E ‘ facile contare atomies come per risolvere le proposizioni di un amante.
—William Shakespeare, come ti piace, atto 3, scena 2 (1599)
L’idea che la materia sia costituita da atomi è pervasiva nella cultura moderna, anche se nessuno li ha mai visti direttamente. Una delle foto migliori e più interessanti che abbiamo è stata prodotta nel 1989. È stato ottenuto da un microscopio a tunnel a scansione presso l’IBM Almaden Research Center di San Jose, in California. Un fascio di atomi di xeno è stato girato in un cristallo di nichel raffreddato, e gli atomi che si sono attaccati al cristallo sono stati manipolati dalla sonda del microscopio nel modello mostrato di seguito:
“IBM” scritto in 35 atomi. Per gentile concessione di IBM.
AFFETTARE E SMINUZZARE LA MATERIA
La realtà degli atomi risponde a una domanda fondamentale abbastanza semplice da inquadrare: Se un oggetto materiale viene tagliato in pezzi sempre più piccoli, ci sarebbe un limite, dopo il quale non si potrebbero fare ulteriori tagli, o il materiale sarebbe infinitamente tagliabile?
Antichi Greci. Usato con il permesso di Sidney Harris.
Per arrivare al cuore di questa domanda, dobbiamo tornare indietro, indietro, indietro. Quanto lontano? Come molti wags hanno suggerito, ” Gli antichi greci pensavano prima a tutto.”Gli atomi sono un esempio calzante.
Leucippo (V secolo a. C.). Da Wikimedia Commons, utente Jean-Jacques MILAN.
Democrito (460 a.C.–370 a. C.). Di Antoine Coypel (1661-1722). Da Wikimedia Commons, utente Fæ.
DEMOCRITO: LA MATERIA È DISCONTINUA
Democrito (460 A.C.—370 A. C.) nacque nell’estremo nord della Grecia, ad Abdera. Gli fu insegnato da Leucippo, e molte delle sue idee e di Leucippo sono così intrecciate che sono difficili da separare. Da giovane, Democrito viaggiò molto, spendendo gran parte della sua eredità da un padre ricco. Ha visitato l’Asia, l’Etiopia, l’India e ha trascorso molto tempo in Egitto. Gli scritti di Democrito non sono sopravvissuti intatti, quindi esistono solo fonti secondarie per aiutare a trasmettere le sue idee.
Sono il più viaggiato di tutti i miei contemporanei; ho esteso il mio campo di indagine più ampio di chiunque altro; ho visto più paesi e climi e ho sentito più discorsi di uomini dotti.1
Sebbene fosse praticamente sconosciuto ad Atene (andò lì una volta per visitare Anassagora e fu ignorato), i suoi studenti e vicini di Abdera lo consideravano molto perché era invariabilmente allegro e pronto a vedere il lato umoristico della vita. Egli è stato indicato come il ” Filosofo ridere.”Lui e Leucippo erano materialisti in quanto cercavano spiegazioni meccanicistiche dei fenomeni, piuttosto che cause più profonde. Pensavano che la percezione attraverso i sensi fosse così soggettiva da essere inaffidabile, quindi hanno scontato le osservazioni come prove rilevanti.
Democrito (e, per estensione, Leucippo) rispose alla domanda fondamentale sulla divisibilità della materia postulando l’esistenza di un’unità non tagliabile chiamata atomo (greco a = “non”, tomos = “tagliare”) come unità fondamentale della materia.
I primi principi dell’universo sono gli atomi e lo spazio vuoto; tutto il resto è semplicemente pensato per esistere.2
Aristotele (384 a.C.–322 a. C.). Di Raffaello (1483-1520). Da Wikimedia Commons, utente Dencey ~ commonswiki.
ARISTOTELE: LA MATERIA È CONTINUA
Aristotele (384-322 AC) è nato nella piccola città di Stagira nel nord-est della Grecia, e ha studiato presso l’Accademia di Platone ad Atene, dove ha iniziato a circa diciassette anni. Platone (427-347 a.C.), a sua volta, fu uno studente di Socrate (469-399 a. C.). Dopo la morte di Platone, Aristotele lasciò Atene per circa dodici anni. Durante quel periodo, ha insegnato ai giovani che sono diventati re, tra cui Alessandro (il Grande). Al suo ritorno ad Atene nel 335 a. C. circa, Aristotele fondò una scuola chiamata Lyceum.
Atene era il centro culturale della Grecia e caratterizzato da una tradizione di discussione di tutte le questioni grandi e piccole. Aristotele ei suoi studenti camminavano mentre parlavano, guadagnandosi loro il titolo di ” Filosofi peripatetici.”Sebbene Aristotele fosse d’accordo con Platone su molte cose, lui e Platone avevano anche differenze significative di opinione. Ad esempio, il ragionamento di Platone era deduttivo in quanto procedeva da principi generali a istanze specifiche. Ad esempio, tutte le sedie hanno quattro gambe, quindi questa sedia ha quattro gambe. D’altra parte, il ragionamento di Aristotele era induttivo in quanto si estendeva dallo specifico al generale. Ad esempio, ho visto cinque tavoli, ognuno dei quali ha quattro gambe. Pertanto, tutti i tavoli hanno quattro gambe. L’enfasi di Aristotele sulle specifiche lo ha portato a fare osservazioni sistematiche sugli esseri viventi, in particolare sulla vita marina, che hanno impostato la biologia su una base solida che è durata per secoli.
Aristotele inventò e sistematizzò la logica come strumento di indagine scientifica. Il processo scientifico generale utilizzato da Aristotele era un’attenta osservazione, seguita da un ragionamento logico sulle cause. Nonostante la sua borsa di studio straordinariamente ampia che ha gettato le basi per molte attività intellettuali durante il suo tempo e molto tempo dopo, anche un uomo così perspicace come Aristotele sorprendentemente fatto alcuni errori. Le sue analisi del moto in generale e del moto planetario in particolare erano entrambe imperfette, portando a difficoltà successive, come vedremo nei capitoli successivi. Un errore particolare sembra abbastanza palese, vale a dire:
I maschi hanno più denti delle femmine nel caso di uomini, pecore, capre e suini.3
Con la sua enfasi sull’osservazione attenta, molti si sono chiesti perché Aristotele non abbia semplicemente contato i denti di entrambi i sessi e fatto un confronto corretto.
Più di duecento trattati sono accreditati ad Aristotele. Le trentuno opere sopravvissute sono sospettate di essere appunti di lezione approssimativi, forse presi anche dagli studenti e non destinati alla pubblicazione. La maggior parte di questi sono stati persi per un po’, ma sono stati successivamente tradotti in arabo e analizzati ampiamente da studiosi musulmani. Alcuni pensano che Aristotele fosse l’ultima persona che sapeva tutto ciò che poteva essere conosciuto al momento in cui viveva.
Il cervello di Aristotele. Usato con il permesso di Sidney Harris.
Quando si analizza la questione dei costituenti fondamentali della materia, Aristotele si scaglia contro qualsiasi unità più piccola:
Né c’è una parte più piccola di ciò che è piccolo, ma c’è sempre una più piccola (perché è impossibile che ciò che è debba cessare di essere). Allo stesso modo c’è sempre qualcosa di più grande di ciò che è grande.4
Aristotele pensava che la materia fosse costituita dai quattro elementi suggeriti da uno dei suoi predecessori, chiamato Empedocle, che li identificava come fuoco, aria, terra e acqua. Aristotele aggiunse un altro elemento, æther, il materiale dei corpi celesti.
Gli elementi di Aristotele. Questo file proviene da Wellcome Images, un sito web gestito da Wellcome Trust, una fondazione di beneficenza globale con sede nel Regno Unito. Da Wikimedia Commons, utente Fæ.
DEMOCRITO CONTRO ARISTOTELE
Non c’è traccia di Democrito e Aristotele che si siano mai incontrati, tuttavia Aristotele sapeva di Democrito e delle sue idee e argomentò con forza contro di loro. Uno dei suoi trattati era intitolato “On Democritus”, ma, sfortunatamente, sopravvive solo il commento.
Ecco un esempio dell’argomentazione di Aristotele contro la teoria atomica di Democrito:
Egli (Democrito) attribuisce la genesi e la separazione ad essa opposta non solo agli animali ma anche alle piante e ai mondi, e in modo completo a tutti i corpi sensibili. Se, quindi, genesi è combinazione di atomi, e la distruzione di separazione di loro, allora anche secondo Democrito “genesi” deve essere il cambiamento di qualità. Infatti, Empedocle, troppo, dice che ciò che viene in essere non è la stessa, se non in natura, con ciò che è perito, e tuttavia Alessandro dice che Empedocle assume l’esistenza di cambiamento di qualità, non di venire in essere. Dobbiamo quindi dire che il Tutto è composto da sostanze indivisibili? Alcuni pensatori, in effetti, hanno lasciato il posto a entrambi gli argomenti. All’argomento che tutte le cose sono una cosa se essere significa una cosa, hanno ammesso che il non-essere è; a quello dalla bisezione, hanno ceduto postulando grandezze atomiche. Ma ovviamente non è vero che se essere significa una cosa, e non può al tempo stesso significare il contraddittorio di ciò, non ci sarà nulla che non lo sia, perché anche se ciò che non è non può essere senza qualificazione, non c’è motivo per cui non debba essere un particolare non-essere. Dire che tutte le cose saranno una, se non c’è nulla oltre ad essere se stessa, è assurdo. Perché chi capisce che “essere se stesso” è tutt’altro che una sostanza particolare? Ma se è così, non c’è nulla che impedisca che ci siano molti esseri, come è stato detto. È, quindi, chiaramente impossibile per Essere essere uno in questo senso.5
Anche se questo può sembrare sconcertante per noi, forse aveva più senso ai tempi di Aristotele.
Il maestro di Aristotele, Platone, si diceva fosse ancora più estremo nella sua opposizione a Democrito. Sebbene gli scritti di Platone non menzionassero mai Democrito per nome, l’allievo di Aristotele, Aristosseno, scrisse che Platone voleva bruciare i libri di Democrito, ma erano troppo diffusi perché la sua idea avesse successo. Ironia della sorte, la ragione principale per cui conosciamo le idee di Democrito è a causa della loro menzione negli scritti degli studenti di Aristotele. Poiché Aristotele insegnava ad Atene e aveva molti studenti e seguaci, le sue idee avrebbero vinto qualsiasi concorso di popolarità con quelle di Democrito.
Materiale bonus: Aristotele/Democrito Intervista su Internet. Vedere a scavare più a fondo per i dettagli.
E IL VINCITORE È…
In realtà, né Democrito né Aristotele erano completamente corretti.
Nella visione moderna, la materia è fatta di piccole unità, di solito molecole. Le molecole sono, a loro volta, fatte da atomi, ma questi atomi non sono indivisibili, come pensava Democrito. Gli atomi hanno una nuvola esterna di elettroni caricati negativamente che si muovono attorno a un nucleo caricato positivamente. Il nucleo contiene protoni caricati positivamente e neutroni neutri. Nessuna di queste, tuttavia, sono particelle fondamentali. Sono a loro volta fatti di particelle ancora più piccole chiamate quark. E i quark sono fatti di well beh, non lo sappiamo ancora. Inoltre, a differenza della situazione nell’antica Grecia, le idee scientifiche di oggi richiedono il supporto di prove sperimentali, che possono essere abbastanza coinvolte, per non parlare delle spese di condurre esperimenti per ottenere tali prove.
Le idee erano di primaria importanza in epoca greca, ma non vi era alcun sistema di controlli ed equilibri nella scienza il modo in cui opera nel mondo moderno. Il prossimo capitolo ci porta in un viaggio a volte doloroso verso il sistema moderno.
Filosofi-scienziati. Usato con il permesso di Sidney Harris.