Az antik görög tudomány Megismerték és felhasználták az egyiptomi-mezopozámiai kultúrát önálló gondolkodás, bizonyítás, vita,meggyőzés, hipotézisek felállítása, ütköztetése, tudományos központok felállítása Tudományos módszer: elvont elmélkedés, amely az elsődleges megfigyelésen, közvetlen szemlélődésen alapult. Az egzakt tudomány terén: statika, asztronómia, geometria, a geometriai optika kezdetei, földrajzi ismeretek A tudomány csak kedvtelés volt, az ókori iskolák nem a mai értelemben vett iskolák, inkább tudományos központok, a gondolkodók közti eszmecsere helyei voltak. 1
A római Birodalom Képzőművészek, építészek, mérnökök, de nem jó természetkutatók. Ezt meghagyták a görögöknek (akik sokszor rabszolgák voltak). Széles utak kőhidak, vízvezeték, központi fűtés, fényes paloták, fürdők, stb. A görögöktől átvett fizikai ismereteket felhasználták, de bővíteni nem tudták. Vízvezeték hálózat padlófűtés 2
A Római Birodalom 3
Az ókor vége: a római birodalom bukása A római birodalom kettévált: Nyugat Római és Kelet-Római Birodalom. Nyugat Európa és Közép Kelet egyszerre vált kereszténnyé, de amíg a Nyugat Európa a római birodalom nyelvét vette át, kelet a görög nyelvnél maradt. A görögség újból szerephez jutott: a keleti hellén birodalom központja Róma helyett Bizánc lett: őrzője és továbbadója az antik kultúrának. Európában IV. század: népvándorlás Európában: barbár törzsek betörése gótok, frankok, burgundok, lombardok, hunok, stb. A nagyobb városok elpusztultak. 400-500 évig háborúk, hűbérrendszer kiépülése,a kereszténység győzelme Új ideológia fejlődött ki, amely szemben állt a régi antik (pogány) kultúrával. Ismereteit nem alkalmazta, elfelejtődött. A vallásos gondolkodás volt az ideológiai élet alapformája. Az apátságok és kolostorok lettek a szellemi élet központjai: az érdeklődés a teológiai problémákra terelődött. A tudományos elképzelések is az egyháznak voltak alávetve: a Ptolemaioszi világrendszert és Arisztotelész tanait dogmaként fogadták el. (Skolasztika) 4
Keleten Eleinte nagy változás nem történik. A területet zömmel szírek lakják. Az antik görög kultúra megőrzése: Bizánc A folytonosság nem szakadt meg, csak a működési hely változott. A szétszóródott görög írásokat összeszedik, szír nyelvre fordítják. A VII.században újabb népcsoport érkezik: az arabok. A XII. sz-ig maradnak. Eddig a vörös tengeri kereskedelmi útvonal mentén éltek, főleg kereskedelemmel foglalkoztak. Kultúrájuk ekkor még nem állt magas fokon. Kelet-Római és a perzsa birodalommal folytattak nagyon sikeres hódító háborúkat. A Földközi tengertől délre eső országokat elnyelték. Az arabok átjutottak a Gibraltári szoroson Spanyolországba és Portugáliába is. (mórok) Cordoba: Az Arab Birodalom európai tudományos központja 5
Az arabok átjutottak a Gibraltári szoroson Spanyolországba és Portugáliába is. (mórok) Tömjén út Cordoba: Az Arab Birodalom európai tudományos központja 6
Arab kultúra: i.sz. VII-XI század Egyiptomban és Szíriában az arab hódítás után még 300 év múlva is a görög nyelv volt a hivatalos. Elsajátították az antik örökséget, Kínából, Indiából származó ismeretekkel gazdagították: iránytű, gyapot, puskapor, cukor, rizs arab kifejezések almanach, alkohol, alkáli, amalgam, Matematika fejlődése tízes számrendszer, arab számok, algebra Fordítások A megsemmisült hellén könyvtárak megmentett görög kéziratait tanulmányozták. Sok antik szerzőt arab fordításokból ismerhettünk meg. Pl: Ptolemaiosz: (Almageszt), Arisztotelész, Arkhimédész művei Tízes számrendszer, arab számok Indiaiak találták ki, azután valóban arab közvetítéssel érkezett Európába. Az első európai, aki bizonyítottan használta a hindu-arab számírást, az a Gerbert szerzetes volt, aki később II. Szilveszter pápaként István királynak küldött koronát. A hindu-arab számírás a római számokat a XVI. századra szorította ki Európából. 7
Az arab tudomány Főleg természettudománnyal foglalkoznak, filozófiával kesésbé. Kémia: Alkímia, elem átalakítás A kémia eredete valójában Kínában van. A piros cinóbert mágikus célokra, a vér színeként használták. A Higany-szulfid (cinóber) hevítéskor egy sárga anyagra és egy folyékony, fémes-fényes anyagra bomlik: kén és higany ( Jing és Jang ) Fizika: Fénytan, a lencse első alkalmazása Al Hanzen Az orvostudomány mellékterméke : szemorvoslás során tanulmányozták az emberi szemet. Átlátszó anyag kell hozzá: hegyi kristály, (nagyon ritka) A lencsével nagyítani lehet: lupe használata, szemüveg, nem üvegből, hanem átlátszó drágakövekből (pl, berill, brille ) Szivárvány vizsgálata 8
Oktatás szervezetten művelt természettudomány Első egyetemek: a mecsetekhez tartozó iskolából, a medreszék -ből sarjadtak ki. Itt gyűltek össze a tanítók, és különféle tantárgyakat adtak elő azoknak, akik tanulni jöttek ide. VIII. sz.-ban Harun-Al-Rasid Bagdadban :Természettudományi Iskolát alapít Tudományos társaságok: A mi kötelességünk, hogy megvizsgáljuk, a régiek munkáit, és javítsunk azokon mindenütt, ahol javítanivaló van A XII. században az arab birodalom a tatárok (Dzsingisz kán) betörése és az állandó szentföldi keresztes hadjáratok következtében meggyengült. XIII:-XIV.sz. Az oszmán törökök hatalomra jutásával a tudomány itt háttérbe szorul. Konstantinápoly elestével a görög természettudósok Nyugat-Európába menekülnek. Az antik műveket újra lehetett görögül olvasni. 9
EURÓPA KÖZBEN MAGÁHOZ TÉR A világ felosztása, befejeződik, az egyeduralkodói birodalmak a katolikus egyház támogatásával kiépülnek, hűbérrendszer alakul ki. A középkor szellemi élete hanyatlást jelentett az antik tudományhoz és művészethez képest. Skolasztika, mágia, asztrológia, alkímia Előrehaladást jelent viszont a technika fejlődése, egyetemek létrejötte, könyvnyomtatás IPARI, TECHNIKAI FORRADALOM Megteremtette a feltételeket a tudomány és a művészet eljövendő felvirágzásához. Bánya és kohóipar,kőszén felfedezése, építészet (boltív),: katedrálisok, templomok építése üveggyártás és tükörgyártás, (Velence) (az optikában megjelenhetnek a lencsék), szemüveggyártás, mechanikus kerekes órák, (még nem volt ingájuk), iránytű,könyvnyomtatás 10
OKTATÁS: XII.sz XII. sz. Nagy Károly (frank uralkodó) elrendeli, hogy az összes apátságnak legyenek iskolái Megalakul a Párizsi és a Bolognai Egyetem Oxford, Cambridge nem sokkal később Szokásos tanterv: latin grammatika, retorika, logika, aritmetika, geometria, zene, asztronómia A tanítás az egyház felügyelete alatt állt, a pápa engedélye kellett hozzá. KÖNYVNYOMTATÁS: XV.sz. (Mainz, Németország) Az egyik első könyv. Kopernikusz műve: Az égitestek mozgásáról (Nürnberg, 1543) 11
Roger Bacon : XIII.(1212-1292) szerzetes, (főnemes,) Oxfordban, Párizsban tanul Az új tudomány előfutára A induktív megismerés hirdetője Tudományos tevékenysége miatt varázsló - a papság erkölcsi hanyatlásának bírálata miatt eretnek. (10 év börtön) Nagyra becsüli az antik tudomány értékeit. Mi még semmit nem találtunk fel, még a régiek bölcsességét sem tudjuk felfogni. Két útja van a megismerésnek, érvek által és tapasztalat által. Roger Bacon : A szem fénytörő közegeinek görbülete (XIII. sz) Optika Ismerte az arab optika eredményeit: Elemzi a gömbfelületek tulajdonságait, gyűjtőpont helye, szférikus aberráció jelensége Ismeri a szemlencse nagyító hatását, Neki tulajdonítható a látcső készítésének gondolata 12
Reneszánsz kor A fejlettebb országokban az egyházi, katolikus dogmatikus világnézetet szabadabb szellemiség kezdte felváltani. Itália, irodalom, művészet Keletre bezárultak a kereskedelmi útvonalak :török hódítás, vámok új utakat kellett keresni: India és Kína felé Hajózás, kereskedelem fellendülése Navigáció: iránytű, pontos tájékozódás: csillagászat, optika (távcső) Kisebb háborúk: harci fegyverek, ágyúzás: mechanika, ballisztika, Optika:, üveggyártás ( Velence), szemüveg, lencsék, távcsövek A mechanika, a fénytan és a csillagászat fejlődött leginkább. 13
A földrajzi felfedezők: Portugália, Spanyolország Cristoforo Colombus (1492): Amerika felfedezése (Karib tengeri szigetek) Magellán, 1519-1522: körbehajózza a Földet Vasco de Gamma: Afrika megkerülésével India: 2 évig tartott (1497-1499) Természettudomány Leonardo da Vinci Kopernikusz, Ticho Brache, Kepler, Galilei 14
Leonardo Da Vinci: a reneszánsz festő, gondolkodó (1452-1519) Firenze Igazi reneszánsz egyéniség Foglalkoztatta az építészet, folyadékok mechanikája, optika, ballisztika, repülés. Természetismereti gondolatai: A bölcsesség a tapasztalat leánya A mozgásban van minden életmegnyilvánulás alapja A világegyetem határtalan, és nem a Föld van a középpontjában A Földnek története van, tanúskodnak róla az megkövesedett maradványok A nehézségi vonzerő nem kiváltsága a Földnek, minden bolygó, minden égitest hatáskörében tartja az őt környező elemeket. Minden olyan jelenség, mint a Hang, fény, hő, mágnesség, szag-hullámmozgáson alapul. 15
Aforizmái: Csak eszednek és lelkednek olvasás útján nyert kincse jelenti az igazi gazdagságot, mert ez nem vész el és nem hagy el soha. A vita a tudás kicserélése, a győzködés a tudatlanságé Mérnöki tervek Hermelines hölgy 16
A XII. század :A zsenik évszázada Forrás: Simonyi Károly: Ti jobban féltek (Természet Világa) A kopernikuszi gondolat kiteljesedése A század elején még megégetnek valakit a végtelen világ víziójáért, a század végén pedig mind a fizikai törvények rendszere, mind a matematikai eszköztár készen áll arra, hogy egy Holdra-szállás,vagy akár egy Mars-utazás pályaadatait meghatározhassuk. Ehhez azonban el kellett távolítani az ideológiai akadályokat ki kellett alakítani a tudományos kutatás adekvát módszerét, az elmélet és kísérlet, a ráció és empíria helyes arányát közben egymáshoz csatlakozva, egymással vitázva -konkrét, kvantitatíve megfogalmazható eredményeket kellett felmutatni. A 17. század legtöbb tudósa még szaktudós és filozófus is volt, csak a század végén jelentek meg a szakfizikusok, mint amilyen Huygens vagy Newton, de kutatási módszerük, elveik a filozófiának is fontos részei. A 17. századot a tudománytörténészek a zsenik századának szokták nevezni. Nevüket iskoláskönyveink is őrzik: Kopernikusz, Kepler, Galilei, Bacon, Descartes, Pascal, Fermat, Huygens, Newton. 17
Kopernikusz ( Lengyelország,1478-1543) A Heliocentrikus világkép hirdetője Krakkóban, Bécsben tanul: matematika, orvostudomány, csillagászat tudós, szerzetes 1543-ban, halála évében jelenik meg a könyve Az égi pályák forgásáról" A Földet kimozdította centrális helyzetéből Visszanyúlt Erisztarkhosz, Arkhimédész elképzeléseihez, matematikai rendszerbe foglalta őket. Korszakhatárt jelent: a benne lefektetett gondolatot kopernikuszi fordulatnak szokás nevezni és azóta is minden merészen új elméletre, ha korszakos jelentőségét akarjuk kiemelni, azt mondjuk, kopernikuszi fordulat. A kopernikuszi tanok tudományos és világnézeti jelentőségét azonban csak az olyan drámai eredmények kapcsán ismerte fel a világ, mint amilyen Giordano Bruno máglyahalála 1600- ban, vagy a Galilei-per 1633-ban. 18
Nem fogadja el Ptolemaiosz rendszerét. : A természet ilyen káoszt nem produkálhat A ptolemaioszi rendszer A kopernikuszi rendszer A bolygó az epicikluson jár körbe, miközben annak középpontja a deferens kört futja be A Föld és a bolygók a Nap körül körpályán mozognak. A bolygók Nap körüli pályája a mozgó Földről nézve A bolygók pályája továbbra is kör: a legegyszerűbb pálya 19
Kopernikusz rendszere, középpontban a Nappal 20
Új szemlélet: Kitágítja a világegyetemet: A Föld középpontja nem a világmindenség középpontja A Föld-Nap távolság elhanyagolható az égbolt magasságához képest Vonatkoztatási rendszer problémája Új, álló vonatkoztatási pontot kell találni, ha a Föld mozog. Az állócsillagokat tekinti mozdulatlannak. Az állócsillagokhoz rögzített rendszer bevezetése Megoldatlan marad: A Nap látszó mozgása a csillagászati megfigyelések szerint nem egyenletes. (A nyár és a tél nem egyforma hosszúak) Ennek feloldása Keplernél történik meg az ellipszis alakú pályák feltételezésével. 21
Tycho Brahe mérései Dán nemes, (1546-1601) a pontos csillagászati mérések érdeklik. Tanult: Koppenhága, Lipcse, Wittenberg Uranborg: a dán Király anyagi támogatásával minden idők egyik leghíresebb obszervatóriumát építette fel. (1576) Itt produkálták a távcső előtti csillagászat kimagaslóan legpontosabb megfigyeléseit, méréseit, egyebek között egy hat méter kvadráns segítésével. Időmérés: mechanikus, súllyal működő órával. Új, pontosabb csillagászati táblázatokat készít. Johann Keplert a munkatársául választja. 1599-ben II. Rudolf német-római császár udvari csillagásza lesz: asztrológiai jövendöléseket kell készítenie. Kepler is vele megy. A kvadráns a csillagok látszólagos magasságának meghatározására főleg a távcső feltalálása előtt használt, szögmérő műszer voltaképpen egy függőleges tengely köré rajzolt nagy szögmérő. 22
Világképe a heliocentrikus és a geocentrikus közötti, kompromisszumos, átmeneti jellegű volt. Elfogadta Kopernikusznak azt a tézisét, hogy a bolygók a Nap körül keringenek, Földet azonban nem bolygónak tekintette, hanem a világmindenség mozdulatlan középpontjának mivel semmilyen más módon nem volt képes megmagyarázni, hogy miért esik minden tárgy a Föld középpontja felé. Tycho Brahe s wooden sextant on universal mount, c 1577. Mechanikus óra 23
Johannes Kepler : az égi mozgások kinematikája (Németország, 1571-1630) Tanulmányai:Maulbronn,Tübingen: matematika, csillagászat Tycho Brahe munkatársa, méréseinek jogos örököse, Prágába is vele megy. Udvari matematikus és csillagász lesz. Az modern elméleti és kísérleti fizika atyja: az elméleteknek a megfigyelt tényekkel összhangban kell lenniük A mérésekhez igazítva szakít a kör alakú bolygópályák feltételezésével. Korrigálja az addigi elméletet. Miért nem keringenek szabályosan a bolygók? A Mars pályáját figyelte. 1.Megállapította, hogy elliptikus pályán megy. Az ellipszis pálya feltételezésével megoldódik a sebesség keringés közbeni változásának kérdése. Minden bolygóra kiterjesztve Kepler I. törvénye 2.A Nap közelében gyorsabban megy, mint Naptávolban. Ezzel megoldotta az évszakok idő egyenlőtlenségének gondját. A területi sebességek álladók: Kepler II. törvénye 24
Területi sebesség állandó,, Kepler II. 3.Ismernie kellett a bolygók keringési periódusait, és a Naptól való távolságuk arányát. Megállapította, hogy a keringési idők négyzeteinek és a nagytengelyek köbeinek aránya minden bolygóra ugyanaz. Kepler III. törvény 2 T 3 = r állandó 25
Kepler optikai megfigyelései Ismerte az elődök fénytörésre vonatkozó állításait: Ptolemaiosz: a beesési szög és a törési szög arányossága Al-Hansen, Bacon:lencsék fénytörése, gyújtópontja, távcső megjósolása 1.Megállapította, hogy a szögarányosság csak kis szögeknél igaz 2. Először figyelt meg teljes visszaverődést: víz-levegő határfelületen: 42 foknál 3. Megrajzolta egy lehetséges távcső esetén a fénysugár útját. (Két lencsés) 26
Kepler III. tv. Tycho Brahe és Kepler szobra Prágában http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/kepler.html Később ez alapján meg is építették. 27
Távcső és mikroszkóp A távcső a fizikusokat, a mikroszkóp az élettannal foglalkozókat segítette. Hollandiában: a németalföldi hajózás és kereskedelem igényelte. A szemüveggyártás kapcsaán már tudtak lencsét csiszolni. Az első, biztosan létező távcsöveket Hollandiában készítették 1608 körül; a távcső feltalálását Hans Lippershey-nek (vagy Lipperhey) tulajdonítják. Az összetett mikroszkóp feltalálója, Zacharias Janssen) A Kepler által megtervezett távcsővet Scheiner építette meg. Kétlencsés távcsöveket építettek. A lencsék fókuszpontjai egybeestek. Kihasználták, hogy a távolból jövő sugarak majdnem párhuzamosnak tekinthetők. A tárgylencse a távolból jövő sugarakat az okulár fókuszpontjába gyűjti össze. Az okulár a képet a végtelenben állítja elő. 28
Kepler féle távcső Két gyűjtőlencse Az objektív jobboldali és az okulár baloldali gyűjtőpontja egybeesik. 29