Historia: Starożytność

STAROŻYTNOŚĆ

"Nie istnieje nic oprócz atomów i przestrzeni,
wszystko inne jest opinią"
- Demokryt z Abdery

Aby jak najdokładniej zrozumieć i poznać rozwój myśli atomistycznej należy cofnąć się w czasie o ponad 2000 lat do osiągnięć filozofów starożytnej Grecji. To oni pierwsi zajęli się badaniem struktury i działania świata. Ich dociekania były w znacznym zakresie (choć nie zawsze) ograniczone do rozważań czysto logicznych, nie popartych żadnymi doświadczeniami, czy wnikliwą obserwacją przyrody. Było to powodem znacznego rozdźwięku pomiędzy wysuwanymi teoriami i częstego braku zgodności pomiędzy ich treścią, a otaczającą rzeczywistością.

Tales z Miletu (625 - 545 p.n.e.) był jednym z pierwszych greckich myślicieli, którzy zainteresowali się strukturą świata. Opisał oddziaływanie elektryczne bursztynu naelektryzowanego przez pocieranie. Za podstawową substancję uznał wodę. Uważał, że jest ona pierwotnym i końcowym żywiołem. Z niej miały powstać wszystkie inne substancje. Z niej wywodziło się życie i ona była źródłem wszelkiego ruchu. Posiadała takie cechy, które pozwoliły rozwinąć się całej przyrodzie. Tales twierdził, że siła jest zjednoczona z materią. Uważał też, że podstawową własnością materii jest jej zdolność do poruszania się.

Anaksymander z Miletu (611 - 547 p.n.e.), uczeń Talesa, postrzegał świat jako złożenie przeciwieństw: suchego i mokrego, zimna i gorąca. Jedno nie mogło powstawać z drugiego. Błędem byłoby przyznawanie któremuś z żywiołów roli podstawowej. Uważał, że istnieje pierwotna substancja - apeiron - nieskończony w czasie i przestrzeni, niezróżnicowany, neutralny bezkres. Mimo tak dziwnych jak na pierwotną substancję cech przypomina on coś co jest dobrze znane w dzisiejszych czasach - próżnię! Według Anaksymandra apeiron wypełnia cały świat, z niego powstają i w nim znikają wszystkie inne substancje. Zawarte w nim przeciwieństwa mogą się rozdzielać. Anaksymander twierdził również, że materia jest połączona z ruchem stanowiąc jedność.

Anaksymenes z Miletu (585 - 525 p.n.e.), inny uczeń Talesa twierdził, że pierwotną substancją nie jest ani woda, ani apeiron lecz powietrze. Miało ono być nieskończone ilościowo. Obserwacje przyrody potwierdzały ten sąd. Inne substancje mogły powstawać z powietrza w procesie zagęszczania (poprzez oziębianie) i rozrzedzenia (poprzez ogrzewania). Na przykład ogień miał powstawać przez rozrzedzanie powietrza, a wiatry, chmury, woda i następnie ziemia i pozostałe substancje stałe - przez jego zagęszczanie. Takie termiczne przemiany filozof wiązał z wiecznym ruchem we Wszechświecie. Niniejsze przemyślenia Anaksymenes zastosował próbując wyjaśnić zjawiska meteorologiczne.

Heraklit z Efezu (540 - 480 p.n.e.), za pierwotną substancję uważał ogień, który może przemieniać się we wszystkie pozostałe żywioły i substancje pokonując drogę z "góry" Wszechświata do "dołu" (ogień zmienia się w powietrze, ono z kolei w wodę, a następnie w ziemię).

Ksenofanes z Kolofonu (575 - 480 p.n.e.) za podstawową substancję uznał czwarty żywioł - ziemię.

Parmenides (540 - 470 p.n.e.) uważał, że byt, będący wszystkim co uchwytne dla umysłu, nie ma początku i nie przemija, ale trwa stale i niezmiennie, jest niezależny od czasu i wszystko sobą ogarnia. Filozof twierdził, że żadna substancja nie może przemienić się w inną. Ten obraz świata nie zgadzał się z obserwacjami (na przykład spalanie się drewna, parowanie wody). W związku z tą niezgodnością Parmenides uznał, że nie należy wierzyć zmysłom, a jedynie rozumowi.

Empedokles z Akragas (490 - 430 p.n.e.) twierdził, że materia składa się z czterech substancji. Miały nimi być cztery żywioły: ziemia, ogień, woda i powietrze. Żaden z nich nie mógł zmienić się w inny. Wszystkie pozostałe rzeczy, twierdził, zbudowane są właśnie z tych podstawowych rodzajów materii połączonych ze sobą w odpowiednich proporcjach. Na przykład kości składają się z dwóch części ziemi, dwóch wody, czterech ognia. Po połączeniu powstaje nowa substancja, lecz zawarte w niej pierwiastki pozostają niezmienione. Filozof był przeciwny idei próżni. Empedokles postulował istnienie dwóch podstawowych sił - miłości i niezgody - koniecznych do funkcjonowania świata. Siły te działają na zasadzie przyciągania i odpychania. Miłość łączy cząstki podobne, a nienawiść odpycha cząstki różne.

Anaksagoras z Kladzomen (500 - 428 p.n.e.) tak jak Empedokles uważał, że składniki świata są niezmienne, mogą się łączyć i rozdzielać. Sądził jednak, że każda substancja posiada swój własny rodzaj cząsteczki. Jest ich niezliczona ilość. Nazwał je zarodkami. Zarodki można dzielić w nieskończoność. W każdej cząsteczce zawarte są w różnych proporcjach wszystkie inne rodzaje cząsteczek. Na przykład człowiek jedząc zarodki mięsa zjada jednocześnie zarodki mięśni, kości, krwi, odżywiając w ten sposób swój organizm.

Leukippos twierdził, że świat składa się z niepodzielnych cząsteczek materii mających postać geometryczną - schematonów. Zajmują one określone miejsce w przestrzeni. Są związane z umysłem, a nie ze zmysłami (nie są przez nie wykrywane). Wysyłają wtórne cząsteczki, które trafiają do duszy ludzkiej dając w niej odbicie świata zewnętrznego. Leukippos postulował również istnienie pustej przestrzeni, w której można by umieścić cząstki elementarne. Pustka miała być potrzebna, aby mógł zachodził ruch cząsteczek. Filozof ten stworzył podwaliny teorii, którą następnie rozwinął Demokryt.

Demokryt z Abdery (460 - 370 p.n.e.) był największym spośród filozofów greckich zajmujących się zagadnieniem budowy świata. Od jego czasów tak naprawdę datuje się rozwój atomistyki. Swoją teorię opisał w dziele: "O małym porządku świata". Uważał, że nic nie może się zmieniać w coś zupełnie innego. Naturę widział jako ciągły ruch małych, materialnych, niepodzielnych i wiecznych cząstek, które nazwał atomami (od 'atomos' - 'niepodzielny'). Atom był niezmienny. Nie mógł też powstać ani zostać unicestwiony. Stanowił podstawową cegiełką materii. Według Demokryta atom posiada kształt, konkretną orientację i punkt położenia w przestrzeni. Ma również masę. Atomy nie są identyczne, ale mają różne kształty i wielkości, które wpływają na cechy przedmiotów. Na przykład białe rzeczy zbudowane są, jak twierdził filozof, z atomów gładkich, czarne - z chropowatych, słodkie - z atomów kulistych, gorzkie - z kanciastych, ciecze - z owalnych. Metale natomiast złożone są z atomów z zameczkami, dzięki którym mogą się przypinać do siebie, a życie składa się z atomów bardzo drobnych, okrągłych i gładkich, natomiast dusza - z najbardziej kształtnych cząsteczek powietrza i ciepła. Rodzajów atomów miało być nieskończenie wiele. Różne kombinacje połączeń tych miniaturowych elementów tworzą różne ciała. Przedmioty twarde zbudowane z atomów ułożonych gęsto, a miękkie - z cząsteczek, między którymi występuje dużo pustej przestrzeni. Następnie Demokryt stwierdził, że cząstki umieszczone w pustej przestrzeni obdarzone rozmiarem i masą mogą się nieustannie poruszać. Podobne atomy przyciągają się, a różne odpychają. Mogą się one czasami zderzać, zlepiać ze sobą i grupować za pomocą zameczków i haczyków. Wszechświat według Demokryta był ciągłym grupowaniem się i rozpraszaniem atomów pozostających w nieustannym ruchu.

Epikur (342 - 270 p.n.e.) postulował istnienie niepodzielnych atomów posiadających rozmiar, ciężar i kształt. Wszystko co znajduje się we Wszechświecie ma być zbudowane właśnie z nich. Również ciało i dusza człowieka. W pustej przestrzeni atomy mogą poruszać się jednostajnie w górę i w dół dzięki ciążeniu. Mogą one jednak ulegać przypadkowym odchyleniom i skręcać. Dzięki takiemu opisowi ruchu cząstki otrzymaliśmy pojęcia przypadkowości i swobodności!

Titus Lucretius Carus (95 - 55 p.n.e.), rzymianin, był kontynuatorem filozofii Epikura. Napisał poemat zatytułowany "O naturze wszechrzeczy", w którym zawarł swoje przemyślenia o naturze świata. Wszystkie zjawiska tłumaczył przy pomocy teorii atomistycznych. Dzięki jego pracy pogląd Demokryta i Epikura przeniknęły i utrwaliły się w Cesarstwie Rzymskim.

Arystoteles (384 - 322 p.n.e.) był wielkim filozofem greckim wyjątkowo cenionym w średniowieczu. Był zdecydowanym przeciwnikiem atomistyki Demokryta. Twierdził, że świat nie może składać się z małych, niepodzielnych cząstek, bo wtedy musiałyby one, tak jak się to dzieje z kamieniem rzuconym do góry, spaść na ziemię. Uważał, że istnieją cztery podstawowe własności, które decydują o naturze substancji. Tymi podstawowymi własnościami miały być: suchość, ciepło, zimno i wilgotność. Na przykład ogień składał się z ciepła i suchości, woda z wilgotności i zimna. Przemianę wody w parę tłumaczył następująco: ciepło ognia łączy się z wilgotnością wody, powstaje powietrze i wydziela się ziemia (którą można znaleźć na dnie garnka po odparowaniu wody). Własności te były abstrakcyjne. Arystotelesowska wizja porządku świata pogrzebała na kilkanaście wieków teorie Demokryta.

Osiągnięcia filozofów greckich w dziedzinie struktury świata, mimo że zaliczane raczej do filozofii niż do nauk przyrodniczych, jak na tamte czasy były ogromne. Jedynie nieprzeciętne osoby mogły zdecydować się na próbę racjonalnego zrozumienia i opisania Wszechświata. Odrzucili oni cały system wierzeń, aby stworzyć teorie wyjątkowo nowatorskie jak na czasy starożytności. Osiągnięcia te rozpoczęły historię rozwoju atomistyki. Sformułowano pojęcie atomu i starano się go opisać. Jednak brak możliwości potwierdzenia domysłów na drodze eksperymentalnej doprowadził do powstania licznych teorii sprzecznych ze sobą - właściwie każdy z filozofów miał inny pogląd na to zagadnienie. Doprowadziło to do tego, że w średniowieczu wybrano teorię fałszywą (teorię Arystotelesa). Jednakże prace Demokryta znów zaczęły się liczyć w czasach nowożytnych i miały duży wpływ na naukowców tej ery.