Tieteellinen vallankumous

Humanismi ja luonnonfilosofian traditiot

Opillista ilmapiiriä hallitsi renessanssin aikana humanismi, joka korosti ihmiskeskeisyyttä ja väheksyi muun luonnon tuntemista. 1400-luvun humanistit pitivät ensimmäisenä humanistina Francesco Petrarcaa, joka hylkäsi barbaarisena ja pedanttisena pitämänsä skolastiikan. Hän ihmetteli suuresti sitä, mitä hyötyä on ymmärtää luonnon hienoisimpia ominaisuuksia, kun ymmärrys ihmisistäkään ei ollut järin korkealla tasolla. Petrarca katsoi luonnon salaisuuksien olevan Jumalan luomia mysteerejä, joiden tutkimus oli paitsi turhaa myös ajan haaskaamista. Salat oli vain nöyrästi hyväksyttävä. Skolastisten filosofien syvästi kunnioittamaan Aristoteleeseen Petrarca suhtautui varsin halveksuen, mutta Platonin syvällisyys sai hänet vakuuttuneeksi. Humanistien piirissä Platonista tuli skolastikkojen Aristoteles, mutta myös Ciceron tekstien sivuja käännettiin ahkerasti. Aristoteles ei kuitenkaan unohtunut. Perinteisen historiankirjoituksen mukaan renessanssin humanismilla ja tieteellisellä vallankumouksella ei ollut mitään yhteyttä, koska humanistit olivat kiinnostuneita sellaisista aloista kuin retoriikka, dialektiikka, historia ja etiikka. Samalla väitettiin, etteivät humanistit olleet halukkaita oppimaan luonnontieteitä, matematiikkaa tai muita käytännöllisiä taitoja (artes mechanicae). Tämä käsitys on häviämässä, ja historioitsijat ovat kiinnittäneet huomiota siihen, että 1500-luvulla humanistit katsoivat aikansa tieteen olevan selvästi antiikin tieteen tasoa alempana. Syntyi virtaus, joka halusi päästä vastaavalle tasolle eri tieteen aloilla antiikin kirjoitusten löytämisen kautta tai uusien tulkintojen ansiosta. Keskiajan nominalistien vaikutustakaan ei pidä vähätellä tieteelliseen vallankumoukseen, sillä juuri he olivat varhaisessa vaiheessa muokkaamassa tieteenkäsitystä. Siinä missä aristoteelinen käsitys piti tärkeänä tiedon ja totuuden omistamista, niin nominalistit korostivat totuuden etsimistä esimerkiksi kokeellisen tutkimuksen muodossa. Perinteisen tulkinnan mukaan vuoden 1453 Konstantinopolin valtauksella oli tärkeä rooli renessanssin humanismin kannalta, sillä se sai kreikkalaisen sivistyneistön muuttamaan Italiaan ja tuomaan mukanaan vanhoja käsikirjoituksia. Toisaalta tämä näkemys on haastettu väittämällä, että valtauksen vuoksi länsieurooppalaiset eivät enää voineet luottaa antiikin kirjallisten lähteiden tyyssijana olleeseen Bysanttiin, mikä kirvoitti 1300-luvun kriisistä toipuvaa oppineistoa tutkimukseen.
Tieteellisen vallankumoukseen johti myös humanistien etsinnän seurauksena ennalta tuntemattomien antiikin lähteiden löytäminen. Näiden tekstien tunnetuksi tekeminen synnytti kirjavan valikoiman oppeja renessanssiluonnonfilosofian sisälle. Yhtenä tärkeimmistä oli antiikin skeptikkojen tekstien synnyttämä skeptinen liike. Skeptikot saivat puolellensa huomattavan kannattajajoukon, jolta löytyi uskallusta ja halua kyseenalaistaa vallalla olevat luulot. Heidän näkökulmansa mukaan maailmasta oli mahdotonta saada aistien avulla varmaa tietoa. Muut tärkeät traditiot olivat epikurolaisuus ja platonismi.

Kirjapainotaito ja Amerikan löytäminen

Humanismin uuden tulkinnan ohella varhaisimpiin ja perustavanlaatuisimpiin syihin kuuluu Johannes Gutenbergin keksimä metallisiin irtokirjaimiin perustuva kirjapaino. Keksintö omaksuttiin yllättävän nopeasti ympäri Eurooppaa ja sen keksiminen oli palkitsevaa humanisteille, koska heidän uutteran lähteiden etsimisen päätteeksi tulokset saatettiin painattaa kirjoiksi. Kirjapainon ansiosta kirjoja saatiin myyntiin paljon, ja niiden hintakin oli halpa. Hinnan alenemiseen vaikutti myös paperin kaltaisen materiaalin käyttäminen. Se oli huomattavasti halvempaa kuin lehmän tai lampaan nahasta saatu pergamentti. On esimerkiksi laskettu, että Raamatun painaminen olisi vaatinut noin 170 lehmän nahat. 1400-luvulla keksittiin uusi mustetyyppi, joka soveltui erinomaisesti painamiseen. Kirjojen hintojen lasku näkyi konkreettisesti siinä, että lukijakunta saattoi ostaa useampia kirjoja vuodessa. Joillekin kertyi oman kirjaston verran luettavaa. Kirjapainon keksiminen siis mahdollisti oppineiden tutustumisen monipuolisemmin aiheeseen, kun käsillä oli eri kirjoittajien teoksia. Toisaalta taas suurempi valikoima hankaloitti tiedon löytämistä.
Kirjapainon keksimisen tärkeyttä on usein ylikorostettu. Todellisuudessa lukijakunta saattoi koostua vain oppineista, koska tavallisella väestöllä ei ollut varaa ostaa kirjoja. Lisäksi tuohon aikaan varsinkaan tavallisen kansan piirissä läheskään kaikki eivät osanneet lukea. Uusi tilanne osoittautui varsin kiusalliseksi roomalais­katolisen kirkon kannalta, sillä monet harhaoppisina pidetyt ajatukset saivat uutta voimaa. Kirkko yritti kyllä estää ”pahan tiedon” leviämistä ylläpitämällä kiellettyjen kirjojen luetteloa (Index Librorum Prohibitorum), mutta se ei kaikissa tapauksissa toiminut kovinkaan tehokkaasti.
Maailmankuvaavat laajensi kirjapainotaidon kanssa samaan aikaan käynnistyneet suuret löytöretket, joiden ansiosta uusista aiemmin tuntemattomista mantereista saatiin tietoa. Kristoffer Kolumbus oli matkaansa suunnitellessa käyttänyt Ptolemaioksen Geographia-teosta, jonka sisältämä mittavirhe sai Kolumbuksen valitsemaan läntisen merireitin Intiaan. Intiaan hän ei päässyt, vaan löysi "uuden mantereen", jossa eli elinvoimaisia korkeakulttuureja. Eurooppalaisia nämä uudet tuttavuudet häiritsivät, heistähän ei löytynyt Raamatusta tai muista lähteistä mainintaa. Samalla eläin- ja kasvitiede saivat uutta materiaalia, mikä loi tarpeen empiiriselle tutkimukselle. Tieteenhistorioitsija Reijer Hooykaas nostaa löytöretket yhdeksi tärkeimmäksi kehityslinjaksi, sillä uusien alueiden löytö osoitti selvästi antiikin tiedon olleen vajavaista ja että omalla kokemusperäisellä tutkimuksella tietoa saatiin lisää. Uusien alueiden löytäminen oli joillekin suuri šokki, osittain sen vuoksi että antiikin filosofien uskottiin menettäneen maineensa ja osittain koska näin suuren löydön olivat tehneet sivistymättömät merimiehet.

Kokeellisuus ja tieteellinen tieto

Tieteellisen vallankumouksen yksi oleellisimmista ajatuksista oli kokeellisuuteen perustuva tiedon hankinta ja varmentaminen. Tietoteoreettinen empirismiä korostava koulukunta syntyi Brittein­saarilla 1600-luvulla. Sen johtavina hahmoina olivat John Locke, George Berkeley, David Hume ja Thomas Hobbes sekä Francis Bacon. Tieteen kokeellisen luonteen historia on kuitenkin syvemmällä historiassa. Kokeellisen menetelmän juuret ovat itse asiassa keskiajalla uudelleen löydettyjen antiikin maagikkojen kuten Hermes Trismegistoksen kirjoitusten pohjalta kummunneessa hermeettisessä sekä sen ohella toimineessa kabbalistisessa traditiossa. Keskiajan tieteellisempää empirismiä edustivat 1200–1300-luvuilla vaikuttaneet Merton Collegen matemaatikot Robert Grosseteste, Robert Bacon ja Petrus Peregrinus. Kabbalismi ja hermetismi vaikuttivat voimakkaasti uusplatonilaiseen ja pythagoralaiseen tieteenkäsitykseen. Osa renessanssin oppineista arvostivat näiden tekstejä suuresti, minkä vuoksi magiikka ja sen kokeelliset piirteet saivat jalansijaa Euroopassa. Esimerkiksi magnetismin tutkija William Gilbertin käyttämät menetelmät olivat hyvin tiedossa maagikkojen keskuudessa. Huomionarvoista on myös, että monet tieteellisen vallankumouksen tieteilijät harjoittivat tieteen ohella myös epätieteellisempää toimintaa kuten astrologiaa ja alkemiaa. Laajalti tunnettu keskiajan alkemisti Paracelsus irtisanoutui kaikesta keskiajan skolastiseen tieteenharjoittamiseen liittyvästä. Hän vaati tieteenharjoittamisen ensisijaiseksi keinoksi omaan kokemukseen perustuvaa tiedonhankintaa ja rationaalisen ajattelun jättämistä toissijaiseen arvoon. Samaa vaativat myös nominalistit.
Empirismi loi tarpeen kehittää aiempaa tarkempia ja aivan uusiin käyttötarkoituksiin tarkoitettuja mittalaitteita. Tähtitieteen kannalta ehkä tärkein tällainen väline oli kaukoputki, jonka keksivät hollantilaiset Hans Lippershey ja Sacharias Jansen, ja jonka rakennetta Galileo Galilei paransi huomattavasti. Myös sellaiset välineet kuin lämpömittari, ilmapuntari ja mikroskooppi ovat tieteellisen vallankumouksen aikaisia keksintöjä.
Tieteellisen vallankumouksen alkuaikoina, ja itse asiassa jo aiemminkin, ihmisiä pohditutti mikä on tieteen rooli tiedon hankinnassa ja millaista tietoa pitäisi tieteen avulla hankkia sekä mikä on oikea tapa lähestyä ilmiöihin liittyviä ongelmia, jotta niistä johdetut päätelmät olisivat tosia. Vallankumouksen suurimpia tieteen puolestapuhuja oli Francis Bacon, joka julisti tiedon olevan valtaa. Hän laati kokemusperäiselle menetelmälle määritelmän: varmaa tietoa saatiin ainoastaan lukemalla luontoa kuin avointa kirjaa. Tiedolle hän vaati käytännöllisten piirteiden täyttymistä ja tieteen tehtävänä oli luonnossa havaittavien tosiasioiden kerääminen, analysointi ja vertailu. Bacon ymmärsi kuitenkin, ettei kokemusperäinen tutkimus ollut ongelmatonta. Suurimpana ongelmana hän näki tutkijoiden ennakkoluulot, joista tutkijoiden tulisi irrottautua. Auktoriteettiin perustuvaa tietoa Bacon arvosteli äärimmäisen jyrkästi.
Ei ollut mitenkään yksiselitteistä, mikä on oikeanlainen tapa ratkaista tieteellisiä ongelmia, jotta johtopäätökset olisivat tosia. Aristoteles oli erotellut loogisesta päättelystä kaksi haaraa. Dialaktisen, jossa ei oltu kiinnostuneita oletusten luotettavuudesta, ja apodeiktisen, jossa taas vaadittiin oletuksilta eli premisseiltä tosia totuusarvoa. Jälkimmäisen Aristoteles nosti tieteellisen tiedon hankinnan tavoitteelliseksi keinoksi. Tämä taas vaati sen, että päättelyssä käytettyjen oletusten piti olla vähintään yhtä hyvin tunnettuja kuin päättelyn seurauksena syntyvien johto­päätösten. Ongelmana oli kuitenkin, mistä tiedettiin jokin oikeaksi ja toisaalta jokin vääräksi. Myöhäiskeskiajan tieteenkäsityksessä erotettiin tieteellisen tiedon kaksi muotoa, joita skolastikot nimittivät termeillä: propter quia ja propter quid. Ensimmäisessä ajattelu kulki vaikutuksista syihin (induktio) ja oltiin kiinnostuneita minkälainen ilmiö on, kun taas jälkimmäisessä ajattelun reitti oli syistä vaikutuksiin (deduktio) ja oltiin halukkaita selvittämään miksi ilmiö oli sellainen kuin se nyt sattui olemaan. Induktiivisen ajattelun huomattiin kuitenkin olevan monelta osin varsin rajoittunut. Sitä ei voinut ajatella käytettävän tähtitieteessä, koska havaintojen kautta saadut tiedot saattoivat olla erheellisesti tulkittuja. Galilei itse luotti regressioon ja deduktioon. Häntä kutsutaankin hypoteettis-deduktiivisen tutkimusmenetelmän – eli luonnontieteellisen menetelmän – kehittäjäksi. Siinä annetuista hypo­teeseista johdetaan havaittava ilmiö, joka sitten joko vahvistaa hypoteesia tai kumoaa sen.
Empirismi ei ollut ainoa tietoteoreettinen koulukunta tieteellisen vallankumouksen aikana ja valistuksen aattona. Rinnalla vaikutti voimakkaasti rationalismi eli järkiperäiseen ajatteluun perustuva tiedon hankkiminen. Koulukunnan suurin ajattelija oli René Descartes. Hän oli vakaasti sitä mieltä, että ihmisen mieli koostuu omasta tulkinnasta ja ulkopuolisesta todellisuudesta saaduista aineksista. Tähän perustuen Descartes osoitti kokemusperäisyyden sisältävän vaarallisia aineksia, jotka vääristävät totuutta. Ihminen ei hänen mukaansa voinut tietää mikä on vain hänen omaa tulkintaansa ja mikä taas totta. Descartesin ajatuksia vastaan hyökkäsi brittifilosofi John Locke tabula rasa -ajatuksellansa (suom. tyhjä taulu). Locke näki vastasyntyneen ihmisen ajatusmaailman olevan kuin tyhjä taulu, johon kokemukset ja luonto piirtävät jälkiä. Locken filosofiassa ihmisen mieli heijasteli luontoa itsessään.

Aatteellinen kehitys

Keskiajalla luonnonfilosofien ajatukset perustuivat pitkälti Aristoteleeseen, mutta Platonin, Epikuroksen ja muiden antiikin filosofien kuten skeptikkojen, stoalaisten, uusplatonistien ja pythagoralaisten tekstien löytäminen nakersi skolastista, humanismiin ja kirjallisuuteen perustuvaa asennetta, ja aiheutti asennemuutoksen oppineiden keskuudessa. Platonin ajatukset vaikuttivat matematiikan arvon nousuun erittäin keskeisesti. Platonin mukaisesti matematiikka nähtiin tietynlaisena perustavanlaatuisena tieteenä, joka heijasteli periaatteittensa kautta kaikkein perustavanlaatuisinta (jumalallista) alkuperää. Matematiikan ajateltiin olevan siten ainoa keino, jolla luonnosta voitiin saada oikeata ja tarkkaa tietoa. Ajan matemaatikot korostivat tätä piirrettä, sillä he katsoivat matematiikan olevan täysin immuuni skeptikkojen – joiden lukumäärä Euroopassa oli kasvamassa – epäilyjä kohtaa. Platonin ja pythagoralaisten lähteiden löytö renessanssi­aikana vaikutti eurooppalaiseen luonnonfilosofiaan kahdella tavalla. Yhtäältä se nosti algebran ja geometrian arvoon luonnon kuvaamisessa, mutta toisaalta se innosti kabbalistista lukumystiikkaa.
Suuri muutos matematiikan kehittymisessä tapahtui 1400-luvun puolivälissä, kun Bysantti menetti Konstantinopolin turkkilaisille 1453. Ratkaisevassa asemassa oli myös kaupan vilkastumisesta johtunut talouden virkistyminen. Tehokkaalle laskennolle tuli tarvetta. Samaan aikaan käynnissä olleille löytöretkille tarvittiin entistä parempia karttoja, joiden tekemiseen myös tarvittiin matemaattista tietoutta. Matematiikka lähti siis nousuun käytännön tarpeiden ja kaupankäynnin ansiosta. Arabian vaikutus on tässä oleellinen, sillä Fibonacci oli jo 1200-luvulla tehnyt työtä arabialaisen (tai oikeammin intialaisen) numerojärjestelmän yleistymisen eteen Euroopassa. Lukujärjestelmän muutos oli suuri edistysaskel, sillä arabialaisella järjestelmällä kyetään tehokkaampaan laskemiseen. Keskiajan ja uuden ajan taitekohdan aikaan valmistetuissa puupiirroksissa usein kuvataankin kaksi matemaatikkoa, joista toisella on käytössä helmitaulu ja toisella arabialaiset numerot. Näistä jälkimmäisellä on iloinen ja aiemmalla hyvin hapan ilme. Renessanssi­aikana taas otettiin käyttöön nykyäänkin käytössä olevat merkinnät yhteen- ja vähennyslaskulle.
Jo keskiajalla oli käytetty koordinaatistoon piirrettyjä kuvaajia, joiden avulla saatettiin laskea kappaleen etenemismatkan pituus. Perinteisesti ilmiöt kuvattiin selostavasti, mutta uuden ajan kynnyksellä luonnon kuvaaminen muuttui matematiikan kielelle. Galilei oli aikanaan johtavia hahmoja luonnonilmiöiden matemaattisessa mallintamisessa. Hän näki, että matematiikan avulla tutkijan oma tulkinta kyettiin kitkemään pois. Galilei ymmärsi, etteivät luonnonilmiöt voineet olla keskenään ristiriidassa, ja hän vaati luonnontutkimiselta skeptistä ja epädogmaattista otetta. Galilei näki myös, että luonnonilmiöt ovat pohjimmiltaan matemaattisia, minkä vuoksi ilmiöiden matemaattisen mallintamisen avulla uusia ilmiöitä voidaan ennustaa.

Matematiikan kehitys

Renessanssin suuret muutokset loivat perinnettä, josta seuraavan sukupolven matemaatikot saattoivat ammentaa. Siitä versosi 1600-luvulla matematiikan historian yksi suurimmista käännekohdista. Tuolloin nimittäin brittimatemaatikko ja fyysikko Isaac Newton ja saksalaisfilosofi Gottfried Leibniz löysivät infinitesimaalilaskennaksi kutsuttavat differentiaali- ja integraalilaskennat. Viitteitä samanlaisessa laskennasta on Arkhimedeen Metodi-teoksessa, mutta humanistien uutterasta työstä huolimatta sitä ei vielä tuolloin tunnettu. Sekä differentiaali- että integraalilaskennat ovat kumpikin korvaamattomia nykytieteen teoreettisen tutkimuksen kannalta.
Newton ja Leibniz eivät olleet ainoita keskeisiä matemaatikoita. Ranskalainen monilahjakkuus René Descartes keksi analyyttisen geometrian.

Tieteellisten laitosten synty

Tieteellisen vallankumouksen aikaan havaittiin tarve luoda yliopistojen rinnalle uusia laitoksia, joissa samanmieliset tieteilijät pääsevät keskustelemaan toistensa kanssa havaitsemistaan ilmiöistä ja keksimistään teorioista vapaamassa hengessä kuin ajan yliopistoissa muutoin oli mahdollista. Euroopan kuninkaallisia rohkaistiin rahoittamaan tällaisten laitosten perustamista. Britanniaan perustettiin vuonna 1660 Royal Society, joskin vain nimellisesti Kaarle II:n tukemana. Ranskaan taas perustettiin Jean-Baptiste Colbertin johdolla Ranskan tiedeakatemia vuonna 1666. Saksaan oli näitäkin aiemmin perustettu vuonna 1652 Academia Naturae Curiosorum (nyk. Kansallinen Leopoldina-tiedeakatemia). Euroopan ensimmäiset akatemiat perustettiin Italiassa. Euroopan ensimmäinen tieteellinen akatemia oli Accademia Segreta, joka perustettiin 1540-luvulla Napoliin. Sen ohella toimi myös padovalainen Accademia degli Infiammati, mutta se sulki ovensa varsin lyhyen toiminta-ajan jälkeen. Seuraava, ”modernia” mallia edustanut, akatemia Accademia dei Lincei perustettiin vuonna 1603. Nämä 1500-luvun ja 1600-luvun alun tieteelliset akatemiat olivat luonteeltaan maagisempia alueita tutkivia kuin myöhemmät 1600-luvun akatemiat. Tieteentekijän asema muuttui samanaikaisesti entistä arvostetummaksi. Asennemuutos näkyy erityisen hyvin kun vertaillaan kokeellisten tutkijoita arvostusta keskiajalla ja uudella ajalla.

Tähtitiede

Tähtitieteen vallankumouksen on perinteisesti katsottu alkaneen Nikolaus Kopernikuksen kuolinvuotena, jolloin hän julkaisi kauan valmiina olleen De revolutionibus orbium coelestium (1543), jossa hän esitti aurinkokeskisen mallin. Kopernikuksen ajatus oli itsessään vallankumouksellinen, sillä se oli täydellisessä ristiriidassa aiemman ptolemaiosilais-aristoteleellisen ja katolisen kirkon totuudeksi julistaman geosentrisen eli maakeskisen mallin maailmankaikkeudesta. Hän korvasi sen helio­sentrisellä eli aurinkokeskisellä mallilla. Kopernikuksen väite ei perustunut tarkkoihin kokeisiin tai muuhun modernin tieteen menetelmiin, vaan puhtaasti hänen kristillis-mystiseen maailmankuvansa värittämään järjenjuoksuun. Aiemmista skolastikoista hän poikkesi siinä suhteessa, että hänen ajatuksensa pohjautuivat Platoniin eikä Aristoteleeseen. Platonismi halveksi kokeellisuutta, sillä sen mukaan todellinen totuus löytyy ideamaailmasta, johon päästään käsiksi ainoastaan järjen avulla.
Kopernikus oli vankasti sitä mieltä, että jos Jumala on luonut maailman, niin hän ei varmastikaan olisi luonut mitään niin kömpelöä kuin maakeskinen maailmanjärjestys. Geosentrisessä mallissa jouduttiin turvautumaan episykleihin, joka ei sopinut alkuunkaan Kopernikukselle. Hän halusi uusplatonistien korostaman matemaattisen harmonian vuoksi planeetoille ympyräradat, mikä tarkoittaisi aurinkokeskistä mallia. Se sopi Kopernikukselle varsin mainiosti, sillä uusplatonistien tapaan hän ylisti Aurinkoa ja sen olemusta, joten maailmankaikkeuden keskipiste on täydellisen oikea paikka Auringolle.
Omia havaintoja Kopernikus teki hyvin vähän, nekin varsin kömpelöillä välineillä. Kopernikus ei hylännyt aiempaa mallia kokonaan, vaan vaihtoi Maan ja Auringon paikkoja mallissa. Hellenistisen ajan perintönä näkyi vielä ”kristallisfäärit”. Ne olivat tietynlaisia ympyränmuotoisia alueita, joiden mukana taivaankappaleet liikkuivat ja joissa vallitsi kaikkeuksien moninaisuus. Planeetat eivät siis itsessään liikkuneet vaan liikkuivat ikään kuin ratojen mukana. Kopernikuksen ajatukset menivät aluksi kuin kuuroille korville. Kirjasta otettiin tuhannen kappaleen kokoinen painos, mutta sitä ei edes myyty loppuun. Uskon­puhdistuksen ollessa käymistilassa protestanttiajattelijat kävijät kilpaa toistensa kanssa, minkä takia he ottivat Kopernikuksen kirjan hampaisiinsa. Martti Luther ei hyväksynyt aurinkokeskistä mallia alkuunkaan. Kopernikus sai kuitenkin kannatusta etenkin matemaatikkojen ja tähtitieteilijöiden sekä uusplatonistien ja hermeetikkojen piirissä. Enemmistö tieteilijöistä piti kopernikaanista mallia kuitenkin edelleen epätyydyttävänä. Ratkaisevaa kuitenkin on, että aikansa tieteilijät olivat hyvin tietoisia uudesta mallista ja siihen saatettiin joissain sopivissa yhteyksissä viitatakin. Esimerkiksi Giordano Bruno ajoi Kopernikuksen ajatuksia eteenpäin ehdottaen samalla, että maailmankaikkeus oli ääretön eikä sille voida sanoa mitään tiettyä keskipistettä. Bruno pantiin vastaamaan ajatuksistaan inkvisition eteen, jossa hänet tuomittiin roviolla poltettavaksi. Katolinen kirkko hyväksyi heliosentrisen maailmankuvan vasta 1820-luvulla.
Kopernikuksen menetelmiä mukaillen saksalainen tähtitieteilijä Erasmus Reinhold laski ja luetteloi Tabulae prutenicae -efemeridissä taivaankappaleiden koordinaatit tiettyinä päivinä. Julkaisu tarjosi aiempaan jo 300 vuotta käytössä olleeseen Alfonsine tables -efemeridiin verrattuna entistä tarkempia arvoja, joten Reinholdin taulukko otettiin hyvin vastaan niin tähtitieteilijöiden kuin astrologien piirissä, vaikka sen tulokset perustuivat kiistanalaisen tieteilijän tuloksiin.
Kopernikuksen jälkeen seuraava tähtitieteen uranuurtaja oli tanskalainen Tyko Brahe. Hän ei suostunut hyväksymään kopernikaanista mallia apulaisensa Johannes Keplerin kovasta painostuksesta huolimatta. Brahe käytti työssään uusinta tekniikkaa, joka mahdollisti tarkkojen mittausten tekemisen (virhe oli yhden kaariminuutin luokkaa). Kaukoputkea hänellä ei vielä ollut kuitenkaan käytössä. Havainnoissaan Brahe ei havainnut parallaksia eli tähdet eivät liikkuneet suhteessa Maahan, minkä perusteella hän väitti Kopernikuksen olleen väärässä. Brahe kehitti oman mallin, tykonisen aurinkokuntamallin. Se oli eräänlainen aurinko- ja maakeskisen aurinkokuntamallien synteesi, jossa kaikki muut planeetat kiertävät Aurinkoa paitsi Maa, jota taas Aurinko muine planeettoineen kiertää. Ratojen ympyränmuotoisuutta ei kyseenalaistettu.
Fyysikkona ja tähtitieteilijänä kunnostautunut italialainen Galileo Galilei paranteli kaukoputkea, tai ”näkölasia” kuten hän itse sitä nimitti. Hän onnistui kymmenkertaistamaan kaukoputken suurennuksen. Hollantilaiset välineen keksijät pääsivät 3–4-kertaiseen suurennokseen, mutta Galilei näki kohteet 20–30-kertaisina. Kaukoputki keksittiin vuoden 1608 lopulla, ja tiedot siitä kiirivät nopeasti ympäri Eurooppaa siten, että Italiassa oli laitetta saatavilla seuraavana keväänä. Tuoreen keksinnön linssit suunnattiin kohti merta ja mantuja. Galilei suuntasi kuitenkin kaukoputken kohti tähtiä ja planeettoja. Myöhemmin keksinnöstä tuli tähtitieteilijän päähavaintoväline. Kaukoputkensa avulla Galilei löysi todistusaineistoa Kopernikuksen aurinkokeskiselle mallille ja huomasi tähtien sijaitsevan oletettua paljon kauempana. Ajatuksensa hän julkaisi nopeasti vuonna 1610 teoksessaan Sidereus Nuncius, sillä tuoreimmat havainnot olivat ainoastaan muutaman päivän vanhoja ennen teoksen julkaisua.
Heliosentrismin puolustaminen ei sopinut katoliselle kirkolle, joka laittoi Galilein vastaamaan ajattelustaan, koska hän puolusti kopernikaanista järjestelmää. Galilei julistettiin elinikäiseen kotiarestiin, mutta se ei estänyt uusien oppien leviämistä. Huomattavaa on kuitenkin, etteivät Galilein heliosentrismin puolustukset herättäneet kummoistakaan kiinnostusta, vaan kiinnostuneempia oltiin ensin vain Galilein näkemistä Jupiterin kuista. Galilein ja Kopernikuksen jalanjälkiä kulki myös papiksi itsensä lukenut Johannes Kepler. Hänen mielestään: “Jos korkeampi voima on luonut aurinkokunnan, planeetat eivät voi olla sinne tänne ripoteltuja.” Päästyään Brahen apulaiseksi ja tämän pian kuoltua Kepler peri Brahen keräämän laajan havaintoaineiston. Tämän aineiston perusteella Kepler julisti planeettojen ratojen olevan todellisuudessa ellipsejä eikä ympyränmuotoisia. Pian havainnon jälkeen hän muotoili niin sanotut Keplerin lait, joilla planeettojen liikettä voidaan ellipsiradoilla kuvata. Keplerin havainnot olivat tärkeänä tekijänä Newtonille tämän muotoillessa mekaniikan lakeja, jotka vihdoin antoivat teoreettisen perustelun heliosentriselle aurinkokunnalle.

Fysiikka

1600-luvulle tultaessa aika oli kypsä uuden mekaniikan kehittämiselle aiemman aristotelisen liikeopin tilalle. Ranskalainen Nicole Oresme oli tosin jo 1370-luvulla rohkeasti kyseen­alaistanut aristotelisen kuvan liikkeestä. Hänen näkemyksensä eivät kuitenkaan saanut riittävästi julkisuutta, jotta ne olisivat syrjäyttänyt Aristoteleen. Galileo Galilei oli aikansa tieteen eturintamassa kehittämässä mekaniikkaa. Hän korosti tutkimuksissaan kokeellisuutta, muttei vähätellyt teoreettisen tutkimuksen osuutta, hän pikemminkin vaati sitä. Galilei loi mekaniikalle perusteet, joiden pohjalta Isaac Newtonin oli helpompi täydentää teoriaa.
Galilei hylkäsi aristotelisen uskomuksen, jonka mukaan kappaleen vauhti pienenee lopulta nollaan ellei siihen vaikuta lainkaan voimia. Galilein mukaan kappale jatkaa liikettään eteenpäin suora­viivaisesti tasaisella nopeudella kuinka kauan tahansa, ellei mikään voima, esimerkiksi kitka sitä pysäytä. Ajatus ei ollut uusi, sillä Ibn al-Haitham oli keksinyt tämän islamistisen tieteen kukoistusaikana, ilmeisesti myös Mozi oli päätynyt vastaavaan ratkaisuun. Galilein saavutukseksi tosin voidaan lukea hänen johtama matemaattinen ilmaisu.
Mekaniikan ohella Galileita kiinnosti aikakauden fysiikan toisen keskeisen osa-alueen, optiikan, tutkiminen. Tällä alalla hän kunnostautui yrittäessään mitata valon nopeutta oppilaittensa kanssa. Vaikka mittaus epäonnistui tavoitteessaan, ei Galilei uskaltanut varmasti sanoa oliko nopeus ääretön vai äärellinen. Hän uskoi, aivan oikein, mittauksissa käytetyn välimatkan turhan lyhyeksi ajan mittausmenetelmille. 1600-luvun taitteessa englantilainen lääkäri William Gilbert raportoi havaitsemistaan magneettisesta ilmiöstä, minkä voidaan sanoa olleen oleellinen tekijä sähkön ja magnetismin tutkimukselle.

Kemia ja lääketiede

Kemian juuret ovat filosofiassa, alkemiassa ja lääketieteessä. Itsenäiseksi tieteenalaksi se erottautui kuitenkin vasta valistusajalla 1600-luvun fysiikan synnyttämän mekanistisen ajattelun myötä. Lääketiede oli keskiajalle asti niin kutsutun humoraaliopin ja Galenosin opetusten sävyttämä. Ruumiinavausten yleistyessä aiemmat käsitykset alkoivat horjua, kun ne osoittautuivat virheellisiksi tai ainakin puutteellisiksi. Molempia tieteenaloja oli yhdistänyt renessanssin aikakautena elänyt Paracelsus ja iatrokemiana tunnettu alkemian suuntaus.
Padovan yliopiston professori, Italiassa vaikuttanut ja oppinsa Pariisissa saanut belgialainen Andreas Vesalius koetteli myöhäisantiikin suuren lääketieteentuntija Galenosin väitteitä ihmisen anatomiasta suoraan leikkelemällä ihmisiä ja muita eläimiä. Hän oli niin tohkeissaan ruumiiden leikkelystä, että ryösteli hirtto­tuomion saaneiden sekä hautausmaiden ruumiita. Havaintoihinsa perustuen hän huomasi Galenosin kirjoituksissa yli 200 virhettä, mutta virheitä hän ei itsekään kyennyt välttämään. Nämä tutkimukset jakoivat aikansa anatomistit ja kirurgit kahtia. Vesaliuksen voidaan sanoa aloittaneen, William Harveyn ohella, kokonaan uuden vaiheen anatomian tutkimuksessa.
Harvey oli kotoisin Britanniasta, mutta tohtorin tutkintonsa hän suoritti Padovassa. Hän jatkoi Padovassa Vesaliuksen jalanjälkiä. Itse asiassa Vesaliuksen oppilaana oli Gabriele Falloppio, jonka oppilaana vastaavasti oli Harveyn opettaja Hieronymus Fabricius. Opiskellessaan Harveyn silmiin oli osunut verenkierto, joka näytti tapahtuvan sydämen kautta. Noin 80 eläimen leikkaamisen jälkeen hänelle oli selkiytynyt ajatus verenkierron toiminnasta. Vaikka hän tunsi toiminnan jo vuonna 1616, ei hän julkaissut tuloksiaansa ennen kuin vuonna 1628 kirjassaan Exercitatio anatomica de motu cordis et sanguinis in animalibus. Harveyn johtopäätös oli, että veri kiersi ruumiissa eräänlaista kehää ja että sydämen tehtävänä oli supistusten kautta ylläpitää veren jatkuvaa kulkua – samaan johtopäätökseen oli tullut René Descartes. Tämä on kuitenkin hieman yksinkertaistettu kuvaus, sillä Harveyn näkemykset olivat paljon mystisempiä. Mysteerinä oli vielä se, kuinka veri pääsi valtimoista laskimoihin. Vastaus saatiin pian Harveyn kuoleman jälkeen kun Marcello Malpighi tarkkaili mikroskoopilla sammakon sydämen pintaa, jossa suonten välillä oli ohuita hiussuonia, joiden kautta veri siirtyy laskimoon. Uusi ajatus sai vastustusta, mutta se hyväksyttiin kuitenkin jo Harveyn elinaikana. Verenkierron selittämistä ei aluksi osattu soveltaa niin, että siitä olisi ollut mitään käytännön hyötyä.

Valistus ja romantiikka

Tieteellisen vallankumouksen aikaansaama kehitys luonnontieteissä loi pohjaa edistysuskolle ja positivismille. Valistusfilosofit näkivät tieteen parhaimpana tapana ratkaista ongelmia ja saavuttaa Tietoa ja saavuttaa valaistus. Se tarkoitti samalla uskonnon vähättelyä. Ateisteja valistusfilosofien keskuudessa oli erittäin vähän, useimmat heistä olivat deistejä, mutta heitä yhdisti yhteinen viha perustettuja uskontoja kohtaan, erityisesti eurooppalaisessa yhteiskunnassa näkyvimpään, katolilaisuuteen. Valistusfilosofit kokivat kenties olevansa jonkinlaisia vapaustaistelijoita, jotka pyrkivät korvaamaan uskonnon paremmalla keinolla päästä Jumalan lähelle. Heille se oli tiede.
Tieteellinen vallankumous kiinnosti myös 1800-luvulla elänyttä Auguste Comtea, joka teorisoi ihmisen maailmankatsomushistorian koostuvan kolmesta vaiheesta: ensimmäisenä olisi uskonnollinen maailmankuva, joka korvautui metafysikaalisella, joka taas johtaisi ”positivistisen” (tieteeseen perustuvan) maailmankuvan syntymiseen. Tieteellinen vallankumous tarkoitti Comtelle maailmankatsomusmuutosten viimeistä vaihetta ja kutsui tuonaikaisia tieteilijöitä positivismin perustajiksi.
Valistus ei ollut ainoastaan tiedeihannoinnin aikaa. Valitukseen kuului avoin kritisointi, joten filosofeilla ja kirjailijoilla oli lupa kritisoida myös tiedettä. Eräs esimerkki on Jonathan Swiftin satiirisen Gulliverin matkojen kolmannen osan kertomus, jossa Gulliver haaksirikkoutuu Laputan saarelle. Saarella oli taiteille ja tieteille pyhitetty kuningaskunta, jossa ei kuitenkaan osattu hyödyntää tieteellistä osaamista käytännön tarpeisiin. Samalla hän näkee kuinka tällainen yhteiskunta on tuomittu tuhoutumaan. Swift ei vastustanut tiedettä totaalisesti, vaan ainoastaan kyvyttömyyttä hyödyntää sitä ihmisen tarpeisiin. Swiftin näkemykseen kuului myös se, että tiede on eettisesti neutraali; tieteen keinoin voidaan tehdä paljon pahoja asioita ja myös hyviä.
Usein valistukselle vastakohtaisena suuntauksena nähty romantiikka kritisoi voimakkaasti valistuksen korostamaa tiedeihannetta. Sen sijaan he korostivat tunteita ja mielikuvitusta unohtamatta kuitenkaan luontoa. Maalaustaiteessa eräs tiedettä kritisoiva romantiikan ajan teos on William Blaken Newton (1795). Maalauksessa kivellä istuva Isaac Newton tutkii geometrian avulla luonnon perimmäisyyttä, mutta samalla unohtaen häntä ympäröivän runsaan luonnon.

Kuhnin näkemys tieteen kehityksestä

Thomas S. Kuhn sovelsi tieteenfilosofiassaan aiemmin kehitettyä paradigma-käsitettä. Hän ymmärsi tieteen kehittymisen perustuvan vallitseviin paradigmoihin, etenkin niiden muutoksiin. Paradigmalla tarkoitetaan sen hetkisen näkemyksen mukaista oikeaksi todettua teoriaa tai tietoa. Esimerkkinä paradigmasta voidaan antaa se, kuinka 1800-luvun alkuun saakka luultiin aurinkokunnassa olevan seitsemän planeettaa. Urbain Le Verrierin laskelmien ansiosta nykyisin tiedetään, että on olemassa kahdeksaskin planeetta, Neptunus (kun Plutoa ei lasketa planeetaksi). Kuhnia siteeraten paradigma on ”universaalisti tunnustettu tieteellinen saavutus, joka tuottaa jonkin aikaa tieteenharjoittajien yhteisön malliongelmat ja niiden ratkaisut”.
Paradigman rinnalle Kuhn kehitti normaalitieteen käsitteen. Sillä tarkoitetaan tilaa, jossa uutta tietoa tuotetaan vallitsevan paradigman ehdoilla. Vallitsevia teorioita kumoavia tai haastavia teorioita ei niinkään kehitetä. Normaalitiede ei ole Kuhnin mukaan stabiilitila, vaan tutkimuksen takia esiin nousee normaalitieteen paradigmasta poikkeavia ilmiöitä, anomalioita. Näitä ilmiöitä lopulta kasautuu niin paljon, että anomalioita selittäviä ja vanhan paradigman oikeellisuutta haastavia teorioita kehitetään. Lopulta vanha näkemys on pakko hylätä ja tilalle otetaan uusi paradigma. Tätä muutosta vanhasta uuteen Kuhn kutsuu tieteelliseksi vallankumoukseksi. Termillä saatetaan siis viitata yleisempään käsitteeseen kuin 1500–1700-lukujen tieteen tilaan. Vallankumousta ei pidä ymmärtää yksittäisen tieteilijän saavutukseksi, vaan normaalitieteen edustajien töiden summaksi. Kuhn myös huomauttaa, että vallankumousten kestotkin saattavat olla useita sukupolvia. Tätä selittää Planckin periaate.
Kuhnin kuvaama muutos tapahtui hyvin selvästi tieteellisen vallankumouksen aikana: viimeistään nyt aristoteleen opit korvautuivat uudemmilla tutkimuksilla ja käsityksillä.