科学革命

歴史家のトーマス・クーンとエドワード・グラントによれば、ラテン語を共通語として用いた学者たちによって行われた科学革命は、10世紀に始まり12世紀と13世紀に加速した、古代ギリシャの学問、ローマ/ビザンツの科学、中世イスラムの科学のギリシャ語とアラビア語からラテン語への翻訳を基盤とし、中世大学の出現と結びついて築かれた。^{[ 25 ] [ 26 ] [ 27 ]}グラントはこれを人類史上「おそらく最大の知的知識の収奪」と呼んでいる。^{[ 28 ]}

16 世紀までに、アリストテレスの枠組みはヨーロッパの知的景観を支配したが、ジェームズ・ハナムのような歴史家は、それはすでに衰退し、部分的に信用を失っていたと主張している。^{[ 29 ]}アリストテレスの宇宙は、地球中心的かつ階層的であった。不完全な地上領域は、土、水、空気、火という4 つの古典的な元素で構成され、「自然な場所」を求めており、不変の天界に囲まれていた。^{[ 30 ]}この天界は、第 5 の元素であるエーテルで構成された入れ子状の球殻から成り、エーテルは完全な円運動、またはそのような完全な円運動の組み合わせによってのみ動いていた。^{[ 31 ] [ 32 ]}プトレマイオスのアルマゲストは、惑星の位置を計算するための数学的に厳密な枠組みを提供した。^{[ 33 ]}

16 世紀と 17 世紀に近代天文学と近代物理学を生み出した画期的な発見は、ルネサンス期のアリストテレス主義との決定的な断絶を意味したが、これは既存の伝統からの断絶であって、無からの創造ではなかった。その意味で、古代の学問を復興し、吸収し、議論したスコラ学者たちは革命の前提条件であった。^{[ 34 ]}ニコラウス・コペルニクス、^{[ 35 ]}ガリレオ、^{[ 36 ] [ 37 ] [ 38 ] [ 39 ]}ヨハネス・ケプラー^{[ 40 ]}とニュートン^{[ 41 ] [ 42 ]}は皆、中世盛期に設立された大学で学び、皆、以前の学者たちに負っていることを認めた。

アルフレッド・ノース・ホワイトヘッドは著書『科学と現代世界』の中で、現代科学は中世のスコラ哲学から人間の理性の力に対する「信仰」を受け継いだと主張した。^{[ 44 ]}他の学者たちは、「伝統的なキリスト教の特定の側面」と科学の勃興との間に直接的なつながりがあることを指摘している。^{[ 45 ] [ 46 ]}例えば、歴史家のピーター・ハリソンは、キリスト教が科学革命の勃興に貢献したのは、その主要人物の多くが深い宗教的信念を持ち、「自分たちが取って代わった中世の自然界に関する考え方よりもキリスト教とより相性の良い科学の擁護者である」と信じていたからだと主張している。^{[ 47 ]}バターフィールドは著書『現代科学の起源』の中で、「キリスト教徒は、自分たちのもの以外のすべての奇跡と魔法を世界から一掃するという彼らの嫉妬深い決意によって、近代合理主義の発展を助けた」と述べている。^{[ 48 ]}コペルニクス、ケプラー、ガリレオ、ニュートンは皆、宇宙の秩序と完全性は創造主の完全性の反映であると心から信じていました。彼らは自分たちの研究を非宗教的と捉えるどころか、^{[ 49 ]}数学を用いて宇宙の隠された完全性を明らかにすることを敬虔な崇拝行為と見なしていました。^{[ 50 ] [ 51 ] [ 52 ] [ 53 ] [ 54 ]}

The earliest recorded comment on the use of glass for optical purposes was made in 1268 by Roger Bacon.^[55] The first eyeglasses were made in central Italy, most likely in Pisa or Florence, by about 1290,^[56] after which the widespread manufacture and use of optical glass for eyeglasses expanded rapidly in Europe. Venice became an important center of its manufacture by 1300.^[57][58] In the mid-15th century, Venetian glassmakers developed the exceptionally clear colourless glass, cristallo, made from high-purity quartz pebbles (instead of sand) and using manganese oxide as a "decolorizer" to neutralize the greenish tint caused by iron impurities. This was the "specialty" glass of the Renaissance era, a luxury product used for windows,^[59] mirrors, ships' lanterns, and lenses.^[60] When the first telescope was later invented during the Scientific Revolution, the first historical record of the invention did not appear in a work of natural philosophy but rather in a patent filed by a spectacle maker.^[61][62]

科学革命は、書籍製作の進歩によっても可能になった。^{[ 64 ] [ 65 ] [ 66 ]}ヨハネス・グーテンベルクが1440年代にヨーロッパに導入した活版印刷機の出現以前は、宗教書のように、科学論文の大衆市場は大陸には存在しなかった。印刷は、科学的知識の創造方法と普及方法を決定的に変えた。異なる国の学者は皆、同じ数学的および科学的な図やイラストを研究し、特定の著者の同じテキストを読むようになった。^{[ 67 ]}印刷によって学術書へのアクセスがより広くなり、研究者は古代の文献を自由に参照し、自分の観察を同僚の学者の観察と比較できるようになった。^{[ 68 ]}印刷業者のミスによって誤ったデータが広まることは依然として多かったものの（例えば、1610年にヴェネツィアで出版されたガリレオの『星界の使者』では、月面の望遠鏡画像が誤って前後逆に写っていた）、彫刻された金属板の開発により、正確な視覚情報を永続的に保存することが可能になった。これは、繰り返し使用することで劣化する木版画の挿絵とは対照的であった。過去の科学研究にアクセスできたことで、研究者は自分の観測データを理解するために常にゼロから始める必要がなくなった。^{[ 69 ]}印刷は、事実がほとんど存在しなかった中世の写本文化を終焉させ、信頼できる文書化された事実が急速に増殖し、科学的知識の確固たる基盤となったルネサンスの印刷文化に取って代わった。 ^{[ 70 ]}

1503年の春にブラジルから帰還したアメリゴ・ヴェスプッチの『ムンドゥス・ノヴス』書簡には、ヨーロッパの航海士たちが西で発見した土地は、10年前にクリストファー・コロンブスが主張したようにアジアの端ではなく、全く別の大陸（「新世界」）であるという仮説が、印刷物で初めて明確に述べられている。

先日、ポルトガル国王陛下のご命とご尽力により、船で発見・探検した新天地からの帰還について、詳しくご報告いたしました。これらの国々は、我々の祖先には知られておらず、これから知る者すべてにとって全く新しい世界となるでしょうから、新世界と呼ぶのは当然のことです。古代の人々は、赤道以南の世界の大部分は陸地ではなく、大西洋と呼ばれる海に過ぎないと考えていました。たとえそこに大陸が存在すると主張したとしても、人が住んでいる可能性を否定する多くの理由を挙げていました。しかし、この考えは誤りであり、真実とは全く相容れません。私の最後の航海でそれが証明されました。私はその南の地に大陸を発見したのです。そこは動物であふれ、我々のヨーロッパやアジア、アフリカよりも人口が多く、我々が知る他のどの地域よりも温暖で快適な場所でした。^{[ 71 ]}

ヴェスプッチの手紙はヨーロッパで出版界にセンセーションを巻き起こし、すぐに他のいくつかの国で繰り返し再版された。^{[ 72 ]}

クラウディオス・プトレマイオスの『地理学』は、15世紀のルネサンス期のヨーロッパで作成されたほとんどの地図の基礎となった。^{[ 73 ]}プトレマイオスの地図にはアメリカ大陸が全く描かれていなかった ため、15世紀末に始まったヨーロッパ人とアメリカ大陸の出会いは全くの驚きであった。 ^{[ 74 ]}また、プトレマイオスはヨーロッパ人から地理学だけでなく天文学においても第一人者とみなされていたため、アメリカ大陸の発見は彼の天文学の信頼性を疑問視する結果となった。^{[ 75 ]}

アリストテレス科学の伝統では、世界との関わり方の主な方法は観察と推論による「自然な」状況の探求でした。このアプローチと結びついていたのは、理論モデルと矛盾するように見える稀な出来事は異常であり、「自然な」自然については何も語っていないという信念でした。科学革命の間、自然に対する科学者の役割、実験的または観察された証拠の価値についての認識の変化は、経験主義が大きな役割を果たす科学的方法論へとつながりました。^{[ 88 ] [ 89 ]}

科学革命が始まる頃には、経験主義はすでに科学と自然哲学の重要な構成要素となっていた。14世紀初頭の唯名論哲学者ウィリアム・オブ・オッカムをはじめとする先行思想家たちが、経験主義への知的運動を開始していた。^{[ 90 ]}英国経験主義という用語は、経験主義者と評されるフランシス・ベーコンと合理主義者と評されるルネ・デカルトという、その創始者の二人の間で認識された哲学的相違を説明するために使われるようになった。トーマス・ホッブズ、ジョージ・バークリー、デイヴィッド・ヒュームは、人間の知識の基礎として洗練された経験的伝統を発展させた、この哲学の主要な提唱者であった。

経験主義の重要な定式化の一つは、ジョン・ロックの『人間知性論』（1689年）である。この中でロックは、人間の精神が到達できる唯一の真の知識は経験に基づくものであると主張した。彼は、人間の精神はタブラ・ラサ、すなわち「白紙の板」として創造され、そこに感覚的な印象が記録され、反省の過程を通して知識が構築されるのだと述べている。

科学革命の哲学的基盤は、経験主義の父と呼ばれるフランシス・ベーコンによって確立された。^{[ 21 ]}彼の著作は、科学的探究のための帰納的方法論を確立し普及させた。これはしばしばベーコンの方法、あるいは単に科学的方法と呼ばれている。自然界のあらゆるものを調査するための計画的な手順を求める彼の主張は、科学の修辞的・理論的枠組みにおける新たな転換点となり、その多くは今日でも適切な方法論の概念を取り巻いている。^{[ 91 ]}

ベーコンは、神学と人学の進歩のために、知識のあらゆる過程の大規模な改革を提案し、それをInstauratio Magna (大改革) と呼んだ。ベーコンにとって、この改革は科学の大きな進歩と、人類の苦難とニーズを軽減する発明の子孫につながるはずだった。彼のNovum Organumは 1620 年に出版され、その中で彼は、人間は「自然の奉仕者であり解釈者」であり、「知識と人間の力は同義である」、「効果は道具と補助手段によって生み出される」、「人間は操作中に自然の物体を適用または取り出すことしかできず、自然は内部で残りのことを実行する」、「自然はそれに従うことによってのみ命令できる」と主張した。^{[ 92 ]}ここに、自然についての知識と道具の使用によって、人間は自然の働きを支配または指示して明確な結果を生み出すことができるという、この著作の哲学の要約がある。したがって、人間は自然についての知識を求めることによって、自然を支配する力を獲得し、それによって堕落によって人間の本来の純粋さとともに失われた「創造物に対する人間の帝国」を再建することができる。このようにして、人類は無力、貧困、悲惨な状態から脱却し、平和、繁栄、安全の状態へと導かれるだろうと彼は信じていた。^{[ 93 ]}

自然についての知識と自然に対する支配力を得るという目的のために、ベーコンはこの著作の中で、三段論法の古い方法よりも優れていると彼が信じる新しい論理体系を概説し、消去帰納法によって現象（例えば熱）の形式的原因を分離する手順からなる科学的方法を発展させた。彼にとって、哲学者は事実から公理、そして物理法則へと帰納的推論を進めるべきである。しかし、この帰納を始める前に、探求者は真実を歪める特定の誤った観念や傾向から心を解放しなければならない。特に彼は、哲学は物質世界を実際に観察するよりも、言葉、特に言説や議論にこだわりすぎていることに気づいた。「人々は理性が言葉を支配していると信じているが、実際には言葉は跳ね返って理解力にその力を反映させ、哲学と科学を詭弁的で非活動的なものにしてしまうのだ。」^{[ 94 ]}

ベーコンは、科学にとって最も重要なことは、知的議論を続けたり、単に観想的な目的を追求したりすることではなく、新しい発明を生み出すことによって人類の生活を向上させるために働くことであると考え、「発明は、いわば、神の作品の新しい創造物であり模倣でもある」とさえ述べている。^{[ 92 ]}彼は、印刷機、火薬、羅針盤などの発明の広範囲にわたる世界を変える性質を探求した。科学的方法論に影響を与えたにもかかわらず、彼はウィリアム・ギルバートの磁気、コペルニクスの地動説、ケプラーの惑星運動の法則などの正しい新しい理論を拒否した。^{[ 95 ]}

ベーコンが最初に実験方法を記述した。

単純な経験は残る。それをそのまま受け入れるならば偶然、求めるならば実験と呼ばれる。真の経験的方法は、まずろうそく（仮説）に火を灯し、次にそのろうそくによって道筋を示す（実験を整理し、範囲を定める）。それは、適切に整理され、消化された経験から始まり、混乱したり、支離滅裂になったりすることなく、そこから公理（理論）を演繹し、確立された公理から新たな実験を行うのである。

ギルバートはこの方法の初期の提唱者でした。彼は、当時主流だったアリストテレス哲学と大学教育のスコラ的方法の両方を熱烈に拒否しました。彼の著書『 De Magnete』は1600年に書かれ、彼は電気と磁気の父とみなされています。^{[ 97 ]}この著作の中で、彼はテララと呼ばれる模型の地球を使った多くの実験について説明しています。これらの実験から、彼は地球自体が磁気を帯びており、これが羅針盤が北を指す理由であると結論付けました。

『De Magnete』は、その主題自体の興味深さだけでなく、ギルバートが実験を厳密に記述し、古代の磁気理論を否定した方法によっても影響力を持った。^{[ 98 ]}トーマス・トムソンによれば、「1600年に出版されたギルバートの磁気に関する著書は、これまで世界に提示された帰納的哲学の最も優れた例の1つである。帰納的哲学方法が初めて説明されたベーコンの『Novum Organum 』に先立って出版されたため、なおさら注目に値する。」 ^{[ 99 ]}

ガリレオは、自然法則が数学的であると明確に述べた最初の近代思想家の一人でした。『試金者』の中で彼は、「哲学はこの壮大な書物、宇宙に書かれている …それは数学の言語で書かれており、その文字は三角形、円、その他の幾何学的図形である…」と書いています。 ^{[ 100 ]}彼の数学的分析は、ガリレオが哲学を学んだ際に習得した、後期スコラ哲学の自然哲学者が用いた伝統をさらに発展させたものです。^{[ 101 ]}彼はアリストテレス主義を無視しました。より広い意味では、彼の研究は、科学と哲学および宗教の最終的な分離に向けたもう1つのステップを示しており、人類の思考における大きな発展でした。彼は観察に応じて自分の見解を変えることをしばしば厭いませんでした。実験を行うために、ガリレオは長さと時間の基準を設定する必要がありました。これにより、異なる日に異なる実験室で行われた測定を再現可能な方法で比較することができました。これは、帰納的推論を使用して数学法則を確認するための信頼できる基盤を提供しました。

ガリレオは、数学、理論物理学、実験物理学の関係性を理解していた。彼は放物線を、円錐曲線の観点からも、縦座標 (y) が横座標 (x) の二乗に比例するという観点からも理解していた。ガリレオはさらに、摩擦やその他の擾乱がない場合、放物線は等加速度運動する投射体の理論的に理想的な軌道であると主張した。彼は、この理論の妥当性には限界があることを認め、理論的には地球に匹敵する大きさの投射体の軌道は放物線にはなり得ないと指摘したが、^{[ 102 ]}それでもなお、当時の大砲の射程までの距離では、投射体の軌道が放物線からわずかにずれるだけだと主張した。^{[ 103 ] [ 104 ]}

アリストテレスによれば、科学的知識とは、物事の真の必然的原因を確立することに関係していた。^{[ 105 ]}中世の自然哲学者が数学の問題を用いた限りでは、社会学は局所的な速度やその他の生活面に関する理論的分析に限定されていた。^{[ 106 ]}物理量の実際の測定、およびその測定値と理論に基づいて計算された値との比較は、ヨーロッパでは主に天文学と光学の数学分野に限られていた。 ^{[ 107 ] [ 108 ]}

16 世紀と 17 世紀には、ヨーロッパの科学者たちは地球上の物理現象の測定に定量的な測定をますます適用し始めた。ガリレオは、数学は神のそれに匹敵するある種の必然的な確実性を提供すると強く主張した。「人間の知性が理解できるわずかな [数学的命題] に関しては、その知識は客観的な確実性において神の知識に等しいと私は信じている...」^{[ 109 ]}

ガリレオは著書『イル・サッジャトーレ』の中で、世界を体系的に数学的に解釈するという概念を先取りしている。

哲学（すなわち物理学）は、この壮大な書物――つまり宇宙――に記されている。宇宙は常に私たちの視線に開かれているが、まずその言語を理解し、書かれている文字を解釈することを学ばなければ、理解することはできない。それは数学の言語で書かれており、その文字は三角形、円、その他の幾何学的図形である。これらがなければ、人間は一語たりとも理解することはできない。これらがなければ、人は暗い迷宮をさまようことになる。^{[ 110 ]}

1591年、フランソワ・ヴィエトは『In Artem Analyticem Isagoge』を出版し、代数学におけるパラメータの最初の記号表記法を示した。1637年、ルネ・デカルトは『La Géométrie』において代数学の範囲と形式化を大幅に改善した。ニュートンによる微積分学の発展は、数学の手法を科学に応用する新たな道を開いた。ニュートンは、科学理論は厳密な実験と結びつくべきであると説き、それが近代科学の礎となった。

アリストテレスは4種類の原因を認識しており、その中で最も重要なのは「目的原因」である。目的原因とは、自然現象や人工物の目的、目標、あるいは意図のことである。科学革命以前は、例えば子供の成長が成熟した大人へと至る、といった目的を当然のことと考えるのが一般的だった。知性は人工物の目的にのみ想定され、他の動物や自然には帰属しないと考えられていた。

「機械論哲学」では、場や遠隔作用は認められず、物質の粒子や微粒子は基本的に不活性である。運動は直接的な物理的衝突によって引き起こされる。自然物質は以前は有機的に理解されていたが、機械論哲学者はそれらを機械とみなした。^{[ 111 ]}その結果、ニュートンの理論は「不気味な遠隔作用」への逆戻りのように見えた。トーマス・クーンによれば、ニュートンとデカルトは、神が宇宙の運動量を保存するという目的論的原理を主張していた。

重力は、物質のあらゆる粒子間の生来の引力として解釈され、スコラ哲学者の「落下傾向」と同じ意味での秘められた性質であった。18世紀半ばまでに、この解釈はほぼ普遍的に受け入れられ、その結果、スコラ哲学の基準への真の回帰（後退とは異なる）が起こった。生来の引力と斥力は、大きさ、形、位置、運動とともに、物質の物理的に還元不可能な基本的性質となった。^{[ 112 ]}

ニュートンは、物質には固有の力はないとする機械論の主張に反して、慣性の力は物質に固有の力であると明確に主張した。しかし、ニュートンは重力が物質の固有の力であることを強く否定したのに対し、彼の協力者であるロジャー・コーツは、自身が編集した『プリンキピア』の1713年第2版の有名な序文で、重力も物質の固有の力であると述べ、ニュートンの主張に反論した。そして、最終的に受け入れられたのは、ニュートンの解釈ではなく、コーツの重力解釈であった。

科学的調査と普及の制度化に向けた最初の動きは、新たな発見を発表、議論、出版する学会の設立という形で現れた。最初に設立された科学学会はロンドン王立協会である。これは、1640年代から1650年代にかけてグレシャム・カレッジを中心とする以前のグループから発展したものである。同カレッジの歴史によると、次のようになる。

グレシャム・カレッジを中心とした科学ネットワークは、王立協会の設立につながる会議において重要な役割を果たした。^{[ 113 ]}

これらの医師や自然哲学者は、1645年頃からベーコンが『ニュー・アトランティス』で提唱した「新科学」の影響を受けていた。オックスフォード哲学協会として知られるグループは、ボドリアン図書館が現在も保持している一連の規則に基づいて運営されていた。^{[ 114 ]}

1660年11月28日、「1660年12人委員会」は、科学について議論し実験を行うために毎週集まる「物理数学実験学習促進のための大学」の設立を発表した。2回目の会合で、ロバート・モレーはチャールズ国王がこの集まりを承認したと発表し、1662年7月15日に王室勅許状が署名され、「ロンドン王立協会」が設立され、ブラウンカー卿が初代会長を務めた。1663年4月23日には2番目の王室勅許状が署名され、国王が創設者として記され、「自然知識の向上を目的とするロンドン王立協会」という名称が付けられた。 11月にはロバート・フックが実験キュレーターに任命された。この最初の王室の恩恵はその後も続き、それ以来、すべての君主が協会の後援者となっている。^{[ 115 ]}

同協会の初代事務局長はヘンリー・オルデンバーグであった。初期の会合では、まずフック、次に1684年に任命されたドニ・パパンによって実験が行われた。これらの実験は対象分野が多岐にわたり、重要なものもあれば些細なものもあった。^{[ 116 ]}同協会は1665年から『フィロソフィカル・トランザクションズ』の発行を開始した。これは世界で最も古く、最も長く続いている科学雑誌であり、科学的優先権と査読の重要な原則を確立した。^{[ 117 ]}

フランスは1666年に科学アカデミーを設立した。イギリスの科学アカデミーが私的な起源を持つのとは対照的に、このアカデミーはジャン＝バティスト・コルベールによって政府機関として設立された。その規則は1699年にルイ14世によって定められ、「王立科学アカデミー」という名称が与えられ、パリのルーブル美術館に本部が置かれた。

ニュートンは重力の理論も発展させた。1679年、ニュートンはケプラーの惑星運動の法則を参照しながら、重力とそれが惑星の軌道に及ぼす影響について考察し始めた。これは、1679年から1680年にかけてフックと交わした短い書簡のやり取りに刺激を受けたもので、ニュートンから王立協会の紀要への寄稿を引き出すことを目的とした書簡のやり取りが始まった。^{[ 118 ]}天文学に関するニュートンの関心の再燃は、1680年から1681年の冬に彗星が現れたことでさらに刺激を受け、彼はジョン・フラムスティードと書簡を交わした。^{[ 119 ]}フックとのやり取りの後、ニュートンは惑星の軌道が楕円形になるのは、半径ベクトルの2乗に反比例する向心力 によるものであることを証明した。ニュートンは1684年に『 De motu corporum in gyrum』でエドモンド・ハレーと王立協会に研究成果を伝えた。^{[ 120 ]}この論文には、ニュートンが発展させ拡張して『プリンキピア』を形成する核となる部分が含まれていた。^{[ 121 ]}

『プリンキピア』は、ハレーの励ましと資金援助を受けて、1687年7月5日に出版されました。^{[ 122 ]}この著作の中で、ニュートンは、その後すぐに起こった産業革命における多くの進歩に貢献し、200年以上も改良されることのなかった3つの普遍的な運動法則を述べています。これらの進歩の多くは、現代世界の非相対論的技術の基盤であり続けています。彼は、後に重力として知られるようになる効果を表すためにラテン語のgravitas（重さ）を使用し、万有引力の法則を定義しました。

ニュートンが提唱した、広大な距離にわたって作用する目に見えない力の仮説は、科学に「神秘的な力」を持ち込んだとして批判されることになった。 ^{[ 123 ]}後に、『プリンキピア』第2版（1713年）で、ニュートンは「一般注釈」の結びでこうした批判をきっぱりと否定し、現象が重力による引力を示唆するだけで十分であり、実際そうであったが、今のところその原因は示されておらず、現象から示唆されていない事柄の仮説を立てることは不必要かつ不適切であると書いた。（ここでニュートンは、後に彼の有名な表現となる「仮説を立ててはならない」を用いた。）^{[ 124 ]}

16世紀、外科医アンブロワーズ・パレは外科技術と戦場医療、特に傷の治療において先駆者であった。^{[ 125 ]}

ウィリアム・ハーヴェイは1628年に『心臓の運動について』を出版した。ハーヴェイは心臓の全体構造を詳細に分析し、動脈の分析に進み、動脈の拍動が左心室の収縮に依存し、右心室の収縮が血液を肺動脈に送り出すことを示した。彼は、2つの心室が以前の先人たちが考えていたように独立して動くのではなく、ほぼ同時に一緒に動くことに気づいた。^{[ 126 ]}

ハーヴェイは心臓の容量、心臓が1回拍動するごとに送り出される血液量、そして30分間に心臓が拍動する回数を推定した。これらの推定から、血液は肝臓で絶えず生成されるというゲーレンの理論によれば、 1日に540ポンドという途方もなく大きな血液が生成されなければならないことを証明した。肝臓には一見不可能な役割があるというこの単純な数学的比率を手に、ハーヴェイは、最初は蛇や魚で無数の実験を行い、血液が循環する仕組みを実証した。蛇や魚の静脈と動脈を別々の期間に縛り、ハーヴェイは起こる変化に気づいた。実際、静脈を縛ると心臓は空になり、動脈を縛ると心臓は膨らんだ。このプロセスは後に人間の体でも行われた。医師は人の上腕にきつく縛った。これにより、動脈と静脈からの血流が遮断されます。この処置を行うと、結紮部より下の腕は冷たく青白くなり、結紮部より上の腕は温かく腫れ上がりました。結紮部を少し緩めると、動脈は静脈よりも皮膚の奥深くにあるため、動脈から血液が腕に流れ込むようになりました。この処置を行うと、下腕では逆の効果が見られました。下腕は温かく腫れ上がり、静脈も血液で満たされたため、よりはっきりと見えるようになりました。

化学、そしてその前身である錬金術は、16世紀から17世紀にかけて、科学思想のますます重要な側面となった。化学の重要性は、化学研究に積極的に取り組んだ多くの重要な学者たちの顔ぶれからもわかる。その中には、天文学者のティコ・ブラーエ^{[ 127 ]} 、化学者で医師のパラケルスス、ロバート・ボイル、トーマス・ブラウン、アイザック・ニュートンなどがいる。機械論的哲学とは異なり、化学哲学は物質の能動的な力を強調した。錬金術師たちは、それをしばしば生命原理や能動原理、つまり自然界で作用する精霊という観点から表現した^{[ 128 ] 。}

鉱石の精製と抽出による金属精錬を改善するための実際的な試みは、16世紀の初期の化学者にとって重要な情報源であり、その中には1556 年に大著De re metallicaを出版したゲオルギウス・アグリコラも含まれる。 ^{[ 129 ]}彼の著作は、当時の高度に発達した複雑な金属鉱石の採掘、金属抽出、冶金のプロセスを記述している。彼のアプローチは、この主題に関連する神秘主義を取り除き、他の人々が構築できる実践的な基盤を作り出した。^{[ 130 ]}

化学者ロバート・ボイルは、錬金術のための近代科学的方法を洗練させ、化学を錬金術からさらに分離したと考えられている。^{[ 131 ]}彼の研究は明らかに錬金術の伝統に根ざしているが、ボイルは今日では最初の近代化学者、したがって近代化学の創始者の一人、そして近代実験科学的方法の先駆者の一人として広く認められている。ボイルは最初の発見者ではないが、1662年に発表したボイルの法則で最もよく知られている。 ^{[ 132 ]}この法則は、密閉系内で温度が一定に保たれている場合、気体の絶対圧力と体積の間に反比例の関係があることを示している。^{[ 133 ]}

ボイルは、1661年に出版された画期的な著作『懐疑的な化学者』でも知られており、これは化学分野における礎石となる書物とみなされている。この著作の中で、ボイルはあらゆる現象は運動する粒子の衝突の結果であるという仮説を提示した。彼は化学者たちに実験を促し、実験によって化学元素が古典的な4つ（土、火、空気、水）だけに限定されるという考えは否定されると主張した。また、化学は医学や錬金術に従属するのではなく、科学としての地位にまで高められるべきだと訴えた。重要なことに、彼は科学実験への厳密なアプローチを提唱した。つまり、すべての理論は真実とみなされる前に実験的に検証されなければならないと信じていたのである。この著作には、原子、分子、化学反応に関する初期の近代的な概念がいくつか含まれており、近代化学の始まりを告げるものとなっている。

ジョン・ネイピアは対数を強力な数学ツールとして導入しました。ヘンリー・ブリッグスの助けを借りて、彼らの対数表は手計算をはるかに速くする計算上の進歩を体現していました。^{[ 144 ]}ネイピアの骨は、格子乗算システムを使用して、番号の付いた棒のセットを乗算ツールとして使用しました。これは、特に天文学と力学における後の科学的進歩への道を開きました。

オックスフォード大学で、エドマンド・ガンターは計算を補助する最初のアナログ装置を製作しました。「ガンターの尺度」は、さまざまな目盛り、つまり線が刻まれた大きな平面尺でした。弦、正弦、正接などの自然線が尺度の片側に配置され、対応する人工線または対数線が反対側に配置されていました。この計算補助装置は、計算尺の先駆けとなりました。ウィリアム・オウトレッドは、このような尺度を2つスライドさせて直接乗算と除算を行った最初の人物であり、1622年に計算尺の発明者として知られています。

ブレーズ・パスカルは1642年に機械式計算機を発明した。^{[ 145 ]} 1645年に彼がパスカル計算機を発表したことで、機械式計算機の開発はまずヨーロッパで始まり、その後世界中で発展した。^{[ 146 ] [ 147 ]}ゴットフリート・ライプニッツはパスカルの研究を発展させ、機械式計算機の分野で最も多作な発明家の一人となった。彼は1685年に初めて風車式計算機について記述し、^{[ 148 ]}量産された最初の機械式計算機である算術計算機に使用されたライプニッツホイールを発明した。彼はまた、事実上すべての現代のコンピュータアーキテクチャの基礎となる二進数システムを改良した。^{[ 149 ]}

ジョン・ハドレーは、六分儀（ジョン・バードが発明）の前身となる八分儀の発明者であり、航海術を大きく向上させた。

デニス・パパンは、蒸気機関の先駆けとなる蒸気消化器の先駆的な発明で最もよく知られています。^{[ 150 ] [ 151 ]}最初の実用的な蒸気機関は、1698年にイギリスの発明家トーマス・セイヴァリーによって特許を取得しました。「火の推進力によって水を汲み上げ、あらゆる種類の製粉作業に動きを与える新しい発明であり、鉱山の排水、町への給水、水や一定の風の恩恵を受けないあらゆる種類の製粉所の稼働に大いに役立ち、有利になるだろう。」^{[ 152 ]}この発明は1699年6月14日に王立協会で実演され、セイヴァリーは著書『鉱夫の友、あるいは火で水を汲み上げる機関』（1702年）^{[ 153 ]}の中でこの機械について説明し、鉱山から水を汲み出すことができると主張しました。トーマス・ニューコメンは、水を汲み上げるための実用的な蒸気機関であるニューコメン式蒸気機関を完成させた。そのため、ニューコメンは産業革命の先駆者とみなすことができる。^{[ 154 ]}

アブラハム・ダービー1世は、産業革命において重要な役割を果たしたダービー家3世代のうち、最初にして最も有名な人物である。彼は、木炭ではなくコークスを燃料とする高炉で高品質の鉄を生産する方法を開発した。これは、産業革命の原料としての鉄の生産において、大きな進歩となった。

屈折望遠鏡は1608年にオランダで初めて登場し、眼鏡職人がレンズの実験をしていた際に生まれたものと思われる。発明者は不明だが、ハンス・リッペルハイが最初の特許を申請し、続いてアルクマールのヤコブ・メティウスが申請した。^{[ 155 ]}ガリレオは1609年に天体観測にこの装置を使用した最初の科学者の1人である。^{[ 156 ]}反射望遠鏡はジェームズ・グレゴリーが著書『Optica Promota 』（1663年）で記述した。彼は、放物面鏡を使えば、当時知られていた球面鏡を用いた反射望遠鏡の設計に内在する球面収差を解消できると主張した。^{[ 157 ]}グレゴリーの出版から10年後、実験科学者ロバート・フックの関心もあって、グレゴリー式望遠鏡が実際に製作された。^{[ 158 ]}

1666年、ニュートンは屈折望遠鏡の欠陥はレンズが異なる色の光を異なるように屈折させるため根本的なものであると主張した。彼は、色収差を引き起こさずにレンズを通して光を屈折させることはできないと結論付けた。^{[ 159 ]}これらの実験から、ニュートンは屈折望遠鏡を改良することはできないと結論付けた。^{[ 160 ]}しかし、彼は反射角がすべての色で同じままであることを証明できたので、反射望遠鏡を作ることにした。^{[ 161 ]}これは1668年に完成し、知られている限り最も初期の機能的な反射望遠鏡である。^{[ 162 ]} 50年後、ハドレーは反射望遠鏡用の精密な非球面および放物面対物鏡を作る方法を開発し、最初の放物面ニュートン望遠鏡と、正確な形状の鏡を備えたグレゴリアン望遠鏡を作った。^{[ 163 ] [ 164 ]}これらは王立協会で実証に成功した。^{[ 165 ]}

真空ポンプの発明は、ロバート・ボイルとロバート・フックによる真空と大気圧の性質に関する実験への道を開いた。そのような装置の最初のものは、1654年にオットー・フォン・ゲーリケによって作られた。それはピストンと、接続された容器から空気を吸い込むことができるフラップ付きの空気銃シリンダーで構成されていた。1657年、彼は結合した2つの半球から空気を抜き出し、16頭の馬のチームでもそれを引き離すことができないことを実証した。^{[ 166 ]}空気ポンプの構造は、1658年にフックによって大幅に改良された。 ^{[ 167 ]}

エヴァンジェリスタ・トリチェリは1643年に水銀気圧計を発明した。この発明の動機は、鉱山から水を汲み上げるために使用されていた吸引ポンプを改良することであった。トリチェリは、水銀で満たされた密閉管を、同じ物質でできた容器に垂直に設置した。水銀柱は下方に落下し、その上にトリチェリ真空が生じた。^{[ 168 ]}

この時代の現存する機器^{[ 169 ] [ 170 ] [ 171 ] [ 172 ]}は、真鍮、金、鋼鉄などの耐久性のある金属で作られている傾向があるが、望遠鏡^{[ 173 ]}のように木、厚紙、または革部品で作られた例も存在する[174]。^{今日コレクションに存在する機器は、裕福な後援者のために熟練した職人が費用を負担して作った頑丈な例である傾向がある[ 175 ]}。^{これらは富}の誇示のために依頼されたものかもしれない。さらに、コレクションに保存されている機器は、科学研究で頻繁に使用されたわけではないかもしれない。明らかに頻繁に使用された機器は、通常、破壊されたり、展示に適さないと判断されたり、コレクションから完全に除外されたりした^{[ 176 ]} 。また、多くのコレクションに保存されている科学機器は、より装飾的であったり、より持ち運びやすかったり、より高級な材料で作られていたりするため、収集家にとってより魅力的であったために選ばれたという仮説もある。^{[ 177 ]}

完全な状態の空気ポンプは特に珍しい。^{[ 178 ]}右側のポンプには、真空チャンバー内でのデモンストレーションを可能にするためのガラス球が組み込まれており、これは一般的な用途であった。台座は木製で、円筒形のポンプは真鍮製であった。^{[ 179 ]}現存する他の真空チャンバーは真鍮製の半球でできていた。^{[ 180 ]}

17世紀後半から18世紀初頭にかけての計器製作者は、航海、測量、戦争、天体観測の支援を求める組織から依頼を受けていました。^{[ 178 ]}こうした計器の使用が増加し、世界的な探検や紛争で広く使用されるようになったことで、新たな製造・修理方法が必要となり、それは産業革命によって満たされることになりました。^{[ 176 ]}