fizika (lat. physica, a gör. füszisz, 'természet' szóból): az →anyag tulajdonságaival foglalkozó tudomány. -- Az elnevezés →Arisztotelésztől származik, aki Physzika c. munkájában összegezte korának a „természet dolgaival foglalkozó” termtud. ismereteit. A 16. sz-ig ált. →természettudományként, →természetfilozófiaként említették. Szoros értelemben a ~ termtud., melynek tárgya az élettelen világ azon folyamatai, amelyekben az anyagi minőség változatlan marad. E meghatározás a →magfizika megjelenésével nagyrészt értelmét vesztette. A 20. sz: ~ a természet legalapvetőbb jelenségeit vizsgáló tud. -- Bár a term-ismeret számos tud-ágra vált szét (biológia, csillagászat, földtud-ok, ~, kémia, műszaki tud-ok), melyeket sok esetben nem lehet élesen elhatárolni egymástól, s számos határtud. is létezik, a ~ megőrizte központi helyzetét: az összes többi termtud-nyal vannak közös ágai (asztro~, bio~, ~i kémia, geo~, stb). -- Fontosabb ágai: mechanika és a gravitációs tér ~ja, hullámtan és hangtan, áramlástan, hőtan és termodinamika, elektromágnesség és fénytan, szilárd testek ~ja, atom(héj)~, atommag~, elemi részek ~ja, →kozmológia. -- A ~ sajátos módszere az észlelt természeti jelenségek magyarázatára egyszerűsítő föltételezésekkel hipotézisek fölállítása, és azok kísérleti (mérésekkel történő) igazolása után -- célszerűen mat. alakba öntött -- elméleti törv-szerűségek kimondása, majd az új elméletekből levont következtetések révén addig nem észlelt további jelenségek fölfedezése, ismét kísérleti úton. Módszertani szempontból megkülönböztetnek elméleti és kísérleti ~t, bár merev szétválasztásuk nem indokolt, mivel e két ág csak együttesen képes egy-egy probléma átfogó megoldására. Másik fölosztás szerint az új törv-szerűségek fölismerése a ~ alapkutatási ágának feladata, míg annak eredményeit a műszaki és alkalmazott ~ használja gyakorlati célokra. -- A ~ legáltalánosabb eredményei a különböző mennyiségekre vonatkozó megmaradási tételek és a mozgásegyenletekre vonatkozó szimmetria-elvek. A megmaradási törv-ek kimondják egyes ~i mennyiségek időben állandó, nem változtatható értékét zárt rendszereken belül (energia-, tömeg-, impulzus-, elektromos töltés-, bariontöltés-megmaradás). A megmaradási törv-ekhez szorosan csatlakoznak a szimmetria-elvek. A ~ univerzális állandói az ált. term-törvényekben szereplő, anyagfajtától, állapottól független állandók, pl. az elektron töltése és tömege, stb. -- Története. Az emberi ismeretek gyarapodásának elsődleges oka a velünk született tudásvágy. A tud. kialakulását az jelzi, amikor a megszerzett ismereteket -- az ősidőkben általános mitikus gondolkodásmód helyett -- már a világban jelenlévő törv-szerűségekkel kezdték értelmezni. A törv-ek fölismerésének alapja az összegyűjtött ismeret. A legősibb korokban az ismeretszerzés és fölhasználás inkább véletlen megfigyelés és ösztönös ötletek alapján történhetett (tűzcsiholás, kőeszköz-készítés, stb.). A ~ szempontjából nézve vsz. az égitestek mozgásának ismerete volt az a tárgykör, mely már az ősidőkben tudatos, rendszeres megfigyelés eredménye is lehetett. E jelenségkör megértésére való törekvés volt talán az első és egyik legnagyobb hajtóerő a természet titkainak rendszeres megismerésére évezredeken át, kiindulópontja rengeteg, jó megsejtést és képtelenséget egyaránt tartalmazó elméletnek. Az égbolt állandó látványa, a jelenségek rendszeressége, a mindenki számára fontos évszakos időjárásváltozások és a csillagok járása közti kapcsolat már az ősembert az égi jelenségek számontartására sarkallta. -- Az ókorban a többezer éves megfigyelések révén jelentős csillagászati és egyéb természetismeret halmozódott föl a kínai, indiai, mezopotámiai és egyiptomi kultúrkörökben, s az amerikai indián birod-ak területén is. Csillagászati eseményekről (hold- és napfogyatkozásokról, szupernova-föllobbanásról) sumér, kínai, indiai, egyiptomi v. közép-amerikai följegyzések szólnak. -- Az állócsillagok rendszerezésére és a Napnak az égbolton észlelt éves mozgása leírására a →sumérok és a →káldeusok alakították ki az állócsillagokhoz kapcsolt állatöv fogalmát, elnevezéseit. Mágikus képzetek is kötődtek az égi jelenségekhez. A Kr. e. II. évezredben már ismert volt a bolygók fölosztása külső (Mars, Jupiter, Szaturnusz) és belső bolygókra (Merkur, Vénusz), sőt az utóbbiak keringése is a Nap körül. Kellően ismerték az égi mozgásokat ahhoz, hogy a Nap és a bolygók pályáját, a nap- és hold-fogyatkozásokat számon tartsák ékírásos csillagászati táblázataikban, sőt bizonyos pontossággal előre jelezzék azokat. Mindezekhez számolási ismeretek járultak: e korszakban alakult ki a mat., csillagászati ismereteket alkalmaztak a földművelés számára létfontosságú →naptár készítésében. Mai naptárrendszerünk főbb vonalaiban a →mezopotámiai naptárak, ill. ó-egyiptomi naptárak és az ósz-i naptár továbbfejlesztésén alapul. --

Számos ~i fogalom, mérési módszer és mérőeszköz megjelenése köthető az ókori mezopotámiai és egyiptomi kultúrához. A folyami kultúrák óriási építkezéseinél fejlett szög-, távolság- és területmérésre volt szükség. Az idő részekre osztásának igénye vezetett a napóra és homokóra használatához, az időmérés kialakulásához; az általuk használt (tizenkettes, hatvanas) számrendszerek máig megmaradtak az évek, napok, órák fölosztásában. A keresk. megkívánta a mérlegek használatát: a kétkarú mérleg révén elterjedt a súly- és tömegmérés. Az egyiptomiak és mezopotámiaiak gyakorlati jellegű termtud. ismereteit a gör-ök átvették és továbbfejlesztették. A gör. kultúrkörben számos mechanikai (emelőszerkezetek), optikai (tükrök, fénytörés), hidrosztatikai (úszó testek), elemi elektromos és mágneses jelenséget ismertek föl. De a gör-ök a jelenségek megfigyelésén és alkalmazásán túlmenően azok okait, fil. magyarázatát is keresték. Ezzel egyrészt egész tud-ágakat alapoztak meg, másrészt a kísérleti háttér hiányában túlságosan is elvont elméleteik évezredekre befolyásolták a tud. gondolkodást. -- Egyes gör-ök fölismerték, hogy az égi jelenségek terén uralkodó rend mat. módszerekkel leírható. A földi dolgokról ezt általában nem tételezték föl, az anyagi világot tökéletlennek tekintették. →Plátón szerint a földi világban is megmutatkozó rend csupán az isteni tökéletesség mulandó tükröződése. -- Ellentétben az ókor előző szakaszával, a gör. természetkutatók közül számosan név szerint ismertek, eredményeikkel együtt. Mindegyikük munkásságában, megfelelően a tud. akkori, még szinte osztatlan állapotának, rendszerint a termtud-ok több, mai fogalmak szerint különálló ága elegyedik: ~, mat., műszaki tud-ok, csillagászat, kémia, biológia. --

Thálész (Milétosz, Kr. e. 6. sz.) nevéhez mat., háromszög-geometriai fölfedezések (Thálész-tétel), a természetes mágnesség és dörzselektromosság első ismert leírása fűződik. A Kr. e. 6. sz-ból származnak a D-itáliai Püthagorasznak és követőinek a számok elméletével és →számmisztikával kapcsolatos tételei. Ezek hozzájárultak hangtani fölismerésekhez (a húrok hangjának és hosszának összefüggése), geometriai tételek kimondásához (Püthagorasz-tétel). A →püthagoreusok munkássága átmenetet alkot a mitikus gondolkodás és a tud. fölfogás között. Kortársuk, Anaximenész fölismerte, sőt a csillagok fényével is kapcsolatba hozta a hősugárzást. Anaxagorasz (Athén, Kr. e. 5. sz.) a Napot izzó kődarabnak vélte, és a Naprendszer részei között valamiféle vonzást tételezett föl. -- A korabeli fil. világképét, benne a term. ismereteket Arisztotelész összegezte Plátón nyomán, de enyhítve a plátóni dualista (égiek--földiek szembeállítása) szemléleten. Művei kétezer évig jelentős hatást gyakoroltak az emberi gondolkodásra. Fil. munkássága óriási tekintélyt adott termttud-okkal kapcsolatos véleményének. Természetfelfogásában biológiai ismereteiből indult ki (pl. ahogy a makkból tölgyfa lesz, minden magában hordozza jövőjét, törekszik valamire). Ez a szemlélet a ~ban kevéssé volt sikeres. A ~i ismeretek és a kísérleti módszerek akkori szintje számos félreértésre is vezetett, ami sokszor vált a megismerés fékezőjévé. Munkáiban a testek mozgásának okait vizsgálva, a mechanika alapkérdései jelentek meg. A ~i mozgásokban is a célra törekvést kereste, mert úgy látta, hogy a tárgyak maguktól „természetes helyükre törekszenek”, azaz a nehéz testek lefelé esnek, a könnyűek fölfelé szállnak, a tökéletesnek vélt csillagok az égen foglalnak helyet. A nehéz testek „helye” a Föld középpontja, ami egyben az egész világ közepe is. A mozgás szempontjából ő is megkülönböztette a földi és az égi testek viselkedését. Az égi testek eszerint „tökéletességük miatt” állandó mozgásban vannak az általa ideális alakúnak tartott körpályákon. A földi testeknél, éppen ellenkezőleg, a köznapi tapasztalat alapján -- nem ismerve föl a súrlódást -- föltételezte, hogy mozgásállapotuk fönntartásához a mozgás egész ideje alatt állandóan működő mozgatóerőre van szükség; folyamatos mozgatónak a test előtt kettéváló, mögötte összezáródó és a testet továbblökő levegőt vélte. Ezzel össze kellett kapcsolnia később a sok félreértést okozó natura horret vacui ('a természet irtózik a vákuumtól') tételét. Fölfogását Newtonig meghatározónak tekintették. -- Eukleidész (Alexandria, Kr. e. 300 k.) Elemek c. munkájában megalapozta a geometriát. A mat. módszerét fölhasználta ~i, elsősorban a tükrökre vonatkozó optikai vizsgálataiban. -- Arkhimédész (Siracusa, Kr. e. 3. sz.) tud. képzettségét Alexandriában szerezte, vsz. Eukleidész környezetében. Mat. vizsgálataiban főleg sík- és térmértannal (felület- és térfogatszámítással) foglalkozott. Csillagászati számításokat végzett, melyek előkészítették a →julián naptárt. ~i fölfedezései közül közismert a vízbe merített testek felhajtóerejére vonatkozó tétele (Arkhimédész hidrosztatikai törvénye), a fajsúly, fajtérfogat fogalmának fölismerése; mindezeket ma is az általa kimondott formában tanuljuk. Több ~i fölfedezését, így az úszó testek egyensúlyi föltételeit mat. pontossággal bizonyította, közel járva az integrálszámítás elvének fölismeréséhez. Ismerte a súlypont fogalmát, csigasorokat készített, az emelők egyensúlyára állapított meg szabályt. Gépezeteit fölhasználta Siracusa védelmében Kr. e. 211: a rómaiak ellen. -- Héron (Alexandria, Kr. e. 1. sz.) számos gyakorlati célú gépet fejlesztett ki, főleg az előző korok ismereteinek, köztük Arkhimédész munkáinak fölhasználásával. A Pneumatika c. művében leírt pneumatikus és hidraulikus elven működő több tucat szerkezet közül legismertebb az ún. Héron labdája, amelynek működési elvét a mai szódavizes palackokban is fölhasználják. Tervezett tűzoltófecskendőt és víziorgonát, sőt a megtett út hosszát mérő, kocsira szerelhető („taxaméter”) automatát is. Foglalkozott a tükrök optikájával. -- A gör. termtud. jellemző gondolata a minden létező forrásaként képzelt arkhé, 'ősanyag, őselem' kutatása, a „miből alakult ki a világunk?” kérdés megválaszolására. Thálész a vízből, Anaximenész a levegőből, Hérakleitosz a tűzből származtatta a világot. Anaximandrosz és Empedoklész (Kr. e. 450 k.) szerint →négy elem (tűz, víz, föld és levegő) különböző arányú keveredése okozza a tárgyak sokféleségét. Plátón a négy elemet a tökéletesen szimmetrikus geometriai alakzatokkal hozta összefüggésbe. Arisztotelész ugyancsak a 4 őselem eszméjét fogadta el. Démokritosz (Abdera, Kr. e. 400 k.) atomok, 'oszthatatlan részecskék' kapcsolódására és folytonos mozgására vezette vissza az anyagi világot és annak változásait.

Elmélete előzményeiben Leukipposz (Abdera, Kr. e. 5. sz.) elképzeléseire nyúlik vissza. Démokritosz atomelméletét →Epikurosz (Kr. e. 3. sz.) és követői vették át. Bár az ókori filozofikus atomelmélet távol állt a kísérleteken alapuló, újkori, termtud. atomelmélettől, ötletet szolgáltatott annak kifejlesztéséhez. -- A gör-ök elméleteihez hasonló eszmék megjelentek az ókori ázsiai kultúrákban is; így az atomelmélet szerepet játszott az indiai fil. gondolkodásban (a Vaiszészika Szútra rendszerében, ill. a →dzsainizmusban). Figyelemre méltó viszont, hogy az atomizmus, ellentétben egyes ókori és újkori európai tud. áramlatokkal, Indiában nem kapcsolódott a materialista fil. irányzatokhoz. Az indiai filozófiák atomelméletei szigorúan az anyagi világra vonatkoztak, hangsúlyozva a lélek elsődlegességét és nem-atomos mivoltát. A dzsainizmusban a láthatatlan atomok (paramánu, 'igen kicsi') az anyagi világ minőségeit határozták meg. -- Az ókori gör. csillagászatban szinte mindaz fölmerült, ami a következő kétezer év folyamán e téren a tud. viták tárgyát képezte, beleértve a heliocentrikus és a geocentrikus világképet. Az ókori nézeteket csak zseniális megsejtéseknek v. azok csírájának, és nem mai értelemben vett tud. elméleteknek kell tekinteni, hiszen pl. a mechanika v. akár a gravitáció newtoni törv-ei nélkül nem is volt lehetséges igazi megoldást adni a csillagászati problémákra. -- A Föld gömbalakúságát tételesen először a püthagoreusok hirdették, persze csak az égitestek tökéletes alakjának eszméjéből kiindulva. Tőlük vette át a gömb alakú Föld gondolatát Plátón, Arisztotelész és Eudoxosz. A püthagoreus Philolaosz (Kr. e. 5. sz.) a világűrben szabadon lebegőnek tartotta a Földet. Herakleidész (Pontosz, Kr. e. 4. sz.) vetette föl a Föld tengely körüli forgását. Abból a megfigyelésből, hogy a Vénusz és a Merkur mindenkor a Nap irányából látszik, Herakleidész e két belső bolygóról föltételezte, hogy azok nem a Föld, hanem a Nap körül keringenek. Anaximandrosz (Milétosz, Kr. e. 6. sz.) a Nap deleléseinek évenkénti rendszeres megfigyelése útján elfogadható pontossággal meg tudta határozni az egyenlítő síkjának hajlásszögét az ekliptikához (a Nap földkörüli látszólagos pályasíkjához, valójában a Föld pályasíkjához). -- Arisztarkhosz (Számosz, Kr. e. 3. sz.) megfigyeléseket végzett a Föld--Hold és Föld--Nap távolságnak, e két égitest átmérőjének a meghatározására a Föld átmérőjének egységében mérve, és különösen a Föld--Hold távolság esetében mai szemmel nézve is elfogadható adatot kapott. Bár legtöbb műve elveszett, más szerzők hivatkozásai alapján valószínűsíthető, hogy Nap-középpontú, heliocentrikus rendszerben gondolkodott. Ez kikövetkeztethető a vizsgálataiban alkalmazott mérési módból, ami a hivatkozásokból számunkra is ismert. Vsz. a mért Hold--Föld--Nap átmérőértékek arányaiból juthatott arra a következtetésre, hogy a Föld körül csak a Hold kering, és a Föld maga kering a Nap körül, és nem fordítva: nyilvánvalóan nem kézenfekvő, hogy egy hatalmas test keringjen a kisebb körül. -- Mintegy Arisztarkhosz eredményei folytatásaként Eratoszthenész (Alexandria, Kr. e. 3. sz. vége) a Föld átmérőjére kapott meglepően helyes számszerű adatot olymódon, hogy mérte a Nap delelőpontjának irányát a nyári napfordulókor a D-egyiptomi Asszuánban, ill. É-on Alexandriában, majd becsléssel igyekezett megállapítani a két város távolságát és mindebből gömbgeometriai módszerrel kiszámolta a Föld kerületét. -- A gör. csillagászat egy vonulata tehát nagyon közel jutott a heliocentrikus világképhez, és az azt támogató mérési adatokból is sok minden rendelkezésükre állt. A legtöbb ókori gondolkodó számára mégis meggyőzőbbnek tűnt egy másik szemlélet, amely a mezopotámiai és egyiptomi csillagászoktól származott. Eszerint az álló Föld körül keringő, tökéletesen gömb alakú, átlátszó kristályszférákhoz rögzítetten haladnak pályájukon az égbolt alakzatai: a Hold, a Nap, a bolygók és legkívül együtt az állócsillagok. Nem volt azonban egyszerű ezen a módon olyan képet kialakítaniuk, ami többé-kevésbé jól írhatta le az égi mozgásokat, mivel a valóságban számot kellett adni legalább azokról a jelenségekről, amelyek a Nap körüli keringésen kívül a Föld saját tengelye körüli forgásából, a Föld tengelyének a keringési síkkal bezárt szögéből, a Föld- és bolygópályák →ellipszis alakjából következnek.

A legnagyobb nehézséget talán a bolygók látszólagos, ún. retrográd mozgása okozta, vagyis az, hogy a Földről nézve az égbolton időnként mintegy visszafelé haladnak eredeti irányukhoz képest, ami valójában a Nap körüli eltérő sebességű keringésükből és így egymáshoz viszonyított, időről időre változó helyzetükből ered. -- Az előző korok elképzeléseit Eudoxosz (Knidosz, Kr. e. 4. sz.) próbálta meg rendszerezni és finomítani, minden mozgásfajta leírásához újabb kristályszférákat tételezve föl, összesen 27-re növelve azok számát. Az 55 szférára bővített hipotézist vette át Arisztotelész, természetesen megkövetelve a „legtökéletesebb” mozgásfajta, a körmozgás kitüntetett szerepét. Később Hipparkhosz (Kr. e. 2. sz.) a visszafelé ható mozgás magyarázatára bevezette az egyes szférák között legördülő, kisebb és azokhoz hasonlóan átlátszónak képzelt gömbök, az „epiciklus”-ok fogalmát, ahol az egyes égitestek az epiciklusokra rögzítve foglalnak helyet és az epiciklusok középpontjai keringenek a Föld körül körpályákon („deferenseken”). -- Az egész közel-keleti csillagászat sok évszázados megfigyelési adataira alapozva összegezte az ókor csillagászati eredményeit Ptolemaiosz (Alexandria, Kr. u. 2. sz.). Fölhasználta és továbbfejlesztette Hipparkhosz geocentrikus elméleteit, túllépve Arisztotelésznek a körpályákra vonatkozó megkötésein. Föltette többek között, hogy a deferensek excentrikusan elhelyezkedő középpontjai is keringenek az álló Föld körül („ekvánsok”). Olyan rendszert tudott kialakítani, ami az akkor ismert jelenségeket jól írta le és másfél évezreden át e rendszer segítségével tudták viszonylagos pontossággal számítani, nyomon követni, előre jelezni az égi jelenségeket. Műve bizánci és arab közvetítéssel a 12. sz: került a kk. Eu-ba, és lat-ra ford. változatában Almagest néven ismert. Arisztotelész „ideális” követelményeitől való eltérései miatt időről időre bírálták és támadták. -- A róm. és a bizánci világ, jelentős műszaki eredményei mellett, alig mutathat föl számottevő, új termtud. fölismeréseket. A gör. atomelméletet Lucretius Carus (Róma, Kr. e. 1. sz.) De rerum natura c. műve csak közvetítette a lat. világnak. Arisztotelész termtud-nyal kapcsolatos nézeteit Joannesz Philoponosz fejlesztette tovább (Kr. u. 6. sz.) Arisztotelész-kommentárjaiban. --

A középkorban a →népvándorlás viharai közepette számos ókori tud. mű, ismeret maradt fönn, elsősorban az arab kultúrkörben, majd onnan továbbjutott az eu. ktorokba. Az arabok maguk is bővítették termtud. ismereteinket, így a csillagászat (al-Battani [†928], al-Biruni [973--1048]), az optika (Ibn al-Haitam, „Alhazen” [965 k.--1039]), a kémia (al-Rházi, „Rhazes” [825 k.--925]) terén, és közvetítették Eu. felé az ázsiai kultúrkörök tudását: tízes számrendszer, iránytű, puskapor. Eu-ban a 13. sz-ra az ókori termtud. művek jelentős része rendelkezésre állt forrásmunkaként, gör-ből v. arabból lat-ra ford-va. -- Eu. kora kk. világára egészen a 14. sz-ig nem az elméleti tudás fejlődése, hanem a technikai vívmányok megjelenése és elterjedése volt a jellemző. Legjelentősebb a víz- és szélenergia hasznosítása, a vízimalmok és a vízikerék meghajtású egyéb munkagépek (érctörő berendezések, kovácsfújtatók, kallósmalmok, fűrészgépek, kovácsoló gépek) technikai tökéletesítése és elterjesztése főleg az Eu. őserdőibe települő, önellátásra törekvő ktorok érdeme volt. A mechanikai szerkezetek előállítása sok műszaki részletmegoldás kifejlesztését igényelte (fogaskerék-rendszerek, bütykös tárcsa, forgattyús tengely). A kiinduló ismeretek egy részét ugyan ókori forrásokból merítették, de számos találmány a kk-ban született. Ezekhez műszaki ismeretek terjedése társult, ktorokon belül és kívül. A gótikus katedrálisok építése a mechanikai--sztatikai ismeretek bővülésére volt hatással. -- Aquinói Szt Tamás munkássága nyomán a kk. egyetemek az arisztotelészi fil-t fogadták el a gondolkodás vezérfonalaként. Ez előnyös volt a fil. és a teol. számára, a ~ számára azonban a mechanikai mozgásra vonatkozó tételek sok nehézséget okoztak. Az arisztotelészi fil. elvein elinduló skolasztikának az igazság megismerhetőségéről vallott nézetei serkentő hatással voltak a természeti ismeretek kutatásának megindulására. Maga Szt Tamás és tanítómestere, Nagy Szt Albert is a megismert és bizonyított term. igazságok kétségbevonhatatlansága mellett foglalt állást, hasonlóan Szt Ágoston ókori nézeteihez. A teol. igazságok olyan értelmezését tartották helyesnek, ami nincs ellentmondásban a közvetlen, érzékeink által szolgáltatott tapasztalattal. Az efféle érvelések elősegítették a tapasztalati ismeretszerzésen alapuló tud. vizsgálódás elindulását, és fokozatosan háttérbe szorították az addig uralkodó tekintélyi elvet, amely az ókori szerzők véleményét kétségbevonhatatlan igazságként kezelte. -- Előnyös volt a termtud. fejlődéséhez az ókori örökség találkozása azzal a ker. fölfogással, amely szerint a világ Isten teremtménye és azt Isten megismerhető (és megismerendő) törv-ei vezérlik. Vsz. ez volt az a késztetés, ami hiányzott más civilizációk (Kína, India) magas szintű, de a fejlődést nem serkentő kultúráiban. -- Bár Arisztotelész fölfogása uralkodó szerepet töltött be a kk. európai gondolkodásában, bizonyos befolyása az újplatonista és az atomisztikus eszméknek is volt. Míg a skolasztika a világban az Isten rendelése szerinti racionalitást és célrairányultságot (→teleológia) látta, az újplantonizmus a plátóni dualitást (passzív anyag -- mozgató szellemi erő) hangsúlyozta, és különös, misztikus jelentőséget tulajdonított a mat-nak, mivel azt tartotta, hogy Isten a mat. nyelvén fogalmazta meg a természet titkait. A kk. atomista fölfogás nem fogadta el a természetet mozgató szellemi erők működését; szerinte a világ gépezetként működik, melynek alapja az atomok közötti közvetlen érintkezés, mechanisztikus kapcsolódás. -- A 12--13. sz-tól egymás után alakuló kk. európai →egyetemeken kezdődött el az azóta megszakítatlan termtud. vizsgálódás, eleinte mint az ókori gör. és az arab természetismeret újjáéledése v. folytatása, majd egyre inkább a saját kutatás, szellemi fejlődés eredménye. A ktori és pléb. isk-k széles rétegekhez vitték el az ismereteket, biztosítva az utánpótlást az egy-ek számára. -- Az ókorból örökölt spekulatív módszerek és nézetek kiszorításában az egyik döntő lépés a kísérletes vizsgálati módszerek megjelenése. Az empirizmus terén a kezdeményezők a 13. sz. elejétől az oxfordi Merton College-ban működő szerz. prof-ok voltak, így Robert →Grosseteste és tanítványa, Roger →Bacon. Grosseteste kimondta a kísérleti megismerés alaptételét, a természeti jelenségek uniformitásának elvét: „azonos események azonos körülmények között mindig azonos módon folynak le”; ha ismételten azonos eseménysorokat észlelünk, akkor joggal tételezünk föl törv-szerűséget, oksági összefüggést az események mögött. Roger Bacon kísérletei kiterjedtek a tükrök, lencserendszerek és a hő jelenségeire, sőt az →alkímia révén a kémiára is. A 14 sz. elején a Merton College tanárai kezdték mat. szabályba foglalni az egyenletesen változó mozgás első törv-szerűségeit, fölismerve az átlagsebesség fogalmát (Merton-szabály), ezzel elkezdődött a mechanika kimunkálása. --

A 14. sz: →Oresmei Nicolaus (1323 k.--1382) fr. pp. és Johannes Buridan (1295 k.--1358 k.), a párizsi egyetem rektora kritika alá vették Arisztotelész mozgáselméletét, azonos mozgásformát tulajdonítva az égi és földi tárgyaknak. Buridan eljutott az impulzus fogalmához, elvetve, hogy a testek mozgásuk fenntartásához folyamatos erőhatást igényelnének; d'Oresme a Föld tengely körüli forgásából is értelmezhetőnek vélte az égi jelenségeket, fölismerve a mozgás észlelésének relatív voltát. -- A 15. sz: a reneszánsz építészeti, műszaki és művészeti tevékenység váltott ki termtud. érdeklődést, főleg a statika és a látás kérdéseivel kapcsolatban. Maga Leonardo da Vinci (1452--1519) is írt mechanikai témákról, és műszaki terveket készített ötletei alapján (repülés). -- Az újkorban a ~i kutatásnak a 16. sz. elején a csillagászat adott ismét igazi lendületet. →Kopernikusz (1473--1543) heliocentrikus elméletet dolgozott ki, talán Arisztarkhosz ókori elképzeléseinek fölelevenítéseként. Szerinte a világegyetem mozdulatlan középpontja nem a Föld, hanem a Nap, körülötte kering a saját tengelye körül forgó Föld és a többi bolygó. Talán újplatonikus hatásra eredetileg a ptolemaioszi elméletbe beépített, az ideális körmozgásnak ellentmondó elemeket kívánta ezáltal kiküszöbölni, alapos mat. átértékeléssel társítva. Az új szemlélet alapján elvégzett számításaival sikerült is az égitestek távolságaira helyesebb, az addigiaknál sokkal nagyobb értékeket kapnia, és először sikerült helyesen meghatároznia a bolygóknak a Földhöz viszonyított sorrendjét. Elméletének rövid kivonata 1512: a Commentariolus, részletes ismertetése 1543: De Revolutionibus Orbium Coelestium ('Az égi pályák körforgásairól') c. művében olvasható. A tökéletes körpályákon és a forgó szférák elképzelésén alapuló elmélet azonban a föld- és bolygópályák akkoriban még nem ismert elliptikus volta miatt önmagában nem adhatta az égi jelenségek helyes leírását. A megfigyelésekkel való egyezés céljából Kopernikusz kénytelen volt, mint Ptolemaiosz, a szférákon kívül kiegészítő köröket (epiciklusokat, deferenseket) beiktatni rendszerébe, olyan középpontokkal, amelyek maguk is excentrikus pályákon keringenek. Így, bár jobb mat. megoldást adott, nagyrészt elveszítette az új kép egyszerűbb voltát. →Newtonig a gravitáció fogalma sem állt rendelkezésre, hogy értelmes megokolást, ~i értelmezést adott volna a heliocentrikus világképnek. Kortársai számára mindez elkendőzte Kopernikusz fölvetésének jelentőségét. Világképét a 16. sz. természetkutatói közül egyesek (elsősorban az újplatonikus irányzat követői) elfogadták, a többiek kételkedtek benne, v. csak a ptolemaioszi kép egy matematikailag egyszerűbben kezelhető változatának vélték. A De Revolutionibushoz Andreas Osiander által írt előszó is csak mintegy új mat. hipotézisként tüntette föl Kopernikusz elméletét, vsz. az akkor még hiányzó bizonyítékokra való tekintettel (és aligha az egyh. elítéléstől tartva, mint azóta nemegyszer föltételezték, hiszen ezután még kb. 100 évig akadály nélkül foglalkoztatott az elmélet egyh. személyeket és teológusokat is). A heliocentrikus világkép alapeszméjét csak →Kepler (majd Newton) munkássága igazolta. Addig a gyakorlati csillagászati számításokra továbbra is használták a jól bevált ptolemaioszi, arab és kk. táblázatokat, csillagkatalógusokat. Kopernikusz elméletének jelentősége nem önmagában, hanem a kérdés fölvetésében és annak hosszútávú hatásában volt. A heliocentrikus világkép megjelenésének közvetlen hatása a ~i kutatásokra abban állt, hogy értelmetlenné tette az arisztotelészi különbséget az égi és a földi ~i mozgások között: sürgette a mechanika egységes elméletének kidolgozását, és sokkal pontosabb csillagászati adatokat igényelt. -- A csillagászati adatgyűjtés első eredményei a dán Tycho Brahe (1546--1601) érdeme. Észleléseit rendkívüli pontossággal (mindössze 2 szögperces hibával) végezte, noha még nem volt távcső. 1572: egy nova föllángolását észlelte a Cassiopeia csillagképben, az állócsillagok között. Rádöbbent, hogy az égi világban sem uralkodik a változatlanság. 1576: egy üstökös pályájáról megállapította, hogy az keresztezi a bolygók keringési síkjait, ami lehetetlen lenne a szférák létezése esetén. Ennek ellenére nem fogadta el Kopernikusz rendszerét, hanem megfigyelései hatására 1588: olyan világképet javasolt, mely szerint az összes bolygó a Nap körül kering, a Nap viszont a bolygókkal együtt a mozdulatlan Föld körül. -- Kopernikusz világképének egyik lelkes híve és hirdetője Giordano →Bruno (1548--1600), aki nem volt fizikus, sem csillagász. A heliocentrikus rendszerben az óegyiptomi misztika által befolyásolt újplatonista fil. nézeteinek igazolását látta. Egyiptomi eredetű az az elmélete, hogy a csillagok is bolygórendszerrel körülvett napok, és a végtelen világ a mi napunk mint istenség körül forog. Fölfogását egyaránt ellenezték a skolasztikusok és az atomisták. Mágiával határos nézeteit Eu-szerte terjesztette, be akarta építeni a teol-ba. Végül ez vezetett elítélésére és kivégzésére, és nem a heliocentrikus fölfogás, mint azt ált. hangoztatják. --

A klasszikus ~ kezdetei. Galileo →Galilei (1564--1642) jelentős vizsgálatokkal járult hozzá a csillagászati adatok gyűjtéséhez és a mechanika alapvető törv-einek kutatásához. Megsejtette a kopernikuszi világkép jelentőségét, terjesztette azt, s megkérdőjelezte az arisztotelészi ~i képet (szembeszállva annak skolasztikus és újplatonista formáival). 1609: saját készítésű távcsövével az elsők között kezdte vizsgálni az égboltot. Fölfedezte, hogy a Holdon hegyláncok és völgyek láthatók; a Tejút számtalan csillagból áll; a Jupiter körül 4 keringő holdat látott; észlelte a Vénusznak a Holdéihoz hasonló fázisváltozásait és Christoph →Scheiner SJ csillagásszal (1573--1650) egyidőben a napfoltokat. Észleléseiben a kopernikuszi világ tárult szeme elé. Eredményei akkor mégsem számíthattak vitathatatlan bizonyítéknak a kopernikuszi rendszer mellett, elsősorban azért, mert Galilei addigi észleléseit akár heliocentrikus fölfogás nélkül is értelmezni lehetett Tycho Brahe említett, Ptolemaiosz és Kopernikusz közötti kompromisszumos elméletének segítségével. Galilei kiállt Kopernikusz világképe mellett, ennek hatására széleskörű vita alakult ki. Támadták egyetemi körök, mert ált. elfogadták az ókori ~i fölfogást, támadták teol. körök az egyhatyákra (alaptalanul) hivatkozva, olyanok akik a Szentírást szó szerint értelmezték, mert a heliocentrikus világképet a kat. tanítással ellentétesnek tartották. Hiba volt, hogy Galilei is teol. érvelésbe bonyolódott, s emiatt 1616: az ügy a →Szent Officium Kongregáció (az Inkvizíció) elé került. Galileit figyelmeztették, hogy a heliocentrikus elméletet mindaddig csak hipotézisként hirdetheti, amíg megdönthetetlen tud. érvekkel nem tudja nézeteit bizonyítani. 1632: Galilei egyh. jóváhagyással megjelent Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo ('Beszélgetés a két nagy világrendszerről') c. újabb művében ismét a heliocentrikus elmélet mellett állt ki. Érvelései között található a róla elnevezett relativitási elv: egyenletes mozgást végző rendszerből kitekintve nem dönthető el, hogy a rendszer maga mozog-e, v. a környezete. Sajnos a Dialogo-ban fölsorolt újabb bizonyítékok egyik része (főleg a Föld mozgása és az árapály összekapcsolása) nem volt helytálló abban a formában, más érvei nem voltak perdöntőek. Ellenfelei számára nyilvánvaló volt, hogy a tiltások ellenére a kopernikuszi elméletet kívánja bizonyítani. 1633: második perében az egyh. közvélemény ismét megosztott volt, neves egyh. személyek álltak a pártján, de már sokkal súlyosabb ítélet várt rá. Élete hátralevő részét házi őrizetben töltötte otthonában, Arcetriben. Heliocentrikus tanait a Kongregáció elítéltette vele, és megtiltotta azok hirdetését. --

A döntés teol. indokolatlanságát mutatja, hogy a heliocentrikus világképet az egykorú teol-ok és vez. egyh. személyek egy része lehetségesnek tartotta, legalább hipotézisként. Ami az egyhatyákat illeti, közülük Szt Ágoston és Aquinói Szt Tamás kifejezetten tanították, hogy a Biblia nem tud. nézetekben való állásfoglalásra van szánva; más egyhatyáknak a Föld mozdulatlanságát magukban foglaló véleménye nem dogmatikus kérdés volt. A kongr. elhibázott, a tud. kutatás autonómiáját és gondolkodásmódját félreismerő és az egykorú teol. szempontjából is egyoldalú határozata kárt okozott az Egyh-nak és a tud-nak. -- Kétségtelen azonban, hogy azokban az években az összes addig összegyűlt tud. ismeret közül csak Keplernek az ellipszispályákra vonatkozó mérési eredményei, számításai és törv-ei szóltak bizonyossággal a heliocentrikus elmélet mellett. Ezek sem lehettek akkor széleskörűen ismertek v. elismertek, még szakmai körökben sem. Maga Galilei sem fogadta el az ellipszispályák létét, bár levelezésük révén tudott Kepler eredményeiről. A kortársak közül jellemzően →Descartes is csak nagyjából a második Galilei perrel egyidőben, 1629--33: írt (s vsz. a per hatására ki nem adott) kozmológiai művében vetette el a „tökéletes körpályák” követelményét. Kopernikusz rendszere sem eredeti megfogalmazásában vált később elfogadottá. -- Galilei fogsága éveiben folytatta csillagászati megfigyeléseit és a mechanika tanulmányozását, eredményeit 1638: Discorsi delle due novi scienze ('Beszélgetések két új tud-ról') c. művében összegezte. Munkássága, főleg az egyenletesen gyorsuló mozgások körében, mechanikai kísérletekkel bizonyította, hogy a lejtőn legördülő test által elért sebesség a haladási idővel arányos, és ebből következtetett a szabadesésre. Fölismerte, hogy a ferdén elhajított test parabolapályán halad, azaz fölfedezte a mozgások függetlenségének elvét. Kísérletezett az ingamozgás törv-szerűségeire vonatkozóan is. -- Első műve, a Dialogo 1757-ig indexen maradt. Munkásságának jelentősége: ráirányította a figyelmet a heliocentrikus világképre és az új mechanika kidolgozásának a szükségességére; maradandó kutatási módszere. Hipotézisek fölállításával, a problémák absztraháló megfogalmazásával, a megfelelő kísérleti körülmények kiválasztásával és az eredmények mat. kezelésével új irányt képviselt, s ezáltal hatott a köv. korok tud. gondolkodására. Az Egyh. 1992: formálisan is igazságot szolgáltatott neki. --

A mechanika kérdéseivel foglalkozó Domingo de Soto OP (1494--1560) fölismerte a szabadesés egyenletesen gyorsuló mozgás jellegét; Simon Stevin (1548--1622) egy ejtési kísérlete 1586: kimutatta, hogy az esési idő független a test tömegétől; ő írt először sztatikai kérdésről: az egyensúly föltételéről. Isaac Beeckman (1588--1637) az integrálszámításra emlékeztető gondolatmenet szerint 1618: elméleti úton jutott el a sebesség és esési idő arányosságára a szabadesés esetében. Akkoriban a szabadesés és a hajítások vizsgálatával foglalkozni, már csak az ágyúlövedékek röppályája iránti hadászati érdeklődés miatt is, korszerű témaválasztásnak számított. -- Tycho Brahe mérési programját halála után tanítványa, Johannes Kepler (1571--1630) folytatta és vitte sikerre. Kopernikusz rendszerét fogadta el annak világos mat. fölépítése miatt. Kepler újraértékelte Brahe mérési sorozatait, és ezek a vizsgálatai vezettek az ellipszispályák fölfedezésére. A Nap és a Mars több évre visszanyúló pozíció-adatai fölhasználásával kiszerkesztette a Föld és a Mars pályáját. 1609: Astronomia nova c. munkájában közzétette 2 törv-ét: 1. a bolygók ellipszispályákon haladnak az ellipszis egyik fókuszpontjában álló Nap körül; 2. a bolygók napközelben gyorsabban, a Naptól távolabbi szakaszon lassabban haladnak, oly módon, hogy a Napot és a bolygót összekötő sugár („vezérsugár”) azonos idő alatt azonos nagyságú felületet súrol. 3. törv-ét 1619: Harmonices mundi c. művében közölte: a bolygók keringési idejeinek négyzetei úgy aránylanak egymáshoz, mint a Naptól vett középtávolságaik köbei. Ez volt az a pillanat, amikor az új világkép (még csak a leírás, nem a megokolás szintjén) révbe ért, bár nem abban a formában, ahogy kezdeményezője, Kopernikusz elképzelte. A Nap középponttá vált, de nem voltak már szférák, epiciklusok, deferensek, ideális körpályák. Kepler maga Isten dicsőségét látta a csodálatos törv-ekben. Azért a ~i megokolás, hogy „mi tartja a bolygókat a Nap körül?”, „mitől változik a pályamenti sebesség?”, még váratott magára. E téren a megoldást csak kb. 70 év múlva Newton gravitációs törv-e szolgáltatta. Kepler (vsz. Gilbert hatására) egymást vonzó mágneseknek tételezte föl a bolygókat és a Napot. Saját és Brahe mérési adatai alapján csillagászati táblázatot állított össze (Tabulae Rudolphicae, 1627) a korábbi csillagkatalógusok helyett. Távcsövet készített, fölfedezte a fény teljes visszaverődésének jelenségét, tanulmányozta a látás mechanizmusát. -- A mechanika kidolgozásának következő lépései René Descartes (1596--1650) nevéhez fűződnek. Mat. jellegű axiomatikus igazságokra és racionális módszerekre alapozta gondolatmeneteit, kételkedve fogadva minden más ismeretet, előző véleményt. Az oksági kapcsolat és a kételkedés biztos tényeiből logikailag jutott el saját gondolkodó lényének, lelkének és azon túl egy Tökéletes Lény létezése tényéig, a teremtett világ valóságához, melyből az anyagi világot mechanikus gépezetnek tekintette. Termtud. vizsgálataiban döntő szerepet játszott mat. deduktív módszere és sajátos, a gondolkodó szubsztancia és a kiterjedéssel bíró szubsztancia létére alapozott, dualista fil. rendszere. Mechanikai vizsgálatait golyókkal folytatott ütközési kísérleteire alapozta; ezek alapján kimondta az inerciatörvényt: minden test megtartja adott mozgásállapotát, amíg külső hatás nem éri, és a mozgó testek egyenesvonalú pályán igyekeznek mozgásukat folytatni. Az ütközésekre megfogalmazott szabályaiban megjelenik a mozgásmennyiség fogalma és annak megmaradási tétele, melyet a mechanika alaptörv-ének tartott. Fölismerte, hogy a bolygók elliptikus pályákon maradásához állandó erőhatás jelenléte szükséges. --

1644: kozmogóniai örvényelmélete szerint a bolygók az örvénylő ősanyagból jöttek létre; mozgásukat és minden más anyag mozgását is az őket körülvevő ősanyag legfinomabb megjelenési formájának, az éternek az örvénylése okozza, mivel az anyagi közvetítő nélküli távolbaható erőt lehetetlennek tartotta. Elmélete volt az első próbálkozás arra, hogy az egész világegyetem kialakulásának levezetése egységes elvekből kiindulva történjen, és először fordult elő, hogy valaki a látható világot nem a kezdetektől változatlannak, hanem nagy átalakulási folyamatok eredményének tekintette. -- A távcső fölfedezése érdeklődést keltett a →látás és a →fénytan iránt. Descartes egyik fölfedezője volt a róla is elnevezett Snellius--Descartes fénytörési törvénynek, amelyet mechanikai analógiával próbált szemléltetni. Érvrendszere szinte minden kérdésben a mechanikára alapult, így tekintélye révén ő is hozzájárult ahhoz, hogy a köv. évszázadokban a termtud-ban egyeduralkodó szerephez jutott a mechanisztikus, determinisztikus szemlélet, amelyből azonban követői kihagyták Descartes nézeteinek vallásos elemeit. A mechanisztikus irányzat a legkülönfélébb ~i jelenségek értelmezésére előszeretettel alkalmazta a descartes-i éter (fluidum) fogalom változatos formáit. -- Descartes és mások fényterjedéssel, fénytöréssel kapcsolatos nézetei ellenében Pierre Fermat (1601--65) bizonyította, hogy a fény két pont között olyan pályán halad, amelyet a legrövidebb idő alatt tehet meg. Ebből az ún. Fermat-elvből a geometriai fénytan minden tétele levezethető, de az elvnek a fénytanon kívül is jelentős szerepe van a ~ több területén. -- A 17. sz. mechanikájának fontos kutatási ter-e a hidro- és aerosztatika, a nyugvó folyadékok és gázok törv-szerűségei. Az ütközőpont megint az arisztotelészi tétel, a horror vacui volt. Isaac Beeckman 1618: észlelte, hogy a vízszivattyú a vizet csak egy adott vízoszlop-magasságig tudja fölszívni. Evangelista Torricelli (1608--47), Galilei tanítványa 1643: elvégzett kísérletében megmutatta, hogy a higanyoszlop csak 76 cm magasságig emelkedik az egyik oldalán zárt U-alakú csőben (az első barométerben). A higany viselkedésének okát és a fölötte lévő „Torricelli-űr” mibenlétét Blaise →Pascal (1623--62) tisztázta kísérleteivel. Bizonyította, hogy a higany-, ill. általában a folyadékoszlop magassága a külső légnyomástól (a felettünk lévő levegőoszlop nyomásától) és a folyadék sűrűségétől függ, a Torricelli-űrben vákuum van. Kísérleteivel fölfedezte a barometrikus magasságmérést. 1659: fölállította a hidrosztatika róla elnevezett Pascal-törvényét, a nyomás egyenletes terjedéséről folyadékok és (gázok) belsejében. 1654: a légnyomás és a vákuum hatását igen szemléletesen illusztrálta Otto Guericke (1602--86) a magdeburgi féltekékkel. Összeillesztett félgömböket még 8--8 lóval sem sikerült széthúzatni a külső légnyomás ellenében, ha közülük a levegőt kiszivattyúzta, de rögtön szétestek, ha a levegőt beeresztette. Guericke készítette az első vákuumszivattyúkat és vákuumedényeket. Kísérletének leírása Gaspar Schott SJ (1608--66) Mechanica hidraulica--pneumatica c. művében jelent meg (1658). Robert Boyle (1627--1691) folytatta a vákuumtechnikai és barométeres kísérleteket. Változó mennyiségű higannyal feltöltött U alakú üvegcső segítségével kimutatta, hogy adott mennyiségű és hőmérsékletű gáz nyomásának és térfogatának szorzata állandó; az első gáztörv-t Edme Mariotte (1620--84) öntötte mat. formába (Boyle--Mariotte-törvény, 1662). --

A klasszikus ~ kiteljesedése. Christian Huygens (1629--95) Galileitől eltérő kísérleti módszerrel és mat. úton is bizonyította a lejtőn legördülő test sebesség--idő, út--idő összefüggéseit. Bizonyította, hogy szabadesésben a végsebesség csak a kezdő magasságtól, és nem a pálya alakjától függ. 1657: kifejlesztette az ingaórát, 1673: meghatározta a mat. és a ~i ingák lengésidő-összefüggéseit. A körmozgás esetében nemcsak az állandó vonzóerő szükséges voltát ismerte föl (Descartes-hoz hasonlóan), hanem meghatározta a föllépő gyorsulás nagyságát. Az ütközési törv-ek vizsgálatához kiindulópontként több ált. érvényű axiómát állított föl, részben Galilei és Descartes nyomán: a tehetetlenség fogalma, a sebesség vektoriális jellege, a rugalmas ütközés fogalmának bevezetésével az ütközés ált. törv-eit tudta kvantitatív alakban megfogalmazni; új megfogalmazást adott az egyenletes sebességgel haladó koordinátarendszerek ekvivalenciájának (a Galilei-féle relativitási elvnek). Bizonyításaiban közel került az energia-megmaradás tételéhez, a helyzeti és mozgási energia fogalmához. -- Huygens javított a csillagászati (optikai lencsés) távcső szerkezetén, 1656: fölfedezte a Szaturnusz legnagyobb gyűrűjét. Mások vizsgálatai is újabb ismereteket hoztak; így Francesco Grimaldi 1650: fölfedezte a keskeny réseken áthaladó fény elhajlását (diffrakcióját); Olaf Römer (1644--1710) a Jupiter-holdak keringési idejének megfigyelésével 1676: meghatározta a fénysebesség értékét. -- Huygens jelentős eredményekkel gyarapította a fény elméletét; fénytani műve, a Traité de la lumiere ('Értekezés a fényről') 1690: jelent meg. Csak mechanikai módon létrejövő hatást tudott elfogadni, ezért abból kiindulva, hogy a fény vákuumban is terjed, föl kellett tételeznie a láthatatlan, csak közvetítő anyagként szereplő étert. A fény terjedését véges sebességgel történő mozgásállapot-tovaterjedésnek, hullámterjedésnek fogta föl. Szerinte a fény terjedése az éterben lezajló ütközések révén megy végbe, oly módon, hogy az éter részecskéi szomszédaikat meglökve továbbítják a hatást, ami longitudinális (a terjedés irányába mutató rezgési állapotú) hullámterjedést jelentene. Munkásságával a fény hullámelméletének és magának a hullámtannak is a megalapozója lett. Nevéhez fűződik a Huygens-féle elv: egy hullámtér minden pontja további, másodlagos hullámok kiindulópontja. A fénytanra alkalmazva a Huygens-elvből levezethetőek a fénytörés és a visszaverődés törv-ei. -- Isaac Newton (1642--1727) a tömegvonzás törv-e fölfedezésével és a bolygópályák értelmezésével megoldotta a sok száz éves kérdést és elvégezte a mechanika dinamikai megalapozását. Kezdetben a fény elmélete foglalkoztatta, azon belül is a fénytörés, azaz a színek jelensége, a távcsövek képalkotása miatt. A fehér fényt több, eltérő törésmutatójú összetevő elegyének tekintette. A fényterjedést úgy képzelte el, hogy az a fényforrásból kipattanó, majd a tehetetlenség szabályai szerint egyenesvonalúan tovarepülő (éteri) fényrészecskék közvetítésével történik, ellentétben Huygens fölfogásával, aki az étert nyugvónak, csak a hatás továbbítójának vélte. A fény Newton által megalapozott korpuszkuláris elmélete a 20. sz-ig vetélkedett a Huygens által elindított hullámelmélettel. Foglalkozott a prizmák és vékony rétegek színbontásával; fölfedezte a Newton-gyűrűket, és ezek értelmezésénél, eljutva a fény hullámtermészetének küszöbéig, föltételezett valamiféle periodicitást a fényben.

Elméleti és a saját kísérletein is alapuló fénytani eredményeit 1704: az Opticks or a Treatise of the Reflections, Refractions and Colours of Light c. művében adta ki. Fontos eredménye volt a tükrös távcső kifejlesztése. -- A fénytannál is jelentősebb munkássága a mechanika terén. Bevezette a mechanikába az újplatonikusok által használt erő fogalmát. Gondolatmenetének a kiindulópontja az volt, hogy ha egy mozgó anyagi pontra állandóan hat egy centripetális (egyetlen központ felé irányuló) erő, akkor zárt pályagörbének kell előállnia. Fölmerült benne, lehetséges-e, hogy a Holdra uaz az erő hat, mint a szabadesésben lévő földi tárgyakra. Kiszámolta a gyorsulás értékét az inga gyorsulásából a Föld felszínén, és a Földnek a Hold távolságában kifejtett vonzását és az ottani gyorsulás értékét a holdpálya adataiból. Ezután adódott számításaiból a távolság négyzetével csökkenő gravitációs erő ténye. Föl kellett ismernie, hogy egyrészt minden test kifejt hasonló erőt és két test között a vonzóerő arányos a testek tömegének szorzatával, másrészt a tömeg hatása olyan, mintha az a súlypontjában koncentrálódna. Mindebben már benne foglaltatott az általános tömegvonzás törv-e. Későbbi számításaiból kiadódott, hogy a centrális és a távolsággal négyzetesen csökkenő nagyságú erő hatására elliptikus pályáknak kell kialakulniuk. A gravitációra vonatkozó és az egész mechanikát átformáló tételeit 1687: a Philosophiae Naturalis Principia Mathematica c. művében tette közzé. Bevezetőjében axiómaként mondta ki a máig Newton törvényeiként ismert 3 tételt. Az 1., az inerciatörvény már elődeinél (Galilei, Descartes, Huygens) szerepelt valamilyen formában; ehhez a 2. törv-ben hozzáadta saját meghatározását az erő fogalmáról, összefüggést állítva föl a gyorsulás, a gyorsított tömeg és a gyorsulást okozó erő között (szöges ellentétben az arisztotelészi mozgatóerő és sebesség közötti összefüggéssel); a hatás--ellenhatás egyenlőségéről szóló 3. törv-e adódhatott számára akár elődei ütközési kísérleteinek helyes értelmezéséből, akár a tömegvonzás jelenségéből. A gravitáció mechanizmusa később is foglalkoztatta. 1717: az Opticks 2. kiadásának függelékében a tömegvonzást is egymásra erőhatást gyakorló éteri részecskéknek tulajdonította, tagadva uakkor a Descartes-féle örvények létét. Fölvetette azt a gondolatot, hogy a szilárd testek kohéziója és más ~i és kémiai jelenségek mögött ugyancsak hasonló (de a gravitációtól eltérő) éter-effektusok állhatnak.Világképében a mozgások egyszerű kinematikai leírása v. a kavargó örvények föltételezése helyett mat. eszközökkel kifejezhető és értelmezhető erők vették át a szerepet, és Newton szintézise az a pont, ahol már teljesen véget ér az ókori természetfil. hatása a mechanikára. Newton hű maradt teol. tanulmányaihoz is, vallásos meggyőződése kitűnik műveiből, de fölfogásának egyes elemei a →deizmus felé mutatnak. A Newton ált. tömegvonzási törv-ében szereplő állandót földi körülmények között 1798: Henry Cavendish (1731--1810) határozta meg, torziós mérleg segítségével. A Föld saját tengelye körüli forgását 1851: Jean Foucault igazolta a párizsi Pantheonban elvégzett ingakísérletében. Az inga lengési síkját a térben mindig megtartja; Foucault kísérletében a hosszú inga alatt lassan elforduló környezet mutatta be szemléletesen a Föld forgását. A ~ban alapvető helyet elfoglaló megmaradási tételek közül az elsőt 1686: Gottfried Wilhelm →Leibniz (1646--1716) ismerte föl, mely szerint a testek mozgási energiájának („eleven erejének”) és helyzeti energiájának összege állandó marad a mozgás folyamán. -- Bár mindezekkel a 18. sz. elejére tisztázódtak a mechanika (beleértve az égi mechanikát is), a fény- és a hullámtan alaptételei, a köv. nemzedék hozzájárulása sem kevésbé jelentős a mechanika ált. megfogalmazásához. A haladás szempontjából kulcsfontosságú volt, hogy a 17. sz: a szükséges mat. eszközök (koordináta-geometria, a differenciál- és integrál-, variáció- és valószínűségszámítás) terén is jelentős eredmények születtek. E téren Descartes és Newton szerepén kívül fontos megemlíteni Fermat, Pascal, Jacob Bernoulli, Euler és Leibniz mat. munkásságát. -- A ~ és a mat. terén Leonhard Euler (1701--83) folytatta Newton művét. Newton mechanikai törv-eit matematikailag pontosabb alakba öntötte és általánosította pontrendszerek és merev testek egyensúlyi helyzetének és mozgásának leírására. A merev testek forgó mozgásának tárgyalásával kapcsolatban ő vezette be a tömegközéppont, a forgatónyomaték, a tehetetlenségi nyomaték fogalmát. Folyadékok áramlásának leírására hidrodinamikai mozgásegyenleteket állított föl; a folyadékáramlással kapcsolatos kontinuitási egyenlete az anyagmegmaradási elv első jelentkezése. Mat. tanulmányaihoz kapcsolódóan foglalkozott a húrok rezgésével, általában a rezgőmozgással, és fölfedezte a rezonancia jelenségét. -- Euler témaköreihez hasonló a Bernoulli család több fizikus--matematikus tagjának a tevékenysége. Johann Bernoulli (1667--1748) nevéhez mat. munkássága mellett a húrok rezgéseire vonatkozó eredmények fűződnek, a differenciálegyenletekkel kapcsolatos vizsgálatai révén. Daniel Bernoulli (1700--82), ugyancsak mat. eredményeihez kapcsolódóan 1738: fölállította az energiatételt kifejező Bernoulli-egyenletet az összenyomhatatlan és örvénymentesen áramló folyadékokra. --

A gravitációs vonzóerővel kapcsolatban sokáig vitatták: lehetséges-e közvetlen érintkezés nélküli kölcsönhatás. Rómában 1753: és 1768: Rudjer Josip →Boškovi$&c SJ (1711--87) horvát csillagász azt a máig helytálló fölfogást bizonyította, hogy két egymás felé közeledő tárgy vonzóerejének, ami nagy távolságra csak gravitációs vonzás lehet, már ütközésük előtt fokozatos átmenettel taszító erővé kell változnia. Tehát még a látszólag közvetlen érintkezéssel létrejövő hatás is valamiképp távolsági módon működik. -- A Newtont követő korszakban több, a newtonitól eltérő, általánosabb megközelítés született a mechanika kérdéskörében. Jean le Rond d'→Alembert (1717--83) bevezette az inerciaerő fogalmát (d'Alembert-elv, 1743), míg 1717: Johann Bernoulli fölvetése nyomán Joseph-Louis Lagrange (1736--1813) az egyensúly föltételeit vizsgálva 1788: fogalmazta meg a virtuális munka elvét. E két elv a külső kényszerfeltételek által meghatározott mozgások leírásánál játszik szerepet. -- Egy másik vonulatot képvisel a variációs és szélsőérték-elvek alapján fölállított törv-ek csoportja, melyek elsősorban Pierre Maupertuis (1698--1759), Euler, Lagrange, majd később William R. Hamilton (1805--65) és Karl Jacobi (1804--51) munkásságához fűződnek.

Ide tartozóak: a Maupertuis-től származó legkisebb hatás elve, amelyik a Fermat-elv mechanikai megfelelője (1744); a Lagrange-féle mozgásegyenletek, a Hamilton-féle kanonikus mozgásegyenletek, a Hamilton--Jacobi-egyenlet, a Hamilton-elv (1834). Az elvek kidolgozása számos gyakorlati és alkalmazott feladat megoldását is eredményezte. -- A mechanika fejlődése hatott a csillagászatra is. Newtonnak az üstökösök pályájára adott magyarázatát 1705: Edmond Halley (1656--1743) fejlesztette tovább. Az égitestek saját tengelye körüli forgásánál föllépő precesszióra és nutációra (a forgástengely mozgásai) d'Alembert állított föl elméletet. Immanuel →Kant (1724--1804) vetette föl azt a hipotézist, hogy a Naprendszer egy meteorithalmazból alakult ki, összetömörülve a gravitációs vonzás következtében. Kant gondolatát 1796: Pierre-Simon →Laplace (1749--1827) öntötte általánosabb alakba, egy kezdetben izzó, forgó mozgást végző gáztömeg föltételezéséből kiindulva. A Kant--Laplace-elmélet egészen a 20. sz. új fölfedezésekig központi szerepet töltött be a világegyetemről alkotott képünkben. A Laplace nevéhez fűződő ~i eredmények nagyobbik része kapcsolatos mat. munkásságával. Elsősorban a differenciálegyenletek segítették hozzá számos hidrodinamikai, hőtani, hangtani kérdés tisztázásához (Laplace-egyenlet az áramlásokra, hanghullámok terjedési sebessége) és a potenciál-elmélet megalapozásához. Alapvetőek eredményei a kapillaritás jelenségével kapcsolatban. -- A 18. sz. mechanikai gondolkodásmódja indította Laplace-t egy elméleti fölvetésre. Úgy vélte, ha lenne olyan lény, aki ismerné egy adott pillanatban a világegyetem minden részecskéjének hely- és impulzus- (sebesség-) koordinátáját, akkor a mechanika törv-ei segítségével képes volna a múlt és a jövő minden történését pontosan átlátni (Laplace démona). Ez az ismeretelméleti szempontból nagy hatást gyakorló és csak a 20. sz. fölfedezések fényében hamisnak bizonyuló föltételezés tükrözi igazán a 18--19. sz. determinisztikus szemléletét. -- A mágnesség, az elektromosság v. a hőtan egyes kérdései időről időre fölmerültek ugyan, de a mechanika és a fénytan sikerei hosszú ideig szinte minden más irányú érdeklődést elsorvasztottak. A 18. sz: rohamosan megnőtt az érdeklődés a többi tud-terület iránt. A mágnesség vizsgálata a 13. sz: kezdődött, amikor Eu-ban ismertté vált az iránytű. Pierre Maricourt („Petrus Peregrinus”) 1269: végzett kísérletet egy gömb alakú mágnessel, fölfedezve a mágneses pólusokat. 1600: William Gilbert (1544--1603) állapította meg, hogy kétféle mágnespólus létezik, föllép közöttük vonzó- és taszítóerő, s hogy a kétféle mágnesség nem választható szét. Fölismerte, hogy a Föld maga is mágnesként viselkedik, és fölfedezte, hogy az iránytű nemcsak az É--D-i irányt követi, hanem a földr. szélességi foktól függő mértékben lehajlik a vízszintestől (inklináció). Fölvetette, hogy a Föld mágnesként vonzhatja a Holdat. Gilbert dörzselektromos kísérleteket is végzett. Bár sok anyagról derítette ki, hogy elektromossá tehető, a kétféle elektromos töltés létére nem talált rá. Gilbert a mágnesség és az elektromosság jelenségét egyaránt a mágnesekből ill. elektromossá tett tárgyakból kiáradó és az anyagokon áthaladó fluidummal magyarázta. -- A vákuum-kísérleteiről nevezetes Otto Guericke 1672: fejlesztette ki az első dörzselektromos eszközt, amivel hatékonyabb elektrosztatikai kísérleteket lehetett végezni. -- 1733: Charles François Dufay (1698--1739) elsőként észlelte a kétféle elektromosság létét, s hogy az azonos töltésű taszítja, az ellenkező vonzza egymást; megkülönböztette az üveg és a gyanta dörzsölésénél föllépő elektromosságot. Eredményei hatására 1746: Jean-Marie Nollet SJ (1700--70) átdolgozta Gilbert fluidum-elméletét kettős effluvium--affluvium-elméletté. 1731: Stephan Gray (1666?--1736) fedezte föl az elektromosan vezető anyagokat, és fölismerte, hogy a (sztatikus) villamosság a testek felületével áll kapcsolatban. A töltések összegyűjtésére alkalmas leideni palackot (az első kondenzátort) 1745: E. J. von Kleist plnos és tőle függetlenül Pieter van Musschenbroek (1692--1761) holland prof. találta föl. A galvánelemek föltalálásáig az elektrosztatikai kísérletek a töltéseket keltő dörzselektromos gép és a nagyobb mennyiségű töltést összegyűjteni képes leideni palack segítségével folytak. Benjamin Franklin (1706--90) villámhárító segítségével töltött föl egy leideni palackot, bizonyítva, hogy a villám elektromos jelenség, és bemutatta a kisülések csúcshatás-jellegét. Ő csak egyetlen töltésfajtát tételezett föl: az ún. üvegelektromosságot; a különféle elektrosztatikus jelenségeket ennek többletével (pozitív) v. hiányával (negatív) és folyadékszerű áramlásával próbálta magyarázni. Az egyetlen elektromos folyadékon alapuló elmélete tévesnek bizonyult ugyan, de ötletében maradandó, hogy először itt jelentkezett a töltésmegmaradás elve. Franklin elképzelése nem tudta magyarázni, hogy pozitív elektromos töltés hiányában (az általa negatívnak tekintett állapotban) miért taszítják egymást az anyagok.

Ebből kiindulva tételezte föl Franz Ulrich Theodor (Aepinus, 1724--1802), hogy kétféle elektromos töltés létezik, és a dörzsölésnél a töltések nem keletkeznek, hanem szétválnak (mai kifejezéssel ez az elektromos megosztás és töltésmegmaradás elvét jelenti). A következő kérdés az elektromos vonzó- és taszítóerő távolságtól való függésének törv-e volt. 1767: Joseph Priestley (1733--1804) matematikailag bizonyította a távolsággal négyzetesen csökkenő erőhatást. Mások kísérletileg jutottak ugyanerre az eredményre: így Henry Cavendish és tőle függetlenül Charles Auguste de Coulomb (1736--1806). Mindketten torziós erőméréssel igazolták a törv-t, amely 1785: Coulomb-ról kapta nevét. Coulomb torziós méréseit kiterjesztette a mágneses vonzás vizsgálatára is. Cavendish munkáiban szerepel először, ha nem is mai formájában, számos elektromossággal kapcsolatos fogalom: elektromos potenciál, vezetőképesség, dielektrikum és kapacitás. Az erőtörv. alakjának ismeretében vált lehetővé az elektromos jelenségek ált. törv-einek megfogalmazása. A mechanikai Laplace-egyenletből kiindulva 1811: Simeon Denis Poisson (1781--1840) állította föl az elektrosztatika alaptörv-ének számító Laplace--Poisson-egyenletet, majd hasonló módon fogalmazta meg 1824: mat. alakban a magnetosztatika törv-eit. A további mat. kimunkálás Karl Friedrich Gauss (1777--1855) érdeme (elektrosztatikai Gauss-tétel). Az elektrosztatikai kérdéskör tisztázása után logikusan következtek az áramló elektromos töltések hatásaival kapcsolatos fölfedezések, amihez a dörzselektromos gépnél erősebb töltésforrások alkalmazása volt szükséges. --

Luigi Galvani (1737--98) békacombokkal végzett kísérletével (1780, 1791) fölfedezte a bio-elektromosságot. 1793: Alessandro Volta (1745--1827) megállapította, hogy a békacombok csak akkor rándulnak össze, ha nem egy, hanem kétféle fémmel érintkeznek. Ez indította Voltát arra, hogy 1800: a dörzselektromos gépnél erősebb és állandó áramot adó elemet (Volta-oszlopot) készítsen cink- és rézlemezekből. Volta másik találmánya az elektroszkóp volt, ami a későbbiekben mérőműszerként elősegítette az elektromossággal kapcsolatos kísérleteket. A galvánelemek működésének kémiai hátterét Humphry Davy (1778--1829) tisztázta, egyben megalapozva az elektrokémiát. Davy fedezte föl az elektromos ívlámpát. Az áram mágneses hatását 1820: Hans Christian Oersted (1777--1851) mutatta ki először kísérletileg, árammal átfolyt vezető közelébe helyezett iránytűk kitérése révén. A fölfedezése által keltett érdeklődés igen rövid idő alatt számos további kísérleti vizsgálatot eredményezett. Az áram mágneses hatásának pontos törv-szerűségét Jean-Baptiste Biot (1774--1862) és Félix Savart (1791--1841) mérései és azok Laplace általi elméleti értelmezése tisztázták (Biot--Savart-törvény, 1820). Két, árammal átfolyt vezető egymásra gyakorolt mágneses erőhatását 1820: André Marie Ampére (1775--1836) kísérletei és mat. interpretációja szolgáltatták. Ő vetette föl és bizonyította, hogy egy árammal átjárt vezetőhurok, amit szolenoidnak nevezett, és egy lapos mágnes hasonló mágneses teret kelt a környezetében. Ez a tétel mindmáig hasznos szolgálatot tesz az anyagok mágneses tulajdonságainak szemléletes, atomelméleti leírásánál. -- Michael Faraday (1791--1867) figyelmét Oersted fölfedezése irányította az elektromosságra. 1831: fölfedezte az elektromágneses indukciót: egy árammal átfolyt vezető mágneses állapotának a változása feszültséget kelt, áramot indít egy másik vezetőkörben. Fölfedezte az elektromotor működési elvét. Faraday vizsgálatai szolgáltatták az elektrolízis törv-eit, melyeknek az atomelmélet kifejlesztésében lett jelentős szerepük. Vizsgálta az anyagok elektromos (dielektrikumok) és mágneses tulajdonságait; fölfedezte, hogy minden anyag mágnesezhető, legfeljebb kisebb mértékben, mint a vas (para- és diamágneses anyagok). Kísérleti megfigyeléseinek értelmezésére a távolbaható erők helyett bevezette az erővonalakkal átjárt tér fogalmát, ami a későbbiekben közvetlenül a klasszikus elektrodinamika, közvetve a modern térelméletek kiindulópontja lett. Míg a távolbaható erő két test között lép föl, az erőtérre alapozott fölfogásban egy mágneses v. elektromos töltésű test módosítja maga körül a teret (akkor is, ha másik test nincs jelen), és a módosított tér gyakorol hatást más testekre. -- Az elektromágneses indukcióval kapcsolatos vizsgálatai során 1834: Heinrich F. E. Lenz (1804--65) fölfedezte: az indukált áram mindig olyan irányú, hogy akadályozza a változást (Lenz-szabály). -- Faraday fölfedezéseit, erőtér-fogalmát és az elektromosság, mágnesség addigi eredményeit James Clerk Maxwell (1831--79) öntötte máig megcsodált mat. alakba, összefüggést adva az elektromos és mágneses térerősségek, indukciók, töltések között. A teljes Maxwell-elmélet összefoglalólag 1873: a Treatise on Electricity and Magnetism c. dolgozatában jelent meg. Egyenleteiből (az anyag atomos szerkezetével összefüggő jelenségek kivételével) az egész elektromágneses jelenségkör mat. úton levezethető. Szerepe hasonló az elektromágnesség területén, mint Newton elméletének a mechanika terén. Maxwell az alapvető ~i törv-ek szimmetriáiban bízva, egyenleteibe olyan tagot is belefoglalt, amelynek hatását addig nem észlelték. Ezzel a Maxwell-egyenletekből addig ismeretlen jelenségek is következtek, majd kísérletileg igazolták azokat, így 1888: a fénysebességgel terjedő elektromágneses hullámok létét (Heinrich R. Hertz) és azt a fölismerést, hogy a fény és az elektromágnesség között kapcsolat van. Nem kevésbé vált fontossá az a tény, hogy nem bizonyultak sikeresnek az elmélet megértetésére -- a korabeli gondolkodás szellemében -- kieszelt bonyolult mechanikai modellek. Ez egyre növekvő kételyeket ébresztett az addig uralkodó mechanikai világkép iránt. Fokról fokra kezdett teret nyerni a fölismerés (ami 1995: a 20. sz. kvantummechanikája, mikro~ja és térelméletei után természetesnek számít), hogy a ~i fölfedezések kevésbé szemléletesen értelmezendők, és többnyire nem magyarázhatók mechanikai analógiákkal. --

A 18. sz. folyamán a fény Newton-féle korpuszkuláris elmélete vált uralkodóvá a Huygens-féle hullámelmélettel szemben, bizonyára Newton tekintélye és a kor mechanisztikus szemlélete miatt. A 19. sz. első éveiben Thomas Young (1773--1829) állt a hullámelmélet mellé. Az interferencia fölfedezésével a hullámelmélet szemszögéből tudott magyarázatot adni a Newton-gyűrűk jelenségére, sőt 1802: éppen Newton régi mérési adatai alapján fényhullámhosszat meghatározni. Uebben az időben más kísérleti fölismerések is támogatták a fény hullám természetét, mint Etienne Louis Malus (1775--1812) és David Brewster (1781--1868) valamint Faraday fénypolarizációra vonatkozó vizsgálatai. A polarizációs eredmények a fényhullám transzverzális (a terjedési irányra merőleges rezgési állapotú) jellegét mutatták Huygens eredeti föltevésével szemben, egyben a korpuszkuláris elméletnek is ellene mondva. A hullámelmélet további megerősítését jelentette Augustin Fresnel (1788--1827) elméleti és kísérleti munkássága a fény-diffrakció jelenségének értelmezésével kapcsolatban. Fresnel 1819: az elemi hullámok elvének kimondásával kiterjesztette a Huygens-elvet a keskeny résen történő fényelhajlás esetére (Huygens--Fresnel-elv), ahol figyelembe kell venni az elemi hullámok egymásra hatását, interferenciáját: fázisuk szerint erősíthetik, gyengíthetik, v. akár kiolthatják egymást. Fresnel és Dominique Francoise Arago (1786--1853) megalkották az első interferométert. Fresnel kidolgozta a fény hullámtermészetének mat. elméletét, beleértve a fénypolarizációval kapcsolatos jelenségek értelmezését. A fényelhajlás jelenségét optikai rácson vizsgálta Joseph Fraunhofer (1787--1826). A fény terjedési sebességét mérte levegőben Hyppolite Fizeau (1819--96), ill. kristályokban és folyadékokban Jean Foucault (1819--68). Döntő eredmény volt, hogy a fény sebessége vízben kisebbnek bizonyult, mint levegőben: ezt csak a hullámelmélet tudta helyesen értelmezni.

Mindezek ugyan a fény hullámelméletét bizonyították, de a fényterjedés további kérdéseket vetett föl. Ahogy nem lehetett a fényelhajlást, a fényhullámhossz-meghatározást v. a fénypolarizációt összeegyeztetni a korpuszkuláris elmélettel, ugyanúgy nem sikerült a fény immár kísérletileg bizonyított transzverzális tulajdonságait magyarázni az éter akkor általánosan elfogadott föltételezésével, amely csak longitudinális úton történő fénytovábbítást értelmezett volna. Ebben a kérdésben még sok további fölvetés és vizsgálat következett, mígnem 1887: Michelsonnak a Fresnel--Arago-féle interferométer egy változatával végzett híres mérése végleg be nem bizonyította az éterelmélet tarthatatlanságát. A fény természetét illetően a legnagyobb jelentősége annak volt, hogy a Maxwell-elmélet egyesítette a fénytant és az elektromágnességet, így e két jelenségkör azonos értelmezést kapott. Ezzel Maxwell 1868: megalapozta a fény elektromágneses elméletét. -- Az elektromágnesség klasszikus elméletének betetőzését 1891: Hendrik Antoon Lorentz (1853--1928) elektron-elmélete jelentette, annak ellenére, hogy az még az éterelmélet alapján állott és csak az elektromágneses jelenségek létrejöttét tulajdonította az anyag elektromos töltésű részei mozgásának. Másik irányban elmélete megmutatta az elektromágneses tereknek az anyagra gyakorolt hatását. Így a Maxwell-elmélet továbbfejlesztésével az elektromágnesség és az anyagszerkezet közötti kölcsönös kapcsolat tárult föl, ami hozzájárult az atomelmélet fejlődéséhez. -- A hőtan tud-ága szintén a 19. sz: érkezett fordulópontjához. A fénytanhoz és az elektromágnességhez hasonlóan a hőtanban is 2 elmélet vetélkedett egymással. A hőszubsztancia- (kalorikum-, flogiszton-) elmélet egy finom hő-anyagot tételezett föl a hőtani jelenségek okaként, míg a kinetikus elmélet a hőt az anyagrészecskék mozgásával hozta kapcsolatba. Az utóbbi, a 17. sz. végén elterjedt nézet forrása az atomisztikus fölfogás volt. A hő-anyag elmélet azon megfigyelésből származott, hogy hőátadásnál, fázisváltozásnál a leadott és fölvett hő mennyisége azonos: adódott a következtetés, hogy egy létre nem hozható és el nem tűnő mennyiségről van szó, de nyilvánvalóan hozzájárult az ötlet fölvetődéséhez az éter analógiája. A hő-anyagról föltételezték, hogy rugalmas folyadék, mennyisége nem változtatható, és különböző módokon kötődik a látható anyaghoz. A 18. sz: a hő-anyag elmélet vált uralkodóvá. --

A hőtan megalapozásának előfeltétele volt a mérési módszerek és a használt fogalmak létrejötte. A 17. sz. elején kifejlesztették a hőmérők több típusát (az elsőt Galilei). A 18. sz. elején megjelentek a ma is használatos Celsius- és Fahrenheit-hőmérsékleti skálák. A hőtan alapfogalmait (hőmennyiség, fajhő, latens hő, olvadási hő, párolgási hő, hőegyensúly) nagyrészt Joseph Black (1728--99) egyetemi előadásai vezették be v. fejlesztették tovább. 1822: Joseph Fourier (1768--1830) még a hő-anyag szemlélet talaján alkotta meg a hővezetés mat. elméletét. A 18. sz. végére a gyakorlatban is elterjedt a gőzgép, melynek elvét és első változatait Denis Papin (1647--1714), Thomas Savery és Thomas Newcomen (1663--1729) dolgozták ki a 17--18. sz. fordulóján, végleges változatát 1769: James Watt (1736--1819) alkotta meg. A gőzgép működésének elemzése vezetett a termodinamika megalapozásához. Sadi Carnot (1796--1832) a hőerőgépek hatásfokának elméletét teremtette meg, még a hő-anyag elmélet alapján állva. A hő kinetikus elmélete egy időre háttérbe szorult, bár korábban neves tudósok fogadták el (Francis Bacon, Boyle, Daniel Bernoulli, Euler). Fölelevenítése Benjamin Thompson (Lord Rumford, 1753--1814) munkásságának az eredménye. Mérlegeléssel bizonyította, hogy jég olvadásakor a hőmennyiség befogadása nem növeli az anyag tömegét. Majd 1798: megfigyelte, hogy ágyúcső fúrásakor addig termelődik a hő, amíg a surlódással járó művelet tart, és ebből levonta a következtetést, hogy a hő a mechanikai munkavégzés, mozgás következtében keletkezett. 1799: Davy mutatta ki, hogy környezetétől elszigetelt két jégdarab összedörzsölésekor víz keletkezik, ahol az olvadási hő csak a mechanikai munkából származhat. A kinetikus elmélet sikeréhez hozzájárult a különböző energiafajták közötti kapcsolatnak, vagyis az energiamegmaradás tételének fölfedezése. A mechanikai energia és hőenergia ekvivalenciáját 1842: Robert Mayer (1814--78) mondta ki. 1840: James Prescott Joule (1818--99) fölfedezte az elektromos áram hőhatását, 1845: kísérletileg meghatározta a mechanikai és hőenergia egyenértékét. Az energiamegmaradás tételét ált. alakban 1847: Hermann von Helmholtz (1821--94) fogalmazta meg. -- Rudolf Clausius (1822--88) a mechanikai és hőenergia ekvivalenciáján alapuló energiamegmaradást a termodinamika 1. főtételének tekintette, és 1854: kimondta a 2. főtételt (annak egyik megfogalmazásában): a hő önként csak melegebb testről áramolhat hidegebbre. 1865: bevezette az →entrópia fogalmát, mely az anyag állapota rendezettségének és a termodinamikai folyamatok megfordíthatóságának ill. megfordíthatatlanságának jellemzője. Clausius kezdte el a gázok kinetikus elméletének rendszeres kidolgozását. -- James Maxwell a gázrészecskék sebesség-eloszlására dolgozott ki mat. elméletet, és 1860: fölfedezte az ekvipartíció elvét, azaz hogy a gázrészecskék minden szabadsági fokára azonos energiamennyiség jut, aminek nagysága csak a hőmérséklettől függ. -- Ludwig Boltzmann (1844--1906) a kinetikus elmélet továbbfejlesztéseként megalapozta a statisztikus mechanikát, általánosította a Maxwell-féle statisztikus sebességeloszlási törv-t (1875: Maxwell--Boltzmann-eloszlás) és az ekvipartíció elvét. 1877: összefüggést talált az entrópia és a statisztikus valószínűség, azaz a makroszkópikus termodinamika és a mikro~i állapotok között. Elmélete mikro~i (atomi) szinten szolgáltatott magyarázatot a természeti folyamatokban jelenlévő irreverzibilitásra (meg nem fordíthatóságra), és az addigi mechanisztikus és determinisztikus szemlélettel szemben statisztikus értelmezést adott a termodinamikának. -- A modern ~ kialakulása (a Planck-féle sugárzási törv. későbbi fölfedezése) szempontjából jelentős a hősugárzásra vonatkozó Stefan--Boltzmann-törvény, melyre 1878: Joseph Stefan (1835--93) kísérletileg, 1884: Boltzmann elméleti úton jutott, s mely a hősugárzást kibocsátó anyag hőmérséklete és a kisugárzott teljes energiamennyiség közti kapcsolatot írja le. --

Az újkorban a ~ egyes ágainak, sőt ált. a termtud-oknak a fejlődését vezérfonalként kísérte végig az anyag atomos fölfogásának fejlődése. A mai fogalmaink szerinti atomelmélet a 18. sz: indult el, bár az anyagot alkotó részecskékre vonatkozó ókori eszmék a kk-ban is valamilyen formában időről időre fölbukkantak a természetfil. elméletekben, arab (Al-Razi, Avicenna, Averroës) és skolasztikus (Nagy Szt Albert, Aquinói Szt Tamás) gondolkodók körében egyaránt. -- A matematikus és fil. Pierre →Gassendi (1592--1665) és Marin →Mersenne (1588--1648) -- mindketten papok és a mechanisztikus fölfogás jelentősebb képviselői Galilei és Descartes mellett -- fölújították Démokritosz atomfelfogását, de olyan értelemben átformálva, hogy az a többi fil. irányzat számára is elfogadhatóvá vált. Gassendi az atomokat nem örök életűnek, hanem teremtettnek, számukat végesnek, mozgásukat Isten által elrendeltnek tartotta. Úgy vélte, az anyagok sokféleségét az atomok eltérő kapcsolódásai okozzák. Gassendi fil. elméletének szerepe volt abban, hogy az újkorban ismét szélesebb körben elterjedt az ógör. atomelmélet, sőt a természettudósok között is megnőtt az érdeklődés az atomos fölfogás iránt. A jezsuita Bošković által kidolgozott atomelmélet (közel 100 évvel a modern atomelmélet kiépülése előtt) egymást vonzó és taszító pontok háromdimenziós hálójából fölépítettnek tekintette az anyagokat. Kikerülhetetlen volt az atomelmélet mindazoknak, akik a hő kinetikus, azaz anyagrészecskék mozgásán alapuló elméletének a hívei voltak. Közöttük volt Newton, aki Boyle gáztörv-ét értelmezte részecskék mozgásával, majd hasonlóan Daniel Bernoulli, aki 1738: fölvetette a kinetikus gázelmélet egyes tételeit (pl. a gáznyomás és az anyagrészecskék sebességének összefüggését). -- A döntő lökést a modern atomelméleteknek a kémia 18. sz. föllendülése adta. Antoine-Laurent Lavoisier (1743--94) munkássága révén vált világossá a különbség a vegyületek ill. elemek, azaz összetett ill. egyszerű anyagok között. Joseph-Louis Proust (1754--1826) fölfedezte a kém. vegyületekben az állandó súlyviszonyok törv-ét, hogy ti. az egymással vegyületet alkotó anyagok mindig azonos súlyarányokkal vesznek részt a kém. reakcióban. Ezt a törv-t 1809: John Dalton (1766--1844) továbbfejlesztette a többszörös súlyviszonyok törvényévé: bizonyos anyagok többféle arányban is képesek egyesülni, de ezen belül az azonos elemek arányai mindenkor a kis egész számok szerintiek. Louis-Joseph Gay-Lussac (1778--1850) az egymással vegyülő gázok térfogatára talált hasonló törv-szerűséget, majd Amadeo Avogadro ( 1776--1856) sikeres hipotézise volt, hogy azonos állapotú (hőmérsékletű, nyomású, térfogatú) gázmennyiségben azonos számú atom, ill. molekula van (1811: Avogadro-szám, ill. első meghatározójáról 1859: Loschmidt-szám). Avogadro szabálya módot adott, hogy az egyes →elemek atomjainak egymáshoz viszonyított súlyarányait, az atomsúlyt számos elemre meghatározzák. Dalton fölismerte, hogy mindezek magyarázatára az atomelmélet alkalmas, föltételezve, hogy a kém. elemek tovább nem osztható, szerkezet nélküli részecskékből állnak, és ezen belül egy-egy elem atomjainak jellemzői azonosak, a különböző elemek atomjai különbözőek. 1869: Dmitrij Mengyelejev (1834--1907) s tőle függetlenül Lothar Meyer (1830--95) az addig megismert 63 elemet atomsúly szerint sorbarendezve azt találták, hogy egyes kémiai és ~i tulajdonságok periódikusan ismétlődve jelentkeznek a táblázatban. A tény ezzel ugyan ismertté vált, de a magyarázatára -- ami az atomszerkezetből adódik -- csak további fölismerések után derült fény. A periódusos rendszer első eredményei és egyben bizonyítékai közé tartozott, hogy meg tudta jósolni a még föl nem fedezett elemek tulajdonságait. -- Azon további ismereteket, hogy az atomoknak mégis van belső szerkezetük és valami módon az elektromos töltés szerepet játszik az atomok fölépítésében, először az elektrokémiai és egyéb, elektromossággal kapcsolatos vizsgálatok szolgáltatták. Faraday az elektrolízis törv-eit vizsgálva áramot vezetett oldatokon keresztül és 1834: összefüggést kapott a kivált anyagmennyiség (azaz a kivált atomok száma) és az átfolyt elektromos töltésmennyiség között.

Ez fölvetette a gondolatot, hogy az anyag atomos szerkezetéből az elektromosság atomos szerkezete következik. George J. Stoney (1826--1911) nevezte el 1874: az elektromosság alapegységét →elektronnak, anélkül, hogy az elektron természete már tisztázott lett volna, s 1881: Helmholtz-cal együtt Stoney mondta ki, hogy minden elektromos töltés az elemi töltés egész számú többszöröse. Ismert volt, többek között Faraday kísérleteiből, hogy légritkított gázt tartalmazó üvegcsőben, ún. kisülési csőben áthaladó áram fényjelenséget okoz. Ezt tanulmányozva Julius Plücker (1801--68) és tanítványa, Johann W. Hittorf (1824--1914) fölfedezték a kisülési cső katódjából kiinduló láthatatlan katódsugarakat, amelyek a katóddal szemben becsapódva fluoreszkálásra, világításra késztették a kisülési cső üvegfalát. A katódsugarak mibenlétét illetően két elképzelés ütközött. William Crookes (1832--1919) negatív töltésű molekuláknak, míg Heinrich Hertz (1857--1894) és munkatársai, köztük a m. Lénárd Fülöp (1862--1947), elektromágneses hullámoknak gondolták. 1897: Joseph J. Thomson (1856--1940) mágneses eltérítéssel kimutatta, hogy a katódsugárban negatív töltésű részecskék haladnak, melyeknek a töltés/tömeg aránya független a katód anyagától, és a föltételezett elektronnal azonosíthatók. Először arra gondolt, hogy az anyagok teljesen elektronokból épülnek föl. Miután sikerült a részecskék tömegét és elektromos töltését meghatározni, és kiderült, hogy az elektron tömege az atomok tömegének ezredénél is kisebb, világossá vált, hogy az anyag fölépítésének az elektron csak egyik szereplője. A Thomson által e fölismerés hatására javasolt atommodell volt az első próbálkozás az anyag atomi szintű szerkezetének átfogó leírására. Ekkor, a 19--20. sz. fordulóján már-már a ~  fejlődésének lezárulását várták, vélve, hogy szinte minden megismerhető fel van derítve. Néhány új fölfedezés azonban új fejlődést indított el.--

A modern ~ a 19. sz. utolsó éveiben kezdődött. 1895: W. C. Röntgen (1845--1923) fölfedezte a róla elnevezett nagy áthatolóképességű sugárzást. A röntgensugár, akárcsak a fény is, elektromágneses hullám, de hullámhossza a fény hullámhosszánál jóval kisebb. A röntgensugarak első alkalmazásainak egyike az emberi test belsejének fényképezése volt. 1896: A. H. Becquerel (1852--1908) fölfedezte a radioaktív sugárzást, melyet Marie Sklodowska, Mme Curie (1867--1934) és Pierre Curie (1859--1906) kezdtek részletesebben tanulmányozni. A radioaktív sugarakról kiderült, hogy 3 fajtájuk létezik: az elektromosan töltött részecskékből álló alfa és béta, valamint a gamma sugárzás, amely elektromágneses sugárzás. Az alfa és béta sugárzó atom más atomokká alakul át. Nyilvánvalóvá vált, hogy az elektronon kívül más is szerepet játszik a kém. elemek fölépítésében, melyeknek szerkezetük van és nem tekinthetők állandóknak. Ezzel alapjaiban rendült meg az atomokról addig kialakult kép, az oszthatatlan és örök atomokon alapuló nézeteket fölül kellett vizsgálni. 1912: E. Rutherford (1871--1937) fölfedezte, hogy az atom tömegének túlnyomó része az atommagban összpontosul. Az atommag térfogata az atoméhoz képest rendkívül kicsi, sugara az atom sugarának durván tízezredrésze.

A klasszikus ~ tér- és időfogalma a Newton-féle abszolút tér és abszolút idő létezésén nyugodott. 1887: A. A. Michelson (1852--1931) és E. Morley méréseiből kiderült, hogy a légüres térben mérhető fény sebessége független a fényforrás és a megfigyelő sebességétől, mindenképpen kb. 300.000 km/sec. A fénysebesség megfigyelt állandósága vezetett 1905: a speciális →relativitáselmélet megszületéséhez. Ebben A. →Einstein tagadta az abszolút tér és idő létezését; a térbeli távolság és az időtartam, ezáltal a tér és az idő relatív fogalmakká váltak. A relativitáselméletben ezek helyett a fénysebesség az, ami abszolút. A relativitáselmélet mat. leírása a három térbeli dimenzióhoz igen hasonló módon kezeli az időt, formálisan ez a négydimenziós téridő bevezetését jelenti. A speciális relativitáselmélet egyik alapvető eredménye az, hogy nem beszélhetünk külön anyag- és energiamegmaradásról. Csak az energia a megmaradó mennyiség, az m tömegnek megfelelő energiát az E =mc² képlet adja meg. Tömegek sugárzási, mozgási, stb. energiákká, a sugárzási, mozgási energiák megfelelő föltételek mellett tömeggé alakulhatnak át. Einstein másik nagy alkotása az 1916: közölt általános relativitáselmélet. Eszerint a tér és az idő szerkezetét a tömegek határozzák meg. A newtoni gravitációs elmélet az ált. relativitáselmélet határesetben érvényes közelítése. Ha a tömegek nem túl nagyok, az általuk csak kis mértékben elgörbített négydimenziós téridőben való mozgás leírása helyettesíthető azzal, hogy a háromdimenziós térben a newtoni tömegvonzási erő okozta mozgást vizsgáljuk. -- A modern ~ másik alapvető elmélete a →kvantummechanika, melynek atyja Max →Planck (1858--1947), aki 1900: fölfedezte, hogy a hőenergia sugárzása adagokban, kvantumokban történik. Einstein 1905: a fényelektromos jelenséget ebből kiindulva azzal magyarázta, hogy a fény is kvantumos jellegű, részecskeként viselkedő fotonokból áll. Az atomok által kibocsátott sugárzásokat nem sikerült a klasszikus mechanika és elektrodinamika fogalmaival értelmezni. Niels Bohr (1885--1962) 1913: megfogalmazott atommodellje csak részleges sikereket ért el. Az ellentmondó eredmények értelmezéséül L. de Broglie (1892--1987) 1924: föltételezte, hogy nemcsak a fénysugárzás mutathat részecskeszerű tulajdonságokat, hanem a részecskék is viselkedhetnek hullámként. A mikrorészecskék világát leíró kvantummechanika kidolgozása elsősorban W. →Heisenberg (1901--76) és E. →Schrödinger (1887--1961) nevéhez fűződik, alapvető munkáikat 1925: és 1926: tették közé. A kvantummechanika törv-ei nem engedik meg, hogy a részecskét a klasszikus ~ban megszokott pályával írhassuk le, ehelyett a részecske ún. hullámfüggvényét számíthatjuk ki. A hullámfüggvény nem felel meg közvetlenül ~i mennyiségnek, mégis a rendszer állapotának leírója, mert segítségével valamennyi, a rendszer jellemzéséhez fölhasználható ~i mennyiség értéke kiszámolható. Azonban nem ismerhetjük teljes pontossággal egyszerre valamennyi ~i mennyiség értékét. Ez a tartalma a Heisenberg-féle →határozatlansági elvnek. Így az atomban lévő elektronnak nem mérhetjük meg egyszerre teljes pontossággal a helyét és a sebességét. Ezért Laplace démona sem határozhatja meg a világ jövőjét, a determinizmus tarthatatlanná vált. A kvantumelméletnek sikerült leírnia az atomok, a molekulák, a sugárzások és a szilárdtestek tulajdonságait, a nagyon alacsony hőmérsékletű anyagok, köztük a szupravezetők viselkedését. A sugárzások tulajdonságainak megismerése vezetett például a lézer, a szilárdtestek sajátságainak vizsgálata a tranzisztor, a modern elektronika, így a számítástechnika viharos ütemű fejlődéséhez is. A newtoni klasszikus mechanika törv-ei a kvantummechanika mozgásegyenleteinek határeseteként foghatók föl, melyek csak az anyag nagyobb méretei esetén válnak érvényessé. A mikrovilág részecskéinek gyökeresen új fölfogása forradalmasította a ~ világképét is, az anyag mechanisztikus értelmezése tarthatatlanná vált. --

Az atommagok és az atommagnál kisebb részecskék leírása is a kvantummechanika hatáskörébe tartozik. Az atommag protonokból és neutronokból áll, a neutront J. Chadwick 1932: fedezte föl. A gyorsítóberendezések fejlesztése lehetővé tette az atommagok szerkezetének föltárását. Az első gyorsítókban (pl. a Cockroft--Walton-generátor, a Van de Graaff-generátor, a betatron és a ciklotron) elektronokat, protonokat és nehezebb atommagokat gyorsítanak föl nagy sebességekre. A nagysebességű részecskéket a céltárgy atommagjaival ütköztetik. Az ütközések okozta átalakulásokat megfigyelve az atommag szerkezetéről szerezhetünk ismereteket. Az atommagokat összetartó erős magkölcsönhatás létezését H. Yukawa 1935: ismerte föl. Az erős magkölcsönhatás ugyanolyan alapvető erő, mint a tömegvonzás és az elektromosan töltött részecskék között ható erő. A fenti három mellé még fölfedezték a 4. alapvető erőt, a gyenge kölcsönhatást, amelynek fölléptét először az atommagok béta bomlásában figyelték meg. Az atommagok átalakulásai között kiemelkedően fontosak a nehéz atommagok hasadási és a könnyű magok fúziós folyamatai, melyek során hatalmas energiák szabadulnak föl. Az atommag hasadásának fölfedezése vezetett az atombomba megépítéséhez és szolgál az atomerőművek működésének alapjául. -- Az atom és atommag alkotórészeit megismerve a proton és a neutron mellett harmadikként az elektront tartották az anyag elemi építőköveinek. Az antirészecskék létezését P. A. M. Dirac 1931: először csak föltételezte, s eszerint a részecske és az antirészecske valamennyi tulajdonsága teljesen azonos, kivéve az elektromos töltést és más ehhez hasonló jellegű mennyiséget. 1932: fedezték föl az elektron antirészecskéjét, a pozitront. Az elemiként fölfogott részecskék száma az egyre nagyobb energiákra gyorsító berendezések építésének következtében rohamosan szaporodott. 1996: tudásunk szerint az eleminek tekinthető, pontszerűnek vehető részecskék 2 csoportra oszthatók, ún. kvarkokra és leptonokra. Hatféle (u, d, s, c, t, b) kvark, hatféle lepton, az elektron és az elektron-neutrinó, a müon és a müon-neutrinó, a tauon és a tauon-neutrinó alkotja az elemi részeket. A fölsorolt 12 elemi rész mindegyikének létezik antirészecskéje. A többi ismert, korábban eleminek tartott részecske ezekből épül föl; a protont két u és egy d, a neutront egy u és két d kvark alkotja. Az elemi részek ~jának elsőrendű célkitűzése a 4 alapvető kölcsönhatás eredetének kutatása is. Kiderült, hogy a kölcsönható elemi részecskék energiájának növekedésével az alapvető kölcsönhatások egyre inkább hasonló módon viselkednek. Az elektromágneses és gyenge kölcsönhatást S. Weinberg, S. Glashow és A. Salam 1964: egyesítette az elektrogyenge kölcsönhatásban. Hasonló modellben, mely jóval magasabb energiákon érvényes, egyesítették az erős és elektrogyenge kölcsönhatást egyetlen kölcsönhatássá. -- Az →ősrobbanás modellje a 20. sz. utolsó harmadára általánosan elfogadottá vált. Eszerint az univerzum nem örök, kb. 15--20 milliárd évvel ezelőtt a teljes anyagát egy rendkívül forró, nagy sűrűségű állapot jellemezte. A világegyetem azóta is tágul és hűl, mai hőmérséklete kb. 2,73 Kelvin fok. A tágulást elsőnek 1929: E. →Hubble figyelte meg, az ősrobbanás első modelljeit G. C. →Lemaitre és G. Gamow dolgozta ki, a világegyetem hőmérsékletét meghatározó háttérsugárzást A. Penzias és R. Wilson 1965: mérte meg. Az ősrobbanás modellje szerint a világegyetemben lévő protonok és neutronok az első milliomod másodperc végére jöttek létre. A világegyetem mai anyagi összetételét meghatározó 3:1 hidrogén/hélium arány az első másodperc végétől a harmadik perc végéig alakult ki. Az első másodperc nagyon kis részén belül történteknek, a legkezdetibb állapotok keletkezésének, fejlődésének alapkérdéseit vizsgálva kiderült, hogy ezek az elemi részecskék ~jának alapkérdéseivel azonosak, csak együtt válaszolhatók meg. Egyes modellek szerint a világegyetem összenergiája nullának vehető, a világegyetem kiinduló állapotában nem létezett sem az, amit térnek, sem az, amit időnek, sem az, amit anyagnak nevezhetünk. -- A 20. sz. utolsó évtizedeiben az összetett rendszerek viselkedését tanulmányozó területek rohamos fejlődésének lehetünk tanúi. Megindult a nemlineáris rendszerek viselkedését jellemző →káosz, a nemegyensúlyi rendszerek →önszerveződésének rendszeresebb vizsgálata. N.D.--V.Lá.

Budó Ágoston: Mechanika. Bp., 1951. -- Yates, Frances A.: Giordano Bruno and the Hermetic Tradition. New York, 1964. -- Budó Ágoston--Pócza Jenő: Kísérleti ~ I. Bp., 1965. -- Budó Ágoston: Kísérleti ~  II. Uo., 1968. -- Budó Ágoston--Mátrai Tibor: Kísérleti ~  III. Uo., 1977. -- Simonyi Károly: A ~ kultúrtörténete. Bp., 1978. -- Tudomány 1985:2:38. (Reynolds, T. S.: Az ipari forr. kk. gyökerei) -- ifj. Gazda István--Marik Miklós: Csillagászattört. ABC. Bp., 1986. -- Fiz. Szle 1993/7:276. (A Galilei ügy: a fájdalmas félreértés immár a múlté) Ford. Haiman Ottó. -- Pearcey, Nancy R.--Thaxton, Charles B.: The Soul of Science. Christian Faith and Natural Philosophy. Wheaton, Illinois, 1994. -- NCE XII:1190.

fizika