het is net zo gemakkelijk om atomieën te tellen als Om de voorstellen van een minnaar op te lossen.
– William Shakespeare, As You Like It, act 3, scene 2 (1599)
het idee dat materie uit atomen bestaat is alomtegenwoordig in de moderne cultuur, ook al heeft niemand ze ooit direct gezien. Een van de beste en meest interessante foto ‘ s die we hebben werd geproduceerd in 1989. Het werd verkregen door een scanning tunneling microscoop bij het IBM Almaden Research Center in San Jose, Californië. Een bundel xenon atomen werd geschoten op een gekoeld nikkelkristal, en de atomen die aan het kristal kleven werden gemanipuleerd door de microscoop sonde in het patroon hieronder getoond:
“IBM” gespeld in 35 atomen. Met dank aan IBM.
in plakken snijden en in blokjes snijden
de realiteit van atomen beantwoordt een fundamentele vraag die eenvoudig genoeg is om te framen: Als een materieel voorwerp in steeds kleinere stukken wordt gesneden, zou er dan een limiet zijn, waarna er geen verdere sneden meer kunnen worden gemaakt, of zou het materiaal oneindig kunnen worden gesneden?
Oude Grieken. Gebruikt met toestemming van Sidney Harris.
om tot de kern van deze vraag te komen, moeten we terug, terug, terug gaan. Hoe ver? Zoals veel wags hebben gesuggereerd, ” de oude Grieken dachten eerst aan alles.”Atomen zijn een voorbeeld.
Leucippus (vijfde eeuw v. Chr.). Van Wikimedia Commons, gebruiker Jean-Jacques MILAN.
Democritus (460 v. Chr. – 370 v. Chr.). Door Antoine Coypel (1661-1722). Van Wikimedia Commons, user Fæ.DEMOCRITUS (460 v.Chr.—370 v. Chr.) werd geboren in het uiterste noorden van Griekenland, in Abdera. Hij werd onderwezen door Leucippus, en veel van zijn en Leucippus ‘ ideeën zijn zo verweven dat ze moeilijk te scheiden zijn. Als jonge man reisde Democritus veel en gaf een groot deel van zijn erfenis uit van een rijke vader. Hij bezocht Azië, Ethiopië, India en bracht een lange tijd door in Egypte. Democritus ‘ geschriften zijn niet intact gebleven, dus er bestaan alleen secundaire bronnen om zijn ideeën over te brengen.
ik ben de meest bereisde van al mijn tijdgenoten; ik heb mijn onderzoeksgebied breder dan wie dan ook uitgebreid; ik heb meer landen en klimaten gezien en meer toespraken van geleerde mannen gehoord.Hoewel hij vrijwel onbekend was in Athene (hij ging er een keer naar toe om Anaxagoras te bezoeken en werd genegeerd), vonden zijn studenten en buren in Abdera hem hoog, omdat hij altijd vrolijk was en klaar was om de humoristische kant van het leven te zien. Hij werd aangeduid als de ” lachende filosoof.”Hij en Leucippus waren materialisten in die zin dat ze zochten naar mechanistische verklaringen van fenomenen, in plaats van diepere oorzaken. Ze dachten dat waarneming door de zintuigen zo subjectief was dat het onbetrouwbaar was, dus verdisconteerden ze waarnemingen als relevant bewijs.Democritus (en, bij uitbreiding, Leucippus) beantwoordde de fundamentele vraag over de deelbaarheid van de materie door het bestaan van een niet-snijbare eenheid genoemd een atoom (Grieks a = “niet”, tomos = “snijden”) als de fundamentele eenheid van de materie.De eerste principes van het universum zijn atomen en lege ruimte; al het andere wordt slechts verondersteld te bestaan.2
Aristoteles (384 v. Chr. – 322 v. Chr.). Door Raphael (1483-1520). Van Wikimedia Commons, gebruiker Dencey~commonswiki.Aristoteles (384-322 v.Chr.) werd geboren in de kleine stad Stagira in het noordoosten van Griekenland en studeerde aan de Academie van Plato in Athene, waar hij rond zijn zeventiende begon. Plato (427-347 v. Chr.), op zijn beurt, was een student van Socrates (469-399 v. Chr.). Na Plato ‘ s dood verliet Aristoteles Athene voor ongeveer twaalf jaar. In die tijd gaf hij les aan jonge mensen die later koningen werden, waaronder Alexander (De Grote). Na zijn terugkeer naar Athene in 335 v. Chr. stichtte Aristoteles een school genaamd Het Lyceum.Athene was het culturele centrum van Griekenland en kende een traditie van discussie over alle grote en kleine kwesties. Aristoteles en zijn studenten liepen terwijl ze praatten, waardoor ze de titel “Peripatetische filosofen” kregen.”Hoewel Aristoteles het met Plato eens was over veel dingen, hadden hij en Plato ook aanzienlijke meningsverschillen. Bijvoorbeeld, Plato ‘ s redenering was deductief in dat het ging van algemene principes naar specifieke gevallen. Alle stoelen hebben bijvoorbeeld vier poten, daarom heeft deze stoel vier poten. Aan de andere kant, Aristoteles ‘ redenering was inductief in die zin dat het verbreed van het specifieke naar het algemene. Ik heb bijvoorbeeld vijf tafels gezien, die allemaal vier poten hebben. Daarom hebben alle tafels vier poten. Aristoteles ‘ nadruk op specifieke dingen leidde hem tot systematische observaties over levende dingen te maken, vooral het mariene leven, die de biologie op een solide basis die duurde eeuwen.Aristoteles bedacht en gesystematiseerde logica als een hulpmiddel voor wetenschappelijk onderzoek. Het algemene wetenschappelijke proces dat Aristoteles gebruikte was er een van zorgvuldige observatie, gevolgd door logisch redeneren over oorzaken. Ondanks zijn buitengewoon brede geleerdheid die de basis legde voor vele intellectuele bezigheden tijdens zijn eigen tijd en lang daarna, maakte zelfs een man zo opmerkzaam als Aristoteles verrassend een paar fouten. Zijn analyses van beweging in het algemeen en planetaire beweging in het bijzonder waren beide gebrekkig, wat leidde tot latere moeilijkheden, zoals we in de volgende hoofdstukken zullen zien. Een specifieke fout lijkt duidelijk, namelijk:
mannen hebben meer tanden dan vrouwen in het geval van mannen, schapen, geiten en varkens.3
met zijn nadruk op zorgvuldige observatie, hebben velen zich afgevraagd waarom Aristoteles niet gewoon de tanden van beide geslachten telde en een goede vergelijking maakte.Meer dan tweehonderd verhandelingen worden toegeschreven aan Aristoteles. De eenendertig overgebleven werken zijn vermoedelijk ruwe lezingen, misschien zelfs gemaakt door studenten en niet bedoeld voor publicatie. De meeste hiervan gingen een tijdje verloren, maar werden later vertaald in het Arabisch en uitgebreid geanalyseerd door moslimgeleerden. Sommigen denken dat Aristoteles de laatste persoon was die alles wist wat bekend kon worden op het moment dat hij leefde.
Aristoteles ‘ hersenen. Gebruikt met toestemming van Sidney Harris.
bij het analyseren van de vraag over de fundamentele bestanddelen van de materie, komt Aristoteles vierkant neer op het feit dat er een kleinste eenheid is:
noch is er een klein deel van wat klein is, maar er is altijd een kleiner (want het is onmogelijk dat wat is ophoudt te bestaan). Ook is er altijd iets groter dan wat groot is.4
Aristoteles dacht materie werd gemaakt van de vier elementen voorgesteld door een van zijn voorgangers, genaamd Empedocles, die ze identificeerde als vuur, lucht, aarde en water. Aristoteles voegde nog een element toe, æther, het materiaal van hemellichamen.
Aristoteles ‘ elementen. Dit bestand is afkomstig van Wellcome Images, een website die wordt beheerd door Wellcome Trust, een wereldwijde liefdadigheidsinstelling gevestigd in het Verenigd Koninkrijk. Van Wikimedia Commons, user Fæ.DEMOCRITUS VERSUS Aristoteles er is geen bewijs dat Democritus en Aristoteles elkaar ooit hebben ontmoet, maar Aristoteles kende Democritus en zijn ideeën en argumenteerde er krachtig tegen. Een van zijn verhandelingen was getiteld “On Democritus”, maar helaas, alleen commentaar overleeft.
hier is een voorbeeld van Aristoteles ‘ argument tegen de atoomtheorie van Democritus:
he (Democritus) schrijft de ontstaansgeschiedenis en de scheiding die er tegenover staat niet alleen toe aan dieren, maar ook aan planten en werelden, en uitgebreid aan alle zinnige lichamen. Als genesis dan een combinatie van atomen is, en vernietiging scheiding van hen, dan moet zelfs volgens Democritus “genesis” een verandering van kwaliteit zijn. Inderdaad, Empedocles zegt ook dat dat wat tot stand komt niet hetzelfde is, behalve in natura, met dat wat is vergaan, en toch zegt Alexander dat Empedocles het bestaan aanneemt van verandering van kwaliteit, niet van ontstaan. Moeten we dan zeggen dat het alles bestaat uit ondeelbare stoffen? Sommige denkers hebben, in feite, plaats gemaakt voor beide argumenten. Voor het argument dat alle dingen één zijn, als zijn één ding betekent, gaven ze toe dat het niet-zijn is; daarvoor gaven ze toe door atomaire grootheden te stellen. Maar het is natuurlijk niet zo dat als het zijn één ding betekent, en het kan niet tegelijkertijd het tegenovergestelde betekenen, er niets zal zijn dat het niet is, want zelfs als wat niet is niet zonder kwalificatie kan zijn, is er geen reden waarom het niet een bepaald niet-wezen zou moeten zijn. Zeggen dat alle dingen één zullen zijn, als er niets anders is dan zichzelf zijn, is absurd. Want wie begrijpt “zichzelf zijn” als iets anders dan een bepaalde substantie? Maar als dit zo is, is er niets dat verhindert dat er veel wezens zijn, zoals gezegd. Het is dus duidelijk onmogelijk om in deze zin één te zijn.5
hoewel dit voor ons misschien verwarrend lijkt, was het misschien zinvoller in Aristoteles ‘ tijd.Aristoteles ‘ leraar, Plato, zou nog extremer zijn in zijn oppositie tegen Democritus. Hoewel Plato ’s geschriften Democritus nooit bij naam noemden, schreef Aristoteles’ leerling Aristoxenus dat Plato Democritus ‘ boeken wilde verbranden, maar ze waren te wijd verspreid om zijn idee te laten slagen. Ironisch genoeg, de belangrijkste reden dat we weten over Democritus ‘ideeën is vanwege hun vermelding in Aristoteles ‘studenten’ geschriften. Omdat Aristoteles in Athene doceerde en veel studenten en volgelingen had, zouden zijn ideeën elke populariteitsstrijd met die van Democritus gewonnen hebben.Bonusmateriaal: Aristoteles / Democritus Internet interview. Zie om dieper te graven voor details.En de winnaar IS…
eigenlijk hadden Democritus noch Aristoteles helemaal gelijk.
in de moderne opvatting bestaat materie uit kleine eenheden, meestal moleculen. Moleculen zijn op hun beurt gemaakt van atomen, maar deze atomen zijn niet ondeelbaar, zoals Democritus dacht. Atomen hebben een buitenste wolk van negatief geladen elektronen die rond een positief geladen kern bewegen. De kern bevat positief geladen protonen en neutrale neutronen. Geen van beide zijn echter fundamentele deeltjes. Ze zijn op hun beurt gemaakt van nog kleinere deeltjes die quarks worden genoemd. En quarks zijn gemaakt van…dat weten we nog niet. Verder, in tegenstelling tot de situatie in het oude Griekenland, de huidige wetenschappelijke ideeën vereisen de ondersteuning van experimenteel bewijs, dat kan heel betrokken raken, om nog maar te zwijgen van de kosten van het uitvoeren van experimenten om dergelijk bewijs te verkrijgen.In de Griekse tijd stonden ideeën voorop, maar er was geen systeem van checks and balances in de wetenschap zoals die in de moderne wereld functioneert. Het volgende hoofdstuk neemt ons mee op een soms pijnlijke reis naar het moderne systeem.
filosoof-wetenschappers. Gebruikt met toestemming van Sidney Harris.