Les pensées de l’existence ouvrent la voie aux atomes

Les anciens philosophes grecs ont joué un rôle important dans la formation des premières pensées sur les atomes et les premières théories atomiques. Plusieurs des philosophes antiques ont réfléchi et développé une théorie de la matière, l’un d’eux imaginant même l’existence d’un bloc de construction fondamental qui constituait non seulement toutes les choses vivantes et non vivantes, mais aussi le surnaturel. Leurs réflexions étaient de nature spéculative et philosophique, plutôt que scientifique. Et s’ils ont tenté d’aborder la nature de la matière et sa composition, leur véritable objectif était d’aborder une question qui préoccupait profondément les Grecs de l’Antiquité : la nature de la permanence et du changement. Malheureusement, ces « théories » de la matière ont été plutôt éphémères. Bien qu’elles aient connu un certain renouveau au cours du Moyen Âge et de la Renaissance, elles n’ont jamais pris un véritable élan avant le XVIIe siècle.

Les premières théories atomiques

Les premières théories atomiques se concentraient sur un élément primaire responsable de la création de toutes les autres matières. Héraclite disait que c’était le feu, Thalès de Milet (vers 624 av. J.-C. – vers 546 av. J.-C.) disait que c’était l’eau, Anaximène (vers 585 av. J.-C. – vers 528 av. J.-C.) pensait que c’était l’air, et Empédocle les a finalement unifiés, déclarant qu’il y avait quatre éléments : l’air, la terre, le feu et l’eau. Plus tard, Aristote adopta les quatre éléments d’Empédocle, et il en fut ainsi jusqu’au XVIIe siècle environ.

Empédocle

Né à Acragas, dans l’actuelle Sicile, Empédocle (c. 492 av. J.-C.-c. 432 av. J.-C.) était un personnage intéressant, qui a été décrit comme un philosophe, un prophète, un guérisseur, un politicien démocratique, un mystique, un charlatan, un fraudeur et un scientifique. Sa principale contribution aux sciences physiques était sa théorie des quatre éléments.

Ces éléments fondamentaux, qu’il appelait « racines », se combinaient en quantités variables pour former toutes les autres matières : plantes, animaux, humains, roches – tout. Et bien que les éléments se soient mélangés pour former d’autres choses, ils ont conservé leurs propres caractéristiques individuelles. Empédocle considérait en effet que les quatre éléments étaient immuables, éternels et indestructibles. Empedocles croyait en deux forces métaphysiques éternelles : l’amour et la haine. L’amour était responsable de la réunion des éléments dans le processus de création, tandis que la force opposée de la discorde était responsable de la séparation des éléments, menant finalement au processus de décomposition. La bataille cosmique entre l’Amour et la Fracasse représentait le cycle naturel de changement dans l’univers ; l’Amour construisait les choses et la Fracasse les déchirait, et ils luttaient l’un contre l’autre, chacun essayant de gagner la domination sur l’autre.

Dans la théorie d’Empédocle, nous voyons clairement le concept d’un univers changeant similaire à celui décrit par Héraclite, bien que là où Héraclite ne croyait qu’en la Fracasse, Empédocle a adouci sa théorie en ajoutant l’Amour comme sa contrepartie cosmique. Ce qui est peut-être moins clair, c’est qu’Empédocle a aussi embrassé un peu la doctrine de Parménide. S’il ne croyait pas à un univers immuable, comme l’exigeait le dogme moniste de Parménide, il attribuait l’immuabilité à ses éléments fondamentaux. Certes, il s’agissait d’une tentative délibérée de concilier les doctrines opposées d’Héraclite et de Parménide, et il n’était pas le seul à le faire. Néanmoins, il a abandonné la vision moniste de Parménide en faveur d’une vision pluraliste régie par ses quatre éléments (racines), ses deux forces et le mélange qui en résulte. Un contemporain d’Empédocle et compagnon des premiers théoriciens de l’atome était Anaxagore.

Anaxagore

Anaxagore (vers 500 av. J.-C. – vers 428 av. J.-C.) est né dans la ville de Clazomène en Ionie, située dans l’actuelle Turquie. Il fut le premier à apporter la philosophie à Athènes (très probablement convaincu de venir par Périclès (vers 495 av. J.-C. – vers 429 av. J.-C.) qui devint son élève) et y passa trente ans mais finit par partir. Il semble que ses enseignements sur la Terre, le Soleil et la Lune lui aient valu quelques ennuis (apparemment, Galilée n’était pas le premier à subir ce sort). Plus précisément, il violait une loi autorisant la mise en accusation de toute personne qui ne pratiquait pas la religion et enseignait des théories sur les corps célestes. Il était accusé d’impiété. Plutôt que de rester et d’affronter sa sentence, qui était l’exécution, avec l’aide de Périclès, il quitta Athènes pour Lampsacus (en Asie Mineure), où il resta pour le reste de sa vie.

Comme Empédocle, Anaxagore tenta de relever le défi de l’exigence de Parménide d’un monde immuable tout en rendant compte du changement apparent que nous expérimentons dans la vie quotidienne. Alors qu’Empédocle distinguait l’air, la terre, le feu et l’eau comme les éléments fondamentaux de tout ce qui existe, Anaxagore, ne voyant aucune raison pour une telle discrimination, déclara que tout contient un peu de tout le reste.

Pour Anaxagore, des choses telles que les os, la peau et les cheveux étaient tout aussi réelles que les éléments fondamentaux d’Empédocle que sont l’air, la terre, le feu et l’eau, et en tant que tels, il n’y a aucune raison de choisir certains en faveur d’autres. Il a donc décidé de ne pas choisir, mais d’inclure une « portion de tout dans tout ». Bien que l’on n’en soit pas sûr, il se pourrait qu’il soit arrivé à sa théorie de la matière grâce à ses études plutôt perspicaces sur la nutrition. Anaxagore a remarqué que les aliments nourrissaient les animaux qui, à leur tour, provoquaient certaines choses, comme la pousse de leurs cheveux et la cicatrisation de leur peau. Il en conclut que la nourriture doit alors déjà contenir les constituants des cheveux et de la peau pour pouvoir transmettre ces effets.

De plus, Anaxagore considérait que la matière était divisible à l’infini. Ainsi, si l’on coupait un cheveu encore et encore, il contiendrait toujours l’essence du cheveu. Il dit : « Car du petit, il n’y a pas de plus petit, mais toujours un plus petit (car ce qui est ne peut pas ne pas être). Mais aussi, dans le grand, il y a toujours un plus grand, et il est égal en quantité au petit. Mais par rapport à lui-même, chacun est à la fois grand et petit. »

Malgré cela, Anaxagore considérait ces composants de la matière, souvent appelés « semences » ou « substances », comme éternels et indestructibles, quoique de façon plus lâche que ce qu’envisageait Empédocle. Cela soulève néanmoins la question suivante : si tout contient tout le reste (dans des proportions variables néanmoins), alors qu’est-ce qui fait qu’une chose est ce qu’elle est ? A cela Anaxagore répond : « chaque chose unique est et était plus simplement les choses dont elle contient le plus ». En d’autres termes, une chose est ce qu’elle est parce qu’elle contient la plupart de ces « choses ». Plus précisément, une chose est ce qu’elle semble être macroscopiquement parce qu’elle contient la plupart de cette « matière » microscopiquement.

Nous voyons donc dans les théories d’Empédocle et d’Anaxagore la tentative de produire des théories intelligibles de la matière. Chacun d’entre eux a essayé de combiner des idées qui rendraient compte du monde changeant que nous connaissons tous, tout en permettant à certains composants de rester fondamentaux, et donc immuables. En effet, chacun essayait d’inclure simultanément, à sa manière unique, le dogme transmis par Héraclite et Parménide.

Aujourd’hui, leurs idées peuvent nous sembler étranges et métaphysiques, pourtant on peut trouver la similitude entre elles et la théorie atomique actuelle. Ceci est peut-être mieux illustré dans la théorie avancée par Démocrite, qui est sans doute le plus important théoricien atomique grec antique.

L’atome de Démocrite

Démocrite (vers 460 av. J.-C. – vers 370 av. J.-C.) était originaire d’Abdera en Thrace, située dans la Grèce actuelle. Il a beaucoup voyagé, passant peut-être du temps en Égypte et en Perse. Il a également séjourné à Athènes : « Je suis allé à Athènes et personne ne m’a connu »

En effet, il semble qu’à Athènes Démocrite n’ait jamais vraiment eu sa place dans l’élite intellectuelle, et sa philosophie a été ignorée pendant un certain temps. Néanmoins, la richesse de ses connaissances et l’exactitude de sa pensée lui confèrent une place bien méritée dans l’histoire de la philosophie. Selon nos critères actuels, il était peut-être le plus performant des philosophes de la Grèce antique en ce qui concerne la précision remarquable de ses idées. Par exemple, il considérait que la Voie lactée était une collection de petites étoiles et que la Lune ressemblait beaucoup à la Terre en ce qu’elle contenait des montagnes et des vallées. Quoi qu’il en soit, nous le connaissons principalement pour sa théorie atomique.

Démocrite était un élève de Leucippe (cinquième siècle avant J.-C.), qui avait sa propre théorie atomique. En fait, il est difficile de démêler les théories atomiques de Démocrite et de Leucippe. Cela s’explique principalement par le fait que nous savons très peu de choses sur Leucippe et que certains ont émis l’hypothèse qu’il n’a jamais existé, bien que cela semble peu probable puisque Aristote et Théophraste (vers 371 av. J.-C. – vers 287 av. J.-C.) mentionnent explicitement sa théorie atomique. Il semble plus probable que Leucippe ait mis en place certains des principes fondamentaux, et que Démocrite se soit appuyé sur eux, étendant ainsi la théorie globale.

Démocrite considère que tout dans l’univers – y compris l’esprit et l’âme humaine, et même les dieux – est constitué d’atomos, qui signifie indivisible en grec et d’où vient le mot atome. En effet, Démocrite considérait que ces atomes étaient indivisibles (à l’inverse d’Anaxagore, qui considérait que ses pièces fondamentales étaient divisibles à l’infini). Il imaginait que les atomes se présentaient sous une variété de formes et de tailles différentes, qui étaient responsables des propriétés des objets qu’ils constituaient. De plus, il considérait que les atomes étaient immuables, éternels et indestructibles, de la même manière qu’Empédocle envisageait ses quatre éléments fondamentaux.

Démocrite voyait les objets matériels comme existant dans un état temporaire, étant créés ou détruits lorsque les atomes s’assemblent ou se désagrègent sous l’influence des forces naturelles ; tout ce qui reste, alors, ce sont les atomes constituant ces objets matériels. Cette conception n’est pas sans rappeler celle d’Empédocle, qui imaginait les quatre éléments donnant naissance aux objets matériels sous l’influence des forces Amour et Lutte. En outre, Démocrite donnait également du mouvement à ses atomes.

Démocrite imaginait les atomes comme étant toujours en mouvement, subissant collision après collision les uns avec les autres alors qu’ils se déplacent. De plus, ce mouvement était une propriété fondamentale et, comme les atomes eux-mêmes, était éternel et indestructible, bien que modifiable dans certaines circonstances.

Pour que les atomes soient en mouvement, il faut qu’il y ait un espace pour qu’ils puissent se déplacer, et Démocrite a donc inventé le vide. Selon Démocrite, les atomes se déplacent dans le vide avec un mouvement aléatoire constant (il comparait le mouvement des atomes aux particules de poussière que l’on voit danser dans la lumière du soleil lorsqu’il n’y a pas de brise). Cela ressemble beaucoup à la façon dont nous les imaginons le faire aujourd’hui, comme le décrit la théorie cinétique moderne.

Rappelons que dans la philosophie de Parménide, les choses matérielles ont une existence parce que nous sommes capables de les penser. Il considère également qu’il est impossible de penser au néant, et donc qu’il ne peut pas exister. Ainsi, le vide de Démocrite peut sembler être un mépris flagrant de ce principe, car à toutes fins pratiques, il semble n’être rien. Cependant, Démocrite voyait le vide comme quelque chose : un lieu indépendant des atomes dans lequel les atomes pouvaient résider et se déplacer. Le véritable problème est que Parménide ne pouvait imaginer que des objets matériels comme étant quelque chose, alors que Démocrite était capable d’imaginer à la fois un objet matériel (l’atome) et l’espace dans lequel il vivait comme étant quelque chose. Démocrite précise son point de vue :  » Rien n’existe à part les atomes et l’espace vide ; tout le reste est de l’opinion. « 

Démocrite a fait des concessions à la fois à Parménide et à Héraclite, tout comme Empédocle et Anaxagore, en imaginant un univers constitué d’un nombre infini d’atomes immuables, éternels et indestructibles, toujours engagés dans des collisions aléatoires entre eux, et capables de se mêler pour former les objets matériels tels que nous les connaissons.

A part sa remarquable similitude avec la théorie atomique moderne, la théorie atomique de Démocrite est rédemptrice en soi pour le fait même qu’elle offre une « explication mécanique » de la matière : la matière est faite d’atomes qui se déplacent dans le vide et subissent des collisions (où les collisions précédentes sont déterminées par les précédentes) qui sont régies par certaines lois physiques de la nature.

Il n’invoque aucune intervention divine dans ce processus atomique, mais tout simplement il soutient que les atomes ont toujours été et seront toujours en mouvement, et que les lois physiques décrivent ce mouvement. La beauté d’une telle construction est qu’elle se prête à une description scientifique. C’est-à-dire qu’on peut espérer développer une théorie mathématique décrivant les lois physiques et ensuite procéder à des expériences pour tester cette théorie.

De toute évidence, ni les mathématiques nécessaires ni les procédures expérimentales n’étaient disponibles pour Démocrite. De plus, la théorie de Démocrite a subi un autre coup – à savoir, Aristote, qui a freiné le développement du travail de Démocrite. À plusieurs reprises, il mentionne explicitement la théorie atomique de Démocrite, pour ensuite l’attaquer. Ironiquement, c’est de cette façon que nous apprenons une grande partie, peut-être la majorité, de ce que nous savons de la théorie atomique de Démocrite.

Pourquoi Aristote ?

Aristote (vers 384 av. J.-C. – vers 322 av. J.-C.) est né à Stagira, en Grèce. Son père était le médecin personnel du roi de Macédoine, une position dont il a hérité. Aristote a étudié avec Platon (427 av. J.-C. – 347 av. J.-C.) à Athènes dès l’âge de dix-huit ans et y est resté pendant près de vingt ans, jusqu’à la mort de Platon. En 343 avant J.-C., Aristote est devenu le tuteur d’Alexandre le Grand, qui avait alors treize ans, et a continué jusqu’à ce qu’il ait seize ans, lorsque le père d’Alexandre l’a nommé régent à Pella.

Les écrits d’Aristote ont fourni le premier système complet de philosophie occidentale couvrant des sujets de politique, d’éthique, de logique, de métaphysique et de science. Il n’y avait pratiquement aucun domaine sur lequel il n’avait pas écrit. Estimant que toutes les connaissances humaines ne pouvaient pas être classées dans une seule catégorie, Aristote a été le premier à les diviser en catégories. Ici, nous nous intéressons à la théorie de la matière et de la forme d’Aristote.

Comme d’autres l’ont fait, Aristote a cherché à relever le défi de la permanence de Parménide tout en gardant une place pour le changement dans le monde, comme Héraclite l’avait demandé ; sa théorie de la matière et de la forme est une tentative de cette réconciliation. Selon Aristote, les objets tels que nous les connaissons comportent deux parties : la « matière » et la « forme ». La forme donne un arrangement particulier à la matière, et c’est en vertu de la forme que nous identifions un objet comme une « chose » ; connaître une chose, c’est avoir la connaissance de sa forme.

Par exemple, imaginez qu’un sculpteur commence avec un morceau d’argile et entreprend de le modeler en forme de chien. Ici, l’argile est la matière, et la forme de chien conférée à l’argile par le sculpteur est la forme. Maintenant, imaginez que le sculpteur recommence, transformant le morceau d’argile, qui avait la forme d’un chien, en quelque chose d’autre, peut-être un chat cette fois. De toute évidence, la matière est toujours l’argile, mais la forme a changé, passant de celle d’un chien à celle d’un chat. Cependant, le sculpteur ne crée pas la forme, elle a toujours été là. Au contraire, les efforts du sculpteur ont simplement permis de réunir la forme et la matière. Selon Aristote, le changement résulte d’une modification de la forme de la matière.

De plus, Aristote décrit un tel processus comme étant régi par quatre causes : matérielle, formelle, efficiente et finale. Ce sont les axiomes qui régissent la façon dont un objet matériel vient à l’existence, et vous pouvez y penser en termes de ces questions : De quelle matière est fait l’objet ? Qu’est-ce que l’objet ? Comment l’objet a-t-il été construit ? Quel est le but de l’objet ? La plus importante de ces questions est la dernière, connue sous le nom de cause finale. En effet, s’il y avait un principe central sous-jacent à la philosophie d’Aristote, ce serait la question posée par la cause finale.

C’est la cause finale qui fournit un certain but à la matière alors qu’elle se déplace à travers ses différentes formes. Pour la plupart, c’est la cause finale qui fournit un sens de la permanence à travers le processus global. Ainsi, la doctrine d’Aristote sur la matière et la forme tente d’unifier les idées apparemment disparates de changement et de permanence. Les concepts de « potentialité » et d' »actualité » sont liés à la théorie d’Aristote sur la forme et la matière. Considérons à nouveau le sculpteur et l’argile. Lorsque l’argile n’était qu’une simple motte sur l’établi du sculpteur, elle n’avait que la potentialité de prendre la forme d’un chien ou d’un chat, entre autres choses. Mais lorsque l’argile a pris forme grâce aux efforts du sculpteur, son actualité s’est accrue. Ainsi, plus une chose a de forme, plus son actualité est grande. Aristote a également intégré ces principes dans sa théologie, où sa version de Dieu est décrite comme une perfection composée de forme et d’actualité pures.

Les œuvres d’Aristote ont été redécouvertes après la chute de l’Empire romain par la civilisation arabe qui régnait sur la région s’étendant de la Perse à l’Espagne. Parmi ce groupe d’Arabes se trouvaient des érudits musulmans et juifs, qui ont traduit les œuvres d’Aristote (et pratiquement toutes les œuvres importantes de la culture grecque, ainsi que de la culture perse et indienne) en arabe. Ces œuvres traduites ont ensuite été acquises par les chrétiens médiévaux, qui, vers 1100, ont commencé à prendre le contrôle de cette civilisation arabe dans des régions telles que Tolède, en Espagne, et Lisbonne, au Portugal.

Les érudits musulmans et juifs ont inclus des addenda aux œuvres originales. Ainsi, non seulement ils ont traduit les œuvres originales du grec à l’arabe, mais ils ont également complété les idées laissées inachevées par les Grecs anciens, améliorant ainsi les œuvres originales. Le moment n’aurait pas pu être mieux choisi pour les érudits chrétiens, car vers le milieu du XIIe siècle, ils commençaient déjà à s’interroger sur la relation entre Dieu et, en fait, tout le reste. C’est Aristote qui leur a fourni l’éclairage qu’ils recherchaient – c’est-à-dire une fois qu’ils ont eu toutes ses œuvres traduites de l’arabe au latin.

Il y avait probablement plusieurs raisons pour lesquelles les érudits chrétiens ont préféré Aristote aux autres philosophes grecs anciens. Pour une chose, il a fourni un système très complet de la philosophie, ayant commenté à peu près tout. Ses écrits étaient rédigés de manière très académique tout en restant très accessibles au grand public, avec juste ce qu’il faut de bon sens. Le bon sens d’Aristote vient en partie du fait qu’il était très empiriste – alors que Démocrite était plus théorique dans sa pensée, Aristote était plus observateur ; il observait la nature et croyait que nous pouvions acquérir des informations utiles du monde de cette façon. Enfin, la vision de Dieu d’Aristote, bien que n’étant pas celle d’un Dieu chrétien, a manifestement fourni un point de départ suffisant pour être intégrée dans une nouvelle version du christianisme de l’époque, grâce surtout à des gens comme saint Thomas d’Aquin (1225-1274).

Une fois intégrée avec succès dans le christianisme (et les premières universités européennes étant liées à l’Église chrétienne), Aristote est devenu l’autorité sur à peu près tout, en particulier la science, jusqu’au XVIIe siècle environ. Les travaux de Démocrite n’ont donc pas vraiment eu l’occasion de s’épanouir pour ces raisons et quelques autres. Néanmoins, le dix-septième siècle allait bientôt changer tout cela, car les scientifiques cherchaient à comprendre le monde de manière plus systématique (mécaniste, ou mécanique) grâce aux nouveaux outils mis à leur disposition dans les domaines de la physique et des mathématiques, qui évoluaient rapidement.