Teleskopet
Samma år som Kepler skrev om planeternas elliptiska banor, 1609, var Galileo Galilei upptagen med att visa ett instrument, kikaren, för en grupp ståndspersoner i Venedig. Från toppen av San Marcos klocktorn kunde man med kikare se skepp på väg till staden, som det blotta ögat inte skulle upptäcka förrän flera timmar senare. Detta skapade uppståndelse, för teleskopet kunde utan tvekan vara ett viktigt militärt instrument. Galileo fick som belöning sin lön som professor vid universitetet i Padova fördubblad. Under hösten 1609 riktar Galileo en kikare mot himlen, och resultaten publicerade han i en liten bok Stjärnbudskapet. Här skriver han att månen inte alls är en jämn sfär, utan den har berg och dalar precis som jorden. Galileo beräknar höjden på bergen till cirka 20 km. Han säger att han den 7 januari 1610 upptäckte tre stjärnor bredvid Jupiter, nästa natt såg han fyra. Det visade sig inte vara stjärnor, utan månar som kretsar runt Jupiter, och att den yttersta månen, behövde 15 dagar för att fullborda ett varv. Denna upptäckt stärkte Galileos tro på det kopernikanska systemet. Ett av argumenten mot Kopernikus system var att om jorden hade varit i rörelse, så kunde den inte ha haft någon måne, hur skulle den klara av att hålla jämna steg med jorden? Men Galileo kunde se månar som rörde sig runt Jupiter utan att påverkas av Jupiters egen rörelse. Detta var naturligtvis inget bevis för Kopernikus, men oppositionen har berövats ett av sina argument. Det är notabelt att Galileo i sina skrifter varken nämner Tycho eller Kepler. Tycho vad den store astronomen och Kepler vet vi hade skickat sina verk till Galileo.
Galileos fiender och kyrkans fatala dom
Galileo reser på en turné i Italien och föreläser om sitt instrument och sina observationer. Vissa ville inte ens titta i kikaren; andra gånger hade Galileo otur med sina demonstrationer, och ingen kunde se Jupiters månar. Men Galileo lyckades bli känd, men hans verksamhet hade också skaffat honom fiender som ville stoppa mannen som fick hela världen med den aristoteliska förståelsen att vackla. Det gällde att «få något på honom» och år 1616 lyckades Galileos fiender få kyrkan indragen i denna kamp genom att få Det Heliga Officium, kyrkans ministerium för religiösa frågor, inblandat i en sak om kopernikanismen är förenlig med Bibeln. Domen föll den 24 februari 1616 och proklamerade att påståendet att solen är i vila är absurt och teologiskt kätterskt och att jordens rörelse är absurd och i det minsta teologiskt felaktig. Det blev inte tillåtet att presentera den kopernikanska världsbilden som sant, utan bara som en hypotes. I panelen som avgav domen satt bara teologer utan kompetens inom vetenskap, och det var ingen debatt mellan vetenskap och teologi. För Galileos fiender var domen en besvikelse eftersom den inte drabbade Galileo och personlig fiendskap mot honom fortsatte, och den hade en avgörande betydelse i den andra kyrkliga rättegången mot Galileo 1632–1633, där Galileo beordrades att förneka sin tro på Kopernikus’ system och att tillbringa resten av sitt liv i husarrest. Ärkebiskopen av Siena, A. Piccolomini, som beundrade Galileo, bjöd in honom att bo hos honom i hans villa. Det var Piccolomini som hjälpte Galileo att publicera boken Om de två nya vetenskaperna 1638. Aldrig tidigare hade kyrkan fördömt en kosmologi, och det finns många exempel på män innan Galileo med radikala idéer som inte haft några problem att nå kyrkans högsta ämbete. Det var och är inte typiskt för den katolska kyrkan att vara emot vetenskapen. Men oavsett orsakade domen mot Galileo var en religiös och intellektuell katastrof.
Men det är mycket viktigt att påpeka att Galileos arbeten inte var avgörande för vilken världsbild som är den riktiga. Alla hans argument för den kopernikanska kan appliceras på Tychos system. Dessutom såg stjärnorna i Galileos teleskop ut att ha en utsträckning, en storlek, på grund av linsfel. Detta gör att de ser ut att befinna sig ganska nära. Detta gav då ett problem, då de då borde uppvisa en årlig parallax. Galileo ignorerade detta, som andra påpekade. Detta medför att man i ljuset av detta måste betvivla den roll i övergången till en heliocentrisk bild som Galileo egentligen hade. Att han aldrig nämner Kepler är ett tecken på att han egentligen inte förstod de matematiska principerna. Han var en viktig länk i att föra ut budskapet, men inte den eller de som verkligen fick vågskålen att väga över.
Newtons himmelska mekanik
«Samma år (1665) började jag fundera på om gravitationen sträckte sig till månens omloppsbana, och… sedan drog jag slutsatsen – från Keplers regel att kvadraterna av omloppstiderna relaterar som den tredje potensen av deras avstånd från banans centrum – att de krafter som håller planeterna i sina banor måste vara omvänt proportionella mot kvadraten av avstånden från centrumen de kretsar kring. Jag jämförde därför kraften som krävs för att hålla månen i sin bana med jordens gravitationskraft och fann att de passar ihop ganska bra. Allt detta skedde under de två peståren 1665 och 1666, eftersom jag på den tiden var i min bästa ålder för att upptäcka något och var mer intresserad av matematik och filosofi (dvs. fysik) än någon annan tidpunkt senare. ”
Det är tydligt att den då 23-årige Isaac Newton hade kombinerat Keplers tredje lag med centripetalkraften och dragit slutsatsen att kraften som håller planeterna i sina banor är omvänt proportionell mot avståndet från solens centrum. Sedan gör Newton ett mycket viktigt antagande, nämligen att kraften som får månarna att följa cirkulär rörelse är densamma som får saker att accelerera mot marken på jorden. Han har kopplat centripetalaccelerationen hos månarna och gravitationsaccelerationen och funnit att de «passar väl ihop». Så långt kom Newton i sina spekulationer om planeternas mekanik under peståren 1665 och 1666. Men Newton kunde inte ignorera Keplers första lag som säger att planeterna följer elliptiska banor, och därför återstod det att hitta egenskaperna hos elliptiska banor som ett resultat av en central kraft. Det var inte bara Newton som stötte på denna svårighet; många hade försökt lösa den konflikten utan framgång.
Så gör Newton ett betydelsefullt antagande, nämligen att den kraft som gör att månar följer en cirkulär rörelse är densamma som gör att saker accelererar mot marken på Jorden. Han har kopplat ihop månarnas centripetalacceleration och tyngdaccelerationen och fann att de «passar bra ihop.» Så långt kom Newton i sina spekulationer om planeternas mekanik under peståren 1665 och 1666. Men Newton inte kunde bortse från Kepler 1 lag som säger att planeterna följer elliptisk bana och det gällde att visa att en elliptisk bana, är resultatet av en central kraft. Det var inte bara Newton som hade svårigheter; många hade försökt lösa frågan utan framgång.
Klassisk mekanik blir grundlagd
Sommaren 1684 reste Edmund Halley från London upp till Cambridge för att diskutera problemet med ellipsbanorna med Newton. I samtalet frågade Halley Newton om banan en planet skulle följa om den var påverkad av en central kraft som varierar omvänt proportionellt mot kvadraten på avståndet. Utan att tveka svarade Newton att banan är ellips, och att han hade räknat ut det. När Newton inte kunde hitta pappren beräkningarna utfördes på, lovade han att skicka dem till Halley i London. Newton hittade aldrig pappren och räknade om det hela och skickade en not till Halley. Halley blev entusiastisk och uppmuntrade Newton att utarbeta en mer systematisk presentation, som han lovade att stödja ekonomiskt och hjälpa till med att få den tryckt. Efter två år av stora ansträngningar, publicerades Principia, en av fysikens mest betydelsefulla arbete där de grundläggande principerna i klassisk mekanik presenteras och formuleras i Newtons lagar
- Om det inte verkar några krafter på en kropp eller om summan av krafterna är noll, kommer kroppen att förbli i vila eller röra sig rätlinjigt med konstant fart.
- En kropp som påverkas av krafter kommer att ändra sin fart eller riktning och förändringen kommer alltid att ske i samma riktning som summan av krafterna.
Newtons lagar gör det möjligt att beräkna en kropps hastighet och position i framtiden när vi vet krafterna den är utsatt för och position och hastighet vid något tillfälle. Framtiden har inte bara den är av det förflutna (kausalitet), den är helt bestämd av det förgångna (determinism). Newton drog inte de deterministiska konsekvenserna av sina lagar, han trodde det skulle vara möjligt för Gud att ingripa om det gick fel. Principia var starten för den moderna behandlingen av mekanik, men samtidigt var den till stor del baserad på geometriska beräkningar som krävde mycket av användaren. Detta gjorde att Newtons arbete inte var lätt att använda praktiskt. Genom att Principia översattes till andra språk, främst franska, där översättaren samtidigt gjorde en revision av matematiken till en mer modern nomenklatur, fick man en mer användbar matematisk behandling. I kombination med andras upptäckter utvecklades mekaniken under 1700-talet ytterligare. Det var under denna tid som determinismen blev starkare. Det är viktigt att notera att Newtons arbeten utvecklades av andra och att mekaniken har sin grund i Newton, men att den har utvecklats efter det och inte är statisk. Genom att man fick en utveckling och inte föll tillbaka på auktoriteter gjorde att vetenskapen










