Doğa bilimleri
Tarihçe > Newton ve bilimsel devrim (1600-1800)

16. ve 17. yüzyıllarda doğa felsefesi, daha fazla erken dönem Yunan felsefesinin ortaya çıkarılması ve tercüme edilmesiyle Aristoteles yorumlarının ötesine geçen bir evrim geçirmiştir. Matbaanın 15. yüzyılda icadı, mikroskop ve teleskopun icadı ve Protestan Reformu, Batı'da bilimsel araştırmanın geliştiği sosyal bağlamı temelden değiştirmiştir. Kristof Kolomb'un yeni bir dünya keşfetmesi dünyanın fiziksel yapısına ilişkin algıları değiştirirken, Kopernik, Tycho Brahe ve Galileo'nun gözlemleri güneş sisteminin güneş merkezli olarak daha doğru bir resmini ortaya koymuş ve Aristoteles'in gök cisimleri hakkındaki birçok teorisinin yanlış olduğunu kanıtlamıştır. Aralarında Thomas Hobbes, John Locke ve Francis Bacon'ın da bulunduğu bazı 17. yüzyıl filozofları, Aristoteles ve Orta Çağ takipçilerinin doğa felsefesine yaklaşımlarını yüzeysel olarak nitelendirerek onları tamamen reddederek geçmişten kopmuşlardır.
Galileo'nun İki Yeni Bilim ve Johannes Kepler'in Yeni Astronomi adlı eserlerinin başlıkları, Aristoteles'in doğal dünyaya ilişkin yeni araştırma yöntemleri lehine reddedilmesiyle 17. yüzyılda hakim olan değişim atmosferinin altını çiziyordu. Bacon bu değişimin popülerleşmesinde etkili oldu; insanların doğa üzerinde egemenlik kurmak için sanat ve bilimleri kullanması gerektiğini savundu. Bunu başarmak için "insan yaşamının keşifler ve güçlerle donatılması gerektiğini" yazdı. Doğa felsefesini "şeylerin nedenlerinin ve gizli hareketlerinin bilgisi ve mümkün olan her şeyin gerçekleştirilmesi için İnsan İmparatorluğu'nun sınırlarının genişletilmesi" olarak tanımladı.
Bacon, bilimsel araştırmanın devlet tarafından desteklenmesini ve bilim insanlarının ortak araştırmalarıyla beslenmesini önerdi. Bu, o dönemde kapsamı, hırsı ve biçimleri açısından benzeri görülmemiş bir vizyondu. Doğa filozofları doğayı giderek karmaşık bir saat gibi parçalarına ayrılabilen ve anlaşılabilen bir mekanizma olarak görmeye başladılar. Isaac Newton, Evangelista Torricelli ve Francesco Redi gibi doğa filozofları suyun akışına odaklanan, barometre kullanarak atmosferik basıncı ölçen ve kendiliğinden oluşumu çürüten deneyler yaptılar. Bilimsel topluluklar ve bilimsel dergiler ortaya çıktı ve matbaa aracılığıyla geniş çapta yayılarak bilimsel devrimi başlattı. Newton 1687 yılında, 19. yüzyıla kadar geçerliliğini koruyan fiziksel yasaların temelini oluşturan Doğa Felsefesinin Matematiksel İlkeleri ya da Principia Mathematica adlı eserini yayınladı.
Andrew Cunningham, Perry Williams ve Floris Cohen'in de aralarında bulunduğu bazı modern akademisyenler, doğa felsefesinin doğru bir şekilde bilim olarak adlandırılamayacağını ve gerçek bilimsel araştırmanın ancak bilimsel devrimle birlikte başladığını savunmaktadır. Cohen'e göre, "bilimin 'doğa felsefesi' adı verilen kapsayıcı bir varlıktan kurtulması, Bilimsel Devrim'in tanımlayıcı özelliklerinden biridir." Edward Grant'ın da aralarında bulunduğu diğer bilim tarihçileri, 17, 18 ve 19. yüzyıllarda filizlenen bilimsel devrimin, optik, mekanik ve astronomi gibi kesin bilimlerde öğrenilen ilkelerin doğa felsefesi tarafından ortaya atılan sorulara uygulanmaya başlamasıyla gerçekleştiğini iddia etmektedir. Grant, Newton'un doğanın matematiksel temelini, yani uyduğu değişmez kuralları ortaya çıkarmaya çalıştığını ve bunu yaparken de doğa felsefesi ile matematiği ilk kez birleştirerek modern fiziğin erken dönem eserini ortaya koyduğunu savunmaktadır.
XVII. yüzyılda etkisini göstermeye başlayan bilimsel devrim, Aristotelesçi sorgulama tarzından keskin bir kopuşu temsil ediyordu. Başlıca ilerlemelerinden biri, doğayı araştırmak için bilimsel yöntemin kullanılmasıydı. Deneylerde veriler toplandı ve tekrarlanabilir ölçümler yapıldı. Bilim insanları daha sonra bu deneylerin sonuçlarını açıklamak için hipotezler oluşturdu. Daha sonra hipotez, doğruluğunu kanıtlamak ya da çürütmek için yanlışlanabilirlik ilkesi kullanılarak test edildi. Doğa bilimleri doğa felsefesi olarak adlandırılmaya devam etti, ancak bilimsel yöntemin benimsenmesi bilimi felsefi varsayım alanının ötesine taşıdı ve doğayı incelemenin daha yapılandırılmış bir yolunu ortaya koydu.
İngiliz matematikçi ve fizikçi Newton, bilimsel devrimin en önemli figürlerinden biriydi. Kopernik, Brahe ve Kepler'in astronomi alanındaki ilerlemelerinden yararlanan Newton, evrensel çekim yasasını ve hareket yasalarını türetmiştir. Bu yasalar hem yeryüzünde hem de uzayda uygulanarak, daha önce birbirinden bağımsız olarak, ayrı fiziksel kurallara göre işlediği düşünülen fiziksel dünyanın iki alanını birleştirdi. Örneğin Newton, gelgitlerin Ay'ın çekim gücünden kaynaklandığını gösterdi.
Newton'un ilerlemelerinden bir diğeri de matematiği doğal fenomenler için güçlü bir açıklama aracı haline getirmesiydi. Doğa filozofları matematiği uzun zamandır bir ölçüm ve analiz aracı olarak kullanırken, Newton'a kadar matematiğin ilkeleri doğadaki neden ve sonuçları anlamanın bir aracı olarak kullanılmamıştı.
18. ve 19. yüzyıllarda Charles-Augustin de Coulomb, Alessandro Volta ve Michael Faraday gibi bilim insanları elektromanyetizmayı ya da elektrik yüklü parçacıklar üzerindeki pozitif ve negatif yüklerle kuvvetlerin etkileşimini keşfederek Newton mekaniğinin üzerine inşa ettiler. Faraday, doğadaki kuvvetlerin uzayı dolduran "alanlar" halinde işlediğini öne sürdü.
Alanlar fikri, Newton'un basitçe "uzaktan etki" ya da aralarındaki boşlukta müdahale edecek hiçbir şey bulunmayan nesnelerin birbirini çekmesi olarak tanımladığı kütle çekimi kurgusuyla tezat oluşturuyordu. James Clerk Maxwell 19. yüzyılda bu keşifleri tutarlı bir elektrodinamik teorisinde birleştirdi. Maxwell, matematiksel denklemler ve deneyler kullanarak, uzayın kendileri ve birbirleri üzerinde hareket edebilen yüklü parçacıklarla dolu olduğunu ve bunların yüklü dalgaların iletimi için bir ortam olduğunu keşfetti.
Bilimsel devrim sırasında kimya alanında da önemli ilerlemeler kaydedildi. Fransız kimyager Antoine Lavoisier, cisimlerin havaya "filojiston" salarak yandığını öne süren filojiston teorisini çürüttü. Joseph Priestley 18. yüzyılda oksijeni keşfetmişti, ancak Lavoisier yanmanın oksidasyonun bir sonucu olduğunu keşfetti. Ayrıca 33 elementten oluşan bir tablo oluşturdu ve modern kimyasal isimlendirmeyi icat etti.
Resmi biyoloji bilimi, doğal yaşamın sınıflandırılması ve kategorize edilmesine odaklanılan 18. yüzyılda henüz emekleme aşamasındaydı. Doğa tarihindeki bu gelişmeye, 1735 yılında hazırladığı doğal dünya taksonomisi halen kullanılmakta olan Carl Linnaeus öncülük etmiştir. Linnaeus 1750'lerde tüm türleri için bilimsel isimler ortaya koymuştur.