Myšlenky o existenci vydláždily cestu atomům

Starověcí řečtí filozofové sehráli významnou roli při formování prvních myšlenek o atomech a raných atomových teorií. Několik antických filozofů uvažovalo a rozvíjelo teorii hmoty, přičemž jeden z nich si dokonce představoval existenci základního stavebního kamene, z něhož se skládá nejen vše živé a neživé, ale i nadpřirozeno. Jejich úvahy byly spíše spekulativní a filozofické než vědecké. A i když se pokoušeli dotknout podstaty hmoty a jejího složení, jejich skutečným cílem bylo řešit něco, co starověké Řeky hluboce znepokojovalo: podstatu trvalosti a změny. Bohužel tyto „teorie“ hmoty měly poměrně krátkou životnost. Ačkoli během středověku a renesance došlo k určitému oživení, až do sedmnáctého století nikdy nenabyly skutečného rozmachu.

Rané atomové teorie

Rané atomové teorie se zaměřovaly na primární prvek, který je zodpovědný za vznik veškeré ostatní hmoty. Hérakleitos tvrdil, že je to oheň, Thalés z Milétu (asi 624 př. n. l. – 546 př. n. l.), že je to voda, Anaximenés (asi 585 př. n. l. – 528 př. n. l.) se domníval, že je to vzduch, a Empedoklés je nakonec sjednotil a prohlásil, že existují čtyři prvky: vzduch, země, oheň a voda. Později Aristoteles Empedoklovy čtyři živly převzal, a tak to zůstalo zhruba do sedmnáctého století.

Empedoklés

Empedoklés (asi 492 př. n. l. – 432 př. n. l.) se narodil v Akraze na dnešní Sicílii a byl zajímavou osobností, která byla popisována jako filozof, prorok, léčitel, demokratický politik, mystik, šarlatán, podvodník a vědec. Jeho hlavním přínosem pro fyzikální vědy byla jeho teorie čtyř prvků.

Tyto základní prvky, které nazýval „kořeny“, se v různém množství spojovaly a tvořily veškerou další hmotu: rostliny, zvířata, lidi, horniny – všechno. A přestože se prvky mísily dohromady a tvořily další věci, stále si zachovávaly své individuální vlastnosti. Empedoklés si skutečně představoval čtyři prvky jako neměnné, věčné a nezničitelné. Empedoklés věřil ve dvě věčné metafyzické síly: Láska a svár. Láska byla zodpovědná za spojení prvků v procesu stvoření, zatímco opačná síla Sváru byla zodpovědná za rozdělení prvků, což nakonec vedlo k procesu rozpadu. Vesmírný boj mezi Láskou a Svárem představoval přirozený koloběh změn ve vesmíru; Láska věci budovala a Svár je zase bořil, bojovaly proti sobě a každá z nich se snažila získat nadvládu nad tou druhou.

V Empedoklově teorii jasně vidíme koncept měnícího se vesmíru podobný tomu, který popsal Hérakleitos, ačkoli tam, kde Hérakleitos věřil pouze ve Svár, Empedoklés svou teorii zmírnil přidáním Lásky jako jejího vesmírného protějšku. Možná méně jasné je, že Empedoklés přijal také něco z Parmenidovy nauky. Nevěřil sice v neměnný vesmír, jak to vyžadovalo Parmenidovo monistické dogma, ale jeho základním prvkům přisuzoval neměnnost. Jistě, šlo o záměrný pokus smířit protikladná učení Hérakleita a Parmenida, a nebyl jediný, kdo tak učinil. Nicméně opustil Parmenidův monistický názor ve prospěch pluralistického, který se řídí jeho čtyřmi prvky (kořeny), dvěma silami a jejich následným prolínáním. Empedokleovým současníkem a kolegou z rané atomové teorie byl Anaxagorás.

Anaxagorás

Anaxagorás (asi 500 př. n. l.-428 př. n. l.) se narodil ve městě Klazomené v Iónii, které se nachází v dnešním Turecku. Jako první přinesl do Athén filozofii (k příchodu ho nejspíše přesvědčil Perikles (cca 495 př. n. l.-429 př. n. l.), který se stal jeho žákem) a strávil zde třicet let, ale nakonec odešel. Zdá se, že jeho učení o Zemi, Slunci a Měsíci ho mohlo dostat do problémů (Galileo zřejmě nebyl první, koho postihl tento osud). Konkrétně porušil zákon, který umožňoval obžalovat každého, kdo nepraktikoval náboženství a učil teorie o nebeských tělesech. Byl obviněn z bezbožnosti. Než aby zůstal a čelil trestu, kterým byla poprava, raději s Periklovou pomocí odešel z Athén do Lampsaku (v Malé Asii), kde zůstal po zbytek života.

Stejně jako Empedoklés se Anaxagorás pokusil čelit výzvě Parmenidova požadavku neměnného světa a zároveň vysvětlit zjevné změny, které zažíváme v každodenním životě. Zatímco Empedoklés vyčlenil vzduch, zemi, oheň a vodu jako základní stavební kameny všeho existujícího, Anaxagorás, který pro takové rozlišování neviděl důvod, prohlásil, že vše obsahuje kousek všeho ostatního.

Pro Anaxagoru byly věci jako kosti, kůže a vlasy stejně skutečné jako Empedoklovy základní prvky vzduch, země, oheň a voda, a jako takové není důvod, proč by si někdo vybíral některé ve prospěch jiných. Proto se rozhodl nevybírat, ale místo toho zahrnul „část všeho do všeho“. I když to není jisté, je možné, že ke své teorii hmoty dospěl na základě poměrně pronikavého studia výživy. Anaxagoras si všiml, že potrava poskytuje živočichům výživu, která na oplátku způsobuje určité věci, například růst jejich vlasů a hojení kůže. Došel k závěru, že potrava tedy musí mít složky vlasů a kůže již v sobě, aby mohla tyto účinky zprostředkovat.

Anaxagorás se navíc domníval, že hmota je nekonečně dělitelná. Kdyby se tedy kus vlasu stříhal znovu a znovu, stále by obsahoval podstatu vlasu. Říká: „Neboť z malého není nejmenší, ale vždy menší (neboť to, co je, nemůže nebýt). Ale také z velkého je vždy větší, a to se co do množství rovná malému. Ve vztahu k sobě samému je však každé jak velké, tak malé.“

Přesto však Anaxagorás považoval tyto složky hmoty, často označované jako „semena“ nebo „látky“, za věčné a nezničitelné, i když volněji, než si to představoval Empedoklés. To stále vyvolává otázku, že pokud vše obsahuje vše ostatní (nicméně v různém poměru), co tedy dělá něco tím, čím to je? Na to Anaxagorás odpovídá: „každá jednotlivá věc je a byla nejzřetelněji tou věcí, z níž obsahuje nejvíce.“ Jinými slovy, něco je tím, čím je, protože to obsahuje většinu těchto „věcí“. Přesněji řečeno, něco je tím, čím se to jeví být makroskopicky, protože to obsahuje většinu té „věci“ mikroskopicky.

V obou teoriích, Empedokleově i Anaxagorově, tedy vidíme snahu vytvořit srozumitelné teorie hmoty. Každý z nich se snažil spojit myšlenky, které by vysvětlily měnící se svět, který všichni zakoušíme, a zároveň umožnily, aby určité složky zůstaly základní a jako takové neměnné. V podstatě se každý z nich snažil svým jedinečným způsobem současně zahrnout dogmata, která jim předali Hérakleitos a Parmenidés.

Dnes nám jejich myšlenky mohou znít podivně a metafyzicky, přesto lze mezi nimi a současnou atomovou teorií najít podobnost. Snad nejlépe to ilustruje teorie předložená Démokritem, který je bezpochyby nejvýznamnějším starořeckým atomovým teoretikem.

Demokritův atom

Demokritos (asi 460 př. n. l. – 370 př. n. l.) pocházel z Abdery v Thrákii, která se nachází v dnešním Řecku. Hodně cestoval, možná strávil nějaký čas v Egyptě a Persii. Nějaký čas strávil také v Athénách: „Přišel jsem do Athén a nikdo mě neznal.“

Zdá se, že v Athénách Démokritos nikdy nezapadl mezi intelektuální elitu a jeho filozofie byla po nějakou dobu ignorována. Přesto mu jeho bohaté znalosti a exaktnost myšlení zajišťují zasloužené místo v dějinách filozofie. Podle našich dnešních měřítek byl zřejmě nejúspěšnějším ze starořeckých filozofů, pokud jde o pozoruhodnou přesnost jeho myšlenek. Například Mléčnou dráhu považoval za soubor malých hvězd a Měsíc za velmi podobný Zemi v tom smyslu, že obsahuje hory a údolí. Bez ohledu na to ho známe především díky jeho atomové teorii.

Demokritos byl žákem Leucippa (5. století př. n. l.), který měl vlastní atomovou teorii. Ve skutečnosti je těžké rozplést Démokritovy a Leucippovy atomové teorie. Je to především proto, že o Leucippovi víme jen velmi málo a spekuluje se, že ve skutečnosti nikdy neexistoval, i když se to zdá nepravděpodobné, protože Aristoteles a Theofrastos (asi 371 př. n. l. – 287 př. n. l.) se o jeho atomové teorii výslovně zmiňují. Zdá se pravděpodobnější, že Leucippos stanovil některé základy a Démokritos na nich stavěl, čímž celkovou teorii rozšířil.

Demokritos se domnívá, že vše ve vesmíru – včetně lidské mysli a duše, a dokonce i bohů – se skládá z atomos, což řecky znamená nedělitelný a odtud máme slovo atom. Démokritos skutečně považoval tyto atomy za nedělitelné (v kontrastu s Anaxagorem, který považoval své základní části za nekonečně dělitelné). Představoval si, že atomy se vyskytují v různých tvarech a velikostech, které jsou zodpovědné za vlastnosti, jež se vyskytují u předmětů, které tvoří. Navíc považoval atomy za neměnné, věčné a nezničitelné, podobně jako si Empedoklés představoval své čtyři základní prvky.

Demokritos viděl hmotné předměty jako existující v dočasném stavu, které vznikají nebo zanikají tím, že se atomy spojují nebo rozpadají pod vlivem přírodních sil; jediné, co tedy zůstává, jsou atomy tvořící tyto hmotné předměty. To se neliší od Empedokleova názoru, který si představoval čtyři prvky, jež dávají vzniknout hmotným objektům pod vlivem sil Lásky a Sváru. Kromě toho Démokritos svým atomům přisuzoval také pohyb.

Demokritos si představoval atomy jako neustále v pohybu, které při svém pohybu podstupují srážku za srážkou. Tento pohyb byl navíc základní vlastností a stejně jako samotné atomy byl věčný a nezničitelný, i když za určitých okolností proměnlivý.

Aby se atomy mohly pohybovat, musel by pro ně existovat prostor, a proto Démokritos vymyslel prázdnotu. Podle Démokrita se atomy v prázdnu pohybují neustálým náhodným pohybem (pohyb atomů přirovnal k prachovým částicím, které člověk vidí tančit na slunci, když nefouká vítr). To je velmi podobné tomu, jak si jejich počínání představujeme dnes, jak to popisuje současná kinetická teorie.

Připomeňme si, že v Parmenidově filozofii mají hmotné věci existenci, protože jsme schopni o nich přemýšlet. Zároveň považuje za nemožné myslet nic, a proto to nemůže existovat. Proto se může zdát, že Démokritova prázdnota toto desatero hrubě ignoruje, neboť se pro všechny praktické účely zdá, že je nicotou. Démokritos však prázdnotu chápal jako něco: jako místo nezávislé na atomech, kde se atomy mohou zdržovat a pohybovat. Skutečný problém spočívá v tom, že Parmenidés si jako něco dokázal představit pouze hmotné objekty, zatímco Démokritos si jako něco dokázal představit jak hmotný objekt (atom), tak prostor, v němž žil. Démokritos to říká jasně: „Neexistuje nic kromě atomů a prázdného prostoru; všechno ostatní je názor.“

Demokritos udělal ústupek Parmenidovi i Hérakleitovi, stejně jako to udělali Empedoklés a Anaxagorás, když si představil vesmír sestávající z nekonečného množství neměnných, věčných a nezničitelných atomů, které se vždy účastní náhodných vzájemných srážek a jsou schopny se spojit a vytvořit hmotné objekty, jak je známe.

Kromě pozoruhodné podobnosti s dnešní atomovou teorií je Démokritova atomová teorie sama o sobě spásná už tím, že nabízí „mechanické vysvětlení“ hmoty: hmota se skládá z atomů, které se pohybují v prázdnotě a podstupují srážky (přičemž předcházející srážky jsou určovány srážkami předchozími), které se řídí určitými fyzikálními přírodními zákony.

Neodvolává se na žádný božský zásah do tohoto atomového procesu, ale zcela jednoduše tvrdí, že atomy vždy byly a vždy budou v pohybu a že tento pohyb popisují fyzikální zákony. Krása takové konstrukce spočívá v tom, že se dá vědecky popsat. To znamená, že lze doufat ve vytvoření matematické teorie popisující fyzikální zákony a pak přistoupit k experimentům, které tuto teorii ověří.

Demokritos samozřejmě neměl k dispozici ani potřebnou matematiku, ani experimentální postupy. Navíc Démokritova teorie utrpěla další ránu – totiž Aristotela, který rozvoj Démokritova díla zbrzdil. Na několika místech se o Démokritově atomové teorii výslovně zmiňuje, aby ji vzápětí napadl. Ironií je, že právě tímto způsobem se dozvídáme mnoho, možná většinu toho, co víme o Démokritově atomové teorii.

Proč Aristoteles?

Aristoteles (asi 384 př. n. l. – 322 př. n. l.) se narodil v řecké Stagíře. Jeho otec byl osobním lékařem makedonského krále a tuto funkci zdědil. Aristoteles studoval od svých osmnácti let v Athénách u Platóna (cca 427 př. n. l.-c. 347 př. n. l.) a zůstal tam téměř dvacet let až do Platónovy smrti. V roce 343 př. n. l. se Aristoteles stal vychovatelem Alexandra Velikého, kterému tehdy bylo třináct let, a pokračoval v tom až do jeho šestnácti let, kdy ho Alexandrův otec jmenoval regentem v Pelle.

Aristotelovy spisy poskytly první ucelený systém západní filozofie zahrnující témata z oblasti politiky, etiky, logiky, metafyziky a vědy. Neexistovala téměř žádná oblast, o které by nepsal. Aristoteles byl přesvědčen, že veškeré lidské poznání nemůže spadat do jediné kategorie, a proto je jako první rozdělil do kategorií. Zde nás zajímá Aristotelova teorie hmoty a formy.

Stejně jako ostatní se i Aristoteles snažil čelit Parmenidově výzvě stálosti a zároveň zachovat prostor pro změnu světa, jak to požadoval Hérakleitos; jeho teorie hmoty a formy je pokusem o toto smíření. Podle Aristotela se předměty, jak je známe, skládají ze dvou částí: „hmota“ a „forma“. Forma dává hmotě určité uspořádání a právě na základě formy identifikujeme předmět jako „věc“; poznat věc znamená mít znalost její formy.

Představme si například, že sochař začne s hroudou hlíny a začne ji tvarovat do podoby psa. Hlína je zde hmotou a tvar psa, který sochař hlíně propůjčil, je formou. Nyní si představte, že sochař začne znovu přetvářet kus hlíny, který měl kdysi podobu psa, v něco jiného, tentokrát třeba v kočku. Je zřejmé, že hmotou je stále hlína, ale nyní se tvar změnil ze psa na kočku. Sochař však formu nevytváří, ta tu byla vždycky. Místo toho sochař svým úsilím pouze spojil formu a hmotu. Podle Aristotela je změna výsledkem změny formy hmoty.

Aristoteles navíc popisuje takový proces jako řízený čtyřmi příčinami: materiální, formální, účinnou a konečnou. To jsou axiomy, jimiž se řídí způsob, jakým vzniká hmotný předmět, a lze o nich uvažovat ve smyslu těchto otázek: Z jakého materiálu je předmět vyroben? Z čeho je předmět vyroben? Jak byl objekt vytvořen? Jaký je účel objektu? Nejdůležitější z nich je ta poslední, známá jako konečná příčina. Skutečně, kdyby existoval nějaký ústřední princip, na němž je založena Aristotelova filosofie, byla by to otázka, kterou klade poslední příčina.

Je to právě poslední příčina, která zajišťuje určitý cíl pro hmotu při jejím pohybu různými formami. Z velké části je to právě poslední příčina, která poskytuje pocit stálosti v celém procesu. Aristotelova nauka o hmotě a formě se tedy pokouší sjednotit zdánlivě nesourodé ideje změny a stálosti. S Aristotelovou teorií formy a hmoty souvisí pojmy „potencialita“ a „aktuálnost“. Opět si vezměme sochaře a hlínu. Když byla hlína pouhou hroudou na sochařově pracovním stole, měla pouze potencialitu nabýt mimo jiné podoby psa nebo kočky. Když však hlína získala sochařovým úsilím podobu, vzrostla její aktuálnost. Čím více má tedy něco tvaru, tím větší je jeho aktuálnost. Aristoteles tyto principy zapracoval i do své teologie, kde je jeho verze Boha zobrazena jako dokonalost sestávající z čisté formy a aktuálnosti.

Aristotelova díla byla znovuobjevena po pádu Římské říše arabskou civilizací ovládající oblast sahající od Persie po Španělsko. Mezi touto skupinou Arabů byli muslimští a židovští učenci, kteří Aristotelova díla (a prakticky všechna významná díla řecké kultury, stejně jako perské a indické kultury) přeložili do arabštiny. Tato přeložená díla pak získali středověcí křesťané, kteří kolem roku 1100 začali získávat nad touto arabskou civilizací kontrolu v oblastech, jako je španělské Toledo a portugalský Lisabon.

Muslimští a židovští učenci připojovali k původním dílům dodatky. Nejenže tedy přeložili původní díla z řečtiny do arabštiny, ale také doplnili myšlenky, které staří Řekové ponechali nedokončené, čímž původní díla vylepšili. Načasování nemohlo být pro křesťanské učence lepší, protože v polovině dvanáctého století se již začali zamýšlet nad vztahem mezi Bohem a, no, vším ostatním. Právě Aristoteles jim poskytl vhled, který hledali – tedy jakmile měli všechna jeho díla přeložená z arabštiny do latiny.

Důvodů, proč křesťanští učenci dali přednost Aristotelovi před ostatními starořeckými filozofy, bylo pravděpodobně několik. Za prvé poskytl velmi ucelený systém filosofie, když se vyjádřil téměř ke všemu. Jeho spisy byly psány velmi akademickým způsobem a zároveň byly velmi srozumitelné pro široké publikum, přičemž do nich byl přimíchán zdravý rozum v dostatečné míře. Aristotelův zdravý rozum částečně vycházel ze skutečnosti, že byl do značné míry empirikem – zatímco Démokritos měl spíše teoretické myšlení, Aristoteles byl spíše pozorovatel; pozoroval přírodu a věřil, že tímto způsobem můžeme ze světa získat užitečné informace. A konečně, Aristotelova vize Boha, ačkoli nebyla vizí křesťanského Boha, zřejmě poskytla dostatečné východisko k tomu, aby byla začleněna do nové verze tehdejšího křesťanství, a to především díky osobnosti svatého Tomáše Akvinského (1225-1274).

Po úspěšném začlenění do křesťanství (a díky tomu, že rané evropské univerzity byly napojeny na křesťanskou církev) se Aristoteles stal autoritou téměř ve všem, zejména ve vědě, a to přibližně až do sedmnáctého století. Takže Démokritova díla skutečně neměla šanci vzkvétat z těchto a několika dalších důvodů. Nicméně sedmnácté století vše brzy změní, protože vědci se budou snažit pochopit svět systematičtějším (mechanistickým či mechanickým) způsobem pomocí nových nástrojů, které budou mít k dispozici v rychle se měnících oblastech fyziky a matematiky.