Capitolo 1 : Fisica

Lo studio scientifico della materia, compresi i suoi elementi fondamentali, il suo movimento e comportamento nello spazio e nel tempo, così come i fenomeni associati di energia e forza, è indicato come fisica. La materia scientifica della fisica è considerata tra le più fondamentali. Uno scienziato che concentra la propria ricerca e studio sul tema della fisica è indicato come fisico.

La fisica è una delle aree di studio che esiste da più tempo. Nel corso degli ultimi due millenni, la filosofia naturale ha abbracciato un certo numero di scienze naturali, tra cui la fisica, la chimica, la biologia e alcune parti della matematica. Tuttavia, durante la rivoluzione scientifica, avvenuta nel XVII secolo, queste scienze naturali iniziarono a svilupparsi in imprese di studio distinte. I limiti della fisica non sono strettamente definiti e il campo della fisica si incrocia con un'ampia varietà di campi di ricerca interdisciplinari, come la chimica quantistica e la biofisica. Spesso, nuovi concetti nel campo della fisica forniscono una spiegazione per i meccanismi sottostanti che vengono indagati da altri campi scientifici, e propongono anche nuove aree di indagine in questi e altri campi accademici, come la matematica e la filosofia.

Le nuove tecnologie sono spesso rese possibili dai progressi della fisica. Ad esempio, i progressi nella comprensione dell'elettromagnetismo, della fisica dello stato solido e della fisica nucleare hanno portato direttamente allo sviluppo di tecnologie che hanno trasformato la società moderna. Queste tecnologie includono televisione, computer, elettrodomestici e armi nucleari. Inoltre, i progressi nella termodinamica hanno portato allo sviluppo dell'industrializzazione e i progressi nella meccanica hanno ispirato lo sviluppo del calcolo.

L'origine della parola "fisica" può essere fatta risalire alla parola latina "physica", che significa "studio della natura". Questo termine deriva dalla parola greca "phusik", che significa "scienza naturale". La parola greca "phusik" deriva dalla parola greca "phúsis", che significa "origine, natura, proprietà".

È una delle scienze naturali che esiste da più tempo. I Sumeri, gli antichi Egizi e la civiltà della valle dell'Indo furono tra le prime civiltà che possedevano una conoscenza predittiva e una consapevolezza fondamentale dei movimenti del Sole, della Luna e delle stelle. Queste civiltà risalenti a prima del 3000 a.C. sono venute all'esistenza. Era pratica comune adorare le stelle e i pianeti, poiché si credeva che rappresentassero gli dei. Queste prime osservazioni hanno gettato le basi per l'astronomia successiva, poiché si è scoperto che le stelle viaggiavano in grandi cerchi intorno al cielo, il che non poteva spiegare la posizione dei pianeti. Nonostante il fatto che le spiegazioni per le posizioni registrate delle stelle a volte non fossero scientifiche e mancassero di prove, queste prime osservazioni gettarono le basi per l'astronomia contemporanea.

Le origini dell'astronomia occidentale possono essere fatte risalire alla Mesopotamia, come affermato da Asger Aaboe. Inoltre, tutti gli sforzi occidentali nelle scienze esatte possono essere fatti risalire alla tarda astronomia babilonese. Il poeta greco Omero scrisse di una varietà di oggetti celesti nella sua Iliade e Odissea. Più tardi gli astronomi greci fornirono nomi che sono ancora usati oggi per la maggior parte delle costellazioni visibili dall'emisfero settentrionale. Gli astronomi egizi hanno lasciato monumenti che dimostravano la loro conoscenza delle costellazioni e dei moti dei corpi celesti.

La filosofia naturale può essere fatta risalire alla Grecia durante il periodo arcaico (dal 650 a.C. al 480 a.C.), quando pensatori presocratici come Talete rifiutavano le spiegazioni non naturalistiche per gli eventi naturali e affermavano che ogni evento aveva una causa naturale. Questo è il momento in cui la filosofia naturale è stata fondata per la prima volta. Hanno fornito idee supportate dalla ragione e dall'osservazione, e molte delle loro ipotesi si sono dimostrate corrette dalla sperimentazione. Ad esempio, si scoprì che la teoria dell'atomismo era accurata circa duemila anni dopo essere stata proposta da Leucippo e dal suo discepolo Democrito.

Lo sviluppo della filosofia naturale in Grecia avvenne lungo una varietà di vie di indagine durante il periodo classico, che durò dal VI al IV secolo a.C., e durante il periodo ellenistico. Il filosofo greco Aristotele, noto anche come Aristotele, visse dal 384 al 322 a.C. Era un discepolo di Platone.

Quando scriveva nel IV secolo a.C., copriva una vasta gamma di argomenti, tra cui un importante trattato di "Fisica". L'influenza della fisica aristotelica può essere fatta risalire a circa due millenni fa. La sua strategia consisteva in una combinazione di osservazione ristretta e argomenti logici deduttivi, ma non si basava sulla verifica sperimentale delle affermazioni concluse. Il lavoro di base che Aristotele svolse nel campo della fisica, nonostante il fatto che fosse estremamente imperfetto, servì come quadro di riferimento contro il quale i pensatori successivi ampliarono ulteriormente il campo. A questo punto, il suo metodo è completamente obsoleto.

Attraverso la nozione dei quattro elementi, ha fornito una spiegazione per concetti come il movimento (e la gravità).

L'antico filosofo greco Aristotele credeva che ciascuno dei quattro elementi classici - aria, fuoco, acqua e terra - avesse una specifica posizione naturale. A causa del fatto che ogni elemento ha una densità diversa, alla fine tornerà nella posizione nell'atmosfera più appropriata per esso. A causa del fatto che il fuoco è più pesante dell'aria, sarebbe posto in cima alla gerarchia, seguito dall'acqua, e poi la terra verrebbe per ultima. Come ulteriore punto di interesse, ha menzionato che quando una piccola quantità di un elemento raggiunge la posizione naturale di un altro elemento, l'elemento che è meno abbondante andrà immediatamente verso la sua posizione naturale. Ad esempio, se c'è un incendio a terra, le fiamme si alzeranno in aria nel tentativo di tornare alla loro posizione naturale, che è dove dovrebbero essere. Le sue leggi del moto comprendevano quanto segue: 1) gli oggetti più pesanti cadranno più velocemente, con la velocità proporzionata al peso; e 2) la velocità dell'oggetto che sta cadendo dipende inversamente dalla densità dell'oggetto attraverso cui sta cadendo (ad esempio, la densità dell'aria). Ha anche affermato che quando si tratta di movimento violento, che è definito come il movimento di un oggetto quando una forza viene applicata ad esso da un altro oggetto, il ritmo con cui quell'oggetto si muove sarà veloce o forte solo quanto la misura della forza che gli viene applicata. Dopo aver condotto ricerche approfondite sulla questione del movimento e sui fattori che contribuiscono ad esso, giunse al concetto filosofico di un "motore primario" come origine ultima di tutto il movimento nel mondo (Libro 8 della sua opera Fisica).

Una flessione delle attività intellettuali nell'Europa occidentale si verificò come conseguenza della caduta dell'Impero Romano d'Occidente nel V secolo, causata sia dagli invasori esterni che dalla decadenza interna. D'altra parte, l'Impero Romano d'Oriente, più comunemente indicato come Impero Bizantino, fu in grado di resistere agli assalti degli invasori e continuò a fare progressi in una varietà di materie accademiche, tra cui la fisica.

Il Palinsesto di Archimede è una raccolta di opere di Archimede che fu compilata da Isidoro di Mileto nel VI secolo. Questa raccolta è considerata di grande importanza culturale.

Uno studioso bizantino di nome Giovanni Filopono, che visse in Europa intorno al VI secolo, mise sotto esame l'insegnamento della fisica di Aristotele e ne sottolineò le carenze. Il principio dell'impeto fu presentato per la prima volta da lui. Fu solo con l'apparizione di Filopono che la fisica di Aristotele fu esaminata; a differenza di Aristotele, che basava la sua fisica sull'argomentazione verbale, Filopono si basava sull'osservazione. Filopono scrisse quanto segue sulla fisica di Aristotele:

Tuttavia, questa è un'affermazione completamente falsa, e il nostro punto di vista può essere supportato da un'osservazione effettiva in modo più convincente che da qualsiasi tipo di argomentazione verbale. Quando si lasciano cadere dalla stessa altezza due pesi molte volte più pesanti dell'altro, si noterà che il rapporto tra i tempi necessari per il movimento non dipende dal rapporto tra i pesi, ma che la differenza di tempo è molto piccola. Questo perché il rapporto tra i pesi non è l'unico fattore che determina la quantità di tempo necessaria per il movimento. Di conseguenza, se la differenza di peso non è significativa, cioè se uno è, per esempio, il doppio dell'altro, non ci sarà alcuna differenza, ovvero una differenza impercettibile, nel tempo, nonostante il fatto che la differenza di peso non sia affatto insignificante, con un corpo che pesa il doppio dell'altro.

Durante la Rivoluzione Scientifica, avvenuta dieci secoli dopo, Galileo Galilei utilizzò la critica di Filopono ai concetti aristotelici della fisica come fonte di ispirazione. Galileo fece ampio uso di Filopono come fonte di prova nei suoi scritti quando sosteneva che la fisica aristotelica non era corretta. Jean Buridan, professore al college of arts dell'Università di Parigi, è accreditato di aver sviluppato l'idea di impeto nel periodo di tempo dell'XI secolo. I concetti contemporanei di inerzia e quantità di moto sono stati un passo avanti come risultato di ciò.

Durante l'età dell'oro islamica, gli studiosi islamici spinsero ulteriormente la fisica aristotelica, in...