tomron87/hebrew-wikipedia-sentences-corpus huggingface dataset:
המודלים המקובלים באסטרונומיה היוונית היו מודלים גאוצנטרים, שבהן השמש והכוכבים סובבים סביב הארץ.
מודלים אלו הצליחו להסביר את כל התופעות הנצפות פרט לשינוי בעוצמת ההארה של מספר כוכבי לכת במהלך השנה.
אריסטכוס בן סאמוס (המאה השלישית לפנה"ס) הציע מודל הליוצנטרי, שבו הארץ סובבת סביב השמש, שיכול להסביר זאת.
אולם, מודל זה לא התקבל מארבע סיבות: ראשית, המודל לא היה מפותח מתמטית כמו מתחריו הגאוצנטריים.
שנית, לא היה הסבר מדוע הארץ נראית במנוחה, ולמה, אם היא נעה, לא ניתקים ממנה עצמים במעופה.
שלישית, אם הארץ משנה את מיקומה ביחס לכוכבים הקבועים, היינו מצפים להבחין בפרלקסה, אולם האסטרונומים היוונים לא הבחינו בתופעה זו (כיום ידוע שהכוכבים הקבועים נמצאים במרחק רב הרבה יותר ממה ששיערו היוונים, ולכן הפרלקסה קטנה מאוד, וניתן להבחין בה רק באמצעות טלסקופים משוכללים).
רביעית, הארץ נתפשה כמקום מושבם של האלים והאדם.
אף על פי שבמיתולוגיה היוונית כדור הארץ מתואר כשטוח ואף מתואר כי באחד ממסעותיו הגיע הרקולס עד לקצה העולם, היו מדענים יוונים ששיערו שכדור הארץ הוא עגול.
ארטוסתנס, שחי במאה השלישית לפנה"ס, הצליח לקבוע את היקף כדור הארץ על ידי מדידת השינוי באורך הצל במקומות שונים באותה השעה.
הערכתו הייתה גדולה בכ-15% מערכו הידוע של ההיקף.
הודו וסין בעת העתיקה ובימי הביניים
המצפן הומצא בסין והעדות הכתובה הראשונה לגביו מגיעה מטקסט של שן קואו (Shen Kuo) משנת 1088. קואו (1031–1095), מדען, אסטרונום ואיש אשכולות סיני, ביסס לראשונה את ההבדל בין הקוטב הצפוני הגאוגרפי לקוטב הצפוני המגנטי.
נוסף לעבודה זאת, קואו היה מתמטיקאי פורה ופיתח נוסחאות רבות שזכו לשימוש בטריגונומטריה, ובחשבון אינפינטיסמלי.
בנוסף הוא ביצע מספר ניסויים באופטיקה, העיר על כך שדמויות מתהפכות כאשר מביטים עליהם דרך מראות קמורות.
רישומים של תנועת הכוכבים נעשו בסין החל מהמאה ה-6 לפנה"ס.
במאה ה-4 לפנה"ס החל קיטלוג של קבוצות הכוכבים, ובמאה הראשונה לספירה, ז'אנג הנג (78-Zhang Heng 139) קטלג 2,500 כוכבים, ומעל 100 קבוצות כוכבים.
הוא הקים 27 מצפי כוכבים, חישב את אורך השנה כ-365.2425 יום (כלומר רק 26 שניות פחות מהערך המקובל היום) וביסס בשנת 1281 את לוח השנה הסיני.
הטקסט ההודי המוקדם ביותר המוקדש לאסטרונומיה הוא ה"Vedānga Jyotiṣa" שפורסם בסביבות 1200 לפנה"ס.
הטקסט מתאר את תנועת הכוכבים לצרכים דתיים ואסטרולוגיים.
בעקבות כיבוש הודו על ידי אלכסנדר מוקדון הושפעה האסטרונומיה ההודית מהאסטרונומיה היוונית.
במאה ה-5 לספירה פעל המתמטיקאי אסטרונום אריאבהטה (550-476 לסה"נ).
אריאבהטה המציא את שיטת הספירה העשרונית (השיטה הנהוגה היום לייצוג מספרים), ותרם תרומות רבות לפיתוח הטריגונומטריה, ולשימוש בטריגונומטריה לצורך תיאור תנועת כוכבי הלכת.
הוא גם חקר את ליקויי השמש והירח, וחישב את אורך השנה.
במאה ה-6 וה-7 העיר אוג'ן שימשה כמרכז מתמטיקאי ואסטרונומי, אשר גדול מלומדיו היה בראהמגופטה (Brahmagupta; 598–668).
בראהמגופטה תרם תרומות רבות לאלגברה ולטריגונומטריה, ובענף האסטרונומיה נתן שיטות לחישוב מיקומי כוכבים וטען שכדור הארץ עגול ונע.
בשנת 770 לספירה הוזמן מלומד מאוג'ן לחצר הח'ליף מנצור על מנת ללמד את האסטרונומיה והמתמטיקה ההודית, והוא הביא איתו את כתביו של ברהאמגופטה שתורגמו לערבית.
לפי האמונה המוסלמית, בשנת 610 לספירה התגלה, לפני מוחמד, במערה ליד מכה, מלאך וציווה עליו 'קרא!".
מהתגלות זאת נולדה דת חדשה, האסלאם, והציווי 'קרא!' הפך למצווה הראשונה של הקוראן.
במהלך המאות ה-7 וה-8 הקימו חסידיו של מוחמד אימפריה שהייתה גדולה בשטחה מהאימפריה הרומית ואיחדה שטחים ועמים רבים תחת שלטון, שפה, דת וקשרי מסחר משותפים.
המוסלמים למדו מהתרבויות שאותן כבשו וכן מהתרבויות איתן באו במגע, כך לדוגמה בקרב טלס (751 לספירה) נשבו שבויים סיניים אשר לימדו את הערבים את אופן ייצור הנייר (אומנות שהומצאה בסין אך נשמרה על ידי הסינים בסוד).
במהרה נבנו בפרס ובבגדאד בתי חרושת לייצור נייר שהוזילו בצורה ניכרת את מחיר הספרים.
מהודו האסלאם ייבא בין השאר את השיטה העשרונית, ואת מושג האפס ומהאימפריה הביזנטית המוסלמים קנו את ספרי הפילוסופיה והמדע של חכמי יוון העתיקה ורומי.
במאה ה-8 היתרגמו ההישגים הצבאיים של האימפריה המוסלמית לשגשוג כלכלי ולפריחה בכל תחומי האומנות והמדע, הקרויה תור הזהב של האסלאם.
את ראשיתו של תור הזהב נהוג לראות בשנת 762, כאשר הח'ליף אל-מנצור מבית עבאס בנה במקום כפר קטן בשם בגדאד את הבירה המפוארת והמשגשגת של האימפריה.
הח'ליף אל-מאמון (786–833) בנה בבגדאד את בית החוכמה שהיה ספרייה ומכון תרגום ומחקר.
מלומדים מוסלמים תרו את האימפריה בחיפוש אחר כתביהם של מלומדים פרסיים הודים ויוונים, אותם הם תרגמו לערבית והפכו לזמינים לנחלת הכלל.
המלומדים לא הסתפקו בתרגום אלא המשיכו את המחקר.
המרכז המתחרה לבגדאד מבחינה מחקרית שכן בקורדובה, ובין מרכזי המחקר המרכזיים ניתן לציין גם את קהיר ומרוקו.
מלומדים מוסלמים הגיעו להישגים יוצאי דופן ברפואה (ובין הרופאים המפורסמים של התקופה ניתן לציין גם את הרמב"ם שחי בקהיר), כגון המצאת סוגים רבים של ניתוחים, והמצאת האלגברה.
בתחום הפיזיקה, המציאו המדענים המוסלמיים את האופטיקה, עשו מחקרים רבים באסטרונומיה, בדינמיקה – וכמו כן נתנו דגש רב ליצירת שיטה מדעית מבוססת ניסוי.
בשנת 1258 בגדאד נכבשה על ידי המונגולים, נבזזה ונשרפה; יש הרואים בשנה זאת את סוף תור הזהב האיסלאמי, ואולם המלומדים והאומנים המוסלמיים המשיכו להנהיג את ההתפתחות התרבותית של העולם עד לשלהי המאה ה-16, כאשר בעקבות הרנסאנס החלה אירופה לקחת את ההובלה.
האופטיקה בצורתה המודרנית נולדה בעקבות עבודותיהם של מדענים אסלאמיים ביניהם אבן סינא (980–1037), אבו ריהן אל-בירוני (973–1048), קטב אל שירזי (1236 – 1311), קמל אל דין אל פריסי (1260–1320) ומעל כולם מעבודותיו של אבן אל-היית'ם.
אבן אל-היית'ם נחשב למדען הגדול ביותר של התקופה.
אל היית'ם ומדענים מוסלמים נוספים היו הראשונים שנתנו את ההסבר המקובל היום לראייה: שקרני האור יוצאות מהשמש פוגעות בעצמים ולאחר מכן מגיעות לעין (זאת בניגוד להסברים המקובל ביוון העתיקה שהאור יוצא מהעיניים).
אל היית'ם הראה שהאור נע בקווים ישרים, ואל בירוני היה הראשון שגילה שמהירות האור גדולה בהרבה ממהירות הקול.
אל היית'ם ואבן סינא מדדו את חוקי ההחזרה והשבירה של האור, ואל שירזי יחד עם אל פריסי היו הראשונים שנתנו את ההסבר הנכון לתופעת הקשת בענן, הסבר המבוסס על חוקי השבירה של האור.
אל היית'ם המציא את הקמרה אובסקורה ואת תגליותיו בתחום האור פרסם בספר בשם ספר האופטיקה שנחשב יחד עם הפרינקיפיה של ניוטון לאחד הספרים המשפיעים ביותר בהיסטוריה של הפיזיקה.
מדענים אסלאמיים היו הראשונים שביססו את האסטרונומיה כמדע בפני עצמו, הנפרד מהפילוסופיה הטבעית והנפרד מאסטרולוגיה.
מבחינה דתית הקוראן מעודד את המוסלמים לחקור את הכוכבים כדי לאפשר להם לנווט טוב יותר, ואכן מדענים אסלאמיים שיכללו מכשירים לצפייה בכוכבים (כגון האצטרולב) לצורכי ניווט ואכן עד היום לרבים מהכוכבים המשמשים לניווט ישנם שמות ערביים.
חקר תנועת הכוכבים, ובעיקר חקר תנועת הירח שימשו גם לקביעת ראש החודש (שהוגדר באסלאם כיום ההופעה של ירח בצורת מגל).
מלומדים אסלאמיים תרגמו לערבית את עבודותיהם של אסטרונומים פרסיים, הודיים ויוונים.
העבודה החשובה ביותר באסטרונומיה עד לאותה תקופה, עבודתו של תלמי תורגמה לערבית תחת השם 'אלמגסט' (שהפך לשם המקובל לספר זה עד ימינו – מכיוון שהטקסט המקורי אבד), ומלומדים ערבים ניתחו את תצפיותיו ואת מודל האפיציקלים שלו בעזרת הכלים של הטריגונומטריה שפותחו בהודו ושוכללו בארצות ערב, שהפכו את החישובים לפשוטים יותר.
בנוסף הוקמו מצפי כוכבים בבגדאד, בדמשק ובמאה ה-13 הוקם מצפה כוכבים חשוב בעיר מראגה שבצפון איראן.
בין הגילויים הניסיוניים החשובים היו העדויות הראשונות לסטיות מהמודל של תלמי, שהתגלו על ידי איבן אל שטיר, ועדויות ראשונות לכך שכדור הארץ מסתובב סביב ציר שהתגלו על ידי נסיר א-דין א-טוסי ועלי אל קושג'י מהמצפה במראגה.
בזכות תגליות אלו ואחרים התקופה נקראת גם 'מהפכת מראגה', מהפכה שהניחה את היסודות ל'מהפכה הקופרניקאית'.
בצד התאורטי מדענים אסלאמיים נחשבים למייסדים של האסטרופיזיקה, בכך שהם החלו לטעון שהחלל צפוף פחות מהאוויר, החלו להתגלות ממצאים לכך שהכוכבים אינם מוצקים, ושאותם כוחות המאפיינים תנועה על גבי כדור-הארץ מאפיינים גם את תנועת הכוכבים.
אל-היית'אם ומדענים ערבים נוספים שיערו את חוק המשיכה בין מסות, שהתגלה מאוחר יותר על ידי גלילאו גליליי ואייזק ניוטון.
מתמטיקה – אחת התרומות החשובות של המדע הערבי הגיעו מפיתוח ענפים במתמטיקה שלהם הייתה חשיבות רבה בהתפתחות הפיזיקה.
מוחמד אבן מוסא אל-ח'ואריזמי (על שמו קרוי המונח אלגוריתם) נחשב למייסד האלגברה, ומקור המילה "אלגברה" היא בכותרת ספרו של אל-ח'ואריזמי "חיסאב אל-ג'אבר ואל-מוקאבלה" ("חשבון ההשלמה וההקבלה").
בנוסף המלומדים הערביים למדו את ספריו של אריאבהטה, מלומד הודי, ומהם למדו את השיטה העשרונית לכתיבת מספרים, וכן את מדע הטריגונומטריה – שאותו הם שיכללו.
אלכימיה – מלומדים ערביים העמיקו בחקר האלכימיה, ענף שבו על ידי ערבוב חומרים שאפו להפוך מתכות פשוטות לזהב, וכן ליצור את אבן החכמים – תרופה שתאפשר חיי נצח.
האלכימיה מייסודה כללה שילוב של שיטות מדעיות יחד עם אמונות טפלות ומיסטיקה, אך היא יצקה את הבסיס לכימיה המודרנית.
שיטות העבודה והחומרים שהתגלו בעבודותיהם של אלכימאים הפכו לכלים מרכזיים בפיזיקה.
התקופה שבין המאה ה-5 למאה ה-16 לספירה קרויה במערב בשם "ימי הביניים", ומציינת את התקופה שבין העת העתיקה והרנסאנס.
תקופה זאת באירופה נחשבת כתקופה של קיפאון מדעי, בה הכנסייה שלטה על סדר היום הציבורי והמחקר המדעי הצטמצם לכדי העתקה ולימוד של כתבי הקודש וכתביהם של חכמי יוון העתיקה (בעיקר כתביו של אריסטו).
מאידך, בתקופה זו הפכה ההשכלה הציבורית לרווחת יותר, הוקמו האוניברסיטאות הראשונות ויותר מדענים החלו להיות מועסקים באוניברסיטאות ובחצרות של נסיכים ומלכים.
כתבים ערביים הכוללים את ה"אלמגסט", את "ספר האופטיקה" של אבן אל-היית'ם ונוספים תורגמו ללטינית, ויחד איתם הגיעו לאירופה תורות כמו האופטיקה, האלכימיה, האלגברה והטריגונומטריה.
כמו כן חלו התפתחויות טכנולוגיות רבות הקשורות לשימוש באבק שרפה, בתותחים, במשקפיים ובטכנולוגיות הקשורות לספנות ונווטות ולמעשה נוצקו היסודות שיאפשרו את הפריחה הגדולה שתחל בתקופת הרנסאנס.
תפיסת העולם התאולוגית-קוסמולוגית באירופה של ימי הביניים
במאה ה-13 הכניסה הכנסייה הקתולית את הפיזיקה של אריסטו במסגרת השקפתה התאולוגית.
התאולוג תומאס אקווינס שילב את התאוריות הקוסמולוגיות האריסטוטליות בתאולוגיה של הכנסייה.
בימי הביניים סמכותה האינטלקטואלית של הכנסייה הקתולית הייתה בלתי מעורערת.
היא דגלה בהשקפת עולם קוהרנטית וכוללנית, שבה משולבים יסודות פיזיקליים-אריסטוטליים ורעיונות תאולוגיים.
היקום האריסטוטלי קיבל מקום ומשמעות החורגים בהרבה מתוכנו הקוסמולוגי.
השמים נתפסו כמקום משכנו של האל, מרכז האדמה כמקום משכנו של השטן, והאדם נמצא בתווך – שם מקומו, על פי השקפת הכנסייה, על מהותו של האדם ויכולת הבחירה בין טוב לרע.
מהפכה בתחום האסטרונומיה, אם כן, הייתה צריכה להיות בהכרח בעלת השלכות עמוקות גם על התאולוגיה.
באותה תקופה שימשו התורות הללו כבסיס האידאולוגי של המשטרים הקיימים.
סמכותו של מלך, למשל, נתפסה כנובעת במישרין מרצון האל.
ערעור יסודות התאולוגיה היה אפוא בעל משמעות והשלכות מהפכניות חברתיות ופוליטיות.
המהפכה המדעית באירופה (המאה ה-16 וה-17)
תקופת הרנסאנס, שהחלה באיטליה במאה ה-14, הייתה תקופה של תחייה והתחדשות בכל ענפי התרבות, הרוח והמדע.
המהפכה המדעית הייתה בראש ובראשונה מהפכה בשיטת המחקר המדעי: ביסוס המדע על ניסוי ועל תורות מתמטיות.
בתחום הפיזיקה, חל שינוי בתפישת העולם; תנועת הכוכבים הוסברה בעזרת מודל לפיו כדור הארץ סובב את השמש ולא ההפך .
בכל רחבי אירופה, החל מראשית המאה ה-16, היה מפץ של פעילות אינטלקטואלית, כתוצאה ממהפכת הדפוס - ממכבש הדפוס שהכפיל את מספרם ואת המגוון של ספרים בתפוצה כללית.
אנשים יכלו כעת ללמוד ממקור ראשון יותר טקסטים מאשר אי פעם, במחיר זול בהרבה מאשר בעבר ובגישה קלה בהרבה ללא תלות בספריות של מנזרים.
הפרסום מחדש בוונציה של הספרים המקוריים של ארכימדס עורר גל חדש של מחקר מתמטי, ומעתה והלאה עבודותיהם של חוקרים היו נגישות לעמיתיהם בארצות אחרות תוך מספר חודשים.
הדפוס יצר שינוי ניכר ביותר ביעילות של התקשורת המדעית.
אנשים שגרו במקומות רחוקים זה מזה יכלו מעתה לשתף פעולה.
בנוסף, היריבות באירופה בין אומות שונות, במיוחד בין אנגליה, צרפת וגרמניה הובילה לתחרות בין הוגים שונים וניסיון של כל אומה לקדם את המדענים שלה, באופן פרדוקסלי הדבר גם גרר התייחסות לדעות של הוגים אחרים ולתרגום והפצה של ספרים בשפות אחרות.
בעוד הספרים המסורתיים נכתבו תחילה בלטינית, עם הזמן הם פורסמו או תורגמו לשפות מדוברות, דבר שגרם לתפוצה נרחבת בהרבה - דוגמאות לכך הן ספרו של גלילאו, "השליח הכוכבי" באיטלקית (דבר שגרם את החרמתו על ידי הכנסייה) ותרגום ספרו של ניוטון מלטינית לצרפתית על ידי אמילי דה שאטלה.
בימי הביניים באירופה הלימוד המדעי התבסס בעיקר על למידה של כתביהם של הפילוסופים של יוון העתיקה, ובראשותם אריסטו, ועל תיאור "ניסויי מחשבה" המבוססים על ניסיון יומיומי ושכל ישר.
מדענים אסלאמיים, ובראשם אבן אל-היית'ם טענו שיש להשתמש בניסויים על מנת לבסס תפיסות מדעיות.
ביסוס המדע על ניסוי הוא אחד הרעיונות המרכזיים שבוססו במהלך המהפכה המדעית.
הסמל המפורסם ביותר לשיטה זאת היה גלילאו גליליי.
בניסוי מפורסם (אם כי יש טענות שהניסוי מעולם לא התבצע באמת) של השלכת עצמים מהמגדל הנטוי בפיזה, הוא הראה שבנפילה חופשית, גופים בעלי משקלים שונים מגיעים לארץ בו זמנית.
ניסוי זה סתר את התאוריה של אריסטו שהייתה מקובלת באותם ימים, לפיה ככל שמסתו של גוף גדולה יותר כך הוא יגיע מהר יותר לקרקע.
גליליי תמך בתורתו של קופרניקוס, לפיה כדור הארץ מסתובב סביב השמש ולא להפך, תאוריה שסתרה את עמדת הכנסייה.
בשל כך הועלה למשפט, ונגזר עליו מאסר ממושך שלבסוף הומתק למאסר בית.
משפט זה מסמל יותר מכל את הקרע שהחל להתהוות בין המדע לבין הדת.
אירוע נוסף שהיה חשוב לביסוסה של השיטה המדעית החדשה הוא הופעתם של כוכבים חדשים בשמים בשנים 1540 ו-1604. תופעה זאת, שמוסברת היום על ידי התפוצצות סופרנובות, הייתה בעלות משמעות מיוחדת מכיוון שהיא סתרה את התורה של אריסטו, לפיה הספירה העליונה ביותר של הכוכבים היא מושלמת ולא ייתכנו בה שינויים.
את ראשיתה של המהפכה המדעית נהוג לראות בעבודותיו של ניקולאוס קופרניקוס (1473–1543).
קופרניקוס נתן מודל לתנועת כוכבי הלכת, לפיו השמש נמצאת במרכזה של מערכת השמש, וכדור הארץ ושאר כוכבי הלכת נעים סביבה במעגלים.
מודל זה נקרא "המודל ההליוצנטרי", לעומת המודלים הגאוצנטריים שקבעו שכדור הארץ נמצא במרכז היקום.
ספרו של קופרניקוס, "על תנועתם של גרמי השמים" (De revolutionibus orbium coelestium), התפרסם רק לאחר מותו ב-1543 עקב חשש להתנגשות דעות אלה עם השקפת הכנסייה הקתולית, שבדומה לדתות אחרות תמכה במודל הגאוצנטרי ושילבה אותו כחלק מהתאולוגיה שלה.
שנת פרסום הספר נחשבת גם תחילת המהפכה הקופרניקאית ששינתה היבטים רבים בחשיבה על אסטרונומיה, פיזיקה, פילוסופיה ומדעים.
המודל ההליוצנטרי שהציע קופרניקוס התבסס על מערכת האפיציקלים שעליה היה מבוססים המודלים הגאוצנטריים, ולמעשה היה מסובך יותר מהם משום שהכיל יותר אפיציקלים.
השוני המהותי מהמודלים הגאוצנטריים, בנוסף לכך שהשמש הייתה במרכז ולא הארץ, היה שכוכבי הלכת תמיד במרכזו של מעגל ולא בנקודה אחרת בתוך מעגל, מה שנתפס על ידי קופרניקוס כהנחה לא תקינה.
יוהאנס קפלר (1571–1630) הושפע מקופרניקוס והציע מודל הליוצנטרי משלו.
קפלר שנולד והתחנך בגרמניה, התקבל לחצרו של האסטרונום טיכו ברהה בפראג.
טיכו היה האסטרונום הגדול ביותר בתקופה שקדמה לטלסקופ.
קפלר סבר שמסלולי כוכבי הלכת תואמים את חמש הצורות הגאומטריות המושלמות, אך הוא מעולם לא הצליח ליישב את ההשערה הזאת בדיוק מספיק עם המדידות.
משום כך פנה אל טיכו שברשותו היו המדידות המדויקות ביותר של המרחקים אל הכוכבים שהיו בנמצא באותה עת.
טיכו קיבל את קפלר בחמימות לחצרו, אך חשש לתת לו גישה אל הנתונים מכיוון שהוא לא האמין במודל ההליוצנטרי (טיכו האמין במודל משלו - המודל הטיכוניאני - לפיו הכוכבים נעים סביב השמש, אך השמש נעה סביב כדור-הארץ).
לאחר שרשרת של ויכוחים מרים, קיבל קפלר גישה אל הנתונים שנאספו לגבי התנועה של מאדים.
בתחילה הכריז קפלר שהוא יצליח לפענח את הנתונים תוך חודשיים, ואולם המלאכה דרשה ממנו שבע שנים, ולבסוף הביאה אותו למסקנה שמסלוליהם של הכוכבים סביב השמש אינם מעגליים אלא אליפטיים.
בכך נפטר קפלר ממערכת האפיציקלים המסובכת.
בנוסף, הוא גילה שבתנועתם סביב השמש, הכוכבים מכסים שטחים שווים במרווחי זמן שווים – ומכאן שככל שהכוכבים קרובים יותר לשמש – כך מהירותם גדלה.
כמו כן גילה שזמן המחזור של כוכבים יחסי לחזקה של המרחק שלהם מהשמש, ומכאן שככל שמרחקם של כוכבי הלכת מהשמש גדל, כך זמן המחזור שלהם גדול יותר.
חוקים אלו ידועים היום בתור שלושת החוקים של קפלר.
קפלר פרסם את ממצאיו בספרו האסטרונומיה החדשה בשנת 1609.
גלילאו גליליי (1564–1642) היה אחד המדענים הראשונים שחקרו את הדינמיקה לעומק.
הוא גילה, בין השאר, שתנועה של גופים בנפילה חופשית היא פרבולית, וכן שזמן המחזור של מטוטלות אינו תלוי במשרעת (אמפליטודה) שלהן.
בצעירותו ניסה גלילאו לתת ביטוי מתמטי לפיזיקת האימפטוס, שהתפתחה מהפיזיקה של אריסטו.
אולם, מושג האימפטוס, שלא התיישב היטב עם הפיזיקה האריסטוטלית, היה מבולבל וקשה לכימות.
כדי לתת ביטוי מתמטי לתופעות הטבע, גלילאו ויתר עליו לחלוטין ובנה תחתיו תורה חדשה של תנועת עצמים על פני כדור הארץ, שהחליפה את תורת התנועה של אריסטו.
הרעיון העומד בבסיסה של תורת התנועה של אריסטו הוא שגופים שואפים להגיע למקומם הטבעי.
לעומת זאת, העיקרון שעומד בבסיסה של תורת התנועה החדשה של גלילאו הוא עיקרון ההתמדה.
עיקרון ההתמדה אומר שגוף נע כלשהו ימשיך בתנועתו כל עוד אין פועלים עליו כוחות חיצוניים.
זה ההבדל היסודי בין תורת התנועה של גלילאו לזו של אריסטו: אצל אריסטו תנועה תמיד זקוקה לסיבה, כלומר לכוח מניע.
לעומתו טוען גלילאו שתנועה, או לפחות המשך התנועה, אינה זקוקה לסיבה – התנועה נמשכת מאליה כל עוד לא מתערבים בה מבחוץ.
מה שזקוק לסיבה הוא שינוי התנועה.
הגוף הנזרק מספינה נעה נע יחד איתה לפני זריקתו.
לפיכך, נוסף על תנועתו מעלה ומטה בעקבות הזריקה ובהשפעת הכובד, הוא גם ימשיך לנוע קדימה במהירות זהה למהירות הספינה.
בסופו של דבר ישוב הגוף וייפול בנקודת הזריקה על הסיפון, ממש כפי שהיה עושה בספינה נחה, ומכאן שאין תוצאות הניסוי יכולות ללמדנו אם הספינה "באמת" נעה או נחה.
באופן דומה אפשר לטעון שגם תוצאות ניסויים של זריקת גופים על פני כדור הארץ אינם מושפעים מתנועתו.
לפי אריסטו שינוי זקוק תמיד לסיבה, וההבדל בין תורת התנועה שלו לזו של גלילאו וניוטון הוא בשאלה מהו שינוי.
אצל גלילאו וניוטון אין הבדל עקרוני בין מנוחה לבין תנועה בקו ישר ובמהירות קבועה, ולפיכך אפשר לראות מנוחה כתנועה במהירות אפס.
אצל אריסטו, לעומת זאת, מנוחה ותנועה הן שתי תופעות פיזיקליות שונות לחלוטין, ולפיכך אי אפשר לראות באחת מהן מקרה פרטי של השנייה.
במסגרת תורת התנועה החדשה של גלילאו, אפשר, אפוא, לקבל את השערת קופרניקוס האומרת שהארץ נעה במהירות עצומה, אף על פי שבניסויים שאנו עורכים איננו חשים בתוצאותיה של תנועה זו.
בשנת 1862 החל אסטרונום אנגלי בשם אדמונד היילי (1656–1742), שהיה ידוע בעיקר בזכות גילוי של כוכב השביט הנושא את שמו, להתעניין בחוקי קפלר.
הוא ניסה לראות האם ניתן להשתמש ברעיונות של גלילאו על דינמיקה בשביל להסביר את תנועת הכוכבים ואת חוקי קפלר.
כאשר הוא נכשל הוא נסע לבקר את ניוטון על מנת לשכנע אותו לחפש הסבר תאורטי לחוקים הללו.
לתדהמתו, גילה היילי שניוטון כבר פתר את הבעיה אך לא פרסם את תוצאותיו.
היילי מיהר לשכנע את ניוטון לפרסם את עבודותיו ואף מימן את פרסום הספר "עקרונות מתמטיים של פילוסופיית הטבע".
בשנה שבה מת גלילאו נולד מי שנחשב ליורשו וגם לאחד הפיזיקאים והמתמטיקאים החשובים ביותר בכל הזמנים: אייזק ניוטון (1643–1727).
ניוטון שיער שכל הגופים מושכים אחד את השני והכוח גדל ככל שהמרחק ביניהם קטן, הידוע כיום ככוח הכבידה (גרביטציה).
בעזרת שלושת חוקיו וחוק הכבידה האוניברסלי, הסביר ניוטון את כל התופעות הניסיוניות אותן גילו גלילאו וקפלר וכן מגוון עצום של תופעות.
אבן הכותרת של הישגיו הייתה הפתרון של הבעיה הדו-גופית: ניוטון הצליח להראות שמסלול של כוכב סביב השמש צריך להיות אליפטי, ולהוכיח באופן תאורטי את שלושת החוקים של קפלר.
את העבודות האלו הוא פרסם בספר "היסודות המתמטיים של פילוסופיית הטבע".
מתוך חוקי ניוטון נובעים כמה מהמושגים המרכזיים בפיזיקה: שימור התנע, שימור התנע הזוויתי ושימור אנרגיה.
מתוך חוקי ניוטון עולה השקפת עולם דטרמיניסטית, שאומנם נוסחה לראשונה רק במאה ה-18, והיא שמתוך ידיעה של המיקומים ושל המהירויות של כל הגופים ברגע נתון, אזי ניתן לנבא את תנועתם החל מרגע זה והלאה, וכמו כן ניתן לחשב מה הייתה תנועתם בעבר.
חוקי ניוטון הפכו לאבן הבסיס של הפיזיקה ב-300 השנים שלאחר מכן, עד היווצרותן של תורת היחסות ומכניקת הקוונטים.
במאה ה-16 הומצא בהולנד הטלסקופ על ידי מדען ששמו אבד עם השנים (לאחר מכן ביקשו לעצמם מדענים ויצרני עדשות אחרים את זכות הראשונים על ההמצאה).
גלילאו גליליי שמע על ההמצאה ומיהר לפתח מכשיר כזה בעצמו, ונראה שהיה המדען הראשון שהשתמש בטלסקופ על מנת להביט בכוכבים.
המצאה זו הובילה לשרשרת של גילויים חדשים: גלילאו היה הראשון שראה את הירחים של צדק, הטבעות של שבתאי וכתמי השמש.
השימוש במכשירים אופטיים על מנת להביט אל השמים שינה את פני האסטרונומיה.
הניסיון לשכלל טלסקופים הביא גם למחקר על אופן פעולתם.
את הבסיס לאופטיקה המודרנית נהוג לראות בספרו של קפלר: "Astronomiae Pars Optica" (החלק האופטי של אסטרונומיה).
ניוטון הראה באמצעות ניסוי מפורסם עם שתי מנסרות שהאור הלבן למעשה מורכב מכל צבעי הקשת, וכאשר אור נשבר בזכוכית, זווית השבירה שונה לכל צבע.
בעקבות כך הוא פיתח טלסקופ המבוסס על החזרה של אור, באמצעות מראות כדוריות (ולא על עדשות השוברות אור).
כריסטיאן הויגנס הגה תורה על פיה האור הוא גל, והסביר את השבירה של האור בתנועה של חזית הגל כאשר היא עוברת בין חומרים (תווכים) שונים.
לעומתו, ניוטון קידם תורה על פיה האור מורכב מחלקיקים.
בעזרת תיאור זה קל יותר להבין את תופעת ההחזרה של האור על ידי מראות (אך קשה יותר להבין את תופעת השבירה).
תורתו של ניוטון הפכה למקובלת, עד שב-1801 הוכיח תומאס יאנג בניסוי שני הסדקים שהאור הוא גל.
בתחילת המאה ה-20, עם עבודותיו של אלברט איינשטיין והולדת מכניקת הקוונטים, הסתבר שהאור הוא למעשה שילוב של השניים - גל וחלקיק.
תופעות אלקטרוסטטיות היו ידועות ליוונים הקדמונים, והם נקראים על שם המילה היוונית לענבר, שכן כאשר משפשפים חומרים בענבר מבחינים בתופעות חשמליות.
תופעת המגנטיות מוזכרת כבר בכתבים סיניים המתוארכים למאה ה-4 לפנה"ס, ובעת העתיקה נעשה בתופעה שימוש לצורך בניית מצפנים.
המחקרים של ויליאם גילברט מהמאה ה-17, על חשמל ומגנטיות נחשבים למחקרים המעמיקים הראשונים בתופעות אלו.
גילברט פרסם את מחקריו בספר: "המגנט ועיניים מגנטיות ועל המגנט העצום כדור הארץ" (De Magnete, Magneticisque Corporibus, et de Magno Magnete Tellure) ובו תיאר ניסיונות על מודל של כדור הארץ לו קרא "'טרלה".
בין השאר, הוא טען שכדור הארץ מתנהג כמו מגנט ענק וזו הסיבה שמצפנים מצביעים תמיד אל הצפון.
הוא גם חקר רבות את תופעת החשמל הסטטי, שאותו ייצר בעזרת אבני ענבר.
גילברט טען נחרצות שחשמל ומגנטיות אינם פנים שונות של אותה תופעה, אולם טענה זו הופרכה שנים רבות מאוחר יותר במחקריהם של מייקל פאראדיי וג'יימס קלרק מקסוול על אלקטרומגנטיות.
רוברט בויל (1627–1691) היה פיזיקאי ואלכימאי אירי הידוע בעיקר בזכות גילוי חוק בויל הקושר את הנפח של גז עם הטמפרטורה והלחץ שלו.
חקר גם את תפקידו של האוויר בהתפשטות קול, את ההתרחבות של המים בעת קפיאתם וכן מחקרים על גבישים וחשמל.
בלז פסקל (1623–1662) היה מתמטיקאי ופיזיקאי צרפתי, אשר בנוסף על עבודותיו בתורת ההסתברות, חקר רבות התנהגות של נוזלים ועבודותיו למעשה ייסדו את ענף ההידרודינמיקה.
המציא את המנוף ההידראולי והמשאבה ההידראולית.
כיום יחידת מידה ללחץ קרויה על שמו.
המציא גם את אחת ממכונות החישוב הראשונות.
משאבת הוואקום הומצאה בשנת 1650 על ידי אוטו פון גריקה (1602–1686).
הוא גם הראשון שהשתמש בברומטר כדי לבצע מדידות מטאורולוגיות.
ניסויים בוואקום עתידים לשחק תפקיד משמעותי בהתפתחות הפיזיקה, ולאפשר את גילויים של האלקטרון, של מבנה הגרעין ושל החלקיקים האלמנטריים.
הוואקום עתיד גם לאפשר המצאות טכנולוגיות כגון הנורה החשמלית, הדיודות הראשונות (שהיו מבוססות על שפופרות קתודיות) ואת מסכי הטלוויזיה הראשונים (CRT).
אלסטיות היא תופעה שנחקרה לראשונה לעומק על ידי רוברט הוק (1635–1703).
הוא גילה את החוק הנושא את שמו, הקושר את הכוח שמפעיל קפיץ עם אורכו.
המציא ושיכלל מכשירים רבים כגון מאזני קפיץ מיקרוסקופיים וכן מכשירים לחיזוי מזג אוויר.
ידוע גם בזכות מחקריו בביולוגיה הכוללים את גילוי התאים.
במאה ה-17 חלו מספר פריצות דרך משמעותיות במתמטיקה, שלהן הייתה השפעה חשובה גם על התפתחות הפיזיקה.
רנה דקארט (1596–1650) היה אחד הפילוסופים והמתמטיקאים החשובים בכל הזמנים, שהצליח למעשה לאחד את הגאומטריה עם האלגברה בעזרת המצאת מה שנקרא כיום מערכת צירים קרטזית.
בכך ייסד את הגאומטריה האנליטית.
כהוקרה על עבודתו, מערכת הצירים הסטנדרטיות נקראת על שמו השיטה הקרטזית.
הגאומטריה האנליטית בתורה אפשרה את המצאת החשבון האינפיניטסימלי.
כיום מגדירים מהירות כנגזרת של המיקום, ותאוצה מוגדרת כנגזרת של המהירות, כלומר הנגזרת השנייה של המיקום.
חוקיו של ניוטון נותנים למעשה את משוואות התנועה של גופים, הקושרות את מיקום הגופים אל הנגזרת השנייה של המיקום, הנקראות משוואות דיפרנציאליות.
אולם, המונח "נגזרת" לא היה קיים באותם זמנים, ולא הכלים המתמטיים להתמודד איתו; לכן נוצר צורך לפתח ענף חדש במתמטיקה שיעסוק במונחים אלו: החשבון האינפיניטסימלי.
ענף זה אכן פותח על ידי ניוטון, ובמקביל, וככל הנראה באופן בלתי תלוי גם על ידי הגרמני גוטפריד וילהלם לייבניץ (1646 – 1716).
במהלך השנים הבאות התפתח ויכוח מר וארסי בין השניים (שהיו חלוקים בנושאים רבים בתחומי המדע, הפילוסופיה והתאולוגיה) לגבי זכות הראשונים על פיתוח התורה, דבר שייצר קרע גדול בין המדענים האנגלים והאירופים במהלך עשרות השנים הבאות, ולמעשה לפגיעה בהתקדמותו של המדע האנגלי.
תורת ההסתברות המודרנית פותחה בעקבות עבודותיהם של פייר דה פרמה, בלז פסקל וכריסטיאן הויגנס.
תורת ההסתברות אומנם פותחה כענף מתמטי טהור, אך היא עתידה למלא תפקיד מכריע בהתפתחות הפיזיקה: היא נותנת את הבסיס למכניקה סטטיסטית ולתרמודינמיקה.
המאה ה-18 נתנה את הבמה לתנועת עידן האורות.
תנועה זו כללה אנשי רוח, פילוסופים ומדענים (ביניהם דני דידרו, תומאס ג'פרסון, עמנואל קאנט, ברוך שפינוזה ווולטייר).
מבחינה מדעית, סמלה של התקופה היה ייסודה של האנציקלופדיה המודרנית הראשונה בצרפת, שנקראה האנציקלופדיה הגדולה.
במאה ה-18 באירופה המשיכו מדענים גדולים כגון פייר-סימון לפלס וז'וזף לואי לגראנז' את פיתוח החשבון האינפיניטסימלי ואת השלכותיו על הפיזיקה.
דניאל ברנולי הניח את היסודות להידרודינמיקה ולאווירודינמיקה.
במאה ה-18 התגלו לראשונה גזים אטומיים, החמצן והמימן, ונוסח לראשונה חוק שימור המסה על ידי אנטואן לבואזיה ובמקביל על ידי מיכאיל לומונוסוב.
מאז עבודותיהם של ניוטון ולייבניץ, התפתחות החשבון האינפיניטסימלי והפיזיקה היו קשורות בקשר חזק זו לזו.
בעיות פיזיקליות היו הזרז לפיתוחן של תורות מתמטיות ואלו מצידן הביאו להבנה עמוקה יותר של הפיזיקה.
אחד מגדולי מדעני התקופה היה פייר-סימון לפלס (1749–1829), שנחשב ל"ניוטון הצרפתי".
בספרו בן חמשת הכרכים "Mécanique Céleste", הפך לפלס את המכניקה הניוטונית מבוססת גאומטריה, למבוססת על חשבון אינפיניטסימלי.
על שמו נקראת היום משוואת לפלס שבעזרתה השתמש כדי לתאר את השדה שיוצר כוח הכבידה, וכיום היא המשוואה המרכזית באלקטרוסטטיקה.
הנגזרת השנייה המרחבית, קרויה על שמו הלפלסיאן.
לפלס ידוע גם בזכות המצאת טרנספורם לפלס שיחד עם טרנספורם פורייה (על שם ז'אן-בטיסט ז'וזף פורייה (1768–1830)) הפכו לכלים מתמטיים חשובים מאוד בפיזיקה.
ללפלס היו עבודות רבות נוספות גם באסטרונומיה, בהסתברות ובהידרודינמיקה.
ז'וזף לואי לגראנז' (1736–1813) היה מתמטיקאי ואסטרונום איטלקי.
יחד עם לאונרד אוילר הוא פיתח שיטה הנקראת חשבון וריאציות.
שיטה זאת משמשת לפתרון בעיות אופטימיזציה.
לגראנז' הבין שאת הפיזיקה כולה ניתן לראות כבעיה של אופטימיזציה.
לדוגמה, באופטיקה ניתן להבין את חוקי השבירה וההחזרה באופן שהאור בוחר במסלול המהיר ביותר מנקודת ההתחלה אל נקודת הסיום.
באופן דומה הצליח לגראנז' להראות שהמסלולים של גופים במכניקה גם הם פותרים בעיה של אופטימיזציה והגודל שאותו הם מנסים לצמצם נקרא כיום על שמו, לגראנז'יאן.
בכך ייסד לגראנז' את המכניקה האנליטית.
אחד היתרונות של המכניקה האנליטית הוא פתרון בעיות הכוללות אילוצים.
את עבודתו המשיך ויליאם רואן המילטון (1805–1865).
עם ניסוח מתקדם אף יותר של חוקי המכניקה, שעתידה להיות חשובה מאוד להתפתחות תורת הקוונטים.
ללגראנז' היו מחקרים רבים גם בתחומי האסטרונומיה ובתורת המספרים.
מכניקת הזורמים (fluid dynamics) היא התחום בפיזיקה העוסק בתנועה של גזים ונוזלים.
ראשיתה של מכניקת הזורמים נמצאת בעבודותיו של ארכימדס במאה ה-4 לפנה"ס, אשר גילה את חוק הציפה הקרוי על שמו, ובעבודותיהם של המדענים המוסלמים אל בירוני ואל חזני (מאה ה-11 וה-12 לספירה).
במאה ה-17 תחום זה זכה להתעניינות מחודשת בזכות עבודותיו של הפיזיקאי האיטלקי אוונג'ליסטה טוריצ'לי (1608–1647).
במאה ה-18 זכתה מכניקת הזורמים לניסוח שלה המוכר היום, בזכות עבודותיהם של לאונרד אוילר ודניאל ברנולי (1700–1782), פיזיקאי ומתמטיקאי הולנדי, שעבד רוב ימיו בשווייץ.
ברנולי היה הראשון שקשר את תורת ההסתברות עם הפיזיקה ובכך ליצור ענף חדש בפיזיקה: המכניקה הסטטיסטית (שבתורה עתידה להיות הבסיס לתרמודינמיקה שתפותח רק בסוף המאה).
ברנולי השתמש ברעיונות אלו בשביל לתאר את התנועה של נוזלים וגזים, וידוע היום בעיקר בזכות החוק הקרוי על שמו.
חוק זה מהווה למעשה את הבסיס לאווירודינמיקה ולהתפתחות מדע התעופה.
לאונרד אוילר (1707-1783) כתב את משוואות התנועה של זורמים, הקרויות היום על שמו.
משוואות אלו היוו הכללה של חוקי ניוטון לרצף, והוא ניתח אותם בעזרת הכלים של המכניקה האנליטית.
בעקבות גילויו של המימן על ידי הנרי קוונדיש (1731–1810), ושל החמצן על ידי ג'וזף פריסטלי (1733–1804), החל אנטואן לבואזיה (1743–1794) לפרק באופן שיטתי חומרים ולאסוף את כל הרכיבים הנוצרים.
מחקרים אלו הביאו אותו לבסס את ההרכב הכימי של חומרים שונים, ולנסח את חוק שימור החומר, הגורס שבכל תגובה כימית, המסה היא קבועה וזהה בתחילת התגובה ובסופה.
חוק זה נוסח באותה תקופה, במקביל על ידי המדען הרוסי מיכאיל לומונוסוב (1711–1765).
מחקרים אלו היוו את הבסיס למדע הכימיה המודרנית, והייתה להם השפעה רבה גם על התפתחות הפיזיקה.
ניסוי העפיפונים: בנג'מין פרנקלין (1706–1790), מדינאי, איש רוח ומדע אמריקני.
הוא ידוע בעיקר כאחת מהדמויות המרכזיות במלחמת העצמאות האמריקנית ואחד ממנסחי חוקת ארצות הברית.
פרנקלין היה מדען חוקר בתחום החשמל; הניסוי המפורסם ביותר שלו היה ניסוי העפיפונים שבו הוא הצליח להראות שברקים הם למעשה התפרקויות של זרם חשמלי.
כבר במאה הראשונה לספירה, הומצאה המכונה הראשונה המונעת בידי קיטור.
מכונה זאת נקראה כדור איאולוס ופותחה על ידי הרון מאלכסנדריה.
היא כללה כדור מלא במים, שממנו יוצאים צינורות.
כאשר מחממים את הכדור מלמטה, הקיטור הנפלט ממנו גורם לכדור להסתובב.
במאה ה-17 המציא אוטו פון גריקה את משאבת הוואקום הראשונה, ובהתבסס על תכנוניו יצרו רוברט הוק ורוברט בויל את משאבת האוויר הראשונה.
המצאות אלו הובילו בתורם לגילוי חוק הגזים האידיאלים, וכן להמצאתם של מנועי הקיטור.
מנוע הקיטור הראשון, שהושפע מרעיונות של דני פפן, נבנה בשנת 1697 על ידי תומאס סייוורי.
תומאס ניוקומן שכלל את המנוע בשנת 1712 עם המצאת המנוע האטמוספירי.
מנועים אלו זכו לשימושים מסחריים, בעיקר לשאיבת מים ממכרות פחם.
מי שקידם את מנועי הקיטור יותר מכל היה ג'יימס ואט (1736 – 1819).
ואט החל את דרכו המדעית כאשר התאפשר לו להקים בית מלאכה קטן באוניברסיטת גלאזגו.
לאוניברסיטה היה דגם של מכונת הקיטור של ניוקומן, ואט שכלל אותו והמכונה הייתה הראשונה שהפכה את מכונות הקיטור לכלכליות ושימושיות למגוון רחב של יישומים.
יחידת המידה להספק נקראת על שמו.
מכונות הקיטור של ואט וממשיכיו זכו במהרה למגוון עצום של יישומים, בעיקר לשאיבת מים, להנעת אמצעי תחבורה (רכבות ואוניות) ולהנעת מכונות לייצור טקסטיל.
המצאות אלו חוללו את המהפכה התעשייתית שלה הייתה השפעה עצומה על התפתחות החברה והכלכלה וכן על התפתחות המדע.
המדע נתן את הכלים לפיתוח מכונות יעילות יותר, ומצד שני נהנה מהתוצרים שלהם.
על אף שהמכונות של ואט כבר הפכו לכלכליות, היעילות שלהן הייתה נמוכה: הן ניצלו רק כ-2 אחוז מהאנרגיה שהושקעה בהן.
בד בבד עם הניסיונות לשכלל את מכונות הקיטור, החלה לעלות שאלת היעילות המקסימלית שמכונות יכולות להפיק.
השאלה הזאת הטרידה בין השאר את מנוחתו של סאדי קרנו (1796–1832), אז מהנדס צבאי בשירותו של נפוליאון בונפרטה.
עבודתו התאורטית "הרהורים על כוחה המניע של האש", שהתפרסמה בשנת 1824, הובילה לייסודו של ענף חדש בפיזיקה: התרמודינמיקה.
על מנת להסביר תופעות כימיות כמו התלקחות ופיזיקליות כמו החום, נפוצו במאה ה-17 תאוריות הפלוגיסטון והקלוריק שנחשבות היום למיושנות.
על פי תאוריית הפלוגיסטון, שפורסמה לראשונה על ידי יואכים בכר בשנת 1667, בנוסף לארבעת היסודות של החומר (מים, אש, אוויר ואדמה – זוהי תורה שמקורה ביוון העתיקה ועדיין הייתה מקובלת על חלק מהקהילה המדעית במאה ה-18) ישנו גם יסוד חמישי הקשור לבעירה, הקיים בגופים היכולים להתלקח.
אנטואן לבואזייה (הנחשב לאבי הכימיה) הפריך את תאוריית הפלוגיסטון (כמו גם את תאוריית ארבעת היסודות) בכך שהראה שבעירה נובעת כתוצאה מתגובות כימיות הקשורות בחמצן.
במקום הוא הציג את תאוריית הקלוריק הקובעת שישנו מעין נוזל בשם זה, האחראי על תופעת החום, אשר נוזל בין גופים חמים לקרים.
תאוריה זאת הפכה למקובלת על רוב הקהילה המדעית ושימשה כבסיס לעבודותיו של קרנו.
כאמור המהנדס הצרפתי סאדי קרנו ניסה לתת הסבר כללי למהי הנצילות המרבית שניתן להפיק ממנועי קיטור.
לשם כך הוא הגה מכונת קיטור אידיאלית, הקרויה על שמו מנוע קרנו, וחישב את היעילות שלה.
לאחר מכן הוא הצליח להראות, באמצעות הסתמכות על ההפיכות של המכונה ועל אי ההיתכנות של מכונת תנועה נצחית (פרפטאום מובילה), שלא תיתכן מכונה יעילה יותר.
קרנו עבד במסגרת תורת הקלוריק שראתה בחום ישות חומרית דמוית נוזל הזורמת מגוף חם לגוף קר.
המילה תרמודינמיקה מקורה במחקריו של ויליאם תומסון (לורד קלוין) (1824–1907) על נצילותם של מנועי קיטור.
תומפסון, בנואה פאול אמיל קלפרון (1799–1864) ורודולף קלאוזיוס (1822–1888) קראו תיגר על תורת הקלוריק והציגו את המושגים אנרגיה, אנטלפיה ואנטרופיה.
כמו כן, הם הציגו את החוק השני של התרמודינמיקה הקובע שבמערכת סגורה האנטרופיה תמיד תגדל.
בשנת 1798 הדגים בנג'מין תומפסון המרת עבודה מכנית לחום, ובשנת 1847 ניסח ג'יימס ג'ול את חוק שימור האנרגיה, בצורת חום ובצורת אנרגיה מכנית.
בכך נוסד ענף התרמודינמיקה המודרנית.
קלאוזיוס יחד עם ג'יימס מקסוול פיתחו תורה המסבירה את התנהגותם של גזים, על פי ההנחה שהגז מורכב ממספר רב של חלקיקים הנמצאים בשיווי משקל.
בעשותם כך הם נתנו הסבר לחוקי התרמודינמיקה המבוסס על תורת ההסתברות.
לודוויג בולצמן ביסס במקביל אליהם תאוריה דומה ולכן התפלגות המהירויות של אטומים בגז קרויה היום התפלגות מקסוול-בולצמן.
עבודות אלו יחד עם עבודותיהם של ויליאם גיבס ואמדאו אבוגדרו יצרו את הבסיס של המכניקה הסטטיסטית.
ויליאם תומסון אחראי לאחת מפריצות הדרך המחשבתיות החשובות בהיסטוריה של הפיזיקה בכך שהוא השתמש בתרמודינמיקה בשביל לחקור את השמש.
תומסון טען שמכיוון שהשמש פולטת קרינה אזי היא מתקררת.
מתוך עוצמת הקרינה של השמש, כפי שהיא נמדדת בכדור הארץ, חישב תומסון את קצב הקירור של השמש והגיע למסקנה שהטמפרטורה של פני השמש לפני 30 אלף שנים הייתה גדולה משמעותית מהטמפרטורה הנוכחית שלה.
אומדן זה עמד בסתירה לממצאים גאולוגיים המעריכים את גיל כדור הארץ במאות מיליוני שנה, וכן להערכה של צ'ארלס דרווין המבוססת על תורת האבולוציה לפיה לקח לחיים מיליוני שנים להתפתח.
הטעות של תומסון הייתה בכך שלשמש יש מנגנון חימום פנימי, המבוסס על תגובות גרעיניות, ולכן קצב הקירור של השמש קטן בהרבה.
מאידך עבודה זאת יצרה את הבסיס שממנו התפתחה האסטרופיזיקה המודרנית.
סוף המאה ה-18 והמאה ה-19 ראו את הולדת וההתפתחות המהירה של תורת החשמל והמגנטיות.
את הכוח החשמלי הקושר שני גופים גילה שארל-אוגוסטן דה קולון (1736–1806), בשנת 1784. בשנת 1800 המציא אלסנדרו וולטה (1745–1827), פיזיקאי איטלקי, את הסוללה החשמלית, וזאת אפשרה מעתה לבצע ניסויים מעמיקים בחשמל.
מעבר לחשיבות היישומית הרבה שלה, הסוללה גם הראתה כיצד ניתן להפוך אנרגיה כימית לאנרגיה חשמלית, ומעתה הגלגולים השונים של אנרגיה חשמלית, הקשרים בין חשמל למגנטיות, לחום, ולאפקטים כימיים ולאור ימשיכו לרתק את העולם המדעי.
את המונחים מתח, זרם והתנגדות ניסח גאורג אוהם (1789–1854), שעל שמו קרוי היום חוק אוהם.
הנס כריסטיאן ארסטד (1777–1851) היה הראשון שהבחין בקשר בין חשמל למגנטיות.
ארסטד הבחין שכאשר הוא מעביר זרם בקרבת מגנט, הזרם גורם למחט של המגנט לסטות הצידה.
פריצות הדרך המשמעותיות ביותר בתחום באו בעקבות עבודותיו של המדען האנגלי מייקל פאראדיי (1791–1867).
חסר השכלה גבוהה רשמית בתחום, החל פאראדיי להתעניין בחשמל לאחר ששמע על הניסויים של ארסטד הקושרים חשמל עם מגנטיות.
הוא גילה בצורה אמפירית כי זרם חשמלי יוצר סביבו שדות מגנטיים.
פאראדיי היה אחד המדענים הראשונים שהשתמש ברעיון של שדות על מנת לתאר את חוקי החשמל.
הוא המציא את המנוע החשמלי הראשון, וניסח את חוק ההשראה הנושא את שמו.
ג'יימס קלרק מקסוול (1831–1879) החל את דרכו כתלמיד של פאראדיי.
מקסוול היה מצויד בהשכלה מתמטית אקדמית טובה יותר מזאת של מורהו, וזאת אפשרה לו לנסח את חוקי החשמל שגילו פאראדיי ואחרים בעזרת ארבע משוואות דיפרנציאליות, אשר נושאות את שמו, משוואות מקסוול.
התוצאה המפתיעה ביותר של המשוואות היא המסקנה כי שדה חשמלי משתנה יוצר שדה מגנטי, ומכיוון ששדה מגנטי משתנה יוצר שדה חשמלי, אזי ישנו פתרון למשוואות בצורה של גל אלקטרומגנטי, הנע במהירות האור.
מכאן הסיק מקסוול שלמעשה האור הוא גל אלקטרומגנטי.
הישג זה היה התגלית המדעית הגדולה של התקופה: איחוד של כל חוקי החשמל, המגנטיות והאופטיקה לתוך ארבע משוואות.
התורה של מקסוול זכתה לאישוש ניסיוני עם המצאת הרדיו ב-1888 על ידי היינריך רודולף הרץ (1857–1894), וגילוי קרני ה-X על ידי וילהלם רנטגן (1845–1923) ב-1895.
לתגליות בתחום האלקטרודינמיקה הייתה השפעה עצומה על ההתפתחויות הטכנולוגיות, שהביאו לשינוי פניה של החברה, עם המצאות כגון המנוע החשמלי, הנורה החשמלית, הרדיו, הפטיפון ועוד.
המכניקה ההמילטונית פותחה על ידי סר ויליאם רואן המילטון (1805–1865), מתמטיקאי ואסטרונום אירי.
הוא המשיך את עבודותיו של לגראנז' בתחום המכניקה האנליטית והראה שניתן לנסח את חוקי המכניקה בדרך נוספת, על בסיס מה שקרוי היום משוואות המילטון, הנגזרות ממושג ההמילטוניאן שהכניס לשימוש.
המשוואות היוו ניסוח מתמטי שונה בלבד, ולא הוסיפו שום דבר מהותי לגבי הבעיות שלפתרונן שמשו.
עם זאת, תפקידן ההיסטורי היה מכריע, שכן שפכו אור חדש לגבי הדרך בה ניתן להכליל את המכניקה הקלאסית, ובכך ניתן לראות גם את משוואות המילטון בתור הקו המקשר מהמכניקה הקלאסית אל מכניקת הקוונטים המאוחרת יותר.
ניסוי שני הסדקים ב-1801 הראה מעל לכל ספק שהאור הוא גל.
נותרה השאלה מהו התווך שנושא את האור, באותו אופן שתווך (למשל, האוויר) נושא את גלי הקול.
התווך הזה זכה לשם אתר ונעשה מאמצים רבים על מנת למדוד תנועה של גופים יחסית לתווך זה.
הניסוי המפורסם ביותר היה ניסוי מייקלסון-מורלי.
הרעיון של הניסוי התבסס על ההנחה שרווחה באותם זמנים, לפיה כדור הארץ נע ביחס לאתר.
על סמך תנועה יחסית זו, כך חשבו, ניתן יהיה למדוד את ההבדלים בין מהירות האור בכיוון תנועתו של כדור-הארץ לבין מהירותו בכיוון הניצב.
הניסוי לא הצליח למדוד כל הבדל ביניהם.
ניסיונות נוספים התבססו על תצפיות אסטרונומיות של הירחים של צדק וגם הם לא הצליחו להבחין בקיומו של האתר.
עד המאה ה-19 רווחה האמונה שהגאומטריה מייצגת תיאור של העולם ואמת בסיסית שאין אחרת לה.
רבים ראו פגם אחד מרכזי בגאומטריה, והוא האקסיומה החמישית של אוקלידס, אקסיומת המקבילים, שנראתה מסורבלת ולא הכרחית.
בתחילת המאה ה-19, שורה של מתמטיקאים החלו לבנות בנפרד ובאופן בלתי תלוי גאומטריות שבהן האקסיומה הזאת איננה מתקיימת; כלומר, גאומטריות שבהן דרך נקודה שלא על קו נתון, או שלא ניתן להעביר כלל מקבילים לקו, או שניתן להעביר קווים מקבילים רבים לקו הנתון.
תורות אלו נקראות היום גאומטריה לא-אוקלידית.
ככל הנראה, הראשון שפיתח גאומטריות אלו היה קרל פרידריך גאוס, מגדולי המתמטיקאים בכל הזמנים, ובמקביל לו פיתחו את הגאומטריות הללו גם המתמטיקאי הרוסי ניקולאי איוונוביץ' לובצ'בסקי וקצין הצבא ההונגרי יאנוש בויאי.
את אחת התרומות החשובות ביותר לנושא הניח תלמיד של גאוס, ברנהרד רימן.
תורות אלו שינו לגמרי את תפיסת המחשבה בקשר למהות של תורות מתמטיות, והייתה להן השפעה חשובה על התפתחות הפיזיקה.
תורות אלו עתידות לשחק תפקיד מרכזי בתורת היחסות הכללית.
השאלה האם היקום הוא שטוח שמתנהג על פי חוקי אוקלידס ממשיכה להעסיק קוסמולוגים עד ימינו.
כאשר מופעל מפל מתח גדול בין שתי אלקטרודות סמוכות נוצרת פריצה חשמלית ביניהן, תופעה הנראית דומה לברק (למעשה ברק הוא פריצה בין עננים הצוברים מתח רב יחסית לאדמה).
כבר במאה ה-18 היו תצפיות לפיהן הסתבר כי ככל שהאוויר דליל יותר, כך מתח יכול לפרוץ מרחקים גדולים יותר.
בשנת 1838 הבחין לראשונה מייקל פאראדיי בתופעה של קרניים קתודיות: פאראדיי הרכיב שפופרת זכוכית, אשר בכל קצה שלה ישנה אלקטרודה.
כאשר העביר זרם בין האלקטרודות (הנקראות אנודה וקתודה) הוא הבחין שנוצרת קרן אור המתחילה באנודה, עוברת דרך הריק, ומגיעה עד הקתודה.
כיום ידוע שהקרן נוצרת מכך שאלקטרונים נפלטים על ידי הקתודה, מואצים ומגיעים לבסוף אל האנודה, ובדרכם מתנגשים בגז המועט שנותר בשפופרת ומעוררים את האטומים, ואלו פולטים קרינה.
ג'יי ג'יי תומסון הצליח להראות שהוא מסוגל להטות את הקרניים בעזרת שדות חשמליים, וגם בעזרת שדות מגנטיים.
מתוך מדידת הטיות אלו, הצליח תומפסון למדוד את היחס בין מטען החלקיקים בקרניים הקתודיות לבין המסה שלהם.
תומפסון גילה שהקבוע שהתקבל קטן מאוד (מרמז על חלקיק מאוד קטן), ואוניברסלי: כלומר, איננו תלוי בתנאים ניסיוניים כמו הרכב הגז בשפופרת, הרכב האלקטרודות וכדומה.
תומפסון הסיק את קיומו של חלקיק בסיסי בטבע, האלקטרון.
שפופרות קתודיות זכו למגוון גדול של שימושים.
התופעה הבסיסית משמשת עד היום בנורות פלואורסצנטיות.
שפופרות קתודיות עומדות בבסיסם של מסכי טלוויזיה מסוג CRT (מסכי הטלוויזיה המקוריים), ושל שפופרות הריק הראשונות.
בנוסף, ניסויים בשפופרות קתודיות הביאו לגילוי האפקט הפוטואלקטרי.
בתחילת המאה ה-19 החל ג'ון דלטון לבסס את התורה האטומית, שלפיה כל החומרים עשויים מאבני יסוד אטומיות, להן משקלים שונים.
דלטון החל למדוד ולסווג את היסודות על פי משקליהם כאשר המימן הוא היסוד הקל ביותר.
בעקבות עבודותיו של דלטון ושל אחרים התגלו במהלך המאה ה-19 יסודות חדשים רבים ותכונותיהם נחקרו לעומק.
באמצע המאה ה-19, הכימאי הרוסי דמיטרי מנדלייב החל לכתוב ספר כימיה; לצורך הכתיבה הוא ניסה לעשות סדר במגוון העצום של הידע שנצבר.
מנדלייב החל לסדר את היסודות הידועים על פי המשקלים האטומיים שלהם מצד אחד, ומצד שני לארגן אותם בטורים לפי תכונות משותפות.
בסופו של דבר נוצרה הטבלה המחזורית, לה תהיה השפעה אדירה על התפתחות הכימיה והפיזיקה.
אפקט דופלר – בשנת 1842 ניסח לראשונה המתמטיקאי האוסטרי כריסטיאן אנדראס דופלר את אפקט דופלר, שלפיו התדירות של גל תלויה במהירות היחסית שבין מקור הגל לבין הצופה.
דופלר ניסח את החוק עבור גלי קול, אך החוק נכון למגוון רחב של גלים, ובפרט אפקט דופלר האופטי שלו היה תפקיד חשוב בהתפתחות הפיזיקה.
אדווין האבל השתמש באפקט זה על מנת למדוד את המהירות של גלקסיות יחסית לגלקסיה שלנו שהובילה אותו לחוק האבל.
באפקט דופלר נעשה שימוש בקירור של אטומים על ידי לייזר, וכן במדידות המדויקות ביותר של תורת היחסות.
מכניקת הזורמים - הפיזיקאים קלוד לואי מארי נווייה וגבריאל סטוקס חקרו את השפעת הצמיגות על תנועת הנוזלים, וניסחו את משוואת נווייה-סטוקס הקרויה על שמם.
הפיזיקאי אוסבורן ריינולדס הראה שישנם שני סוגים של זרימה - זרימה למינרית (זרימה חלקה), וזרימה טורבולנטית.
הוא הראה שהמעבר בין סוגי הזרימה נקבע לפי מנה של גדלים פיזיקליים הקרויה היום על שמו: מספר ריינולדס.
סוף המאה ה-19: סוף הפיזיקה?
בסופה של המאה ה-19 בזכות הגילויים הגדולים של חוקי התרמודינמיקה, ובעיקר בזכות גילוי חוקי מקסוול, רווחה בקרב הפיזיקאים האמונה שלמעשה התגלו כבר כל החוקים הבסיסיים של הטבע, וכל מה שנותר לפיזיקאים לעשות למעשה הוא להבין את המשמעות של החוקים האלו עבור מקרים פרטיים.
אלא שהיו פיזיקאים שהיו מודעים לכך שהמלאכה לא לגמרי שלמה.
בהרצאה מפורסמת בשנת 1900 טען לורד קלווין (ויליאם תומסון) כי ישנם שני עננים המעיבים על השמים היפים של הפיזיקה של המאה ה-19: ניסוי מייקלסון-מורלי (הבעיות במדידת תכונותיו של האתר), וכן הקושי להבין את תופעת קרינת הגוף השחור.
הוא אמנם צפה את הבעיות אך המעיט כנראה בערכן משום שבאותה הרצאה אף טען כי "אין שום דבר חדש לגלות בפיזיקה כעת, כל הנותר הוא לבצע מדידות מדויקות יותר ויותר" ואף כי "קרני רנטגן הן תרמית".
מה"ענן" הראשון שציין לורד קלווין נולדה תורת היחסות, ומה"ענן" השני נולדה מכניקת הקוונטים.
שתי תאוריות אלו עתידות לשנות את הדרך שבה האדם מבין את העולם.
בנוסף על כך, גילוי האלקטרון, הרדיואקטיביות ומבנה האטום תרמו לביסוסם של ענפים חדשים בפיזיקה: פיזיקה גרעינית ופיזיקה של חלקיקים אלמנטריים.
הדת הנוצרית נוסדה בארץ ישראל בראשית הספירה הנוצרית, והתבססה על דמותו של ישו ועל הבשורות של תלמידיו.
במהלך ארבע המאות הראשונות לספירה, ובמיוחד אחרי הפיכת הנצרות לדת הרשמית של האימפריה הרומית במאה ה-4 לספירה, הפכה הנצרות לדת הדומיננטית באירופה ובעולם המערבי.
ישו הוא הדמות עליה נסובה הנצרות; ייסוד הדת מיוחס לו, והוא נחשב בה למשיח ולבן האלוהים.
סיפור חייו הקאנוני של ישו, כפי שהוא מוכר בקרב המאמינים, מתבסס בעיקר על ארבע הבשורות בברית החדשה: הוא נולד בערך בשנת 0 (התאריך המקובל ביותר הוא 4 לפנה"ס) בבית לחם שביהודה, נצר לבית דוד.
אמו הבתולה מרים הרתה אותו טרם ידעה איש, לאחר שמלאך בישר לה כי הנוצר ברחמה הוא המשיח, והוא היה לנגר.
בבגרותו סבב ישו בגליל, נטבל על ידי המתנבא יוחנן המטביל – הברית החדשה מרבה להדגיש כי יוחנן הכיר בעליונותו, מה שמרמז על קשר ביניהם – חולל נסים, גייס תלמידים והכריז כי מלכות השמים קרובה לבוא וכי על בני האדם לשוב מחטאתם ולאהוב איש את רעהו.
לבסוף עלה לירושלים, שם נבגד על ידי יהודה איש קריות והוסגר לסנהדרין, שמסרתו לידי הנציב הרומי פונטיוס פילאטוס.
הוא נצלב באשמה שמרד והכריז על עצמו כ"מלך היהודים".
שלושה ימים לאחר מותו וקבורתו, קם ישו לתחייה, סבב זמן-מה על הארץ, נגלה לתלמידיו והורה להם להפיץ את תורתו בארבע כנפות הארץ.
אז עלה השמימה, לשבת לימין האלוהים, משם הוא עתיד לשוב בקץ הימים ולשפוט את החיים והמתים.
אף כי הקונצנזוס באקדמיה הוא כי ישו אכן התקיים בפועל, דמותו שמעבר לאמונה הדתית לוטה בערפל.
מחוץ לספרי הבשורה, מעטות העדויות לגביו: טקיטוס ויוספוס, שכתבו כדור לאחר הצליבה, מזכירים אותו בקיצור רב.
הבשורות הועלו על הכתב עוד לאחר מכן, ומשקפות את אמונותיהן של הכיתות הנוצריות הקדומות שמחבריהן ייצגו; יש ביניהן סתירות רבות.
הניתוח הטקסטואלי המדוקדק שנערך לדברים המיוחסים בכתוב מגלה נקודות משותפות, שאפיינו כנראה את סגנון דיבורו של האדם ההיסטורי ומאפשרים לאבחן מה אכן נאמר על ידו בסבירות גבוהה (אחד התבחינים המובהקים לכך הוא משפטים שמשמעותם סתומה ביוונית בה כתבו הסופרים, אך מתבהרת כשהם מתורגמים חזרה לארמית בה דיבר).
ישו נטה כנראה להגיד "אמן" בתחילת דבריו ולהשתמש בטענות מונגדות, כשהדגש על השנייה שבהן, ולהשתמש במשלים פשוטים וקולעים, סגנון רטורי ייחודי שאיננו מוכר מזמנו.
אמרות קיצוניות לגבי ההכרח בפרישות ובהכנה לגאולה, עד כדי זלזול מופגן בהליכות העולם הזה ובערכים כמו משפחה או הצורך להתפרנס, הטרידו את ממשיכי דרכו עוד בדור הראשון, וסביר להניח שאינן תוספות מאוחרות.
ישו פעל והגה על רקע האמונה שנפוצה בקרב היהודים בזמנו, כי סבלות הכיבוש הרומי השטני בעיניהם יסתיימו תוך זמן קצר בעידן משיחי, שיהיה כרוך בתהפוכות אדירות ובהתערבות אלוהית.
בשנת 30 לערך עבר ישו מן העולם, ותלמידיו המועטים נדרשו עתה להוכיח ליתר העולם כי מורם שנצלב הוא המושיע.
האופן בו בחרו להתמודד עם הסתירה הטמונה במשיח שנצלב והובס, רעיון שנראה מופרך במסורת היהודית, היה גיבוש תורה חריגה ומקורית אף ביחס ליתר מתנבאי קץ הימים היהודים של זמנם.
הם פנו אל קטעים כמו "אִישׁ מַכְאֹבוֹת" בישעיה נ"ג, וטענו כי המשיח נועד מלכתחילה להיות מבוזה ומושפל ולסבול בעבור חטאי האנושות, וכי ישו ידע כי נגזר עליו למות ולקום שוב מן הקבר כדי למלא את שליחותו.
היסודות שהנצו בקרב חוג התלמידים עקב אילוץ הנסיבות – העברת המעשה המשיחי מן העולם הזה אל הבא, הרעיון של ניצחון על המוות, הקביעה כי הגאולה כבר מתרחשת, וזיהוי החולשה והנחיתות כתכונות נאצלות המסמנות חסד אלוהי – צפנו בתוכם פוטנציאל הגותי-מוסרי שעתיד היה להניע מהפכה דתית.
הברית החדשה נוקבת במספר הקאנוני של שנים-עשר השליחים כבכירים בתלמידי ישו.
עשרות אחרים מוזכרים בתוכה כפועלים לצדם.
הטקסטים הנוצריים הקדומים ביותר, איגרות פאולוס (שנתחברו לפני הבשורות, בערך בין השנים 50 ל-65) מזכירים דמויות רבות שכאלו.
בראשונה מביניהן, האיגרת אל הגלטים, מזכיר פאולוס את "יַעֲקֹב וְכֵיפָא וְיוֹחָנָן" כמנהיגי מאמיני ישו בירושלים, אליהם בא לקבל הסמכה.
התיאור המסורתי של מנהיגי התנועה בדור שלאחר הצליבה מצוי בספר מעשי השליחים, אך הוא נתחבר רק סביב שנת 100.
מתוך בחינה של התפתחות נוסח הברית החדשה וקובצי כתבים נוצריים אחרים, החוקרים מאתרים מספר מגמות בנצרות המוקדמת, שאמונותיהן מוזגו והואחדו מאוחר יותר כשהתנועה נעשתה הומוגנית וריכוזית.
הראשונה היא הנצרות היהודית: מדובר באנשי הכנסייה בירושלים וקבוצות אחרות ביהודה, שדקדקו בקיום מצוות התורה, נטו לראות את ישו כמגשים ציפייה יהודית בראש ובראשונה, ושעמדו על כך שגויים שביקשו להצטרף אליהם יתגיירו.
הספרים הבולטים ביותר המייצגים את השקפתם הם הבשורה על פי מתי והאיגרת אל העברים; האישיות המזוהה עמם ביותר היא יעקב אחי ישו.
מנגד, ניצבה הנצרות הגויית, כלומר אלו (יהודים בעצמם בתחילה) שפנו להפיץ את האמונה בקרב כל העמים, דחו את הדרישה ממצטרפים גויים להתגייר, ונטו להמעיט בחשיבות המצוות ולהדגיש את היות ישו גואל אוניברסלי.
הדמות המזוהה ביותר עמם היא פאולוס, שאגרותיו (הן האותנטיות והן המיוחסות בלבד) וספרים כמו הבשורה על פי לוקאס מייצגים את השקפתם.
לפי הכתוב במעשי השליחים, שאול התרסי, כפי שנקרא בתחילה, היה פרושי קנאי שרדף את מאמיני ישו בשליחות הכהן הגדול.
לפי הכתוב היה מעורב אף בסקילת סטפנוס, גבאי הצדקה של מאמיני ישו בירושלים, הנחשב במסורת הנוצרית לקדוש המעונה הראשון; הרעיון של מוות כזה הפך ליסוד מרכזי בדת חסרת מעמד ונרדפת.
לאחר שישו נגלה אליו על אם הדרך לדמשק, שינה שאול את שמו לפאולוס בעל הצלצול היווני, ונתמנה לשליח מכח החזון שחווה והסכמת יתר השליחים.
הוא יצא למסעות בערב ובאגן הים התיכון המזרחי כדי להפיץ את הבשורה, והטיף לגויים, לאחר שהתאכזב מהיענותם המועטה של היהודים.
מאחר שלשון אגרותיו מניחה היכרות מסוימת עם המסורת היהודית, נראה שקהל היעד שלו היה "יראי האלוהים", גויים שנמשכו אליה ואף הסתפחו לבתי-הכנסת במקומותיהם, מבלי לעבור גיור.
המתח בין הנצרות הגויית ליהודית מוזכר תדיר אף בברית החדשה.
פטרוס, שהיה כנראה הדמות הבכירה ביותר בתנועה (הכתוב מספר שישו מינה אותו למנהיג עוד כשחי על הארץ), ניצב בין המחנות: פאולוס טוען באיגרת כי הוא ופטרוס חילקו ביניהם את "השליחות אל הנימולים" ואת "השליחות את הגויים".
פטרוס נזדמן לאנטיוכיה, שם אכל יחד עם מאמינים גויים בניגוד לחוקי הכשרות, אך התרחק מחברתם כשהגיעו "אֲנָשִׁים מֵאֵת יַעֲקֹב" שדרשו להקפיד על כך, ופאולוס נזף בו בחומרה.
בעת שהנהגת התנועה ישבה בירושלים, טרם המרד הגדול, הצד היהודי היה דומיננטי, ופאולוס הקדיש את עיקר כתביו למתקפות בוטות על שליחים שיצאו אל הכנסיות שייסד בקרב הגויים ודרשו מאנשיהן למול ולשמור מצוות.
ככל שהאמונה בישו פשטה בקרב הגויים אך נדחקה מבינות יתר היהודים, כך גברה יד תלמידי פאולוס.
בברית החדשה, העימות ארוך-השנים ממוצה בתיאור מועצה בהשתתפות פטרוס, פאולוס ויעקב, בה הוחלט שלא לחייב גויים לשמור את התורה, ובתיאור התקבלותו של שר המאה הרומי קורנליוס על ידי פטרוס, לאחר שהשליח חווה התגלות של רוח הקודש שהורתה לו לאכול חיות שאינן כשרות.
פאולוס, שכתביו הם הענפים והמעמיקים מבין אלו שנשתמרו בקאנון הנוצרי, הותיר מורשת אינטלקטואלית שהטביעה חותמה על התאולוגיה הנוצרית.
השליח לא הכיר את ישו בחייו על האדמה, וייחס לו משמעות אך ורק בתור גואל שקם לתחייה.
המושיע האלוהי נוכח בינות מאמיניו באמצעות רוחו השורה עליהם, והם יכולים להתדבק בו.
תכליתה של דבקות זו היא השלמה עם האלוהים: ישו הוא הקורבן המכפר על חטאו של אדם הראשון, שהיה כה נורא עד שיצר פער בלתי ניתן לגישור בין האנושות לבוראה (מוטיבים אלו התפתחו במסורת הכנסייה המערבית למושג החטא הקדמון).
רק ישו לבדו מאפשר לאדם המאמין בו ל"היצדק" בפני האל, לא מעשי התורה היהודית, המתוארת על ידי פאולוס כעול נורא ומצמית, והברית בין האל לישראל במעמד הר סיני שנייה להבטחותיו לאברהם, החלות על כל עמי תבל.
פאולוס אף הוציא כל עוקץ אקטואלי מדבריו של ישו: האחווה, ההתנזרות וקץ הסדר הקיים עברו אל נפש הנוצרי פנימה או אל מלכות השמים הנצחית.
בעולם הזה, דרש פאולוס כפיפות לרשויות, למוסדות ולהבדלי המעמדות החברתיים: "שִׁמְעוּ בָּנִים אֶל־הוֹרֵיכֶם...
כל הד לדרישות הפוליטיות עלי אדמות של המורדים הקנאים, שהדהדו בדברי ישו, ניטל הצדה.
אף כי השליח הכיר בסדר העולם הרומי, האימפריה ראתה בכת החדשה ונעדרת המסורת איום על אותו הסדר.
בנוסף לרדיפות מצד היהודים, רדיפות מצד רשויות הקיסרות החלו כמעט מיד ונמשכו חליפות בדורות הבאים.
פאולוס עצמו הוצא להורג ברומי לאחר שהורשע בהסתה ומרדנות.
פטרוס, שלא היה אזרח רומאי, נצלב הפוך לידו.
מלבד הנוצרים היהודים והפאולינים, כיתה שלישית שהתקיימה בקרב מאמיני ישו בדורות הראשונים היא הנצרות היוחננית.
השקפתה מתבטאת בכתבים המיוחסים ליוחנן בברית החדשה.
קהילה זו פעלה בראשיתה בסביבה יהודית, אך עברה נידוי וחרם (סילוק מבתי-הכנסת הוא נושא שכיח בספרות היוחננית) בשלב מסוים.
בתגובה, היא פיתחה אמונה קנאית בכך שהיא השריד האמיתי האחרון של עם ישראל שיזכה לגאולה, וכל יתר היהודים היו בני השטן – ראייה דומה מצויה גם במגילות ים המלח.
היוחנניים האמינו אף בכך שישו היה אלוהי מאז ומתמיד, וכי הרכיב האלוהי שהתגלם בתוכו התקיים מטרם הבריאה; בעוד שיתר הבשורות פותחות בלידתו של ישו, הבשורה על-פי יוחנן לא מציינת אותה כלל אלא פותחת ב"בְּרֵאשִׁית הָיָה הַדָּבָר וְהַדָּבָר הָיָה אֵת הָאֱלֹהִים וֵאלֹהִים הָיָה הַדָּבָר".
אותו דבר אלוהי התגשם בישו.
התאולוגיה היוחננית אודות "הַדָּבָר" סימנה את הפנייה הלאה מן הרעיון שישו היה אדם שנעשה אלוהי, והפכה אותו לאחד עם האלוהים, מהלך שהיה עתיד להוסיף ולהתפתח במאות הבאות.
הנצרות המוקדמת התאפיינה במורים כריזמטיים נודדים, שנעו ונדו בין קהילות מאמינים בערים הגדולות של האימפריה, שנעדרו היררכיה מסודרת או הכרה רשמית מצד השלטונות, והתנהלו בסתר בתוך משקי בית.
עימותים אישיים בין השליחים, והבדלים ניכרים במסר הדתי שלהם, היו חזיון נפרץ כפי שאפשר לראות עוד בכתבי פאולוס.
בארץ ישראל, הגבול בין חברי התנועה החדשה ליתר היהודים היה מטושטש; בעולם היווני-רומי, תלונות על השתתפות בטקסים האליליים היום-יומיים ובמרקם החיים של יתר התושבים נפוצות אף הן.
בראשית המאה השנייה, הדפוסים החלו להתייצב ולעבור השגרה.
הביטחון הנלהב בשיבתו המיידית של ישו, שהיה נפוץ בדור-שניים הראשונים, הצטנן ופינה את מקומו לאמונה מיושבת יותר, שהרחיקה את האפוקליפסה אל העתיד הלא-נודע: בקץ הבשורה על-פי יוחנן טרח המחבר להדגיש כי בניגוד למסופר, לא הבטיח ישו "שֶׁהַתַּלְמִיד הַהוּא לֹא יָמוּת" בטרם יחזור.
באותה מידה, הפרקטיקות ומנגנוני ההנהגה של התנועה החדשה הלכו והתמסדו.
טקסי הטבילה והאוכריסטיה, המהווים את הליבה הטקסית של הנצרות, נזכרים יותר ויותר; באותה עת נתחברו כבר הבשורות וחלקים אחרים בברית החדשה, והחלו להחליף בהדרגה את הדרשות הספונטניות; ונזכרים בעלי-תפקידים מקומיים כמו בישוף (אפיסקופוס), דיאקון ועוד.