Εμπεδοκλής και Δημόκριτος: η καθοριστική συμβολή τους στη χημεία

Αναφερόμενος στο άρθρο: «Η σημασία της Προσωκρατικής Φιλοσοφίας σήμερα» (Χημικά Χρονικά, τεύχος 12, Δεκ.2002, σ. 406-407) θα ήθελα να εστιάσω την προσοχή σε ένα σημείο, το οποίο, κατά τη γνώμη μου, είναι καίριο για την κατανόηση της προσφοράς του προσωκρατικού πνεύματος προς την επιστήμη. Στο άρθρο αναφέρεται ότι 'κατά την προσωκρατική περίοδο ήταν γνωστή μόνο η ποσοτική ή μηχανική μείξη συστατικών στοιχείων (π.χ. νερό + χώμα = λάσπη), ενώ η χημική μείξη (εννοεί προφανώς η χημική ένωση) ήταν άγνωστη... Η χημική μείξη παρουσιάζεται για πρώτη φορά στον Αριστοτέλη'.

Η πιο πάνω παρατήρηση με τα σημερινά επιστημονικά δεδομένα δεν ευσταθεί. Σε αυτό βέβαια ευθύνεται το άρθρο τού Ο. Apelt, Melissos bei Pseudo-Aristoteles,/abrbiicfier fur Classische Philologie, (1886), 740, πάνω στο οποίο βασίζεται ο συγγραφέας. Η ανακρίβεια αυτή είναι κατανοητή, αν κανείς αναλογισθεί ότι η εργασία αυτή γράφηκε από έναν φιλόλογο το τέλος του 19ου αιώνα, όταν η έννοια του χημικού δεσμού ήταν άγνωστη και επομένως ο ορισμός της "χημικής ένωσης' αποτελούσε ακόμη εικασία. Όπως θα καταδειχθεί αμέσως πιο κάτω, η έννοια της "χημικής ένωσης" αναπτύχθηκε για πρώτη φορά ακριβώς από τους Προσωκρατικούς.

Ο Παρμενίδης ο Ελεάτης (515-440 π.Χ.), με μια αυστηρή λογική συνέπεια, είχε καταλήξει στο συμπέρασμα ότι το κενό, ως 'μή-όν', ως το "τίποτε", δεν υπάρχει. Εφόσον το κενό, ώς 'τίποτε', δεν υπάρχει, δεν μπορεί να υπάρξει ούτε κίνηση (δεν υπάρχει κενός χώρος ώστε να κινηθεί κάτι προς αυτόν), ούτε διαχωρισμός (διότι το κενό είναι αυτό που διαχωρίζει), ούτε αλλαγή. Επομένως η πραγματικότητα, κατά τον Παρμενίδη, το 'ὄν', είναι 'ὁμοῦ πᾶν, ἕν, συνεχές...ἀκίνητον...ἄναρχον, ἄπαυστον , δηλαδή το ον είναι "όλο μαζί ένα, συνεχές, προσέτι ακίνητο, χωρίς αρχή, χωρίς τέλος.

Ο μαθητής τού Παρμενίδη Μέ­λισσος ο Σάμιος (ακμή μέσα 5ου αι. π.Χ.), θα εξηγήσει κατά εύληπτο τρόπο την παρμενίδεια αυτή διδαχή. Και είναι επόμενο να υποστηρίξει ότι εφόσον το 'όν' είναι ένα και μοναδικό (Ούτε πολλά είναι το ὄν, άλλά ἕν', δεν μπορεί να υπάρξει 'μίξις', διότι η μίξη προϋποθέτει περισσότερα από ένα συστατικά ('τό μεμίχθαί τι ἕν ἐκ πλειόνων λέγοιτο'.

Βασιζόμενος αποκλειστικά και επιλεκτικά στη ρήση αυτή του Μέλισσου, ο Ο. Apelt το 1886 θα υποστηρίξει στην πιο πάνω εργασία του, σελ. 739­740 ότι κατά την προσωκρατική εποχή (6ος-5ος αι. π.Χ.) ήταν άγνωστη η διάκριση μεταξύ "χημικής ενώσεως" και "μηχανικού μίγματος', την οποία συναντούμε μόλις στον Αριστοτέλη (4ος αι. π.Χ.). Το συμπέρασμα αυτό όμως είναι εσφαλμένο, διότι ο Ο. Apelt, ορμώμενος από τη συγκεκριμένη θεώρηση του Μέλισσου, προβαίνει σε μια αυθαίρετη γενίκευση ολοκλήρου του έργου των Προσωκρατικών, αγνοώντας ότι οι Προσωκρατικοί Εμπεδοκλής και Δημόκριτος είχαν ήδη συλλάβει την έννοια της "χημικής ένωσης", και μάλιστα - όπως θα καταδειχθεί αμέσως παρακάτω - κατά τρόπο που βρίσκεται πολύ πιο κοντά στο σημερινό ορισμό, από ότι εκείνη του Αριστοτέλους που έζησε έναν αιώνα αργότερα.

Αμέσως μετά τον Παρμενίδη, οι Έλληνες βρίσκονται μπροστά σε ένα πνευματικό αδιέξοδο, καθώς η ακλόνητη παρμενίδεια "λογική" έχει καταφέρει το τελικό χτύπημα στον ιωνικό 'μονισμό', βρίσκεται σε σαφή αντίθεση με το ηρακλείτειο "γήνεσθαι" και έχει απορρίψει ολόκληρο τον αισθητό, εμπειρικό κόσμο της κίνησης και αλλαγής, της γέννησης και φθοράς, ως "απατηλό". Οι τελευταίοι προσωκρατικοί στοχαστές Εμπεδοκλής, Αναξαγόρας και Λεύκιππος/Δημόκριτος θα επιδιώξουν επομένως, κάτω από τη βαριά σκιά της παρμενίδειας αντινομίας, να δώσουν νέες ερμηνείες για την κίνηση και αλλαγή του αισθητού, υλικού κόσμου, αναπτύσσοντας πολυαρχικές (πλουραλιστικές) θεωρίες:

Εμπεδοκλής (494-434 π.Χ.):

• Η ύλη -και η έσχατη πραγματικότητα- αποτελείται από μικρά, αδιαί­ρετα σωματίδια, τα τέσσερα "ριζώματα" (αέρας [Α], νερό[Ν], γή [Γ], φωτιά [Φ]).

• Τα 'ριζώματα' είναι αγέννητα και άφθαρτα, "πάντοτε παραμένουν ίδια'.

• Τα ριζώματα ενός στοιχείου είναι όμοια από κάθε άποψη.

• Τα ριζώματα διαφορετικών στοιχείων είναι ισάξια 'αλλά άλλη δικαιοδοσία-αρμοδιότητα έχει το καθένα και άλλον χαρακτήρα-ιδιότητα',

• Οι σύνθετες ουσίες συγκροτούνται από δύο ή περισσότερα διαφορετικά 'ριζώματα'.

• Εμείς όλοι και όλα τα ουράνια σώματα αποτελούμαστε από τα ίδια στοιχεία...όχι όμως ως συγχωνευμένα μεταξύ τους, αλλά ως μικρά σωματίδια που βρίσκονται δίπλα-δίπλα και εφάπτονται'.

• Τα 'ριζώματα' αναδιαρθρώνονται κατά την ανάμιξη και τον διαχωρισμό, σχηματίζοντας διαφορετικές ουσίες.

• Οι διαφορετικές ουσίες προκύπτουν από τη σύνθεση των "ριζωμάτων" σε ποικίλες καθορισμένες αριθμητικές αναλογίες',

• Οι ποιοτικές διαφορές της ύλης ανάγονται αποκλειστικά στην ποσοτική σύσταση τους (π.χ. -με τη σημερινή ορολογία μοριακών τύπων- το αίμα κατά τον Εμπεδοκλή είναι ΓΝΑΦ, τα νεύρα ΦΓΝ2, τα οστά Ν2Γ2Φ4 κ.ο.κ.).

• Ο Εμπεδοκλής εισάγει για πρώτη φορά την ιδέα της δύναμης που ασκείται επί της ύλης: ('Φιλότης' - ελκτική, 'Νείκος' - απωστική).

• Η 'φιλότητα' έλκει και ενώνει τα ανόμοια και χωρίζει τα όμοια 'ριζώματα', το "νείκος" σε αντιδιαστολή απωθεί τα ανόμοια και ενώνει τα όμοια 'ριζώ­ματα'.

• Στην επιφάνεια των 'ριζωμάτων' υπάρχουν 'πόροι'. Η συνένωση επιτυγχάνεται μόνον εφόσον Όι πόροι των σωματιδίων είναι σύμμετροι μεταξύ τους'.

Αν αντιπαραθέσουμε στην πιο πάνω θεώρηση τις σύγχρονες ονομασίες 'ρίζωμα'-στοιχείο, 'σύνθετη ουσία'-χημική ένωση, 'Φιλότης/Νείκος'-χημικός δε­σμός, βλέπουμε πόσο επιστημονικά επίκαιρο είναι το πνεύμα του Εμπεδο­κλέους, θα μπορούσε μάλιστα να υποστηριχθεί ότι ο Εμπεδοκλής αναπτύσσει -θεωρητικά βεβαίως- πιο προωθημένες ιδέες από αυτές του 'θεμελιωτή της σύγχρονης χημείας' Α. Lavoisier (1743-1794): Ενώ ο A. Lavoisier εκφρά­ζει κατ' αρχήν χημικούς "εμπειρικούς τύπους' (την αναλογία των ατόμων των απλών στοιχείων στο μόριο της ένωσης), ο Εμπεδοκλής προχωρεί ένα βήμα παρακάτω και συλλαμβάνει την ιδέα του "μοριακού τύπου' (δηλαδή όχι της απλής αναλογίας, αλλά του πραγματικού αριθμού "ριζωμάτων" που αποτελούν τη χημική ένωση), π.χ. για τα οστά Ν2Γ2Φ4, ενώ θα μπορούσε να απλοποιήσει τη σχέση 2:2:4 σε 1:1:2 και να μιλήσει για τον εμπειρικό τύπο ΝΓΦ2, αυτός δίδει το μοριακό τύπο Ν2Γ2Φ4, έχοντας ήδη συλλάβει την έννοια του 'μορίου' και του πραγματικού αριθμού ατόμων που το συγκροτούν.

Δημόκριτος (460-360 π.Χ.):

• Ή φύση των αιωνίων πραγμάτων συνίσταται σε μικρές ουσίες', τα 'άτομα'.

• Το "άτομο"/είναι άτμητο, συμπαγές, αιώνιο και άφθαρτο.

• Τα 'άτομα' "στερούνται κάθε αισθητής ποιότητας'. Η τεράστια ποικιλία ιδιοτήτων των αισθητών πραγμάτων οφείλεται όχι στην ουσία, αλλά στις χωρικές και ποσοτικές διαφορές των απειράριθμων ατόμων.

Τα άτομα έχουν μόνο "δύο ιδιότητες: το μέγεθος και το σχήμα'. Οι ενώσεις "συνθέτων ατόμων' (σημερινά μόρια) διαφέρουν -πέραν της μορφής, του μεγέθους και του αριθμού των ατόμων στην ένωση- ως προς την "τάξιν' 67Α6 και την "θέαιν'' των ατόμων μεταξύ τους. "Τάξις" (=διάταξη): π.χ. "το ΆΝ' διαφέρει από το 'ΝΑ' ως προς τη διά­ταξη.

"θέσις' (διευθέτηση στο χώρο): Μία ένωση ατόμων είναι διαφορετική από την άλλη, εφόσον η διευθέτηση των ατόμων μέσα στις δύο αυτές ενώσεις είναι διαφορετική.

Δεν υπάρχει ένα ον, αλλά άπειρα στο πλήθος και αόρατα λόγω της μικρότητάς τους'.

"Τα άτομα... κινούνται μέσα στο κενό και καθώς προφθαίνει το ένα το άλλο συγκρούονται και μερικά εποστρακίζονται προς τυχαίες κατευθύνσεις, ενώ άλλα δημιουργούν συμπλέγματα μεταξύ τους, σύμφωνα με τη συμμετρία των ατόμων και μεγεθών, και θέσεων και διατάξεων, και παραμένουν μαζί, καθιστώντας έτσι δυνατό το σχηματισμό των σύνθετων ενώσεων'.

"Από τη διάταξη και την τοποθέτηση (των ατόμων δημιουργούν οι Λεύκιππος και Δημόκριτος) την αλλοίωση, ώστε οι μεταβολές της σύστασης να κάνουν το ίδιο αντικείμενο να φαίνεται διαφορετικό". Όταν έλεγε ο Δημόκριτος ότι τα άτομα αλληλοεφάπτονται, δεν εννοούσε την καθαυτό επαφή... Στην πραγματικότητα ονόμαζε επαφή το αμοιβαίο πλησίασμα των ατόμων, χωρίς να απέχουν πολύ μεταξύ τους, καθώς το κενό τα διαχωρίζει από όλες τις πλευρές'... Γι' αυτό αρνείται ότι υπάρχουν εξ αρχής πραγματικές συγχωνεύσεις, αλλά η φαινομενική συγχώνευση δεν είναι παρά γειτνίασμα ατόμων, που το καθένα από αυτά διατηρεί τη δική του φύση που είχε και πριν από την ανάμειξη. Η (εσφαλμένη) εντύπωση ότι αυτά έχουν συγχωνευθεί οφείλεται στο ότι η αίσθηση, λόγω του πολύ μικρού μεγέθους παρακειμένων ατόμων, δεν μπορεί να αντιληφθεί το καθένα τους χωριστά". 'To ότι τα άτομα παραμένουν μαζί για ένα χρονικό διάστημα το αποδίδει στις συναρμογές και στις αμοιβαίες προσκολλήσεις των ατόμων... Και επί τόσο χρόνο θεωρεί ότι παραμένουν τα άτομα συνδεδεμένα μεταξύ τους, έως ότου παρουσιαστεί από το περιβάλλον κάποιο ισχυρότερο αναγκαστικό αίτιο και τα διαταράξει και τα διασκορπίσει'. Η εκπληκτική διορατική ικανότητα του Δημοκρίτου εμφανίζεται πολύ πιο κοντά στη σύγχρονη χημεία σε σύγκριση με τη θεωρία του J. Dalton (1766-1844), καθόσον ο Δημόκριτος δεν αναφέρεται, όπως ο J. Dalton, μόνο στη στοιχειομετρική αναλογία των ατόμων (αυτό που θα λέγαμε σήμερα μοριακό τύπο), αλλά προβλέπει και την 'τάξιν', δηλαδή τη διάταξη των ατόμων του μορίου (συντακτικός τύπος) καιτην 'τροπήν', δηλαδή τον προσανατολισμό των ατό­μων της ένωσης στο χώρο (στερεοχημικός τύπος). Ο Δημόκριτος προβλέπει επίσης σωστά τις ίδιες βασικές παραμέτρους που καθορίζουν μια χημική αντίδραση, δηλαδή την κίνηση, τη σύγκρουση, το μέγεθος και τη γεωμετρία ('μορφήν', 'θέσιν', τάξιν') των σωματιδίων.

Αριστοτέλης (384-322 π.Χ.):

Στον Αριστοτέλη, έναν αιώνα περίπου αργότερα, οι πιο πάνω θεωρίες απορρίπτονται, και η νέα αριστοτέλεια αντίληψη, με ελάχιστες εξαιρέσεις, θα επιβληθεί στα επόμενα 2.000 περίπου χρόνια, μέχρι την Αναγέννηση. Ο Αριστοτέλης απορρίπτει τη διακριτή και δέχεται μια συνεχή, αδιαίρετη δομή της ύλης, όπου τόσο τα διακριτά 'ριζώματα' και 'άτομα', όσο και το κενό δεν έχουν καμία θέση. Κίνηση και αλλαγή γι' αυτόν είναι η μετάβαση μιας κατ' ουσίαν αναλλοίωτης, συνεχούς ύλης από την κατάσταση της απλής δυνατότητας (δυνάμει) στην κατάσταση της εμπραγμάτωσης (ἐνεργείᾳ). Η αριστοτέλεια τελεολογική, οργανική θεώρηση της φύσης βρίσκεται στους αντίποδες της μηχανιστικής αντίληψης των ατομιστών, και ως τέτοια μπορεί να θεωρηθεί ως μία σαφής οπισθοδρόμηση σε σύγκριση με τις πρωτοποριακές αντιλήψεις του Εμπεδοκλέους και του Δημοκρίτου και της σύγχρονης χημείας.

Με έναν απαράμιλλο συνδυασμό ενόρασης και ορθολογικής σκέψης, Εμπεδοκλής και Δημόκριτος έθεσαν τα θεμέλια της επιστήμης της χημείας. Παράλληλα όμως δεν πρέπει να αγνοήσουμε την διορατικότητα και επιστημονικότητα της σκέψης του Παρμενίδη, γεγονός που αποδεικνύει το απαράμιλλο πνεύμα των Προσωκρατικών στις ποικίλες εκφάνσεις του . Έτσι, για όσους πιο πάνω αντιπαρήλθαν απαξιωτικά το "εξωφρενικό" συμπέρασμα του Παρμενίδη περί μιας ενιαίας, ακίνητης και αναλλοίωτης έσχατης πραγματικότητας, θα εκπλαγούν εαν πληροφορηθούν ότι ακριβώς αυτό το παρμενίδειο πνεύμα αναβιώνει υπό ποικίλες μορφές στις σύγχρονες φυσικές θεωρίες. Όπως είδαμε, εφαρμόζοντας ο Παρμενίδης αυστηρά την απαγωγική μέθοδο καταλήγει στο "παράλογο" συμπέρασμα ότι η έσχατη πραγματικότητα είναι αγέννητη και αθάνατη, ακίνητη... ούτε ήταν, ούτε θα είναι, διότι τώρα είναι μαζί όλη, μία, συνεχής (ὡς άἀέννητον ἐόν καί ἀνώλεθρόν ἔστιν... ἀτρεμές... ούδέποτ' ἦν, ούδ' ἔέσται, έπεί νῦν ἔστιν ὁμοῦ πᾶν ἕν συνεχές). Είναι όμως το συμπέρασμα αυτό τόσο "παράλογο", όσο εκ πρώτης όψεως φαίνεται; στην καθημερινή ζωή ο χρόνος πράγματι χωρίζεται σε τρία διαστήματα: στο "παρελθόν", στο 'παρόν' και στο 'μέλλον', όπου το "τώρα" που συνειδητοποιούμε γλιστρά ακατάπαυστα προς τα εμπρός. Το ερώτημα είναι, κατά πόσον αυτή η ροή του χρόνου αποτελεί μια αντικειμενική άποψη της πραγματικότητας, ή, όπως έγραψε ο Α. Einstein, "παρελθόν, παρόν και μέλλον δεν είναι παρά μόνον -έστω και αν αυτό αποτελεί μια επίμονη- αυταπάτη'.

Οι υποστηρικτές της συνεχούς ροής του χρόνου θεωρούν ότι το "βέλος του χρόνου" που στοχεύει προς το μέλλον στηρίζεται στο δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής, βάσει του οποίου η εντροπία (ενδεικτικό μέγεθος της αταξίας μέσα σε ένα κλειστό σύστημα) αυξάνει με το χρόνο, καταδεικνύοντας έτσι μια ασυμμετρία μεταξύ "παρελθόντος" και "μέλλοντος". Εντούτοις φαίνεται ότι κανείς δεν μπορεί να βασιστεί με βεβαιότητα στο δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής για ένα τέτοιο συμπέρασμα, διότι η ερμηνεία του, σύμφωνα με τον L. Boltzmann, είναι πιθανοκρατούμενη, και ως εκ τούτου είναι συμμετρική ως προς το χρόνο3. "Το βέλος του χρόνου", υποστηρίζει ο γνωστός θεωρητικός φυσικός Paul Davis στο πρόσφατο τεύχος του Σεπτεμβρίου 2002 του Scientific American, "καταδεικνύει μια ασυμμετρία του κόσμου μέσα στο χρόνο και όχι μια ασυμμετρία ή ροή του (ίδιου του) χρόνου. Η ένδειξη "παρελθόν" και 'μέλλον' μπορεί δικαιολογημένα να χρησιμοποιηθούν ως χρονικές κατευθύνσεις, ακριβώς όπως το 'πάνω' και το 'κάτω' μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως χωρικές κατευθύνσεις, αλλά το να μιλούμε για το παρελθόν ή το μέλλον έχει τόσο λίγο νόημα όσο το να αναφερόμαστε στο πάνω ή στο κάτω.

Ο Α. Einstein συνέδεσε τον αντικειμενικό φυσικό χρόνο με τον τρισδιάστατο χώρο, δημιουργώντας ένα αδιάσπαστο και συνεχή τετραδιάστατο χωροχρόνο, που εκφράζει τη συμπαγή, συμπαντική πραγματικότητα. Αυτή περιλαμβάνει "μονομιάς" την όλη ιστορία του κόσμου. Κίνηση και αλλαγή δεν εί­ναι παρά ένα είδος "φαινομενικής" προσήκουσας παρουσίασης του κόσμου, ο 'έοικός διάκοσμος' του Παρμενίδη, που μόνο από τον παρατηρητή συνειδητοποιείται υποκειμενικά, ενώ η αντικειμενική τετραδιάστατη έσχατη πραγματικότητα παραμένει αναλλοίωτη και ενιαία. Ό αντικειμενικός κόσμος απλώς είναι, δεν συμβαίνει', παρατηρεί ένας από τους πιο εξέχοντες μαθηματικούς του 20ού αιώνα, ο Η. Weyl. 'Μόνο στο βλέμμα της συνείδησής μας... εμφανίζεται μια τομή του κόσμου ως μια φευγαλέα εικόνα στο χώρο, η οποία συνεχώς αλλάζει στο χρόνο'. Ο ίδιος ο Α. Einstein αποδεχόταν τον χαρακτηρισμό της θεωρίας του ως παρμενίδειας. Συμπερασματικά, σημειώνει ο Κ. Popper, Όι ιστορικοί της επιστήμης και της φιλοσοφίας που είναι απρόθυμοι να αποδώσουν σε έναν μεγάλο στοχαστή όπως είναι ο Παρμενίδης μια θεωρία τόσο αυστηρά αντι-εμπειρική όσο ο απατηλός χαρακτήρας του κόσμου της αλλαγής...θα είναι ίσως λιγότερο απρόθυμοι όταν δούν ότι μεγάλοι επιστήμονες, όπως είναι ο L. Boltzmann, ο Η. Minkowski, ο Η. Weyl, ο Ε. Schrodinger, ο Κ. Godel και, πάνω από όλους, ο Α. Einstein, είδαν τα πράγματα κατά έναν παρόμοιο τρόπο με του Παρμενίδη και εκφράστηκαν με παράξενα όμοιους όρους'.