Markku Roinila, (julkaistu 17.8.2018)
Luonnonfilosofia oli keskeinen osa varhaismodernia filosofiaa. 1600- ja 1700-luvulla filosofinen yhteisö keskusteli tiiviisti kappaleista, liikkeestä, ajasta, avaruudesta ja kappaleisiin vaikuttavista voimista. Luonnonfilosofian tehtävästä vallitsi samanlainen peruskäsitys koulukunnasta riippumatta: kaikkien mukaan kappaleet vaikuttivat toisiinsa tuottaen muutoksia, joita luonnonfilosofia pyrkii selittämään. On kuitenkin huomattava, että varhaismodernissa luonnonfilosofiassa oli piirteitä, jotka poikkeavat selvästi nykyisistä näkemyksistä. Myös alkemialla ja mystiikalla oli oma osansa luonnon selittämisessä, vaikkakin tämänkaltaiset näkemykset jäivät yleensä marginaaliin.
- Taustaa
- Mekanistinen luonnonfilosofia
- Descartesin luonnonfilosofia
- 1600-luvun brittiläinen luonnonfilosofia
- Vaikuttavat syyt ja päämääräsyyt – kriitikoita ja kannattajia
- Mekanismin ongelmat ja uudet vaihtoehtoiset metafyysiset selitysmallit
- Okkasionalismi
- Newton ja Laplace
- Newtonin seuraajat filosofiassa
- Kausaliteettinäkemysten muutos 1700-luvulla
- Aika ja avaruus
- Vis Viva -kiista
- Optiikka ja sen metafyysiset ulottuvuudet
- Kemia, biologia ja luonnonhistoria
Taustaa
Varhaismodernissa luonnonfilosofiassa vaikuttivat monet eri tutkimus- ja ajatteluperinteet, joita on hyvä aluksi käydä lyhyesti läpi. Taustalla oli antiikin ja keskiajan käsitys luonnosta ja toisaalta sitä vastustanut 1500-luvun uusi fysiikka, mm. Nikolaus Kopernikus (1473–1543), Tyko Brahe (1546–1601), Johannes Kepler (1571–1630) ja Galileo Galilei (1564–1642). Vuonna 1623 Galilei julisti, että luonnon kirja on kirjoitettu matematiikan kielellä, ja sen kirjaimia ovat kolmiot, ympyrät ja muut geometriset kuviot. 1600–1700-luvuilla tapahtui ns. tieteellinen vallankumous, joka pyrki erottautumaan antiikin ja keskiajan opeista. Keskeisiksi työvälineiksi luonnon matematisoinnissa muodostuivat Descartesin analyyttinen geometria ja myöhemmin Leibnizin ja Newtonin infinitesimaalikalkyyli, joka mahdollisti esimerkiksi liikkeen ja muutoksen hetkellisen nopeuden määrittämisen.
Varhaismodernin luonnonfilosofian valtavirtaus, mekaniikka, perustui olennaisilta osiltaan matematiikkaan, ja siten mm. Descartesin ja Boylen luonnonfilosofia pohjasi suoraan Galilein luomaan liikkeen teoriaan. Lisääntyvä insinöörityö ja koneiden rakentaminen 1500-luvulla vaati täsmällisempää perustaa, ja Galileista tuli tunnetuin uuden mekanistisen fysiikan edustaja. Hänen työnsä tulokset ilmestyivät kokoomateoksessa Discorsi e dimostrazioni matematiche intorna a due nuove scienze (Kahteen uuteen tieteeseen liittyviä keskusteluja ja matemaattisia todistuksia, 1638), jossa hän esitti mekaniikan ilmiöitä geometrian avulla. Galilei saattoi näyttää toteen erilaisilla kokeilla, mm. heilurien avulla, että lepo ja liike olivat kumpikin kappaleiden pysyviä tiloja eivätkä tarvitse aristoteelisessa fysiikassa keskeistä liikkeelle panijaa, joka myös säilyttää kappaleen liikkeen. Ulkoisen vastuksen puuttuessa liikkuvan kappaleen pysäyttämiseen tarvitaan voimaa eikä putoavan kappaleen paino vaikuta sen putoamisnopeuteen. Voima ei puolestaan synnytä liikettä, vaan vain kiihdyttää sitä. Galilei määritteli myös oikein kiihtyvyyden matemaattisen lain: kuljettu matka levosta lähtien on verrannollinen kuluneen ajan neliöön. Galilei piti kehämäisyyttä liikkeen luonnollisena ominaisuutena, joka ei hänen mukaansa vaatinut selitystä samaan tapaan kuin ääretön suoraviivainen liike.
Galilein jälkeen Descartes tunnusti kiihtyvyyden luonnonlaiksi, yhdisti sen suoraviivaiseen liikkeeseen ja sanoi tällaista liikettä esiintyvän myös tyhjässä tilassa. Liikkeen teorian kehitys jatkui siis Descartesilla, joka hahmotteli myös optiikan lakeja, sekä Christiaan Huygensilla ja Isaac Newtonilla, jotka jatkoivat Galilein heilurikokeita. Myös geometrinen lähestymistapa luontoon jatkui, mm. Willebrord Snellilla (1580–1626), Pierre de Fermat’lla (1601–1665) ja Descartesilla.
Silti useimpien varhaismodernien filosofien taustalla oli aristoteelinen perinne, joka oli kokonaisvaltainen, systemaattinen järjestelmä luonnon selittämiseksi, vaikka sen sisällä oli monia erilaisia selitysmalleja ja myös tulkintaerimielisyyksiä. Samaan aikaan aristotelismi oli useimpien varhaismodernien filosofien kritiikin kohde, eivätkä he useinkaan huomioineet sen eri edustajien erimielisyyksiä. Aristotelismi-kritiikki johtui pääasiassa siitä, että uudet kokeelliset löydökset eivät olleet enää yhteensopivia aristoteelisten luonnonselitysten kanssa, ja on myös otettava huomioon, että aristotelismia opetettiin kouluissa ja yliopistoissa 1600-luvun loppuun saakka toisin kuin muita luonnonfilosofian suuntauksia.
Mekaniikan ja aristotelismin lisäksi varhaismoderniin luonnonfilosofiaan vaikuttivat muutkin ajattelutavat, esimerkiksi renessanssifilosofien edelleen kehittämä kreikkalainen atomismi ja muut renessanssiluonnonfilosofiat (mm. Pico della Mirandola (1463–1494), Marcilio Ficino (1433–1499), Pietro Pomponazzi (1462–1525), Paracelsus (1493–1541), Bernardino Telesio (1509–1588) ja Giordano Bruno (1548–1600)).
Suosiossa oli myös hermeettinen traditio, jossa tieteenharjoitus sekoittui uskontoon ja magiaan. Esimerkiksi Kopernikus vetosi Hermes Trismegistoksen arvovaltaan puolustaessaan aurinkokeskistä maailmankuvaa ja Francis Bacon luotti toisinaan alkemistiseen traditioon. Leibnizin metafyysisessä järjestelmässä ja logiikassa on selviä vaikutteita hermeettisestä traditiosta ja kabbalistisesta lullismista, joka perustui mystikko ja runoilija Ramon Llullin (k. 1315) ajatuksiin. Toimipa hän nuoruudessaan myös alkemistisen yhdistyksen sihteerinä, vaikkakin ilmeisesti pikemmin uteliaisuudesta kuin varsinaisena alkemistina. Vakavasti alkemiaa harrasti kuitenkin Isaac Newton, joka kirjoitti useita sellaiseksi luokiteltavia teoksia.
Aristoteelisessa perinteessä luonnonfilosofian tutkimuskohteena oli muutoksen ja muuttumattomuuden syy maailmassa. Yleinen luonnonfilosofia koski luonnollisten kappaleiden yleisiä lakeja ja tapahtumia. Yleiset lait jakaantuvat sisäisiin ja ulkoisiin, ja sisäiset aktiivisiin (muodot) ja passiivisiin (aines eli materia prima). Edellisiä kutsuttiin myös muodolliseksi syyksi ja jälkimmäistä materiaaliseksi syyksi, jolla on kyky vastaanottaa muutoksia. Ulkoisia lakeja ovat muutos itsessään, vaikuttavat syyt, päämääräsyyt sekä satunnaiset syyt (onni ja kohtalo). Erityinen luonnonfilosofia taas koski kappaleiden erityisiä periaatteita. Kappaleet voivat olla yksinkertaisia tai sekoitettuja, elollisia tai elottomia, ja lisäksi tähän fysiikan lajiin kuuluvat teoriat klassisista alkuaineista eli elementeistä ja niiden laadullisista ominaisuuksista. Maailma koostuu neljästä alkuaineesta, jotka ovat maa, ilma, tuli ja vesi (ks. Aristoteles: Luonnonfilosofia). Elementtejä taas luonnehtivat perusominaisuudet kuumuus, kylmyys, kosteus ja kuivuus ja niiden yhdistelmät (esimerkiksi tuli koostuu lämmöstä ja kuivuudesta). Näihin ensisijaisiin ominaisuuksiin perustuvat kaikki muut (sekundääriset) ominaisuudet, kuten väri ja maku.
Aristotelismin varsinaisen ytimen muodosti kuitenkin hylomorfismi, jonka mukaan luonnossa on kolme periaatetta: puhdas materia (hylē), muoto (morfē) ja privaatio (jonkin asian tai ominaisuuden puute). Edelliset kaksi ovat välttämättömiä periaatteita ja viimeinen satunnainen. Yksittäiset substanssit muodostuvat puhtaasta materiasta ja (substantiaalisesta) muodosta, joista edellinen edustaa potentiaalisuutta ja jälkimmäinen on aktiivinen periaate, joka toimii päämääräsyiden perusteella. Muoto on olion olemus, joka määrittää sen olemisen tavat (esimerkiksi ihmisen olemukseen kuuluu järjen käyttö). On paljon tulkinnallisia erimielisyyksiä siitä, määritteleekö Aristoteleella muoto yksilöllisen olemuksen vai lajiolemuksen. Privaatio on muodon vastakohta, joka jää pois myöhemmässä aristotelismissa. Aristotelismissa ajateltiin, että luonnossa materia voi muuttua, mutta substanssin olemus säilyy muuttumattomana substantiaalisessa muodossa.
Jo keskiajalla hylomorfismissa havaittiin monia ongelmia, joihin varhaismodernit filosofit hanakasti tarttuivat. Niitä olivat mm. yksilöimisen ongelma ja kysymys siitä, voiko muoto elää ilman ainetta tai aine ilman muotoa. Näistä ongelmista keskusteltiin tiiviisti skolastikkojen kesken samoin kuin aristoteelisen fysiikan erityiskysymyksistä, joita ei ole mahdollista käsitellä tässä artikkelissa.
Tärkein vaihtoehto aristotelismille oli atomismi, jota kehitettiin erityisesti renessanssifilosofiassa ja 1600-luvun alussa. Monet atomistit perustivat ajattelunsa Demokritokseen ja Lucretiukseen, mutta halusivat kehittää aristotelismia eteenpäin, sillä toisinaan Aristoteles itse tuntui olettavan jonkinlaisen minimaalisen yksilön fysiikassaan. Esimerkiksi Saksassa Daniel Sennert (1572–1637) yhdisteli erilaisia aineksia (Aristoteles, Galenos, Paracelsus) korpuskulaariksi teoriaksi ja kritisoi Demokritoksen atomikäsitystä. Toinen atomismin suuntaus taas pyrki kumoamaan Aristoteleen fysiikan ja metafysiikan. Tunnetuin näistä atomisteista oli Sebastian Basso (s. 1573), joka ei halunnut omaksua aristoteelista minimaalisen yksikön oppia. Sen sijaan hän luotti Platonin ja Demokritoksen jakamattomiin yksiköihin. Basso kuitenkin kielsi Demokritoksen tyhjiön ja erosi monin tavoin oppi-isästään. Hän sai myöhemmin seuraajan hollantilaisesta David van Goorlesta, ja on huomattava, että myös Britanniassa oli kannatusta atomismille 1600-luvun alkupuolella (esimerkiksi Thomas Harriot (1560–1621)). Atomistien joukkoon voidaan lukea myös Galilei, joka kehitti jakamattomien yksiköiden geometriaa, ja hänen oppilaansa Bonaventura Cavalieri (1598–1647) ja Evangelista Torricelli (1608–1647), jotka kehittivät Galilein oppia matemaattisempaan suuntaan.
Merkittävin varhaismodernin aikakauden atomisteista oli kuitenkin Pierre Gassendi, joka pyrki rekonstruoimaan epikurolaisen atomismin ja sovittamaan sen yhteen kristillisten oppien kanssa. Gassendin atomistisen teorian (pääteos Syntagma philosophicum, 1658) mukaan luonnolliset kappaleet ovat pienten jakamattomien aineellisten yksiköiden eli atomien aggregaatteja eli ryppäitä. Aggregaatit eivät tarvitse substantiaalisia muotoja. Atomeilla on koko, muoto ja paino, joka aiheuttaa niiden liikkeen, ja ne ovat kiinteitä ja läpäisemättömiä. Atomeihin vaikuttaa jatkuvasti jumalallinen ensimmäinen liikuttaja, ja ne liikkuvat suorassa linjassa, elleivät törmää muihin atomeihin tai muodosta suurempaa yksikköä, jota Gassendi kutsui molekyyliksi. Gassendin mukaan atomien lisäksi voi olla olemassa myös ei-aineellisia olioita, kuten enkelit, avaruus, aika ja rationaaliset sielut. Siten hän saattoi oikeutetusti väittää, ettei hänen atomistinen teoriansa ole ristiriidassa kristinuskon kanssa.
Gassendi piti epikurolaista atomismia parempana kuin aristoteelinen teoria ja omaksui oletuksen tyhjiön olemassaolosta Aristoteleesta poiketen. Ilman tyhjiötä ei hänen mukaansa nimittäin voi olla liikettä. Atomien liike tapahtuu siis tyhjiössä, joka oli olemassa jo ennen maailman luomista. Sama koskee aikaa – Gassendin mukaan aika ja paikka ovat aktuaalisia entiteettejä eivätkä ole mielestä riippuvaisia.
Mekanistinen luonnonfilosofia
Keskiajan skolastiikassa vallalla ollutta aristoteelista fysiikkaa (joka oli voimissaan vielä 1500-luvulla) luonnehti siis yhtäältä hylomorfinen substanssikäsitys ja toisaalta elementteihin ja primaarisiin eli ensisijaisiin kvaliteetteihin perustuva elementtioppi. 1600-luvulla näihin oppeihin perustuvia selityksiä alettiin pitää liian epämääräisinä ja tarpeettoman monimutkaisina. Descartes väitti, että kvaliteetit tai muodot eivät pysty tyydyttävästi selittämään luonnonilmiöitä. Esimerkiksi alaspäin putoavalla kappaleella on aristotelismin mukaan kvaliteetti ”painavuus”, mutta ei ole selvää mitä painavuus itse asiassa on. Kappaleen painavuuden taustalla on painavuuden kvaliteetti, jota ei voida analysoida eteenpäin. Siten fyysisten ilmiöiden selitykset ovat triviaaleja.
Aristoteelisen luonnonfilosofian tilalle kaivattiin yksinkertaisempia ja selitysvoimaisempia malleja luonnonilmiöiden ymmärtämiseksi. Muotojen ja kvaliteettien tilalle tulivat liike ja aine, jotka muodostivat keskeisen luonnonilmiöiden selitysperustan sellaisille filosofeille kuin Descartes, Thomas Hobbes, John Locke ja Robert Boyle. Mekanistisessa mallissa kaikki luonnolliset ilmiöt perustuivat havaitsemattomien ainesosien (lat. minima naturalia) liikkeeseen tai lepoon. Mekanismi on vaihtoehto atomismille, jossa materiaaliset atomit liikkuvat ikuisesti tyhjiössä (esim. Gassendi). Eri filosofit käyttivät pienistä ainesosista eri nimityksiä ja heidän käsityksensä niistä erosivat myös toisistaan. Descartes kutsuu näitä pieniä aineen osia (materiaalisiksi) partikkeleiksi ja ne ovat hänen mukaansa muodoltaan ja kooltaan erilaisia. Partikkeleiden yhteenliittymistä huolimatta niiden ympärillä on aina jonkin verran tilaa. Tämä tila on täynnä ohutta ainetta, jonka välityksellä valon liike leviää. Boyle puhuu mekanismin sijaan korpuskulaarisesta teoriasta erottautuakseen muista luonnonfilosofeista. Hänen teoriansa perustana ovat partikkelit, mutta Boylen vaikutuksesta brittiläisessä filosofiassa (esim. Locke) puhutaan toisinaan korpuskulaareista. Käytän seuraavassa aineen pienistä osista yleisnimitystä partikkeli.
Partikkeleita luonnehtivat yleisesti perustavat ominaisuudet muoto, koko ja läpäisemättömyys. Kappaleiden ominaisuudet, kuten väri, haju, painovoima, magnetismi, kovuus jne. johtuvat yksittäisten aineen osien liikkeestä. Descartes esimerkiksi kuvaa mekanistista maailmankuvaa teoksessaan Filosofian periaatteet:
”Koko kaikkeudessa on siis olemassa vain yhtä ja samaa ainetta, ja se kaikki tunnetaan nimenomaan siitä yhdestä asiasta, että se on ulottuvaista. Myös kaikki ominaisuudet, jotka havaitsemme siinä selvästi, palautuvat siihen yhteen asiaan, että se on ositettavissa ja sen osat ovat liikkuvia ja että se voi näin saada kaikkia niitä ominaisuuksia, joita voimme havaita sen osien liikkeen vuoksi.” (Teokset III, 79.)
Filosofien kesken oli eri näkemyksiä partikkeleita koskevista yksityiskohdista, mutta kaikki jakoivat yllä mainitut perusperiaatteet. Mekanistisiin selityksiin liittyi hypoteettisuus. Koska ainesosia ei voi havaita, niihin perustuvat selitykset ovat vain oletuksia, ja ne on todennettava kokeellisilla menetelmillä ja havainnoilla. Lisäksi oletettiin, että materia on täysin homogeenista niin pienissä kuin suurissakin kappaleissa ja että luonto toimii täysin yhdenmukaisesti universaalien luonnonlakien mukaan. Toisin sanoen se, mikä saa valtavan kiven liikkumaan selittää myös, miksi pieni hiekanjyvä liikkuu. Robert Boylen lempiesimerkki oli kello: sen viisarien havaittava liike on seurausta sen sisäisten osien keskinäisistä suhteista ja liikkeestä ja sama koskee koko maailmankaikkeutta – luonto on kuin valtava kellokoneisto, jonka voimme oppia tuntemaan.
Descartesin luonnonfilosofia
Mekanistisista luonnonfilosofioista vaikutusvaltaisimmaksi muodostui Descartesin (lat. Cartesius) ajatteluun perustuva kartesiolaisuus. Sen perinpohjaisin esitys löytyy Descartesin teoksesta Filosofian periaatteet (Principia philosophiae, 1644). Descartes pyrki esittämään aristoteelisen luonnonfilosofian korvaavan mallin, joka perustui vain kolmeen ominaisuuteen: koko, muoto ja liike, jotka löytyvät kaikista kappaleista. Lisäksi selityksiin tarvitaan tieto sijainnista, joka Descartesin mukaan ei ollut kappaleiden itsensä ominaisuus. Näiden avulla voidaan selittää kaikki aineellisen luonnon ilmiöt ja tapahtumat. Skolastikkojen mukaan voitiin olettaa myös muita objektiivisia ominaisuuksia kuten väri tai lämpö, jotka eivät ole olemuksellisia, mutta kuitenkin todellisia. Descartesin mukaan nämä satunnaiset ominaisuudet taas olivat subjektiivisesti havaittavia piirteitä, jotka eivät ole läsnä itse kappaleissa ja joita ei voi verifioida. Maailman selittämiseksi ei tosiasiassa tarvita mitään muita ominaisuuksia kuin ulotteisuus ja liike.
Descartes piti vain vaikuttavia syitä relevantteina tieteen kannalta – aristoteelis-skolastiset päämääräsyyt on poistettava luonnonfilosofiasta eikä luonnosta ole syytä etsiä päämääriä tai tarkoituksia. Selittävät tekijät on löydettävä havainnoista ja selitykset on dedusoitava niistä. Vain mekanistiset selitykset voivat Descartesin mukaan täyttää nämä vaatimukset. Hänen mukaansa puhdas ulotteisuus on universaali aine, joka täyttää koko maailmankaikkeuden. Kappaleesta voidaan riisua pois kaikki muut ominaisuudet, mutta ulotteisuus jää aina jäljelle. Se voidaan kuitenkin jakaa äärettömästi osiin, jotka ovat erikokoisia, erimuotoisia ja niiden keskinäinen järjestys vaihtelee liikkeen seurauksena. Tässä kaikki mitä mekanistisiin selityksiin tarvitaan – päämääräsyyt, etävaikutukset ja voimat ovat tarpeettomia. Esimerkiksi punaiselta näyttäminen johtuuu tietynlaisten partikkeleiden muita voimakkaammasta liikkeestä suoraa reittiä pitkin tämän selittämiseksi tarvita punaisuuden kvaliteettia tai olemusta.
Koska aine palautuu ulottuvaisuuteen, maailmassa ei voi olla tyhjiötä toisin kuin atomistit (mukaan lukien Gassendi) väittivät. Descartes kielsi myös atomien olemassaolon – kappaleen voi jakaa äärettömästi yhä pienempiin osiin. Jumala loi aineen, liikkeen ja levon, ja säilyttää liikkeen kokonaismäärän samana maailmankaikkeudessa, vaikka se jakautuukin eri tavoin luonnonlaeista riippuen. Nämä asiat Descartes väitti johtaneensa a priori Jumalan muuttumattomuudesta. Ensinnäkin jokainen kappale, johon eivät vaikuta ulkoiset syyt, säilyy samassa liikkeen tai levon tilassa. Yksinkertainen tai perustava liike tapahtuu aina suoran janan mukaisesti. Näiden liikelakien pohjalta Descartes muotoili monimutkaisen pyörreteorian, joka selitti kaikki luonnonilmiöt. Descartesin mukaan taivaat muodostuvat hienojakoisesta aineesta, ja siihen perustuvat oheneminen ja tiivistyminen, läpinäkyvyys ja -näkymättömyys, joustavuus ja jopa painovoima. Tiiviissä maailmankaikkeudessa liike on välttämättä siirtymistä tai uudelleen järjestelyä ja siksi jokainen liike saa aikaan pyörteen. Pyörreteoria oli suosiossa jonkin aikaa, mutta jo vuoden 1700 tienoilla se oli jo täysin unohtunut sisäisten ristiriitaisuuksien vuoksi.
Kuten edellä näimme, aineen pienten osasten liikkeitä ei yleensä voi havaita ja siksi kartesiolaisen fysiikan selitykset olivat väistämättä luonteeltaan hypoteettisia, joskin hypoteesien piti sopia yhteen kokemuksen kanssa. Tästä puolestaan seurasi mahdollisuus, ettei ehdotonta varmuutta välttämättä voida saavuttaa. Niinpä luonnonfilosofiset selitykset voivat havaintojen tukeminakin olla vain ”moraalisesti varmoja”. Moraalisella varmuudella Descartes tarkoitti Filosofian periaatteissa sellaista varmuutta, jonka varaan voi perustaa toiminnan mutta joka ei tiedollisesta näkökulmasta silti ole ehdottoman varmaa. Tästä huolimatta kartesiolaiset pitivät omaa luonnonfilosofiaansa varmana, todistettuna ja totena. Taustalla lienee ollut halu oikeuttaa uusi luonnontieteellinen järjestelmä ja kumota vallalla ollut aristotelismi.
1600-luvun brittiläinen luonnonfilosofia
Englantilaisen Thomas Hobbesin (1588–1679) järjestelmä edusti myös mekanismia, mutta poikkesi monin tavoin kartesiolaisuudesta. Hobbes olettaa luonnonfilosofiassaan ainoastaan yhdenlaisen voiman: liikemäärän tai sysäyksen (impetus). Siten voima ja liike ovat hänelle käytännössä sama asia. Hobbesin järjestelmässä ainoa aktiivisuuden muoto on Jumalan luomistapahtumassa aikaansaama kiihtyvä liike. Tätä näkemystä syytettiin ateismista, sillä maailman luomista lukuun ottamatta Jumalalla ei Hobbesin mallissa ole mitään osaa. Myöhäisfilosofiassaan Hobbes esitti myös, että aurinko voi toimia liikkeellepanevana voimana monille fysiikan ilmiöille; jatkuva valon tuottaminen edellyttää myös jatkuvaa liikettä.
Hobbes esitti luonnonfilosofiansa teoksessa De corpore (Kappaleista, 1655). Hänen näkemyksensä todellisuudesta on korpuskulaarinen eli mekanistinen: kappaleiden havaittavat ominaisuudet perustuvat niiden pienten osasten kokoon, muotoon ja liikkeeseen. Siten ulottuvaisuus, muoto ja liike ovatkin kappaleiden ensisijaisia ominaisuuksia. Kaikki muut kvaliteetit palautuvat havaitsijan mielenliikkeisiin. Kappaleet ovat äärettömästi jaettavissa kuten Descartesilla ja niinpä jakamattomia atomeja ei myöskään Hobbesin mukaan ole olemassa. Siten Hobbesin luonnonfilosofia oli lähempänä kartesiolaisuutta kuin esimerkiksi atomisti Gassendia. (ks. Hobbes, Thomas.)
Kartesiolaisuuteen suhtautuivat skeptisesti myös ns. Cambridgen platonistit, jotka pyrkivät yhdistämään mekanistiset periaatteet platonismiin. Teologisista syistä Henry More ja Ralph Cudworth katsoivat, että luonnossa on aina oltava jokin aineesta irrallinen immateriaalinen periaate, joka on vaikkapa raskaan kappaleen putoamisen syynä. He kutsuivat tätä valvovaa periaatetta hylarkkiseksi periaatteeksi tai ”luonnon hengeksi” ja kielsivät ajatuksen, että liikkeen syy voisi olla aineessa itsessään, kuten vaikkapa sveitsiläisen lääkärin ja alkemistin, Paracelsuksen (1493–1541) kannattajat ajattelivat. Henry More edisti kartesiolaisuutta Englannissa, mutta muokkasi sitä omien näkemystensä mukaiseksi ja jätti mm. huomiotta Descartesin atomismikritiikin – hän jopa väitti, että Descartesin filosofia käytännössä toistaa Demokritoksen ajatuksia. More hyväksyi myös ajatuksen tyhjiöstä. Hänelle sekä aineellinen että ei-aineellinen avaruus voivat molemmat olla ulottuvaisia – ero on siinä, että vain edelliseen pätee läpäisemättömyys. Tästä seuraa, että Jumalan läsnäolo kaikkialla edellyttää hänen ulottuvaisuuttaan.
Hobbesia seurasi Britanniassa korpuskulaarinen luonnonfilosofia, jota kehittivät Sir Kenelm Digby (1603–1665) ja Robert Boyle. Digby yritti yhdistää katolisuutta, alkemiaa ja aristoteelista atomismia, ja hänen luonnonfilosofiansa oli läheistä sukua Daniel Sennertille. Hän hylkäsi ajatuksen tyhjiöstä ja atomeista ja luotti useimmiten Aristoteleen opetuksiin, mutta hän kuitenkin myös yhdisti elementtioppiinsa mekanistisen periaatteen: muutos perustuu partikkeleiden liikkeeseen. Digbyn teosta Two Treatises (1644) luettiin paljon, mutta uskonnollisista syistä siitä ei tullut kovin vaikutusvaltaista.
Robert Boyle vastusti aristoteelisten peripateetikkojen ”hämäryyksiä ja monimielisyyksiä”, vaikka hän Descartesista poiketen piti myös aristoteelisia päämääräsyitä tärkeinä. Boyle halusi selvittää todellisuuden perustavien osasten luonteen ja toimintatavat. Hän muotoili mekanistisen teorian partikkeleista (corpuscular theory), jonka peruskäsitteet ovat materiaalisten ainesosien paikallinen liike, lepo, suuruus, muoto, keskinäinen järjestys, sijainti ja tekstuuri (contexture; kappaleen ainesosien yleinen rakenne tai järjestys, joka havaitaan muodon kautta).
Esimerkiksi ominaisuus ”valkoinen” ei Boylen mielestä ollut riittävä selitys, vaan valkoisuuden selittämiseksi on tiedettävä vaikutuksen tapa ja sen alkuperä. On myös selitettävä, miksi vaikutus tapahtuu tietyllä tavoin eikä jotenkin muuten. Siten selityksen on kyettävä tarjoamaan välttämätön yhteys syyn ja ilmiön välillä, johon sisältyvät kaikki näitä kahta yhdistävät rakenteet tai tapahtumat.
Kunnollinen kausaalinen selitys perustuu Boylen mukaan paikalliseen liikkeeseen, törmäykseen ja aineen pienten partikkeleiden keskinäiseen järjestykseen. Kaikki kvaliteetit, voimat, tapahtumat ja toiminnot voidaan kuvata aineen vaikutusten perusteella, ja ne voidaan päätellä kappaleiden havaitsemattomien osien koon, muodon, liikkeen tai levon, järjestyksen ja näistä rakentuvan tekstuurin perusteella. Esimerkiksi muutos perustuu kappaleen materiaalisten osien sisäisen rakenteen uudelleenjärjestymiseen. Luonnonilmiöt voidaan selittää samaan tapaan kuin koneiden toiminnot. Keskeinen tekijä luonnon selittämisessä on liike, johon myös kappaleiden tekstuuri suurelta osin perustuu.
Vaikuttavat syyt ja päämääräsyyt – kriitikoita ja kannattajia
Aristotelismissa päämääräsyitä pidettiin olennaisina luonnonilmiöiden selittämiseksi. Luonto nähtiin teleologisena ja siten fyysisillä olioilla ja tapahtumilla oli tarkoituksensa. Maailma oli jatkuvassa prosessissa kohti jotakin päämäärää. Näimme edellä, että Descartes vastusti ajatusta luonnon päämääräsyistä, sillä hänen mukaansa olennaista on liikkeen siirtyminen kappaleesta toiseen törmäyksen kautta. Descartesin kanssa osittain samaa mieltä oli Baruch Spinoza – hänen mukaansa kaikki ilmiöt ja tapahtumat seuraavat ehdottoman välttämättä yhden ainoan substanssin eli Jumalan luonnosta. Maailmassa substanssia ilmentävät kaksi ääretöntä attribuuttia, ulotteisuus ja ajattelu, joista edellisen modifikaatioita luonnonilmiöt ovat. Spinoza jakoi myös Descartesin ja Hobbesin mielipiteen, jonka mukaan luonnossa ei ole päämäärää jota kohti se kehittyisi – tapahtumisen syyt on etsittävä edellisistä tapahtumista, jotka taas seuraavat välttämättä edellisistä tapahtumista ja niin edelleen aina Jumalaan saakka.
Päämääräsyilläkin oli kuitenkin kannattajansa. Boylen mukaan eläinten ja muiden olentojen ymmärtämiseksi on turvauduttava luonnon luojaan eli olentojen päämäärien määrittäjään. Esimerkiksi täytyy olla jokin syy, miksi silmän rakenne on mikä on. Päämääräsyitä voidaan tarvita myös taivaankappaleiden liikkeiden ymmärtämiseksi. Varhaismoderneista filosofeista Leibniz oli innokkain päämääräsyiden puolustaja. Hänen mukaansa Jumala on kaiken älykäs suunnittelija, joka täydellisen hyvänä luojana valitsee aina parhaan ja täydellisimmän ratkaisun. Tämä tarkoittaa kirjaimellisesti sitä, että Jumala toteuttaa parhaaksi katsomansa yhteensopivan substanssien kokonaisuuden, ja siten jokainen asia tässä parhaassa mahdollisessa maailmassa on etukäteen suunniteltu ja optimoitu.
Mekanismin ongelmat ja uudet vaihtoehtoiset metafyysiset selitysmallit
Suosiostaan huolimatta mekanistinen selitysmalli kärsi vakavista ongelmista. Yksi niistä oli se, että mekanistiset selitykset eivät sopineet kaikkiin ilmiöihin. Tärkein ongelma koski mielen ilmiöiden mekanistista selittämistä. Prinsessa Elisabethin lisäksi myös Gassendi ja eräät muut katsoivat mentaalisten ilmiöiden olevan mekanististen selitysten ulottumattomissa. Tämän kuilun ylittämiseksi Descartesin oli vedottava Jumalaan tai luontoon, ja siten hän päätyi samanlaiseen tilanteeseen kuin skolastikot – selitystä voidaan pitää triviaalina tai kehämäisenä. Kappale voi esimerkiksi näyttää meistä punaiselta, koska sen rakenne aiheuttaa väliaineessa tietynlaisen partikkelien liikkeen, joka osuessaan näköhermoon ja kulkeutuessaan aivoihin aiheuttaa punaisen aistimuksen luonnon määräämällä tavalla (eli Jumalan säätämänä). Eräät kriitikot pitivät mekanistisia selityksiä riittämättöminä myös pelkkien fyysisten tapahtumien selittämiseksi. Näimme esimerkiksi jo edellä, että Moren mukaan joidenkin tapahtumisen selittämiseen tarvitaan aktiivinen aineeton periaate, jota hän kutsui luonnon hengeksi.
Spinozan omintakeisessa metafysiikassa kappaleiden maailma on täydellisessä vastaavuussuhteessa ajatusten maailmaan (ns. kaksoisaspektiteoria): kaikki kappaleiden maailmassa vastaa täydellisesti ajatusten maailmaa, mutta molempien ilmiöt on selitettävä niiden omilla perusteilla. Siten liike on selittävä tekijä ulotteisessa maailmassa, muttei ajatuksen maailmassa. Spinozalla on vain yksi substanssi, Jumala eli luonto, mutta sillä on ääretön määrä attribuutteja, joista seuraavat luonnon ilmiöt ja jotka ilmentävät Jumalan olemuksellisia piirteitä (ks. Spinoza, Benedictus de). Ihminen tuntee attribuuteista vain ulottuvaisuuden ja ajattelun, ja ne ilmentävät myös hänen olemuksellisia piirteitään. Jumalalla on kuitenkin vielä paljon muita attribuutteja, joista ihmiset eivät ole tietoisia. Spinozan luonnonfilosofiassa on se erikoinen piirre, että kun Spinozan mukaan mieli on ruumiin idea ja kun jokaista kappaletta vastaa idea, tästä seuraa, että jokaisella kappaleella on jonkinlainen mieli. Siten kivellä on mieli, vaikkakin se eroaa selvästi ihmismielestä. Mielet eivät kuitenkaan ole itsessään aktiivisia, sillä ne ovat sellaisenaan vain yhden substanssin eli Jumalan attribuuttien moodeja. Tässä suhteessa ero Descartesiin on selvä, sillä kartesiolaisessa filosofiassa Jumala ylläpitää liikettä kappaleissa, ei aiheuta sitä. Spinozalla taas Jumala on kaiken aktiivisuuden lähde.
Täsmälleen päinvastaista mieltä oli Leibniz, jonka mukaan kappaleiden aktiivisuuden on löydyttävä niistä itsestään. Hän piti myös aiemmin mainittua Moren ”luonnon henki” -periaatetta naurettavana ja katsoi mekanististen selitysten pätevän luonnossa. Kappaleiden keskeinen ominaisuus ei Leibnizin mukaan ole ulotteisuus, vaan dynaaminen voima, joka aiheuttaa niiden liikkeen. Leibnizin dynamiikan voi nähdä Hobbesin ja Spinozan conatus-opin perillisenä, vaikkei hän koskaan myöntänyt Spinozan vaikutusta omaan filosofiaansa. Leibnizin varhaisfilosofiassa oli myös selviä vaikutteita Hobbesilta. Leibnizin käsitys voimista eroaa kuitenkin selvästi Hobbesista ja Spinozasta. Leibniz käsittelee dynamiikassaan neljää erilaista voimaa, ja hänen mukaansa voima on mekaniikan ilmiöiden taustalla oleva metafyysinen periaate, joka eroaa koosta, muodosta ja liikkeestä. Kappaleen liikkeen perimmäisin selitys on sen primitiivinen, aktiivinen voima. Se sisältyy kunkin substanssin substantiaaliseen muotoon. Leibnizin käsitys substantiaalisesta muodosta eroaa aristotelismista siten, että kunkin kappaleen aktiivisuus piilee siinä itsessään, mutta Aristoteleen lailla hän katsoi muutoksen liittyvän päämääräsyihin (ks. Spinoza, Benedictus de ja Leibniz, Gottfried Wilhelm).
Leibnizin mukaan maailmassa on oltava joitakin perustavia ykseyksiä, eräänlaisia henkisiä atomeja, joista hän alkoi käyttää nimitystä ”monadi” 1690-luvulta alkaen. Tämä yksikköä tai yhtä tarkoittava nimitys on peräisin pythagoralaisilta, ja sitä käyttivät myös uusplatonistit, sekä Giordano Bruno ja Cambridgen platonismin piiriin kuulunut spiritualisti ja kabbalismin kannattaja Anne Conway (1631–1679). Aineellisen maailman kappaleet voidaan kuitenkin jakaa loputtomasti, joten ne eivät voi olla tällaisia ykseyksiä. Toisin sanoen kappaleiden taustalla on metafyysinen rakenne, joka ei palaudu ulotteisuuteen. Leibnizin mukaan esimerkiksi maasiat ovat substanssien kokoelmia tai aggregaatteja, joiden yhtenäisyyden muodostaa korkeamman tason substanssi (hän kutsuu tällaista kokonaisuutta aineelliseksi tai korporeaaliseksi substanssiksi). Samaan tapaan ihmiset ovat monadien aggregaatteja, ja korkein monadi on rationaalinen sielu tai mieli. Näiden substanssien kokoelmien tai aggregaattien keskinäiset suhteet määrittelee ennalta säädetty harmonia, jonka Jumala säätää luomisen yhteydessä.
Leibniz kutsuu korkeampien substanssien armon valtakuntaa metafyysiseksi tasoksi. Tämän tason substansseja ovat päämääräsyiden ohjaamia, ja Leibniz erottaa niistä luonnon valtakuntaan kuuluvat luonnonilmiöt, jotka noudattavat mekanistisia periaatteita. Näin Leibniz pyrki sovittamaan aristotelismin ja mekanismin yhteen omassa luonnonfilosofiassaan.
Leibnizin kritiikin lisäksi on mainittava vielä mekanismin ongelmat biologisten ilmiöiden selittämisessä. Miten liikkeessä olevat elottomat aineen partikkelit voivat synnyttää elollisen sikiön? Yksi tapa ratkaista ongelma oli preformaatioteoria, jota kannattivat mm. Malebranche ja Leibniz. Sen mukaan elolliset olennot (kasvit, eläimet, ihmiset) piilevät pienoismuodossa siemenissä, jotka puolestaan Jumala loi maailman luomisen yhteydessä.
Okkasionalismi
Nykyisen tutkimuksen valossa okkasionalismiksi kutsuttu suuntaus (mm. Nicolas Malebranche, Geraud de Cordemoy, Arnold Geulincx ja Louis De la Forge (1632–1666)) syntyi kausaalisena teoriana, ei niinkään vastausyrityksenä Descartesin mieli–ruumis-vuorovaikutuksen ongelmiin. Okkasionalismi oli siis tarkoitettu myös luonnonfilosofiseksi teoriaksi, perustaksi kartesiolaiselle mekanistiselle luonnonfilosofialle. Siten okkasionalistit hyväksyivät suurimman osan Descartesin fysiikan periaatteista. He eivät kuitenkaan voineet hyväksyä mekanistista kausaatiota. Materiaaliset substanssit eivät heidän mukaansa voi olla todellisia syitä, sillä ne ovat passiivisia entiteettejä. Okkasionalistit etsivät siis Moren tavoin ulotteisuutta ensisijaisempaa perustaa kausaatiolle. Universaalin hengen sijaan he kuitenkin samaistivat etsimänsä voiman Jumalan tahtoon. Esimerkiksi Malebranchen mukaan syyn ja vaikutuksen välisen suhteen on oltava välttämätön, ja tätä ehtoa ei voi täyttää pelkkä materiaalinen kappale, joka passiivisena eli epäaktiivisena ei pysty liikuttamaan edes itseään, eikä siis myöskään muita kappaleita. Sen sijaan kaikkivoivan Jumalan tahto riittää helposti kausaalisen vaikutuksen lähteeksi.
Okkasionalistien mukaan fyysisten kappaleiden kausaalisen vaikutuksen puutteesta seuraa se, että mitään luonnollista vaikutusta ei voi selittää aineen ja liikkeen kautta. Vain Jumalan tahto voi olla vaikuttava syy. Siten kaikki tapahtumat luonnollisessa maailmassa johtuvat Jumalan tahdosta, joka on niiden vaikuttava syy. Malebranche ja La Forge vetoavat Jumalan rooliin maailmankaikkeuden luojana ja ylläpitäjänä. Maailma ei voi syntyä eikä siinä voi tapahtua mitään ilman Jumalaa. Maailma on siis olemassa, koska Jumala tahtoo niin. Niinpä kappale liikkuu vain koska Jumala tahtoo liikuttaa sitä paikasta toiseen. Koska olioiden keskinäiset sijainnit vaihtelevat liikkeiden seurauksena, Jumala luo maailman joka hetki uudelleen ylläpitäessään sitä. On huomattava, että myös Descartes ajatteli Jumalan ylläpitävän maailmaa säilyttämällä sen liikemäärän (tällöin luominen ja ylläpitäminen Jumalassa ovat samaa luomistapahtumaa, mutta okkasionalismin mukaan Jumala on ainoa kausaalinen voima maailmassa, ja siten mitään ei voi tapahtua ilman hänen myötävaikutustaan.
Leibniz epäili Jumalan vaikuttavan kappaleisiin sattumanvaraisesti, mutta Jolleyn tulkinnan mukaan Malebranche ajatteli, että Jumala vaikuttaa niihin yleisten fyysisten lakien mukaan eikä tätä pidemmälle tutkimuksissa yleensä tarvitse mennä. Nämä lait säätelevät fyysisten kappaleiden liikkeitä ja niiden välisten törmäysten vaikutuksia. Toisin sanoen Jumala noudattaa toiminnassaan luonnonlakeja.
Kahden kappaleen yhteentörmäys on satunnainen (okkasionaalinen) syy, joka determinoi todellisen syyn eli Jumalan liikuttamaan vaikutuksen kohteena olevaa kappaletta tietyllä tavalla. On huomattava, että okkasionalistit katsoivat päätyneensä näkemykseensä Descartesin filosofian pohjalta (erityisesti oppi liikkeen ylläpitämisestä maailmassa oli heille keskeinen) ja vain täydentäneensä edeltäjänsä luonnonfilosofiaa. Descartes oletti vain kolme luonnonlakia, ja ne kaikki liittyivät mekanistisiin perusperiaatteisiin. Okkasionalistien ohella kartesiolaista teoriaa luonnonlaeista kritisoi voimakkaasti hollantilainen matemaatikko Christiaan Huygens.
Britanniassa suhtauduttiin enimmäkseen skeptisesti luonnonlakeihin – siinä missä Boyle katsoi, että luonnonfilosofisiin selityksiin riittävät hypoteesit, Newton halusi perustaa näkemyksensä vain kokeille ja vastusti hypoteeseja. Myös Locke suhtautui niihin epäluuloisesti, mikä johtui hänen erottelustaan primääristen ja sekundaaristen kvaliteettien välillä – ihminen ei kykene tavoittamaan ruumiin kaikkia osia suoraan, vaan hänen on luotettava sekundäärisiiin kvaliteetteihin. Sen sijaan Hume katsoi, että kokemuksen perusteella voimme olettaa joitakin luonnonlakeja, mutta niitä ei voida havaita suoraan aistien välityksellä. Emme esimerkiksi voi päätellä siitä, että aurinko on noussut joka päivä tähän saakka, että se nousee huomenna.
Okkasionalistien tavoin Leibniz kiisti kappaleiden välisen suoran vuorovaikutuksen. Jokaisen kappaleen aktiivisuuden lähde on hänen mukaansa sen substantiaalinen muoto eikä Jumala, joka vain ylläpitää kaikkia substansseja emanoitumisen kautta. Kappaleet muuttuvat jatkuvasti, mutta spontaanisti, kullekin ominaisen kehityskulun mukaisesti. Ajatukseen kuuluu, että ääretön mieli eli Jumala voi substanssia analysoimalla löytää sen kaikki tilat niin menneisyydessä, nykyisyydessä kuin tulevaisuudessakin. Luomistapahtuman yhteydessä kaikkien substanssien välille on säädetty harmonia, minkä seurauksena kaikkien substanssien historiat ovat keskenään yhteensopivia. Tämän ennalta säädetyn harmonian vuoksi äärellisille mielille näyttää siltä, että kappaleet vaikuttavat suoraan toisiinsa. Kun biljardipallo osuu toiseen palloon, ja tämä lähtee liikkeelle, fysiikan tasolla kyse on suorasta vaikutuksesta. Mutta metafyysisellä tasolla ensimmäisen pallon aktio eli aktiivinen toiminta aiheuttaa toisessa pallossa passion (toiminnan passiivisena kohteena olemisen), ja nämä tilat on punottu niiden historiaan. Kuten Malebranchella, usein mekanistiset selitykset ovat riittäviä (pallon osuminen toiseen saa jälkimmäisen pallon liikkeelle). Mutta jos halutaan antaa täydellinen selitys, on turvauduttava metafysiikkaan ja substantiaalisiin muotoihin.
Newton ja Laplace
Gassendin atomistinen järjestelmä ei missään vaiheessa ollut yhtä suosittu kuin Descartesin luonnonfilosofia, mutta vuonna 1687 kuoliniskun sekä atomistiselle että kartesiolaiselle luonnonfilosofialle antoi Isaac Newtonin teos Principia Mathematica eli Matematiikan periaatteet, jossa esitettiin ensimmäinen tarkka ja yleispätevä muotoilu kappaleiden liiketiloille sekä yleinen painovoimalaki.
Newtonin ensimmäisen liikelain mukaan jokainen kappale säilyttää lepotilansa tai suoraviivaisen, eteenpäin tasaisesti suuntautuvan liikkeensä, paitsi jos ulkoiset voimat pakottavat sen muuttamaan tilaansa. Tämä laki liittyy kiihtyvyyteen, josta mainitsin jo edellä. Newton oli Descartesin kanssa yhtä mieltä siitä, että kappale ei tarvitse mitään erityistä voimaa pysyäkseen liikkeessä, vaan esteiden, kuten painovoiman, puuttuessa se jatkaa liikettään ikuisesti. Toisen liikelain mukaan liikkeen muutos on verrannollinen liikkeen aiheuttavaan voimaan ja liikkeen muutos tapahtuu suoraa viivaa pitkin, jonka suuntaisesti voima vaikuttaa kappaleeseen. Tämän lain mukaan kiihtyvyys ja vaikuttava voima ovat suoraan verrannollisia. Kolmas ja viimeinen liikelaki on seuraava: Jokaiselle vaikutukselle on aina vastakkainen ja yhtä suuri vastavaikutus. Toisin sanoen kahden kappaleen keskinäiset vaikutukset ovat aina yhtä suuria ja suunnaltaan vastakkaisia. Tämä laki liittyy voiman käsitteeseen, joka ei ole yksittäinen, kappaleissa piilevä asia. Se on pikemminkin nähtävä vuorovaikutussuhteena vähintään kahden kappaleen välillä.
Leibnizin tapaan Newton piti luonnon keskeisinä selittävinä tekijöinä voimia, mutta hänen mukaansa ne on kuvattava matemaattisin käsittein, jotka paljastavat niiden lait. Tämä näkyy hyvin yleisessä painovoimalaissa, jonka mukaan kappaleet vetävät toisiaan puoleensa voimalla, joka on suoraan verrannollinen niiden massaan ja kääntäen verrannollinen niiden välisen etäisyyden neliöön. Painovoima oli jotakin uutta, jota ei löytynyt kartesiolaisesta, ainoastaan liikkeeseen keskittyneestä luonnonfilosofiasta. Kartesiolaiset eivät voineet hyväksyä tämänkaltaista teoriaa, sillä heille kaikki liike pohjautui kappaleiden välisiin törmäyksiin – esimerkiksi Descartes piti kappaleiden välistä vetovoimaa liian aristoteelisena ajatuksena, jossa kaikenlaisille luontokappaleille kuvitellaan jonkinlaiset sielut. Hänelle kahden kappaleen liimautuminen toisiinsa johtui vain liikkeen puutteesta, kun taas Gassendi puhui atomien koukuista ja silmistä. Newton puolestaan kielsi olettavansa kaukovaikutuksen mahdollisuuden voimateoriassaan ja lisäsi Opticks-teokseensa (1717) teorian painovoiman toiminnasta eetterin välityksellä. Tämä ei kuitenkaan vakuuttanut kartesiolaisia, sillä myös eettereiden partikkeleilla näytti olevan voimia, jotka vaikuttivat etäältä. Siten Newtonin käsitys jäi auki – hän ei halunnut luottaa filosofiseen mekaniikkaan, mutta ei myöskään hyväksyä kaukovaikutusta. Hän halusi mieluummin olla ottamatta kantaa asiaan ja antaa kokeiden vahvistaa asian oikean laidan tulevaisuudessa.
On selvää, ettei Newton ollut sen enempää vahva mekanisti Descartesin tai Boylen tapaan kuin okkasionalistikaan. Hän ei pitänyt ulotteisuutta aineen keskeisenä olemuksena kartesiolaisten tapaan, vaan ajatteli Moren tavoin, että läpäisemättömyys on tärkeämpi ominaisuus. Hän kuitenkin piti sitä voiman seurauksena, kun taas Morelle läpäisemättömyys oli kappaleiden sisäinen ominaisuus.
Turvautuminen vetovoimiin, joita oli vaikea todentaa, herätti paljon kritiikkiä erityisesti mannermaisten luonnonfilosofien keskuudessa. Newton piti kuitenkin kiinni teoriastaan ja pyrki panostamaan ilmiöiden selittämiseen, erityisesti kokeellisin menetelmin. Vaikka vetovoima onkin hankala havaita aistein, Newton vältti teoretisointia seikoista, joita ei voinut havaita aistein tai kokeellisin menetelmin. Hän vältti metafyysisiä hypoteeseja ilmiöiden selittämisessä ja pyrki esittämään matemaattisesti muotoiltuja luonnonlakeja, jotka eivät liity metafyysisisiin selityksiin. Siten esimerkiksi hänen kuuluisa väriteoriansa koskee vain valkoisen valon moninaisuutta, eikä hän ota kantaa siihen, mikä valon lopullinen luonne on. Newtonin mukaan luonnonilmiöt on kuvattava tarkasti kokeellisin keinoin eikä ole syytä rakennella mekaanisia malleja, joiden avulla ne voitaisiin selittää. Induktion kautta kuvauksista voidaan sitten rakentaa luonnonlakeja.
Vastaamattomista kysymyksistä huolimatta Newtonin opit olivat 1700-luvun puoliväliin mennessä syrjäyttäneet atomismin ja vahvan mekanismin lähes täysin niin Britanniassa kuin Euroopan mannermaallakin. Todennäköisesti keskeisin syy tähän voittokulkuun oli se, että kokeet osoittivat Newtonin lakien pitävän varsin hyvin paikkansa ja lakien avulla voitiin myös menestyksellisesti ennustaa tulevia ilmiöitä. Newton romutti myös Aristoteleen luonnonfilosofian esittämällä, että samat liikelait pätevät sekä maapallon putoaviin kappaleisiin että kuun kiertoliikkeeseen maapallon ympäri – luonnon ilmiöitä ei voida siis jakaa kuunylisiin ja kuunalisiin ilmiöihin. (ks. Newton, Isaac.)
”Ranskan Newton”, Pierre-Simon Laplace (1749–1827) pyrki tarkentamaan Newtonin hieman yksinkertaistettuja oletuksia. Hänen tavoitteenaan oli tarjota täydellinen ratkaisu aurinkokunnan suureen mekaaniseen ongelmaan tarkentamalla teoriaa siten, että se vastasi havaintoja lähes täydellisesti. Parannettu newtonilainen teoria sallii jopa uusien taivaankappaleiden löytämisen. Laplace pystyi osoittamaan, että Newtonin lait toimivat niin hyvin, ettei niihin tarvita korjausliikkeitä kuten Newton oli alun perin olettanut. Hän saattoikin todeta, ettei tarvitse hypoteesia Jumalasta maailman ylläpitäjänä.
Newtonin liikelaeista ja painovoimalaista ja Laplacen työstä hyötyi suuresti astronomia, joka nousi 1700-luvulla uuteen kukoistukseen tarkempien laitteiden ja uusien löydösten kautta. Esimerkiksi Edmond Halley (1656–1742) julkaisi ensimmäisen tuulikartan ja löysi nimeään kantavan komeetan, William Herschel (1738–1822) löysi Uranuksen vuonna 1781 ja Tobias Mayer (1723–1762) laati taulukon kuun liikkeistä vuonna 1752. Avaruus alettiin 1700-luvulla mieltää kirjaimellisesti äärettömäksi ja eri puolille maailmaa lähetettiin astronomien retkikuntia suorittamaan tärkeitä mittauksia astronomisten hypoteesien vahvistamiseksi.
Newtonin seuraajat filosofiassa
Filosofiassa Newton sai pian kannattajia. Samuel Clarken puolusti Newtonin teoriaa kirjeenvaihdossaan Leibnizin kanssa. Uutta luonnonfilosofiaa juhli myös John Locke, joka luopui mekanistisista opeista, erotti kappaleen ja avaruuden toisistaan ja oletti atomistien ja Newtonin lailla tyhjiön olemassaolon. Hän katsoi kappaleiden perustavaksi ominaisuuksiksi primaariset kvaliteetit kuten kiinteys (solidity ), ulottuvaisuus, muoto ja liikkuvuus (mobility), ja piti mahdottomana niiden perimmäisen olemuksen tuntemista. Ideamme primaarisista kvaliteeteista kuitenkin hänen mukaansa muistuttavat näitä perustavia ominaisuuksia.
Locke sai luonnonfilosofiaansa vaikutteita Newtonin ohella Descartesilta ja Boylelta. Locken teorian mukaan kaikki muutos maailmassa perustuu liikkeessä olevien kappaleiden välisiin keskinäisiin sysäyksiin (impulse), esimerkkinä biljardipallo, joka osuessaan toiseen biljardipalloon siirtää liikkeensä siihen. Tämä mekanistinen teoria löytyy Essayn ensimmäistä laitoksista. Puhdas mekanismi ei kuitenkaan salli kaukovaikutuksia, jotka olivat välttämätön osa Newtonin painovoimateoriaa. Newtonin teorian vaikutuksesta Locke muuttikin teoksensa myöhemmissä laitoksissa mekanistista muotoiluaan siten, että sysäykset ovat ainoa tapa jolla voimme käsittää liikkeen välittymisen kappaleesta toiseen. Lisäksi hänen mukaansa ideamme myös perustuvat sysäyksiin, joita kappaleet kohdistavat meihin. Locke kuitenkin jättää avoimeksi sen, miten tämä prosessi tarkkaan ottaen synnyttää itse ideat. Joka tapauksessa kääntyminen puhtaasta mekanismista aktiivisten periaatteiden kannattajaksi lienee taustalla Locken pahamaineisimmassa opissa siitä, että Jumala voi lisätä (superadd) aineeseen kyvyn havainnoida ja ajatella (Essay IV, iii, §6). Tämä näkemys suututti monet teologit, kuten piispa Stillingfleetin ja eräät filosofit, kuten Leibnizin.
Kausaliteettinäkemysten muutos 1700-luvulla
1700-luvun alussa Christian Wolff katsoi, että kausaliteetista oli muotoiltu kolme kattavaa teoriaa: 1) okkasionalismi (Malebranche) 2) ennalta-asetettu harmonia (Leibniz, Wolff itse) 3) influxus physicus -teoria (mm. Suaréz ja Locke; teorian mukaan jokaiseen kappaleeseen liitetään vaikuttava syy, joka sitten siirtyy kappaleelta toiselle). Wolff sai kuitenkin huomata kantapään kautta, että kehitystä kausaliteettia koskevissa näkemyksissä tapahtui myös 1700-luvulla. Christian August Crusius (1715–1775) kritisoi Wolffin riittävän perusteen periaatteen muotoilua niin väkevästi, että kritiikin vaikutuksesta periaate menetti täysin erikoisasemansa metafysiikassa. Crusius olikin 1700-luvun merkittävin kausaliteettia käsitellyt saksalainen filosofi, ja hänen ajattelunsa muistutti monin paikoin Humen filosofiaa.
Britanniassa Berkeley kritisoi Locken ideateoriaa, ja argumentoi, että vain mieli, josta olemme välittömästi tietoisia, voi olla ideoiden syy. Malebranchen tavoin Berkeley sanoi, että ideat itsessään ovat passiivisia, ja siksi ne eivät voi olla muiden ideoiden syitä. Toisin sanoen ainoa reaalinen syy maailmassa on Jumala, vaikkakin Berkeley myönsi, että tahdon aikaansaamat ideat ovat myös aktiivisia. Ihmisten yleinen harha ideoiden aktiivisuudesta johtuu Berkeleyn mukaan siitä, että luonnontapahtumien jatkuvuus ja säännönmukaisuus saa meidät uskomaan, että ideat vaikuttavat toisiinsa. Siten Berkeley tuli lähelle okkasionalismia, vaikka hänellä tahto voi saada aikaan muutoksia.
Malebranchen ja Berkeleyn kausaliteettikäsitys perustui siis olennaisesti ideaan Jumalasta ensimmäisenä syynä. David Hume taas irrotti kausaalisuuden kokonaan Jumalasta. Hänen teoriansa liittyy olennaisesti huomioihin ja havaintoihin, ja järjenkäyttö tapahtuu kohteiden vertailun ja niiden välisten suhteiden löytämisen kautta. Mikäli molemmat vertailun kohteet voidaan tavoittaa aisteilla, kyse on pikemmin havainnosta kuin järkeilystä. Siten syysuhteet voidaan nähdä induktiivisina yleistyksinä. Humen skeptisen näkemyksen mukaan ei voida kuitenkaan päätellä tapahtumasta A, että siihen yleensä liitetty tapahtuma B seuraa vääjäämättä. Vaikka voimmekin havaita, että aurinko on noussut tähän mennessä joka aamu, siitä ei voi päätellä, että näin tapahtuu myös huomenna. Luonto pikemmin kuin järki ohjaa elämää. Siinä missä järki on erehtyväinen, luonto ei erehdy koskaan.
Humen näkemys on perustaltaan empiristinen. Käsityksemme kausaalisuudesta perustuu vain aistivaikutelmille, eikä niiden ulkopuolelta löydy ehdottoman varmaa perustaa syysuhteille. Hänen mukaansa sen enempää rationalismi kuin empirismikään ei pysty osoittamaan, mihin arvostelmamme kausaalisesti perustuvat. Tämän vuoksi meidän on turvauduttava kuvittelukykyyn ja uskomuksiin, toisin sanoen psykologiaan. Kokemus ja muisti kertovat meille, että tapahtuma A on aina liittynyt tapahtumaan B, ja kuvittelukyvyn avulla muodostamme uskomuksen, että kyseessä on kausaalinen suhde, joka toistuu myös jatkossa. Tämä jatkuva yhteen liittyminen (constant conjunction, ks. Treatise on Human Nature 1.3.6.3) perustuu siis kuvittelukykyyn.
Humen aikalainen Thomas Reid kritisoi Humen käsitystä. Hänen mukaansa on väärin ajatella, että aistimus olisi jonkinlainen kuva sen kohteesta. Me usein kuvaamme kausaalisiksi kohteita, jotka eivät ole jatkuvasti yhteen liittyneinä, esimerkiksi silloin kun liitämme kausaalisuhteen ensimmäistä kertaa tiettyyn ilmiöön. Reidin mukaan syysuhde perustuu kuitenkin terveeseen järkeen pelkän samanaikaisuuden tai yhteenliittymisen sijaan. Lisäksi jatkuva yhteenliittyminen ei aina johda kausaalipäätelmään. Esimerkiksi yön erottaminen päivästä perustuu pikemminkin terveen järjen periaatteisiin, joita kokemus sitten vahvistaa. Tämä systemaattinen kokemuksen vahvistaminen on se, mitä kutsumme tieteeksi, ja sen avulla voidaan löytää luonnonlait. Niiden taustalla piilee vielä vaikuttava syy, jonka Reid liittää voimaan, joka puolestaan kuuluu vapaaseen valintaan kykeneville rationaalisille olioille. Luonnossa tapahtuvan kausaation taustalla on Jumala.
Aika ja avaruus
Newtonin fysiikan voittokulku ei kuitenkaan tarkoittanut luonnonfilosofisten kiistojen loppumista. Yksi kiistan kohde oli avaruuden luonne. Newtonin mukaan avaruus oli absoluuttinen, itsenäinen kokonaisuus, ei pelkkä kappaleiden välisten suhteiden joukko. Hän meni pidemmälle kuin Gassendi, ja väitti että avaruus on Jumalan ”aistielin”, sensorium. Newtonin mukaan avaruus oli siis jumalallinen attribuutti, jonkinlainen välittäjä luojan ja luotujen välillä.
Tätä näkemystä Leibniz arvosteli kirjeenvaihdossaan Clarken kanssa. Leibnizin mukaan avaruus ei ole todellinen, vaan ideaalinen: aika ja avaruus ovat suhteellisia ja rakentuvat olioiden tai hetkien välisistä suhteista. Clarke vastasi, että avaruus ei ole itsessään substanssi, vaan ominaisuus. Leibnizille taas monadien pluralismi tekee mahdottomaksi hyväksyä avaruuden itsenäisen olemassaolon. Avaruus oli hänelle jatkuvuuden labyrintti, loputtomasti jaettavissa oleva illuusio joka ei ole itsessään mitään.
Leibnizin kuoleman jälkeen Christian Wolff systematisoi Leibnizin aihetta koskevan ajattelun oppikirjaksi, josta tuli vaikutusvaltainen varsinkin Ranskassa, jossa sitä puolusti markiisitar émilie du Châtelet. David Hume puolestaan kielsi ajan ja avaruuden suhteellisuuden kokonaan, katsoen sen olevan ristiriidassa ihmismielen äärellisyyden kanssa.
Vis Viva -kiista
Näimme edellä, että Newtonin teoria painovoimasta herätti myös kritiikkiä. Myös kartesiolainen liikelaki oli kaatumassa – paradigman muutoksen ensimmäinen askel oli Leibnizin artikkeli ”Lyhyt todistus Descartesin ja muiden huomattavasta virheestä” vuodelta 1684. Siinä hän osoitti, että Descartesin liikekäsityksen täytyy olla virheellinen, sillä sen perusteella ikiliikkuja olisi mahdollinen, mikä riitelee kokemustemme kanssa. Leibniz esitti, ettei ulotteisuus voi olla kappaleiden keskeinen ominaisuus ja että on oletettava jotakin vielä perustavampaa eli metafyysinen voimateoria.
Leibniz ja Huygens määrittelivät Descartesin liikelain uudestaan, jolloin se määriteltiin massan ja kiihtyvyyden neliön tulona. Tämä kvantiteetti nimitettiin ”eläväksi voimaksi” (lat. vis viva), joka nykyisin tunnetaan kineettisenä energiana. Leibniz ajatteli elävän voiman olevan ainoa maailmankaikkeudessa säilyvä dynaaminen suure. Vis viva -kiistana tunnettu pitkäaikainen luonnonfilosofinen kiista syntyi elävän voiman sovellutuksesta liikkeen teoriaan. Onko oikea käsitys liikemäärästä Descartesin massan ja kiihtyvyyden tulo (mv) vai Leibnizin massan ja kiihtyvyyden neliön tulo (mv2)?
Kiistan keskiössä oli Châtelet’n markiisitar, joka oli aluksi kiinnostunut Newtonista, mutta ryhtyi sitten Leibnizin seuraajaksi. Hänen teoksensa Institutions de physique (1740) teki leibnizilaisen luonnonfilosofian tunnetuksi Ranskassa, ja sen julkaisua seurasi kiivas keskustelu kartesiolaisten ja Leibnizin kannattajien välillä. Lopulta D’Alembert päätti kiistan teoksensa Traité de dynamique (1758) toisessa laitoksessa. Hän pystyi osoittamaan, että elävän voiman säilyminen on vain teoreema, joka voidaan johtaa dynamiikan laeista. Elävä voima voidaan rinnastaa työhön, joka seuraa putoavassa kappaleessa kappaleen painosta ja putoamisen kiihtyvyyden neliöstä. Siten D’Alembert erotti mekaanisen periaatteen metafysiikasta.
Optiikka ja sen metafyysiset ulottuvuudet
Newtonin Optiikka (1704) oli varhaismodernin kauden vallankumouksellisin teos optiikassa. Siinä missä Descartes piti värejä partikkeleiden liikkeenä, Newton osoitti valkoisen valon olevan eriväristen valonsäteiden kasauma, ja tämä näkemys hyväksyttiin nopeasti mm. Malebranchen ja Wolffin toimesta. Myöhemmin Newton kuitenkin monimutkaisti teoriaansa koskien valon nopeutta, hyläten mm. Huygensin kannattaman valon aaltoteorian ja kannattaen teoriaa valonsäteestä pienten partikkelien virtana. Siten hän tuli lähelle kartesiolaista teoriaa ja lisäksi hänen spekulatiiviseen teoriaansa sisältyi tiettyjä matemaattisia vaikeuksia. Keskustelu näiden eri teorioiden paremmuudesta kesti pitkälle 1800-luvulle saakka.
Jo ennen Newtonin teoksen ilmestymistä Leibniz oli artikkelissaan ”Tentamen anagogicum” (Anagoginen tutkielma, 1696) Snellin optiseen lakiin tukeutuen esittänyt, että luonnosta voidaan löytää aina valonsäteen optimaalinen tai ”helpoin” reitti paikasta toiseen. Newtonin lakeja soveltaen Joseph-Louis Lagrange (1736–1813) pystyi osoittamaan tämän ajatuksen pitävän paikkansa missä tahansa kappaleiden järjestelmässä. Siten pystyttiin yhdistämään optiikan ja mekaniikan periaatteet.
Teoksessaan Essai de cosmologie (1751) Maupertuis yleisti Leibnizin periaatteen valonsäteen optimaalisesta reitistä teoriaksi, jonka mukaan kaikki luonnonilmiöt perustuvat samaan ilmiöön (pienimmän vaikutuksen periaate). Se mukaan luonnossa partikkeli hakeutuu aina lyhimmälle reitille kahden pisteen välillä. Nykyfysiikassa pienimmän vaikutuksen periaatetta pidetään keskeisenä todistamattomana luonnonlakina. Leibnizin tavoin Maupertuis halusi tuoda päämääräsyyt takaisin metafysiikkaan. Hän sai taustatukea Eulerilta, mutta Lagrange osoitti teoksessaan Mécanique analytique (1788), että pienimmän vaikutuksen periaate on vain Newtonin liikelain muunnelma.
Kemia, biologia ja luonnonhistoria
Mekanismin valtakauden jälkeen tieteilijöiden mielenkiinto alkoi suuntautua aineen sisäiseen rakenteeseen, ja kemian tutkimusala kehittyi. Kemian esihistoriassa oli tapana mystifioida tutkittavia ilmiöitä, ja tässä okkultistisessa perinteessä kaikenlaiset alkemistiset kokeilut olivat suosittuja varsinkin 1500-luvun ja 1600-luvun vaihteessa. 1500-luvulla merkittävin alan kehittäjä oli Paracelsus, joka keskittyi lääkkeiden valmistamiseen. Muita tunnettuja okkultisen perinteen edustajia olivat Tommaso Campanella (1568–1639) ja Robert Fludd (1574–1637).
Vuoden 1700 tienoilla muotiin tuli flogiston-teoria. Flogistonin oli tarkoitus selittää kappaleissa tapahtuvat muutokset kuten palaminen: sen ajateltiin olevan substanssi, joka siirtyy muuttuviin kappaleisiin tai poistuu niistä ilmiöstä riippuen. Uudenlaista näkemystä edusti Daniel Bernoullin Hydrodynamica (1738), joka käsitteli kaasujen kineettisiä malleja, korpuskulaarien äärettömiä joukkoja, jotka ovat nopeassa liikkeessä. Siten kemia perustui pitkälti mekaniikkaan, ja jo Boyle oli tehnyt erilaisia kokeita samankaltaisista aiheista. Newtonin vetovoimateoria ei kyennyt selittämään kaasuteoriaa sen enempää kuin valon, äänen, sähkön jne. käyttäytymistä. Lopulta Antoine Lavoisier (1743–1794), modernin kemian isä, julkaisi oppikirjan Traité élémentaire de chimie (1789), jossa osoitettiin, että oletus flogistonista oli perusteeton, sillä suljetussa säiliössä sijaitsevan aineen paino ei muutu kemiallisten muutosten seurauksena.
Samankaltaisia keskusteluita käytiin myös lämmön luonteesta. Teorian lämmöstä substanssina syrjäytti vähitellen ajatus lämmöstä liikkeen muotona eli kineettisenä energiana (Benjamin Thompson Rumford (1753–1814)), mikä kytki keskustelun yllämainittuun vis viva -kiistaan. Sähkö ja magnetismi kiinnostivat niin okkultistisia ajattelijoita kuin varhaismoderneja luonnonfilosofejakin. William Gilbert (1544–1603) julkaisi teoksen De magnete (1600), jossa hän esitteli magnetismia koskevia kokeitaan. Descartes uskoi mekanisminsa selittävän magnetismin hankalan ongelman monien muiden luonnonilmiöiden, kuten lämmön, lailla. Sähkön suhteen paradigmaksi muodostui Benjamin Franklinin (1706–1790) teoria, jonka mukaan kaikissa kappaleissa on ”sähkötuli” tai ”sähköneste”. Lopulta voiton vei kuitenkin De Cisternay Dufayn (1698–1739) vanhempi teoria, jonka mukaan substanssit koostuivat kahdenlaisesta elektronisesta nesteestä (positiivinen ja negatiivinen), jotka yleensä neutraloivat toisensa. 1700-luvun lopussa myös teoria sähkölatauksista, joka tunnetaan nykyisin paremmin nimellä sähköstatiikka, oli saavuttanut lähes nykyisen muotonsa.
1600-luvulla syntyi kokeellisten tutkimusten myötä myös uusi kiinnostus biologiaan ja lääketieteeseen. William Harvey (1578–1657) oli merkittävä pioneeri, joka löysi verenkierron. Descartes leikkeli eläimiä nuoruudessaan ja luotti mekaniikkaan biologisissa selityksissään (mm. ruoansulatus, sydämen toiminta, hikoilu, herääminen ja nukkuminen, jäsenten kasvu, aistimukset, mielenliikutukset ja ruumiinjäsenten liikkeet). Kuitenkin vasta mikroskopian keksiminen (mm. Robert Hooke (1635–1703), Antoni van Leeuwenhoek (1632–1723) ja Jan Swammerdam (1637–1680)) antoi sysäyksen tutkia orgaanista luontoa mikrotasolla, mikä vaikutti mm. Leibnizin myöhäisempään metafysiikkaan, jossa oli merkittävässä osassa myös jo mainittu preformaatioteoria. Leibniz kannatti myös teoriaa muodonmuutoksista, joissa eläin tai kasvi pysyy samana oliona, mutta voi muuttaa muotoaan (esimerkiksi toukka voi muuttua perhoseksi). Koska substantiaalinen muoto pysyy samana ulkonaisen olemuksen muuttuessa, Leibniz ei tunnustanut absoluuttisen kuoleman olemassaoloa.
Keskustelu eläinten ja ihmisten erosta oli merkittävä teema 1600-luvun biologiassa, luonnonfilosofiassa ja metafysiikassa. Descartes piti eläimiä koneina, mutta tätä näkemystä ei juuri kukaan muu filosofi hyväksynyt. Dictionnairessaan Bayle kokosi asiaa koskevia näkemyksiä, mikä vauhditti asiaa koskevaa keskustelua. Leibniz piti eläimiä kognitiivisesti rajoittuneempina kuin ihmiset, mutta Locke korosti eläinten ja ihmisten samankaltaisuutta. Ranskassa Condillac piti kieltä ihmisen keskeisenä kykynä, kun taas Thomas Reid korosti Leibnizin tapaan järkeä olennaisena inhimillisenä kykynä eläimiin verrattuna. Ranskalaisen valistuksen piirissä materialistiset näkemykset kavensivat ihmisen ja eläimen välistä eroa – esimerkiksi Diderot piti ihmisiä käytännössä eläiminä ja La Mettrie muistetaan skandaaliteoksestaan Ihmiskone.
1700-luvulla biologian tutkimus muuttui systemaattisemmaksi ja alettiin harrastaa kasvi- ja eläintiedettä, luonnonesineiden keräilyä, geografisten ja meteorologisten kuvausten keräilyä ja maiseman- ja puutarhansuunnittelua. Monilla näistä oli toki edeltäjiä antiikissa ja renessanssiajalla. Yleisesti näitä aktiviteetteja on kutsuttu luonnonhistorian tutkimukseksi, jota harjoitettiin paitsi yksityisesti myös yliopistoissa (erityisesti lääketieteellisissä tiedekunnissa) ja uusissa tiedeakatemioissa, erityisesti Britanniassa, Alankomaissa ja Ranskassa. Mm. Rousseaun teoksen Tutkielma ihmisten välisen eriarvoisuuden alkuperästä ja perusteista (1755) vaikutuksesta levisi ajattelutapa, jossa luonto nähtiin viattomana ja puhtaana ja ihminen kieroutuneena. Oli siis palattava luontoon moraalin ja sivistyksen pelastamiseksi. ”Jalon villin” ihannekuva edusti tämänkaltaista ajattelua.
Valistuksen aikakautta kutsutaan toisinaan hyödyn aikakaudeksi, mikä viittaa siihen, että Francis Baconin ihannetta (”tieto on valtaa”) seuraten kehitettiin erilaisia tapoja hyödyntää ja hallita luontoa ihmisen etua ajatellen. Näihin kuuluvat luonnonvarojen kartoittaminen sekä maanviljelyn, metsänhoidon ja lääketieteen kehittäminen. Keksittiin myös uusia käyttötapoja luonnon raaka-aineille.
Kasvitieteellisiä puutarhoja alkoi nousta eri puolille Eurooppaa, ja esimerkiksi Carl von Linné (1707–1778) loi tieteellisen uransa eri kasvien luokittelijana ja tutkijana. Linnén tiedekäsitystä voidaan katsoa vaihtoehtoisena luonnontutkimuksena kartesiolaisuudelle ja newtonilaisuudelle – matematisoinnin sijaan pyrittiin kuvailuun, ei-kokeelliseen kvalitatiiviseen lähestymistapaan. Päämääränä oli asioiden itsensä tarkka kuvaus, pikemmin kuin pyrkimys löytää luonnon kätketyt lait. Siten se oli lähempänä renessanssiajan luonnonfilosofiaa kuin 1600-luvun luonnontiedettä. Tämänkaltainen kreationistinen luonnontutkimus sai uutta innoitusta löytöretkistä (esimerkiksi James Cookin kuuluisat kolme löytöretkeä 1760–1780-luvuilla).
Toinen 1700-luvun kuuluisa luonnonhistorian tutkija oli George Louis Le Clerc, Buffonin kreivi (1707–1788), joka oli kuninkaan puutarhan intendentti ja luonnonhistoriallisen kokoelman hoitaja. Hän loi Linnéstä poikkeavan tavan tehdä luonnonhistoriaa, joka tutki luontoa kausaalisesta, sekulaarista ja historiallisesta näkökulmasta. Buffonin lähestymistapa muistutti Descartesin Filosofian periaatteiden kolmatta ja neljättä osaa, sillä se kuvasi pikemminkin luonnon historiallista muotoutumista kuin luontoa sellaisena kuin se nyt havaitaan. Tämä eroaa kuitenkin selvästi newtonilaisuudesta, jossa asiat nähtiin usein ikuisuuden näkökulmasta.
Buffon taas pyrki kosmologian, geologian, historian ja biologian eräänlaiseen synteesiin, ja hänen ajatuksensa perustuivat osittain leibniz-wolffilaiseen relativismiin ajan ja paikan suhteen, joka oli muodissa Ranskassa 1730–40-luvuilla. Linnéstä poiketen Buffon ei pyrkinyt sitomaan luonnonhistoriaa Raamatun kuvauksiin vaan hylkäsi kristillisen ajatuksen alkusynnystä (antaen näin lähtölaukauksen evoluutioajattelulle). Kuitenkin leibnizilaisen tradition hengessä hän näki luonnon valtavana elävänä voimana, joka liittyy kaikkeen ja toimii Luojan käskystä ja hänen kauttaan. 1800-luvulla Jean Baptiste de Lamarck (1744–1829) toi Linnén ja Buffonin opit yhteen.