In 1950 publiceerde de Nederlander E.J. Dijksterhuis zijn befaamde en monumentale De mechanisering van het wereldbeeld, een omvangrijk boekwerk van bijna 600 bladzijden over de ontwikkeling van de wetenschap vanaf de oude Grieken tot aan het begin van de moderne tijd, zo rond eind 17e eeuw, toen Isaac Newton zijn Principia Mathematica publiceerde.
Toentertijd maakte deze publicatie zo'n indruk dat Dijksterhuis hiervoor in 1952 de P.C. Hooft-prijs kreeg. Terecht, want hoewel de naam van Dijksterhuis in de moderne wetenschapsfilosofie nauwelijks genoemd wordt, is zijn boekwerk wel degelijk een standaardwerk. Voor een ieder die geïnteresseerd is in wetenschapsgeschiedenis een must om te lezen. Hoewel lezen, het is eerder een naslagwerk, zo gedetailleerd is iedere beschrijving van de specifieke omstandigheden die bij de ontwikkeling van het denken over de wereld aanwezig waren.
Dijksterhuis (1892-1965) was van huis uit wiskundige, een van het ouderwetse soort. Daarmee doel ik op zijn hang naar absolutisme, naar zuiverheid met name. In de wiskunde zag hij de meest verheven manier van denken terug, objectief en de mens optillend boven het moeras van oordelen en vooroordelen. Hij was wat dat betreft een echte Helleense geest, zoals zijn biograaf Klaas van Berkel hem in zijn boek uit 1996 noemde.
De mechanisering van het wereldbeeld is opgezet in vier chronologische hoofdstukken. Het eerste deel heet: Het erfgoed der oudheid. Alleen al dit gedeelte geeft zo'n minutieus overzicht van het oude Griekse denken, dat het in iedere studie filosofie verplichte stof zou moeten zijn in het eerste jaar. Het is een boek op zich.
Deel I: Het erfgoed der oudheid
Het behandelt in eerste instantie de stromingen van het Pythagoraeïsme (waarin de functie van gehele getallen en hun onderlinge verhoudingen centraal staan), het Eleatisme (de overtuiging dat elke verandering in de wereld slechts schijn is: het wezenlijke verandert niet, is een en ondeelbaar: belangrijkste vertegenwoordiger is Parmenides), de Griekse corpusculairtheorieën (de veronderstelling dat de processen in de natuur worden veroorzaakt door onwaarneembaar kleine deeltjes, wat onder meer leidde tot de leer van de vier elementen aarde, water, lucht en vuur: belangrijkste vertegenwoordigers zijn Empedokles en Demokritos), het Platonisme (de gedachte dat wat wij in de natuur waarnemen nabootsingen zijn van ideële vormen of ideeën die in een bovenzinnelijke wereld, los van tijd en ruimte, alleen door het zuiverste denken te bereiken zijn), het Aristotelisme (alle kennis die wij over de natuur kunnen verwerven wordt gevormd door wat wij met onze zintuigen kunnen ervaren, ons intellect heeft daarbij de actieve functie om de indrukken te verwerken tot een logische samenhang: dit uitgangspunt vormt in feite de eerste empirische benadering van de natuur), het Stoïcisme (de belangstelling gaat hier voornamelijk uit naar de ethica, de morele overtuiging dat de wereld een geordende kosmos is, beheerst door een principe van redelijkheid en wettelijkheid, toeval bestaat niet) en het Neo-Platonisme (het is Plotinos die de leer van Plato en die van Aristoteles tot één stelsel verwerkt, hij stelt een lagere tegenover een hogere geestelijke wereld, er is het Ene en het Goede, die zich zowel in het stoffelijke als het geestelijke manifesteren, met als gevolg een onderscheid tussen geest, ziel en lichaam).
Vervolgens beschrijft Dijksterhuis de toepassingen van deze stromingen in de verschillende takken van wetenschap die toen golden, met als belangrijkste de wiskunde (met centraal het belangrijke geschrift van Euclides, de Elementen) en de astronomie.
Dijksterhuis verbaast zich over het feit dat de oude Grieken de algebra, zoals die overgeleverd werd door de Babyloniërs, verwaarloosden en zich vrijwel alleen maar toelegden op de meetkunde. Volgens hem kwam dat door het ontbreken van een passend mathematisch tekenschrift. De wiskunde in het algemeen werd als weinig praktisch ervaren, passend in het beeld van het Platonisme. De meetkunde zou zich bezighouden met de ideale vormen van een geestelijke wereld. Euclides was bij uitstek een Platonist. Het gevolg was dat de wiskunde zich weinig ontwikkelde, juist omdat men niet de verbinding met het aardse onderzocht. Begrippen als snelheid en richting van een beweging onderwierp men niet aan een onderzoek. Deze hadden te weinig te maken met de onveranderlijke ideale vorm die voor de Platonici het uitgangspunt van de wereld was. Ook iemand als Archimedes bouwde hierop voort. Zelfs zijn beroemde onderdompelingsmethode beschreef hij niet algebraïsch, maar op een ingewikkelde meetkundige manier.
In de astronomie was men wel gedwongen meer de richting van de empirische wetenschap op te gaan. Men moest immers de directe bewegingen van de hemellichamen onderzoeken. Dat betekende: systematische waarneming en nauwkeurige meting. Dit bracht een voortdurende verfijning van de theorieën van eenparige cirkelvormige bewegingen teweeg. Er is de theorie van de excentrische beweging, waarbij het middelpunt van de beschreven cirkelgang niet met het middelpunt van het wereldcentrum (zoals door Aristoteles geformuleerd) samenvalt. Daarnaast is er de theorie van de epicyclische beweging, het stelsel van hulpcirkels om de schijnbare bewegingen van de planeten te kunnen verklaren. Omdat men dacht dat de aarde het centrum van het heelal was, moesten er ingewikkelde constructies bedacht worden om de beweging van de planeten rond de aarde, die soms retrogade waren, in een wiskundig model te vervatten. Ook hier weer, men deed dat vooral meetkundig.
Als derde theorie is er de vereffeningsbeweging, die de eerste twee theorieën, die tezamen nog altijd onvoldoende nauwkeurigheid boden, op een wat gekunstelde manier aanpaste aan de door waarneming vastgestelde feiten. De ontstane constructie werd echter wel een behoorlijk ingewikkelde.
Het wereldstelsel zoals Ptolemeus (2e eeuw na Chr.) dat in die tijd in zijn Almagest ontwikkelde heeft eeuwenlang als standaardwerk gegolden. Dijksterhuis zal daar verder in zijn boek vaak op terugkomen.
Dit hoofdstuk eindigt met (nogmaals) de constatering dat de oude Grieken weinig oog hadden voor het praktische nut van hun wiskundig denken. Men keek eerder neer op de aardse omstandigheden. De zuivere, van oorsprong goddelijke wiskunde was daar ver boven verheven, in hun ogen. Het mechanistische denken, dat onze tijd zo sterk kenmerkt, was nog ver weg.
Deel II: De natuurwetenschap in de middeleeuwen
Met het einde van het Romeinse Rijk, zo rond de 4e eeuw na Chr., trad er een periode aan van terugval van kennis van het geestelijk erfgoed van de Griekse oudheid. In de eeuwen hierna was het in eerste instantie Boëthius (5e eeuw na Chr.) die er voor zorgde dat de kennis van de Griekse wiskunde niet verloren is gegaan. Hierna waren het de Ierse monniken die nog enigszins de antieke traditie wisten te handhaven door nieuwe vertalingen te laten verschijnen, en later (in de 12e eeuw) was het vooral de school van Chartres die voor een relatieve bloeitijd van de wetenschap zorg droeg. Ondertussen hadden de Arabieren, geheel losstaand van een West-Europese invloed, het Griekse gedachtengoed ontdekt en zelfs op een bescheiden manier uitgebreid. In de algebra en trigonometrie met name brachten ze iets geheel nieuws. Byzantium was toen het centrum van macht en kennis. In de 12 eeuw drongen vertalingen van Arabische geschriften van werken van Plato en Aristoteles het Westen binnen. Deze zorgden voor een grote opleving van en interesse in de rijkdom van het Griekse denken. Een probleem was echter dat de werken een vertaling van een vertaling waren, waardoor er veel oorspronkelijks verloren ging. Veel verder dan een opnieuw bestuderen kwam men dan ook niet.
De 12e eeuw kenmerkte zich door de grote invloed van het gedachtengoed van Plato. De school van Chartres adoreerde Plato, evenals Alanus de Insulis, die de natuur als een alles beheersende, wetgevende en vormgevende macht tussen God en de wereld stelt. Geloof en wetenschap zijn weliswaar streng gescheiden, maar zijn niet in strijd met elkaar. Ze bevinden zich in twee volkomen gescheiden gebieden.
De 13 eeuw bracht de zienswijze van Aristoteles tot volle bloei. Het waren de Arabische denkers die Aristoteles uitvoerig bestudeerd hadden en wier werken nu voor de westerse wereld toegankelijk werden. Hoewel de kerk aanvankelijk bezwaren had tegen de in hun ogen weinig Christelijke beschouwingen van Aristoteles, werd ze later door diezelfde kerk omarmd. Thomas van Aquino heeft daar het meest aan bijgedragen. Deze wees erop dat juist de wetenschap het geloof diende, dat er een intrinsieke harmonie is tussen deze twee. Het beoefenen van de natuurwetenschap ondersteunt het geloof en helpt mee tot het uitroeien van dwalingen.
Er ontstond echter ook kritiek op deze ordelijke, ogenschijnlijk zo harmonieuze zienswijze. Roger Bacon is de meest bekende van de criticasters. Zijn scherpzinnige inzichten en opmerkingen maakten veel los in die tijd. Hij was een groot voorstander van het empirisme, het door veelvuldig onderzoek doen, door te experimenteren dus, meer over de wereld te weten te komen. De toon in zijn geschriften was echter vaak scherp en kwetsend voor anderen, hetgeen hem veel vijanden bezorgde. Mede hierdoor belandde hij zo'n 15 jaar van zijn leven in de gevangenis. Hij had tegen te veel heilige huisjes aangeschopt.
Dijksterhuis beschrijft verder de stand van zaken in de 13 eeuw in deelgebieden van de wetenschap, zoals het wel of niet bestaan van een vacuüm, de ontwikkelingen binnen de optica (waar men de terugkaatsing van stralen wel begreep en kon beschrijven, maar de breking niet), het magnetisme (waar men werkelijk niets van begreep), de astrologie (die op grote instemming kon rekenen), de magie die tot dan toe een grote plek in het leven van alledag innam, en de alchemie (waarin men toen niet veel verder kwam).
De 14e eeuw bracht veel kritiek en twijfel. Aan de Universiteit van Parijs was een groep denkers werkzaam die het harmonische stelsel van Thomas van Aquino niet zouden sparen. Hun leermeester hierin was Willem van Ockham. Deze bracht een strikte scheiding aan tussen geloof en wetenschap. Deze zienswijze had als voordeel dat de wetenschap minder belemmerd werd om zich vrijelijk te ontwikkelen. Er moest eerst destructief werk verricht worden, alvorens een nieuwe wetenschappelijke beschouwingswijze kon ontstaan.
Een aparte plaats neemt Nicolaas van Autrecourt in, die in zijn stellingen een onoverbrugbare kloof poneerde tussen geloven en weten. Zijn ideeën waren zo tegengesteld aan het heersende beeld dat door Thomas van Aquino gedragen werd, dat hij zich genoodzaakt voelde deze zelf weer te herroepen (in 1346).
De 14e eeuwse natuurwetenschap richtte zich op vier probleemgebieden.
a. Die van plaats en beweging. Aristoteles meende dat de rotatie van de hemelsfeer een onbeweeglijk centraal lichaam veronderstelt, de aarde dus. Echter, dat was in strijd met de bevindingen van Ptolemeus, die veel meer empirisch was ingesteld. Bij het begrip plaats dacht men in die tijd in termen van sferen. Er waren de zeven planetensferen, de achtste sfeer zou dan de hemelsfeer zijn. Er werd een onderscheid gemaakt tussen de natuurlijke beweging van de ondermaanse lichamen (die van de aarde) en die der hemelsferen (de planeten, zon en sterren). De hemellichamen zouden de ondermaanse verschijnselen teweeg brengen. In feite is dit een puur astrologische inslag.
Het begrip beweging zorgde voor veel problemen. Wat brengt een lichaam in beweging? Er bestonden hier twee opvattingen over, de forma fluens en de fluxus formae. Beweging is ofwel een activiteit op zichzelf, of een kwaliteit (of iets dat je kunt beschouwen als een kwaliteit). Kwaliteit kun je hier lezen als een intrinsiek zich telkens anders gedragen. Met name Oresme heeft zich in deze zin uitgelaten.
b. Val en worp*. Aristoteles had zich hier al uitgebreid over uitgelaten. De scholastiek in de 14e eeuw heeft zich hier vervolgens vol overgave op gestort. Wat zorgt voor een beweging omlaag? Wat zorgt voor een versnelling? Vele opvattingen lopen hier in elkaar over. Zo is er de impetustheorie: er is een eigen inwendige kracht die de beweging veroorzaakt. Een projectiel is zijn eigen motor. De versnelling ontstaat doordat de zwaarte er weer een eigen impetus aan toevoegt, zodat het lichaam niet alleen valt, maar ook steeds sneller.
c. Oresme en de grafische voorstelling van intensiteitsverandering van kwaliteiten. Met Oresme wordt Nikolaas van Oresme bedoeld, een belangrijke vertegenwoordiger van het Parijse terminisme. Belangrijk zijn bij hem de invoering en toepassing van grafische voorstellingen, alsmede zijn beschouwingen over astronomie. Hoe verhouden de begrippen kwaliteit en kwantiteit zich tot elkaar? Kun je door vele koude voorwerpen naast elkaar te zetten een warm lichaam krijgen? Nee dus. Wat is het dan wanneer iets een intensiteitsverandering ondergaat? Aan de orde komen begrippen als calculationes (pogingen om wetenschappelijke redeneringen ook in theologische problemen toe te passen), en de theorie van de latitudines (lijnstukken die ergens uitgezet tot een vlakke figuur leiden, uitmondend in grafieken van plaats tegen de tijd, en snelheid tegen de tijd).
d. De structuur van de materie. Blijft een element voortbestaan, wanneer het in een mengsel is opgenomen? Is er dan sprake van een verzwakking van de intensiteit? Hier bestonden veel verschillende theorieën over.
Als laatste beschrijft Dijksterhuis de strijd die er in de astronomie van de 14e eeuw heerste tussen de ideeën van Aristoteles en Ptolemeus. Aanhangers van Ptolemeus konden zich beroepen op praktische resultaten die in die tijd zo goed als onweerlegbaar waren, terwijl die van Aristoteles steunden op de overtuiging van de onaantastbaarheid van haar grondbeginselen, voornamelijk door Thomas van Aquino aangedragen. Ook hier weer zijn er theorieën over de verschillende sferen waaruit de wereld zou bestaan. De Almagest van Ptolemeus blijkt ook nu het standaardwerk te zijn waarop de astronomen zich verlaten.
Opvallend is dat er al astronomen zijn die voorstellen om de aarde niet als vast middelpunt van de wereld te laten zijn, maar deze te laten roteren, zodat de hemelbol stilstaat en de aarde dus beweegt. Zoals de eerder genoemde Oresme in zijn Traité du Ciel et du Monde. Twee eeuwen later zal Copernicus veel van wat hier wordt gezegd in zijn beroemde De Revolutionibus Orbium Caelestium herhalen.
Deel III: De voorbereiding van het ontstaan der klassieke natuurwetenschap
Twee stromingen zorgden er in de 15e en 16e eeuw voor dat de wereld drastisch veranderde: het humanisme en de renaissance. Het humanisme greep sterk terug op de Griekse oudheid als inspiratiebron. Daarnaast richtte het zich op de vermogens van de mens zelf om het leven zin te geven, en minder op een goddelijke openbaring. In feite was de impuls hiertoe al gegeven door de Parijse Terministen in de vorige eeuw.
Een aparte plaats neemt Nikolaas van Kues, ook wel Cusanus genoemd, in. In feite liep hij voor op de geschiedenis zoals die zich zou ontwikkelen. Bij de opbouw van zijn metafysisch stelsel gebruikte hij wiskundige begrippen en beschouwingswijzen die zijn tijd ver vooruit waren. Zoals het begrip van het oneindige. Wanneer men een cirkel onbegrensd groot maakt, zal de kromming vanzelf een rechte lijn worden. Voor het redelijke denken van de mens blijven rechte en kromme lijnen tegenstellingen, maar in het absolute (het hogere geestelijke) zijn ze gelijk aan elkaar. Zo zag hij de verhouding van mens tot God. Cusanus borduurde voort op wat Meister Eckhardt al eerder had beschreven, zij het dat Cusanus zich meer verstandelijk oriënteerde en Eckhardt meer gevoelsmatig. Verder benadrukte Cusanus de betekenis van het meten. Alles is in verhoudingen, in getallen, met elkaar te vergelijken. Het woord mens zou ook samenhangen met mensura, dat meting of maat betekent.
Echter, het werk van Cusanus zou in zijn tijd onbekend blijven en dus van weinig invloed op zijn tijd en omgeving.
De renaissance (= wedergeboorte) gaf een grote opleving te zien van de verworvenheden van de klassieke oudheid. Er waren heel wat ontdekkingen, die van nieuwe continenten, nieuwe inzichten in de astronomie, uitvindingen van de drukpers, het kompas en het buskruit. Het werk van Aristoteles beziet men nu als een achterlijk conservatisme. Niet dat men hem niet bestudeerde. Juist wel, maar men meende met name aan de Noord-Italiaanse universiteiten (waaronder die van Padua) nieuwe wegen in te moeten slaan. Een van die wegen was die van de medische wetenschap.
De aandacht ging in deze tijd veel meer uit naar de praktische ervaring van ambachtslieden. De techniek werd zo tot bron van de wetenschap. De mechanistische wetenschap kreeg meer en meer gestalte. Er waren schilders, beeldhouwers, ingenieurs en architecten die tevens kanalen aanlegden, sluizen bouwden, vestingwerken ontwierpen en nieuwe werktuigen uitvonden. Een belangrijk iemand uit deze periode is Leonardo da Vinci (1452-1519). Zijn uitvindingen en aantekeningen zijn zowel geniaal als ook wat vaag. Hij bekommerde zich minder om wiskundige uitwerkingen. Toch gaf hij al aanzetten tot wat later de gravitatieleer van Newton genoemd zou worden en de relativiteitsleer van Einstein. Een genie was hij zeker.
Ook de school van Jordanus bracht vernieuwingen. Op het gebied van de mechanica wist men bijvoorbeeld wiskundige formules af te leiden voor de hefboomwet. Tegenwoordig is dat de meest eenvoudige wet die men zich kan voorstellen, maar in die tijd worstelde men nog met de toekenning van getallen aan de waargenomen verschijnselen.
De kloof met het gedachtengoed van Aristoteles werd steeds groter. Het verzet tegen hem leidde ertoe dat men experimenten bedacht om zijn stelsel te kunnen weerleggen. De begrippen beweging en valsnelheid werden anders omschreven. Aristoteles beweerde bijvoorbeeld dat een zwaarder voorwerp harder (en dus sneller) naar beneden viel dan een licht voorwerp. Dat bleek niet zo te zijn. Ook de invloed van het medium waarin een voorwerp naar beneden viel veranderde. Van noodzaak tot beweging ging zij over tot weerstand (= wrijving) aan de beweging.
Vanuit de astronomie ontwikkelden zich de goniometrie en de trigonometrie. Bij het tekenen van driehoeken sprak men over verhoudingen van zijden, waaruit de begrippen sinus, cosinus en tangens ontstonden.
Ook kreeg de structuur van materie een andere aandacht. De antieke corpusculairtheorieën herleefden, er ontstond een scherp omlijnde leer van de structuur van een stof en het verloop van een chemische binding. Door Paracelsus (1493-1541) wordt de chemie een hulpvak voor de geneeskunde en krijgt het een doel dat tegelijk nobeler en reëler is dan wat de alchemisten in eerdere tijden nastreefden. Paracelsus stond vijandig tegenover de dan toe heersende autoriteit in zijn vak, getuige het feit dat hij veel geschriften openlijk verbrandde. Hij vertrouwde op zijn eigen kracht en inzichten. Toch liet hij zich wel degelijk, geheel in de geest van de renaissance, beïnvloeden door het neoplatonisme.
Deel IV: De geboorte der klassieke natuurwetenschap
De mechanisering van het wereldbeeld krijgt zijn beslag. Dat wil zeggen, er treedt in de natuurwetenschappen een werkelijke vernieuwing op die tot de huidige moderne ontwikkeling zal leiden. Dit gebeurt zo tussen 1543, het jaar waarin Copernicus zijn De Revolutionibus Orbium Coelestium publiceert en 1687, het jaar waarin Newton's Philosophiae Naturalis Principia Mathematica verschijnt.
Copernicus brengt in het systeem van Ptolemeus twee belangrijke veranderingen aan. Hij neemt aan dat de aarde in beweging is (en dus niet stilstaat als centrum van het heelal) en dat de beweging van de hemellichamen geen eenparige cirkelbewegingen zijn. De aanname dat het wel cirkelbewegingen waren, was voor Plato vanzelfsprekend. Iedere onregelmatigheid zou in strijd zijn met het goddelijke. Copernicus doorbrak dit soort klassieke denken. In feite borduurt Copernicus hiermee voort op het denken van Oresme uit de 14e eeuw. Echter, Copernicus gaf hier een streng wetenschappelijke vorm met zeer gedetailleerde details aan. Ook sprak hij, naast de dagelijkse aswenteling van de aarde, van de jaarlijkse beweging van de aarde om de zon. Deze aanname zorgde voor een sterk vereenvoudigde verklaring voor de beweging van de planeten. Dat was voor Copernicus het doorslaggevende argument dat zijn nieuwe wereldbeeld de juiste was. Probleem bleef echter wel de precessie van de aarde die de seizoenen veroorzaakt, hoe die te verklaren. Daartoe greep Copernicus toch weer terug op Ptolemeus, die hiervoor wel (uiterst ingewikkelde) verklaringen gaf. In die zin leek het werk van Copernicus, behalve in het geven van een andere oplossing van de problemen in wiskundige constructies, toch weer op zijn voorganger, de Almagest van Ptolemeus. Mede omdat Copernicus in zijn voorwoord stelde dat wat hij beweerde slechts hypothesen waren, zag men zijn visie in die tijd nog niet als revolutionair (en dus in strijd met de kerk).
De Deense sterrenkundige Tycho Brahe heeft met verbeterde instrumenten metingen kunnen doen die veel meer alsook veel nauwkeuriger gegevens aanleverden over maan- en planetenbewegingen. Met deze gegevens probeerde hij de stelsels van Ptolemeus en Copernicus zoveel mogelijk te verenigen. Toch had hij wel de overtuiging dat het stelsel van Copernicus in strijd was met het christelijk geloof.
Zijn leerling Johannes Kepler maakte gebruik van de zeer nauwkeurige metingen van Tycho Brahe en construeerde daar nieuwe theorieën uit. Zijn ingeving was, nog altijd analoog aan het gedachtengoed van Plato, dat de planetensferen gevormd moesten worden door regelmatige veelvlakken die de tussenruimten leveren. Maar, met de nauwkeurige meetgegevens van Tycho Brahe kwam hij al rekenend tot geheel andere conclusies. Zijn ingeving moest dus wel verkeerd zijn. Het gevolg was dat het 'goddelijk' patroon werd losgelaten en Kepler tussen 1601 en 1609 zijn Astronomia Nova uitwerkte dat voor een ommekeer in de astronomie zou zorgen. De zogenaamde wetten van Kepler, rekening houdend met een perihelium (het punt dat het dichtst bij de zon is) en een aphelium (het punt dat het verst van de zon verwijderd is), gelden tot op de dag van vandaag.
In woorden laten de eerste twee zich uitdrukken als:
1. Een planeet beschrijft een ellips. In een van de brandpunten van deze ellips staat de zon.
2. De voerstraal zon-planeet doorloopt in gelijke tijden gelijke perken (= oppervlakken).
Kepler's bekende derde wet, die in de hoogste klassen van het VWO wordt behandeld, zou hij zo'n tien jaar later formuleren, in zijn in 1619 verschenen Harmonice Mundi. Deze wet geeft het verband aan tussen omlooptijd en straal.
Vanuit de oudheid dacht men dat planeten een ziel, dus een intelligentie, hadden. Kepler verving deze ziel door te spreken van een kracht. Planeten waren zodoende levenloze lichamen die zich onderwierpen aan de wetten van de mechanica. De aanzet tot een mechanisering van het wereldbeeld kreeg hier zo zijn beslag**. De wereld van de planeten gedroeg zich eerder als een machine dan dat ze goddelijk bestuurd werd.
Problemen waren er nog wel. Zo liep Kepler onder andere vast bij het begrip traagheid van materie. Hij zocht de oplossing in de magnetische aantrekking die de aarde op voorwerpen zou hebben. Maar hij kwam hier niet veel verder mee.
Maar niet alleen in de astronomie vond deze mechanisering plaats. Onder invloed van onder andere de Vlaming Simon Stevin ***(1548-1620) ontwikkelde de theorie van de mechanica zich in hoog tempo. De krachten werkend op een voorwerp op een hellend vlak wist hij bijvoorbeeld te tekenen met behulp van de parallellogrammethode (nu lesstof in de 4e klas Havo en VWO). Stevin was in belangrijke mate ook een praktijkmens. Hij onderzocht empirisch de valwet van Aristoteles, waarbij hij tot de conclusie kwam dat deze niet opging. Galilei zou dit later verder uitwerken.
Isaac Beeckman probeerde in deze periode een verband van weg en tijd in de valbeweging af te leiden. Hoewel hij een eind op weg kwam, miste hij de wiskundige finishing touch om de traagheid van een voorwerp juist te kunnen formuleren. Wel kwam hij tot de vaste overtuiging dat termen als impetus, vorm en kwaliteit, waar de Griekse oudheid van repte, voorgoed hadden afgedaan.
Van groot belang is de mechanica die de Italiaan Galileo Galilei ontwikkelde. Tussen zijn werken Dialogo (1632) en Discorsi (1638) door maakte hij persoonlijk de overgang van een antiek-middeleeuws naar een klassieke wetenschappelijke manier van denken. Galilei was zodoende de beslissende schakel tussen het oude en het nieuwe denken. Hij beredeneert bijvoorbeeld dat voorwerpen van verschillende zwaarte in vacuüm even hard naar beneden zouden vallen. Verder nam hij de aanname van Copernicus, dat de aarde om de zon draait en niet andersom, als natuurkundige realiteit aan. Maar waar hij zich het meest in onderscheidt van zijn voorgangers was zijn houding ten aanzien van de wereld. Niet het waardoor, of het waartoe, maar het hoe interesseert hem. Hij wil niet verklaren, maar slechts beschrijven. Zo beschrijft hij de verschijnselen van de val, dat ze versneld is, hetgeen leidde tot de kwadratische formule, overigens geheel in overeenstemming met wat Oresme al in de 14e eeuw suggereerde. Toch worstelde ook hij met het begrip traagheid, de eigenschap van materie dat het kracht kost om de snelheid te laten veranderen. Op dit gebied bleef hij nog in het oude denken steken, dat uitging van het streven naar volharding in een cirkelvormige beweging. De natuur zou volgens hem namelijk alles in cirkels doen. Ofwel, de natuur streeft toch altijd weer naar een goddelijke perfectie.
Het werk van Galilei werd door verschillende Italianen verder ontwikkeld, als bekendste door Torricelli. Hij werkte de wet van het hellend vlak verder uit, het krachtbegrip verkreeg meer wetenschappelijke helderheid, tot de Nederlander Christian Huygens een dynamische afleiding van de valwet formuleerde en daarmee een fundament gaf van de moderne klassieke mechanica. Hij legde de basis voor theorieën over de eenparige cirkelbeweging, de uitbreiding van het axioma van Torricelli (dat onderling verbonden lichamen niet uit zichzelf in beweging kunnen komen, wanneer hun gemeenschappelijk zwaartepunt niet daalt), de wetten van de elastische botsing, alsmede de relativiteit van het bewegingsbegrip (waar Galilei ook al onderzoek naar had gedaan). Vooral de wetten van de elastische botsing zijn essentieel voor de ontwikkeling van de mechanica. De belangrijke wet van behoud van impuls volgt hier namelijk uit, al gebruikt Huygens deze term zelf niet (tegenwoordig is dit lesstof in het eerste jaar van de studie natuurkunde aan de universiteit).
Ondertussen was Galilei in een groot conflict terecht gekomen met de kerk. Hij verrichtte waarnemingen met een nieuw soort kijker, waardoor hij onder andere de manen van Jupiter kon zien. Het overtuigde hem van de juistheid van de bevindingen van Copernicus, wat hem ertoe bracht dit openlijk onder de aandacht te brengen. Dit bracht hem in het bekende conflict met de Inquisitie. Het gedachtengoed was al langer bekend, zie bijvoorbeeld Copernicus, maar nu Galilei dit in verband bracht met wat hij daadwerkelijk gezien had (door zijn nieuwe kijker), meende de kerk voor het eerst te moeten reageren. Er kwam een verbod op zijn werk. Zelf kreeg hij een levenslang huisarrest.
In de 17e eeuw ontwikkelden zich naast de zojuist besproken astronomie en mechanica ook de hydrostatica en de geometrische optica. De hydrostatica borduurde voort op Archimedes. Vooral Simon Stevin heeft hier aan bijgedragen en in het verlengde daarvan weer Christiaan Huygens.
Johannes Kepler gebruikte de uitvinding van de verrekijker om tot zijn Dioptrice uit 1611 te komen, wat een herleving betekende voor de geometrische optica. Hij vindt de aanzet tot de brekingswet (die later door Snellius wiskundig wordt vervat) en de zogenaamde lenzenwet.
De Engelsman William Gilbert werpt zich op de leer van het magnetisme. Hij ging uit van waarnemingen, probeerde deze wiskundig te bewerken, waarna hij zijn theorie experimenteel controleerde. Hij maakte onderscheid tussen elektrische en magnetische aantrekking, waardoor er heel verschillende theorieën ontwikkeld moesten worden. Gilbert's belangrijkste werk De Magnete in 1600 heeft op zijn tijdgenoten Galilei en Kepler grote invloed uitgeoefend.
Een andere belangrijke wetenschapper was Francis Bacon (1561-1626), niet zozeer om zijn wetenschappelijke verdiensten, want die waren gering, als wel om zijn groot kritisch vermogen. Het was vooral zijn groot literair talent dat zijn geschriften helder, welsprekend en kernachtig maakte. Hij bepleit een nieuwe methode om kennis te verwerven, namelijk een die gebaseerd is op rationalisme en empirisme.
De Fransman René Descartes (1596-1650) heeft in belangrijke mate de wiskunde en de natuurwetenschap bij elkaar gebracht. Hij wilde de wiskunde tot voertaal van de wetenschap maken, wat in die tijd nog weinig gebruikelijk was. Door het invoeren van de algebra in de geometrie was hij de schepper van de analytische meetkunde. Dit zorgde voor de meest essentiële vernieuwing die de wiskunde ooit had ondergaan.
Ook de corpusculairtheorieën (over deeltjes en materie) ondergingen veranderingen. Het idee dat materie uit kleinste deeltjes, atomen genaamd, bestaat wint langzamerhand terrein. Met name de Fransman Pierre Gassendi (1592-1655) hield zich hiermee bezig. De Engelsman Robert Boyle heeft dit verder uitgewerkt door uit uitgebreide experimenten verschillende nieuwe theorieën te ontwikkelen. Een belangrijke stelregel van hem is: alle eigenschappen van een stof vloeien voort uit de structuur van de verbinding van de onderlinge deeltjes.
Op het gebied van de pneumatica (de leer van de druk) was de beroemde barometerproef van Torricelli vernieuwend in het wetenschappelijke denken. Voor de eerste keer was de verklaring van de luchtdruk in overeenstemming met andere wetenschappelijke verschijnselen. Essentieel was het feit dat aangetoond werd dat lucht gewicht had en dat er een vacuüm bestond. Met name de Fransman Blaise Pascal heeft hier veel proeven naar gedaan die deze zienswijzen bevestigden. Bijvoorbeeld zijn beroemde bergexperiment (op de Puy de Dôme), waarbij hij op grote hoogte een mindere hoogte van zijn kwikkolom mat, hetgeen voor hem het bewijs was dat de luchtdruk de hoogte van de kolom bepaalde. Immers, hoog in de bergen is de luchtdruk minder, dus de hoogte van de kolom minder.
In Duitsland was het Otto van Guericke die met zijn befaamde Maagdenburger halve bollen het bestaan van luchtdruk en vacuüm aantoonde, terwijl Robert Boyle op zijn beurt experimenten met een luchtpomp deed die tot zijn bekende theorie over het verband tussen druk en volume zouden leiden.
In Nederland ontwikkelde Christiaan Huygens (1629-1695) zijn beroemde lichttheorie, waarbij hij aantoonde dat licht uit golven bestond. Ook hield hij zich bezig met de zwaartetheorie, om daar tot de formule van de eenparige cirkelbeweging te komen.
Het is ten slotte de Engelsman Isaac Newton (1643-1727) die het einde van het oude denken inluidt en de mechanisering van het wereldbeeld een definitieve vorm geeft. De aanzet was door vele andere wetenschappers gegeven, Newton is de voltooier. Er was in de tijd van Newton nog een chaos aan termen en denkbeelden. In feite heeft Newton dat allemaal opgeruimd en er heldere nieuwe fundamenten voor geslagen. Het begrip kracht bijvoorbeeld was bij hem niet een oorzaak van beweging (het idee van de ouderwetse impetus), maar een gevolg daarvan. Zijn Principia Mathematica uit 1687 vormt nog altijd de basis van de huidige klassieke natuurkunde. Hij formuleerde de belangrijke bewegingswetten, nu nog altijd de eerste en tweede wet van Newton genoemd. Het gebruikte voor het eerst het woord massa, de hoeveelheid aan materie met als latere eenheid de kilogram. Hij tekende en berekende hoe krachten bij elkaar opgeteld konden worden. Hij vond een formule voor de middelpuntzoekende kracht, beschreef de derde wet van Newton (actie = - reactie), formuleerde de gravitatiekracht tussen hemellichamen met een constante (de gravitatieconstante, die later pas door Cavendish nauwkeurig zou worden bepaald.) Van de hele basis voor ons huidige natuurwetenschappelijke denken (het uitgaan van aardse feiten, niet van vage 'goddelijke' aannames, en deze formuleren in wiskundige termen) heeft Newton de grondslag gelegd. In hem vond de voltooiing van de mechanisering van het wereldbeeld definitief plaats.
* Dijksterhuis had hier al in 1924 een aparte publicatie aan gewijd.
** Dijksterhuis benoemt dit niet zo, maar in feite vond hier de omschakeling van astrologie (het feit dat het lot van de mens bepaald werd door de planetensferen) naar astronomie plaats.
*** Dijksterhuis had zich al eerder flink in Simon Stevin verdiept, getuige zijn boek over hem, verschenen in 1943.
Opmerking 1: Dijksterhuis heeft zich in zijn schrijven, zegt hijzelf maar ook zijn biograaf Klaas van Berkel, sterk laten leiden door het werk van de Duitse wetenschapshistorica Anneliese Maier: Die Mechanisierung des Weltbildes im 17. Jahrhundert uit 1938.
Opmerking 2: Om meer zicht te krijgen in de persoonlijkheid van E.J. Dijksterhuis is het aan te bevelen de biografie over hem van Klaas van Berkel te lezen. In zo'n 400 bladzijden geeft deze een minutieus verslag van leven en werk van Dijksterhuis. Zeer lezenswaardige lectuur.