Fizica în antichitate

Încă din antichitate, oamenii au încercat să înţeleagă comportamentul materiei: de ce obiecte nesprijinite cad pe pământ, de ce materiale diferite au proprietăţi diferite, şi aşa mai departe. De asemenea, caracterul universului, ca de exemplu forma Pământului şi comportamentul obiectelor cereşti, precum Soarele şi Luna, erau necunoscute. Mai multe teorii au fost propuse, cele mai multe fiind greşite, dar aceasta este o parte firească a naturii demersului ştiinţific, chiar şi teoriile moderne ale mecanicii cuantice şi relativităţii sunt considerate doar ca “teorii care nu s-au dovedit încă a fi eronate”. Teoriile fizice în antichitate au fost în mare parte formulate în termeni filozofici, şi rareori verificate prin teste experimentale sistematice.

De obicei, comportamentul şi natura lumii erau explicate prin invocarea acţiunilor zeilor. În jurul anului 200 î.e.n., mulţi filozofi greci au început să considere că lumea ar putea fi înţeleasă ca urmare a proceselor naturale. Mulţi au pus în discuţie, de asemenea, ideile tradiţionale prezentate în mitologie, cum ar fi originea speciei umane (anticipând ideile lui Charles Darwin).

Datorită lipsei de instrumente experimentale avansate, precum telescoapele şi dispozitive precise pentru măsurarea timpului, testarea experimentală a multor idei era astfel imposibilă sau impracticabilă. Au fost excepţii şi există anacronisme: de exemplu, gânditorul grec Arhimede a obţinut multe descrieri cantitative corecte ale mecanicii şi hidrostaticii când, aşa cum spune povestea, ar fi observat că propriul său corp a înlocuit un volum de apă în timp ce se găsea într-o zi în baie. Un alt exemplu remarcabil este cel al lui Eratostene, care a dedus că Pământul este o sferă, şi a calculat cu precizie circumferinţa acestuia folosind umbra unor baghete verticale pentru a măsura unghiul dintre două puncte separate aflate la mare distanţă de suprafaţa Pământului. Matematicienii greci, de asemenea, au propus calcularea volumului obiectelor, precum sferele şi conurile, prin împărţirea acestora în discuri foarte subţiri şi adăugând apoi fiecare volum în parte – anticipând astfel inventarea calculului integral cu aproape două milenii.

Cunoaşterea actuală a acestor idei timpurii în fizică, şi a modului în care ele au fost testate experimental, este vagă. Aproape toate înregistrările directe ale acestor idei s-au pierdut atunci când Biblioteca din Alexandria a fost distrusă, în jurul anului 400. Poate că ideea cea mai remarcabilă pe care o ştim din această epocă a fost deducerea de către Aristarh din Samos, a ideii că pământul este planetă care călătoreşte în jurul Soarelui cu o perioadă de un an, şi care se roteşte în jurul axei sale cu o perioadă de o zi (rezultând astfel anotimpurile şi ciclul de zi şi noapte), şi că stelele sunt în fapt nişte obiecte cosmice identice cu Soarele dar foarte îndepărtate, care au, de asemenea, propriile lor planete în jurul lor (şi, eventual, forme de viaţă pe aceste planete).

Descoperirea mecanismul Antikythera duce la o înţelegere detaliată a circulaţiei acestor obiecte astronomice, precum şi la o utilizare a angrenajelor care pre-datează oricare utilizare în civilizaţie a acestor principii.

Din păcate, această perioadă de studiu a naturii lumii a fost în cele din urmă înăbuşită de o tendinţă de a accepta ideile filozofilor eminenţi, mai degrabă decât punerea la îndoială şi testarea acestor idei. Noile descoperiri, precum deducerea existenţei numerelor iraţiomale de către Pitagora, au fost suprimate, iar cunoştinţele tehnice au fost deturnate tot mai mult spre dezvoltarea unor arme avansate, în loc ca acestea să ajute la investigaţiile experimentale ale naturii. Timp de o mie de ani de la distrugerea Bibliotecii din Alexandria, modelul Pământului ca centru al Universului cu planetele mişcându-se pe orbite perfect circulare, al lui Ptolemeu, a fost acceptat ca adevăr absolut.

De menţionat şi contribuţiile în fizică şi astronomie ale altor civilizaţii, în special cele mesoamericană, babiloniană, arabă şi chineză. Japonezii au fost, de asemenea, foarte buni în problemele matematice.