גוטפריד וילהלם לייבניץ
מדע והנדסה > פיזיקה

לייבניץ תרם תרומה רבה לסטטיקה ולדינמיקה המתפתחת בתקופה, לעיתים קרובות תוך יציאה נגד ההשקפות של דקארט וניוטון. בכתביו תיאר לייבניץ תאוריה של תנועה המבוססת על אנרגיה קינטית ואנרגיה פוטנציאלית, אשר תיארה את המרחב כיחסי, בעוד שניוטון אחז בדעה איתנה שהמרחב הוא אבסולוטי. דוגמה חשובה לחשיבה הפיזיקלית המתקדמת של לייבניץ מופיעה בחיבורו Specimen Dynamicum מ-1695.
עד הגילוי של החלקיקים התת-אטומיים ומכניקת הקוונטים המושלת בהם, רבים מרעיונותיו הספקולטיביים של לייבניץ על היבטים של הטבע שאינם ניתנים לרדוקציה לסטטיקה ודינמיקה השפיעו במידה מועטה. לדוגמה, השערתו כי המרחב, הזמן והתנועה הם יחסיים ולא מוחלטים, היא כיום אבן יסוד בקוסמולוגיה המודרנית, ולייבניץ כתב: "לגבי דעתי, אני טענתי יותר מפעם אחת, שאני סובר כי המרחב הוא משהו יחסי בטבעו, כלומר שהוא דרגה של קיום סימולטני של ישויות, באותו אופן שהזמן מיוצג על ידי רצף של אירועים".
הדעות של לייבניץ עמדו בניגוד להשקפותיו של ניוטון. לפי התורה של ניוטון, מרחב וזמן קיימים בזכות עצמם, כישויות נפרדות. היחסיות של לייבניץ לעומת זאת, מתארת את המרחב והזמן כמערכת של יחסים שקיימים בין עצמים. בהתכתבויותיו עם סמואל קלארק טען לייבניץ שהמרחב והחומר שבו, על אף שהם שונים, הם בלתי נפרדים, וש"מרחב מוחלט", המתקיים בנפרד מתכולתו החומרית, הוא חסר משמעות. עלייתה של תורת היחסות הכללית וההתפתחויות שלאחריה בהיסטוריה של הפיזיקה הציבו את השקפותיו של לייבניץ באור חיובי יותר.
הוויכוח המדעי שניטש בין לייבניץ וניוטון עסק לא רק בתיאור המרחב והזמן, אלא התרחב עד מהרה למישורים מדעיים רבים נוספים. בעוד שבשנותיו המוקדמות אימץ לייבניץ את רעיונותיה של האסכולה האטומיסטית וקיבל באהדה רבה את הפילוסופיה המכניסטית, מאוחר יותר בחייו הוא ראה רבות ממסקנותיה כמנוגדות לתפיסת עולמו על דרכי פעולתו של הטבע. לייבניץ התנגד להיבטים מסוימים של התפיסה הניוטונית את האטומים, כמו למשל ראיית האטומים כ"בלתי ניתנים לחלוקה" ו"קשיחים במידה אינסופית". הוא דחה הנחות אלו על בסיס טענתו כי הן עומדות בסתירה לעקרון הרציפות – שכן התנגשויות של אטומים כאלה זה בזה יהיו בהכרח התנגשויות אלסטיות מיידיות ואילו "הטבע לא עושה קפיצות".
אחד הפרויקטים המרכזיים של לייבניץ היה להחיות מחדש את תורת הכבידה של ניוטון כתאוריית מערבולות. מכתביו וממכתביו של לייבניץ ידוע כי התנגד לרעיונותיו של ניוטון בדבר הכבידה, וטען כי לשום כוח אין לייחס סגולות נסתרות, כמו משיכה בין גופים ללא מגע. אף על פי כן, הפרויקט של לייבניץ התקדם מעבר לניסיון זה, שכן בלבו עמד הניסיון להסביר את אחת הבעיות הקשות בפיזיקה, זו של הקוהזיה של החומר. התפיסה של לייבניץ את מבנה החומר הייתה מורכבת וקשה להבנה בעיני בני דורו, אולם הדרך הפשוטה ביותר להבינה – עד כמה שהדבר מזמן אי דיוקים היסטוריים ומדעיים – היא לנקוט בגישה אנכרוניסטית. לייבניץ יצא במאמרו "היפותזה פיזיקלית חדשה" מ-1670 נגד תמונת "החומר הפסיבי" המרכזית להשקפת העולם הקרטזית ותמך בתמונה דינמית של מבנה החומר כהסבר ל"תאחיזת החומר". הוא הציע לחקור את המבנה הנסתר והבלתי נדלה של החומר כאמצעי לגלות את המקור האמיתי לתופעות השונות. התפתחותה של הפיזיקה התת-אטומית במהלך מאה ה-20 עלתה בקנה אחד עם השקפה זו, ובמסגרתה הוכח שהאטום אינו בלתי חדיר ונחשפה האמת הדינמית הבסיסית העומדת ביסוד מבנה החומר.
כלל לייבניץ לנגזרות של מכפלות משמש כצעד חשוב בהוכחות רבות בתחומים מגוונים בפיזיקה. עיקרון זהות הסמויים במכניקת הקוונטים. אלו שתומכים בפילוסופיה דיגיטלית, כיוון חדש יחסית בקוסמולוגיה, גם רואים בלייבניץ מעיין אב מייסד של הפילוסופיה.
ה-vis viva
"הכוח החי" (בלטינית: vis viva) הוא mv2, פעמיים האנרגיה הקינטית של הגוף. לייבניץ סבר כי האנרגיה הכוללת נשמרת במערכות מכניות מסוימות, ועל כן החשיב את האנרגיה כמוטיב פנימי "מולד" של החומר. טענה זו נתפסה כמתחרה בהשקפה על מרכזיות חוק שימור התנע שהחזיקו בה ניוטון באנגליה ודקארט בצרפת, ועל כן נדחתה. כיום ברור שגם התנע וגם האנרגיה נשמרים, ושתי הגישות משלימות זו את זו.
תרומות אחרות לפיזיקה
לייבניץ פרסם מאמרים חשובים במכניקה. בהמשך לעבודתו החלוצית של גלילאו גליליי על חוזק קורות מספרו "שני המדעים החדשים", פרסם לייבניץ מספר מאמרים מאירי עיניים בתורת האלסטיות שעסקו בכפיפתן של קורות אופקיות שעל הקצה החופשי שלהם תלויה משקולת. תוך שהוא מיישם את הכלים החדשים של האנליזה, לייבניץ תיקן במאמרים אלו מספר היבטים בטיפולו המקורי של גלילאו בבעיה, במיוחד אלו שלא עלו בקנה אחד עם תוצאות ניסוייו של אדם מריוט. בתחום האופטיקה, במחקר המודרני נמצא כי הוא גילה את עקרון מאופרטיוס (מקרה פרטי של עקרון הפעולה המינימלית) ותוצאות שונות הקשורות בו בסביבות 1707, כ-37 שנים לפני עבודתם של מאופרטיוס ואוילר בתחום.