भौतिक विज्ञान

भौतिक विज्ञान

यांत्रिकी

कोपरनिकवाद की लड़ाई यांत्रिकी के साथ-साथ खगोल विज्ञान के दायरे में लड़ी गई थी। टॉलेमिक-एरिस्टोटेलियन प्रणाली एक मोनोलिथ के रूप में खड़ी थी या गिर गई थी, और यह ब्रह्मांड के केंद्र में पृथ्वी की शुद्धता के विचार पर टिकी हुई थी। पृथ्वी को केंद्र से हटाकर प्राकृतिक गति और स्थान के सिद्धांत को नष्ट कर दिया, और पृथ्वी की गोलाकार गति अरिस्टोटेलियन भौतिकी के साथ असंगत थी।

यांत्रिकी के विज्ञान में गैलीलियो के योगदान सीधे कोपरनिकवाद के अपने बचाव से संबंधित थे। यद्यपि युवावस्था में उन्होंने पारंपरिक अभेद्य भौतिकी का पालन किया था, लेकिन आर्किमिडीज़ के तरीके में गणित करने की उनकी इच्छा ने उन्हें पारंपरिक दृष्टिकोण को त्यागने और एक नई भौतिकी के लिए नींव विकसित करने के लिए प्रेरित किया, जो दोनों उच्च गणितीय थे और सीधे नई समस्याओं का सामना कर रहे थे ब्रह्माण्ड विज्ञान। गिरने वाले निकायों के प्राकृतिक त्वरण को खोजने में रुचि रखते हुए, वह मुक्त गिरने के कानून को प्राप्त करने में सक्षम था (दूरी, एस, समय के वर्ग के रूप में भिन्न होता है, टी ²)। इस परिणाम को जड़ता के सिद्धांत के अपने अल्पविकसित रूप के साथ जोड़कर, वह प्रक्षेप्य गति के परवलयिक मार्ग को प्राप्त करने में सक्षम था। इसके अलावा, जड़ता के उनके सिद्धांत ने उन्हें पृथ्वी की गति के लिए पारंपरिक भौतिक आपत्तियों को पूरा करने में सक्षम बनाया: चूंकि गति में एक शरीर गति में रहता है, प्रक्षेप्य और स्थलीय सतह पर अन्य ऑब्जेक्ट पृथ्वी की गतियों को साझा करने की प्रवृत्ति रखते हैं, जो इस प्रकार होगा पृथ्वी पर खड़े किसी व्यक्ति के लिए अगोचर।

फ्रांसीसी दार्शनिक रेने डेसकार्टेस के यांत्रिकी के लिए 17 वीं शताब्दी के योगदान, समग्र रूप से वैज्ञानिक प्रयास में उनके योगदान की तरह, विशिष्ट तकनीकी समस्याओं के समाधान की तुलना में विज्ञान की नींव में समस्याओं से अधिक चिंतित थे। वह मुख्य रूप से विज्ञान के लिए अपने सामान्य कार्यक्रम के भाग के रूप में पदार्थ और गति की अवधारणाओं से संबंधित था- अर्थात्, पदार्थ और गति के मामले में प्रकृति की सभी घटनाओं को समझाने के लिए। यांत्रिक दर्शन के रूप में जाना जाने वाला यह कार्यक्रम 17 वीं शताब्दी के विज्ञान का प्रमुख विषय था।

डेसकार्टेस ने इस विचार को खारिज कर दिया कि पदार्थ का एक टुकड़ा खाली स्थान के माध्यम से दूसरे पर कार्य कर सकता है; इसके बजाय, बलों को एक भौतिक पदार्थ, "ईथर" द्वारा प्रचारित किया जाना चाहिए, जो सभी स्थान को भरता है। हालाँकि यह मामला जड़ता के सिद्धांत के अनुसार एक सीधी रेखा में चला जाता है, यह पहले से ही भरे हुए स्थान को अन्य पदार्थ द्वारा कब्जा नहीं कर सकता है, इसलिए एक ही प्रकार की गति जो वास्तव में हो सकती है एक भंवर है जिसमें एक अंगूठी में प्रत्येक कण एक साथ चलता है।

डेसकार्टेस के अनुसार, सभी प्राकृतिक घटनाएं छोटे कणों के टकराव पर निर्भर करती हैं, और इसलिए प्रभाव के मात्रात्मक नियमों की खोज करना बहुत महत्वपूर्ण है। यह डेसकार्टेस के शिष्य, डच भौतिक विज्ञानी क्रिस्टियान ह्यूजेंस द्वारा किया गया था, जिन्होंने गति और गतिज ऊर्जा के संरक्षण के कानूनों को तैयार किया था (बाद में केवल लोचदार टकराव के लिए वैध था)।

सर आइजैक न्यूटन का कार्य 17 वीं शताब्दी के अंत में वैज्ञानिक क्रांति की परिणति का प्रतिनिधित्व करता है। उनके स्मारकीय फिलोसोफी नेचुरलिस प्रिंसिपिया मैथेमेटिका (1687; मैथमेटिकल प्रिंसिपल्स ऑफ नेचुरल फिलॉसफी) ने यांत्रिकी और ब्रह्मांड विज्ञान में वैज्ञानिक क्रांति द्वारा उत्पन्न प्रमुख समस्याओं को हल किया। इसने केप्लर के कानूनों के लिए एक भौतिक आधार प्रदान किया, एक सेट के तहत खगोलीय और स्थलीय भौतिकी को एकीकृत किया, और उन समस्याओं और तरीकों को स्थापित किया जो एक सदी से भी अधिक समय तक खगोल विज्ञान और भौतिकी पर हावी रहे। बल की अवधारणा के माध्यम से, न्यूटन वैज्ञानिक क्रांति के दो महत्वपूर्ण घटकों, यांत्रिक दर्शन और प्रकृति के गणितीयकरण का संश्लेषण करने में सक्षम था।

न्यूटन अपनी गति के तीन नियमों से इन सभी हड़ताली परिणामों को प्राप्त करने में सक्षम था:

1. प्रत्येक शरीर अपने आराम की स्थिति में या एक सीधी रेखा में गति करता रहता है जब तक कि उस पर बल द्वारा उस स्थिति को बदलने के लिए मजबूर नहीं किया जाता है;

2. गति का परिवर्तन प्रभावित बल के समानुपाती होता है और इसे उस सीधी रेखा की दिशा में बनाया जाता है जिसमें वह बल प्रभावित होता है;

3. प्रत्येक क्रिया के लिए हमेशा एक समान प्रतिक्रिया का विरोध किया जाता है: या, एक दूसरे पर दो निकायों की पारस्परिक क्रियाएं हमेशा समान होती हैं।

दूसरा कानून 1750 में स्विस गणितज्ञ लियोनहार्ड यूलर द्वारा अपने आधुनिक रूप F = ma (जहां त्वरण है) में डाला गया था। इस रूप में, यह स्पष्ट है कि वेग के परिवर्तन की दर बल पर अभिनय करने के लिए सीधे आनुपातिक है शरीर और इसके द्रव्यमान के विपरीत आनुपातिक।

खगोल विज्ञान के लिए अपने कानूनों को लागू करने के लिए, न्यूटन को डेसकार्टेस द्वारा निर्धारित सीमाओं से परे यांत्रिक दर्शन का विस्तार करना पड़ा। उन्होंने ब्रह्मांड में किसी भी दो वस्तुओं के बीच अभिनय करने वाले एक गुरुत्वाकर्षण बल को पोस्ट किया, भले ही वह यह समझाने में असमर्थ थे कि इस बल का प्रचार कैसे किया जा सकता है।

गति के अपने नियमों और दो शरीर के केंद्रों के बीच की दूरी के व्युत्क्रमानुपाती एक गुरुत्वाकर्षण बल के माध्यम से, न्यूटन ग्रहों की गति के केपलर नियमों को घटा सकता है। गैलीलियो के मुक्त पतन का नियम भी न्यूटन के नियमों के अनुरूप है। वही बल जिसके कारण वस्तुएं पृथ्वी की सतह के समीप गिरती हैं, वे भी चंद्रमा और ग्रहों को अपनी कक्षाओं में रखती हैं।

न्यूटन के भौतिकी ने इस निष्कर्ष पर पहुंचा कि पृथ्वी का आकार ठीक गोलाकार नहीं है लेकिन भूमध्य रेखा पर उभार होना चाहिए। 18 वीं शताब्दी के मध्य में फ्रांसीसी अभियानों द्वारा इस भविष्यवाणी की पुष्टि ने ज्यादातर यूरोपीय वैज्ञानिकों को कार्टेशियन से न्यूटोनियन भौतिकी में बदलने में मदद की। न्यूटन ने भूमध्य रेखा पर चंद्रमा और सूर्य के अंतर क्रिया का उपयोग करके विषुव की उभार की क्रिया को समझाने के लिए पृथ्वी की निरर्थक आकृति का भी उपयोग किया, यह दिखाने के लिए कि रोटेशन की धुरी अपनी दिशा कैसे बदलेगी।

प्रकाशिकी

17 वीं शताब्दी में प्रकाशिकी के विज्ञान ने घटना के एक मात्रात्मक विश्लेषण के साथ एक प्रयोगात्मक दृष्टिकोण को जोड़कर वैज्ञानिक क्रांति के मौलिक दृष्टिकोण को व्यक्त किया। ऑप्टिक्स की उत्पत्ति ग्रीस में हुई, विशेष रूप से यूक्लिड (c। 300 bce) के कार्यों में, जिन्होंने ज्यामितीय प्रकाशिकी में कई परिणाम बताए, जो यूनानियों ने खोजा था, जिसमें प्रतिबिंब का नियम भी शामिल था: घटना कोण कोण के बराबर है प्रतिबिंब का। 13 वीं शताब्दी में, रोजर बेकन, रॉबर्ट ग्रोसेटेस्ट और जॉन पीचम जैसे पुरुषों ने अरब इब्न अल-हयातम (मृत्यु 1040) के काम पर भरोसा करते हुए इंद्रधनुष की प्रकाशिकी सहित कई ऑप्टिकल समस्याओं पर विचार किया। यह केप्लर था, जिसने 13 वीं शताब्दी के इन ऑप्टिशियनों के लेखन से अपना नेतृत्व किया, जिन्होंने 17 वीं शताब्दी में विज्ञान के लिए टोन सेट किया था। केपलर ने ऑप्टिकल समस्याओं के बिंदु विश्लेषण द्वारा बिंदु को पेश किया, छवि पर एक बिंदु पर प्रत्येक बिंदु से किरणों का पता लगा। जिस तरह यांत्रिक दर्शन दुनिया को परमाणु भागों में तोड़ रहा था, उसी तरह केप्लर ने ऑर्गेनिक वास्तविकता को तोड़कर प्रकाशिकीयता का रुख किया। उन्होंने लेंस का एक ज्यामितीय सिद्धांत विकसित किया, जो गैलीलियो के दूरबीन का पहला गणितीय खाता प्रदान करता है।

डेसकार्टेस ने यह प्रदर्शित करके यांत्रिक दर्शन में प्रकाश की घटनाओं को शामिल करने की मांग की कि उन्हें पूरी तरह से पदार्थ और गति के संदर्भ में समझाया जा सकता है। मैकेनिकल एनालॉग्स का उपयोग करते हुए, वह प्रकाश के कई ज्ञात गुणों को गणितीय रूप से प्राप्त करने में सक्षम था, जिसमें प्रतिबिंब का कानून और अपवर्तन के नए खोजे गए कानून शामिल थे।

17 वीं शताब्दी में प्रकाशिकी में सबसे महत्वपूर्ण योगदान न्यूटन का काम था, विशेष रूप से रंगों का सिद्धांत। पारंपरिक सिद्धांत रंगों को सफेद प्रकाश के संशोधन का परिणाम मानते थे। उदाहरण के लिए, डेसकार्टेस ने सोचा कि रंग कणों के स्पिन का परिणाम थे जो प्रकाश का गठन करते हैं। न्यूटन ने प्रयोगों के एक प्रभावशाली सेट में प्रदर्शन करके रंगों के पारंपरिक सिद्धांत को परेशान किया कि सफेद प्रकाश एक मिश्रण है जिसमें से रंगीन प्रकाश के अलग बीम को अलग किया जा सकता है। उन्होंने विभिन्न रंगों की किरणों के साथ अलग-अलग डिग्री को पुनर्वापसी से जोड़ा, और इस तरह से उन्होंने बताया कि जिस तरह से प्रिज्म सफेद प्रकाश से रंगों के स्पेक्ट्रा का उत्पादन करते हैं।

उनकी प्रयोगात्मक विधि एक मात्रात्मक दृष्टिकोण की विशेषता थी, क्योंकि उन्होंने हमेशा मापने योग्य चर और प्रयोगात्मक निष्कर्षों और उन निष्कर्षों के यांत्रिक स्पष्टीकरण के बीच एक स्पष्ट अंतर की मांग की थी। प्रकाशिकी में उनका दूसरा महत्वपूर्ण योगदान "न्यूटन के छल्ले" कहे जाने वाले हस्तक्षेप की घटनाओं से निपटा। यद्यपि पतली फिल्मों के रंग (जैसे, पानी पर तेल) पहले देखे गए थे, किसी ने भी किसी भी तरह से घटना को निर्धारित करने का प्रयास नहीं किया था। न्यूटन ने फिल्म की मोटाई और रंग के छल्लों के व्यास के बीच मात्रात्मक संबंधों का अवलोकन किया, एक नियमितता जो उन्होंने आसान प्रसारण के लिए अपने सिद्धांत द्वारा समझाने की कोशिश की और आसान प्रतिबिंब के फिट बैठता है। इस तथ्य के बावजूद कि वह आमतौर पर प्रकाश की कल्पना करता है, कण के रूप में, न्यूटन के फिट के सिद्धांत में आवधिकता और ईथर के कंपन शामिल हैं, काल्पनिक द्रव पदार्थ सभी स्थान की अनुमति देता है (ऊपर देखें)।

ह्यूजेंस 17 वीं शताब्दी के दूसरे महान ऑप्टिकल विचारक थे। यद्यपि वह डेसकार्टेस की प्रणाली के कई विवरणों के बारे में महत्वपूर्ण था, उन्होंने कार्टेसियन परंपरा में लिखा, विशुद्ध रूप से घटना के यांत्रिक स्पष्टीकरण की मांग की। ह्यूजेंस ने प्रकाश को एक नाड़ी घटना के रूप में माना, लेकिन उन्होंने प्रकाश दालों की आवधिकता से स्पष्ट रूप से इनकार किया। उन्होंने लहर के मोर्चे की अवधारणा विकसित की, जिसके माध्यम से वह अपने नाड़ी सिद्धांत से प्रतिबिंब और अपवर्तन के नियमों को प्राप्त करने और हाल ही में दोहराए गए अपवर्तन की हाल ही में खोज की गई घटना की व्याख्या करने में सक्षम थे।