Ontdekkingen
Copernicus' werk ‘over de omwentelingen van de hemellichamen’ gepubliceerd in 1543, kort voor zijn overlijden, markeert de overgang naar het nieuwe wereldbeeld. Aangevuld en verbeterd door Galilei en Kepler is zijn theorie zo overtuigend dat het geocentrische wel plaats moet maken voor het heliocentrische: de aarde staat niet stil, maar draait in een dag om zijn as en in een jaar om de zon. Ook de planeten draaien om de zon en de maan om de aarde. Dit was zo revolutionair dat we sindsdien nog altijd spreken van een copernicaanse omwenteling als iets belangrijks ingrijpend verandert.
In dezelfde tijd doen meer wetenschappers tal van ontdekkingen.

• Blaise Pascal (1632 – 1662) toont aan dat een vacuüm letterlijk leeg is; dat werd tot die tijd uit filosofische aannames onmogelijk geacht. De wet van Pascal gaat over de druk in vloeistoffen.
• Robert Boyle (1627 – 1691) ontdekt het verband tussen druk, temperatuur en volume in gassen.
• Christiaan Huygens (1629 – 1695) is vooral bekend om zijn theorie dat licht niet uit kleine deeltjes bestaat, maar een golfbeweging is.

Deze en vele andere geleerden hechten grote waarde aan waarneming en experimenten om een theorie te bevestigen of te weerleggen.

Newton
Het onderlinge verband van deze en andere nieuwe ontdekkingen en theorieën is niet duidelijk. Dat verandert door het werk van de Engelse natuurkundige, wiskundige en theoloog Isaäc Newton (1643 – 1727). Hij weet een zekere eenheid aan te brengen. Dat doet hij in zijn ‘Philosophiae Naturalis Principia Mathematica’ (1687).
Kenmerkend is zijn gebruik van de wiskunde. Allerlei verschijnselen zoals de loop van de planeten blijken eenvoudige rekenkundige regels te volgen. De werkelijkheid gehoorzaamt aan natuurwetten die een wiskundige grondslag hebben! Tot Newton was de wiskunde een hulpmiddel in het bestuderen van de natuur, sindsdien is natuurkunde een vorm van wiskunde.
Newton is bekend vanwege drie wetten over krachten en beweging en de ontdekking van de zwaartekracht:

• Als de verschillende krachten elkaar precies opheffen (netto 0), versnelt of vertraagt een voorwerp niet. Het blijft liggen of met dezelfde constante snelheid zich verplaatsen (traagheidswet)
• Oiv van een netto kracht groter dan 0 komt een stilstaand voorwerp in beweging, een bewegend voorwerp vertraagt of versnelt. (F = MxA)
• Een kracht is er altijd in combinatie met een evengrote, tegengestelde kracht (actie is reactie), bv middelpuntvliedend en middelpuntzoekend.

Volgens Newton trekken alle voorwerpen elkaar aan, hoe zwaarder ze zijn hoe sterker die aantrekkingskracht of zwaartekracht. De zwaartekracht van de aarde houdt de maan in zijn baan, maar de zwaartekracht van de maan trekt ook aan alles op aarde en veroorzaakt eb en vloed.

Deze natuurwetten zijn universeel: ze gelden op aarde, maar ook overal in de ruimte. De zwaartekracht regelt niet alleen de banen van de planeten om de zon, maar ook het vallen van een appel uit een boom. Dat is een breuk met het verleden waar natuurfilosofen voor de verklaring van verschijnselen in de ruimte uitgingen van ‘hemelse wetten’ die niet op aarde geldig zijn.
Een ander verschil: vòòr Newton konden geleerden van alles bedenken en ter verklaring opvoeren zonder deugdelijk bewijs. Bv de sferen van het heelal, de ether als lucht van het heelal, de onmogelijkheid van het luchtledige, de vier elementen enz. Zo kan dat na Newton niet meer: een ontdekking moet in een experiment objectief aantoonbaar zijn, zodat andere geleerden die ontdekking kunnen verifiëren (als ze zien dat het inderdaad zo is) of falsifiëren (als ze zien dat het niet klopt).

Mechanisch wereldbeeld
Bij iedere volgende ontdekking raakte men dieper onder de indruk van de orde en regelmaat in de werkelijkheid. Men ging die steeds meer zien als een mèchanè (Grieks - werktuig) oftewel machine (Latijn), zodat men ook wel spreekt van een mechanisch wereldbeeld*. Men maakt vooral de vergelijking met een uurwerk. Die metafoor zegt dat:

• de werkelijkheid aan de voorkant eenvoudig is, als de wijzerplaat van een klok,
• er een onderliggende werkelijkheid is, als de veren en radertjes van de klok,
• de voorkant is eenvoudig te begrijpen (iedereen kan klok kijken), voor de onderliggende principes is meer deskundigheid nodig (niet iedereen is horlogemaker),
• op den duur zal de wetenschap alles kunnen verklaren en voorspellen: de klok bevat geen dingen die principiëel verborgen zijn en blijven,
• de werkelijkheid zich betrouwbaar gedraagt: de klok is en blijft een klok,
• de werkelijkheid zich voorspelbaar gedraagt: je kunt er de klok op gelijk zetten,
• de werkelijkheid mechanisch in de zin van geestloos werkt, dwz niet gestuurd door iets of iemand met een wil of bedoeling,
• de werkelijkheid wel een Schepper-God nodig heeft: de radertjes, veertjes en wijzers zijn niet door een toevallige samenloop van omstandigheden een horloge geworden. (W. Paley, 1802).

Deterministisch
Een andere vergelijking is die met een biljartbal die een impuls krijgt (een stoot van de keu) in beweging komt (snelheid), op een andere botst en daaraan een bepaalde snelheid en richting meegeeft. Deze metafoor zegt dat alles door oorzaak en gevolg met elkaar in verband staat en aan natuurwetten (in dit geval botsingswetten, wet van behoud van energie) gehoorzaamt. Wanneer je alle factoren zou kennen, is de toekomst te voorspellen is en is het verleden te reconstrueren tot op de eerste oorzaak. In die zin is het mechanisch wereldbeeld ook deterministisch te noemen: als we ooit alle mechanismes (natuurwetten) kennen, en die kunnen onderbrengen in één alles omvattende grondwet van de natuur (Theory of Everything),  kunnen we alles voorspellen en gebeuren er geen onverklaarbare dingen meer, alles ligt vast.

Hoe het na Newton in de 19-e eeuw verder gaat > Mechanisch wereldbeeld (2)
Daar komen we nog andere kwalificaties van dit wereldbeeld tegen: klassiek, materialistisch, realistisch en modern.

* Het Griekse woord mèchanè betekent werktuig met de bijbetekenissen slim, handig en listig. Het hefwerktuig dat toneelspelers door de lucht deed vliegen werd zo genoemd (maar ook belegeringswerktuigen). Als de verhaallijn van een tragedie niet op een bevredigend einde uitliep, liet de schrijver soms uit het niets een godheid op het toneel verschijnen (een deus ex machina) die wel voor de gewenste afloop zorgde.

Soms wordt er onderscheid gemaakt tussen (a) de periode van Copernicus tot Newton, en (b) de tijd van Newton tot Einstein. Het wereldbeeld van periode (a) wordt dan mechanicistisch of mechanistisch genoemd, dwz nog niet voluit mechanisch. Het wereldbeeld van  periode (b) heet dan wel mechanisch.