物理科学

古代中東とギリシャの天文学

西洋の天文学はエジプトとメソポタミアにその起源がありました。エジプトの天文学は、十分に開発されたものでも影響力のある研究でもなかったが、時間の計算に大きく関係していた。その主な永続的な貢献は、365日の市民暦であり、それぞれ30日間の12か月と、毎年の終わりに5つの追加の祭日で構成されていました。このカレンダーは天文学の歴史において重要な役割を果たし、天文学者は任意の2つの観測セット間の日数を計算できるようになりました。

バビロニアの天文学は、紀元前1800年頃までさかのぼり、物理世界の最も初期の体系的で科学的な扱いの1つを構成しています。エジプト人とは対照的に、バビロニア人は天文現象の正確な予測、特に新月の最初の出現に興味を持っていました。紀元前4世紀までに干支を参考にして、算数の進行の複雑なシステムと近似の方法を開発しました。これにより、最初の出現を予測することができました。彼らが収集した観測の数とそれらの数学的方法は、ギリシャ人の間で天文学が後に開花したことへの重要な貢献でした。

ピタゴラス（紀元前5世紀）は、最初のギリシャの天文学の理論の1つを担っていました。宇宙の秩序は基本的に数学的であると信じて、彼らは天の規則的な動きを熟考することによって宇宙の調和を発見することが可能であると考えました。地球と太陽を含むすべての天体が回転する中心的な火を仮定して、彼らは太陽系の最初の物理モデルを構築しました。その後のギリシャの天文学は、紀元前4世紀のプラトンに起因するコメントからその性格を導き出しました。彼は、天文学者に均一な円運動で「現象を保存する」ように指示したと報告されています。つまり、均一な円運動の組み合わせのみを使用して予測的に正確な理論を開発するように彼らに促しました。その結果、ギリシャの天文学者は自分たちの幾何学モデルを真実と見なしたり、天の機械の物理的な説明であると見なしたりすることはありませんでした。彼らはそれらを単に惑星の位置を予測するためのツールと見なしました。

クニドゥスのエウドクサス（紀元前4世紀）は、ギリシャの天文学者の中で最初にプラトンに挑戦しました。彼は同心球の理論を開発しました。これは、運動を組み合わせて惑星や他の天体の運動を生み出す入れ子になった同心球の集合によって宇宙を表現したモデルです。Eudoxusは均一な円運動のみを使用して、かなり複雑な惑星運動を「保存」し、ある程度の成功を収めました。彼の理論では、各惑星に4つの同心球、太陽と月にそれぞれ3つの同心球が必要でした。このシステムは、特に水星と金星の理論を改善するために球体を追加したエウドクサスの学生であるカリッポスによって修正されました。アリストテレスは彼の宇宙論を定式化するにあたり、天の実際の機械としてエウドクサスの同心球を採用しました。アリストテレスのコスモスは、中心に固定された地球の周りに入れ子になった約55の球のシリーズで構成される玉ねぎのようなものでした。システムを統一するために、アリストテレスは特定の惑星の動きを「展開」して次の内側の惑星に伝達されないようにするために球を追加しました。

ホモセントリック球の理論は、2組の観測結果を説明できませんでした：（1）惑星が地球から常に同じ距離にあるわけではないことを示唆する明るさの変化、および（2）境界付き伸長（つまり、金星が約48を超えることは決して観測されません） °と水星は太陽から約24°を超えない。ポントゥスのヘラクレイド（紀元前4世紀）は、金星と水星を地球ではなく太陽を中心に回転させ、太陽と他の惑星を地球を中心に順番に回転させることで、これらの問題を解決しようとしました。さらに、天国の毎日の動きを説明するために、彼は地球がその軸を中心に回転すると主張しました。ヘラクレイデスの理論は古代にほとんど影響を与えませんでした。サモスのアリスタルコス（紀元前3世紀）を除いて、16世紀にコペルニクスが提唱したものと同様の太陽中心の仮説を発表したようです。

ヒッパルコス（繁栄した130紀元前）は、理論天文学と観測天文学の両方に多大な貢献をしました。彼の理論を印象的な大量の観察に基づいて、彼は彼の前任者のどれよりも成功した太陽と月の理論を解明することができました。彼の主要な概念ツールは、地球が幾何学的中心からある点で偏心している円である偏心円でした。彼はこの装置を使用して、太陽と月の動きで観察されたさまざまな不規則性と不等式を説明しました。彼はまた、偏心円が、一世紀前にペルガのアポロニウスによっておそらく最初に作成された証拠である、外輪循環システムと呼ばれる幾何学的図形と数学的に同等であることを証明しました。

ヒッパルコスの観測の中で最も重要なものの1つは、分点の歳差運動でした。つまり、恒星と春分点（天の赤道が黄道と交差する天球上の2点のいずれか）の間の経度の漸進的な増加です。 ）。したがって、星の見かけの回転中心として定義される天球上の点である北天極は、その近くの星に対して相対的に移動します。ヘリオセントリック理論では、この効果は地球の回転軸の変化によるものであり、軌道面の軸の周りの円錐形の経路をたどります。

プトレマイオス（繁栄した140 ce）は、エピサイクルの理論を適用して、ギリシャの天文学の体系的な説明をまとめました。彼は太陽と月だけでなく、各惑星の理論も詳しく説明しました。彼の理論は、一般的に彼に利用可能なデータをかなり正確に適合させ、彼の本、アルマゲストは、ギリシャの天文学が中世とルネサンスの天文学者に伝達される手段となった。それは本質的に次の千年半の天文学を形作った。

ギリシャの物理学

自然の究極の構造に関する一般化された仮説と、形而上学と数学の両方の観点から運動の問題を考慮したより具体的な理論の両方を含む、数種類の物理理論が古代ギリシャで登場しました。根本的な統一と自然の見かけの多さと多様性との間の正反対を調和させようと試みて、ギリシャの原子論家Leucippus（5世紀半ば紀元前）、Democritus（5世紀後半紀元前）、およびEpicurus（4世紀後半から3世紀初め紀元前）は、自然は空の空間を移動する不変の原子で構成されています。この理論によれば、原子と原子のクラスターのさまざまな動きと構成が、自然現象のすべての原因です。

原子論者の粒子の宇宙とは対照的に、ストイクス（主にシチウムのゼノ、紀元前4世紀と紀元前3世紀の橋渡し、クリシッポス[紀元前3世紀]、およびアパメアのポセイドニウス[紀元前100年紀元前]）は、自然の連続性を主張しました。 、空間と物質の両方を連続的であり、自然の枠組みを統一する働きをするアクティブで空気のようなスピリット（ニューマ）が注入されていると考える。ストイックが空気圧プロセスに重点を置いたインスピレーションは、おそらく空気の「ばね」（つまり、圧縮性と圧力）に関する以前の経験から生じたものです。原子論もストイック物理学も、アリストテレスと彼の理論の批判を乗り越えなかった。

彼の物理学では、アリストテレスは主に、変化の1つの変化としての運動の性質に関する哲学的問題に関心を持っていました。彼は、一定の運動には一定の原因が必要であると考えました。つまり、体が動いている限り、力がその体に作用しているはずです。彼は抵抗する媒体を通る体の運動を、運動を生み出す力に比例し、媒体の抵抗に反比例すると考えました。アリストテレスはこの関係を使用して、ボイドの存在の可能性に反対しました。なぜなら、ボイドの抵抗はゼロであり、関係は意味を失っているためです。彼は宇宙を2つの異なる種類の法律によって支配されている2つの質的に異なる領域に分けられると考えました。地球の領域では、月の球の中で直線的な上下運動が特徴的です。重い体は、その性質上、中心を求め、自然な動きで下に移動する傾向があります。重い体が上に上がるのは不自然であり、そのような不自然または激しい動きには外的要因が必要です。ライトボディは、直接対照的に、自然に上方に移動します。天界では、均一な円運動が自然であり、天体の動きを生み出します。

アルキメデス（紀元前3世紀）は、数学を根本的に物理問題の解決に適用し、特に静的および流体力学の問題において、数学の実証につながる見事な物理的仮定と洞察を採用しました。このようにして彼はレバーの法則を厳密に導き出し、浮体の平衡の問題に対処することができました。