Eine Geschichte der antiken griechischen Physik

In der Antike war das systematische Studium grundlegender Naturgesetze kein großes Problem. Die Sorge blieb am Leben. Die Wissenschaft, wie sie zu dieser Zeit existierte, bestand hauptsächlich aus Landwirtschaft und schließlich Ingenieurwesen, um das tägliche Leben der wachsenden Gesellschaften zu verbessern. Das Segeln eines Schiffes nutzt zum Beispiel den Luftwiderstand, das gleiche Prinzip, das ein Flugzeug in der Luft hält. Die Alten konnten herausfinden, wie man Segelschiffe ohne genaue Regeln für dieses Prinzip baut und betreibt.

Mit Blick auf Himmel und Erde

Die Alten sind vielleicht am besten für ihre Astronomie bekannt, die uns auch heute noch stark beeinflusst. Sie beobachteten regelmäßig die Himmel, von denen angenommen wurde, dass sie ein göttliches Reich mit der Erde im Zentrum sind. Jedermann war sicher klar, dass sich Sonne, Mond und Sterne in regelmäßigen Abständen über den Himmel bewegten, und es ist unklar, ob ein dokumentierter Denker der Antike daran dachte, diesen geozentrischen Standpunkt in Frage zu stellen. Unabhängig davon begannen die Menschen Sternbilder am Himmel zu identifizieren und verwendeten diese Tierkreiszeichen, um Kalender und Jahreszeiten zu definieren.

Die Mathematik entwickelte sich zuerst im Nahen Osten, obwohl die genauen Ursprünge davon abhängen, mit welchem ​​Historiker man spricht. Es ist fast sicher, dass der Ursprung der Mathematik in einfachen Aufzeichnungen in Handel und Verwaltung lag.

Ägypten hat bei der Entwicklung der Grundgeometrie tiefgreifende Fortschritte erzielt, da nach der jährlichen Überschwemmung des Nils das landwirtschaftliche Gebiet klar abgegrenzt werden muss. Die Geometrie fand auch in der Astronomie schnell Anwendung.

Naturphilosophie im antiken Griechenland

Als die griechische Zivilisation entstand, war es jedoch endlich soweit, dass - trotz der Tatsache, dass es immer noch häufige Kriege gab - eine intellektuelle Aristokratie entstand, eine Intelligenz, die sich der systematischen Erforschung dieser Fragen widmen konnte. Euklid und Pythagoras sind nur einige der Namen, die im Laufe der Jahrhunderte in der Entwicklung der Mathematik aus dieser Zeit mitschwingen.

In den Naturwissenschaften gab es ebenfalls Entwicklungen. Leucippus (5. Jahrhundert v. Chr.) Lehnte es ab, die alten übernatürlichen Erklärungen der Natur zu akzeptieren und erklärte kategorisch, dass jedes Ereignis eine natürliche Ursache habe. Sein Schüler Demokrit setzte dieses Konzept fort. Die beiden waren Befürworter eines Konzepts, wonach alle Materie aus winzigen Teilchen besteht, die so klein sind, dass sie nicht aufgebrochen werden können. Diese Teilchen wurden Atome genannt, von einem griechischen Wort für "unteilbar". Es würde zwei Jahrtausende dauern, bis die atomistischen Ansichten ihre Unterstützung fanden, und noch länger, bis Beweise für die Unterstützung der Spekulationen vorlagen.

Die Naturphilosophie des Aristoteles

Während sein Mentor Plato (und seine Mentor, Sokrates) beschäftigte sich weitaus mehr mit Moralphilosophie, während Aristoteles (384 - 322 v. Chr.) eher weltliche Grundlagen hatte. Er förderte das Konzept, dass die Beobachtung physikalischer Phänomene letztendlich zur Entdeckung von Naturgesetzen führen könnte, die diese Phänomene bestimmen, obwohl Aristoteles im Gegensatz zu Leucippus und Democritus der Ansicht war, dass diese Naturgesetze letztendlich göttlicher Natur seien.

Es war eine Naturphilosophie, eine Beobachtungswissenschaft, die auf Vernunft beruhte, aber nicht experimentierte. Er wurde zu Recht wegen mangelnder Genauigkeit (wenn nicht sogar völliger Nachlässigkeit) in seinen Beobachtungen kritisiert. Zum Beispiel stellt er fest, dass Männer mehr Zähne haben als Frauen, was sicherlich nicht der Fall ist.

Trotzdem war es ein Schritt in die richtige Richtung.

Die Bewegungen von Objekten

Eines von Aristoteles 'Interessen war die Bewegung von Objekten:

• Warum fällt ein Stein, während Rauch aufsteigt??
• Warum fließt Wasser nach unten, während Flammen in die Luft tanzen?
• Warum bewegen sich die Planeten über den Himmel??

Er erklärte dies, indem er sagte, dass alle Materie aus fünf Elementen zusammengesetzt sei:

• Feuer
• Erde
• Luft
• Wasser
• Äther (göttliche Substanz des Himmels)

Die vier Elemente dieser Welt tauschen sich aus und stehen in Beziehung zueinander, während Äther eine völlig andere Art von Substanz war. Diese weltlichen Elemente hatten jeweils natürliche Bereiche. Zum Beispiel existieren wir dort, wo das Erdreich (der Boden unter unseren Füßen) auf das Luftreich (die Luft um uns herum und so hoch wie wir sehen können) trifft..

Für Aristoteles lag der natürliche Zustand der Objekte in einem Gleichgewicht mit den Elementen, aus denen sie zusammengesetzt waren. Die Bewegung von Objekten war daher ein Versuch des Objekts, seinen natürlichen Zustand zu erreichen. Ein Stein fällt, weil das Erdreich untergegangen ist. Wasser fließt nach unten, weil sich sein natürlicher Bereich unter dem Erdbereich befindet. Rauch steigt auf, weil er sowohl aus Luft als auch aus Feuer besteht und versucht, das Reich des hohen Feuers zu erreichen, weshalb sich die Flammen auch nach oben ausbreiten.

Es gab keinen Versuch von Aristoteles, die von ihm beobachtete Realität mathematisch zu beschreiben. Obwohl er die Logik formalisierte, betrachtete er die Mathematik und die natürliche Welt als grundlegend unabhängig. Die Mathematik befasste sich seiner Ansicht nach mit unveränderlichen Objekten, denen die Realität fehlte, während sich seine natürliche Philosophie darauf konzentrierte, Objekte mit einer eigenen Realität zu verändern.

Mehr Naturphilosophie

Zusätzlich zu dieser Arbeit über den Antrieb oder die Bewegung von Objekten hat Aristoteles umfangreiche Studien in anderen Bereichen durchgeführt:

• ein Klassifikationssystem geschaffen, das Tiere mit ähnlichen Merkmalen in "Gattungen" unterteilt.
• studierte in seiner Arbeit Meteorologie nicht nur die Natur von Wettermustern, sondern auch Geologie und Naturgeschichte.
• formalisierte das mathematische System namens Logik.
• umfangreiche philosophische Arbeit über die Natur der Beziehung des Menschen zum Göttlichen sowie ethische Überlegungen

Aristoteles 'Werk wurde im Mittelalter von Gelehrten wiederentdeckt und er wurde zum größten Denker der Antike erklärt. Seine Ansichten wurden zur philosophischen Grundlage der katholischen Kirche (in Fällen, in denen sie der Bibel nicht direkt widersprachen) und in den folgenden Jahrhunderten wurden Beobachtungen, die nicht mit Aristoteles übereinstimmten, als Ketzer verurteilt. Es ist eine der größten Ironien, dass ein solcher Befürworter der Beobachtungswissenschaft verwendet wird, um eine solche Arbeit in Zukunft zu verhindern.

Archimedes von Syrakus

Archimedes (287 - 212 v.Chr.) Ist am besten bekannt für die klassische Geschichte, wie er beim Baden die Prinzipien der Dichte und des Auftriebs entdeckte und sofort durch die Straßen von Syrakus rannte und nackt "Eureka!" Schrie. (was grob übersetzt "Ich habe es gefunden!" bedeutet). Darüber hinaus ist er für viele andere bedeutende Leistungen bekannt:

• skizzierte die mathematischen Prinzipien des Hebels, einer der ältesten Maschinen
• schuf ausgeklügelte Flaschenzugsysteme, die angeblich in der Lage waren, ein Schiff in voller Größe durch Ziehen an einem einzigen Seil zu bewegen
• definierte das Konzept des Schwerpunkts
• schuf das Gebiet der Statik und verwendete die griechische Geometrie, um Gleichgewichtszustände für Objekte zu finden, die für moderne Physiker eine Belastung darstellen würden
• Angeblich wurden viele Erfindungen erfunden, darunter eine "Wasserschnecke" für Bewässerungs- und Kriegsmaschinen, die Syrakus im Ersten Punischen Krieg gegen Rom half. Einige schrieben ihm zu, dass er in dieser Zeit den Kilometerzähler erfunden habe, obwohl dies nicht bewiesen wurde.

Die vielleicht größte Leistung von Archimedes bestand jedoch darin, Aristoteles 'großen Fehler, Mathematik und Natur zu trennen, in Einklang zu bringen. Als erster mathematischer Physiker zeigte er, dass detaillierte Mathematik mit Kreativität und Vorstellungskraft sowohl für theoretische als auch für praktische Ergebnisse angewendet werden kann.

Hipparchus

Hipparchus (190 - 120 v. Chr.) Wurde in der Türkei geboren, obwohl er Grieche war. Er wird von vielen als der größte beobachtende Astronom des antiken Griechenlands angesehen. Mit von ihm entwickelten trigonometrischen Tabellen wandte er Geometrie streng auf das Studium der Astronomie an und war in der Lage, Sonnenfinsternisse vorherzusagen. Er studierte auch die Bewegung von Sonne und Mond und errechnete mit größerer Genauigkeit als je zuvor ihre Entfernung, Größe und Parallaxe. Um ihn bei dieser Arbeit zu unterstützen, verbesserte er viele der Werkzeuge, die für die Beobachtung mit bloßem Auge der damaligen Zeit verwendet wurden. Die verwendete Mathematik weist darauf hin, dass Hipparchus möglicherweise babylonische Mathematik studiert hat und dafür verantwortlich war, dass ein Teil dieses Wissens nach Griechenland gebracht wurde.

Hipparchus soll vierzehn Bücher geschrieben haben, aber die einzige direkte Arbeit, die noch übrig ist, war ein Kommentar zu einem populären astronomischen Gedicht. Geschichten erzählen, dass Hipparchus den Umfang der Erde berechnet hat, aber dies ist umstritten.

Ptolemaios

Der letzte große Astronom der Antike war Claudius Ptolemaeus (der Nachwelt als Ptolemäus bekannt). Im 2. Jahrhundert v. Chr. Verfasste er eine Zusammenfassung der antiken Astronomie (die stark von Hipparch entlehnt war - dies ist unsere Hauptquelle für das Wissen über Hipparch), die in ganz Arabien als bekannt wurde Almagest (der größte). Er skizzierte formell das geozentrische Modell des Universums und beschrieb eine Reihe konzentrischer Kreise und Kugeln, auf denen sich andere Planeten bewegten. Die Kombinationen mussten außerordentlich kompliziert sein, um die beobachteten Bewegungen zu berücksichtigen, aber seine Arbeit war ausreichend genug, um für vierzehn Jahrhunderte als umfassende Aussage über die himmlische Bewegung angesehen zu werden.

Mit dem Fall Roms verschwand jedoch die Stabilität, die solche Innovationen stützt, in der europäischen Welt. Ein Großteil des Wissens, das in der Antike gewonnen wurde, ging im Mittelalter verloren. Zum Beispiel existieren von den 150 bekannten aristotelischen Werken heute nur 30, und einige davon sind kaum mehr als Vorlesungsskripte. In dieser Zeit würde die Entdeckung des Wissens im Osten liegen: in China und im Nahen Osten.