Som filosofen Nietzsche berömt sa ”Den som skulle lära sig att flyga en dag måste först lära sig att stå och gå och springa och klättra och dansa; man kan inte flyga till flygning. ” Detta är verkligen sant när det gäller mänsklighetens förståelse av universum, något som har utvecklats under många tusentals år och varit föremål för pågående upptäckt.
Och på vägen framträder många namn som exempel på människor som uppnådde genombrott och hjälpte till att lägga grunden för vår moderna förståelse. En sådan person är Democritus, en forntida grekisk filosof som av många betraktas som ”modern vetenskapens far”. Detta beror på hans teori om universum som består av små "atomer", som har en slående likhet med modern atomteori.
Även om han vanligtvis betraktas som en av Greklands många pre-sokratiska naturfilosof, har många historiker hävdat att han mer rätt klassificeras som en forskare, åtminstone jämfört med hans samtida. Det har också varit betydande kontroverser - särskilt i Tyskland under 1800-talet - om huruvida Democritus förtjänar kredit för atomteorin eller inte.
Detta argument baseras på förhållandet Democritus hade med samtida filosof Leucippus, som är känd för att ha delat sin teori om atomer med honom. Men deras teorier kom till en annan grund, en distinktion som gör det möjligt för Democritus att få kredit för en teori som skulle fortsätta att bli en grund för den moderna vetenskapliga traditionen.
Födelse och tidig liv:
Det exakta datumet och platsen för födelsen av Democritus är föremål för debatten. Medan de flesta källor hävdar att han föddes i Abdera, beläget i norra grekiska provinsen Thrakien, omkring 460 fvt. Andra källor hävdar emellertid att han föddes i Miletus, en kuststad i antika Anatolien och det moderna Turkiet, och att han föddes 490 fvt.
Det har sagts att Democritus far var från en ädla familj och så rik att han tog emot den persiska kungen Xerxes på den senare marschen genom Abdera under andra persiska kriget (480–479 f.Kr.). Det hävdas vidare att som en belöning för hans tjänst gav den persiska monarken sin far och andra Abderiter gåvor och lämnade flera magier bland dem. Demokritus instruerades tydligen av dessa Magi i astronomi och teologi.
Efter att hans far hade dött använde Democritus sin arv för att finansiera en serie resor till avlägsna länder. Efter att ha önskat mata sin törst efter kunskap reste Democritus mycket över den kända världen, resande till Asien, Egypten och (enligt vissa källor) våga så långt som till Indien och Etiopien. Hans skrifter inkluderar beskrivningar av städerna Babylon och Meroe (i dagens Sudan).
När han återvände till sitt födelseland upptog han sig med studiet av naturfilosofi. Han reste också genom hela Grekland för att få en bättre kunskap om dess kulturer och lärt av många av Greklands berömda filosofer. Hans rikedom tillät honom att köpa sina skrifter, och han skrev om dem i sina egna verk. Med tiden skulle han bli en av de mest berömda av de pre-sokratiska filosoferna.
Leucippus från Milet hade det största inflytandet på honom, blev hans mentor och delade sin teori om atomism med honom. Demokritus sägs också ha känt Anaxagoras, Hippokrates och till och med Sokrates själv (även om detta förblir obevisat). Under sin tid i Egypten lärde han sig från egyptiska matematiker och sägs ha blivit bekant med de kaldeiska magierna i Assyria.
Enligt atomisternas tradition var Democritus en genomgripande materialister som betraktade världen i termer av naturlagar och orsaker. Detta skilde honom från andra grekiska filosofer som Platon och Aristoteles, för vilka filosofin var mer teleologisk till sin natur - dvs mer upptagen av syftet med händelser snarare än orsakerna, liksom saker som essens, själen och slutliga orsaker.
Enligt de många beskrivningarna och anekdoterna om Democritus var han känd för sin blygsamhet, enkelhet och engagemang för sina studier. En berättelse hävdar att han blindade sig med avsikt för att bli mindre distraherad av världsliga angelägenheter (som tros vara apokryf). Han var också känd för sin humor och kallas ofta "skrattfilosofen" - för sin förmåga att skratta av mänsklig dårskap. För sina medborgare var han också känd som ”The Mocker”.
Vetenskapliga bidrag:
Democritus är känt för att vara en pionjär inom matematik och geometri. Han var bland de första grekiska filosoferna som observerade att en kon eller pyramid har en tredjedel volymen av en cylinder eller prisma med samma bas och höjd. Medan inget av hans verk om ämnet överlevde medeltiden, härrör hans matematiska bevis från andra verk med omfattande citat till titlar som På siffror, på geometrik, Om Tangencies, På kartläggning, och På irrationals.
Democritus är också känt för att ha tillbringat mycket av sitt liv med att experimentera med och undersöka växter och mineraler. I likhet med hans arbete inom matematik och geometri används citat från existerande verk för att dra slutsatsen att det finns verk om ämnet. Dessa inkluderar På människans natur, den tvåvolymade samlingen På kött, On Mind, On the Senses, På smaker, På färger, Orsaker som rör frön och växter och fruktoch till den tre volymkollektionen Orsaker som rör djur.
Från sin undersökning av naturen utvecklade Democritus vad som kunde betraktas som några av de första antropologiska teorierna. Enligt honom levde människor korta liv i arkaiska tider, tvingade foder som djur tills rädsla för vilda djur sedan körde dem in i samhällen. Han teoretiserade att sådana människor inte hade något språk, och utvecklade det bara genom att formulera tankar och idéer.
Genom en process med försök och misstag utvecklade människor inte bara verbalt språk, utan också symboler för att kommunicera (dvs skriftligt språk), kläder, eld, djurhemning och jordbruk. Varje steg i denna process ledde till fler upptäckter, mer komplexa beteenden och de många saker som kom att känneteckna det civiliserade samhället.
När det gäller astronomi och kosmologi var Democritus en förespråkare för den sfäriska jordhypotesen. Han trodde att universum i det ursprungliga kaoset från vilket universum spratt ut bestod av inget annat än små atomer som samlades för att bilda större enheter (en teori som liknar den slående likhet med The Big Bang Theory och Nebular Theory). Han trodde också på att det finns många världar, som antingen var i tillväxt eller förfall.
På liknande sätt framsteg Democritus en tomte teori som utmanade de paradoxer som tagits upp av hans kolleger från Grekland, Parmenides och Zeno - grundarna av metafysisk logik. Enligt dessa män kan rörelse inte existera eftersom något sådant kräver att det finns ett tomrum - vilket är ingenting och därför inte kan existera. Och ett tomrum kan inte betecknas som sådant om det i själva verket är en definierbar, befintlig sak.
För detta hävdade Democritus och andra atomister att eftersom rörelse är ett observerbart fenomen måste det finnas ett tomrum. Denna idé förhandsgranskade Newtons teori om absolut rymd, där rymden finns oberoende av någon iakttagare eller något utanför det. Einsteins relativitetsteori gav också en upplösning till de paradoxer som uppkom av Parmenides och Zeno, där han hävdade att rymden i sig är relativ och inte kan separeras från tiden.
Democritus tankar om sanningens natur förhandsvisade också utvecklingen av den moderna vetenskapliga metoden. Enligt Democritus är sanningen svår, eftersom den bara kan uppfattas genom sinnen-intryck som är subjektiva. På grund av detta hävdade Aristoteles i sitt Metafysik att Democritus var av den uppfattningen att "antingen finns det ingen sanning eller för oss är det åtminstone inte uppenbart."
Men som Diogenes Laertius citerade i hans traktor från det tredje århundradet, Liv och åsikter från framstående filosofer: "Genom konventionen varm, genom konventionen kallt, men i verkligheten atomer och ogiltiga, och också i verkligheten vet vi ingenting, eftersom sanningen är i botten."
I slutändan nådde Democritus åsikt om sanningen en skillnad mellan två slags kunskaper - "legitim" (eller "äkta") och bastard (eller "hemlighet"). Det senare handlar om uppfattning genom sinnena, som är subjektivt av naturen. Detta beror på att vår förnimmelseuppfattning påverkas av atomernas form och natur när de flyter ut från det aktuella objektet och gör intryck på våra sinnen.
"Legitim" kunskap uppnås däremot genom intellektet, där sinnedata utarbetas genom resonemang. På detta sätt kan man få från ”jävla” intryck till den punkt där saker som kopplingar, mönster och kausalitet kan bestämmas. Detta överensstämmer med den induktiva resonemetoden som senare utarbetats av Renee Descartes och är ett utmärkt exempel på varför Democritus anses vara en tidig vetenskaplig tänkare.
Atomteori:
Emellertid var Demokritus största bidrag till modern vetenskap varken den atomteorin han klargjorde. Enligt Democritus atomteori följer universum och all materia följande principer:
- Allt består av "atomer", som är fysiskt men inte geometriskt odelbara
- Mellan atomer ligger det tomt utrymme
- Atomer är oförstörbara
- Atomer har alltid varit och kommer alltid att vara i rörelse
- Det finns ett oändligt antal atomer och slags atomer som skiljer sig åt i form och storlek.
Han var inte ensam om att föreslå atomteori, eftersom både hans mentor Leucippus och Epicurus tros ha föreslagit de tidigaste åsikten om atomernas form och anslutning. Liksom Democritus trodde de att soliditeten hos ett material motsvarade formen på de involverade atomerna - dvs järnatomer är hårda, vattenatomer är släta och hala, brandatomer är lätta och vassa, och luftatomer är lätta och virvlande.
Emellertid krediteras Democritus för att illustrera och popularisera konceptet och för hans beskrivningar av atomer som överlevde den klassiska antiken för att påverka senare filosofer. Med hjälp av analogier från våra sinnesupplevelser gav Democritus en bild eller en bild av en atom som skilde dem från varandra genom deras form, storlek och arrangemang av deras delar.
I huvudsak var denna modell en av ett inert fast ämne som utesluter andra kroppar från dess volym och som samverkade med andra atomer mekaniskt. Som sådan inkluderade hans modell fysiska länkar (dvs krokar och ögon, bollar och uttag) som förklarade hur förbindelser uppstod mellan dem. Även om detta liknar lite modern atomteori (där atomer inte är inerta och samverkar elektromagnetiskt), är det mer i linje med modern vetenskaplig teori än någon annan antik teori.
Även om det inte finns någon tydlig förklaring till hur forskare i den klassiska antiken kom till att teoretisera förekomsten av atomer, visade sig konceptet vara inflytelserikt och plockades upp av den romerska filosofen Lucretius under 1000-talet e.Kr. och igen under den vetenskapliga revolutionen. Förutom att det var oumbärligt för modern molekylär och atomteori gav det också en förklaring till varför begreppet tomrum var nödvändigt i naturen.
Om all materia var sammansatt av små, odelbara atomer, måste det också finnas en hel del öppen plats mellan dem. Denna resonemang har också gått vidare för att informera om uppfattningar om kosmologi och astronomi, där Einsteins teori om speciell relativitet kunde avskaffa begreppet ”självlysande eter” för att förklara ljusets beteende.
Diogenes Laertius sammanfattade Democritus atomteori enligt följande i Liv och åsikter från framstående filosofer:
”Atomerna och vakuumet var universums början; och att allt annat bara fanns i åsikt. Att världarna var oändliga, skapade och förgängliga. Men att ingenting skapades av ingenting, och att ingenting förstördes för att bli ingenting. Att atomerna var oändliga både i storleksordning och antal och bars genom universumet i oändliga revolutioner. Och att de därmed producerade alla de kombinationer som finns; eld, vatten, luft och jord; för att alla dessa saker bara är kombinationer av vissa atomer; vilka kombinationer som inte kan påverkas av yttre omständigheter och är oföränderliga på grund av deras soliditet. ”
Död och arv:
Demokritus dog vid nittioårsåldern, vilket skulle placera hans död omkring 370 f.Kr. även om vissa författare inte håller med, med vissa som hävdar att han levde till 104 eller till och med 109. Enligt Marcus Aurelius bok meditationer, Demokritus äts av löss eller skadedjur, även om han i samma avsnitt skriver att "andra löss dödade Sokrates", vilket antydde att detta var menat metaforiskt. Eftersom Sokrates dog i handen av den ateniska regeringen som fördömde honom, är det möjligt att Aurelius tillskrev Democritus död till mänsklig dårskap eller politik.
Medan Democritus var högt uppskattad bland sina samtida, fanns det också de som harselade honom. Detta inkluderade Platon som enligt vissa berättelser inte gillade honom så mycket att han ville att alla hans böcker skulle brännas. Men Platons elev Aristoteles var bekant med Democritus verk och nämnde honom i båda Metafysik och Fysik, där han beskrev honom som en "fysiker" som inte handlade om formen eller essensen.
I slutändan krediteras Democritus att vara en av grundarna av den moderna vetenskapen eftersom hans metoder och teorier liknar dem som modern astronomer och fysiker har. Och medan hans version av atommodellen skiljer sig mycket från våra moderna föreställningar, var hans arbete utan tvekan värde och var ett steg i en pågående process som inkluderade forskare som John Dalton, Neils Bohr och till och med Albert Einstein.
Som alltid är vetenskapen en process för fortsatt upptäckt, där nya genombrott bygger på grunden till de gamla och varje generationer försöker se lite längre genom att stå på axlarna på dem som kom före.
Vi har många intressanta artiklar om atomteori här på Space Magazine. Här är en om John Daltons atommodell, Neils Bohrs atomodell, "Plum Pudding" -modellen.
För mer information, kolla Atomens historia - Democritus.
Astronomy Cast har en underbar avsnitt om ämnet, med titeln Avsnitt 392: The Standard Model - Intro
