Την περίοδο του 16ου και 17ου αιώνα η επιστημονική μέθοδος που είχε προτείνει ο Αριστοτέλης και κυριαρχούσε μέχρι τότε, δηλαδή η ταύτιση του σκοπού ενός φαινομένου με τα τελικά του αίτια, δεν ικανοποιούσε πλέον τους επιστήμονες. Η αμφισβήτηση του πλαισίου της φυσικής φιλοσοφίας του Αριστοτέλη σε συνδυασμό με την ανάκτηση συγγραμμάτων άλλων αρχαίων φιλοσόφων και επιστημών καθώς και οι εφευρέσεις επιστημονικών οργάνων προέτρεψαν τους λόγιους της εποχής να διαμορφώσουν νέες μεθόδους επιστημονικής προσέγγισης της φύσης.
Στο Πανεπιστήμιο της Παδούας, που δεν αποτελούσε θεολογική σχολή και όπου διδάσκονταν μεταξύ των άλλων μαθηματικά, κατάφεραν να αναπτύξουν νέα μέθοδο επιστημονικής προσέγγισης των φυσικών φαινομένων. Η μέθοδος αυτή βασιζόταν στον Ευκλείδη (325 π.Χ. – 265 π.Χ.) και αφορούσε την ανάλυση των σύνθετων φαινομένων στα πρωταρχικά τους αίτια και κατόπιν τη σύνθεση των αιτιών αυτών με αποδεικτικό τρόπο. Ο Γαλιλαίος ως καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Παδούας επηρεάσθηκε από τη μέθοδο αυτή και την ακολούθησε τόσο στην συλλογιστική του όσο και στη μεθοδολογία που εφήρμοσε στα πειράματα του.

Την περίοδο της Ιταλικής Αναγέννησης βελτιώθηκαν οι διαθέσιμες γνώσεις στον τομέα των μαθηματικών με την ανάκτηση των έργων αρχαίων Ελλήνων συγγραφέων με αποτέλεσμα να εφαρμοσθούν σε προβλήματα νέες γεωμετρικές και μαθηματικές μέθοδοι. Επιπρόσθετα η σημαντική βελτίωση των μαθηματικών βοήθησε στην οργάνωση των πειραματικών μεθόδων. Η πειραματική μέθοδος ως εργαλείο για τη μελέτη των φυσικών φαινομένων εφαρμοζόταν και πριν την επιστημονική επανάσταση, όμως οι μαθηματικές γνώσεις που ήταν διαθέσιμες δεν επέτρεπαν να αξιοποιηθούν τα αποτελέσματα της. Η πρόοδος αυτή συνέβαλε στην αξιοποίηση και ανάλυση των πειραματικών αποτελεσμάτων καθώς και στον έλεγχο προτεινόμενων θεωριών.

Η μαθηματικοποίηση της φύσης, δηλαδή η αναγωγή των μαθηματικών από απλό εργαλείο σε μέσο για την κατανόηση της, εφαρμόζεται για πρώτη φορά από το Γαλιλαίο ο οποίος αντιλήφθηκε τη σπουδαιότητα των μαθηματικών αφενός στην προσέγγιση της μελέτης της φύσης και αφετέρου στην ανάλυση των πειραμάτων. Ο ρόλος των μαθηματικών στη φύση δεν προέκυψε ως πρόβλημα την εποχή της επιστημονικής επανάστασης αλλά αποτελούσε βασική αντίθεση μεταξύ της φιλοσοφίας του Πλάτωνα και του Αριστοτέλη. Η ειδοποιός διαφορά στην οποία πίστευε ο Γαλιλαίος ήταν ότι οι μαθηματικές διατυπώσεις στη φύση ήταν αληθινές «εν αφαιρέσει». Έτσι κατάφερε να διαχωρίσει τις ιδιότητες των φυσικών σωμάτων σε πρωταρχικές, δηλαδή σε αυτές που μπορούν να ποσοτικοποιηθούν όπως ήταν το σχήμα, το βάρος, η κίνηση ενός σώματος και σε δευτερογενείς. Χαρακτηριστικά παραδείγματα αποτελούν τα πειράματα που εκτέλεσε ο Γαλιλαίος σχετικά με την κίνηση των φυσικών σωμάτων. Με την εφαρμογή μαθηματικών μεθόδων σε έναν κενό γεωμετρικό χώρο κατάφερε να διαπραγματευτεί το πρόβλημα της βαρύτητας και να διατυπώσει την αρχή της αδράνειας.

Τον 17ο αιώνα εφευρέθηκαν πολλά χρήσιμα επιστημονικά όργανα που βοηθούσαν τους επιστήμονες να εκτελέσουν μετρήσεις στα πειράματα τους ή τις παρατηρήσεις τους τις οποίες επεξεργάζονταν με μαθηματικές μεθόδους. Η εφεύρεση του τηλεσκοπίου επέφερε την επιστημονική επανάσταση στον τομέα της αστρονομίας, αντίστοιχα με ότι συνέβη με τα πειράματα στον τομέα της μηχανικής και φυσικής. Ο πρώτος που έστρεψε το τηλεσκόπιο στους ουρανούς ήταν ο Γαλιλαίος ο οποίος κατάφερε με τις παρατηρήσεις του να προβεί σε πολλές ανακαλύψεις όπως για παράδειγμα τους δορυφόρους του πλανήτη Δία και τις ηλιακές κηλίδες. Οι παρατηρήσεις των ουρανών συνέβαλαν στην επικύρωση της υπόθεσης του Κοπέρνικου και στο συμπέρασμα ότι η Γη και τα υπόλοιπα ουράνια σώματα υπόκεινται στους ίδιους φυσικούς νόμους.

Η επεξεργασία αυτών των νέων μεθόδων, γνώσεων και ιδεών κατά τη διάρκεια του 17ου αιώνα κατέληξε στην έκδοση του έργου «Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica» από τον Isaac Newton (1642 – 1726) το οποίο απετέλεσε το αποκορύφωμα της μαθηματικοποίησης της φύσης.

Ενδεικτική Βιβλιογραφία:

1. Herbert Butterfield, Η καταγωγή της σύγχρονης επιστήμης (1300-1800), ΜΙΕΤ, Αθήνα, 2010.

2. David Nicholas, Η εξέλιξη του Μεσαιωνικού κόσμου, ΜΙΕΤ, Αθήνα, 2009

3.  Alexandre Koyre, Δυτικός Πολιτισμός – η άνθηση της επιστήμης και της τεχνικής, Ύψιλον, Αθήνα, 1991.