Mechanisering van het wereldbeeld Van Aristoteles via Copernicus

Module 1 NL&T
Wetenschapshistorie
Mechanisering van het wereldbeeld
De mechanisering, die het wereldbeeld bij
den overgang van antieke naar klassieke
natuurwetenschap heeft ondergaan, heeft
bestaan in de invoering van een
natuurbeschrijving met behulp van de
mathematische begrippen der klassieke
mechanica; zij beduidt het begin van de
matematisering der natuurwetenschap, die
in de physica der twintigste eeuw haar
voltooiing krijgt.
E. J. Dijksterhuis
Leesopdracht
I Inleiding (1
3): De mechanisering van het wereldbeeld (E. J. Dijksterhuis)
Van Aristoteles via Copernicus en Galileï naar Newton
Bewegingsleer van Aristoteles
1.
2.
3.
Onderscheid tussen het ondermaanse
(aardse) en het hemelse domein:
In het ondermaanse is de enige
natuurlijke beweging de verticale
beweging (afhankelijk van de zwaarte
of lichtheid van het voorwerp) naar de
natuurlijke plaats van het voorwerp.
In het perfecte en onveranderlijke
hemelse domein zijn slechts natuurlijke
bewegingen mogelijk: de volmaakte
cirkelbeweging in de hemelse sferen.
In het ondermaanse onderscheid tussen:
natuurlijke beweging naar de natuurlijke plaats van het voorwerp
gedwongen beweging in iedere andere richting
Beweging is een verandering (van plaats).
Er moet dus een oorzaak ( beweger ) zijn, die de beweging in stand houdt.
Bij natuurlijke bewegingen is de aard van het voorwerp zelf de doeloorzaak van de beweging. In het ondermaanse houdt de beweging op, als
de natuurlijke plaast is bereikt.
Bij gedwongen bewegingen is de beweger een externe kracht (werkoorzaak) in contact met het voorwerp. De beweging houdt op, als de
beweger uitgewerkt is.
1
Module 1 NL&T
Wetenschapshistorie
Kennis over zonnestelsel in de oudheid
Eratosthenes (275
195 v. Chr.)
Aristarchus (310
1.
De aarde is een bol met omtrek 252.000 stadiën1.
2.
De maan is een bol en ontvangt zijn licht van de zon.
3.
De straal van de maan is 4x zo klein als de straal van de aarde2.
4.
De afstand van de maan is 200x zijn straal3.
230 v. Chr.)
Werkelijke waarde: 40.106 m
Werkelijke verhouding: 3,67 (http://ircamera.as.arizona.edu/NatSci102/movies/eclipse.gif)
3
Werkelijke verhouding: 221
1
2
2
Module 1 NL&T
Wetenschapshistorie
5.
De zon is 19x verder weg dan de maan4.
6.
De straal van de zon is 19x groter dan de straal van de maan5.
7.
De aarde draait om de zon
Archimedes over Aristarchus6
4
Werkelijke verhouding: 389
Werkelijke verhouding: 400
6
http://mysite.du.edu/~etuttle/classics/aristarc.htm
Aristarchus of Samos proposed certain hypotheses in writing, from which it followed that the
universe was much larger than is now commonly believed. He proposed that the firmament
and the sun were unmoving, and the earth described a circle about the sun, which was
located at the centre of the orbit, and that the sphere of the fixed stars was as great relative
to the orbit of the earth as a sphere is to its center.
5
3
Module 1 NL&T
Wetenschapshistorie
Geocentrisch wereldbeeld
Conform de ideeën van Aristoteles
Ptolemaeus (85
150 n. Chr.)
Om de positie van de planeten op verschillende nachten t.o.v. de
sterren te verklaren (retrograde beweging):
Planeten bewegen langs een epicykle op een draagcirkel.
Retrograde beweging:
http://mintaka.sdsu.edu/faculty/erics/teach/animations.html
4
Module 1 NL&T
Wetenschapshistorie
Het succes van het geocentrisch wereldbeeld tot
in de 16e eeuw (!) heeft te maken met de
autoriteit van Aristoteles en de bijbel, maar ook
met de volgende afwegingen7:
Criterion
Common sense
Awareness of
motion
Falling to the
ground
Stellar parallax
Predicting
planetary orbits
Retrograde
paths of planets
Simplicity
Earth-centred model Succes Sun-centred model Succes
It seems obvious that
Yes
It requires a leap of
No
everything revolves
imagination and logic
around the Earth
to see that the Earth
might circle the sun
We do not detect any
Yes
We do not detect any
No
motion, therefore the
motion, which is not
earth cannot be
easy to explain if the
moving
earth is moving
The centrality of the
Yes
There is no obvious
No
Earth explains why
explanation for why
objects appear to fall
objects fall to the
downwards, i.e.
ground in a model
objects are being
where the earth is not
attracted to the centre
centrally located
of the universe
There is no detection
Yes
The Earth movers, so
?
of stellar parallax,
apparent lack of stellar
absence of which is
parallax must be due
compatible with a
to huge stellar
staic Earth and a
distances; hopefully
stationary observer
parallax would be
detected with better
equipment
Very close agreement
Yes
Good agreement, but
?
the best yet
not as good as in the
Earth-centred model
Explained with
Yes
A natural
Yes
epicycles and
consequence of the
deferents
motion of the Earth
and our changing
vantage point
Very complicated
No
Very simple
Yes
epicycles, deferents,
everything follows
equants and
circles
eccentrics
Parallax: http://www.valdosta.edu/~cbarnbau/astro_demos/index.html8
7
8
Big Bang ; Simon Singh
Zie: Distance
5
Module 1 NL&T
Wetenschapshistorie
Veranderingen in het bovenmaanse
1572 Komeet (Brahe)
1604 Supernova (Kepler)
http://www.nasa.gov/vision/universe/starsgalaxies/kepler.html
Copernicus (1473
1543)
De Revolutionibus Orbium Coelestium
Heliocentrische theorie
http://ads.harvard.edu/books/1543droc.book/
Het scheermes van Ockham
6
Module 1 NL&T
Wetenschapshistorie
Brahe (1546
1601)
Derig jaar waarnemingen met een ongekende nauwkeurigheid.
Kepler (1571
1630)
De 5 regelmatige veelvlakken (Platonische lichamen)
verklaren het bestaan (en de afstanden) van de bekende
planeten:
Mercurius, Venus, Aarde, Mars, Jupiter en Saturnus.
De planeetbewegingen worden veroorzaakt door de zon.
Daarom bewegen planeten dicht bij de zon sneller.
Copernicus
De planeten bewegen in perfecte
cirkelbanen
De planeten bewegen met constante
snelheid
De zon staat in het midden van de
planeetbanen
De berekende planeetposities kloppen
niet helemaal met de metingen van
Brahe9
Kepler
De planeten bewegen in ellipsbanen
De snelheid van de planeten verandert
voortdurend
De zon staat niet precies in het midden
van de planeetbanen
De berekende planeetposities kloppen
precies met de metingen van Brahe
Kepler s wetten
1. De planeten bewegen in ellpisbanen met
de zon in één van de brandpunten.
2.
Perkenwet
3.
T2
r3
constant
http://www.ioncmaste.ca/homepage/resources/web_resources/CSA_Astro9/files/multimedia/unit4/keplers_laws/keplers_laws.html
Bruno (1548
9
1600)
De voorspellingen van Ptolemeus waren beter dan die van Copernicus, maar klopte ook
niet helemaal met de metingen van Brahe.
7
Module 1 NL&T
Wetenschapshistorie
Telescoop 1608
2008
http://www.dekoepel.nl/sterrenkijker/400jaartelescoop.html
Galileï (1564
1642)
Siderius Nuncius (1610)
1.
2.
3.
4.
5.
De maan heeft bergen en kraters.
Venus vertoont schijngestalten.
De zon heeft vlekken en draait in 30 dagen rond zijn as.
De melkweg bestaat uit talloze sterren.
Jupiter heeft vier manen.
Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo (1632)
In de literaire vorm van een dialoog
verdedigt Galileï het heliocentrische
wereldbeeld van Copernicus.
De dialoog brengt Galileï in conflict met
de rooms-katholieke kerk. Het boek
wordt verboden10 en Galileï voor de
inquisitie gedaagd en schuldig
bevonden11. Hij moest zijn opvattingen
publiekelijk herroepen (maar zou daarbij
de beroemde zin: Eppur si muove
hebben gemompeld).
10
11
In 1822 wordt de ban op de geschriften van Copernicus en Galileï opgeheven.
In 1992 wordt Galileï officieel door de rooms-katholieke kerk gerehabiliteerd.
8
Module 1 NL&T
Wetenschapshistorie
Naar een nieuwe bewegingsleer: klassieke (Newtonse) mechanica
Galileï neemt duidelijk afstand van de bewegingsleer van Aristoteles:
1. Aanzet tot het traagheidsbeginsel
2. Onderzoek aan valbewegingen
3. Relativiteitsprincipe
4. Samenstelling van bewegingen.
Christiaan Huygens (1629 1695) is de grootste
Nederlandse wis- en natuurkundige. Hij hield zich bezig met
wiskunde, mechanica, sterrenkunde en techniek.
Belangrijke ontwikklingen op het terrein van de
bewegingsleer:
1. Theorie van de eenparige cirkelbeweging
2. Theorie van de slingerbeweging (slingeruurwerk)
3. Theorie van botsende voorwerpen
http://www.phys.uu.nl/~huygens/
Isaac Newton (1642 1727)
NATURE AND NATURE S LAWS LAY HID IN NIGHT;
GOD SAID: LET NEWTON BE! AND ALL WAS LIGHT12.
Een deterministische, universele beschrijving van de
beweging van voorwerpen onder invloed van krachten op
basis van:
scherp gedefinieerde grootheden
differentiaalrekening en integraalrekening
absolute ruimte en tijd
Pas in de 20e eeuw blijkt, dat de klassieke mechanica geen
goede beschrijving geeft van verschijnselen met:
zeer hoge snelheden
speciale relativiteistheorie
zeer grote massa s
algemene relativiteitstheorie
zeer kleine deeltjes
quantummechanica.
12
Alexander Pope
9
This document was created with Win2PDF available at http://www.daneprairie.com.
The unregistered version of Win2PDF is for evaluation or non-commercial use only.