Història de la Ciència: De la Física Aristotèlica a la Revolució Científica

La Ciència Antiga i Medieval: Fonaments i Evolució

A14. La Matèria i el Moviment segons Aristòtil

El model geocèntric va néixer a partir de les observacions que es feien: si mirem la Terra, es veu quieta, mentre que els planetes i les estrelles sí que es movien.

Els grecs van afegir la idea que la matèria a la Terra està feta de quatre elements:

• Terra
• Aigua
• Aire
• Foc

Però, a més, la volta celeste, on es troben les estrelles, està composta d'èter. És a dir, els cels estaven formats per un cinquè element, l'èter. Així, la Terra era el món de la corrupció i el cel el món d'allò incorruptible, imperible i etern, sent-ho també els seus moviments, que eren, conseqüentment, circulars i uniformes. A la Terra es donava la generació i corrupció, per la qual cosa els moviments terrestres eren rectilinis i tenien principi i fi, com tots els fenòmens terrestres.

A més, van afegir les idees de moviment natural (si deixes caure alguna cosa, cau al sòl) i forçat. Aquesta, de fet, resulta ser una de les grans dificultats de la ciència per als infants que tenen la idea que tot moviment necessita una força, cosa incorrecta segons la primera llei de la dinàmica. Realment, aquestes conclusions no les inventaven, sinó que es basaven en les observacions que podien fer.

A15. El Concepte de Força i Moviment Aristotèlic

Aristòtil deia que a més força, més velocitat, i que la força és causa del moviment. Per tant, la força creava una velocitat constant. La força era igual a la massa; els objectes amb més massa, segons ell, queien abans. La magnitud que ens diu que hi ha moviment és la velocitat. A més força, més velocitat; és a dir, era directament proporcional. Avui dia sabem que aquesta afirmació d'Aristòtil és falsa.

Als planetes, la força la feia el Primum Mobile (primer motor). Deien que les forces havien d'estar en contacte; per tant, l'aire era èter i el buit no podia existir.

A16. Relació entre Ciència, Tècnica i Societat

La ciència en l'antiguitat estava poc desenvolupada, per això tenia una força social menor. L'única ciència més desenvolupada era l'astronomia. La tecnologia era allò més important en l'antiguitat. La prehistòria es classifica per la tecnologia dominant (pedra, metall).

L'escriptura dona lloc a la història (antiga, mitjana, moderna i contemporània). La història no es pot classificar només cronològicament. Per això, molta gent prefereix classificar-la per la tecnologia dominant:

• Revolució Agrícola (al Neolític/Edat del Coure)
• Primera Revolució Industrial
• Segona Revolució Industrial
• Revolució de les TIC

Però els historiadors encara utilitzen l'antiga classificació. La tecnologia agrícola i el ferro són dos descobriments molt importants. Altres revolucions tecnològiques importants són la construcció (ex. Piràmides) i la navegació.

La Revolució Agrícola implica l'aparició de coses que encara existeixen:

• Les classes socials: a l'època dels caçadors eren tots iguals perquè menjaven allò que caçaven, però l'agricultura permet guardar i tenir excedents, per això hi havia gent que podia viure sense treballar.
• Les ciutats: abans la gent vivia al camp.

L'Edat Mitjana comença amb la caiguda de l'Imperi Romà, que provoca un endarreriment:

• Desapareixen les grans ciutats.
• Apareixen regnes petits que provoquen una desvertebració política important.
• Els coneixements científics s'endarrereixen a l'Occident Europeu (ex.: els grecs sabien que el món era una esfera i amb la caiguda de l'imperi es torna a la idea de la Terra plana i el Mediterrani com a centre del món).

A17. La Ciència Més Enllà d'Occident

La ciència no és una característica específica de la cultura occidental. A l'Edat Mitjana, la ciència la cultivava la cultura àrab (quasi tots els noms de les estrelles, l'àlgebra, l'arquitectura i la medicina, a més de les matemàtiques i l'astronomia).

També va ser molt important la civilització xinesa, sobretot en tecnologia. Entre els seus descobriments destaquen:

• La pólvora
• El paper
• La impremta
• Els bitllets

En la navegació, la brúixola. La seva tecnologia estava tan desenvolupada que foren capaços de construir la Gran Muralla Xina.

A18. L'Ensenyament de les Ciències fins al s. XIX

A la Baixa Edat Mitjana (s. XIII) comença a aparèixer a Europa el sistema educatiu. Abans només el clergat estava alfabetitzat. Allò més reglat era la universitat, i la primera universitat d'Europa fou la de Bolonya.

S'impartien:

• Medicina
• Teologia (la més important)
• Dret

Eren les tres grans carreres de l'antiguitat. Les classes es donaven només de forma oral. Abans de la universitat hi havia el Batxillerat, però només hi havia un títol: Batxiller en Arts.

S'estudiaven:

• El quadrivium (ciències): aritmètica, geometria, cosmologia (física aristotèlica) i música.
• El trivium (lletres): lògica, retòrica (saber parlar bé davant del públic) i dialèctica (una mena de filosofia).

La primària no estava reglada, però era on s'ensenyava a escriure, llegir i una mica de llatí. Aquest sistema va durar des del segle XII fins al segle XIX.

La Revolució Científica: Canvi de Paradigma

A19. Branques Protagonistes de la Revolució Científica

Astronomia: Del Geocentrisme a l'Heliocentrisme

El canvi del geocentrisme a l'heliocentrisme el va fer Copèrnic en el seu llibre De revolutionibus orbium coelestium, publicat el 1543. Aquest no fou un canvi fàcil d'acceptar, ja que plantejava que la Terra estava en moviment, i la gent no ho acceptava, donant arguments com que si això fos cert, si deixessis caure un objecte, aquest quedaria endarrerit.

També es referien al fet que no hi havia paral·laxi (desviació angular de la posició aparent d'un objecte dependent del punt de vista escollit) perquè les estrelles estan molt lluny (la més propera és Sírius, a quatre anys llum). Un altre argument que donaven era que Ptolemeu digué que Mart feia voltes a un punt que feia voltes a la Terra, cosa que fou la primera cosa que refutà Copèrnic, dient que Mart no retrogradava, sinó que, com que la Terra va més ràpid, avança a Mart i sembla que Mart retrograda.

Medicina: L'Estudi del Cos Humà

Comencen a fer disseccions i fan dibuixos d'allò que veuen (fan atles anatòmics). Vesali va escriure un llibre anomenat De humani corporis fabrica el 1543, on deia que el cos era com una màquina. Per aquesta raó es va convertir en el metge més famós i va acabar treballant a Espanya com a metge de capçalera de Carles V, motiu pel qual va deixar d'investigar. Vesali va refutar les idees de Galè.

Cinemàtica: La Refutació d'Aristòtil per Galileu

Galileu va investigar tot allò que havia investigat Aristòtil, refutant les seves teories.

A21. El Mètode Científic: Pilars de la Recerca

Entre les internes cal destacar el mètode científic:

1. Pregunta (problema): Formulació clara del problema a resoldre.
2. Hipòtesi: Possible solució al problema. Una hipòtesi ha de donar una relació causal i ser explicativa, però no se sap si la solució és correcta.
3. Comprovar la hipòtesi: Mitjançant experiments o observació; això depèn de la ciència que sigui, perquè n'hi ha de més experimentals (com la física o la química) i de més observacionals (com l'astronomia i totes aquelles que necessiten treball de camp).
4. Resultats i interpretació: De l'experiment es treuen uns resultats que s'han d'interpretar.
5. Conclusions: Poden passar dues coses:
   • Es compleix la hipòtesi i tenim un coneixement científic que pot ser una llei, un model o una teoria.
   • No es compleix i tornem enrere, canviem l'experiment, i si continua donant error, canviem la hipòtesi, i si finalment no es comprova, cal canviar la pregunta.

S'ha de buscar bibliografia dels passos 1 a 4 per veure si s'ha investigat un tema o s'ha fet un experiment concret. La primera persona de qui es té constància que el va utilitzar fou Galileu.

A22. Galileu i la Caiguda Lliure: L'Experimentació

Galileu s'enfronta amb Aristòtil. Aristòtil deia que la força és la causa dels moviments i que la força és directament proporcional a la velocitat; per tant, com més gran és l'objecte, més gran és la força que hi actua i més gran és la velocitat a la qual cau. Aquí entra Galileu.

És necessari un experiment per a refutar la idea d'Aristòtil, i la pregunta va ser: Quina relació hi ha entre espai i temps en caiguda lliure? L'espai era molt fàcil de mesurar, però el temps era més difícil. En aquella època utilitzaven el pols i la clepsidra per mesurar, tot i que no són molt fiables i es volia precisió; però ni tan sols amb un cronòmetre digital hi ha prou precisió, així que els altres dos mètodes no funcionaven.

Galileu va intentar que el moviment de caiguda no fos tan ràpid, per a la qual cosa va utilitzar el pla inclinat, i així la caiguda era més lenta. Aleshores, Galileu va estudiar la relació entre espai i temps en la caiguda d'un objecte en el pla inclinat. Galileu va utilitzar el ritme del so per estudiar el temps.