Scientia

În acest al 26-lea episod al lucrării lui David Peat, autorul face o analiză a evoluţiei ideilor despre structura fundamentală a materiei, plecând de la prima teorie atomică, a lui Leucip şi Democrit, trecând prin elementele din filozofia greacă şi ajungând la teoria atomică modernă.

Despre permanenţă şi transformare (25)

ATOMI ŞI ARHETIPURI

Ideii existenţei unui fundament al lumii materiale îi era asociată cea a divizibilităţii materiei. Are materia un caracter continuu? Poate fi ea divizată la nesfârşit fără a-şi pierde proprietăţile fundamentale? Sau, în cele din urmă, se ajunge la o componentă finală, un element constitutiv de bază care nu poate fi divizat mai departe, un aşa-numit „atomos” (cel care nu poate fi divizat)?

Leucip şi Democrit credeau că absolut totul este format din obiecte elementare aflate într-o continuă mişcare. Propunerea lor nu s-a bucurat de acceptul lui Platon şi Aristotel, deoarece dacă totul ar fi format din corpusculi în mişcare, atunci de ce s-ar păstra atât de bine forma obiectelor? Teoria atomică nu putea explica stabilitatea naturii ori reapariţia formelor organice generaţie după generaţie. Una peste alta, atomii păreau a reprezenta mai degrabă o explicaţie mecanicistă. Această certitudine nu prezenta interes pentru acei filozofi greci care puneau la baza lumii formele şi ideile.

În cele din urmă grecii au rămas fideli elementelor lor. Acestea nu aveau substanţialitate – asemenea focului ori apei – ci mai degrabă reprezentau esenţe imateriale din care fusese creată întreaga lume.

Asemenea idei au rezistat în Occident pentru mai bine de 2000 de ani şi, odată cu apariţia alchimiei au fost introduse noi principii ori,  altfel spus, elemente. De pildă, spiritul Mercur este prezent în tot ceea ce este caracterizat de volatilitate. Sarea, neschimbată de acţiunea focului, reprezintă stabilitatea, în timp ce sulful întruchipa principiul combustiei. Ideile greceşti despre atomism erau centrale în căutarea de către alchimişti a unui „solvent universal” care ar fi redus toată materia la componentele sale elementare.

Alchimiştii credeau mai degrabă într-un proces de maturaţie şi dezvoltare al tuturor componentelor lumii materiale, în drumul lor spre perfecţiune, în defavoarea concepţiei conform căreia substanţele s-ar afla într-o stare finală, ultimă. Tocmai din această cauză aurul era foarte apreciat, obţinerea sa fiind considerată un punct final în activităţile alchimiştilor. Aurul străluceşte asemenea Soarelui şi este foarte rezistent la acţiunea agenţilor oxidanţi ori solvenţilor. Din acest punct de vedere materia era o entitate vie, iar alchimiştii au acţionat pe post de moaşe ale unei Naturi în căutarea perfecţiunii. Doctrina medievală conform căreia „cum este la suprafaţă, la fel şi în profunzime” ("as above, so below") a stabilit, de asemenea, un paralelism între dezvoltarea interioară, spirituală şi transformarea exterioară, materială.

APARIŢIA TEORIEI ATOMICE

Odată cu apariţia modelului ştiinţific newtonian – „ştiinţei newtoniene” – dacă ne este permis acest termen generic, filozofii naturalişti au început să descrie materia în termeni mai mecanicişti, o mişcare rezultată ca urmare a aplicării legităţilor care descriu acţiunea unor forţe. Totuşi, rămăşiţele modelelor anterioare au persistat pentru o bună parte a secolului al XIX-lea sub masca „vitalismului”, idee conform căreia materia organică, cea care intră în componenţa organismelor vii, este cumva diferită de cea anorganică. Asemenea noţiuni sunt încă răspândite şi în prezent de către cei care folosesc termeni mai degrabă ambigui precum „alimente organice” pentru a sugera că alimentele şi produsele folosite în medicină obţinute din „plante naturale” şi fără a utiliza aditivi ori „chimicale” au proprietăţi medicinale şi alimentare superioare.

Prima transformare reală a noţiunii de „element”, în sensul de cărămidă fundamentală a materiei, s-a produs la mijlocul secolului al XVII-lea, atunci când chimistul Robert Boyle sugera că, mai corect decât a le privi drept forme ori principii subiacente, elementele ar trebui descrise ca obiecte fizice concrete. Elementele se combină în felurite moduri pentru a forma diferitele componente ale lumii care ne înconjoară. La mai bine de un secol după Boyle, Antoine-Laurent Lavoisier studia în mod sistematic numeroasele reacţii diferite prin intermediul cărora substanţele pot fi descompuse în părţile lor componente, cât şi modurile în care aceste componente se pot recombina pentru a da naştere unei largi varietăţi de compuşi chimici. Cercetările sale au avut ca rezultat o listă a ceea ce el considera a fi elementele chimice propuse de Boyle, ce includeau fierul, zincul şi mercurul şi despre care se considera că nu vor putea fi niciodată descompuse în ceva mai simplu. Pentru Lavoisier, aceste elemente erau constituenţii fundamentali ai restului materiei¹.

A rămas în sarcina lui John Dalton, în primii ani ai secolului al XIX-lea, să pună semnul egal între noţiunea de atomi indivizibili şi elementele chimice ale lui Lavoisier. El a propus ideea că fiecare element este compus din atomi identici, fiecare tip de atom având proprietăţile sale caracteristice. Aceşti atomi se combină dând naştere moleculelor diverşilor compuşi chimici. Ceea ce odinioară era privit drept rezultat al anumitor principii fundamentale, principii care erau responsabile chiar şi pentru caracterul indivizilor – pământul, focul, aerul şi apa – lua acum forma unor mici sfere care interacţionau mecanic în concordanţă cu legile lui Newton.

Ştiinţa scosese la iveală unul dintre secretele profunde ale naturii, cu preţul pierderii simţului de intimitate şi comuniune care provenea din credinţa că toată natura este vie, cu noi participanţi la acest spectacol conform principiului „cum este la suprafaţă, la fel şi în profunzime”. Cu toate acestea, după cum vom vedea în cadrul acestui capitol, povestea structurii şi caracterului materiei, a schimbării de paradigmă de la certitudine către incertitudine, ni se dezvăluie pe o impresionantă traiectorie circulară. Pe măsură ce ştiinţa se îndepărta de lumea formelor şi principiilor eterne, pentru a intra în lumea atomilor, aceştia din urmă deveneau din ce în ce mai inconsistenţi, până când, în cele din urmă, materia avea să dispară, lăsând din nou locul unor principii de formă şi simetrie.

De-a lungul secolului al XIX-lea oamenii de ştiinţă au continuat să facă speculaţii pe tema atomilor. I-au folosit pentru a explica proprietăţile gazelor: un gaz este format din sfere minuscule care se ciocnesc încontinuu una de alta. Încălziţi gazul şi bilele se vor mişca mai repede şi pe distanţe mai mari, astfel încât gazul se va dilata.

Prima dovadă concretă a existenţei atomilor avea să vină în 1858, atunci când Julius Plücker (1801-1868) observa cum o radiaţie stranie este emisă de un curent electric la traversarea unui gaz. Asemenea luminii, aceste „raze catodice” urmau traiectorii rectilinii, dar puteau fi şi deviate de pe traiectorie de un magnet. Oamenii de ştiinţă au dedus că radiaţia era compusă din particule minuscule încărcate electric. În anul 1897 fizicianul britanic J.J. Thomson sugera că aceşti „electroni” intră în componenţa fiecărui atom. Astfel că existenţa atomilor, până atunci entităţi ipotetice, era confirmată, în acelaşi timp descoperindu-se şi faptul că aceştia reprezentau structuri complexe, iar nu unităţi indivizibile.

¹Din cauza dificultăţilor extreme de a le descompune în ceva mai simplu, Lavoisier credea că substanţe precum cuarţul erau, de asemenea, elemente. În prezent se cunoaşte că este vorba despre un compus chimic format din siliciu şi oxigen – bioxidul de siliciu.

De la atomi la particulele elementare (27)

Traducerea este făcută cu acordul autorului şi este protejată de legea drepturilor de autor.