Die Gedanken über die Existenz ebnen den Weg für die Atome

Die antiken griechischen Philosophen spielten eine wichtige Rolle bei der Gestaltung der ersten Gedanken über Atome und der frühen Atomtheorien. Mehrere der antiken Philosophen dachten über eine Theorie der Materie nach und entwickelten sie. Einer von ihnen stellte sich sogar die Existenz eines fundamentalen Bausteins vor, aus dem nicht nur alle lebenden und nicht lebenden Dinge, sondern auch das Übernatürliche bestehen. Ihre Gedanken waren eher spekulativer und philosophischer als wissenschaftlicher Natur. Sie versuchten zwar, die Natur der Materie und ihre Zusammensetzung zu ergründen, doch ihr eigentliches Ziel war es, etwas anzusprechen, das die alten Griechen zutiefst beschäftigte: die Natur von Beständigkeit und Veränderung. Leider waren diese „Theorien“ der Materie nur von kurzer Dauer. Obwohl es im Mittelalter und in der Renaissance eine gewisse Wiederbelebung gab, gewannen sie bis zum siebzehnten Jahrhundert keinen wirklichen Aufschwung.

Frühe Atomtheorien

Die frühen Atomtheorien konzentrierten sich auf ein primäres Element, das für die Entstehung aller anderen Materie verantwortlich war. Heraklit sagte, es sei das Feuer, Thales von Milet (ca. 624 v. Chr. – ca. 546 v. Chr.) sagte, es sei das Wasser, Anaximenes (ca. 585 v. Chr. – ca. 528 v. Chr.) dachte, es sei die Luft, und Empedokles vereinheitlichte sie schließlich und erklärte, es gebe vier Elemente: Luft, Erde, Feuer und Wasser. Später übernahm Aristoteles die vier Elemente des Empedokles, und so blieb es bis etwa zum siebzehnten Jahrhundert.

Empedokles

Empedokles (ca. 492 v. Chr. – ca. 432 v. Chr.) wurde in Acragas, im heutigen Sizilien, geboren und war eine interessante Persönlichkeit, die als Philosoph, Prophet, Heiler, demokratischer Politiker, Mystiker, Scharlatan, Betrüger und Wissenschaftler beschrieben wurde. Sein Hauptbeitrag zu den physikalischen Wissenschaften war seine Vier-Elemente-Theorie.

Diese grundlegenden Elemente, die er „Wurzeln“ nannte, verbanden sich in unterschiedlichen Mengen und bildeten alle andere Materie: Pflanzen, Tiere, Menschen, Felsen – alles. Und obwohl sich die Elemente vermischten, um andere Dinge zu bilden, behielten sie doch ihre eigenen individuellen Eigenschaften. Tatsächlich stellte sich Empedokles die vier Elemente als unveränderlich, ewig und unzerstörbar vor. Empedokles glaubte an zwei ewige metaphysische Kräfte: Liebe und Zwietracht. Die Liebe war dafür verantwortlich, die Elemente im Schöpfungsprozess zusammenzuführen, während die entgegengesetzte Kraft des Strebens für die Trennung der Elemente verantwortlich war, was schließlich zum Prozess des Zerfalls führte. Der kosmische Kampf zwischen Liebe und Zwietracht stellte den natürlichen Zyklus der Veränderung im Universum dar; die Liebe baute die Dinge auf und die Zwietracht riss sie wieder nieder, und sie kämpften gegeneinander, wobei jeder versuchte, die Vorherrschaft über den anderen zu erlangen.

In Empedokles‘ Theorie sehen wir deutlich das Konzept eines sich verändernden Universums, das dem von Heraklit beschriebenen ähnelt, obwohl Heraklit nur an die Zwietracht glaubte, während Empedokles seine Theorie durch die Hinzufügung der Liebe als kosmisches Gegenstück aufweichte. Weniger klar ist vielleicht, dass Empedokles auch ein wenig von der Lehre des Parmenides übernommen hat. Er glaubte zwar nicht an ein unveränderliches Universum, wie es Parmenides‘ monistisches Dogma gefordert hatte, doch schrieb er seinen Grundelementen Unveränderlichkeit zu. Sicherlich war dies ein bewusster Versuch, die gegensätzlichen Lehren von Heraklit und Parmenides miteinander zu versöhnen, und er war nicht der Einzige, der dies tat. Nichtsdestotrotz gab er Parmenides‘ monistische Sichtweise zugunsten einer pluralistischen auf, die von seinen vier Elementen (Wurzeln), zwei Kräften und der daraus resultierenden Vermischung derselben bestimmt wird. Ein Zeitgenosse von Empedokles und ein weiterer früher Atomtheoretiker war Anaxagoras.

Anaxagoras

Anaxagoras (ca. 500 v. Chr. – ca. 428 v. Chr.) wurde in der Stadt Clazomenae in Ionien geboren, die in der heutigen Türkei liegt. Er war der erste, der die Philosophie nach Athen brachte (wahrscheinlich wurde er von Perikles (ca. 495 v. Chr. – ca. 429 v. Chr.), der sein Schüler wurde, dazu überredet) und verbrachte dreißig Jahre dort, verließ die Stadt aber schließlich. Es scheint, dass seine Lehren über die Erde, die Sonne und den Mond ihn in Schwierigkeiten brachten (anscheinend war Galileo nicht der erste, dem dieses Schicksal widerfuhr). Insbesondere verstieß er gegen ein Gesetz, nach dem jeder angeklagt werden konnte, der keine Religion ausübte und Theorien über die Himmelskörper lehrte. Er wurde wegen Gotteslästerung angeklagt. Anstatt zu bleiben und sich seiner Strafe zu stellen, die in der Hinrichtung bestand, verließ er mit Hilfe von Perikles Athen in Richtung Lampsakus (in Kleinasien), wo er für den Rest seines Lebens blieb.

Wie Empedokles versuchte Anaxagoras, die Herausforderung von Parmenides‘ Forderung nach einer unveränderlichen Welt anzunehmen und gleichzeitig die offensichtlichen Veränderungen zu erklären, die wir im täglichen Leben erleben. Während Empedokles Luft, Erde, Feuer und Wasser als die grundlegenden Bausteine von allem, was existiert, herausstellte, sah Anaxagoras keinen Grund für eine solche Unterscheidung und erklärte, dass alles ein bisschen von allem anderen enthält.

Für Anaxagoras waren Dinge wie Knochen, Haut und Haare genauso real wie Empedokles‘ grundlegende Elemente Luft, Erde, Feuer und Wasser, und als solche gibt es keinen Grund, einige zugunsten anderer zu wählen. Also beschloss er, nicht zu wählen, sondern stattdessen einen „Anteil von allem in allem“ einzubeziehen. Man weiß es nicht genau, aber es könnte sein, dass er zu seiner Theorie der Materie durch seine recht aufschlussreichen Studien über die Ernährung kam. Anaxagoras stellte fest, dass die Nahrung den Tieren Nahrung liefert, die wiederum bestimmte Dinge bewirkt, wie das Wachstum der Haare und die Heilung der Haut. Daraus schloss er, dass die Nahrung bereits die Bestandteile von Haaren und Haut enthalten muss, um diese Wirkungen zu vermitteln.

Außerdem hielt Anaxagoras die Materie für unendlich teilbar. Wenn man also ein Stück Haar immer wieder abschneidet, würde es immer noch die Essenz des Haares enthalten. Er sagt: „Denn vom Kleinen gibt es kein Kleinstes, sondern immer ein Kleineres (denn was ist, kann nicht nicht sein). Aber auch vom Großen gibt es immer ein Größeres, und es ist gleich groß wie das Kleine. Aber im Verhältnis zu sich selbst ist jedes sowohl groß als auch klein.“

Allerdings betrachtete Anaxagoras diese Bestandteile der Materie, die oft als „Samen“ oder „Stoffe“ bezeichnet werden, als ewig und unzerstörbar, wenn auch in geringerem Maße als Empedokles es sich vorstellte. Das wirft immer noch die Frage auf: Wenn alles alles andere enthält (wenn auch in unterschiedlichen Anteilen), was ist es dann, das etwas zu dem macht, was es ist? Hierauf antwortet Anaxagoras: „Jedes einzelne Ding ist und war am deutlichsten das, was es am meisten enthält.“ Mit anderen Worten: Etwas ist, was es ist, weil es das meiste von diesem „Zeug“ enthält. Genauer gesagt, etwas ist das, was es makroskopisch zu sein scheint, weil es mikroskopisch das meiste von diesem „Zeug“ enthält.

So sehen wir sowohl in den Theorien von Empedokles als auch von Anaxagoras den Versuch, verständliche Theorien der Materie zu schaffen. Beide versuchten, Ideen zu kombinieren, die die sich verändernde Welt, die wir alle erleben, erklären würden, während sie gleichzeitig zuließen, dass bestimmte Komponenten grundlegend und als solche unveränderlich blieben. In der Tat versuchte jeder von ihnen, auf seine eigene Art und Weise das von Heraklit und Parmenides vermittelte Dogma mit einzubeziehen.

Heute mögen ihre Ideen für uns seltsam und metaphysisch klingen, doch kann man die Ähnlichkeit zwischen ihnen und der heutigen Atomtheorie erkennen. Das beste Beispiel dafür ist die Theorie von Demokrit, der zweifellos der wichtigste griechische Atomtheoretiker der Antike ist.

Demokrits Atom

Demokrit (ca. 460 v. Chr. – ca. 370 v. Chr.) stammte aus Abdera in Thrakien, das im heutigen Griechenland liegt. Er reiste viel und hielt sich vielleicht auch in Ägypten und Persien auf. Er verbrachte auch einige Zeit in Athen: „Ich ging nach Athen, und niemand kannte mich.“

In der Tat scheint Demokrit in Athen nie wirklich zur intellektuellen Elite gehört zu haben, und seine Philosophie wurde eine Zeit lang ignoriert. Nichtsdestotrotz geben ihm sein Reichtum an Wissen und seine Exaktheit im Denken einen verdienten Platz in der Geschichte der Philosophie. Nach unseren heutigen Maßstäben war er vielleicht der erfolgreichste der antiken griechischen Philosophen, was die bemerkenswerte Genauigkeit seiner Ideen angeht. So hielt er beispielsweise die Milchstraße für eine Ansammlung winziger Sterne und den Mond für eine der Erde sehr ähnliche Erscheinung mit Bergen und Tälern. Trotzdem kennen wir ihn vor allem wegen seiner Atomtheorie.

Demokrit war ein Schüler von Leucippus (5. Jahrhundert v. Chr.), der eine eigene Atomtheorie hatte. In der Tat ist es schwierig, die Atomtheorien von Demokrit und Leucippus zu entflechten. Das liegt vor allem daran, dass wir nur sehr wenig über Leucippus wissen, und es wurde spekuliert, dass er nie wirklich existiert hat, obwohl dies unwahrscheinlich erscheint, da Aristoteles und Theophrastus (ca. 371 v. Chr. – ca. 287 v. Chr.) seine Atomtheorie ausdrücklich erwähnten. Es scheint wahrscheinlicher, dass Leucippus einige der Grundlagen schuf und Demokrit darauf aufbaute und so die Gesamttheorie erweiterte.

Demokrit ist der Ansicht, dass alles im Universum – einschließlich des menschlichen Geistes und der Seele und sogar der Götter – aus atomos besteht, was griechisch für unteilbar ist und von dem wir das Wort Atom ableiten. Demokrit hielt diese Atome in der Tat für unteilbar (im Gegensatz zu Anaxagoras, der seine Grundbausteine für unendlich teilbar hielt). Er stellte sich vor, dass Atome in einer Vielzahl unterschiedlicher Formen und Größen vorkommen, die für die Eigenschaften der Objekte, aus denen sie bestehen, verantwortlich sind. Darüber hinaus hielt er die Atome für unveränderlich, ewig und unzerstörbar, ähnlich wie Empedokles seine vier Grundelemente.

Demokrit sah die materiellen Objekte in einem vorübergehenden Zustand, der dadurch entsteht oder zerstört wird, dass sich die Atome unter dem Einfluss von Naturkräften zusammenfinden oder auseinanderfallen; alles, was bleibt, sind die Atome, aus denen diese materiellen Objekte bestehen. Dies ist nicht unähnlich der Auffassung von Empedokles, der sich vorstellte, dass die vier Elemente unter dem Einfluss der Kräfte der Liebe und des Streits materielle Objekte hervorbringen. Darüber hinaus gab Demokrit seinen Atomen auch Bewegung.

Demokrit stellte sich die Atome als immer in Bewegung vor, die bei ihrer Bewegung eine Kollision nach der anderen erfahren. Außerdem war diese Bewegung eine fundamentale Eigenschaft und, wie die Atome selbst, ewig und unzerstörbar, wenn auch unter bestimmten Umständen veränderbar.

Damokrit erfand die Leere, denn damit sich die Atome bewegen können, muss es einen Raum für sie geben, in dem sie sich bewegen können. Demokrit zufolge bewegen sich die Atome in der Leere mit einer ständigen Zufallsbewegung (er verglich die Bewegung der Atome mit den Staubteilchen, die man im Sonnenlicht herumtanzen sieht, wenn kein Wind weht). Dies entspricht in etwa unserer heutigen Vorstellung, wie sie von der modernen kinetischen Theorie beschrieben wird.

Erinnern wir uns daran, dass in der Philosophie des Parmenides die materiellen Dinge existieren, weil wir an sie denken können. Er hält es auch für unmöglich, an das Nichts zu denken, und deshalb kann es nicht existieren. Demokrits Leere mag daher als eklatante Missachtung dieses Grundsatzes erscheinen, da sie für alle praktischen Zwecke ein Nichts ist. Demokrit sah die Leere jedoch als etwas an: als einen von den Atomen unabhängigen Ort, an dem sich die Atome aufhalten und bewegen können. Das eigentliche Problem besteht darin, dass Parmenides sich nur materielle Objekte als etwas vorstellen konnte, während Demokrit in der Lage war, sich sowohl ein materielles Objekt (das Atom) als auch den Raum, in dem es lebte, als etwas vorzustellen. Demokrit macht seinen Standpunkt klar: „Nichts existiert außer Atomen und leerem Raum; alles andere ist Meinung.“

Demokrit machte sowohl Parmenides als auch Heraklit Zugeständnisse, ebenso wie Empedokles und Anaxagoras, indem er sich ein Universum vorstellte, das aus einer unendlichen Anzahl unveränderlicher, ewiger und unzerstörbarer Atome besteht, die immer in zufällige Kollisionen miteinander verwickelt sind und sich zu materiellen Objekten, wie wir sie kennen, zusammenfügen können.

Abgesehen von ihrer bemerkenswerten Ähnlichkeit mit der heutigen Atomtheorie ist Demokrits Atomtheorie an sich schon deshalb erlösend, weil sie eine „mechanische Erklärung“ für die Materie bietet: die Materie besteht aus Atomen, die sich in einer Leere bewegen und Zusammenstößen unterliegen (wobei die vorhergehenden Zusammenstöße durch die vorhergehenden bestimmt werden), die durch bestimmte physikalische Naturgesetze geregelt werden.

Er beruft sich nicht auf ein göttliches Eingreifen in diesen atomaren Prozess, sondern behauptet ganz einfach, dass die Atome immer in Bewegung waren und immer in Bewegung sein werden, und dass physikalische Gesetze diese Bewegung beschreiben. Das Schöne an einem solchen Konstrukt ist, dass es sich für eine wissenschaftliche Beschreibung anbietet. Das heißt, man kann hoffen, eine mathematische Theorie zu entwickeln, die die physikalischen Gesetze beschreibt, und dann Experimente durchführen, um diese Theorie zu testen.

Demokrit standen offensichtlich weder die erforderliche Mathematik noch die experimentellen Verfahren zur Verfügung. Außerdem erlitt Demokrits Theorie einen weiteren Schlag – nämlich Aristoteles, der die Entwicklung von Demokrits Werk hemmte. Mehrfach erwähnt er die Atomtheorie von Demokrit ausdrücklich, um sie dann anzugreifen. Ironischerweise erfahren wir auf diese Weise viel, vielleicht sogar das meiste, was wir über Demokrits Atomtheorie wissen.

Warum Aristoteles?

Aristoteles (ca. 384 v. Chr. – ca. 322 v. Chr.) wurde in Stagira, Griechenland, geboren. Sein Vater war der Leibarzt des Königs von Makedonien, eine Position, die er erbte. Aristoteles studierte ab seinem achtzehnten Lebensjahr bei Platon (ca. 427 v. Chr. – ca. 347 v. Chr.) in Athen und blieb dort fast zwanzig Jahre lang bis zu Platons Tod. Im Jahr 343 v. Chr. wurde Aristoteles der Hauslehrer Alexanders des Großen, der damals dreizehn Jahre alt war, und blieb es bis zu seinem sechzehnten Lebensjahr, als Alexanders Vater ihn zum Regenten in Pella ernannte.

Aristoteles‘ Schriften stellten das erste umfassende System der westlichen Philosophie dar, das Themen aus Politik, Ethik, Logik, Metaphysik und Wissenschaft umfasste. Es gab kaum einen Bereich, über den er nicht geschrieben hat. Aristoteles war der Ansicht, dass das gesamte menschliche Wissen nicht unter eine einzige Kategorie fallen kann, und teilte es als Erster in Kategorien ein. Hier interessieren wir uns für Aristoteles‘ Theorie der Materie und der Form.

Gleich anderen versuchte Aristoteles, Parmenides‘ Herausforderung der Beständigkeit anzunehmen und gleichzeitig Raum für Veränderungen in der Welt zu lassen, wie Heraklit es gefordert hatte; seine Theorie der Materie und der Form ist ein Versuch dieser Versöhnung. Nach Aristoteles bestehen die Objekte, wie wir sie kennen, aus zwei Teilen: „Materie“ und „Form“. Die Form gibt der Materie eine bestimmte Anordnung, und aufgrund der Form identifizieren wir einen Gegenstand als „Ding“; ein Ding zu kennen, bedeutet, seine Form zu kennen.

Stellen Sie sich zum Beispiel vor, ein Bildhauer beginnt mit einem Klumpen Ton und formt ihn in die Gestalt eines Hundes. In diesem Fall ist der Ton die Materie, und die Form des Hundes, die der Bildhauer dem Ton verleiht, ist die Form. Stellen Sie sich nun vor, der Bildhauer beginnt erneut und verwandelt das Stück Ton, das einmal die Form eines Hundes hatte, in etwas anderes, diesmal vielleicht eine Katze. Die Materie ist natürlich immer noch der Ton, aber die Form hat sich von der eines Hundes zu der einer Katze verändert. Der Bildhauer hat die Form jedoch nicht geschaffen; sie war immer schon da. Stattdessen hat der Bildhauer lediglich die Form und die Materie zusammengebracht. Nach Aristoteles resultiert die Veränderung aus einer Veränderung der Form der Materie.

Außerdem beschreibt Aristoteles, dass ein solcher Prozess durch vier Ursachen bestimmt wird: materielle, formale, effiziente und endgültige. Dies sind die Axiome, die die Art und Weise bestimmen, wie ein materieller Gegenstand zustande kommt, und man kann sie sich in Form folgender Fragen vorstellen: Aus welchem Material besteht das Objekt? Was ist das Objekt? Wie wurde das Objekt gebaut? Was ist der Zweck des Objekts? Die wichtigste dieser Fragen ist die letzte, die so genannte letzte Ursache. Wenn es einen zentralen Grundsatz in der Philosophie des Aristoteles gäbe, dann wäre es die Frage nach der letzten Ursache.

Die letzte Ursache gibt der Materie auf ihrem Weg durch ihre verschiedenen Formen ein bestimmtes Ziel vor. In den meisten Fällen ist es die letzte Ursache, die ein Gefühl der Beständigkeit während des gesamten Prozesses vermittelt. So versucht Aristoteles mit seiner Lehre von Materie und Form, die scheinbar disparaten Ideen von Veränderung und Beständigkeit zu vereinen. Mit Aristoteles‘ Theorie von Form und Materie verbunden sind die Begriffe „Potenzialität“ und „Aktualität“. Betrachten wir noch einmal den Bildhauer und den Ton. Als der Ton nur ein Klumpen auf der Werkbank des Bildhauers war, hatte er nur die Möglichkeit, unter anderem die Form eines Hundes oder einer Katze anzunehmen. Doch als der Ton durch die Bemühungen des Bildhauers eine Form erhielt, nahm seine Aktualität zu. Je mehr Form also etwas hat, desto größer ist seine Wirklichkeit. Aristoteles verarbeitete diese Prinzipien auch in seiner Theologie, in der seine Version von Gott als Vollkommenheit dargestellt wird, die aus reiner Form und Aktualität besteht.

Aristoteles‘ Werke wurden nach dem Fall des Römischen Reiches von der arabischen Zivilisation wiederentdeckt, die die Region von Persien bis Spanien beherrschte. Zu dieser Gruppe von Arabern gehörten muslimische und jüdische Gelehrte, die die Werke des Aristoteles (und praktisch alle wichtigen Werke der griechischen Kultur sowie der persischen und indischen Kultur) ins Arabische übersetzten. Diese übersetzten Werke wurden dann von den mittelalterlichen Christen erworben, die um 1100 begannen, die Kontrolle über diese arabische Kultur in Regionen wie Toledo, Spanien, und Lissabon, Portugal, zu erlangen.

Die muslimischen und jüdischen Gelehrten fügten den Originalwerken Zusätze hinzu. So übersetzten sie nicht nur die Originalwerke aus dem Griechischen ins Arabische, sondern vervollständigten auch Ideen, die von den alten Griechen unvollendet gelassen worden waren, und verbesserten so die Originalwerke. Das Timing hätte für die christlichen Gelehrten nicht besser sein können, denn Mitte des zwölften Jahrhunderts begannen sie bereits, sich Gedanken über die Beziehung zwischen Gott und, nun ja, allem anderen zu machen. Es war Aristoteles, der ihnen die Erkenntnisse lieferte, nach denen sie suchten – das heißt, nachdem sie alle seine Werke aus dem Arabischen ins Lateinische übersetzt hatten.

Es gab wahrscheinlich mehrere Gründe, warum christliche Gelehrte Aristoteles gegenüber den anderen antiken griechischen Philosophen bevorzugten. Zum einen lieferte er ein sehr vollständiges System der Philosophie, da er sich zu fast allem geäußert hat. Seine Schriften waren sehr akademisch geschrieben, aber dennoch für ein allgemeines Publikum verständlich, da sie gerade genug gesunden Menschenverstand enthielten. Aristoteles‘ gesunder Menschenverstand beruhte zum Teil auf der Tatsache, dass er ein Empiriker war – während Demokrit eher theoretisch dachte, war Aristoteles eher beobachtend; er beobachtete die Natur und glaubte, dass wir auf diese Weise nützliche Informationen aus der Welt gewinnen könnten. Und schließlich lieferte Aristoteles‘ Gottesvorstellung, wenn auch nicht die eines christlichen Gottes, offensichtlich einen ausreichenden Ausgangspunkt, um in eine neue Version des damaligen Christentums integriert zu werden, vor allem dank Thomas von Aquin (1225-1274).

Nach der erfolgreichen Integration in das Christentum (und mit der Anbindung der frühen europäischen Universitäten an die christliche Kirche) wurde Aristoteles zur Autorität für so ziemlich alles, insbesondere für die Wissenschaft, und zwar bis etwa zum 17. Aus diesen und einigen anderen Gründen hatten die Werke von Demokrit keine Chance, sich zu entfalten. Jahrhundert sollte sich dies jedoch bald ändern, als die Wissenschaftler versuchten, die Welt mit den neuen Werkzeugen, die ihnen in den sich rasch verändernden Bereichen der Physik und Mathematik zur Verfügung standen, auf systematischere (mechanistische oder mechanische) Weise zu verstehen.