A létezésről szóló gondolatok egyengetik az atomok útját

Az ókori görög filozófusok jelentős szerepet játszottak az atomokról szóló kezdeti gondolatok és a korai atomelméletek kialakításában. Az ókori filozófusok közül többen is elmélkedtek és kidolgoztak egy elméletet az anyagról, sőt az egyikük egy olyan alapvető építőelem létezését képzelte el, amely nemcsak minden élő és élettelen dolgot, hanem a természetfelettit is alkotja. Gondolataik inkább spekulatív és filozófiai, mintsem tudományos jellegűek voltak. És bár megpróbálták megérinteni az anyag természetét és összetételét, valódi céljuk az volt, hogy valami olyasmivel foglalkozzanak, ami az ókori görögöket mélyen foglalkoztatta: az állandóság és a változás természetével. Sajnos az anyag e “elméletei” meglehetősen rövid életűek voltak. Bár a középkorban és a reneszánszban volt némi újjáéledésük, a XVII. századig nem nyertek igazi lendületet.

Korai atomelméletek

A korai atomelméletek egy elsődleges elemre összpontosítottak, amely minden más anyag létrehozásáért felelős. Hérakleitosz szerint ez a tűz, a milétosi Thalész (Kr. e. 624 körül – Kr. e. 546) szerint a víz, Anaximenész (Kr. e. 585 körül – Kr. e. 528) szerint a levegő, Empedoklész pedig végül egyesítette ezeket, és kijelentette, hogy négy elem van: levegő, föld, tűz és víz. Később Arisztotelész átvette Empedoklész négy elemét, és ez így maradt körülbelül a XVII. századig.

Empedoklész

A mai Szicíliában, Akragaszban született Empedoklész (i. e. 492 körül – i. e. 432) érdekes személyiség volt, akit filozófusként, prófétaként, gyógyítóként, demokratikus politikusként, misztikusként, sarlatánként, csalóként és tudósként jellemeztek. Fő hozzájárulása a fizikai tudományokhoz a négy elem elmélete volt.

Ezek az alapvető elemek, amelyeket ő “gyökereknek” nevezett, különböző mennyiségben egyesülve alkottak minden más anyagot: növényeket, állatokat, embereket, kőzeteket – mindent. És miközben az elemek összekeveredtek, hogy más dolgokat alkossanak, megőrizték saját egyéni jellemzőiket. Empedoklész a négy elemet valóban változatlannak, örökkévalónak és elpusztíthatatlannak képzelte el. Empedoklész két örök metafizikai erőben hitt: A szeretet és a harc. A Szeretet volt felelős az elemek egyesüléséért a teremtés folyamatában, míg az ellentétes erő, a Harag volt felelős az elemek szétválásáért, ami végül a bomlás folyamatához vezetett. A Szeretet és a Harag közötti kozmikus harc a világegyetem változásának természetes körforgását képviselte; a Szeretet felépítette a dolgokat, a Harag pedig lerombolta őket, és egymás ellen küzdöttek, mindegyikük megpróbált uralkodni a másik felett.

Empedoklész elméletében egyértelműen a Hérakleitosz által leírtakhoz hasonló, változó világegyetem fogalmát látjuk, bár míg Hérakleitosz csak a Haragban hitt, Empedoklész enyhítette elméletét a Szeretetnek mint kozmikus ellenpárnak a hozzáadásával. Talán kevésbé egyértelmű, hogy Empedoklész egy kicsit Parmenidész tanítását is magáévá tette. Bár nem hitt a változatlan világegyetemben, ahogy azt Parmenidész monista dogmája követelte, az alapvető elemeinek változatlanságot tulajdonított. Az biztos, hogy ez szándékos kísérlet volt Hérakleitosz és Parmenidész ellentétes tanításainak összeegyeztetésére, és nem ő volt az egyetlen, aki ezt tette. Mindazonáltal elhagyta Parmenidész monista nézetét egy pluralista nézet javára, amelyet az ő négy eleme (gyökere), két ereje és ezek eredő keveredése irányít. Empedoklész kortársa és korai atomteoretikus társa Anaxagorasz volt.

Anaxagorasz

Anaxagorasz (Kr. e. 500 körül – Kr. e. 428) a mai Törökország területén fekvő ióniai Clazomenae városában született. Ő volt az első, aki Athénba hozta a filozófiát (valószínűleg Periklész (i. e. 495 körül – i. e. 429 között) győzte meg, aki a tanítványa lett), és harminc évet töltött ott, de végül elment. Úgy tűnik, a Földről, a Napról és a Holdról szóló tanításai némi bajba sodorhatták (úgy tűnik, nem Galilei volt az első, akit ez a sors ért). Konkrétan, megsértette azt a törvényt, amely lehetővé tette a vád alá helyezést, ha valaki nem gyakorolta a vallást, és elméleteket tanított az égitestekről. Istentelenség miatt emeltek vádat ellene. Ahelyett, hogy maradt volna és szembenézett volna az ítéletével, ami kivégzés volt, Periklész segítségével elhagyta Athént és Lampszákoszba (Kis-Ázsiába) ment, ahol élete végéig maradt.

Empedoklészhez hasonlóan Anaxagorasz is megpróbált megfelelni Parmenidész változatlan világra vonatkozó követelésének, miközben számot vetett a mindennapi életben tapasztalt látszólagos változással. Míg Empedoklész a levegőt, a földet, a tüzet és a vizet emelte ki minden létező alapvető építőelemeként, Anaxagorasz nem látta okát az ilyen megkülönböztetésnek, és kijelentette, hogy minden tartalmaz egy kicsit minden másból.

Anaxagorasz számára az olyan dolgok, mint a csont, a bőr és a haj ugyanolyan valóságosak, mint Empedoklész alapvető elemei, a levegő, a föld, a tűz és a víz, és mint ilyen, nincs okunk arra, hogy egyeseket mások javára válasszunk. Ezért úgy döntött, hogy nem választ, hanem “mindenből mindenbe beletartozik egy adag”. Bár nem tudni biztosan, de lehet, hogy az anyagelméletére a táplálkozással kapcsolatos, meglehetősen éleslátó tanulmányaiból jutott. Anaxagorasz megállapította, hogy a táplálék táplálékot nyújt az állatoknak, ami viszont bizonyos dolgok bekövetkezését idézi elő, például a hajuk növekedését és a bőrük gyógyulását. Arra a következtetésre jutott, hogy az ételnek tehát már eleve tartalmaznia kell a szőr és a bőr alkotóelemeit, hogy képes legyen közvetíteni ezeket a hatásokat.

Mellett Anaxagorasz az anyagot végtelenül oszthatónak tartotta. Így ha egy hajszálat újra és újra levágnánk, az még mindig tartalmazná a haj lényegét. Azt mondja: “Mert a kicsiből nincs legkisebb, hanem mindig van egy kisebb (mert ami van, az nem lehet nem lenni). De a nagyból is mindig van egy nagyobb, és az egyenlő a kicsivel. Önmagához képest azonban mindegyik egyszerre nagy és kicsi.”

Mindezek ellenére Anaxagorasz az anyag ezen összetevőit, amelyeket gyakran “magvaknak” vagy “anyagoknak” neveznek, örökkévalónak és elpusztíthatatlannak tartotta, bár lazábban, mint ahogyan Empedoklész elképzelte. Ez még mindig felveti azt a kérdést, hogy ha minden minden mást tartalmaz (változó arányban mégis), akkor mi az, ami valamit azzá tesz, ami? Erre Anaxagorasz válaszol: “minden egyes dolog a legegyértelműbben az, és az volt, amiből a legtöbbet tartalmazza”. Más szóval, valami azért az, ami, mert abból a “dologból” a legtöbbet tartalmazza. Pontosabban, valami azért az, aminek makroszkópikusan látszik, mert mikroszkopikusan tartalmazza a legtöbbet ebből a “dologból”.

Az Empedoklész és Anaxagorasz elméleteiben egyaránt az anyag érthető elméletének létrehozására tett kísérletet látjuk tehát. Mindketten olyan elképzeléseket próbáltak ötvözni, amelyek magyarázatot adnak a változó világra, amelyet mindannyian tapasztalunk, miközben bizonyos összetevők továbbra is alapvetőek, és mint ilyenek, változatlanok maradnak. Valójában mindegyikük a maga egyedi módján egyszerre próbálta magába foglalni a Hérakleitosz és Parmenidész által közvetített dogmákat.

Most talán furcsán és metafizikusan hangzanak számunkra az elképzeléseik, mégis meg lehet találni a hasonlóságot köztük és a jelenlegi atomelmélet között. Ezt talán Démokritosz elmélete példázza a legjobban, aki kétségtelenül a legfontosabb ókori görög atomelméletíró.

Démokritosz atomja

Démokritosz (i. e. 460 körül – i. e. 370 körül) a mai Görögország területén fekvő trákiai Abderából származott. Sokat utazott, talán Egyiptomban és Perzsiában is eltöltött időt. Athénban is eltöltött időt: “Elmentem Athénba, és senki sem ismert meg.”

Tényleg úgy tűnik, hogy Athénban Démokritosz sosem illeszkedett be igazán az értelmiségi elitbe, és filozófiáját egy ideig figyelmen kívül hagyták. Ennek ellenére gazdag tudása és gondolkodásának pontossága méltó helyet biztosít neki a filozófiatörténetben. Mai mércénkkel mérve talán ő volt az ókori görög filozófusok közül a legsikeresebb, ami eszméinek figyelemre méltó pontosságát illeti. Például úgy vélte, hogy a Tejút apró csillagok gyűjteménye, a Hold pedig nagyon hasonlít a Földhöz, mivel hegyeket és völgyeket tartalmaz. Ettől függetlenül elsősorban az atomelméletéről ismerjük őt.

Demokritosz Leukipposz tanítványa volt (Kr. e. V. század), akinek saját atomelmélete volt. Valójában nehéz szétválasztani Démokritosz és Leukipposz atomelméletét. Ez főként azért van így, mert nagyon keveset tudunk Leukipposzról, és felmerült, hogy valójában soha nem is létezett, bár ez valószínűtlennek tűnik, mivel Arisztotelész és Theophrasztosz (i. e. 371 körül – i. e. 287 között) kifejezetten megemlítette az atomelméletét. Valószínűbbnek tűnik, hogy Leukipposz lefektette az alapelvek egy részét, és Démokritosz ezekre épített, ezáltal kiterjesztve az átfogó elméletet.

Démokritosz szerint a világegyetemben minden – beleértve az emberi elmét és lelket, sőt az isteneket is – atomoszból áll, ami görögül oszthatatlant jelent, és ebből kapjuk az atom szót. Valóban, Démokritosz ezeket az atomokat oszthatatlannak tartotta (szemben Anaxagorasszal, aki az alapdarabokat végtelenül oszthatónak tartotta). Úgy képzelte, hogy az atomok különböző formákban és méretekben fordulnak elő, amelyek felelősek az általuk alkotott tárgyakban található tulajdonságokért. Ezenkívül az atomokat változatlannak, örökkévalónak és elpusztíthatatlannak tartotta, hasonlóan ahhoz, ahogyan Empedoklész elképzelte az ő négy alapelemét.

Demokritosz úgy látta, hogy az anyagi tárgyak átmeneti állapotban léteznek, úgy jönnek létre vagy pusztulnak el, ahogy az atomok a természeti erők hatására összeállnak vagy szétesnek; így csak az ezeket az anyagi tárgyakat alkotó atomok maradnak meg. Ez nem különbözik Empedoklész nézetétől, aki úgy képzelte, hogy a négy elem a Szeretet és a Veszekedés erőinek hatására anyagi tárgyakat hoz létre. Emellett Démokritosz mozgást is adott az atomjainak.

Démokritosz úgy képzelte el az atomokat, mint amelyek mindig mozgásban vannak, és mozgásuk során ütközésről ütközésre ütköznek egymással. Ráadásul ez a mozgás alapvető tulajdonság volt, és mint maguk az atomok, örök és elpusztíthatatlan, bár bizonyos körülmények között változhatott.

Hogy az atomok mozgásban legyenek, szükség van egy térre, ahol mozoghatnak, és ezért Démokritosz kitalálta az ürességet. Démokritosz szerint az atomok az ürességben állandó véletlenszerű mozgással mozognak (az atomok mozgását a porszemcsékhez hasonlította, amelyeket a napfényben táncolni látunk, amikor nincs szél). Ez nagyban hasonlít ahhoz, ahogyan ma elképzeljük őket, ahogyan azt a modern kinetikai elmélet leírja.

Memlékezzünk arra, hogy Parmenidész filozófiájában az anyagi dolgoknak azért van létezésük, mert képesek vagyunk rájuk gondolni. Ő is úgy véli, hogy a semmiről nem lehet gondolkodni, ezért az nem is létezhet. Így Démokritosz üressége úgy tűnhet, hogy kirívóan figyelmen kívül hagyja ezt a tantételt, mivel minden gyakorlati szempontból úgy tűnik, hogy a semmi. Démokritosz azonban az ürességet valaminek tekintette: az atomoktól független helynek, ahol az atomok tartózkodhatnak és mozoghatnak. Az igazi probléma az, hogy Parmenidész csak az anyagi tárgyakat tudta valamiként elképzelni, míg Démokritosz mind az anyagi tárgyat (az atomot), mind a teret, amelyben él, valamiként tudta elképzelni. Démokritosz világossá teszi álláspontját: “Semmi sem létezik az atomokon és az üres téren kívül; minden más csak vélemény.”

Démokritosz mind Parmenidésznek, mind Hérakleitosznak engedményeket tett, akárcsak Empedoklész és Anaxagorasz, amikor egy olyan világegyetemet képzelt el, amely végtelen számú, változatlan, örök és elpusztíthatatlan atomokból áll, amelyek mindig véletlenszerűen ütköznek egymással, és képesek összeolvadni, hogy az általunk ismert anyagi tárgyakat alkossák.

A mai atomelmélettel való figyelemre méltó hasonlósága mellett Démokritosz atomelmélete önmagában is megváltó, már csak azért is, mert “mechanikus magyarázatot” kínál az anyagra: az anyag atomokból áll, amelyek egy üres térben mozognak, és olyan ütközéseken mennek keresztül (ahol az előző ütközéseket az előzőek határozzák meg), amelyeket bizonyos fizikai természeti törvények szabályoznak.

Nem hivatkozik semmiféle isteni beavatkozásra ebbe az atomi folyamatba, hanem egész egyszerűen azt állítja, hogy az atomok mindig is mozgásban voltak és mindig is lesznek, és hogy a fizikai törvények írják le ezt a mozgást. Egy ilyen konstrukció szépsége abban rejlik, hogy alkalmas a tudományos leírásra. Vagyis remélhetjük, hogy kidolgozhatunk egy matematikai elméletet, amely leírja a fizikai törvényeket, majd kísérleteket végezhetünk ennek az elméletnek a tesztelésére.

Nyilvánvaló, hogy sem a szükséges matematika, sem a kísérleti eljárások nem álltak Démokritosz rendelkezésére. Ráadásul Démokritosz elméletét egy másik csapás is érte – nevezetesen Arisztotelész, aki megakasztotta Démokritosz munkájának fejlődését. Többször is kifejezetten megemlíti Démokritosz atomelméletét, csak azért, hogy támadja azt. Ironikus módon éppen így tudunk meg sokat, talán a legtöbbet abból, amit Démokritosz atomelméletéről tudunk.

Miért Arisztotelész?

Aristotelész (Kr. e. 384 körül – Kr. e. 322 körül) a görögországi Sztagirában született. Apja a makedón király személyes orvosa volt, ezt a pozíciót örökölte. Arisztotelész tizennyolc éves korától kezdve Platónnal (i. e. 427 k. – i. e. 347 k.) tanult Athénban, és közel húsz évig, Platón haláláig ott is maradt. Kr. e. 343-ban Arisztotelész lett az akkor tizenhárom éves Nagy Sándor nevelője, és ezt egészen tizenhat éves koráig folytatta, amikor Sándor apja pellai régenssé tette.

Aristotelész írásai a nyugati filozófia első átfogó rendszerét adták, amely a politika, az etika, a logika, a metafizika és a természettudományok témáit ölelte fel. Alig volt olyan terület, amelyről ne írt volna. Mivel úgy vélte, hogy az emberi tudás egésze nem tartozhat egyetlen kategória alá, Arisztotelész volt az első, aki kategóriákra osztotta azt. Itt Arisztotelész anyag- és formaelmélete érdekel bennünket.

Másokhoz hasonlóan Arisztotelész is igyekezett felnőni Parmenidész kihívásához, amely az állandóságra vonatkozott, ugyanakkor teret akart hagyni a világ változásának, ahogyan Hérakleitosz követelte; az anyag és forma elmélete erre az egyeztetésre tett kísérlet. Arisztotelész szerint az általunk ismert tárgyak két részből állnak: “anyagból” és “formából”. A forma sajátos elrendezést ad az anyagnak, és a forma alapján azonosítunk egy tárgyat “dologként”; egy dolgot ismerni annyi, mint a formáját ismerni.

Képzeljük el például, hogy egy szobrász egy csomó agyaggal kezd, és nekilát, hogy egy kutya alakját formálja belőle. Itt az agyag az anyag, és a kutya alakja, amelyet a szobrász ad az agyagnak, a forma. Most képzeljük el, hogy a szobrász újra elkezdi, és az agyagdarabot, amely egyszer egy kutya alakját hordozta, valami mássá alakítja át, ezúttal talán macskává. Nyilvánvaló, hogy az anyag még mindig az agyag, de most a forma megváltozott a kutyáról macskára. A szobrász azonban nem hozza létre a formát; az mindig is ott volt. Ehelyett a szobrász erőfeszítései csupán összehozták a formát és az anyagot. Arisztotelész szerint a változás az anyag formájának megváltozásából következik.

Az ilyen folyamatot Arisztotelész továbbá úgy írja le, hogy négy ok irányítja: anyagi, formai, hatékony és végső. Ezek azok az axiómák, amelyek egy anyagi tárgy keletkezésének módját irányítják, és ezekben a kérdésekben gondolkodhatunk róluk: Milyen anyagból készül a tárgy? Miből áll a tárgy? Hogyan készült a tárgy? Mi a tárgy célja? Ezek közül a legfontosabb az utolsó, amelyet végső oknak nevezünk. Valóban, ha lenne Arisztotelész filozófiája mögött egy központi tétel, akkor az a végső ok által felvetett kérdés lenne.

A végső ok az, ami az anyag számára egy bizonyos célt ad, miközben különböző formáin keresztül halad. Többnyire a végső ok az, amely az egész folyamat során egyfajta állandóságot biztosít. Így Arisztotelész tanítása az anyagról és a formáról megkísérli egyesíteni a változás és az állandóság látszólag eltérő eszméit. Arisztotelész forma- és anyagelméletéhez kapcsolódnak a “potencialitás” és az “aktualitás” fogalmai. Gondoljunk ismét a szobrászra és az agyagra. Amikor az agyag csupán egy csomó volt a szobrász munkapadján, csak a lehetősége volt meg, hogy többek között kutya vagy macska formát öltsön. De amikor az agyag a szobrász erőfeszítései révén formát öltött, megnövekedett az aktualitása. Tehát minél több formája van valaminek, annál nagyobb az aktualitása. Arisztotelész ezeket az elveket a teológiájában is feldolgozta, ahol Istenről alkotott változatát a tiszta formából és aktualitásból álló tökéletességként ábrázolja.

Aristotelész műveit a Római Birodalom bukása után fedezte fel újra a Perzsiától Spanyolországig terjedő térségben uralkodó arab civilizáció. Az arabok ezen csoportja között voltak muszlim és zsidó tudósok, akik Arisztotelész műveit (és a görög kultúra, valamint a perzsa és indiai kultúra gyakorlatilag minden fontos művét) lefordították arabra. Ezeket a lefordított műveket aztán megszerezték a középkori keresztények, akik 1100-ra kezdték átvenni az ellenőrzést ezen arab civilizáció felett olyan régiókban, mint a spanyolországi Toledo és a portugáliai Lisszabon.

A muszlim és zsidó tudósok kiegészítéseket fűztek az eredeti művekhez. Így nemcsak lefordították az eredeti műveket görögről arabra, hanem kiegészítették az ókori görögök által befejezetlenül hagyott gondolatokat is, így továbbfejlesztve az eredeti műveket. Az időzítés nem is lehetett volna jobb a keresztény tudósok számára, hiszen a tizenkettedik század közepén már kezdtek eltöprengeni Isten és, nos, minden más közötti kapcsolaton. Arisztotelész volt az, aki megadta nekik azt a felismerést, amit kerestek – mármint miután az összes művét lefordították arabról latinra.

Valószínűleg több oka is volt annak, hogy a keresztény tudósok Arisztotelészt részesítették előnyben a többi ókori görög filozófussal szemben. Egyrészt nagyon teljes filozófiai rendszert nyújtott, hiszen szinte mindenről nyilatkozott. Írásai nagyon tudományos módon íródtak, ugyanakkor az általános közönség számára is jól érthetőek voltak, és épp elég józan észt kevertek bele. Arisztotelész józan esze részben abból a tényből fakadt, hogy nagyon is empirista volt – míg Démokritosz inkább elméletben gondolkodott, Arisztotelész inkább megfigyelő volt; megfigyelte a természetet, és úgy vélte, hogy így hasznos információkat nyerhetünk a világból. Végül, Arisztotelész istenszemlélete, bár nem a keresztény Istené, nyilvánvalóan elég kiindulópontot nyújtott ahhoz, hogy beépüljön a kereszténység akkori új változatába, főként Aquinói Szent Tamásnak (1225-1274) köszönhetően.

Amikor sikeresen beépült a kereszténységbe (és a korai európai egyetemek a keresztény egyházhoz kötődtek), Arisztotelész szinte mindenben, különösen a tudományban, tekintély lett, egészen a XVII. századig. Tehát Démokritosz műveinek nem igazán volt esélye a virágzásra ezen és még néhány más okból kifolyólag. Mindazonáltal a tizenhetedik században mindez hamarosan megváltozott, mivel a tudósok a fizika és a matematika gyorsan változó területein rendelkezésükre álló új eszközökkel szisztematikusabb (mechanisztikus vagy mechanikus) módon igyekeztek megérteni a világot.