Révolution scientifique

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La révolution scientifique est une série d’événements qui ont marqué l’ émergence de la Science moderne au début de la période moderne , lorsque les développements des mathématiques , de la physique , de l’astronomie , de la biologie (y compris l’Anatomie humaine ) et de la chimie ont transformé les opinions de la société sur la nature. ^{[1] [2] [3] [4] [5] [6]} La révolution scientifique a eu lieu en Europe à partir de la fin de la période de la Renaissance , avec la publication de Nicolas Copernic en 1543De revolutionibus orbium coelestium ( Sur les révolutions des sphères célestes ) souvent cité comme son début. ^[7]

L’ère de la Renaissance scientifique s’est concentrée dans une certaine mesure sur la récupération des connaissances des anciens et est considérée comme ayant culminé dans la publication d’ Isaac Newton de 1687, Principia , ^{[ citation nécessaire ]} qui a formulé les lois du mouvement et de la Gravitation universelle , complétant ainsi la synthèse. d’une nouvelle cosmologie. ^[8] Le siècle des Lumières qui a suivi a vu le concept de révolution scientifique émerger dans l’œuvre du XVIIIe siècle de Jean Sylvain Bailly , qui a décrit un processus en deux étapes consistant à balayer l’ancien et à établir le nouveau. ^[9]Il y a toujours un engagement scientifique concernant les limites de la révolution scientifique et sa chronologie.

Introduction

Les grandes avancées scientifiques ont été qualifiées de “révolutions” depuis le 18ème siècle. Par exemple, en 1747, le mathématicien français Alexis Clairaut écrivait que ” on a dit que Newton dans sa propre vie avait créé une révolution “. ^[10] Le mot a également été utilisé dans la préface de l’ouvrage de 1789 d’ Antoine Lavoisier annonçant la découverte de l’oxygène. “Peu de révolutions dans la science ont immédiatement suscité autant d’attention générale que l’introduction de la théorie de l’oxygène … Lavoisier a vu sa théorie acceptée par tous les hommes les plus éminents de son temps, et établie sur une grande partie de l’Europe en quelques années. depuis sa première promulgation.” ^[11]

Au 19e siècle, William Whewell a décrit la révolution de la science elle-même – la méthode scientifique – qui avait eu lieu aux 15e et 16e siècles. “Parmi les révolutions les plus remarquables que les opinions sur ce sujet ont subies, il y a le passage d’une confiance implicite dans les pouvoirs internes de l’esprit de l’homme à une dépendance professée à l’égard de l’observation extérieure ; et d’un respect sans bornes pour la sagesse du passé, à une attente fervente de changement et d’amélioration.” ^[12] Cela a donné lieu à la vision commune de la révolution scientifique aujourd’hui :

Une nouvelle vision de la nature a émergé, remplaçant la vision grecque qui avait dominé la science pendant près de 2 000 ans. La science est devenue une discipline autonome, distincte à la fois de la philosophie et de la technologie, et en est venue à être considérée comme ayant des objectifs utilitaires. ^[13]

Portrait de Galileo Galilei par Leoni

La révolution scientifique est traditionnellement supposée commencer avec la révolution copernicienne (initiée en 1543) et s’achever dans la “grande synthèse” des Principia de 1687 d’Isaac Newton . Une grande partie du changement d’attitude est venue de Francis Bacon ^[14] dont “l’annonce confiante et emphatique” des progrès de la Science moderne a inspiré la création de sociétés scientifiques telles que la Royal Society ^[15] et Galilée qui a défendu Copernic et développé le science du mouvement. ^[16]

La révolution scientifique a été rendue possible par les progrès de la production de livres. ^{[17] [18]} Avant l’avènement de l’imprimerie, introduite en Europe dans les années 1440 par Johannes Gutenberg , il n’y avait pas de marché de masse sur le continent pour les traités scientifiques, comme il y en avait eu pour les livres religieux. L’imprimerie a changé de manière décisive la façon dont la connaissance scientifique a été créée, ainsi que la façon dont elle a été diffusée. Elle a permis de reproduire des schémas précis, des cartes, des dessins anatomiques et des représentations de la flore et de la faune, et l’impression a rendu les livres savants plus largement accessibles, permettant aux chercheurs de consulter librement des textes anciens et de comparer leurs propres observations avec celles d’autres chercheurs. ^[19]Bien que les bévues des imprimeurs aboutissent encore souvent à la diffusion de fausses données (par exemple, dans le Sidereus Nuncius (Le Messager étoilé) de Galileo Galilei , publié à Venise en 1610, ses images télescopiques de la surface lunaire apparaissent par erreur à l’envers), le développement de plaques de métal gravées a permis de rendre permanentes des informations visuelles précises, un changement par rapport à auparavant, lorsque les illustrations gravées sur bois se détérioraient à cause d’une utilisation répétitive. La possibilité d’accéder à des recherches scientifiques antérieures signifiait que les chercheurs n’avaient pas toujours à repartir de zéro pour donner un sens à leurs propres données d’observation. ^[20]

Au XXe siècle, Alexandre Koyré introduit le terme de « révolution scientifique », en centrant son analyse sur Galilée. Le terme a été popularisé par Butterfield dans son Origins of Modern Science . L’ouvrage de Thomas Kuhn de 1962, The Structure of Scientific Revolutions, soulignait que différents cadres théoriques – tels que la théorie de la relativité d’Einstein et La théorie de la gravité de Newton , qu’elle a remplacées – ne peuvent être directement comparés sans perte de sens.

Importance

La période a vu une transformation fondamentale des idées scientifiques à travers les mathématiques, la physique, l’astronomie et la biologie dans les institutions soutenant la recherche scientifique et dans l’image plus largement répandue de l’univers. ^[16] La révolution scientifique a mené à l’établissement de plusieurs sciences modernes. En 1984, Joseph Ben-David écrivait :

L’accumulation rapide des connaissances, qui a caractérisé le développement de la science depuis le XVIIe siècle, ne s’était jamais produite avant cette époque. Le nouveau type d’activité scientifique n’est apparu que dans quelques pays d’Europe occidentale, et il s’est limité à cette petite zone pendant environ deux cents ans. (Depuis le XIXe siècle, les connaissances scientifiques ont été assimilées par le reste du monde). ^[21]

De nombreux écrivains contemporains et historiens modernes affirment qu’il y a eu un changement révolutionnaire dans la vision du monde. En 1611, le poète anglais John Donne écrivait :

[La] nouvelle Philosophie remet tout en doute,

L’élément du feu est tout à fait éteint ;
Le soleil est perdu, et la terre, et l’esprit de personne

Peut bien lui indiquer où le chercher. ^[22]

L’historien du milieu du XXe siècle, Herbert Butterfield , était moins déconcerté, mais considérait néanmoins le changement comme fondamental :

Depuis que cette révolution a fait autorité en anglais non seulement du Moyen Âge mais du monde antique – puisqu’elle a commencé non seulement par l’éclipse de la philosophie scolastique mais par la destruction de la physique aristotélicienne – elle éclipse tout depuis l’essor du christianisme et réduit La Renaissance et la Réforme au rang de simples épisodes, de simples déplacements internes au sein du système de la chrétienté médiévale… [Elle] apparaît si importante comme l’origine réelle à la fois du monde moderne et de la mentalité moderne que notre périodisation habituelle de l’histoire européenne est devenu un anachronisme et un encombrement. ^[23]

Le professeur d’histoire Peter Harrison attribue au christianisme d’avoir contribué à l’essor de la révolution scientifique :

Les historiens des sciences savent depuis longtemps que les facteurs religieux ont joué un rôle positif significatif dans l’émergence et la persistance de la Science moderne en Occident. Non seulement bon nombre des personnages clés de l’essor de la science étaient des individus sincèrement engagés dans la religion, mais les nouvelles approches de la nature dont ils étaient les pionniers étaient étayées de diverses manières par des hypothèses religieuses. … Pourtant, de nombreuses figures de proue de la révolution scientifique s’imaginaient être les champions d’une science plus compatible avec le christianisme que les idées médiévales sur le monde naturel qu’elles remplaçaient. ^[24]

Contexte antique et médiéval

Modèle ptolémaïque des sphères de Vénus , Mars , Jupiter et Saturne . Georg de Peuerbach , Theoricae novae planetarum , 1474.

La révolution scientifique a été construite sur la base de l’ apprentissage et de la science de la Grèce antique au Moyen Âge , telle qu’elle avait été élaborée et développée par la science romaine/byzantine et la science islamique médiévale . ^[6] Certains érudits ont noté un lien direct entre “des aspects particuliers du christianisme traditionnel” et l’essor de la science. ^{[25] [26]} La ” tradition aristotélicienne ” était encore un cadre intellectuel important au 17ème siècle, bien qu’à cette époque les Philosophes naturels s’en soient éloignés. ^[5] Idées scientifiques clés remontant à l’Antiquité classiqueavait radicalement changé au fil des ans et, dans de nombreux cas, avait été discrédité. ^[5] Les idées qui sont restées, qui ont été fondamentalement transformées pendant la Révolution scientifique, incluent :

• La cosmologie d’ Aristote qui plaçait la Terre au centre d’un cosmos sphérique hiérarchisé . Les régions terrestres et célestes étaient composées d’éléments différents qui avaient différents types de mouvements naturels .
  • La région terrestre, selon Aristote, se composait de sphères concentriques des quatre éléments – la terre , l’eau , l’ air et le feu . Tous les corps se déplaçaient naturellement en lignes droites jusqu’à ce qu’ils atteignent la sphère appropriée à leur composition élémentaire – leur lieu naturel . Tous les autres mouvements terrestres étaient non naturels ou violents . ^{[27] [28]}
  • La région céleste était composée du cinquième élément, l’ éther , qui était immuable et se déplaçait naturellement avec un Mouvement circulaire uniforme . ^[29] Dans la tradition aristotélicienne, les théories astronomiques cherchaient à expliquer le mouvement irrégulier observé des objets célestes par les effets combinés de multiples mouvements circulaires uniformes. ^[30]
• Le modèle ptolémaïque du mouvement planétaire : basé sur le modèle géométrique d’ Eudoxe de Cnide , l’ Almageste de Ptolémée , a démontré que les calculs pouvaient calculer les positions exactes du Soleil, de la Lune, des étoiles et des planètes dans le futur et dans le passé, et a montré comment ces modèles informatiques ont été dérivés d’observations astronomiques. En tant que tels, ils ont formé le modèle des développements astronomiques ultérieurs. La base physique des modèles ptolémaïques invoquait des couches de coques sphériques , bien que les modèles les plus complexes soient incompatibles avec cette explication physique. ^[31]

Il est important de noter qu’il existait un précédent ancien pour des théories et des développements alternatifs qui préfiguraient des découvertes ultérieures dans le domaine de la physique et de la mécanique ; mais à la lumière du nombre limité d’œuvres pour survivre à la traduction à une période où de nombreux livres ont été perdus à cause de la guerre, de tels développements sont restés obscurs pendant des siècles et sont traditionnellement considérés comme ayant eu peu d’effet sur la redécouverte de tels phénomènes; tandis que l’invention de l’ imprimerie a banalisé la large diffusion de telles avancées progressives de la connaissance. Pendant ce temps, cependant, des progrès significatifs en géométrie, en mathématiques et en astronomie ont été réalisés à l’époque médiévale.

Il est également vrai que de nombreuses personnalités importantes de la Révolution scientifique partageaient le respect général de la Renaissance pour le savoir ancien et citaient des pedigrees anciens pour leurs innovations. Nicolas Copernic (1473–1543), ^[32] Galileo Galilei (1564–1642), ^{[1] [2] [3] [33]} Johannes Kepler (1571–1630) ^[34] et Isaac Newton (1642–1727) ^{[ 35]} ont tous retracé différentes ascendances antiques et médiévales pour le système héliocentrique . Dans l’ Axioms Scholium de ses Principia , Newton a déclaré que ses trois lois axiomatiques du mouvement étaient déjà acceptées par des mathématiciens tels queChristiaan Huygens (1629–1695), Wallace, Wren et autres. Lors de la préparation d’une édition révisée de ses Principia , Newton a attribué sa loi de la gravité et sa première loi du mouvement à une série de personnages historiques. ^{[35] [36]}

Malgré ces réserves, la théorie standard de l’histoire de la révolution scientifique affirme que le XVIIe siècle a été une période de changements scientifiques révolutionnaires. Non seulement il y a eu des développements théoriques et expérimentaux révolutionnaires, mais plus important encore, la façon dont les scientifiques travaillaient a été radicalement modifiée. Par exemple, bien que des intimations du concept d’ inertie soient suggérées sporadiquement dans les discussions anciennes sur le mouvement, ^{[37] [38]} le point saillant est que la théorie de Newton différait des anciennes compréhensions de manières clés, comme une force externe étant une exigence pour des mouvements violents. mouvement dans la théorie d’Aristote. ^[39]

Méthode scientifique

Dans le cadre de la méthode scientifique telle que conçue au XVIIe siècle, les circonstances naturelles et artificielles ont été mises de côté alors qu’une tradition de recherche d’expérimentation systématique a été lentement acceptée par la communauté scientifique. La philosophie consistant à utiliser une approche inductive pour obtenir des connaissances – abandonner les hypothèses et tenter d’observer avec un esprit ouvert – contrastait avec l’approche aristotélicienne antérieure de la déduction , par laquelle l’analyse des faits connus produisait une compréhension plus approfondie. En pratique, de nombreux scientifiques et philosophes pensaient qu’un mélange sain des deux était nécessaire – la volonté de remettre en question les hypothèses, mais aussi d’interpréter les observations supposées avoir un certain degré de validité.

À la fin de la révolution scientifique, le monde qualitatif des philosophes lisant des livres s’était transformé en un monde mécanique et mathématique à connaître par la recherche expérimentale. Bien qu’il ne soit certainement pas vrai que la science newtonienne ressemblait à la Science moderne à tous égards, elle ressemblait conceptuellement à la nôtre à bien des égards. De nombreuses caractéristiques de la Science moderne , en particulier en ce qui concerne son institutionnalisation et sa professionnalisation, ne sont devenues la norme qu’au milieu du XIXe siècle.

Empirisme

Le principal mode d’interaction avec le monde de la tradition scientifique aristotélicienne était l’observation et la recherche de circonstances «naturelles» par le raisonnement. Couplé à cette approche, il y avait la croyance que les événements rares qui semblaient contredire les modèles théoriques étaient des aberrations, ne disant rien sur la nature telle qu’elle était “naturellement”. Pendant la révolution scientifique, l’évolution des perceptions sur le rôle du scientifique par rapport à la nature, la valeur des preuves, expérimentales ou observées, a conduit à une méthodologie scientifique dans laquelle l’ empirisme a joué un rôle important, mais pas absolu.

Au début de la révolution scientifique, l’empirisme était déjà devenu une composante importante de la science et de la philosophie naturelle. Des penseurs antérieurs , dont le philosophe nominaliste du début du XIVe siècle Guillaume d’Ockham , avaient lancé le mouvement intellectuel vers l’empirisme. ^[40]

Le terme d’empirisme britannique est entré en usage pour décrire les différences philosophiques perçues entre deux de ses fondateurs Francis Bacon , qualifié d’empiriste, et René Descartes , qualifié de rationaliste. Thomas Hobbes , George Berkeley et David Hume étaient les principaux représentants de la philosophie, qui ont développé une tradition empirique sophistiquée comme base de la connaissance humaine.

Une formulation influente de l’empirisme était An Essay Concerning Human Understanding (1689) de John Locke , dans laquelle il soutenait que la seule vraie connaissance qui pouvait être accessible à l’esprit humain était celle qui était basée sur l’expérience. Il a écrit que l’esprit humain a été créé comme une table rase , une “tablette vierge”, sur laquelle les impressions sensorielles ont été enregistrées et ont construit des connaissances grâce à un processus de réflexion.

Science baconienne

Francis Bacon a joué un rôle central dans l’établissement de la méthode scientifique d’investigation. Portrait de Frans Pourbus le Jeune (1617).

Les fondements philosophiques de la révolution scientifique ont été exposés par Francis Bacon, qui a été appelé le père de l’ empirisme . ^[41] Ses travaux ont établi et popularisé des méthodologies inductives pour la recherche scientifique, souvent appelées la méthode baconienne , ou simplement la méthode scientifique. Sa demande d’une procédure planifiée d’investigation de toutes les choses naturelles a marqué un nouveau tournant dans le cadre rhétorique et théorique de la science, dont une grande partie entoure encore aujourd’hui les conceptions de la méthodologie appropriée .

Bacon a proposé une grande réforme de tout processus de connaissance pour l’avancement de l’apprentissage divin et humain, qu’il a appelé Instauratio Magna (La Grande Instauration). Pour Bacon, cette réforme conduirait à une grande avancée scientifique et à une progéniture de nouvelles inventions qui soulageraient les misères et les besoins de l’humanité. Son Novum Organum a été publié en 1620. Il a soutenu que l’homme est “le ministre et l’interprète de la nature”, que “la connaissance et le pouvoir humain sont synonymes”, que “les effets sont produits au moyen d’instruments et d’aides”, et que “l’homme tandis que l’opération ne peut qu’appliquer ou retirer des corps naturels ; la nature fait intérieurement le reste”, et plus tard que “la nature ne peut être commandée qu’en lui obéissant”. ^[42]Voici un résumé de la philosophie de ce travail, que par la connaissance de la nature et l’utilisation d’instruments, l’homme peut gouverner ou diriger le travail naturel de la nature pour produire des résultats définis. Par conséquent, cet homme, en recherchant la connaissance de la nature, peut atteindre le pouvoir sur elle – et ainsi rétablir «l’empire de l’homme sur la création», qui avait été perdu par la chute avec la pureté originelle de l’homme. De cette façon, croyait-il, l’humanité serait élevée au-dessus des conditions d’impuissance, de pauvreté et de misère, tout en accédant à une condition de paix, de prospérité et de sécurité. ^[43]

Dans ce but d’obtenir la connaissance et le pouvoir sur la nature, Bacon a esquissé dans cet ouvrage un nouveau système de logique qu’il croyait supérieur aux anciennes voies du syllogisme , développant sa méthode scientifique, consistant en des procédures pour isoler la cause formelle d’un phénomène. (chaleur par exemple) par induction éliminatrice. Pour lui, le philosophe devrait procéder par raisonnement inductif du fait à l’ axiome à la Loi physique. Avant de commencer cette induction, cependant, le chercheur doit libérer son esprit de certaines notions ou tendances fausses qui déforment la vérité. En particulier, il a constaté que la philosophie était trop préoccupée par les mots, en particulier le discours et le débat, plutôt que d’observer réellement le monde matériel : « Car tandis que les hommes croient que leur raison gouverne les mots, en fait, les mots se retournent et reflètent leur pouvoir sur l’entendement, et ainsi rendre la philosophie et la science sophistiques et inactives. » ^[44]

Bacon considérait qu’il est de la plus haute importance pour la science de ne pas continuer à faire des discussions intellectuelles ou de poursuivre des objectifs purement contemplatifs, mais qu’elle devrait travailler pour l’amélioration de la vie de l’humanité en produisant de nouvelles inventions, ayant même déclaré que “les inventions sont aussi, comme il étaient de nouvelles créations et imitations d’œuvres divines”. ^{[42] [ page nécessaire ]} Il a exploré le caractère de grande envergure et changeant le monde des inventions, telles que l’ imprimerie , la poudre à canon et la boussole .

Malgré son influence sur la méthodologie scientifique, il a lui-même rejeté les nouvelles théories correctes telles que le magnétisme de William Gilbert , l’héliocentrisme de Copernic et les lois du mouvement planétaire de Kepler . ^[45]

Expérimentation scientifique

Bacon a d’abord décrit la méthode expérimentale .

Reste l’expérience simple ; ce qui, pris comme il vient, s’appelle accident, s’il est recherché, expérience. La vraie méthode d’expérience allume d’abord la bougie [hypothèse], puis au moyen de la bougie montre le chemin [arrange et délimite l’expérience] ; commençant comme il le fait avec une expérience dûment Ordonnée et digérée, non maladroite ou erratique, et en déduisant des axiomes [théories], et des axiomes établis encore de nouvelles expériences.

-Francis Bacon. Novum Organum. 1620. ^[46]

William Gilbert a été l’un des premiers partisans de cette méthode. Il a passionnément rejeté à la fois la philosophie aristotélicienne dominante et la méthode scolastique d’enseignement universitaire. Son livre De Magnete a été écrit en 1600 et il est considéré par certains comme le père de l’électricité et du magnétisme. ^[47] Dans cet ouvrage, il décrit plusieurs de ses expériences avec son modèle Terre appelé la terrella . De ces expériences, il a conclu que la Terre était elle-même magnétique et que c’était la raison pour laquelle les boussoles pointaient vers le nord.

Diagramme de De Magnete de William Gilbert , un travail pionnier de la science expérimentale

De Magnete était influent non seulement en raison de l’intérêt inhérent à son sujet, mais aussi pour la manière rigoureuse dont Gilbert décrivait ses expériences et son rejet des anciennes théories du magnétisme. ^[48] ​​Selon Thomas Thomson , “le livre de Gilbert sur le magnétisme publié en 1600, est l’un des plus beaux exemples de philosophie inductive qui ait jamais été présenté au monde. Il est d’autant plus remarquable qu’il a précédé le Novum Organum de Bacon, dans lequel la méthode inductive de philosopher a été expliquée pour la première fois.” ^[49]

Galileo Galilei a été appelé le “père de l’ astronomie d’observation moderne “, ^[50] le “père de la physique moderne”, ^{[51] [52]} le “père de la science”, ^{[52] [53]} et “le père de l’astronomie moderne “. Science”. ^[54] Ses contributions originales à la science de mouvement ont été faites par une combinaison innovatrice d’expérience et de mathématiques. ^[55]

Sur cette page, Galileo Galilei a d’ abord noté les lunes de Jupiter . Galileo a révolutionné l’étude du monde naturel avec sa méthode expérimentale rigoureuse.

Galilée a été l’un des premiers penseurs modernes à affirmer clairement que les lois de la nature sont mathématiques. Dans The Assayer , il écrivit : « La philosophie est écrite dans ce grand livre, l’univers… Elle est écrite dans le langage des mathématiques, et ses caractères sont des triangles, des cercles et d’autres figures géométriques ;… » ^[56] Son les analyses mathématiques sont un développement ultérieur d’une tradition employée par les Philosophes naturels scolastiques tardifs, que Galilée a apprise lorsqu’il a étudié la philosophie. ^[57]Il a ignoré l’aristotélisme. En termes plus larges, son travail a marqué une autre étape vers la séparation éventuelle de la science à la fois de la philosophie et de la religion; une évolution majeure de la pensée humaine. Il était souvent prêt à changer ses vues en fonction de l’observation. Pour réaliser ses expériences, Galileo a dû établir des normes de durée et de temps, afin que les mesures effectuées à des jours différents et dans différents laboratoires puissent être comparées de manière reproductible. Cela a fourni une base fiable sur laquelle confirmer les lois mathématiques en utilisant le raisonnement inductif .

Galileo a montré une appréciation de la relation entre les mathématiques, la physique théorique et la physique expérimentale. Il a compris la parabole , à la fois en termes de sections coniques et en termes d’ Ordonnée (y) variant comme le carré de l’ Abscisse (x). Galilei a en outre affirmé que la parabole était la trajectoire théoriquement idéale d’un projectile uniformément accéléré en l’absence de frottement et d’autres perturbations. Il a concédé qu’il y a des limites à la validité de cette théorie, notant sur des bases théoriques qu’une trajectoire de projectile d’une taille comparable à celle de la Terre ne pouvait pas être une parabole, ^[58]mais il soutint néanmoins que pour des distances allant jusqu’à la portée de l’artillerie de son temps, l’écart de trajectoire d’un projectile par rapport à une parabole ne serait que très faible. ^{[59] [60]}

Mathématisation

La connaissance scientifique, selon les aristotéliciens, consistait à établir les causes vraies et nécessaires des choses. ^[61] Dans la mesure où les Philosophes naturels médiévaux utilisaient des problèmes mathématiques, ils limitaient les études sociales à des analyses théoriques de la vitesse locale et d’autres aspects de la vie. ^[62] La mesure réelle d’une grandeur physique, et la comparaison de cette mesure à une valeur calculée sur la base de la théorie, était largement limitée aux disciplines mathématiques de l’ astronomie et de l’optique en Europe. ^{[63] [64]}

Aux XVIe et XVIIe siècles, les scientifiques européens ont commencé à appliquer de plus en plus des mesures quantitatives à la mesure des phénomènes physiques sur Terre. Galilée soutenait fermement que les mathématiques fournissaient une sorte de certitude nécessaire qui pouvait être comparée à celle de Dieu : “… en ce qui concerne les quelques [ propositions mathématiques ] que l’intellect humain comprend, je crois que sa connaissance égale le Divin en certitude objective.. .” ^[65]

Galileo anticipe le concept d’une interprétation mathématique systématique du monde dans son livre Il Saggiatore :

La philosophie [c’est-à-dire la physique] est écrite dans ce grand livre – je veux dire l’univers – qui se tient continuellement ouvert à nos regards, mais elle ne peut être comprise que si l’on apprend d’abord à comprendre la langue et à interpréter les caractères dans lesquels elle est écrite. Il est écrit dans le langage des mathématiques , et ses caractères sont des triangles, des cercles et autres figures géométriques, sans lesquels il est humainement impossible d’en comprendre un seul mot ; sans eux, on erre dans un labyrinthe obscur. ^[66]

La philosophie mécanique

Isaac Newton dans un portrait de 1702 par Godfrey Kneller

Aristote a reconnu quatre types de causes, et le cas échéant, la plus importante d’entre elles est la “cause finale”. La cause finale était le but, le but ou le but d’un processus naturel ou d’une chose créée par l’homme. Jusqu’à la révolution scientifique, il était très naturel de voir de tels objectifs, comme la croissance d’un enfant, par exemple, conduire à un adulte mature. L’intelligence n’était supposée que dans le but des artefacts fabriqués par l’homme; il n’a pas été attribué à d’autres animaux ou à la nature.

En « philosophie mécanique », aucun champ ou action à distance n’est permis, les particules ou corpuscules de matière sont fondamentalement inertes. Le mouvement est causé par une collision physique directe. Là où les substances naturelles étaient auparavant comprises de manière organique, les philosophes mécaniques les considéraient comme des machines. ^[67] En conséquence, la théorie d’Isaac Newton ressemblait à une sorte de retour à “l’ action effrayante à distance “. Selon Thomas Kuhn, Newton et Descartes soutenaient le principe téléologique selon lequel Dieu conservait la quantité de mouvement dans l’univers :

La gravité, interprétée comme une attraction innée entre chaque paire de particules de matière, était une qualité occulte au même sens que la “tendance à tomber” des scolastiques l’avait été… Au milieu du XVIIIe siècle, cette interprétation était presque universellement acceptée. , et le résultat fut un véritable retour (qui n’est pas la même chose qu’une régression) à une norme scolaire. Les attractions et les répulsions innées joignaient la taille, la forme, la position et le mouvement en tant que propriétés primaires physiquement irréductibles de la matière. ^[68]

Newton avait également spécifiquement attribué le pouvoir inhérent d’inertie à la matière, contre la thèse mécaniste selon laquelle la matière n’a pas de pouvoirs inhérents. Mais alors que Newton niait avec véhémence que la gravité était un pouvoir inhérent à la matière, son collaborateur Roger Cotes a fait de la gravité également un pouvoir inhérent à la matière, comme indiqué dans sa célèbre préface à la deuxième édition des Principia de 1713 qu’il a éditée et contredit Newton lui-même. Et c’est l’interprétation de la gravité de Cotes plutôt que celle de Newton qui a fini par être acceptée.

Institutionnalisation

La Royal Society a ses origines au Gresham College de la City de Londres et a été la première société scientifique au monde.

Les premiers pas vers l’institutionnalisation de la recherche et de la diffusion scientifiques ont pris la forme de la création de sociétés, où les nouvelles découvertes étaient diffusées, discutées et publiées. La première société scientifique à être créée fut la Royal Society of London. Cela est né d’un groupe antérieur, centré autour du Gresham College dans les années 1640 et 1650. Selon une histoire du Collège:

Le réseau scientifique centré sur le Gresham College a joué un rôle crucial dans les réunions qui ont conduit à la formation de la Royal Society. ^[69]

Ces médecins et Philosophes naturels ont été influencés par la « nouvelle science », telle que promue par Francis Bacon dans sa Nouvelle Atlantide , à partir de 1645 environ. Un groupe connu sous le nom de The Philosophical Society of Oxford était dirigé selon un ensemble de règles toujours conservées par la Bodleian Library . ^[70]

Le 28 novembre 1660, le comité 1660 de 12 annonça la formation d’un “Collège pour la promotion de l’apprentissage expérimental physico-mathématique”, qui se réunirait chaque semaine pour discuter de science et mener des expériences. Lors de la deuxième réunion, Robert Moray annonça que le roi approuvait les rassemblements et une charte royale fut signée le 15 juillet 1662 créant la “Royal Society of London”, avec Lord Brouncker comme premier président. Une deuxième charte royale a été signée le 23 avril 1663, avec le roi noté comme le fondateur et avec le nom de «la Société royale de Londres pour l’amélioration des connaissances naturelles»; Robert hookea été nommé conservateur des expériences en novembre. Cette faveur royale initiale s’est poursuivie et depuis lors, chaque monarque est le patron de la Société. ^[71]

L’ Académie française des sciences a été créée en 1666.

Le premier secrétaire de la Société était Henry Oldenburg . Ses premières réunions comprenaient des expériences réalisées d’abord par Robert Hooke, puis par Denis Papin , nommé en 1684. Ces expériences variaient dans leur domaine et étaient à la fois importantes dans certains cas et insignifiantes dans d’autres. ^[72] La société a commencé la publication de Philosophical Transactions à partir de 1665, la revue scientifique la plus ancienne et la plus ancienne au monde, qui a établi les principes importants de la priorité scientifique et de l’examen par les pairs . ^[73]

Les Français ont créé l’ Académie des Sciences en 1666. Contrairement aux origines privées de son homologue britannique, l’Académie a été fondée en tant qu’organisme gouvernemental par Jean-Baptiste Colbert . Ses règles furent fixées en 1699 par le roi Louis XIV , lorsqu’elle reçut le nom d”Académie Royale des Sciences’ et fut installée au Louvre à Paris.

Nouvelles idées

Comme la révolution scientifique n’a été marquée par aucun changement, les nouvelles idées suivantes ont contribué à ce qu’on appelle la révolution scientifique. Beaucoup d’entre eux étaient des révolutions dans leurs propres domaines.

Astronomie

Héliocentrisme

Pendant près de cinq millénaires, le modèle géocentrique de la Terre comme centre de l’univers avait été accepté par tous sauf quelques astronomes. Dans la cosmologie d’Aristote, l’emplacement central de la Terre était peut-être moins important que son identification comme un domaine d’imperfection, d’inconstance, d’irrégularité et de changement, par opposition aux “cieux” (Lune, Soleil, planètes, étoiles), qui étaient considérés comme parfaits, permanent, immuable, et dans la pensée religieuse, le royaume des êtres célestes. La Terre était même composée de matériaux différents, les quatre éléments “terre”, “eau”, “feu” et “air”, tandis qu’assez loin au-dessus de sa surface (à peu près l’orbite de la Lune), les cieux étaient composés d’une substance différente appelé « éther ». ^[74]Le modèle héliocentrique qui l’a remplacé impliquait non seulement le déplacement radical de la terre sur une orbite autour du soleil, mais son partage d’un placement avec les autres planètes impliquait un univers de composants célestes constitués des mêmes substances changeantes que la Terre. Les mouvements célestes n’avaient plus besoin d’être gouvernés par une perfection théorique, cantonnée à des orbites circulaires.

Portrait de Johannes Kepler

Les travaux de Copernic de 1543 sur le modèle héliocentrique du système solaire ont tenté de démontrer que le soleil était le centre de l’univers. Peu de gens ont été dérangés par cette suggestion, et le pape et plusieurs archevêques s’y sont suffisamment intéressés pour vouloir plus de détails. ^[75] Son modèle a ensuite été utilisé pour créer le calendrier du pape Grégoire XIII . ^[76] Cependant, l’idée que la terre s’est déplacée autour du soleil a été mise en doute par la plupart des contemporains de Copernic. Elle contredisait non seulement l’observation empirique, du fait de l’absence d’une parallaxe stellaire observable , ^[77] mais plus significativement à l’époque, l’autorité d’Aristote.

Les découvertes de Johannes Kepler et de Galileo ont donné de la crédibilité à la théorie. Kepler était un astronome qui, utilisant les observations précises de Tycho Brahe , a proposé que les planètes se déplacent autour du soleil non pas sur des orbites circulaires, mais sur des orbites elliptiques. Avec ses autres lois du mouvement planétaire, cela lui a permis de créer un modèle du système solaire qui était une amélioration par rapport au système original de Copernic. Les principales contributions de Galilée à l’acceptation du système héliocentrique ont été sa mécanique, les observations qu’il a faites avec son télescope, ainsi que sa présentation détaillée du cas du système. Utilisation d’une première théorie de l’ inertie, Galileo pourrait expliquer pourquoi les rochers tombés d’une tour tombent tout droit même si la terre tourne. Ses observations des lunes de Jupiter, des phases de Vénus, des taches sur le soleil et des montagnes sur la lune ont toutes contribué à discréditer la philosophie aristotélicienne et la théorie ptolémaïque du système solaire. Grâce à leurs découvertes combinées, le système héliocentrique a gagné en popularité et, à la fin du XVIIe siècle, il était généralement accepté par les astronomes.

Ce travail a abouti aux travaux d’Isaac Newton. Les Principia de Newton ont formulé les lois du mouvement et de la Gravitation universelle, qui ont dominé la vision des scientifiques de l’univers physique pendant les trois siècles suivants. En dérivant les lois de Kepler du mouvement planétaire à partir de sa description mathématique de la gravité, puis en utilisant les mêmes principes pour rendre compte des trajectoires des Comètes, les marées, la précession des équinoxes et d’autres phénomènes, Newton a levé les derniers doutes sur la validité du modèle héliocentrique du cosmos. Ce travail a également démontré que le mouvement des objets sur Terre et des corps célestes pouvait être décrit par les mêmes principes. Sa prédiction selon laquelle la Terre devrait avoir la forme d’un sphéroïde aplati a ensuite été confirmée par d’autres scientifiques. Ses lois du mouvement devaient être la base solide de la mécanique ; sa loi de Gravitation universelle combinait la mécanique terrestre et céleste en un seul grand système qui semblait capable de décrire le monde entier dans des formules mathématiques .

Gravitation Les Principia d’ Isaac Newton ont développé le premier ensemble de lois scientifiques unifiées.

En plus de prouver le modèle héliocentrique, Newton a également développé la théorie de la gravitation. En 1679, Newton a commencé à considérer la gravitation et ses effets sur les orbites des planètes en référence aux lois de Kepler sur le mouvement planétaire. Cela a suivi la stimulation par un bref échange de lettres en 1679-1680 avec Robert Hooke, qui avait été nommé pour gérer la correspondance de la Royal Society, et qui a ouvert une correspondance destinée à obtenir des contributions de Newton aux transactions de la Royal Society. ^[78] Le réveil de l’intérêt de Newton pour les questions astronomiques fut encore stimulé par l’apparition d’une comète à l’hiver 1680-1681, sur laquelle il correspondit avec John Flamsteed . ^[79]Après les échanges avec Hooke, Newton a élaboré la preuve que la forme elliptique des orbites planétaires résulterait d’une force centripète inversement proportionnelle au carré du rayon vecteur (voir la loi de la Gravitation universelle de Newton – Histoire et De motu corporum in gyrum ). Newton a communiqué ses résultats à Edmond Halley et à la Royal Society dans De motu corporum in gyrum , en 1684. ^[80] Ce tract contenait le noyau que Newton a développé et élargi pour former les Principia . ^[81]

Les Principia sont publiés le 5 juillet 1687 avec les encouragements et l’aide financière d’Edmond Halley. ^[82] Dans cet ouvrage, Newton a énoncé les trois lois universelles du mouvement qui ont contribué à de nombreux progrès au cours de la révolution industrielle qui ont rapidement suivi et qui ne devaient pas être améliorées pendant plus de 200 ans. Bon nombre de ces progrès continuent d’être les fondements des technologies non relativistes dans le monde moderne. Il a utilisé le mot latin gravitas (poids) pour l’effet qui deviendrait connu sous le nom de gravité et a défini la loi de la Gravitation universelle .

Le postulat de Newton d’une force invisible capable d’agir sur de grandes distances lui a valu d’être critiqué pour avoir introduit des ” agents occultes ” dans la science. ^[83] Plus tard, dans la deuxième édition des Principia (1713), Newton rejeta fermement de telles critiques dans un général Scholium concluant , écrivant qu’il suffisait que les phénomènes impliquaient une attraction gravitationnelle, comme ils l’ont fait; mais ils n’indiquaient pas jusqu’ici sa cause, et il était à la fois inutile et inapproprié de formuler des hypothèses sur des choses qui n’étaient pas impliquées par les phénomènes. (Ici Newton a utilisé ce qui est devenu sa célèbre expression “hypothèses non fingo” ^[84] ).

Biologie et médecine

Découvertes médicales Les dessins minutieusement détaillés de Vesalius de dissections humaines dans Fabrica ont contribué à renverser les théories médicales de Galien .

Les écrits du médecin grec Galien ont dominé la pensée médicale européenne pendant plus d’un millénaire. Le savant flamand Vesalius a démontré des erreurs dans les idées de Galen. Vésale a disséqué des cadavres humains, tandis que Galien a disséqué des cadavres d’animaux. Publié en 1543, le De humani corporis fabrica de Vésale ^[85] était un ouvrage révolutionnaire sur l’Anatomie humaine. Il a mis l’accent sur la priorité de la dissection et sur ce qu’on a fini par appeler la vision «anatomique» du corps, considérant le fonctionnement interne humain comme une structure essentiellement corporelle remplie d’organes disposés dans un espace tridimensionnel. C’était en contraste frappant avec de nombreux modèles anatomiques utilisés auparavant, qui avaient de forts éléments galéniques/aristotéliciens, ainsi que des éléments d’ astrologie .

Outre la première bonne description de l’ os sphénoïde , il montra que le sternum se compose de trois portions et le sacrum de cinq ou six ; et décrit avec précision le vestibule à l’intérieur de l’os temporal. Il a non seulement vérifié l’observation d’Etienne sur les valvules des veines hépatiques, mais il a décrit la veine azygos , et découvert le canal qui passe dans le fœtus entre la veine ombilicale et la veine cave, nommé depuis ductus venosus . Il a décrit l’ épiploon et ses liaisons avec l’estomac, la rate et le côlon ; a donné les premières vues correctes de la structure de lapylore ; observé la petite taille de l’appendice cæcal chez l’homme ; a donné le premier bon compte rendu du médiastin et de la plèvre et la description la plus complète de l’anatomie du cerveau encore avancée. Il ne comprenait pas les recoins inférieurs ; et son récit des nerfs est confus en considérant l’optique comme la première paire, la troisième comme la cinquième et la cinquième comme la septième.

Avant Vésale, les notes anatomiques d’ Alessandro Achillini démontrent une description détaillée du corps humain et comparent ce qu’il a trouvé lors de ses dissections à ce que d’autres comme Galien et Avicenne ont trouvé et note leurs similitudes et leurs différences. ^[86] Niccolò Massa était un anatomiste italien qui a écrit un premier texte d’anatomie Anatomiae Libri Introductorius en 1536, a décrit le liquide céphalo-rachidien et a été l’auteur de plusieurs ouvrages médicaux. ^[87] Jean Fernel était un médecin français qui a introduit le terme « physiologie » pour décrire l’étude de la fonction du corps et a été la première personne à décrire le canal rachidien .

D’autres travaux révolutionnaires ont été réalisés par William Harvey , qui a publié De Motu Cordis en 1628. Harvey a fait une analyse détaillée de la structure globale du cœur , passant à une analyse des artères , montrant comment leur pulsation dépend de la contraction du cœur . ventricule gauche , tandis que la contraction du ventricule droit propulse sa charge de sang dans l’ artère pulmonaire . Il a remarqué que les deux ventricules se déplacent presque simultanément et non indépendamment comme l’avaient pensé auparavant ses prédécesseurs. ^[88]

Image de veines tirée de l’ Exercitatio Anatomica de Motu Cordis et Sanguinis in Animalibus de William Harvey . Harvey a démontré que le sang circulait dans le corps, plutôt que d’être créé dans le foie.

Dans le huitième chapitre, Harvey a estimé la capacité du cœur , la quantité de sang expulsée par chaque pompe du cœur et le nombre de fois que le cœur bat en une demi-heure. À partir de ces estimations, il a démontré que, selon la théorie de Gaelen selon laquelle le sang était continuellement produit dans le foie, le chiffre absurdement élevé de 540 livres de sang devrait être produit chaque jour. Ayant cette simple proportion mathématique à portée de main – ce qui impliquerait un rôle apparemment impossible pour le foie – Harvey a ensuite démontré comment le sang circulait dans un cercle au moyen d’innombrables expériences initialement réalisées sur des serpents et des poissons .: attachant leurs veines et artères dans des périodes de temps séparées, Harvey a remarqué les modifications qui se sont produites ; en effet, à mesure qu’il nouerait les veines , le cœur deviendrait vide, tandis qu’en faisant de même aux artères, l’organe se gonflerait.

Ce processus a ensuite été effectué sur le corps humain (dans l’image de gauche) : le médecin a attaché une ligature serrée sur le bras d’une personne. Cela couperait le flux sanguin des artères et des veines . Lorsque cela a été fait, le bras sous la ligature était froid et pâle, tandis qu’au-dessus de la ligature, il était chaud et enflé. La ligature a été légèrement desserrée, ce qui a permis au sang des artères d’entrer dans le bras, car les artères sont plus profondes dans la chair que les veines. Lorsque cela a été fait, l’effet inverse a été observé dans l’avant-bras. Il était maintenant chaud et gonflé. Les veines étaient également plus visibles, car maintenant elles étaient pleines de sang.

Divers autres progrès dans la compréhension et la pratique médicales ont été réalisés. Le médecin français Pierre Fauchard a lancé la science dentaire telle que nous la connaissons aujourd’hui, et il a été nommé “le père de la dentisterie moderne”. Le chirurgien Ambroise Paré (c. 1510–1590) était un chef de file dans les techniques chirurgicales et la médecine du champ de bataille , en particulier le traitement des plaies , ^[89] et Herman Boerhaave (1668–1738) est parfois appelé un “père de la physiologie” en raison de son enseignement exemplaire à Leiden et son manuel Institutiones medicae (1708).

Chimie

Page de titre de The Skeptical Chymist , un texte fondamental de la chimie, écrit par Robert Boyle en 1661

La chimie , et son alchimie antécédente , est devenue un aspect de plus en plus important de la pensée scientifique au cours des XVIe et XVIIe siècles. L’importance de la chimie est indiquée par l’éventail d’érudits importants qui se sont activement engagés dans la recherche chimique. Parmi eux se trouvaient l’ astronome Tycho Brahe , ^[90] le médecin chimiste Paracelse , Robert Boyle , Thomas Browne et Isaac Newton . Contrairement à la philosophie mécanique, la philosophie chimique mettait l’accent sur les pouvoirs actifs de la matière, que les alchimistes exprimaient fréquemment en termes de principes vitaux ou actifs – d’esprits opérant dans la nature. ^[91]

Les tentatives pratiques pour améliorer le raffinage des minerais et leur extraction pour fondre les métaux étaient une source importante d’informations pour les premiers chimistes du XVIe siècle, parmi lesquels Georg Agricola (1494-1555), qui publia son grand ouvrage De re metallica en 1556. ^{[ 92]} Son travail décrit les processus hautement développés et complexes de l’extraction des minerais métalliques, de l’extraction des métaux et de la métallurgie de l’époque. Son approche a supprimé le mysticisme associé au sujet, créant la base pratique sur laquelle d’autres pourraient s’appuyer. ^[93]

On considère que le chimiste anglo-irlandais Robert Boyle (1627–1691) a affiné la méthode scientifique moderne de l’alchimie et séparé davantage la chimie de l’alchimie. ^[94] Bien que ses recherches aient clairement leurs racines dans la tradition alchimique , Boyle est largement considéré aujourd’hui comme le premier chimiste moderne, et donc l’un des fondateurs de la chimie moderne , et l’un des pionniers de la méthode scientifique expérimentale moderne . Bien que Boyle n’ait pas été la découverte originale, il est surtout connu pour la loi de Boyle , qu’il a présentée en 1662 : ^[95] la loi décrit la relation inversement proportionnelle entre la pression absolueet le volume d’un gaz, si la température est maintenue constante dans un système fermé . ^[96]

Boyle est également crédité pour sa publication historique The Skeptical Chymist en 1661, qui est considérée comme un livre de pierre angulaire dans le domaine de la chimie. Dans l’ouvrage, Boyle présente son hypothèse selon laquelle chaque phénomène est le résultat de collisions de particules en mouvement. Boyle a appelé les chimistes à expérimenter et a affirmé que les expériences niaient la limitation des éléments chimiques aux seuls quatre éléments classiques : la terre, le feu, l’air et l’eau. Il a également plaidé pour que la chimie cesse d’être subordonnée à la médecineou à l’alchimie, et s’élever au rang de science. Surtout, il a préconisé une approche rigoureuse de l’Expérimentation scientifique : il pensait que toutes les théories devaient être testées expérimentalement avant d’être considérées comme vraies. L’ouvrage contient certaines des premières idées modernes sur les atomes , les molécules et la réaction chimique , et marque le début de l’histoire de la chimie moderne.

Physique

Optique Newton’s Opticks ou un traité des réflexions, réfractions, inflexions et couleurs de la lumière

Un travail important a été fait dans le domaine de l’optique . Johannes Kepler a publié Astronomiae Pars Optica ( La partie optique de l’astronomie ) en 1604. Il y décrit la loi du carré inverse régissant l’intensité de la lumière, la réflexion par des miroirs plats et courbes, et les principes des caméras à sténopé , ainsi que l’astronomie. implications de l’optique telles que la parallaxe et les tailles apparentes des corps célestes. Astronomiae Pars Optica est généralement reconnu comme le fondement de l’optique moderne (bien que la loi de la réfraction soit manifestement absente). ^[97]

Willebrord Snellius (1580–1626) a trouvé la loi mathématique de la réfraction , maintenant connue sous le nom de loi de Snell , en 1621. Elle avait été publiée plus tôt en 984 après JC par Ibn Sahl. Par la suite , René Descartes (1596-1650) montra, en utilisant la construction géométrique et la loi de la réfraction (également appelée loi de Descartes), que le rayon angulaire d’un arc-en-ciel est de 42° (c’est-à-dire l’angle sous-tendu à l’œil par le bord de l’arc-en-ciel et le centre de l’arc-en-ciel est à 42°). ^[98] Il a découvert aussi indépendamment la loi de réflexion et son essai sur l’optique était la première mention publiée de cette loi.

Christiaan Huygens (1629–1695) a écrit plusieurs ouvrages dans le domaine de l’optique. Ceux-ci comprenaient l ‘ Opera reliqua (également connu sous le nom de Christiani Hugenii Zuilichemii, dum viveret Zelhemii toparchae, opuscula posthuma ) et le Traité de la lumière .

Isaac Newton a étudié la réfraction de la lumière, démontrant qu’un prisme pouvait décomposer la lumière blanche en un spectre de couleurs, et qu’une lentille et un second prisme pouvaient recomposer le spectre multicolore en lumière blanche. Il a également montré que la lumière colorée ne change pas ses propriétés en séparant un faisceau coloré et en le faisant briller sur divers objets. Newton a noté que, qu’elle soit réfléchie, dispersée ou transmise, elle restait de la même couleur. Ainsi, il a observé que la couleur est le résultat d’objets interagissant avec une lumière déjà colorée plutôt que d’objets générant eux-mêmes la couleur. C’est ce qu’on appelle la théorie des couleurs de Newton. De ce travail, il a conclu que tout télescope réfracteur souffrirait de la dispersion de la lumière en couleurs. L’intérêt de la Royal Society l’a encouragé à publier ses notes sur la couleur (plus tard étendues à Opticks ). Newton a soutenu que la lumière est composée de particules ou de corpuscules et qu’elle était réfractée en accélérant vers le milieu plus dense, mais il devait les associer à des ondes pour expliquer la diffraction de la lumière.

Dans son hypothèse de la lumière de 1675, Newton postulait l’existence de l’ éther pour transmettre des forces entre les particules. En 1704, Newton publie Opticks , dans lequel il expose sa théorie corpusculaire de la lumière. Il considérait que la lumière était composée de corpuscules extrêmement subtils, que la matière ordinaire était faite de corpuscules plus grossiers et a émis l’hypothèse que, par une sorte de transmutation alchimique, “les corps grossiers et la lumière ne sont-ils pas convertibles l’un dans l’autre, … et les corps ne peuvent pas recevoir beaucoup de leur Activité des Particules de Lumière qui entrent dans leur Composition ?” ^[99]

Électricité Les expériences d’ Otto von Guericke sur l’électrostatique , publiées en 1672

Le Dr William Gilbert , dans De Magnete , a inventé le nouveau mot latin electricus à partir de ἤλεκτρον ( elektron ), le mot grec pour “ambre”. Gilbert a entrepris un certain nombre d’expériences électriques minutieuses, au cours desquelles il a découvert que de nombreuses substances autres que l’ambre, telles que le soufre, la cire, le verre, etc., ^[100] étaient capables de manifester des propriétés électriques. Gilbert a également découvert qu’un corps chauffé perdait son électricité et que l’humidité empêchait l’ électrificationde tous les corps, en raison du fait désormais bien connu que l’humidité nuisait à l’isolation de ces corps. Il remarqua également que les substances électrisées attiraient indifféremment toutes les autres substances, alors qu’un aimant n’attirait que le fer. Les nombreuses découvertes de cette nature valent à Gilbert le titre de fondateur de la science électrique . ^[101]En étudiant les forces sur une aiguille métallique légère, en équilibre sur un point, il a étendu la liste des corps électriques et a également découvert que de nombreuses substances, y compris les métaux et les aimants naturels, ne montraient aucune force d’attraction lorsqu’elles étaient frottées. Il a remarqué que le temps sec avec un vent du nord ou de l’est était la condition atmosphérique la plus favorable pour présenter des phénomènes électriques – une observation susceptible d’être erronée jusqu’à ce que la différence entre conducteur et isolant soit comprise. ^[102]

Robert Boyle a également travaillé fréquemment sur la nouvelle science de l’électricité et a ajouté plusieurs substances à la liste d’électricité de Gilbert. Il a laissé un compte rendu détaillé de ses recherches sous le titre d’ Expériences sur l’origine de l’électricité . ^[102] Boyle, en 1675, a déclaré que l’attraction et la répulsion électriques peuvent agir à travers le vide. L’une de ses découvertes importantes était que les corps électrifiés dans le vide attireraient les substances légères, ce qui indique que l’effet électrique ne dépendait pas de l’air en tant que médium. Il a également ajouté de la résine à la liste alors connue des appareils électriques. ^{[100] [101] [103] [104] [105]}

Cela a été suivi en 1660 par Otto von Guericke , qui a inventé un premier générateur électrostatique . À la fin du XVIIe siècle, les chercheurs avaient mis au point des moyens pratiques de générer de l’électricité par friction avec un générateur électrostatique , mais le développement des machines électrostatiques n’a vraiment commencé qu’au XVIIIe siècle, lorsqu’elles sont devenues des instruments fondamentaux dans les études sur le nouveau sciences de l’électricité . Le premier usage du mot électricité est attribué à Sir Thomas Browne dans son ouvrage de 1646, Pseudodoxia Epidemica . En 1729 Stephen Gray(1666–1736) ont démontré que l’électricité pouvait être “transmise” à travers des filaments métalliques. ^[106]

De nouveaux appareils mécaniques

Afin d’aider à l’investigation scientifique, divers outils, aides à la mesure et dispositifs de calcul ont été développés à cette époque.

Appareils de calcul

Un ensemble en ivoire de Napier’s Bones , un ancien appareil de calcul inventé par John Napier

John Napier a présenté les logarithmes comme un puissant outil mathématique. Avec l’aide de l’éminent mathématicien Henry Briggs , leurs tables logarithmiques incarnaient une avancée informatique qui rendait les calculs manuels beaucoup plus rapides. ^[107] Les os de His Napier utilisaient un ensemble de tiges numérotées comme outil de multiplication en utilisant le système de multiplication en treillis . La voie était ouverte aux avancées scientifiques ultérieures, notamment en astronomie et en dynamique .

À l’Université d’Oxford , Edmund Gunter a construit le premier appareil analogique d’aide au calcul. L ‘«échelle de Gunter» était une grande échelle plane, gravée de diverses échelles ou lignes. Les lignes naturelles, telles que la ligne des accords, la ligne des sinus et des tangentes sont placées d’un côté de l’échelle et les correspondantes artificielles ou logarithmiques se trouvent de l’autre côté. Cette aide au calcul était l’ancêtre de la règle à calcul . C’est William Oughtred (1575-1660) qui a utilisé pour la première fois deux de ces échelles glissant l’une par l’autre pour effectuer une multiplication et une division directes , et est donc crédité comme l’inventeur de larègle à calcul en 1622.

Blaise Pascal (1623–1662) a inventé la calculatrice mécanique en 1642. ^[108] L’introduction de sa Pascaline en 1645 a lancé le développement des calculatrices mécaniques d’abord en Europe puis dans le monde entier. ^{[109] [110]} Gottfried Leibniz (1646–1716), s’appuyant sur le travail de Pascal, est devenu l’un des inventeurs les plus prolifiques dans le domaine des calculatrices mécaniques; il fut le premier à décrire une calculatrice à moulinet , en 1685, ^[111] et inventa la roue de Leibniz , utilisée dans l’ arithmomètre, la première calculatrice mécanique produite en série. Il a également affiné le système de numération binaire, fondement de pratiquement toutes les architectures informatiques modernes. ^[112]

John Hadley (1682-1744) était l’inventeur de l’ octant , le précurseur du sextant (inventé par John Bird) , qui a grandement amélioré la science de la navigation .

Machines industrielles

La Savery Engine de 1698 a été la première machine à vapeur à succès

Denis Papin (1647– vers 1712) était surtout connu pour son invention pionnière du digesteur à vapeur , l’ancêtre de la machine à vapeur . ^{[113] [114]} La première machine à vapeur fonctionnelle a été brevetée en 1698 par l’inventeur anglais Thomas Savery , en tant que “… nouvelle invention pour élever l’eau et provoquer le mouvement de toutes sortes de travaux de moulin par la force impulsive du feu, ce qui sera d’une grande utilité et d’un grand avantage pour le séchage des mines, l’approvisionnement en eau des villes et le fonctionnement de toutes sortes de moulins là où ils n’ont pas le bénéfice de l’eau ni des vents constants. [ sic ] ^[115] L’invention a été démontrée à la Royal Societyle 14 juin 1699 et la machine a été décrite par Savery dans son livre The Miner’s Friend ; ou, Un moteur pour élever l’eau par le feu (1702), ^[116] dans lequel il prétendait qu’il pouvait pomper l’eau des mines . Thomas Newcomen (1664–1729) a perfectionné la machine à vapeur pratique pour pomper l’eau, la machine à vapeur Newcomen . Par conséquent, Thomas Newcomen peut être considéré comme un ancêtre de la révolution industrielle . ^[117]

Abraham Darby I (1678–1717) fut le premier et le plus célèbre des trois générations de la famille Darby qui joua un rôle important dans la révolution industrielle. Il a développé une méthode de production de fer à haute teneur dans un haut fourneau alimenté au coke plutôt qu’au charbon de bois . Ce fut une avancée majeure dans la production de fer en tant que matière première pour la révolution industrielle.

Télescopes

Les télescopes réfracteurs sont apparus pour la première fois aux Pays- Bas en 1608, apparemment le produit de fabricants de lunettes expérimentant avec des lentilles. L’inventeur est inconnu mais Hans Lippershey a déposé le premier brevet, suivi de Jacob Metius d’ Alkmaar . ^[118] Galilée a été l’un des premiers scientifiques à utiliser ce nouvel outil pour ses observations astronomiques en 1609. ^[119]

Le télescope à réflexion a été décrit par James Gregory dans son livre Optica Promota (1663). Il a fait valoir qu’un miroir en forme de partie d’une section conique corrigerait l’ aberration sphérique qui altérait la précision des télescopes réfracteurs. Son projet, le « télescope grégorien », est cependant resté non construit.

En 1666, Isaac Newton a soutenu que les défauts de la lunette astronomique étaient fondamentaux parce que la lentille réfractait différemment la lumière de différentes couleurs. Il a conclu que la lumière ne pouvait pas être réfractée à travers une lentille sans provoquer d’ aberrations chromatiques . ^[120] À partir de ces expériences, Newton a conclu qu’aucune amélioration ne pouvait être apportée à la lunette astronomique. ^[121] Cependant, il a pu démontrer que l’angle de réflexion restait le même pour toutes les couleurs, il a donc décidé de construire un télescope à réflexion . ^[122] Il a été achevé en 1668 et est le premier télescope réfléchissant fonctionnel connu. ^[123]

50 ans plus tard, John Hadley a développé des moyens de fabriquer des miroirs d’ objectif asphériques et paraboliques de précision pour les télescopes à réflexion , en construisant le premier télescope newtonien parabolique et un télescope grégorien avec des miroirs de forme précise. ^{[124] [125]} Celles-ci ont été démontrées avec succès à la Royal Society . ^[126]

Autres appareils

Pompe à air construite par Robert Boyle . De nombreux nouveaux instruments ont été conçus au cours de cette période, ce qui a grandement contribué à l’expansion des connaissances scientifiques.

L’invention de la pompe à vide a ouvert la voie aux expériences de Robert Boyle et Robert Hooke sur la nature du vide et de la pression atmosphérique . Le premier appareil de ce type a été fabriqué par Otto von Guericke en 1654. Il se composait d’un piston et d’un cylindre de pistolet à air avec des volets qui pouvaient aspirer l’air de n’importe quel navire auquel il était connecté. En 1657, il pompe l’air de deux hémisphères conjoints et démontre qu’un attelage de seize chevaux est incapable de le séparer. ^[127] La ​​construction de la pompe à air a été grandement améliorée par Robert Hooke en 1658. ^[128]

Evangelista Torricelli (1607-1647) était surtout connu pour son invention du baromètre à mercure . La motivation de l’invention était d’améliorer les pompes aspirantes utilisées pour extraire l’eau des mines . Torricelli a construit un tube scellé rempli de mercure, placé verticalement dans un bassin de la même substance. La colonne de mercure est tombée vers le bas, laissant un vide torricellien au-dessus. ^[129]

Matériaux, construction et esthétique

Les instruments survivants de cette période, ^{[130] [131] [132] [133]} ont tendance à être faits de métaux durables tels que le laiton, l’or ou l’acier, bien que des exemples tels que des télescopes ^[134] faits de bois, de carton ou avec des composants en cuir existent. ^[135] Ces instruments qui existent dans les collections aujourd’hui ont tendance à être des exemples robustes, fabriqués par des artisans qualifiés pour et aux dépens de riches mécènes. ^[136] Ceux-ci peuvent avoir été commandés comme des étalages de richesse. De plus, les instruments conservés dans les collections n’ont peut-être pas été largement utilisés dans les travaux scientifiques; les instruments qui avaient visiblement fait l’objet d’un usage intensif étaient généralement détruits, jugés impropres à l’exposition ou complètement exclus des collections.^[137] Il est également postulé que les instruments scientifiques conservés dans de nombreuses collections ont été choisis parce qu’ils étaient plus attrayants pour les collectionneurs, du fait qu’ils étaient plus ornés, plus portables ou fabriqués avec des matériaux de qualité supérieure. ^[138]

Les pompes à air intactes sont particulièrement rares. ^[139] La pompe à droite comprenait une sphère en verre pour permettre des démonstrations à l’intérieur de la chambre à vide, une utilisation courante. La base était en bois et la pompe cylindrique était en laiton. ^[140] D’autres chambres à vide qui ont survécu étaient faites d’hémisphères en laiton. ^[141]

Les fabricants d’instruments de la fin du XVIIe et du début du XVIIIe siècle ont été mandatés par des organisations cherchant de l’aide pour la navigation, l’arpentage, la guerre et l’observation astronomique. ^[139] L’augmentation des utilisations de ces instruments et leur utilisation généralisée dans l’exploration et les conflits mondiaux ont créé un besoin de nouvelles méthodes de fabrication et de réparation, qui seraient satisfaites par la révolution industrielle . ^[137]

Développements scientifiques

Les personnes et les idées clés qui ont émergé des XVIe et XVIIe siècles :

• Première édition imprimée des Éléments d’ Euclide en 1482.
• Nicolas Copernic (1473-1543) a publié Sur les révolutions des sphères célestes en 1543, qui a avancé la théorie héliocentrique de la cosmologie .
• Andreas Vesalius (1514–1564) a publié De humani corporis fabrica ( Sur la structure du corps humain ) (1543), qui a discrédité les vues de Galien . Il a découvert que la circulation du sang se résolvait à partir du pompage du cœur. Il a également assemblé le premier squelette humain à partir de cadavres ouverts.
• Le mathématicien français François Viète (1540-1603) a publié In Artem Analyticem Isagoge (1591), qui a donné la première notation symbolique des paramètres en algèbre littérale.
• William Gilbert (1544–1603) a publié On the Magnet and Magnetic Bodies, and on the Great Magnet the Earth en 1600, qui a jeté les bases d’une théorie du magnétisme et de l’électricité.
• Tycho Brahe (1546–1601) a fait des observations à l’œil nu approfondies et plus précises des planètes à la fin du XVIe siècle. Celles-ci sont devenues les données de base des études de Kepler.
• Sir Francis Bacon (1561-1626) publia Novum Organum en 1620, qui décrivait un nouveau système de logique basé sur le processus de réduction , qu’il proposait comme une amélioration par rapport au processus philosophique du syllogisme d’Aristote . Cela a contribué au développement de ce qui est devenu la méthode scientifique.
• Galileo Galilei (1564-1642) a amélioré le télescope, avec lequel il a fait plusieurs observations astronomiques importantes, y compris les quatre plus grandes lunes de Jupiter (1610), les phases de Vénus (1610 – prouvant que Copernic est correct), les anneaux de Saturne (1610) , et fait des observations détaillées des taches solaires . Il a développé les lois de la chute des corps sur la base d’expériences quantitatives pionnières qu’il a analysées mathématiquement.
• Johannes Kepler (1571-1630) a publié les deux premières de ses trois lois du mouvement planétaire en 1609.
• William Harvey (1578-1657) a démontré que le sang circule, en utilisant des dissections et d’autres techniques expérimentales.
• René Descartes (1596-1650) publie son Discours de la méthode en 1637, qui contribue à asseoir la méthode scientifique.
• Antonie van Leeuwenhoek (1632–1723) a construit de puissants microscopes à lentille unique et a fait de nombreuses observations qu’il a publiées vers 1660, ouvrant le micro-monde de la biologie.
• Christiaan Huygens (1629-1695) a publié des études majeures de mécanique (il fut le premier à formuler correctement les lois concernant la force centrifuge et découvrit la théorie du pendule) et d’optique (étant l’un des partisans les plus influents de la théorie ondulatoire de la lumière) .
• Isaac Newton (1643–1727) s’appuya sur les travaux de Kepler, Galileo et Huygens. Il a montré qu’une loi en carré inverse de la gravité expliquait les orbites elliptiques des planètes et faisait progresser la loi de la Gravitation universelle. Son développement du calcul infinitésimal (avec Leibniz) a ouvert de nouvelles applications des méthodes mathématiques à la science. Newton a enseigné que la théorie scientifique devait être couplée à une expérimentation rigoureuse, qui est devenue la clé de voûte de la Science moderne.

Critique

Matteo Ricci (à gauche) et Xu Guangqi (à droite) dans Athanasius Kircher , La Chine… Illustrée , Amsterdam, 1670.

L’idée que la Science moderne a eu lieu comme une sorte de révolution a été débattue parmi les historiens. Une faiblesse de l’idée de révolution scientifique est l’absence d’une approche systématique de la question du savoir dans la période comprise entre le XIVe et le XVIIe siècle, conduisant à des malentendus sur la valeur et le rôle des auteurs modernes. De ce point de vue, la thèse de la continuité est l’hypothèse qu’il n’y avait pas de discontinuité radicale entre le développement intellectuel du Moyen Âge et les développements de la Renaissance et du début de la période moderne et a été profondément et largement documentée par les travaux de savants comme Pierre Duhem, John Hermann Randall, Alistair Crombie et William A. Wallace, qui ont prouvé la préexistence d’un large éventail d’idées utilisées par les partisans de la thèse de la révolution scientifique pour étayer leurs affirmations. Ainsi, l’idée d’une révolution scientifique après la Renaissance est – selon la thèse de la continuité – un mythe. Certains théoriciens de la continuité évoquent des révolutions intellectuelles antérieures survenues dans leMoyen Âge , se référant généralement soit à une Renaissance européenne du 12ème siècle ^{[142] [143]} ou à une révolution scientifique musulmane médiévale , ^{[144] [145] [146]} comme signe de continuité. ^[147]

Un autre point de vue contraire a été récemment proposé par Arun Bala dans son histoire dialogique de la naissance de la Science moderne. Bala propose que les changements impliqués dans la Révolution scientifique – le virage réaliste mathématique , la philosophie mécanique, l’ atomisme , le rôle central attribué au Soleil dans l’héliocentrisme copernicien – doivent être considérés comme enracinés dans les influences multiculturelles sur l’Europe. Il voit des influences spécifiques dans la théorie optique physique d’ Alhazen , les technologies mécaniques chinoises conduisant à la perception du monde comme une machine , le système numérique hindou-arabe , qui portait implicitement un nouveau mode dela pensée atomique mathématique et l’héliocentrisme enraciné dans les anciennes idées religieuses égyptiennes associées à l’hermétisme . ^[148]

Bala soutient qu’en ignorant ces impacts multiculturels, nous avons été conduits à une conception eurocentrique de la révolution scientifique. ^[149] Cependant, il déclare clairement : « Les faiseurs de la révolution — Copernic, Kepler, Galilée, Descartes, Newton et bien d’autres — ont dû s’approprier sélectivement les idées pertinentes, les transformer et créer de nouveaux concepts auxiliaires afin de compléter leur tâche… En dernière analyse, même si la révolution était enracinée sur une base multiculturelle, c’est l’accomplissement des Européens en Europe.” ^[150] Les critiques notent que faute de preuves documentaires de la transmission d’idées scientifiques spécifiques, le modèle de Bala restera “une hypothèse de travail, pas une conclusion”. ^[151]

Une troisième approche prend le terme “Renaissance” littéralement comme une “renaissance”. Une étude plus approfondie de la philosophie grecque et des mathématiques grecques démontre que presque tous les résultats soi-disant révolutionnaires de la soi-disant révolution scientifique étaient en réalité des réaffirmations d’idées qui étaient dans de nombreux cas plus anciennes que celles d’Aristote et dans presque tous les cas au moins aussi vieux qu’Archimède . Aristote s’oppose même explicitement à certaines des idées qui ont été adoptées pendant la révolution scientifique, comme l’héliocentrisme. Les idées de base de la méthode scientifique étaient bien connues d’Archimède et de ses contemporains, comme en témoigne la découverte bien connue de la flottabilité. Lucio Russo affirme que la science en tant qu’approche unique de la connaissance objective est née à l’époque hellénistique (vers 300 avant JC), mais s’est éteinte avec l’avènement de l’Empire romain. ^[152] Cette approche de la Révolution scientifique la réduit à une période de réapprentissage des idées classiques qui est en grande partie une extension de la Renaissance. Ce point de vue ne nie pas qu’un changement s’est produit, mais soutient qu’il s’agissait d’une réaffirmation des connaissances antérieures (une renaissance) et non de la création de nouvelles connaissances. Il cite des déclarations de Newton, Copernic et d’autres en faveur de la vision du monde pythagoricienne comme preuve. ^{[153] [154]}

Dans une analyse plus récente de la révolution scientifique au cours de cette période, il y a eu des critiques non seulement de la propagation des idéologies eurocentriques, mais aussi de la domination des hommes scientifiques de l’époque. ^[155] Les femmes universitaires n’ont pas toujours eu les opportunités qu’un homme universitaire aurait eues, et l’incorporation du travail des femmes dans les sciences pendant cette période a tendance à être obscurcie. Les chercheurs ont essayé d’examiner la participation des femmes au 17e siècle à la science, et même avec des sciences aussi simples que les connaissances domestiques, les femmes faisaient des progrès. ^[156]Avec l’histoire limitée fournie par les textes de l’époque, nous ne savons pas complètement si les femmes aidaient ces scientifiques à développer les idées qu’elles ont faites. Une autre idée à considérer est la façon dont cette période a influencé même les femmes scientifiques des périodes qui l’ont suivie. Annie Jump Cannon était une astronome qui a bénéficié des lois et des théories développées à partir de cette période ; elle a fait plusieurs avancées dans le siècle qui a suivi la révolution scientifique. Ce fut une période importante pour l’avenir de la science, y compris l’incorporation des femmes dans les domaines en utilisant les développements réalisés. ^[157]

Voir également

• Portail de l’histoire des sciences
• Portail scientifique
• Portail mondial

• Révolution chimique
• Histoire de la théorie gravitationnelle
• Révolution de l’information
• La structure des révolutions scientifiques (livre)

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Lectures complémentaires

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• Cohen, H. Floris. L’essor de la Science moderne expliqué: une histoire comparée (Cambridge University Press, 2015). vi + 296 p.
• Grant, E. (1996). Les fondements de la Science moderne au Moyen Âge : leurs contextes religieux, institutionnels et intellectuels . Université de Cambridge. Presse. ISBN 978-0-521-56762-6.
• Hannam, James (2011). La Genèse des Sciences . ISBN 978-1-59698-155-3.
• Henri, Jean. La révolution scientifique et les origines de la Science moderne (2008), 176 pp
• Chevalier, David. Voyager dans des mers étranges : la grande révolution scientifique (Yale UP, 2014) viii + 329 pp.
• Lindberg, DC Les débuts de la science occidentale: la tradition scientifique européenne dans un contexte philosophique, religieux et institutionnel, 600 avant JC à 1450 après JC (Univ. of Chicago Press, 1992).
• Lyon, Martyn (2011). Livres : Une histoire vivante . Los Angeles : le musée J. Paul Getty. ISBN 978-1-60606-083-4.
• Pedersen, Olaf (1993). Physique et astronomie anciennes: une introduction historique . Université de Cambridge. Presse. ISBN 978-0-521-40899-8.
• Sharratt, Michael (1994). Galileo : innovateur décisif . Cambridge : Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-56671-1.
• Shapin, Steven (1996). La révolution scientifique . Chicago : Presse universitaire de Chicago. ISBN 978-0-226-75020-0.
• Weinberg, Steven. Expliquer le monde : la découverte de la Science moderne (2015) xiv + 417 pp.
• Westfall, Richard S. Never at Rest: Une biographie d’Isaac Newton (1983).
• En ligneWestfall, Richard S. (1971). La construction de la Science moderne . New York : John Wiley et fils. ISBN 978-0-521-29295-5.
• Wootton, David. L’invention de la science : une nouvelle histoire de la révolution scientifique (Penguin, 2015). xiv + 769 pages ISBN 0-06-175952-X

Liens externes

• Médias liés à la révolution scientifique sur Wikimedia Commons
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