Thoughts of Existence Pave the Way for Atoms

Gli antichi filosofi greci hanno giocato un ruolo significativo nel formare i pensieri iniziali sugli atomi e le prime teorie atomiche. Molti degli antichi filosofi meditarono e svilupparono una teoria della materia, con uno che addirittura immaginava l’esistenza di un blocco fondamentale che costituiva non solo tutte le cose viventi e non viventi, ma anche il soprannaturale. I loro pensieri erano speculativi e filosofici, piuttosto che di natura scientifica. E mentre tentavano di toccare la natura della materia e la sua composizione, il loro vero obiettivo era quello di affrontare qualcosa che preoccupava profondamente gli antichi greci: la natura della permanenza e del cambiamento. Sfortunatamente, queste “teorie” della materia ebbero vita breve. Anche se ci fu un certo revival durante il Medioevo e il Rinascimento, non ottennero mai un vero slancio fino al XVII secolo.

Prime teorie atomiche

Le prime teorie atomiche si concentravano su un elemento primario responsabile della creazione di tutta l’altra materia. Eraclito disse che era il fuoco, Talete di Mileto (c. 624 a.C. – 546 a.C.) disse che era l’acqua, Anassimene (c. 585 a.C. – 528 a.C.) pensava che fosse l’aria, ed Empedocle infine li unificò, dichiarando che gli elementi erano quattro: aria, terra, fuoco e acqua. Più tardi, Aristotele adottò i quattro elementi di Empedocle, e così rimase fino al XVII secolo circa.

Empedocle

Nato ad Acragas, nell’odierna Sicilia, Empedocle (492 a.C.-432 a.C. circa) fu un personaggio interessante, che è stato descritto come filosofo, profeta, guaritore, politico democratico, mistico, ciarlatano, impostore e scienziato. Il suo principale contributo alle scienze fisiche fu la sua teoria dei quattro elementi.

Questi elementi fondamentali, che lui chiamava “radici”, si combinavano in quantità variabili per formare tutta la materia: piante, animali, uomini, rocce – tutto. E mentre gli elementi si mescolavano per formare altre cose, mantenevano ancora le loro caratteristiche individuali. Infatti, Empedocle immaginava i quattro elementi come immutabili, eterni e indistruttibili. Empedocle credeva in due forze metafisiche eterne: Amore e conflitto. L’Amore era responsabile di riunire gli elementi nel processo di creazione, mentre la forza opposta del conflitto era responsabile della separazione degli elementi, portando infine al processo di decadenza. La battaglia cosmica tra l’Amore e la Lotta rappresentava il ciclo naturale del cambiamento nell’universo; l’Amore costruiva le cose e la Lotta le distruggeva, e lottavano l’uno contro l’altro, ognuno cercando di ottenere il dominio sull’altro.

Nella teoria di Empedocle, vediamo chiaramente il concetto di un universo che cambia simile a quello descritto da Eraclito, anche se dove Eraclito credeva solo nella Lotta, Empedocle ammorbidì la sua teoria con l’aggiunta dell’Amore come sua controparte cosmica. Forse meno chiaro è che Empedocle ha anche abbracciato un po’ della dottrina di Parmenide. Mentre non credeva in un universo immutabile, come il dogma monistico di Parmenide aveva richiesto, ha attribuito l’immutabilità ai suoi elementi fondamentali. Per essere sicuri, questo era un tentativo deliberato di conciliare le dottrine opposte di Eraclito e Parmenide, e non fu l’unico a farlo. Tuttavia, abbandonò la visione monistica di Parmenide in favore di una visione pluralistica governata dai suoi quattro elementi (radici), due forze e la loro conseguente mescolanza. Un contemporaneo di Empedocle e collega del primo teorico atomico fu Anassagora.

Anassagora

Anassagora (c. 500 a.C. – 428 a.C.) nacque nella città di Clazomenae in Ionia, situata nell’attuale Turchia. Fu il primo a portare la filosofia ad Atene (molto probabilmente convinto a venire da Pericle (c. 495 a.C.-429 a.C.) che divenne suo allievo) e vi trascorse trent’anni ma alla fine se ne andò. Sembra che i suoi insegnamenti sulla Terra, il Sole e la Luna possano averlo messo nei guai (apparentemente Galileo non fu il primo a subire questo destino). In particolare, stava violando una legge che permetteva l’impeachment di chiunque non praticasse la religione e insegnasse teorie sui corpi celesti. Fu accusato di empietà. Piuttosto che rimanere e affrontare la sua condanna, che era l’esecuzione, con l’assistenza di Pericle lasciò Atene per Lampsacus (in Asia Minore), dove rimase per il resto della sua vita.

Come Empedocle, Anassagora tentò di affrontare la sfida della richiesta di Parmenide di un mondo immutabile, pur rendendo conto del cambiamento apparente che sperimentiamo nella vita quotidiana. Mentre Empedocle individuava l’aria, la terra, il fuoco e l’acqua come elementi costitutivi fondamentali di ogni cosa esistente, Anassagora, non vedendo alcuna ragione per tale discriminazione, dichiarò che ogni cosa contiene un po’ di tutto il resto.

Per Anassagora, cose come le ossa, la pelle e i capelli erano altrettanto reali degli elementi fondamentali di Empedocle: aria, terra, fuoco e acqua, e come tali non c’è motivo di sceglierne alcuni in favore di altri. Così decise di non scegliere, ma invece incluse una “porzione di tutto in tutto”. Anche se non si sa per certo, potrebbe essere che sia arrivato alla sua teoria della materia dai suoi studi piuttosto perspicaci sulla nutrizione. Anassagora notò che il cibo forniva nutrimento agli animali che, a sua volta, causava certe cose, come la crescita dei loro capelli e la guarigione della loro pelle. Concludeva che il cibo doveva quindi avere i costituenti dei capelli e della pelle già in esso per poter trasmettere questi effetti.

Inoltre, Anassagora considerava la materia come infinitamente divisibile. Così, se si tagliasse un pezzo di capelli più e più volte, esso conterrebbe ancora l’essenza dei capelli. Egli dice: “Perché del piccolo non c’è un più piccolo, ma sempre un più piccolo (perché ciò che è non può non essere). Ma anche del grande c’è sempre un più grande, ed è uguale in quantità al piccolo. Ma in relazione a se stesso, ognuno è sia grande che piccolo.”

Tuttavia, nonostante ciò, Anassagora considerava questi componenti della materia, spesso indicati come “semi” o “roba”, come eterni e indistruttibili, anche se in modo più approssimativo di quanto immaginato da Empedocle. Questo solleva ancora la questione che se ogni cosa contiene tutto il resto (in proporzioni variabili, tuttavia), allora cos’è che rende qualcosa ciò che è? A questo Anassagora risponde: “ogni singola cosa è ed era più chiaramente quelle cose di cui contiene la maggior parte”. In altre parole, qualcosa è ciò che è perché contiene la maggior parte di quella “roba”. Più precisamente, qualcosa è ciò che sembra essere macroscopicamente perché contiene la maggior parte di quella “roba” microscopicamente.

Così vediamo in entrambe le teorie di Empedocle e Anassagora il tentativo di produrre teorie intelligibili della materia. Ognuno di loro ha cercato di combinare idee che rendessero conto del mondo mutevole che tutti noi sperimentiamo, pur consentendo a certi componenti di rimanere fondamentali, e come tali immutabili. In effetti, ognuno cercava di includere simultaneamente, nel suo modo unico, il dogma impartito da Eraclito e Parmenide.

Oggi, le loro idee possono sembrarci strane e metafisiche, ma si può trovare la somiglianza tra loro e l’attuale teoria atomica. Questo è forse meglio esemplificato nella teoria proposta da Democrito, che è senza dubbio il più importante teorico atomico greco antico.

L’atomo di Democrito

Democrito (c. 460 a.C. – 370 a.C.) era originario di Abdera in Tracia, situata nell’attuale Grecia. Viaggiò molto, forse trascorrendo del tempo in Egitto e in Persia. Passò anche del tempo ad Atene: “Sono andato ad Atene e nessuno mi ha conosciuto”

In effetti, sembra che ad Atene Democrito non si sia mai veramente inserito nell’élite intellettuale, e la sua filosofia fu ignorata per qualche tempo. Tuttavia, la sua ricchezza di conoscenza e l’esattezza del suo pensiero gli danno un posto molto meritato nella storia della filosofia. Per i nostri standard odierni, fu forse il più riuscito dei filosofi greci antichi per quanto riguarda la notevole accuratezza delle sue idee. Per esempio, considerava la Via Lattea un insieme di piccole stelle e la Luna molto simile alla Terra in quanto conteneva montagne e valli. Tuttavia, lo conosciamo principalmente per la sua teoria atomica.

Democrito era uno studente di Leucippo (V secolo a.C.), che aveva una sua teoria atomica. In effetti, è difficile districare le teorie atomiche di Democrito e Leucippo. Questo soprattutto perché sappiamo molto poco di Leucippo, ed è stato ipotizzato che non sia mai esistito, anche se questo sembra improbabile, dato che Aristotele e Teofrasto (c. 371 a.C. – 287 a.C.) hanno menzionato esplicitamente la sua teoria atomica. Sembra più probabile che Leucippo abbia posto in essere alcuni dei fondamenti, e che Democrito abbia costruito su di essi, estendendo così la teoria generale.

Democrito considera tutto nell’universo – compresa la mente e l’anima umana, e persino gli dei – essere costituito da atomos, che è greco per indivisibile e da cui deriva la parola atomo. In effetti, Democrito considerava questi atomi indivisibili (in contrasto con Anassagora, che considerava i suoi pezzi fondamentali infinitamente divisibili). Immaginava che gli atomi si presentassero in una varietà di forme e dimensioni diverse, che erano responsabili delle proprietà trovate negli oggetti che componevano. Inoltre, considerava gli atomi immutabili, eterni e indistruttibili, in modo simile al modo in cui Empedocle immaginava i suoi quattro elementi fondamentali.

Democrito vedeva gli oggetti materiali come esistenti in uno stato temporaneo, creati o distrutti quando gli atomi si uniscono o cadono a pezzi sotto l’influenza delle forze naturali; tutto ciò che rimane, quindi, sono gli atomi che costituiscono quegli oggetti materiali. Questo non è diverso dalla visione di Empedocle, dove immaginava i quattro elementi che danno origine agli oggetti materiali sotto l’influenza delle forze Amore e Scontro. Inoltre, Democrito dava anche il movimento ai suoi atomi.

Democrito immaginava gli atomi come sempre in movimento, subendo uno scontro dopo l’altro mentre si muovevano. Inoltre, questo movimento era una proprietà fondamentale e, come gli stessi atomi, era eterno e indistruttibile, anche se mutevole in certe circostanze.

Perché gli atomi siano in movimento, ci deve essere uno spazio per loro, e così Democrito inventò il vuoto. Secondo Democrito, gli atomi si muovono nel vuoto con un movimento casuale costante (egli paragonava il movimento degli atomi alle particelle di polvere che si vedono danzare alla luce del sole quando non c’è vento). Questo è molto simile a come li immaginiamo oggi, come descritto dalla moderna teoria cinetica.

Ricorda che nella filosofia di Parmenide, le cose materiali hanno esistenza perché siamo in grado di pensarle. Egli considera anche impossibile pensare il nulla, e quindi non può esistere. Così, il vuoto di Democrito può sembrare in palese disprezzo di questo principio, poiché a tutti i fini pratici sembra essere nulla. Tuttavia, Democrito vedeva il vuoto come qualcosa: un luogo indipendente dagli atomi in cui gli atomi potevano risiedere e muoversi. Il vero problema è che Parmenide poteva immaginare solo gli oggetti materiali come qualcosa, mentre Democrito era in grado di immaginare sia un oggetto materiale (l’atomo) che lo spazio in cui viveva come qualcosa. Democrito chiarisce il suo punto di vista: “Nulla esiste tranne gli atomi e lo spazio vuoto; tutto il resto è opinione”

Democrito fece concessioni sia a Parmenide che a Eraclito, proprio come fecero Empedocle e Anassagora, immaginando un universo costituito da un numero infinito di atomi immutabili, eterni e indistruttibili, sempre impegnati in collisioni casuali tra loro, e capaci di combinarsi per formare gli oggetti materiali come li conosciamo noi.

A parte la sua notevole somiglianza con l’odierna teoria atomica, la teoria atomica di Democrito è di per sé redentrice per il fatto stesso che offre una “spiegazione meccanica” della materia: la materia è fatta di atomi che si muovono nel vuoto e subiscono collisioni (dove le collisioni precedenti sono determinate da quelle precedenti) che sono governate da certe leggi fisiche della natura.

Non invoca alcun intervento divino in questo processo atomico, ma semplicemente sostiene che gli atomi sono sempre stati e sempre saranno in movimento, e che le leggi fisiche descrivono questo movimento. La bellezza di un tale costrutto è che si presta ad una descrizione scientifica. Cioè, si può sperare di sviluppare una teoria matematica che descriva le leggi fisiche e poi procedere ad eseguire esperimenti per testare questa teoria.

Ovviamente, né la matematica necessaria né le procedure sperimentali erano disponibili per Democrito. Inoltre, la teoria di Democrito subì un altro colpo – cioè Aristotele, che bloccò lo sviluppo del lavoro di Democrito. A più riprese cita esplicitamente la teoria atomica di Democrito, solo per attaccarla. Ironicamente, è in questo modo che impariamo molto, forse la maggior parte, di ciò che sappiamo della teoria atomica di Democrito.

Perché Aristotele?

Aristotele (c. 384 a.C.-322 a.C.) nacque a Stagira, in Grecia. Suo padre era il medico personale del re di Macedonia, posizione che ereditò. Aristotele studiò con Platone (c. 427 a.C. – 347 a.C.) ad Atene a partire dall’età di diciotto anni e vi rimase per quasi venti anni fino alla morte di Platone. Nel 343 a.C., Aristotele divenne il precettore di Alessandro Magno, che aveva allora tredici anni, e continuò fino all’età di sedici anni, quando il padre di Alessandro lo fece reggente a Pella.

Gli scritti di Aristotele fornirono il primo sistema completo della filosofia occidentale che copre argomenti di politica, etica, logica, metafisica e scienza. Non c’era quasi un’area su cui non scrivesse. Credendo che tutta la conoscenza umana non potesse rientrare in una sola categoria, Aristotele fu il primo a dividerla in categorie. Qui, siamo interessati alla teoria di Aristotele della materia e della forma.

Proprio come altri, Aristotele cercò di rispondere alla sfida di Parmenide della permanenza pur mantenendo spazio per il cambiamento nel mondo, come richiesto da Eraclito; la sua teoria della materia e della forma è un tentativo di questa riconciliazione. Secondo Aristotele, gli oggetti come li conosciamo comprendono due parti: “materia” e “forma”. La forma dà una disposizione particolare alla materia, ed è in virtù della forma che identifichiamo un oggetto come una “cosa”; conoscere una cosa è avere conoscenza della sua forma.

Per esempio, immaginiamo che uno scultore inizi con un blocco di argilla e proceda a modellarlo nella forma di un cane. Qui l’argilla è la materia, e la forma di un cane conferita all’argilla dallo scultore è la forma. Ora, immaginate che lo scultore inizi di nuovo, trasformando il pezzo di argilla, che una volta aveva la forma di un cane, in qualcos’altro, forse un gatto questa volta. Chiaramente, la materia è ancora l’argilla, ma ora la forma è cambiata da quella di un cane a quella di un gatto. Tuttavia, lo scultore non crea la forma; è sempre stata lì. Invece, gli sforzi dello scultore hanno semplicemente riunito la forma e la materia. Secondo Aristotele, il cambiamento risulta da un cambiamento nella forma della materia.

Inoltre, Aristotele descrive tale processo come governato da quattro cause: materiale, formale, efficiente e finale. Questi sono gli assiomi che governano il modo in cui un oggetto materiale viene ad essere, e si può pensare ad essi in termini di queste domande: Di che materiale è fatto l’oggetto? Cos’è l’oggetto? Come è stato costruito l’oggetto? Qual è lo scopo dell’oggetto? La più importante di queste è l’ultima, nota come causa finale. Infatti, se ci fosse un principio centrale alla base della filosofia di Aristotele, sarebbe la domanda posta dalla causa finale.

È la causa finale che fornisce un certo scopo alla materia mentre si muove attraverso le sue varie forme. Per la maggior parte, è la causa finale che fornisce un senso di permanenza durante l’intero processo. Così, la dottrina di Aristotele su materia e forma cerca di unificare le idee apparentemente disparate di cambiamento e permanenza. Correlati alla teoria di Aristotele della forma e della materia sono i concetti di “potenzialità” e “attualità”. Ancora una volta, consideriamo lo scultore e l’argilla. Quando l’argilla era solo un blocco sul banco di lavoro dello scultore, aveva solo la potenzialità di prendere la forma di un cane o di un gatto, tra le altre cose. Ma quando l’argilla acquisiva forma attraverso gli sforzi dello scultore, aumentava la sua attualità. Così, più forma ha qualcosa, più grande è la sua attualità. Aristotele inserì questi principi anche nella sua teologia, dove la sua versione di Dio è rappresentata come la perfezione che consiste di pura forma e attualità.

Le opere di Aristotele furono riscoperte dopo la caduta dell’Impero Romano dalla civiltà araba che governava la regione che andava dalla Persia alla Spagna. Tra questo gruppo di arabi c’erano studiosi musulmani ed ebrei, che tradussero le opere di Aristotele (e praticamente ogni opera importante della cultura greca, così come la cultura persiana e indiana) in arabo. Queste opere tradotte furono poi acquisite dai cristiani medievali, che dal 1100 cominciarono a prendere il controllo di questa civiltà araba in regioni come Toledo, Spagna, e Lisbona, Portogallo.

Gli studiosi musulmani ed ebrei inclusero aggiunte alle opere originali. Così, non solo tradussero le opere originali dal greco all’arabo, ma completarono anche le idee lasciate incompiute dagli antichi greci, migliorando così le opere originali. Il tempismo non poteva essere migliore per gli studiosi cristiani, perché a metà del XII secolo stavano già iniziando a interrogarsi sulla relazione tra Dio e, beh, tutto il resto. Fu Aristotele a fornire loro l’intuizione che stavano cercando – cioè una volta che ebbero tutte le sue opere tradotte dall’arabo al latino.

Ci furono probabilmente diverse ragioni per cui gli studiosi cristiani preferirono Aristotele agli altri filosofi greci antichi. Per prima cosa, ha fornito un sistema di filosofia molto completo, avendo commentato praticamente tutto. I suoi scritti erano scritti in modo molto accademico, ma allo stesso tempo erano molto accessibili ad un pubblico generale, con quel tanto di buon senso che bastava. Il buon senso di Aristotele, in parte, derivava dal fatto che era un empirista – mentre Democrito era più teorico nel pensiero, Aristotele era più osservativo; osservava la natura e credeva che potessimo acquisire informazioni utili dal mondo in questo modo. Infine, la visione di Dio di Aristotele, sebbene non fosse quella di un Dio cristiano, evidentemente forniva un punto di partenza sufficiente per essere integrata in una nuova versione del cristianesimo dell’epoca, grazie soprattutto a San Tommaso d’Aquino (1225-1274).

Una volta integrato con successo nel cristianesimo (e con le prime università europee legate alla Chiesa cristiana), Aristotele divenne l’autorità su quasi tutto, in particolare sulla scienza, fino al XVII secolo circa. Quindi le opere di Democrito non ebbero davvero la possibilità di fiorire per queste ragioni e per alcune altre. Tuttavia, il diciassettesimo secolo avrebbe presto cambiato tutto questo quando gli scienziati cercarono di capire il mondo in modo più sistematico (meccanicistico, o meccanico) con i nuovi strumenti a loro disposizione nelle aree in rapida evoluzione della fisica e della matematica.