(ILLUSTRERA) Keplers andra lag: Radius vektor sveper över samma yta på samma tid.

Transkript

1 Anteckningar, inte helt systematiska. Isaac Newton ( ) A: Kartesiansk bakgrund Liksom filosofiska och naturvetenskapliga frågor hade formulerats och diskuterats mot bakgrund av den aristoteliska naturvetenskapen och kosmologin fram till 1600talets, blev Descartes filosofi (som inkluderade en kosmologi), en referenspunkt för naturvetenskaplig spekulation under större delen av 1600talet och en bit in på 1700talet. Descartes var liksom Galileo anhängare av den kopernikanska modellen för solsystemet. Han förespråkade också en mekanisk modell för kausalitet; all förändring i världen sker genom rörelse och materia. Men han var inte atomist eftersom hans metafysik identifierar utsträckning och materia, vilket utesluter tomrum. (Därhelst det finns utsträckt rum finns materia.) Detta får till följd att hans redogörelse för solsystemet kommer att i vissa avseenden likna den aristoteliska (som inte heller accepterade tomrum). Det himmelska femte elementet eter ersätts av materia, och istället för att cirkelrörelsen är den naturliga rörelsen för allt himmelskt eller gudomligt som förklarar himlakropparnas rörelser, så anförs mekanistiska förklaringar som bygger på materias kontakt med materia. Kepler hade också visat att planeternas omloppsbanor är ellipser med solen i en mittpunkten. (Keplers första lag.) Keplers tre lagar (1a & 2a, 1609 och den 3dje 1619) är ett starkt stöd för den heliocentriska världsbilden. Men de anger ingen orsak till rörelse; de beskriver den kinematiskt, det vill säga, i termer av plats, rörelse, tid och hastighet. (ILLUSTRERA) Keplers andra lag: Radius vektor sveper över samma yta på samma tid. Kepler och andra hade funderat på orsaken till rörelse och tänkt sig att det rörde sig om en kraft hos solen, kanske ett slags magnetism, men detta var än så länge ren spekulation. Descartes uppfattning är

2 HT 2013 CALLERGÅRD bestämd: att tala om en kraft är antropocentriskt, som om solen kunde styra skeenden med en vilja. Mekanisk filosofi accepterade inte sådana förklaringsgrunder, utan kräver istället att varje rörelse hos en kropp orsakas av kontakt med en annan kropp. (Keplers lagar säger ingenting alls om vad planeter och solen består av, och förutsätter ingen särskild lära om substans eller stoff, eller ens om rummets natur.) Descartes förställer sig därför att förklaringen till att jorden rör sig i sin omploppsbana är att den är en del av ett enormt sjok materia som rör sig i ring kring solen. Mars rör sig likaledes i annat sjok längre ut. Descartes ville även förklara att ting faller fritt mot jorden vid jordens yta med att de trycks ned av materia från ovan. Låt oss notera några saker: - All fysisk kausalitet sker medelst kontakt mellan kroppar. - Allt tal om krafter som en alternativ kausalitet är bannlyst, liksom ändamålsegenskaper. - Gud är den förste röraren. Ett annat sätt att säga detta är att Descartes fysik är kinematisk, men inte dynamisk. Krafter? Man kan ha matematiska kraftbegrepp i fysiken, exempelvis rörelsemängd, men ett sådan begrepp måste alltid gå att föra tillbaka på kontaktverkan. Den kraft med vilken en biljardboll far fram och med vilken den träffar ett annan boll beror på dess hastighet och dessa materia. Men denna kraft (rörelsemängd) är inte en entitet vid sidan av bollen som orsakar rörelse, utan enligt Descartes, ett med bollen. Låt oss också notera att Descartes som förstås insåg vikten av experiment och observation i fysiken, sätter upp villkor a priori på fysiska förklaringar. Han anser att alla experimentella resultat måste tolkas inom ramen för vissa metafysiska principer som

3 fastställts i den första filosofin, det vill säga a priori, nämligen materians primära egenskaper. B. Newtons plats i filosofins historia. Newtons betydelse för filosofins historia kommer sig av att hans fysik ersatte den Kartesianska fysiken. Med denna fysik bröt han också med såväl den Kartesianska kunskapsteorin som metafysiken. Alla filosofer måste i fortsättningen förhålla sig till Newtons arbeten. Dessa är framför allt naturvetenskapliga, och sällan filosofiska i vår mening. Newton tog ställning i vissa filosofiska frågor även om han sällan skrev systematiskt om dem. Filosofer kunde sällan utmana denna fysik, men de behövde inte tolka denna som Newton gjort. För många filosofer blev frågan från Leibniz och Berkeley och framåt; vilken kunskapsteori och metafysik passar bäst med Newtons närmast oomtvistliga resultat? C. Principia Latin Title: Philosophiae Naturalis Principia Mathematica English: Mathematical Principles of Natural Philosophy First ed. 1687, ed. Edmund Halley Second ed. 1713, ed. Roger Cotes (and Richard Bentley) Third ed. 1726, ed. Henry Pemberton English translation in 1729, by Andrew Motte, revised by Florian Cajori in D. Newtons syntes Keplers tre lagar Galileos rörelselagar (fritt fall, pendlar, sluttande plan) Christian Huygens redogörelse för centripetalkrafter Newton ger en enhetlig teori för alla dessa typer av rörelse, en teori vars stora nyhet är gravitationslagen. Den bygger på tre rörelselagar, vilka var delvis kända sedan tidigare.

4 HT 2013 CALLERGÅRD Tröghetslagen: En kropp förblir i vila eller i likformig rörelse så länge inga yttre krafter verkar på kroppen Kraftlagen: F=ma, eller kraften är lika med massan gånger accelerationen. Tredje lagen: E. Descartes teori funkar inte; Newtons funkar. De konkreta rörelselagar som Descartes hade föreslagit visade sig snabbt ha vissa defekter, vilket flera anhängare var de första att upptäcka. En viktig konsekvens av Principia är att Newton visar övertydligt hur och varför Descartes virvelteori inte kommer att funka. Främst för att friktionen mellan olika lager materia måste bli alltför stor. Samtidigt kan man inte säga annat än att Newtons teori funkar väldigt väl! Exempelvis görs många upptäckter rörande kometer vid denna tid med hjälp av Newtons teori. Mest berömd är Edmund Halleys förutsägelse av en komet Hur vet man att det är samma komet som återkommer? Först med Newtons teori kunde omloppsbanor beräknas, och Halley visade att fyra tidigare kometobservationer i själva verket var en och samma återkommande himlakropp. Sedan lyckades han beräkna dess nästa uppdykande. F. Krafter Gravitationslagen är emellertid inte enbart en lag utan den handlar om en kraft. Lagen säger att, mellan två godtycklig materiella kroppar råder en attraktionskraft vars storlek bestäms av deras respektive massor och deras avstånd. G = k (m 1 m 2 / a 2 ) Den gör anspråk att ge en förklaring och orsak till varför planeterna rör sig enligt Keplers lagar.

5 G. Skäl för krafter och analys av krafter. Det finns nu två frågor som har diskuterats särskilt mycket. 1. Vilken evidens har vi för existensen av en kraft? 2. Vad är en kraft? Dessa frågor mot bakgrund av kritik från mekanistiskt håll: Är inte Gkraften en occult egenskap? En som vi inte förstår, och som därför inte kan accepteras som en förklarande fysisk komponent. Men frågorna som väcks är av större vikt än att vara ett käbbel med mekanistisk filosofi; de gäller fysikalisk teoribildning och naturvetenskapliga kunskap allmänt. H. Är kraften en occult dunkel obegriplighet? Leibniz uttryckte uppfattningen att Newton visserligen briljant funnet en matematisk lag som sammanbinder andra kända rörelselagar. Men kan kraften accepteras som fysikalisk verklighet? Newtons svar till denna typ av kritik kom i slutet av tredje delen av Principia. ungefärligen skriver Newton så här: Hittills har jag inte lyckats upptäcka orsaken till dess egenskaper hos materian, och jag ställer inte upp några hypoteser; för vadhelst som inte härletts från fenomenen är att kalla en hypotes, och hypoteser, om så de är metafysiska eller fysiska, occulta eller mekaniska, har ingen plats i experimentalfilosofin. I detta slags naturfilosofi härleds enskilda satser från fenomenen och görs sedan allmänna genom induktion. På så sätt upptäcktes ogenomträngligheten, rörligheten, kroppars rörelsemängd, rörelselagarna samt gravitationslagen. Och för oss är det tillräckligt att gravitationen verkligen finns och verkar efter de

6 HT 2013 CALLERGÅRD lagar vi förklarat, samt förklarar med all önskvärd tydlighet för himlakropparnas rörelser, samt havets. a. Experimentalfilosofin står oberoende av metafysiska idéer. b. Beviset för gravitationkraftens verklighet är övertygande, även om den inte självt har fått sin förklaring. c. Gravitationskraften har härletts från fenomenen. d. Dessa förklaringsförmåga är stor. e. Men den är inte bevisad a priori. H. Vilken evidens har vi för existensen av en kraft? a. Bacons induktiva och experimentella metoder. Räcker de för att fastställa existensen av en kraft, vilken inte kan observeras direkt? b. Vi kan ha goda induktiva skäl att anta existensen av en kraft eller lag om den bidrar till att förklara en stor mängd fenomen, som tidigare verkat disparata. c. Newton formulerade några regler för vetenskapligt tänkande i Principia innan han anförde argumenten vars slutsats är gravitationslagen. I. Vad är gravitationskraften? Tolkningar: a. Aristoteleskritisk: En occult otillåten princip b. Teologisk: guds finger c. Dynamisk: krafter är verkliga fysiska entiteter d. Materia och kraft är identiska? e. Gkraft är en PQ f. Gkraft är en SQ g. Gkraft förklaras av en eter