Більшість із нас чули про атом та його значення для науки. Однак ця концепція зазнала значних змін з того часу, як її висунув Демокріт. Ось як.
Демокріт з Абдери – грецький філософ, відомий тим, що сформулював першу атомну модель. Ця пропозиція, що мала філософське коріння, стала основною для розвитку сучасної науки.
Атомні моделі – це уявлення, що пояснюють структуру атомів. Сьогодні завдяки науковим експериментам, що проводилися починаючи з XIX століття, ми ясно уявляємо всю складність цих крихітних частинок.
Однак Демокріт був ініціатором створення такої теорії, яка, хоч і була дуже умоглядною, містичною і не мала емпіричних доказів, заклала основи для її подальшого розвитку та відповідала потребам свого часу.
Як виникла атомна модель Демокріту?
Атомізм Демокрита (V століття е.) виник як у відповідь очевидну несумісність «буття» і «небуття», запропоновану Парменидом з Елеї. Теорія інтелектуала Абдери вказує на те, що «буття» єдине, не породжене, вічне, нерухоме і нетлінне.
Однак ці характеристики виключають «небуття», що ототожнюється зі зміною і рухом, які ми сприймаємо в навколишньому світі. Як пояснити становлення нашої реальності, якщо «небуття» неприпустимо?
Саме тут з’являється постать Демокріта, який пропонує розв’язання проблеми. Згідно з його схемою, яка є продовженням того, чому вчив його наставник, Левкіпп, наша реальність складається з нескінченної кількості атомів, які, з’єднуючись, утворюють навколишні речі.
Нововведенням, запровадженим цим філософом, є поняття порожнечі, яка є «небуттям». І це порожнеча – простір, у якому рухаються атоми, дозволяючи породжувати та руйнувати речі. Це означає, що «небуття» в теорії атомістів існує, оскільки дозволяючи атомам рухатися, воно виконує певну та важливу функцію.
Основні характеристики
Атомізм був останньою та найбільш плідною спробою захистити реальність фізичного світу. Це передбачало відмову від заперечення того, що наш світ мінливий і складається з безлічі речей, що перебувають у постійній трансформації.
Для цього Демокріт постулював поняття атома, вакууму, руху, випадковості та необхідності, щоб відповісти на такі питання: як зароджується матерія? Як пояснити, що речі трансформуються з часом? Яким було походження Всесвіту? Розгляньмо це докладніше.
Атом
Основним елементом атомної моделі Демокріту є атом – найдрібніша з існуючих частинок матерії. Термін походить від латинського atŏmus, що означає «без» (a) і «поділ» (tŏmus). Тому кілька відповідних перекладів цього слова – «без розподілу» та «неподільний».
Так само ці маленькі частинки нескінченні за кількістю і формою. Зібрані разом вони створюють матеріальні речі, які ми сприймаємо за допомогою наших органів почуттів.
Тому вони неруйнівні, неподільні, мають мікроскопічні розміри, незмінні та нетлінні. Всі ці властивості роблять їх ідеальними елементами задоволення потреб парменидного істоти. Тому Демокріт вважає, що ці малі частинки є, кожна з них, Єдина (або унікальна істота) Парменіда.
Рух
Стародавні греки були безперервними дослідниками походження Всесвіту. Зрозуміло, Демокріт з Абдери не уникнув цих пошуків. Його схема несла в собі інтерпретацію того, як з’явився світ, у якому ми живемо. Відповідно до цієї точки зору, космос виник у результаті руху атомів у вакуумі.
У цих рамках він стверджував, що в результаті причинно-наслідкових зв’язків та зіткнень цих дрібних частинок один з одним утворився своєрідний вихор, що характеризується невпорядкованим та нерівномірним рухом.
Але це було не більше, ніж припущення про походження Всесвіту, яке укладалося в рамки цієї атомістичної теорії. Деякі філософи, у тому числі Арістотель і Симпліцій, вважали, що це був випадковий рух без певної структури.
Випадковість та необхідність
Поняття випадковості та необхідності важливі в атомістичній моделі Демокріту, оскільки вони пояснюють еволюцію Всесвіту. Філософ вважав, що «все, що відбувається у цьому світі, зумовлене випадковістю та необхідністю».
Що він мав на увазі? Ну те, що відбувається у світі, визначається неминучими законами; це називається необхідністю, оскільки інакше й бути не може.
Однак у реченні Демокріта є місце і випадковості, яка трактується як те, що непередбачувано та випадково.
У цьому сенсі взаємодії атомів друг з одним підпорядковуються природним законам і постійним принципам, тому відбуваються з необхідністю. У той час як інші взаємодії мають випадковий характер, наприклад, спрямованість частинок у порожньому просторі. Отже, їхній рух нерегулярний і безладний, оскільки не підкоряється жодним природним принципам.
Спори навколо атомізму Демокріту
Аристотель був головним філософом, який обговорював теорію мислителя з Абдер, особливо у зв’язку з концепцією випадковості, безладу та походження космосу. Нагадаємо, що атомізм Демокріта вважав, що світ виник завдяки руху атомів у вакуумі.
На противагу цьому, арістотелівська думка стверджувала, що початковий рух атомів у вакуумі не міг бути продуктом випадку чи випадковості. Швидше, причинами він вважав розум і природу. Це те, що відомо як телеологія, тобто існування іманентних цілей та кінців речей.
Він також заперечував проти ідеї, що атоми та вакуум можуть пояснити зміни, які ми спостерігаємо у світі. Натомість він стверджував, що трансформація речей потребує наочнішого пояснення, ніж проста взаємодія неподільних частинок.
Зрештою, Аристотель поставив собі питання, як можна уявити собі матеріальний світ, що складається з неподільних атомів, і при цьому розділити їх, породивши зміни і рух. З його погляду, атомізм відбивав серйозні протиріччя обгрунтуванні походження початкового руху та перетворення матерії.
- Атомістична модель Демокріта проіснувала до кінця XVIII століття, коли відбулося оновлення натурфілософії. Воно супроводжувалося науковою революцією епохи модерну. Ця революція відродила концепцію атома за допомогою нових схем, наведених нижче:
- Атомізм Джона Дальтона: сформульований у 1803-1808 роках, він став першою атомістичною теорією, що спирається на наукові засади. Вона підтримувала неподільний та неруйнівний характер атомів, але застосовувалася до хімії, а не до космології.
- Атомізм Джозефа Томсона: запропонований у 1897 році, він доповнив його відкриттям електрона, негативно зарядженої субатомної частки. Він також приписав атомам властивість ділимості, попри пропозицію Демокріта.
- Атомізм Ернеста Резерфорда: 1911 року цей британський фізик і хімік виявив атомне ядро, навколо якого обертаються негативно заряджені електрони. Він також заявив, що більша частина об’єму атома – це порожній простір.
- Атомізм Нільса Бора: у 1913 році він виявив, що електрони, що становлять атом, обертаються на орбіталях. Кожна їх характеризується певним енергетичним рівнем. Це заклало основу розвитку квантової механіки.
Модель, яка сприяла розвитку сучасної науки
Заснована на ідеї, що навколишні предмети складаються з атомів, що рухаються в порожньому просторі, атомна теорія Демокріта стала важливою віхою в історії науки. Настільки, що в сучасну епоху деякі використані ним концепції залишилися в ході.
З’явилися нові пропозиції, на цей раз засновані на наукових експериментах у галузі фізики та хімії. Так з’явилися теорії Дальтона, Томсона, Резерфорда та Бора. Кожен із них зробив свій внесок у розвиток сучасної науки.
