Jeg skall i denne oppgaven drøfte, ulike faktorer og observasjoner som var viktig for gjennombruddet  til den vitenskaplige revolusjonen. Samt prøve å si litt om matematikken og dens rolle i utviklingen av de nye oppfatningene.

I vår tid er det ikke så mange som legger merke til stjerne himmelen eller andre natur fenomener. Vi er så opptatt av all teknologien at vi glemmer det mest grunnlegende for alt liv. Vi vet at jorden sirkulerer rundt solen, og ikke omvendt. Siden vi vet dette blir det ikke lenger så spennende som det må ha vert i tidligere tider.

Da trodde folk at jorden var universet`s sentrum. Og det er jo ikke så rart når du ser det ut fra hva de viste. Det ser jo ut som at jorden står stiller og er omgitt av et kulerskall med stjernene på innsiden, solen og månen roterer rundt jorden i sirkelbane en runde per dag. Dette kalles for det geosentriske verdensbilde.

Helt fram til 1500 tallet var det  ”geosentrismen”  som var den dominerende oppfatningen. Geosentrismen ble i hovedsak utviklet av Aristoteles og blir derfor også ofte kalt  for det aristoteliske verdensbildet. Grekerne nådde langt i astronomi ved hjelp av observasjonen og matematikken. I sin naturfilosofi og kosmologi trakk Aristoteles også inn religion. Himmellegeme er noe guddommelig. Den består av det femte elementet, ”eteren”, som var uforgjengelig. Himmellegemes former må være den mest fullkomne formen – kuleformet, og bevegelsen den perfekte sirkelbevegelsen.

Grunnen til at det geosentriske verdensbildet ble godtatt i en så lang periode er fordi at, den var veldig enkel og forstå. Du trengte bare å observere himmelen en stund for å være overbevist. En annen sak som hadde STOR betydning på den tiden var kristendommen, og det var en veldig viktig faktor for geosentrismen at den ble akseptert av nettopp kriken. For kirken var oppfatningen veldig viktig fordi, den viste det som står i bibelen, nemlig at jorden er universets sentrum! 

Men etter hvert ble det funnet sprekker i teorien, det ble registrert at stjernenes bevegelse avvek fra den teoretiske sirkelbanen med sentrum i jorden. Det var da tanken om et heliosentrisk verdensbilde kom fram.

En annen gresk filosof med navnet Aristark hevdet at jorden dreier om sin egen akse en gang per dag, og beveger seg rundt solen en gang per år. Han hevde også at universet er uendelig i menneskets mål. Men dette forslaget var ikke så populært. De som var uenige argumenterte med at hvis jorden virkelig gikk rundt, så hvorfor merker vi det ikke? Og hvis vi slapp en stein fra et høyt sted, ville ikke steinen faller ned et helt annet sted der man slapp den? Denne teorien var altså ikke like enkel å bevise som den forige så den ble forkastet av de fleste filosofer.

Den første som tok opp Aristarks tanker i nye tid, var den polske astronomen Kopernikus. I ”Om himmelsfærenes bevegelse” forsøkte Kopernikus å motbevise argumentet som var rettet mot de heliosentriske verdensbildene med matematisk modeller for de ulike planetenes bevegelse. Han fikk en mye enklere modell ved å plassere solen i sentrum, og planetene roterer rundt i sirkelbaner på samme måte som i det aristoteliske verdensbildet. Månen roterer rundt jorden og universet er endelig og kuleformet. Men også denne modellen viste svakhet. Den matematiske modellen for den ene planeten strider mot modellen for en annen planet. En av de kjente vitenskapsmennene som var skeptisk til Kopernikus var den danske astronomen Tycho Brahe. Brahe var tilhenger av det geosentriske verdensbildet. Ut fra hans kosmologi beveget månen og planetene rundt solen som igjen roterer rundt jorden. Brahe var kjent for sine nøyaktige observasjoner. Uten teleskop klarte han med stor tålmodighet å samle inn stor mengde systematisk data om planetenes bevegelse og posisjon.

Selv om Brahe ikke trodde på det heliosentriske verdensbildet så var det takket være hans beregninger som førte til dens utvikling. Da Brahe døde, tok hans assistent Johann Kepler over observasjonene. Som alle de tidligere astronomene trodde Kepler også at planetene beveget seg i sirkelformet bane. Men Brahes observasjoner kunne ikke kombineres med sirkelbevegelse. Gradvis oppdaget Kepler at planetenes baner ikke var sirkler, men en ”eggformet bane” - ellipser med solen i det ene brennpunktet, dette ble kalt for Keplers første lov.

Dette var et brudd fra det aristoteliske verdensbildet. Han fant også ut at planetene ikke beveget seg i jevn hastighet, men at hastigheten endret seg med avstand til solen. Keplers andre lov sier at Den rette linjen fra solen til en planet sveiper over like store flater i like lange tider. Da må banefarten minke når avstanden fra solen øker. For å forklare det formulerte Kepler sin tredje lov, andre potens av omløpstiden T og tredje potens av avstanden fra solen R er proporsjonal: R³/T² = K, hvor K er en konstant.

En annen kjent matematiker som bidro sterk til utvikling av det heliosentriske verdensbildet var Galileo Galilei. Det var først med Galilei overgangen fra naturfilosofi til naturvitenskap ble synlig. Fra å finne på naturlover ved hjelp av ren tenkning og ved å studere gamle skrifter, til observasjoner og eksperimenter – den vitenskapelige revolusjonen har startet. Ved hjelp av sitt teleskop samlet Galilei inn stor mengde data som ingen av hans kollegaer før har klart. Noe av de viktigste han oppdaget, var at planeten Jupiter har tre måner. Oppdragelsen styrket heliosentrisme. I hans store verk ”Dialog om de to store verdenssystemer” angrep han den aristoteliske naturvitenskapen og forsvarte det heliosentriske verdensbildet. Verket ble fordømt av hans kolleger og kirken. Det endte med at Galilei ble tvunget til å trekke tilbake sitt syn. I kirkens skuffelse klarte de allikevel ikke å forhindre den vitenskapelige utviklingen. Takket vere en annen viktig oppfinnelse, trykkekunsten, ble Galilei verk likevel kjent. Alle som leser hans bok, kan også skaffe seg et teleskop, og observere det som han beskrev i boka.

Når vi skal snakke om planetenes bevegelse er vi også nødt til å komme innom bevegelse i fysikken. Lik sin astronomi var Aristoteles bevegelseslærer heller ikke holdbar. Han hevde blant annet at en gjenstand som er dobbel så tung som en annen, også faller dobbelt så fort. Som sagt ble naturlov i antikken gitt ved grunnlag av tankeeksperiment. Galilei bestemt seg for å teste ut Aristoteles bevegelseslærer. Han gjorde det ved å bruke den eksperimentelle metoden. Han slippet en liten stein og en stor stein med dobbel masse fra ”Det skjeve tårn” i Pisa. I følge Aristoteles skulle den store steinen får dobbel så stor fart som den lille steinen, men resultatet ble at de falt nesten like fort. Oppdagelsen ble formulerte i Galileis loven om fritt fall: Alle gjenstander som faller fritt på samme sted, faller med samme akselerasjon. 
 
Steinens bevegelse var i følge Aristoteles en naturlig bevegelse. Steinen er av elementet jord, som har sitt naturlige sted på jorden, det er derfor den faller ned på jorden. Det finnes også tvungen bevegelse, som er for eksempel når en hest trekker en vogn. Når hesten trekker framover, beveger vognen også framover. Når hesten stopper, stopper også vognens bevegelse. Det er derfor Aristoteles påstod at en konstant kraft gir en konstant fart, og når kraften slutter å virke, stoppe bevegelsen til gjenstanden. I Galileis berømte skråplanforsøk motbeviste han Aristoteles påstand om tvungen bevegelse. Han lot en kobberkule trille fra et skråplan videre på et vannrett plan, målt tiden t og lengden fra starten. Han observerte at jo glattere den vannrette planen var, jo lengre trillet kulen. Det ble også vist at kvadratet av tiden til kulen økte proporsjonalt med veilengden, s=kt², hvor k er en konstant. Det vist seg at ligningen s=kt² også gjaldt for fritt fall, når resultatet også stemmer når helling er på nitti grader. Ut fra hans forsøk formulerte han to lover som avvek fra Aristoteles lære. Den første loven sier at hvis det ikke virker noen kraft, vil en gjenstand i fart forsette med konstant fart og retning - ”treghetsprinsippet”. Den andre loven sier at hvis kraften er konstant, så vil farten forandre seg. Galileis bruk av eksperimentelle metoden, instrumenter og målinger var et eksempel på den nye måten å studere naturen på.

Det største bruddet med det geosentriske verdensbildet kom med Rene Descartes, en fransk filosof som levde på 1600-tallet. Han gjorde banebrytende tenkning i filosofi og vitenskap som ingen tidligere har gjort. Hans arbeid på det heliosentriske verdensbildet var basert på en ny forståelse av naturen og mennesket. Lik den tidligere gresk filosof Sokrates hevde Descartes at mennesket er født med viten, som er en del av menneskets natur, skapt av gud. Mennesket har derfor en intuisjon som forteller oss hva som er riktig og galt. Og gjennom erfaring og riktig metoder kan mennesket når innsikt til viten.

Descartes var en person man kan beskrive som svært skeptisk. Han stilte spørsmål til alt, han tvilte til og med på sansene sine. I følge Descartes er det bare en ting som er sikker: ”cogito, ergo sum” som betyr ”jeg tenker, altså er jeg”.

Hva er sikker viten? Hvordan kan mennesket finne sikker viten? De er spørsmålene som Descartes og andre filosofer ofte stilte. For å finne ut av dette benyttet Descartes seg av den såkalte ”metodisk tvil”, det vil si, å tvile på alt som ikke er absolutt sikkert. I ”Om metoden” redegjorde han hvilke framgangsmåte vi kan bruke for å oppnå sikker viten. Det første man må gjøre er kun akseptere det som har sikker begrunnelse. Når vi kommer til et sammensatt problem kan vi dele den opp i enklere deler og løser dem hver for seg. Løsningene finner vi gjennom systematisk og oversiktlig beregning. Til slutt setter vi sammen løsningene på de enklere delene og komme fram til løsning på det sammensatte problemet.

Et annet hovedpunkt i Descartes filosofi er hans metafysiske dualisme. Han skiller verden mellom det objektive, det som eksisterer i den fysiske verden, det som kan beskrives av matematikk – res extensa. Og det subjektive som bare eksistereri våre tanker – res cogitans. For eksempel kan vi se på materiens egenskaper. De objektive egenskapene til materien er dens form, volum og bevegelse. De er materiens primære egenskaper som er uavhengig av hvordan vi oppfatter den. De subjektive egenskapene er vår oppfattning om materien, som dens lukt, utseende, smak osv. Vi tenker oss en person som ser på en blomst. En annen person vil også se den samme blomsten, men oppfatning av den samme blomsten til de to personene  behøver ikke å være det samme. En kan synes at blomsten har en fin farge og lukter godt. Den andre misliker kanskje blomstens farge og lukt. Det er derfor Descartes ikke stolte på sine sanser, for de er ikke sikker. Det vi derimot kan være sikker på er res extensa, som vi kan beskriver med matematiske og fysiske lover.

Descartes uttrykte sitt mekaniske verdensbilde med tre prinsipper. Som til sammen sier: materiens forandring av tilstand skyldes forandring i bevegelse, i form av trykk og støt. Materien vil være i den sammen bevegelsestilstand til det skjer en forandring (treghetsprinsippet). All forandring er av samme slag, det er bare materien som skifter sted og bevegelsestilstand. I matematikken var Descartes mest kjent for sine arbeid i geometrien. Han utviklet ”Den analytiske geometrien” som gikk ut på å kombinere algebra med geometri. Han laget et koordinatsystem med vinkelrette akser som krysser i et punkt, origo. Posisjonene til punkter på koordinatsystemet blir angitt av tall ut fra skala på aksene. Ved hjelp av dette kunne han konstruere alle mulige geometriske figurer, og hver figur er gitt ved en ligning. Descartes geometri og mekanisme fikk stor betydning for utviklingen av fysikk og matematikk, og det heliosentriske verdensbildet.

Til syvende og sist var det den engelske fysikeren og matematikeren Isaac Newton som klarte å kombinere astronomi og bevegelseslære. På grunnlag av arbeidet til Kepler, Galilei og Descartes fant Newton matematisk utrykk for hva som er årsaken til at planetene går i ellipsebaner og at jorden har gravitasjon. Men for å finne det må vi først forstår hva kraft virkelig er. Newtons første lov handler om ro og rettlinjet bevegelse med konstant fart, den sier: når resultanten av alle kreftene som virker på en gjenstand er lik null er gjenstand enten i ro eller i rettlinjet bevegelse med konstant fart, F= 0 når v=konstant. Newtons andre lov gir en sammenheng mellom krefter og dens forandring av bevegelse: kraft er lik masse multiplisert med akselerasjon, F=ma. Newtons tredje og mest dristige lov forteller oss hvordan krefter alltid opptrer parvis: til en hver kraft svarer det en motkraft som er like stor og motsatt rettet. Med utgangspunkt i Keplers tredje lov og sine egne lover kom Newton fram til gravitasjonsloven med formel: F= (kMm)/r², hvor k er en konstant med verdi 6,67 * 10^-11 Nm²/kg², M og m er masse til to gjenstand. Newtons lov sier også at alle gjenstandene på jorden og i verdensrommet følger den sammen gravitasjonsloven. Gravitasjon er altså en kraft som virker mellom to gjenstander. Gravitasjonsloven fører til Keplers lover. Og slik ble Newtons gravitasjonslov og det heliosentriske verdensbildet bekreftet.

Altså etter at folk på 1500-tallet begynte å finne feil ved det geosentriske verdensbildet, har viten og teorier sakte men sikket blitt spunnet sammen til det verdensbildet som kjenner i dag. Mye med hjelp av innføring av nye metoder og instrumenter. Men også nye transportmidler og bedre kommunikasjonsmidler som bisto til spredning av viten.