Gândurile despre existență deschid calea pentru atomi

Filosofii greci antici au jucat un rol semnificativ în modelarea gândurilor inițiale despre atomi și a primelor teorii atomice. Mai mulți dintre filozofii antici au meditat și au dezvoltat o teorie a materiei, unul dintre ei imaginând chiar existența unui element fundamental care constituia nu numai toate lucrurile vii și neviețuitoare, ci și supranaturalul. Gândurile lor erau de natură speculativă și filosofică, mai degrabă decât științifică. Și, deși au încercat să atingă natura materiei și a compoziției sale, scopul lor real era să abordeze ceva care îi preocupa profund pe grecii antici: natura permanenței și a schimbării. Din păcate, aceste „teorii” ale materiei au fost mai degrabă de scurtă durată. Deși a existat un oarecare reviriment în timpul Evului Mediu și al Renașterii, ele nu au căpătat un adevărat avânt până în secolul al XVII-lea.

Primele teorii atomice

Primele teorii atomice s-au concentrat asupra unui element primar responsabil de crearea tuturor celorlalte materii. Heraclitus a spus că era focul, Thales din Milet (c. 624 î.Hr. – c. 546 î.Hr.) a spus că era apa, Anaximenes (c. 585 î.Hr. – c. 528 î.Hr.) credea că era aerul, iar Empedocle le-a unificat în cele din urmă, declarând că există patru elemente: aer, pământ, foc și apă. Mai târziu, Aristotel a adoptat cele patru elemente ale lui Empedocle, și așa au rămas până în jurul secolului al XVII-lea.

Empedocle

Născut în Acragas, în actuala Sicilie, Empedocle (c. 492 î.Hr.-c. 432 î.Hr.) a fost un personaj interesant, care a fost descris ca fiind filozof, profet, vindecător, politician democratic, mistic, șarlatan, escroc și om de știință. Principala sa contribuție la științele fizice a fost teoria celor patru elemente.

Aceste elemente fundamentale, pe care el le-a numit „rădăcini”, s-au combinat în cantități diferite pentru a forma toate celelalte materii: plante, animale, oameni, roci – totul. Și în timp ce elementele s-au amestecat pentru a forma alte lucruri, ele și-au păstrat totuși propriile caracteristici individuale. Într-adevăr, Empedocle a imaginat cele patru elemente ca fiind neschimbătoare, eterne și indestructibile. Empedocle credea în două forțe metafizice eterne: Dragostea și Lupta. Iubirea era responsabilă pentru aducerea laolaltă a elementelor în procesul de creație, în timp ce forța opusă a conflictului era responsabilă pentru separarea elementelor, ceea ce ducea în cele din urmă la procesul de descompunere. Lupta cosmică dintre Iubire și Conflict reprezenta ciclul natural al schimbării în univers; Iubirea construia lucrurile, iar Conflictul le dărâma la loc, iar ele se luptau una împotriva celeilalte, fiecare încercând să o domine pe cealaltă.

În teoria lui Empedocle, vedem în mod clar conceptul unui univers în schimbare, similar cu cel descris de Heraclit, deși, în timp ce Heraclit credea doar în Conflict, Empedocle și-a îndulcit teoria prin adăugarea Iubirii ca omologul său cosmic. Poate mai puțin clar este faptul că Empedocle a îmbrățișat și o parte din doctrina lui Parmenide. Deși nu credea într-un univers neschimbător, așa cum ceruse dogma monistă a lui Parmenide, el a atribuit neschimbare elementelor sale fundamentale. Cu siguranță, aceasta a fost o încercare deliberată de a reconcilia doctrinele opuse ale lui Heraclit și Parmenide, și nu a fost singurul care a făcut acest lucru. Cu toate acestea, el a abandonat viziunea monistă a lui Parmenide în favoarea uneia pluraliste, guvernată de cele patru elemente (rădăcini) ale sale, de cele două forțe și de amestecul care rezultă din acestea. Un contemporan al lui Empedocle și coleg de teorie atomică timpurie a fost Anaxagoras.

Anaxagoras

Anaxagoras (c. 500 î.Hr.-c. 428 î.Hr.) s-a născut în orașul Clazomenae din Ionia, situat în Turcia de astăzi. A fost primul care a adus filozofia în Atena (cel mai probabil convins să vină de Pericle (c. 495 î.Hr. – c. 429 î.Hr.), care i-a devenit student) și a petrecut treizeci de ani acolo, dar în cele din urmă a plecat. Se pare că învățăturile sale despre Pământ, Soare și Lună i-ar fi putut aduce câteva probleme (se pare că Galileo nu a fost primul care a avut această soartă). Mai exact, el a încălcat o lege care permitea punerea sub acuzare a oricărei persoane care nu practica religia și preda teorii despre corpurile cerești. A fost acuzat de impietate. În loc să rămână și să se confrunte cu sentința sa, care era execuția, cu ajutorul lui Pericle a părăsit Atena pentru Lampsacus (în Asia Mică), unde a rămas pentru tot restul vieții sale.

Ca și Empedocle, Anaxagoras a încercat să răspundă provocării reprezentate de cerința lui Parmenide privind o lume neschimbătoare, explicând în același timp schimbarea aparentă pe care o experimentăm în viața de zi cu zi. În timp ce Empedocle a distins aerul, pământul, focul și apa ca fiind elementele fundamentale ale tuturor lucrurilor existente, Anaxagoras, nevăzând niciun motiv pentru o astfel de discriminare, a declarat că totul conține câte puțin din orice altceva.

Pentru Anaxagoras, lucruri precum osul, pielea și părul erau la fel de reale ca și elementele fundamentale ale lui Empedocle, aerul, pământul, focul și apa și, ca atare, nu există niciun motiv pentru care cineva să le aleagă pe unele în favoarea altora. Așa că a decis să nu aleagă, dar în schimb a inclus o „porțiune din toate în toate”. Deși nu se știe cu siguranță, s-ar putea ca el să fi ajuns la teoria sa despre materie în urma studiilor sale destul de pătrunzătoare în domeniul nutriției. Anaxagoras a observat că alimentele ofereau hrană animalelor care, la rândul lor, făceau ca anumite lucruri să se întâmple, cum ar fi părul să le crească și pielea să se vindece. El a concluzionat că atunci hrana trebuie să aibă deja în ea constituenții părului și ai pielii pentru a putea transmite aceste efecte.

Mai mult, Anaxagoras a considerat că materia este divizibilă la infinit. Astfel, dacă cineva ar tăia o bucată de păr din nou și din nou, aceasta ar conține în continuare esența părului. El spune: „Căci din ceea ce este mic nu există cel mai mic, ci întotdeauna un mai mic (căci ceea ce este nu poate să nu fie). Dar, de asemenea, din mare există întotdeauna un mai mare, iar acesta este egal în cantitate cu cel mic. Dar în raport cu ea însăși, fiecare este atât mare, cât și mică.”

Cu toate acestea, în ciuda acestui fapt, Anaxagoras a considerat aceste componente ale materiei, adesea denumite „semințe” sau „materii”, ca fiind eterne și indestructibile, deși mai vag decât cele imaginate de Empedocle. Acest lucru ridică totuși întrebarea: dacă totul conține orice altceva (în proporții diferite, totuși), atunci ce anume face ca ceva să fie ceea ce este? La aceasta răspunde Anaxagoras: „fiecare lucru în parte este și a fost cel mai clar acele lucruri din care conține cel mai mult”. Cu alte cuvinte, ceva este ceea ce este deoarece conține cea mai mare parte din acele „lucruri”. Mai precis, ceva este ceea ce pare a fi din punct de vedere macroscopic deoarece conține cea mai mare parte a acelei „chestii” din punct de vedere microscopic.

Așadar, vedem atât în teoriile lui Empedocle, cât și în cele ale lui Anaxagoras încercarea de a produce teorii inteligibile ale materiei. Fiecare a încercat să combine idei care să explice lumea schimbătoare pe care o experimentăm cu toții, permițând în același timp ca anumite componente să rămână fundamentale și, ca atare, neschimbătoare. De fapt, fiecare încerca să includă simultan, în felul său unic, dogma transmisă de Heraclit și Parmenide.

Astăzi, ideile lor ne pot părea ciudate și metafizice, însă se poate găsi similitudinea dintre ele și teoria atomică actuală. Acest lucru este poate cel mai bine exemplificat în teoria expusă de Democrit, care este, fără îndoială, cel mai important teoretician antic grec al atomului.

Atomul lui Democrit

Democrit (c. 460 î.Hr.-c. 370 î.Hr.) a fost un nativ din Abdera, în Tracia, situată în Grecia de astăzi. A călătorit mult, petrecând probabil timp în Egipt și Persia. De asemenea, a petrecut ceva timp în Atena: „M-am dus la Atena și nimeni nu m-a cunoscut.”

De fapt, se pare că în Atena Democritus nu s-a încadrat niciodată cu adevărat în elita intelectuală, iar filosofia sa a fost ignorată pentru o vreme. Cu toate acestea, bogăția sa de cunoștințe și exactitatea gândirii îi conferă un loc binemeritat în istoria filosofiei. După standardele noastre actuale, el a fost poate cel mai de succes dintre filosofii greci antici în ceea ce privește acuratețea remarcabilă a ideilor sale. De exemplu, el a considerat că Calea Lactee este o colecție de stele minuscule, iar Luna seamănă foarte mult cu Pământul prin faptul că conține munți și văi. Cu toate acestea, îl cunoaștem în primul rând pentru teoria sa atomică.

Democritus a fost un elev al lui Leucipus (secolul al V-lea î.Hr.), care avea o teorie atomică proprie. De fapt, este greu de descâlcit teoriile atomice ale lui Democritus și Leucippus. Acest lucru se datorează în principal faptului că știm foarte puține lucruri despre Leucippus și s-a speculat că acesta nu a existat niciodată, deși acest lucru pare puțin probabil, deoarece Aristotel și Theophrastus (c. 371 î.Hr. – c. 287 î.Hr.) au menționat în mod explicit teoria sa atomică. Pare mai probabil că Leucippus a pus la punct unele dintre elementele fundamentale, iar Democritus s-a bazat pe ele, extinzând astfel teoria generală.

Democritus considera că totul în univers – inclusiv mintea și sufletul uman și chiar zeii – este alcătuit din atomos, care în greacă înseamnă indivizibil și de la care obținem cuvântul atom. Într-adevăr, Democritus considera că acești atomi sunt indivizibili (în contrast cu Anaxagora, care considera că piesele sale fundamentale sunt divizibile la infinit). El și-a imaginat atomii ca fiind prezenți într-o varietate de forme și dimensiuni diferite, care erau responsabile de proprietățile găsite în obiectele pe care le compuneau. Mai mult decât atât, el a considerat atomii ca fiind neschimbători, eterni și indestructibili, similar cu modul în care Empedocle și-a imaginat cele patru elemente fundamentale.

Democrit vedea obiectele materiale ca existând într-o stare temporară, fiind create sau distruse pe măsură ce atomii se unesc sau se desfac sub influența forțelor naturale; tot ceea ce rămâne, deci, sunt atomii care constituie acele obiecte materiale. Această viziune nu este diferită de cea a lui Empedocle, care își imagina cele patru elemente dând naștere obiectelor materiale sub influența forțelor Iubire și Conflict. În plus, Democritus a dat, de asemenea, mișcare atomilor săi.

Democritus și-a imaginat atomii ca fiind mereu în mișcare, suferind ciocniri după ciocniri între ei în timp ce se deplasau. Mai mult, această mișcare era o proprietate fundamentală și, la fel ca și atomii înșiși, era eternă și indestructibilă, deși schimbabilă în anumite circumstanțe.

Pentru ca atomii să fie în mișcare, trebuie să existe un spațiu pentru ca ei să se miște și astfel Democritus a inventat vidul. Potrivit lui Democritus, atomii se mișcă în vid cu o mișcare aleatorie constantă (el a comparat mișcarea atomilor cu particulele de praf pe care le vezi dansând în lumina soarelui atunci când nu este briză). Acest lucru este foarte asemănător cu modul în care ne imaginăm noi astăzi că fac acest lucru, așa cum este descris de teoria cinetică din zilele noastre.

Reamintim că, în filosofia lui Parmenide, lucrurile materiale au existență pentru că suntem capabili să ne gândim la ele. De asemenea, el consideră că este imposibil să ne gândim la nimic și, prin urmare, acesta nu poate exista. Astfel, vidul lui Democritus poate părea că nesocotește în mod flagrant această chivernisire, deoarece, din punct de vedere practic, pare a fi nimic. Cu toate acestea, Democritus vedea vidul ca pe ceva: un loc independent de atomi în care atomii să locuiască și să se deplaseze. Adevărata problemă este că Parmenide nu-și putea imagina decât obiectele materiale ca fiind ceva, în timp ce Democritus era capabil să-și imagineze atât un obiect material (atomul), cât și spațiul în care acesta locuia ca fiind ceva. Democrit își spune clar punctul de vedere: „Nimic nu există în afară de atomi și de spațiul gol; orice altceva este o opinie.”

Democrit a făcut concesii atât lui Parmenide cât și lui Heraclit, la fel ca și Empedocle și Anaxagora, imaginând un univers format dintr-un număr infinit de atomi neschimbători, eterni și indestructibili, mereu angajați în coliziuni aleatorii între ei și capabili să se amestece pentru a forma obiecte materiale așa cum le cunoaștem noi.

În afară de asemănarea sa remarcabilă cu teoria atomică din zilele noastre, teoria atomică a lui Democritus este răscumpărătoare în sine pentru simplul fapt că oferă o „explicație mecanică” a materiei: materia este alcătuită din atomi care se mișcă în gol și suferă coliziuni (în care coliziunile precedente sunt determinate de cele anterioare) care sunt guvernate de anumite legi fizice ale naturii.

El nu invocă nicio intervenție divină în acest proces atomic, ci pur și simplu susține că atomii au fost și vor fi întotdeauna în mișcare și că legile fizice descriu această mișcare. Frumusețea unei astfel de construcții este că ea se pretează la o descriere științifică. Adică, se poate spera să se dezvolte o teorie matematică care să descrie legile fizice și apoi să se procedeze la efectuarea de experimente pentru a testa această teorie.

Evident, nici matematica necesară, nici procedurile experimentale nu erau disponibile pentru Democritus. În plus, teoria lui Democritus a suferit o altă lovitură – și anume, Aristotel, care a împiedicat dezvoltarea operei lui Democritus. În mai multe rânduri, el menționează în mod explicit teoria atomică a lui Democritus, doar pentru a o ataca. În mod ironic, în acest fel aflăm o mare parte, poate majoritatea, din ceea ce știm despre teoria atomică a lui Democritus.

De ce Aristotel?

Aristotel (c. 384 î.Hr.-c. 322 î.Hr.) s-a născut în Stagira, Grecia. Tatăl său a fost medicul personal al regelui Macedoniei, poziție pe care a moștenit-o. Aristotel a studiat cu Platon (c. 427 î.Hr.-c. 347 î.Hr.) la Atena începând cu vârsta de optsprezece ani și a rămas acolo timp de aproape douăzeci de ani, până la moartea lui Platon. În 343 î.Hr. Aristotel a devenit tutorele lui Alexandru cel Mare, care avea atunci treisprezece ani, și a continuat până la vârsta de șaisprezece ani, când tatăl lui Alexandru l-a numit regent la Pella.

Scrierile lui Aristotel au oferit primul sistem cuprinzător de filosofie occidentală care acoperă subiecte de politică, etică, logică, metafizică și știință. Aproape că nu a existat un domeniu despre care să nu fi scris. Considerând că toată cunoașterea umană nu se putea încadra într-o singură categorie, Aristotel a fost primul care a împărțit-o în categorii. Aici ne interesează teoria lui Aristotel despre materie și formă.

La fel ca și alții, Aristotel a încercat să răspundă provocării lui Parmenide privind permanența, păstrând în același timp loc pentru schimbare în lume, așa cum ceruse Heraclitus; teoria sa despre materie și formă este o încercare de a realiza această reconciliere. Potrivit lui Aristotel, obiectele, așa cum le cunoaștem noi, cuprind două părți: „materie” și „formă”. Forma dă un aranjament particular materiei și, în virtutea formei, identificăm un obiect ca fiind un „lucru”; a cunoaște un lucru înseamnă a avea cunoștință de forma sa.

De exemplu, imaginați-vă că un sculptor începe cu o bucată de lut și procedează la modelarea ei în forma unui câine. Aici lutul este materia, iar forma de câine conferită lutului de către sculptor este forma. Acum, imaginați-vă că sculptorul începe din nou, transformând bucata de lut, care avea cândva forma unui câine, în altceva, poate o pisică de data aceasta. În mod clar, materia este tot lut, dar acum forma s-a schimbat din cea a unui câine în cea a unei pisici. Cu toate acestea, sculptorul nu creează forma; aceasta a fost întotdeauna acolo. În schimb, eforturile sculptorului nu au făcut decât să aducă împreună forma și materia. Potrivit lui Aristotel, schimbarea rezultă dintr-o schimbare a formei materiei.

Mai mult, Aristotel descrie un astfel de proces ca fiind guvernat de patru cauze: materială, formală, eficientă și finală. Acestea sunt axiomele care guvernează modul în care un obiect material ajunge să fie, și vă puteți gândi la ele în termenii acestor întrebări: Care este materialul din care este făcut obiectul? Ce este obiectul? Cum a fost construit obiectul? Care este scopul obiectului? Cea mai importantă dintre acestea este ultima, cunoscută sub numele de cauză finală. Într-adevăr, dacă ar exista un principiu central care să stea la baza filozofiei lui Aristotel, acesta ar fi întrebarea pusă de cauza finală.

Cauza finală este cea care oferă un anumit scop materiei pe măsură ce aceasta se deplasează prin diferitele sale forme. În cea mai mare parte, cauza finală este cea care oferă un sentiment de permanență de-a lungul întregului proces. Astfel, doctrina lui Aristotel despre materie și formă încearcă să unifice ideile aparent disparate de schimbare și permanență. Legate de teoria lui Aristotel despre formă și materie sunt conceptele de „potențialitate” și „actualitate”. Din nou, luați în considerare sculptorul și lutul. Când lutul era doar o simplă bucată pe masa de lucru a sculptorului, acesta avea doar potențialitatea de a lua forma unui câine sau a unei pisici, printre altele. Dar atunci când lutul a căpătat formă prin eforturile sculptorului, a crescut actualitatea sa. Astfel, cu cât ceva are mai multă formă, cu atât mai mare este actualitatea sa. Aristotel a prelucrat aceste principii și în teologia sa, unde versiunea sa despre Dumnezeu este descrisă ca fiind o perfecțiune compusă din formă pură și actualitate.

Operele lui Aristotel au fost redescoperite după căderea Imperiului Roman de către civilizația arabă care stăpânea regiunea ce se întindea din Persia până în Spania. Printre acest grup de arabi se numărau savanți musulmani și evrei, care au tradus operele lui Aristotel (și practic toate lucrările importante din cultura greacă, precum și din cultura persană și indiană) în limba arabă. Aceste lucrări traduse au fost apoi achiziționate de creștinii medievali, care până în anul 1100 au început să preia controlul asupra acestei civilizații arabe în regiuni precum Toledo, Spania, și Lisabona, Portugalia.

Elevii musulmani și evrei au inclus adăugiri la lucrările originale. Astfel, nu numai că au tradus operele originale din greacă în arabă, dar au și completat idei lăsate neterminate de grecii antici, îmbunătățind astfel operele originale. Momentul nu ar fi putut fi mai potrivit pentru savanții creștini, deoarece la jumătatea secolului al XII-lea aceștia începuseră deja să se întrebe despre relația dintre Dumnezeu și, ei bine, orice altceva. Aristotel a fost cel care le-a oferit intuiția pe care o căutau – asta după ce au avut toate lucrările sale traduse din arabă în latină.

Existau probabil mai multe motive pentru care savanții creștini l-au preferat pe Aristotel în detrimentul celorlalți filosofi greci antici. În primul rând, el a oferit un sistem foarte complet de filozofie, după ce a comentat aproape totul. Scrierile sale au fost scrise într-o manieră foarte academică, fiind în același timp foarte ușor de tratat pentru publicul larg, având amestecat suficient bun simț. Bunul simț al lui Aristotel provenea, în parte, din faptul că era foarte empirist – în timp ce Democritus avea o gândire mai mult teoretică, Aristotel era mai mult observațional; el observa natura și credea că putem dobândi informații utile din lume în acest mod. În cele din urmă, viziunea lui Aristotel despre Dumnezeu, deși nu era cea a unui Dumnezeu creștin, a oferit în mod evident un punct de plecare suficient de bun pentru a fi integrată într-o nouă versiune a creștinismului din acea vreme, mai ales datorită unor oameni ca Sfântul Toma d’Aquino (1225-1274).

După ce a fost integrat cu succes în creștinism (și cu primele universități europene legate de Biserica creștină), Aristotel a devenit autoritatea în aproape toate domeniile, în special în știință, până în jurul secolului al XVII-lea. Așadar, lucrările lui Democritus nu au avut cu adevărat șansa de a prospera din aceste motive și din alte câteva. Cu toate acestea, secolul al XVII-lea avea să schimbe în curând toate acestea, pe măsură ce oamenii de știință căutau să înțeleagă lumea într-un mod mai sistematic (mecanicist, sau mecanic) cu ajutorul noilor instrumente pe care le aveau la dispoziție în domeniile în rapidă schimbare ale fizicii și matematicii.

.