Οι μορφές που παίρνουν οι ατομικές θεωρίες περί ύλης κατά την περίοδο της επιστημονικής επανάστασης, και πως αυτές μετασχηματίζονται ως αποτέλεσμα των εξελίξεων στη Χημεία τον 18ο αιώνα. Οι σημαντικότερες φιλοσοφικές απόψεις των ατομικών φυσικών φιλοσόφων του 17ου αιώνα, ο ρόλος της εμπειρίας του πειράματος και του κενού, και ο τρόπος που αυτές συνδέονται με την ατομιστική αντίληψη τους για την ύλη. Οι σημαντικές αλλαγές των θεωριών περί της σύστασης της ύλης κατά τον 18ο αιώνα, η “νέα χημική φιλοσοφία”, και η αναδιατύπωση της ατομικής θεωρίας στις αρχές του 19ου αιώνα. Η αλλαγή των αντιλήψεων περί ύλης, και η εδραίωση της νέας επιστήμης της χημείας.
Οι ατομικές θεωρίες περί ύλης στη διάρκεια της Επιστημονικής Επανάστασης.
Η ατομική θεωρία υποστηρίζει ότι η υλική πραγματικότητα αποτελείται από στοιχειώδη και αμετάβλητα μικρά σωματίδια, που ονομάζονται άτομα. Σύμφωνα με αυτή όλες οι παρατηρούμενες αλλαγές πρέπει να ανάγονται σε αλλαγές στους σχηματισμούς αυτών των σωματιδίων. Η πολλαπλότητα των ορατών μορφών στη φύση πρέπει ομοίως να βασίζεται στις διαφορές των σχηματισμών τους.
Η παρουσία της “ατομικής θεωρίας περί ύλης” έχει μακροχρόνια ιστορία και στη φιλοσοφία και στην επιστήμη. Διατυπώνεται αρχικά από το Δημόκριτο ο οποίος στα χρονιά ακόμα της αρχαιότητας υποστηρίζει ότι: “Ετεή δε άτομα και κενόν.” (Στην πραγματικότητα άτομα μόνο και κενό υπάρχει). Η ατομική θεωρία γνωρίζει εντυπωσιακή αναβίωση τον 17ο αιώνα από τον Γαλιλαίο, με την απόρριψη των αριστοτελικών και μεσαιωνικών θεωριών της ύλης, και τη θεωρία της κίνησης, που προϋποθέτει την ύπαρξη του κενού, θεμελιακού συστατικού της ατομικής θεωρίας. Η ύπαρξη του κενού στη φύση επιβεβαιώθηκε πειραματικά από το μαθητή του Γαλιλαίου, ευαγγελιστή Τορικέλι.
Ο Γαλιλαίος λοιπόν έστω και δεν αναφέρθηκε ευθέως στην ατομική θεωρία, σαφώς την υπαινίχθηκε. Ένα βήμα παραπέρα έκανε ο Giardano Bruno, φιλοσοφικός κήρυκας κατά την ακμή της αναγέννησης. Ο Bruno χρησιμοποίησε τον ατομισμό ως θεμέλιο για μια πανθεϊστική θεωρία που ταυτίζει το θεό με τη φύση και τη νομοτέλεια της. Καταδικάστηκε ως αιρετικός από την Ιερά εξέταση, και κάηκε στην πυρά, στη Ρώμη το 1600 (κοινή μοίρα όσων αμφισβητούσαν δημόσια της βασικές αρχές του χριστιανικού δόγματος και ερχόταν σε αντίθεση με το παπικό κατεστημένο).
Ο στοχαστής όμως στον οποίο κυρίως οφείλεται η αναβίωση της ατομικής θεωρίας το 17ο αιώνα, είναι ο Γάλος ιερωμένος Pierre Gassendi. Φιλοσοφικός συνομιλητής του Καρτέσιου και σπουδαίος πειραματικός επιστήμονας, ο Gassendi υποστηρίζει την ιδέα ότι ο θεός μπορεί κάλλιστα να δημιουργήσει ένα κόσμο που αποτελείται από άτομα κινούμενα στο κενό. Οι κινήσεις των ατόμων δημιουργούν τα μακροσκοπικώς ορατά σώματα, η συμπεριφορά των οποίων εξηγείται από μηχανικούς νόμους που κυβερνούν τα μικροσκοπικά συστατικά τους. Είναι μια ιδέα με εμπειρική βάση, με μόνη πηγή για την επιστημονική βάση την αισθητηριακή εμπειρία. Οι αντιλήψεις αυτές του Gassendi αποτελούν τις καταβολές της φυσικής θρησκείας (deism), που κυριάρχησε κατά τον ώριμο διαφωτισμό.
Ένας άλλος επιφανής υποστηρικτής της ατομικής θεωρίας ήταν ο Ιρλανδός πειραματικός επιστήμονας και συνεργάτης του Νεύτωνα, Robert Boyle (Βαλλιάνος, 2008: 141). Και για αυτόν ο δρόμος προς το θεό περνάει αποκλειστικά και μόνο από το δρόμο της επιστημονικής μελέτης των φυσικών φαινομένων. Η πιο γνωστή θεωρητική υπεράσπιση της ατομικής θεωρίας από τον Boyle περιέχεται στο έργο του "The Skeptikal Chemist" (Ο σκεπτικιστής χημικός) από το 1661, ενώ το φημισμένο αποτέλεσμα των πειραματικών του ερευνών είναι ο "νόμος του Boyle", ο οποίος συνδέει τον όγκο και την πίεση υπό την οποία βρίσκεται ένα αέριο κατά τρόπο αντιστρόφως ανάλογο, με το γινόμενο του όγκου και της πίεσης να είναι σταθερό: PV=k. Η καθαρά εμπειρική κατεύθυνση και η δυσπιστία του Boyle απέναντι στα μεγάλα θεωρητικά σχήματα (που υποτίθεται ότι απεικονίζουν την πρωτογενή δομή της φύσης), θα μπορούσαμε να ισχυριστούμε ότι ήταν τελικά η βάση και ο δρόμος που οδήγησαν το Νεύτωνα στα μέγιστα επιστημονικά επιτεύγματά του.
Σε αντίθεση με τον Gassendi αλλά και τον Boyle, ο λογικός ενορατισμός του Καρτέσιου προϋποθέτει το χωρισμό του νου από τη φύση. Σύμφωνα με τον Καρτέσιο (αλλά και άλλους φιλόσοφους όπως ο Πλάτων και ο Αυγουστίνος), η αισθητηριακή εμπειρία είναι γεμάτη πληροφορίες που μας παραπλανούν ως προς την πραγματική φύση των υλικών, ενώ άλλες φορές δεν μας θέτουν ως υπαρκτά τα ανύπαρκτα . Έτσι λοιπόν η γνώση για το τι είναι ένα πράγμα καθαυτό δεν μας παρέχεται από την αισθητηριακή αντίληψη, αλλά από μια πράξη καθαρής νόησης. Αξιωματική αφετηρία του Καρτέσιου για την μελέτη των φυσικών φαινομένων είναι η ταύτιση της ύλης με την έκταση: “παν σώμα εκτατόν” ενώ δεν αναγνώριζε κανενός άλλου είδους “ύλη” στα σώματα, εκτός από εκείνη που επιδέχεται διαίρεση, έχει σχήμα και κίνηση, πράγματα που οι γεωμέτρες ονομάζουν ποσότητα και προϋποθέτουν στις αποδείξεις τους. Ο ορισμός αυτός επιτρέπει μια μαθηματική ανάλυση της φυσικής τάξης, σύμφωνα με τους κανόνες της γεωμετρίας. Από τις υποθέσεις του συνάγεται ότι η κίνηση επιτελείται μόνο από την άμεση πρόσκρουση του ενός σώματος με το άλλο, και έπεται ότι δεν υπάρχει στη φύση κενό. Συνεπώς ο Καρτέσιος απορρίπτει έστω και έμμεσα την ατομική θεωρία. Εφόσον μπορούμε να νοήσουμε κάθε τμήμα του χώρου ως διαιρετό όσο απειροελάχιστο και αν είναι, όπως στη γεωμετρία, τότε δεν επιτρέπεται να υποθέσουμε τη φυσική ύπαρξη ατόμων .
Εκτός βέβαια από τους έμμεσα η άμεσα υποστηρικτές της ατομικής θεωρίας, όπως ο Γαλιλαίος, ο Bruno, ο Gassendi, και ο Boyle, και την "ενδιάμεση" όπως θα μπορούσαμε να χαρακτηρίσουμε τη θέση του Καρτέσιου, υπήρξαν και οι εμπειριστές που επέρριπταν κατηγορηματικά τις κάθε είδους ατομικές θεωρίες περί ύλης. Ο Άγγλος στοχαστής Francis Bacon θεωρούσε τον ατομισμό ένα πλάσμα της θεωρητικής φαντασίας χωρίς επιστημονικό εχέγγυο, ενώ άλλοι όπως ο Γερμανος φιλόσοφος και μαθηματικός Gottfried Wilhelm Leibniz, απέρριπταν κατηγορηματικά τον ατομισμό υπέρ εντελώς διαφορετικών μεταφυσικών υποθέσεων.
Σε ότι αφορά το Νεύτωνα και τη σχέση του με τη ατομική θεωρία, είναι σαφές ότι είναι οπαδός μιας μορφής "σωματιδιακής θεωρίας" , χωρίς όμως να τον ενδιαφέρει ο ατομισμός ως κυριολεκτική οντολογία, αλλά ως συμπέρασμα που προκύπτει από την παρατήρηση της συμπεριφοράς των φυσικών σωμάτων. Ο Νεύτων ορίζει ως θεμελιώδες γνώρισμα των στοιχειωδών μερών της ύλης το αδιαπέραστο τους. Η σωματιδιακή του υπόθεση λοιπόν είναι μια συναγωγή από τα μέχρι τότε δεδομένα της εμπειρικής παρατήρησης που δεν έχουν πειραματικά διαψευσθεί, και όχι ένα πρωτογενές αξίωμα του θεωρητικού λόγου.
Οι εξελίξεις στη χημεία και η αναδιατύπωση της ατομικής θεωρίας.
Κατά το 18ο αιώνα οι εξελίξεις στη χημεία είναι πλέον ραγδαίες και η ατομικές θεωρίες περί ύλης πάρα τις αμφισβητήσεις και τα πρακτικά προβλήματα κερδίζουν συνεχώς έδαφος. Η έναρξη της συστηματικής έρευνας για τα πραγματικά στοιχεία της φύσης, είχε σημαντικά αποτελέσματα. Κορυφαίο όλων υπήρξε η απομόνωση του οξυγόνου από τον τον Joseph Priestley το 1775 που αποτέλεσε και τη μεγαλύτερη ανακάλυψη του αιώνα. Μέχρι τα μέσα του 19ου αιώνα είχε ανακαλυφθεί επαρκής αριθμός στοιχείων ούτως ώστε να παρατηρηθούν ομοιότητες μεταξύ τους. Το γεγονός αυτό επέτρεψε στο Ρώσο επιστήμονα Dimitri Medveleev να καταστρώσει τον “περιοδικό πίνακα” που αποτελεί ορθό πλαίσιο για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα στοιχεία ενώνονται ή αλληλεπιδρούν.
Στην πορεία της εξέλιξης των ατομικών θεωριών και της επιστημονικής θεμελίωσης της χημείας όμως υπήρξαν και εμπόδια. Μεγαλύτερο όλων υπήρξε μια λανθασμένη θεωρία σχετικά με την καύση των υλών, που κυριάρχησε καθ όλο το 18ο αιώνα. Σύμφωνα με τη θεωρία αυτή, υπεύθυνη για την καύση των υλών ήταν μαι ειδική ουσία χωρείς χρώμα, οσμή, γεύση ή βάρος που ονομαζόταν “φλογιστόν”. Τη λανθασμένη αυτή θεωρία ανέτρεψε τελικά ο μεγάλος Γάλλος χημικός Antoine Lavoisier. Μέσα από μια αυστηρά συστηματική εφαρμογή της πειραματικής μεθόδου, και χρησιμοποιώντας την υποδειχθείσα (βλ. Πρηγούμενη παράγραφο) ύπαρξη του οξυγόνου, ο Lavoisier κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η καύση στην πραγματικότητα δεν είναι τίποτα άλλο από οξείδωση (ένωση δηλαδή της καιόμενης ουσίας με οξυγόνο για την παραγωγή οξειδίων).
Μέτα τις σημαντικότατες ανακαλύψεις του Lavoisier και ενώ είμαστε ήδη στην αυγή του 19ου αιώνα το πιο σημαντικό ορόσημο στην εξέλιξη της χημείας ήταν η επαναδιατύπωση υπό το πρίσμα των τελευταίων πορισμάτων της επιστήμης της ατομικής θεωρίας της ύλης από τον Άγγλο δάσκαλο John Dalton . Μέσα από το έργο του “A new system of Chemical Philosphy” του 1808, ο Dalton διατυπώνει τη θέση ότι: “Όλα τα σώματα αισθητού μεγέθους, υγρά ή στερεά, αποτελούνται από ένα τεράστιο αριθμό απειροελάχιστων σωματιδίων ή ατόμων της ύλης, τα οποία συνδέονται μεταξύ τους από μια ελκτική δύναμη...”
Τα πέντε βασικά σημεία της ατομικής θεωρίας του Dalton είναι τα εξής:
1. Κάθε στοιχείο αποτελείται από πολύ μικρά σωματίδια, τα οποία ονομάζονται άτομα.
2. Όλα τα άτομα ενός στοιχείου είναι όμοια μεταξύ τους, ενώ τα άτομα διαφορετικών στοιχείων διαφέρουν μεταξύ τους (κατά μέγεθος, κατά μάζα).
3. Τα άτομα ενός στοιχείου δεν μετατρέπονται σε άλλου είδους άτομα, ούτε καταστρέφονται, ούτε δημιουργούνται κατά τα χημικά φαινόμενα.
4. Όταν διαφορετικά άτομα ενώνονται μεταξύ τους, σχηματίζονται χημικές ενώσεις.
5. Σε κάθε χημική ένωση, το είδος των ατόμων και η μεταξύ τους αναλογία είναι σταθερή.
Μέχρι και το τέλος του 18ου αιώνα οι διαδικασίες της χημικής σύνθεσης, εξακολουθούσαν να εξηγούνται ανθρωπομορφικά, με αναφορές σε προδιαθέσεις “συμπάθειας” ή αντιπάθειας” που υποτίθεται ότι παρακινούσαν τις διάφορες ύλες να έλθουν σε μείξη με κάποιες ή να αποφύγουν κάποιες άλλες. Με την επανεισαγωγή της ατομικής θεωρίας το ζήτημα των χημικών συνθέσεων απογυμνώνεται οριστικά από την “ρομαντική αύρα” και την “ποιητική χροιά” και υπάγεται πλέον και αυτό στην πειραματική διαδικασία που κυβερνάει όλη την επιστήμη
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ
Λόγω του γεγονότος ότι επί αιώνες η χημεία ήταν ταυτόσημη με την μαγεία, η ατομική θεωρία δεν βρίσκει πρόσφορο έδαφος για ανάπτυξη και εξέλιξη. Οι ατομικές όμως θεωρίες του 17ου αιώνα αρχίζουν να προσδίδουν στην επιστήμη της χημείας το κύρος που της έλειπε, κάνοντας τον επιστημονικό κόσμο να την αντιμετωπίζει πλέον με μεγαλύτερη σοβαρότητα. Αμέσως μετά, οι εξελίξεις στη χημεία το 18ο αιώνα όπως ο εκτοπισμός του φλογιστού από το οξυγόνο και η μετατροπή του αριστοτελικού αέρα σε μείγμα αερίων, οδήγησαν στην επαναδιατύπωση της ατομικής θεωρίας στις αρχές του 19ου αιώνα, και στην οριστική καθιέρωση της χημείας στο ίδιο επιστημονικό κύρος με την επιστήμη της φυσικής.
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ
Βαλλιάνος Π. – Οι επιστήμες της φύσης και του ανθρώπου στην Ευρώπη, Τόµος Β,. ΕΑΠ, Πάτρα 2008