atomien laskeminen on yhtä helppoa kuin rakastajan ehdotusten ratkaiseminen.
– William Shakespeare, As you Like It, act 3, scene 2 (1599)
ajatus siitä, että aine koostuu atomeista, on nykykulttuurissa Läpitunkeva, vaikka kukaan ei ole koskaan nähnyt niitä suoraan. Yksi parhaista ja kiinnostavimmista kuvistamme on vuodelta 1989. Se saatiin skannaamalla tunnelointimikroskoopilla IBM Almaden-tutkimuskeskuksessa San Josessa Kaliforniassa. Ksenonatomien säde ammuttiin jäähdytettyyn nikkelikiteeseen, ja kideeseen kiinnittyneet atomit manipuloitiin mikroskoopin anturilla alla olevaan kuvioon:
”IBM” kirjoitettiin 35 atomissa. IBM: n luvalla.
paloittelu-ja PALOITTELUAINE
atomien todellisuus vastaa peruskysymykseen, joka on riittävän yksinkertainen kehystämään: Jos jokin aineellinen esine leikataan yhä pienemmiksi kappaleiksi, olisiko olemassa jokin raja, jonka jälkeen ei enää voisi leikata, vai olisiko materiaali äärettömän leikkauskelpoinen?
Antiikin Kreikkalaiset. Käytetään Sidney Harrisin luvalla.
päästäksemme tämän kysymyksen ytimeen meidän on palattava takaisin, takaisin, kauas taaksepäin. Kuinka kaukana? Kuten monet wagit ovat esittäneet, ” muinaiset kreikkalaiset ajattelivat kaiken ensin.”Atomit ovat hyvä esimerkki.
Leukippos (400-luku eaa. Wikimedia Commons, käyttäjä Jean-Jacques MILAN.
Demokritos (460 eaa-370 eaa. Antoine Coypel (1661-1722). Wikimedia Commonsilta, käyttäjä Fæ.
Demokritos: aine on epäjatkuva
Demokritos (460 eaa—370 eaa) syntyi kaukana pohjoisessa Kreikassa, Abderassa. Häntä opetti Leukippos, ja monet hänen ja Leukippoksen ajatukset ovat niin kietoutuneet toisiinsa, että niitä on vaikea erottaa toisistaan. Nuorena miehenä Demokritos matkusteli paljon ja käytti suuren osan rikkaalta isältä saamastaan perinnöstä. Hän kävi Aasiassa, Etiopiassa, Intiassa ja vietti pitkään Egyptissä. Demokritoksen kirjoitukset eivät ole säilyneet ehjinä, joten on olemassa vain toissijaisia lähteitä, jotka auttavat välittämään hänen ajatuksiaan.
olen aikalaisistani eniten matkustellut; olen laajentanut tutkimusalaani laajemmalle kuin kukaan muu; Olen nähnyt useampia maita ja ilmastoja ja kuullut enemmän oppineiden miesten puheita.1
vaikka hän oli käytännössä tuntematon Ateenassa (hän meni sinne kerran vierailemaan Anaksagoraassa ja jäi huomiotta), hänen oppilaansa ja naapurinsa Abderassa pitivät häntä suuressa arvossa, koska hän oli poikkeuksetta iloinen ja valmis näkemään elämän humoristisen puolen. Häntä kutsuttiin ” Nauravaksi filosofiksi.”Hän ja Leukippos olivat materialisteja siinä mielessä, että he etsivät mekanistisia selityksiä ilmiöille syvempien syiden sijaan. He pitivät aistien kautta tapahtuvaa havainnointia niin subjektiivisena, että se oli epäluotettavaa, joten he hylkäsivät havainnot merkityksellisinä todisteina.
Demokritos (ja laajemmin Leukippos) vastasi aineen jaettavuutta koskevaan peruskysymykseen olettamalla, että aineen perusyksikkönä on olemassa selvittämätön yksikkö, jota kutsutaan atomiksi (kreik.a = ”Ei”, tomos = ”leikata”).
maailmankaikkeuden ensimmäiset periaatteet ovat atomit ja tyhjä avaruus; kaiken muun ajatellaan vain olevan olemassa.2
Aristoteles (384 eaa – 322 eaa. Rafael (1483-1520). Wikimedia Commonsista käyttäjä Dencey~commonswiki.
Aristoteles: aine on jatkuvaa
Aristoteles (384-322 eaa) syntyi pienessä stagiran kaupungissa Koillis-Kreikassa, ja hän opiskeli Platonin Akatemiassa Ateenassa, jossa hän aloitti noin seitsemäntoistavuotiaana. Platon (427-347 eaa) puolestaan oli Sokrateen oppilas (469-399 eaa. Platonin kuoleman jälkeen Aristoteles lähti Ateenasta noin kahdeksitoista vuodeksi. Tuona aikana hän opetti nuoria, joista tuli kuninkaita, mukaan lukien Aleksanteri (Suuri). Palattuaan Ateenaan noin vuonna 335 eaa Aristoteles perusti Lyseoksi kutsutun koulun.
Ateena oli Kreikan kulttuurikeskus, ja siinä oli tapana keskustella kaikista suurista ja pienistä asioista. Aristoteles ja hänen oppilaansa kävelivät puhuessaan ja ansaitsivat heille arvonimen ” Peripateettiset filosofit.”Vaikka Aristoteles oli Platonin kanssa samaa mieltä monista asioista, hänellä ja Platonilla oli myös merkittäviä näkemyseroja. Esimerkiksi Platonin päättely oli deduktiivista siinä mielessä, että se eteni yleisistä periaatteista tiettyihin instansseihin. Esimerkiksi kaikissa tuoleissa on neljä jalkaa, joten tässä tuolissa on neljä jalkaa. Toisaalta Aristoteleen päättely oli induktiivista siinä mielessä, että se laajeni spesifisestä yleiseen. Olen esimerkiksi nähnyt viisi pöytää, joissa kaikissa on neljä jalkaa. Siksi kaikissa pöydissä on neljä jalkaa. Aristoteleen yksityiskohtien korostaminen sai hänet tekemään systemaattisia havaintoja elollisista olioista, erityisesti merielämästä, jotka asettivat biologian terveelle pohjalle, joka kesti vuosisatoja.
Aristoteles keksi ja systematisoi logiikan tieteellisen tutkimuksen välineeksi. Aristoteleen käyttämä yleinen tieteellinen prosessi oli huolellinen havainnointi, jota seurasi looginen päättely syistä. Huolimatta hänen poikkeuksellisen laaja-alainen stipendi, joka loi perustan monia älyllisiä harrastuksia aikana hänen oma aika ja kauan sen jälkeen, jopa mies yhtä tarkkanäköinen kuin Aristoteles yllättäen tehnyt muutamia virheitä. Hän analysoi liikettä yleensä ja planeettojen liikettä erityisesti olivat molemmat puutteellisia, mikä johti myöhemmin vaikeuksiin, kuten näemme myöhemmissä luvuissa. Eräs erityinen virhe vaikuttaa varsin räikeältä:
uroksilla on enemmän hampaita kuin naarailla, kun on kyse miehistä, lampaista, vuohista ja sioista.3
hänen painottaessaan huolellista havainnointia monet ovat ihmetelleet, miksei Aristoteles vain laskenut molempien sukupuolten hampaita ja tehnyt kunnollista vertailua.
yli kaksisataa tutkielmaa luetaan Aristoteleen kirjoittamiksi. Kolmekymmentäyksi säilynyttä teosta on epäilty karkeiksi luentomuistioiksi, jotka ovat ehkä jopa opiskelijoiden ottamia ja joita ei ole tarkoitettu julkaistaviksi. Useimmat niistä katosivat joksikin aikaa, mutta myöhemmin muslimioppineet käänsivät ne arabiaksi ja analysoivat niitä laajasti. Jotkut ajattelevat, että Aristoteles oli viimeinen henkilö, joka tiesi kaiken, mikä voitiin tietää hänen eläessään.
Aristoteleen aivot. Käytetään Sidney Harrisin luvalla.
analysoidessaan kysymystä aineen perusaineksista Aristoteles tulee suoraan sitä vastaan, että on olemassa jokin pienin yksikkö:
ei ole olemassa pienintä osaa siitä, mikä on pientä, vaan aina on pienempi (sillä on mahdotonta, että mikä on, ei lakkaisi olemasta). Samoin on aina jotain suurempaa kuin mikä on suurta.4
Aristoteles ajatteli aineen muodostuneen niistä neljästä alkuaineesta, joita eräs hänen edeltäjistään, Empedokles, ehdotti, Ja hän tunnisti ne tuleksi, ilmaksi, maaksi ja vedeksi. Aristoteles lisäsi vielä yhden alkuaineen, ætherin, taivaankappaleiden materiaalin.
Aristoteleen aineksia. Tämä tiedosto on peräisin Wellcome Images-sivustolta, jota ylläpitää Brittiläinen hyväntekeväisyysjärjestö Wellcome Trust. Wikimedia Commonsilta, käyttäjä Fæ.
Demokritos vs. Aristoteles
ei ole tietoa siitä, että Demokritos ja Aristoteles olisivat koskaan tavanneet, mutta Aristoteles tiesi Demokritoksesta ja hänen ajatuksistaan ja argumentoi voimakkaasti niitä vastaan. Yksi hänen tutkielmistaan oli nimeltään ”On Demokritos”, mutta valitettavasti vain kommentaari on säilynyt.
tässä on esimerkki Aristoteleen Demokritoksen atomiteoriaa vastaan esittämästä argumentista:
hän (Demokritos) katsoo Genesiksen ja sitä vastustavan erottelun johtuvan paitsi eläimistä myös kasveista ja maailmoista ja kattavasti kaikista järkevistä elimistä. Jos siis, genesis on yhdistelmä atomien, ja tuhoaminen erottaminen niistä, niin jopa mukaan Demokritos ”genesis” täytyy olla muutos laatua. Empedokles sanoo myös, että se, mikä syntyy, ei ole sama, paitsi samassa suhteessa kuin se, mikä on tuhoutunut, ja kuitenkin Aleksanteri sanoo, että Empedokles olettaa, että on olemassa laadun muutos, ei oleminen. Onko meidän siis sanottava, että kaikki koostuu jakamattomista aineista? Jotkut ajattelijat antoivat tosiasiassa periksi kummallekin väitteelle. Väitteelle, että kaikki asiat ovat yhtä, jos oleminen merkitsee yhtä, he myönsivät, että ei-oleminen on; siihen, että bisektiosta, he antoivat periksi asettamalla atomimagnitudeja. Mutta ei tietenkään ole totta, että jos oleminen tarkoittaa yhtä asiaa, eikä se voi samalla merkitä tämän ristiriitaisuutta, ei ole mitään, mikä ei ole, sillä vaikka se, mikä ei ole, ei voi olla ilman pätevyyttä, ei ole mitään syytä, miksi se ei olisi tietty ei-olento. On järjetöntä sanoa, että kaikki on yhtä, jos ei ole muuta kuin se, että on itse. Sillä kuka ymmärtää ”itsensä olemisen” olevan mitään muuta kuin erityistä substanssia? Mutta jos näin on, mikään ei estä olemasta monia olentoja, kuten on sanottu. On siis selvästi mahdotonta olla sellainen tässä mielessä.5
vaikka tämä saattaa tuntua meistä hämmentävältä, ehkä siinä oli enemmän järkeä Aristoteleen aikana.
Aristoteleen opettajan Platonin sanottiin vastustaneen Demokritosta vielä jyrkemmin. Vaikka Platonin kirjoituksissa ei koskaan mainittu Demokritosta nimeltä, Aristoteleen oppilas Aristoksenos kirjoitti, että Platon halusi polttaa Demokritoksen kirjat, mutta ne olivat liian laajalle levinneitä, jotta hänen ideansa onnistuisi. Ironista kyllä, suurin syy Demokritoksen ajatuksiin on se, että ne mainitaan Aristoteleen opiskelijoiden kirjoituksissa. Koska Aristoteles opetti Ateenassa ja hänellä oli paljon oppilaita ja seuraajia, hänen ajatuksensa olisivat voittaneet minkä tahansa kansansuosiokilpailun Demokritoksen ajatusten kanssa.
Bonusmateriaali: Aristoteles / Demokritos Internet-Haastattelu. Katso kaivaa syvemmälle yksityiskohtia.
ja voittaja on …
itse asiassa Demokritos tai Aristoteles eivät olleet täysin oikeassa.
nykykäsityksen mukaan aine koostuu pienistä yksiköistä, yleensä molekyyleistä. Molekyylit puolestaan koostuvat atomeista, mutta nämä atomit eivät ole jakamattomia, kuten Demokritos ajatteli. Atomeilla on ulompi pilvi negatiivisesti varautuneita elektroneja, jotka liikkuvat positiivisesti varautuneen ytimen ympärillä. Ydin sisältää positiivisesti varautuneita protoneja ja neutraaleja neutroneja. Kumpikaan näistä ei kuitenkaan ole perushiukkasia. Ne puolestaan koostuvat vielä pienemmistä hiukkasista, joita kutsutaan kvarkeiksi. Ja kvarkit on tehty … no, emme tiedä vielä. Lisäksi, toisin kuin muinaisessa Kreikassa, nykypäivän tieteelliset ajatukset vaativat tukea kokeellisia todisteita, jotka voivat saada melko mukana, puhumattakaan kustannuksella suorittaa kokeita saada tällaisia todisteita.
ideat olivat kreikkalaisella ajalla ensiarvoisen tärkeitä, mutta tieteessä ei ollut sellaista tarkistusjärjestelmää kuin nykymaailmassa. Seuraava luku vie meidät joskus tuskalliselle matkalle kohti nykyaikaista järjestelmää.
filosofi-tiedemiehet. Käytetään Sidney Harrisin luvalla.