישה של ימי הביניים שגרסה, בעקבות אריסטו, כי המים עולים במשאבה משום שהטבע "סולד מהריק". אפשר לראות בגישה זו טלאולוגיה, משום שהיא מסבירה את התופעה (עליית המים) בעזרת התולדה שלה (סתימת החלל הריק), במקום בעזרת גורמים הפועלים בהווה. דקרט חיפש הסבר ברוח השיטה שלו, וסלל את הדרך להסבר המקובל היום, התולה את פעולת המשאבה בלחץ האוויר החיצוני על פני המים.

בשאיפתו להתרחק מטלאולוגיה ולהסביר את כל התופעות בטבע באמצעות מודלים גשמיים, היכולים להיות מושפעים מאירועים בעבר ובהווה אך לא מאירועים בעתיד, ניסח דקרט תיאוריה מפורטת של טבע העולם הגשמי המכונה התיאוריה המכניסטית, או הפילוסופיה המכניסטית. תיאוריה זו גורסת כי אין בעולמנו אלא חומר ותנועה, וכי אפשר להסביר כל תופעה ופעולה בעולם במונחי "הצורה, הגודל, הארגון והתנועה של חלקיקים חומריים". דקרט לא האמין בריק, וסבר כי החומר גודש את היקום כולו, באופן שגם החלל הריק מלא בחומר קלוש (חומר זה נקרא "אתר" בתקופות מאוחרות יותר). החומר הקלוש מסתחרר בלי הרף במערבולות השונות זו מזו בגודל, בצורה ובמהירות הסיבוב. המערבולות הללו הן שגורמות לתנועת הגופים החומריים. לדוגמה, כוכבי הלכת נעים במסלוליהם משום שהם נסחפים במערבולת גדולה המקיפה את השמש. לפי דקרט, האל נתן את הדחיפה הראשונית לתנועת מערכת המערבולות, ומאז היא מוסיפה לנוע באופן שכמות התנועה הכוללת נשארת קבועה, אך חלוקתה בין המערבולות השונות עשויה להשתנות.

התיאוריה המכניסטית של דקרט מספקת תמונה מוחשית מאוד של היקום, משום שהיא טוענת כי תנועה נגרמת תמיד בגלל דחיפה של הגוף הנע על ידי גוף אחר; גם כשגוף נע בלי דחיפה נראית לעין, הוא בעצם נדחף על ידי תנועת האתר. ואולם התיאוריה נכשלה במבחן העיקרי הנדרש מכל תיאוריה פיסיקלית: התחזיות שלה בנוגע לתופעות ספציפיות לא התאימו למציאות. למשל, דקרט ניסה לחשב את תוצאותיהן של התנגשויות בין גופים, וניסח את תוצאות חישוביו בשורה של כללים, שרובם ככולם היו מוטעים.

ניוטון הראה כי תורת המערבולות לא עולה בקנה אחד עם חוקי קפלר המתארים את תנועת כוכבי הלכת. אף על פי כן היתה לתורה המכניסטית השפעה רבה, וחיובית, על התפתחות הפיסיקה. זאת בגלל התיזה העיקרית שלה, הטוענת כי כדי להבין את הטבע יש לדון בסיבות הקונקרטיות לתופעות, וכי האובייקטים הבסיסיים בדיון זה הם גופים חומריים ותנועותיהם. המכניקה הקלסית אימצה כמה מהנחותיה של התורה המכניסטית; למשל, ההשערה על נצחיות התנועה ביססה את עקרון ההתמדה, שהוצע לפני כן על ידי גלילאו, והפך אחר כך לאבן פינה במכניקה של ניוטון. אותה השערה גם הובילה בסופו של דבר לחוקי השימור של האנרגיה והתֶּנַע. יסודות אחרים של התיאוריה המכניסטית, כגון תורת המערבולות, שלטו זמן מה במחשבה המדעית עד שהופרכו ונדחו.

דקרט הפילוסוף
תרומתו של דקרט לפילוסופיה מאפילה על תרומותיו לפיסיקה ולמתמטיקה. הוא נחשב לפילוסוף הראשון שהשתחרר מכבלי החשיבה של ימי הביניים ולמייסד הפילוסופיה המודרנית. שאיפתו להגיע לתיאור מושלם וודאי של העולם גרמה לו להתעמק בשאלות פילוסופיות כבדות משקל, כגון שאלת הקשר בין הגוף והנפש ומציאות האלוהים. בספריו הוא דן ארוכות בשאלות אלה, וכן בשאלה מהי מידת הוודאות שאנו יכולים לייחס למציאות, לתחושותינו ולמחשבותינו. מפורסמת הצהרתו "אני חושב, משמע אני קיים", שהיא נקודת המוצא שלו בדיון הזה.

דקרט הציג השקפה פילוסופית מתקדמת על הביולוגיה. הוא טען כי "אין תופעה בטבע שאי אפשר להסבירה בעזרת סיבות פיסיקליות טהורות", כולל מהות החיים. בגוף החי ראה מכונה משוכללת הכפופה לחוקי הטבע, הן כשמדובר בחיות והן כשמדובר בגוף האדם. ההבדל היחידי הוא שבגוף האנושי שוכנת נפש, שהיא ישות בפני עצמה, בעלת מודעות עצמית ויכולת חשיבה. הנפש, לפי דקרט, היא מהות לא גשמית, וחוקי הטבע אינם חלים עליה.

גוף האדם, לעומת זאת, כפוף לחוקי הפיסיקה, ואת פעולותיו, כגון תנועת השרירים ופעולת החושים השונים, אפשר לחקור באותה צורה שבה אנו חוקרים תופעות טבע אחרות. דוגמה לכך היא מחזור הדם בגוף, שנתגלה על ידי הרווי. דקרט ראה בתגלית זו פירצה ראשונה בחיץ שהבדיל בין הפיסיקה לביולוגיה. השאלה שהציב דקרט: כיצד מתקשרת הנפש הרוחנית עם הגוף הגשמי? ידועה בפילוסופיה בשם "בעיית הדואליות של הגוף והנפש".

לפי דקרט, לבעלי חיים אין נפש, ועל כן הם כמכונות לכל דבר. אין להם תודעה, ותגובותיהם לגירויים חיצוניים נשלטות על ידי גורמים מכניים (שהיום אנו קוראים להם רפלקסים ואינסטינקטים), ולא על ידי פעולה תבונית. מקצת התגובות האנושיות גם הן מקורן בגורמים מכניים כאלה, אלא שהאדם מסוגל לשלוט באינסטינקטים שלו באמצעות שכלו וכוח רצונו. במילים אחרות, הנפש יכולה לשלוט בגוף הגשמי. רעיונות אלה של דקרט עוררו הדים רבים והמריצו את המחקר בביולוגיה. היתה להם השפעה ישירה על התיאוריות ששלטו בפיסיולוגיה ובפסיכולוגיה עד למאה התשע-עשרה.

בשנת 1649 נסע דקרט לשטוקהולם, לאחר הזמנות חוזרות ונשנות של קריסטינה מלכת שבדיה, בת ה-23, שהיתה תומכת נלהבת של התרבות והאמנות ושאפה ללמוד פילוסופיה מפי הפילוסוף המפורסם ביותר באירופה. החורף הקשה, והעובדה שהמלכה הנמרצת קבעה את שיעורי הפילוסופיה לשעה חמש לפנות בוקר, לא היטיבו עם בריאותו של דקרט. הוא לקה בהצטננות שהתפתחה לדלקת ריאות ומת בפברואר 1650.

© כל הזכויות שמורות לעם עובד הוצאה לאור

היקום על פי הפיסיקה המודרנית - יורם קירש


לראש העמוד

מומלצים: ספרים | כתב עת ספרים | עולם חדש | רמקולים | זכות הילד לכבוד
| סמיוטיקה | מטר | רמות | Tom | דלילה | גד ויספלד | מיקרוטופינג

ספרים חדשים באוגוסט 2019:
אולטימטום, אי אפשר לברוח מהשמש, אלוהים אתה שם? זאת מרגרט, אמש, לילה אחרון, בין המולדות, במקום גרניום, גיא בן הינום, גשם חייב לרדת, דוניא, האוויר שאת נושמת, האיש שלא שרף את קפקא, האישה שלא הייתה, האלמנה השחורה, הזנה רעילה, הכד השחור: רומן משפחתי, הכלה מאיסטנבול, המיסה של האתאיסט, המשהו הזה, הסבך, השועלים של שמשון, וינה 1900 , חוק 5 השניות, חיים לנצח, יפים כמו שהיינו, לֻזוּמִּיַאת: התחייבויות וחובות מופרים, לא העזנו לדעת, לאהוב מחדש, לקראת אוטוביוגרפיה מינורית, מבוסס על סיפור אמיתי, מסע דילוגים, מרלנה, נהר הקרח, נשים ללא גברים, סודות, סוכרי יוסי - אמזלג, סטארט אפ, סער ופרץ, ספר געגועים, עגלות , עוד לילה אחד, עינה של האורקל, על מקום הימצאה, עצי לבנה ומסילות ברזל, פול אוסטר 4321, פיצות,איקאה ודילמת האיש השמן, ציפור בעיר קדושה, רומן, רשימת המוזמנים, שמיים שאין להם חוף.

ספרים חדשים

סמיוטיקה - בניית אתרים, עיצוב אתרים
* * *