Transcript Anteckningar, inte helt systematiska. Isaac Newton (1643

Anteckningar, inte helt systematiska.
Isaac Newton (1643-1727)
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
H T 2013
C ALLERGÅRD
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
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 1934.
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.
H T 2013
C ALLERGÅRD
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 1758. 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 (m1m2 / a2)
Den gör anspråk att ge en förklaring och orsak till varför
planeterna rör sig enligt Keplers lagar.
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
H T 2013
C ALLERGÅRD
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.
b.
c.
d.
e.
f.
g.
Aristoteleskritisk: En occult otillåten princip
Teologisk: guds finger
Dynamisk: krafter är verkliga fysiska entiteter
Materia och kraft är identiska?
Gkraft är en PQ
Gkraft är en SQ
Gkraft förklaras av en eter