Tankar om existens banar väg för atomer
De antika grekiska filosoferna spelade en viktig roll när det gällde att forma de första tankarna om atomer och tidiga atomteorier. Flera av de antika filosoferna funderade och utvecklade en teori om materia, där en till och med föreställde sig existensen av en grundläggande byggsten som utgjorde inte bara alla levande och icke levande ting, utan även det övernaturliga. Deras tankar var spekulativa och filosofiska snarare än vetenskapliga till sin natur. Och även om de försökte beröra materiens natur och dess sammansättning var deras egentliga mål att ta itu med något som de gamla grekerna var djupt oroade över: naturen av beständighet och förändring. Tyvärr var dessa ”teorier” om materia ganska kortlivade. Även om de fick ett visst uppsving under medeltiden och renässansen fick de aldrig någon riktig fart förrän på 1600-talet.
Förra atomteorier
De tidiga atomteorierna fokuserade på ett primärt grundämne som var ansvarigt för att skapa all annan materia. Herakleitos sa att det var eld, Thales av Milet (ca 624 f.Kr. – ca 546 f.Kr.) sa att det var vatten, Anaximenes (ca 585 f.Kr. – ca 528 f.Kr.) trodde att det var luft, och Empedokles förenade slutligen dessa och förklarade att det fanns fyra element: luft, jord, eld och vatten. Senare antog Aristoteles Empedokles fyra element, och så förblev det fram till omkring 1600-talet.
Empedokles
Född i Acragas, på nuvarande Sicilien, var Empedokles (ca 492 f.Kr.-c. 432 f.Kr.) en intressant person, som har beskrivits som filosof, profet, helare, demokratisk politiker, mystiker, charlatan, bedragare och vetenskapsman. Hans viktigaste bidrag till de fysiska vetenskaperna var hans teori om fyra element.
Dessa grundläggande element, som han kallade ”rötter”, kombinerades i varierande mängder för att bilda all annan materia: växter, djur, människor, stenar – allt. Och även om grundämnena blandades för att bilda andra saker, behöll de fortfarande sina egna individuella egenskaper. Empedokles föreställde sig de fyra elementen som oföränderliga, eviga och oförstörbara. Empedokles trodde på två eviga metafysiska krafter: Kärlek och strid. Kärleken var ansvarig för att sammanföra elementen i skapelseprocessen, medan den motsatta kraften strid var ansvarig för att separera elementen, vilket i slutändan ledde till förfallsprocessen. Den kosmiska striden mellan Kärlek och Strid representerade den naturliga cykeln av förändring i universum; Kärlek byggde upp saker och ting och Strid rev ner dem igen, och de kämpade mot varandra, var och en försökte vinna dominans över den andra.
I Empedokles teori ser vi tydligt konceptet om ett föränderligt universum som liknar det som Herakleitos beskrev, även om där Herakleitos bara trodde på Strid, så mjuknade Empedokles sin teori genom att lägga till Kärlek som dess kosmiska motsvarighet. Mindre tydligt är kanske att Empedokles också anammade en del av Parmenides lära. Även om han inte trodde på ett oföränderligt universum, vilket Parmenides monistiska dogm hade krävt, tillskrev han sina grundläggande element oföränderlighet. Förvisso var detta ett medvetet försök att förena Heraklitos’ och Parmenides motsatta doktriner, och han var inte den ende som gjorde det. Icke desto mindre övergav han Parmenides monistiska syn till förmån för en pluralistisk syn som styrs av hans fyra element (rötter), två krafter och den påföljande sammanblandningen av dessa. En samtida till Empedokles och en annan tidig atomteoretiker var Anaxagoras.
Anaxagoras
Anaxagoras (ca 500 f.Kr. – ca 428 f.Kr.) föddes i staden Clazomenae i Jonien, som ligger i nuvarande Turkiet. Han var den förste som förde filosofin till Aten (troligen övertalades han av Perikles (c. 495 f.Kr.-c. 429 f.Kr.) som blev hans elev) och tillbringade trettio år där men lämnade slutligen staden. Det verkar som om hans läror om jorden, solen och månen kan ha gett honom lite problem (Galileo var tydligen inte den förste som drabbades av detta öde). Närmare bestämt bröt han mot en lag som tillät åtal för alla som inte praktiserade religion och lärde ut teorier om himlakropparna. Han anklagades för ogudaktighet. I stället för att stanna kvar och möta sin dom, som var avrättning, lämnade han med hjälp av Perikles Aten för Lampsakos (i Mindre Asien), där han stannade resten av sitt liv.
Likt Empedokles försökte Anaxagoras möta utmaningen med Parmenides krav på en oföränderlig värld, samtidigt som han redogjorde för den skenbara förändring som vi upplever i vardagslivet. Medan Empedokles utpekade luft, jord, eld och vatten som de grundläggande byggstenarna i allt som existerar, förklarade Anaxagoras, som inte såg någon anledning till en sådan diskriminering, att allt innehåller lite av allt annat.
För Anaxagoras var saker som ben, hud och hår lika verkliga som Empedokles grundläggande beståndsdelar luft, jord, eld och vatten, och som sådana finns det ingen anledning att man skulle välja några till förmån för andra. Så han bestämde sig för att inte välja, utan inkluderade i stället en ”del av allting i allting”. Även om det inte är känt med säkerhet kan det vara så att han kom fram till sin teori om materia genom sina ganska insiktsfulla studier i näringslära. Anaxagoras noterade att maten gav näring åt djuren som i sin tur fick vissa saker att hända, till exempel att deras hår växte och deras hud läkte. Han drog slutsatsen att maten då måste ha hårets och hudens beståndsdelar redan i sig för att kunna förmedla dessa effekter.
Anaxagoras ansåg dessutom att materien var oändligt delbar. Om man alltså klippte ett hårstrå om och om igen skulle det fortfarande innehålla hårets väsen. Han säger: ”För av det lilla finns det inget minsta, utan alltid ett mindre (för det som är kan inte inte vara). Men även av det stora finns det alltid ett större, och det är lika stort som det lilla. Men i förhållande till sig själv är var och en både stor och liten.”
Men trots detta betraktade Anaxagoras dessa materiens beståndsdelar, som ofta kallas ”frön” eller ”stoff”, som eviga och oförstörbara, om än på ett mer löst sätt än vad Empedokles föreställde sig. Detta väcker fortfarande frågan: om allting innehåller allt annat (i varierande proportioner ändå), vad är det då som gör något till vad det är? På detta svarar Anaxagoras: ”Varje enskilt ting är och var helt klart de saker av vilka det innehåller mest.” Med andra ord, något är vad det är eftersom det innehåller mest av dessa ”saker”. Mer exakt, något är vad det verkar vara makroskopiskt eftersom det innehåller det mesta av detta ”stoff” mikroskopiskt.
Så ser vi i både Empedokles’ och Anaxagoras’ teorier försöket att producera begripliga teorier om materia. Båda försökte kombinera idéer som skulle redogöra för den föränderliga värld som vi alla upplever, samtidigt som vissa komponenter förblev fundamentala och som sådana oföränderliga. I själva verket försökte var och en av dem samtidigt, på sitt unika sätt, inkludera de dogmer som förmedlades av Herakleitos och Parmenides.
I dag kan deras idéer låta konstiga och metafysiska för oss, men man kan ändå hitta en likhet mellan dem och den nuvarande atomteorin. Detta exemplifieras kanske bäst i teorin från Demokrit, som utan tvekan är den viktigaste antika grekiska atomteoretikern.
Demokritos atom
Demokrit (ca 460 f.Kr. – ca 370 f.Kr.) var född i Abdera i Thrakien, som ligger i dagens Grekland. Han reste mycket och tillbringade kanske tid i Egypten och Persien. Han tillbringade också tid i Aten: ”Jag gick till Aten och ingen kände mig.”
Det verkar som om Demokrit i Aten aldrig riktigt passade in i den intellektuella eliten, och hans filosofi ignorerades under en tid. Icke desto mindre ger hans rika kunskap och exakta tänkande honom en välförtjänt plats i filosofihistorien. Med dagens mått mätt var han kanske den mest framgångsrika av de antika grekiska filosoferna när det gäller den anmärkningsvärda precisionen i sina idéer. Han ansåg till exempel att Vintergatan var en samling små stjärnor och att månen var mycket lik jorden i det avseendet att den innehöll berg och dalar. Oavsett detta känner vi främst till honom för hans atomteori.
Demokritus var elev till Leucippus (femte århundradet f.Kr.), som hade en egen atomteori. Det är faktiskt svårt att reda ut Demokritus’ och Leucippus’ atomteorier. Detta beror främst på att vi vet väldigt lite om Leucippus, och det har spekulerats i att han egentligen aldrig existerade, även om detta verkar osannolikt eftersom Aristoteles och Theophrastus (ca 371 f.Kr. – 287 f.Kr.) uttryckligen nämnde hans atomteori. Det verkar mer troligt att Leucippus satte upp några av grunderna och att Demokritus byggde vidare på dem och därmed utvidgade den övergripande teorin.
Demokritus anser att allt i universum – inklusive det mänskliga sinnet och själen och till och med gudarna – består av atomos, vilket är grekiskans ord för odelbar och varifrån vi får ordet atom. Demokrit ansåg faktiskt att dessa atomer var odelbara (kontrast till Anaxagoras, som ansåg att hans grundläggande delar var oändligt delbara). Han föreställde sig att atomerna förekom i en mängd olika former och storlekar, vilka var ansvariga för de egenskaper som fanns i de föremål som de utgjorde. Dessutom ansåg han att atomerna var oföränderliga, eviga och oförstörbara, i likhet med hur Empedokles föreställde sig sina fyra grundelement.
Demokrit såg materiella föremål som existerande i ett tillfälligt tillstånd, som skapas eller förstörs när atomer samlas eller faller isär under inflytande av naturkrafter; det enda som återstår är då de atomer som utgör dessa materiella föremål. Detta är inte helt olikt Empedokles uppfattning, där han föreställde sig att de fyra elementen gav upphov till materiella objekt under inflytande av krafterna Kärlek och Strid. Dessutom gav Demokrit också sina atomer rörelse.
Demokrit föreställde sig atomer som alltid i rörelse, som genomgick kollision efter kollision med varandra när de rörde sig runt. Dessutom var denna rörelse en grundläggande egenskap och var, liksom atomerna själva, evig och oförstörbar, även om den var föränderlig under vissa omständigheter.
För att atomer ska kunna vara i rörelse måste det finnas ett utrymme för dem att röra sig, och därför uppfann Demokritos tomrummet. Enligt Demokrit rör sig atomerna i tomrummet med en konstant slumpmässig rörelse (han jämförde atomernas rörelse med de dammpartiklar man ser dansa runt i solljuset när det inte blåser). Detta är mycket likt hur vi föreställer oss att de gör det idag, vilket beskrivs av den moderna kinetiska teorin.
Håll dig till minnes att i Parmenides filosofi har materiella ting en existens eftersom vi kan tänka på dem. Han anser också att det är omöjligt att tänka på ingenting, och därför kan det inte existera. Demokritos’ tomrum kan således tyckas vara ett uppenbart åsidosättande av denna hyresgrund, eftersom det för alla praktiska syften tycks vara ingenting. Demokrit såg dock tomrummet som något: en plats oberoende av atomerna för atomerna att vistas och röra sig i. Det verkliga problemet är att Parmenides bara kunde föreställa sig materiella objekt som något, medan Demokrit kunde föreställa sig både ett materiellt objekt (atomen) och det utrymme som det bodde i som något. Demokrit klargör sin ståndpunkt: ”Ingenting existerar utom atomer och tomt utrymme; allt annat är åsikter.”
Demokrit gjorde eftergifter till både Parmenides och Herakleitos, precis som Empedokles och Anaxagoras gjorde, genom att föreställa sig ett universum som bestod av ett oändligt antal oföränderliga, eviga och oförstörbara atomer, som alltid var inblandade i slumpmässiga kollisioner med varandra, och som kunde komma samman för att bilda materiella objekt som vi känner dem.
Bortsett från dess anmärkningsvärda likhet med dagens atomteori är Demokrits atomteori förlösande i sig själv för just det faktum att den erbjuder en ”mekanisk förklaring” till materia: materia består av atomer som rör sig i ett tomrum och genomgår kollisioner (där föregående kollisioner bestäms av tidigare kollisioner) som styrs av vissa fysiska naturlagar.
Han åberopar inget gudomligt ingripande i denna atomära process, utan han hävdar helt enkelt att atomer alltid har varit och alltid kommer att vara i rörelse, och att fysiska lagar beskriver denna rörelse. Det fina med en sådan konstruktion är att den lämpar sig för en vetenskaplig beskrivning. Det vill säga, man kan hoppas på att utveckla en matematisk teori som beskriver de fysiska lagarna och sedan fortsätta att utföra experiment för att testa denna teori.
Oppenbarligen var varken den nödvändiga matematiken eller de experimentella förfarandena tillgängliga för Demokritos. Dessutom drabbades Demokrits teori av ytterligare ett slag – nämligen Aristoteles, som hämmade utvecklingen av Demokrits arbete. Vid flera tillfällen nämner han Demokrits atomteori uttryckligen för att sedan angripa den. Ironiskt nog är det på detta sätt som vi lär oss mycket, kanske det mesta, av det vi vet om Demokrits atomteori.
Varför Aristoteles?
Aristoteles (c. 384 f.Kr.-c. 322 f.Kr.) föddes i Stagira i Grekland. Hans far var personlig läkare åt kungen av Makedonien, en position som han ärvde. Aristoteles studerade hos Platon (ca 427 f.Kr. – 347 f.Kr.) i Aten från och med arton års ålder och stannade där i nästan tjugo år fram till Platons död. År 343 f.Kr. blev Aristoteles handledare för Alexander den store, som då var tretton år, och fortsatte tills han var sexton år, då Alexanders far gjorde honom till regent i Pella.
Aristoteles skrifter utgjorde det första heltäckande systemet för västerländsk filosofi som omfattade ämnen inom politik, etik, logik, metafysik och vetenskap. Det fanns knappast något område som han inte skrev om. Eftersom Aristoteles trodde att all mänsklig kunskap inte kunde falla under en enda kategori var han den förste som delade in den i kategorier. Här är vi intresserade av Aristoteles teori om materia och form.
Samma som andra försökte Aristoteles att anta Parmenides utmaning om beständighet samtidigt som han bibehöll utrymme för förändring i världen, vilket Herakleitos hade krävt; hans teori om materia och form är ett försök till denna försoning. Enligt Aristoteles består föremål som vi känner dem av två delar: ”materia” och ”form”. Formen ger materien ett särskilt arrangemang, och det är i kraft av formen som vi identifierar ett föremål som ett ”ting”; att känna ett ting är att ha kunskap om dess form.
Föreställ dig till exempel att en skulptör börjar med en klump lera och fortsätter att forma den till formen av en hund. Här är leran materien, och den form av en hund som skulptören ger leran är formen. Föreställ dig nu att skulptören börjar om igen och förvandlar leran, som en gång hade formen av en hund, till något annat, kanske en katt den här gången. Det är uppenbart att materian fortfarande är leran, men nu har formen ändrats från en hund till en katt. Skulptören skapar dock inte formen; den har alltid funnits där. Istället har skulptörens ansträngningar bara fört samman form och materia. Enligt Aristoteles är förändring ett resultat av en förändring av materiens form.
Aristoteles beskriver dessutom en sådan process som styrd av fyra orsaker: materiella, formella, effektiva och slutliga. Dessa är de axiom som styr hur ett materiellt objekt blir till, och man kan tänka på dem i termer av dessa frågor: Vad är det material som föremålet är gjort av? Vad är föremålet? Hur byggdes objektet? Vad är syftet med föremålet? Den viktigaste av dessa är den sista, som kallas den slutliga orsaken. Om det skulle finnas en central princip som ligger till grund för Aristoteles filosofi skulle det faktiskt vara den fråga som ställs av den slutliga orsaken.
Det är den slutliga orsaken som ger ett visst mål för materien när den rör sig genom sina olika former. För det mesta är det den slutliga orsaken som ger en känsla av beständighet under hela den övergripande processen. Aristoteles doktrin om materia och form försöker således förena de till synes disparata idéerna om förändring och beständighet. Relaterade till Aristoteles teori om form och materia är begreppen ”potentialitet” och ”aktualitet”. Tänk återigen på skulptören och leran. När leran bara var en klump på skulptörens arbetsbänk hade den bara potentialiteten att ta formen av bland annat en hund eller en katt. Men när leran fick form genom skulptörens ansträngningar ökade den sin aktualitet. Ju mer form något har, desto större är alltså dess aktualitet. Aristoteles arbetade in dessa principer även i sin teologi, där hans version av Gud framställs som en perfektion bestående av ren form och aktualitet.
Aristoteles verk återupptäcktes efter Romarrikets fall av den arabiska civilisationen som styrde regionen som sträcker sig från Persien till Spanien. Bland denna grupp araber fanns muslimska och judiska lärda som översatte Aristoteles verk (och praktiskt taget alla viktiga verk inom den grekiska kulturen samt persisk och indisk kultur) till arabiska. Dessa översatta verk förvärvades sedan av medeltida kristna, som år 1100 började få kontroll över denna arabiska civilisation i regioner som Toledo i Spanien och Lissabon i Portugal.
De muslimska och judiska lärda inkluderade tillägg till de ursprungliga verken. Således översatte de inte bara de ursprungliga verken från grekiska till arabiska, utan kompletterade också idéer som de gamla grekerna lämnat oavslutade och förbättrade på så sätt de ursprungliga verken. Tidpunkten kunde inte ha varit bättre för kristna forskare, eftersom de redan i mitten av 1100-talet började undra över förhållandet mellan Gud och, ja, allt annat. Det var Aristoteles som gav dem den insikt de sökte – det vill säga när de väl hade fått alla hans verk översatta från arabiska till latin.
Det fanns förmodligen flera anledningar till att de kristna lärarna föredrog Aristoteles framför de andra gamla grekiska filosoferna. För det första tillhandahöll han ett mycket komplett filosofisystem, då han hade kommenterat i stort sett allting. Hans skrifter var skrivna på ett mycket akademiskt sätt samtidigt som de var mycket lättförståeliga för en allmän publik, med lagom mycket sunt förnuft blandat. Aristoteles sunda förnuft kom delvis från det faktum att han i hög grad var empirist – medan Demokrit var mer teoretisk i sitt tänkande var Aristoteles mer observatorisk; han observerade naturen och trodde att vi kunde få användbar information från världen på detta sätt. Slutligen gav Aristoteles syn på Gud, även om det inte var en kristen Guds syn, uppenbarligen tillräckligt med utgångspunkt för att integreras i en ny version av den tidens kristendom, framför allt tack vare Thomas av Aquino (1225-1274).
När Aristoteles väl hade integrerats i kristendomen (och de tidiga europeiska universiteten var knutna till den kristna kyrkan) blev Aristoteles en auktoritet för i stort sett allting, särskilt för vetenskapen, fram till ungefär 1600-talet. Så Demokritos verk hade verkligen inte en chans att blomstra av dessa skäl och några andra. Icke desto mindre skulle 1600-talet snart förändra allt detta när vetenskapsmännen försökte förstå världen på ett mer systematiskt (mekanistiskt eller mekaniskt) sätt med hjälp av de nya verktyg som stod till deras förfogande inom de snabbt föränderliga områdena fysik och matematik.