Atomismi

Atomismi on filosofinen oppi, jonka mukaan kaikki aine koostuu jakamattomista osista. Luonnonfilosofiassa atomismi eli atomioppi on käsitys, jonka mukaan kaikki olemassa oleva koostuu atomeista. Laajassa mielessä atomistinen on jokainen teoria, joka väittää kokonaisuuden rakentuvan ja selittyvän yksinomaan muuttumattomista perusosasista.
Antiikin kreikassa atomistit olivat eräs esisokraattisten filosofien ryhmä. Atomiopin isänä pidetään Leukipposta 400-luvulla eaa. Tunnetuin atomisti oli tämän oppilas Demokritos. Intialaisessa filosofiassa atomismia ovat edustaneet muun muassa vaisheshika-koulukunta sekä buddhalainen atomismi.
Antiikin aikainen atomismi jäi aristoteelisen luonnontieteen jalkoihin ja joutui välillä unohduksiin. Klassinen fysiikka ja kemia omaksuivat atomiopin 1800-luvulla, ja 1900-luvun alussa moderni fysiikka loi atomiteorian. Myös itse atomi löydettiin ja hajotettiin alkeishiukkasiksi.

Atomin merkitys atomismissa

Sanat ”atomismi” ja ”atomi” ovat peräisin muinaiskreikan sanasta ἄτομος, atomos, joka tarkoittaa ”jakamatonta”. Termi ”atomi” voidaan ymmärtää kahdella eri tavalla: joko fysikaalisten tieteiden käyttämässä merkityksessä, tai filosofisessa merkityksessä. Oppina atomismi yhdistetään yleensä jälkimmäiseen: se on oppi, jonka mukaan atomit ovat kaiken todellisen, tunnettavissa olevan aineen ”perusrakennuspalikoita”, ja kaikki mikä on olemassa koostuu atomeista. Atomismi on näin materialistinen kanta siinä, että sen mukaan kaikki aine koostuu atomeista, eikä mitään muuta kuin atomeja ole olemassa.
Atomismin mukaan kaikki aine kaikkeudessa koostuu hyvin pienistä, tuhoutumattomista osasista, joita kutsutaan atomeiksi. Atomiopin mukaan atomit ovat pienimpiä osia, joihin aine voidaan jakaa. Atomit ovat joko vailla kokoa (eli pisteen kokoisia) tai hyvin pieniä. Kreikkalaisessa atomiopissa atomien katsottiin olevan hyvin pieniä. Intialaiset buddhalaiset filosofit, kuten Dharmakirti, kehittelivät myös omanlaistaan atomioppia. Siinä atomit olivat hetkellisiä, niin että ne ovat olemassa vain hyvin lyhyen ajan.
Kun fyysikot ja kemistit tutkivat alkuaineita 1800-luvulla, he tunnistivat atomit niiksi jakamattomiksi yksiköiksi, joista luonnonfilosofiassa oli pitkään puhuttu. Siksi niille annettiin jakamattomuuteen viittaava nimi ”atomi”. 1900-luvulla atomien havaittiin kuitenkin koostuvan vielä pienemmistä osista, elektroneista, neutroneista ja protoneista; ja protonien ja neutronien edelleen kvarkeista. Siksi kysymys siitä, onko aine äärettömästi jaettavaa, on noussut uudelleen. Joka tapauksessa nykyään näiden alkeishiukkasten, päinvastoin kuin atomien, voidaan katsoa vastaavan niitä jakamattomissa olevia entiteettejä, joista historiallinen atomismi on ollut kiinnostunut.
Atomismi voi johtaa siihen ontologiseen näkemykseen, että vain atomit ovat todella olemassa, mutta osista koostuvat osat eivät. Tätä kutsutaan mereologiseksi nihilismiksi. Useimmat nykyaikaiset filosofit eivät kuitenkaan ole valmiita hyväksymään atomismia tässä merkityksessä. Simples-teoria on atomismin kaltainen teoria, mutta siinä myös muita kuin atomeja (tai simplejä) on olemassa.

Antiikin kreikkalainen atomismi

Atomistit olivat ryhmä esisokraattisia filosofeja antiikin Kreikassa. Kreikkalaisen atomiopin isänä pidetään Leukipposta. Tunnetuin atomisti oli tämän oppilas Demokritos, joka kehitti ensimmäisenä teorian atomeista, jakamattomista perusyksiköistä. Heitä kutsutaan kotipaikkansa mukaan abderalaisiksi. Atomismin omaksuivat myös Epikuros ja epikurolaiset.

Abderalaisen koulukunnan atomismi

Leukippos ja hänen oppilaansa Demokritos opettivat 400-luvulla eaa., että näkymättömissä oleva kaikkien fysikaalisten kappaleiden substanssi koostuu atomeista ja tyhjyydestä. Sekä atomit että tyhjä olivat ikuisia: niitä ei ollut luotu eivätkä ne koskaan tuhoutuisi. Demokritos tuli kuuluisaksi tästä opista, mutta hän seurasi siinä hyvin läheisesti opettajansa Leukippoksen ajatuksia. Leukippokselta ei ole säilynyt kirjoituksia, ja Demokritoksenkin teoksista on säilynyt vain joitakin katkelmia.
Demokritoslaisen atomiopin mukaan tyhjyys on ääretön, ja tarjoaa tilan, jossa atomit voivat liikkua, kasautua yhteen muodostaakseen kappaleita, tai hajaantua. Atomien erilaiset kasaumat ja hajaantumat saavat aikaan havaittavien kappaleiden moninaisuuden. Vaikka eliöt voivat tuntea kuumaa ja kylmää, tällaisilla ominaisuuksilla ei ole todellista olemassaoloa. Ne ovat pelkkiä eliöihin sijoittuvia aistimuksia, jotka ovat seurausta kosketuksiin joutumisesta erilaisten tyhjässä tilassa olevien atomien muodostamien kappaleiden kanssa.
Demokritoksen ajatukset ovat säilyneet enimmäkseen välikäsien, joskus epäluotettavien ja ristiriitaisten, kautta. Parhaiten atomioppi tunnetaan Aristoteleen kritiikin kautta. Aristoteles näki Demokritoksen merkittävänä haastajana luonnonfilosofiassa.

Epikurolainen atomismi

Epikuros opiskeli atomioppia Nausifaneen oppilaana, joka oli itse ollut Demokristoksen oppilas. Epikuros sovelsi atomismia oman eettisen teoriansa, jonka eräinä keskeisinä tavoitteina olivat jumalien ja kuoleman pelon poistaminen, pohjana. Myös Epikurokselta on säilynyt vain vähän omia kirjoituksia. Säilyneet teokset hyödyntävät Demokritoksen teoriaa auttaakseen ihmisiä ottamaan vastuu omasta elämästään ja onnellisuudestaan. Epikurolaista atomismia käsitellään muun muassa Epikuroksen kirjeessä Herodotokselle.
Epikuroksen ajatukset tulevat hyvin esille myös hänen seuraajiensa teoksista, joista merkittävimpiin kuuluu Lucretiuksen teos Maailmankaikkeudesta. Niistä voi päätellä jotain esimerkiksi maailmankaikkeuden kehitystä koskevista näkemyksistä. Epikuroksen mukaan ikuisesti tyhjyydessä putoavat atomit ovat jatkuvassa pyörreliikkeessä, jossa ne törmäilevät toisiinsa. Atomien liikkeissä tapahtuu myös satunnaisia poikkeamia (clinamen), millä Epikuros selitti vapaan tahdon.

Atomioppi joutuu unohduksiin

Atomiopin hylkäämistä on pidetty yhtenä Aristoteleen suurena virheenä, mutta tulee huomata, tuona aikana Demokritoksen teoria oli pelkästään spekulatiivinen, eikä sitä voitu testata kokeellisesti. Vaikka atomismi osoittautuikin myöhemmin hedelmällisemmäksi teoriaksi, antiikin aikana Aristoteleen lähestymistapa näytti monilla tavoilla lupaavammalta lähtökohdalta fysiikan tutkimiselle.
Aristoteelinen luonnonfilosofia jättikin atomismin alleen lännessä pitkäksi ajaksi. Atomistiset perinteet säilyivät kuitenkin olemassa intialaisessa ja islamilaisessa ajattelussa. Lännessäkin tieto atomistien ajattelusta säilyi Aristoteleen teosten ja niihin tehtyjen kommentaarien kautta. Muun muassa Galenos käsitteli 100-luvulla atomistien ajatuksia laajasti Aristoteles-kommentaareissaan. Atomismin historiaa tutkineen Joshua Gregoryn mukaan atomismin alalla ei tapahtunut mitään merkittävää Galenoksen jälkeen, kunnes Pierre Gassendi ja René Descartes herättivät sen uudelleen henkiin 1600-luvulla.
Atomististen oppien tuntemuksesta on kuitenkin pieniä merkkejä myös keskiajalta. Esimerkiksi Nicholas Autrecourtlainen katsoi 1300-luvulla, että kaikki aine, avaruus ja aika koostuvat jakamattomista atomeista, pisteistä ja hetkistä, ja että kaikki syntyminen ja häviäminen on seurausta atomien uudelleenjärjestymisestä. Ajatuksen yhtäläisyydet al-Ghazalin ajattelun kanssa viittaavat siihen, että Nicholas on saattanut tuntea tämän teoksia, mahdollisesti Averroeksen niitä vastaan suuntaamien teosten kautta.

Intialainen atomismi

Intialaisen filosofian atomismi sai monien muiden intialaisen filosofian liikkeiden tavoin alkunsa kielellisestä analyysistä. 600-luvulla eaa. elänyt Veda-kirjojen tutkija ja grammaatikko Yaska tutki teoksessaan Nirukta sitä, kuinka kielelliset rakenteet saavat merkityksensä. Hän omaksui atomistisen näkemyksen, jonka mukaan sanat ovat merkityksen ensisijaisia kantajia. Sanoilla on siis ensisijainen ontologinen asema merkitystä määriteltäessä; sanat (pada) ovat ensisijaisia elementtejä (prakrti), joista lauseet koostuvat.
Tästä näkemyksestä väiteltiin intialaisessa filosofiassa 1700-luvulle saakka sekä hindulaisen filosofian mimamsa- ja nyaya-koulukunnissa että buddhalaisessa filosofiassa. Kilpailevan holistisen näkemyksen mukaan lauseet olivat ensisijaisia elementtejä, jotka annetaan alun perin silloin kun sanat lausutaan, ja sanoihin päästään vain analyysin ja abstrahoinnin kautta. Nämä kaksi näkemystä tunnettiin nimellä a-kShaNDa-pakSha (jakamattomuus eli lauseholismi), näkemys, jota kehitti myöhemmin Bhartrihari (n. 500 jaa.); ja kShaNDa-pakSha (atomismi), näkemys, jonka mimamsa- ja nyaya-koulukunnat omaksuivat.
Atomioppi siirtyi kielestä tietoteoriaan siinä vaiheessa kun nyaya ja vaisheshika sekä buddhalainen ja jainalainen teologia kehittivät filosofisempia näkemyksiä. Bhagavad Gita (400–200-luku eaa.,) on eräs varhaisia tekstejä, joka mainitsee atomit (anu tai aṇor) (luku 8, jae 9). Eräs toinen mahdollinen lähtökohta intialaiselle atomismille on eternalistinen shAshvata-vAda -oppi, jonka mukaan alkuaineet ovat ikuisia.
Tutkijat ovat keskustelleet paljon intialaisen atomismin alkuperästä. Yleisin näkemys on, että kreikkalainen ja intialainen atomismi kehittyivät itsenäisesti. Jotkut ovat kuitenkin epäilleet tätä, koska näkemyksissä on paljon yhtäläisyyksiä ja Intia on suhteellisen lähellä Kreikkaa. Diogenes Laertios kertoo Demokritoksen tutustuneen Intiassa gymnosofisteihin.
Will Durantin mukaan kaksi hindulaisen ajattelun järjestelmää tulevat luonnonfilosofisissa teorioissaan hyvin lähelle kreikkalaisia. Vaishesikan perustaja Kanada katsoi, että kaikkeus koostuu erilaisista atomeista. Jainalaiset tulivat vielä lähemmäksi Demokritosta katsomalla, että kaikki atomit ovat samanlaisia, ja tuottavat erilaisia havaittavia ominaisuuksia erilaisten yhdistymiensä kautta. Kanada katsoi valon ja lämmön olevan saman substanssin muunnelmia. Udayana opetti kaiken lämmön tulevan auringosta; Vachaspati katsoi valon koostuvan pienistä hiukkasista, jotka virtaavat valon lähteestä silmään.
Keskiajalla intialainen atomismi oli luonteeltaan enimmäkseen filosofista ja uskonnollista. Koska Veda-kirjat eivät mainitse atomeita, atomismi ei ollut oikeaoppista kaikissa hindulaisen filosofian koulukunnissa. Buddhalainen ja jainalainen filosofia sen sijaan olivat halukkaampia hyväksymään atomismin.

Nyaya-Vaisheshika

Nyaya- ja vaisheshika-koulukunnat kehittivät erään varhaisimmista atomismin muodoista. Tutkijat ajoittavat niiden kirjoitukset 500-luvun eaa. ja ensimmäisen vuosisadan eaa. väliselle ajalle. Vaisheshika-koulukunnan atomismi muistutti tietyllä tapaa aristoteelista ajattelua. Heidän mukaansa atomeja on neljää perustyyppiä, jotka voidaan jakaa yleisiin (ekstensiivisiin) ominaisuuksiin ja erityisiin (intensiivisiin) ominaisuuksiin.
Jainalaisen ajattelun tavoin nyaya-vaishesika-atomisteilla oli yksityiskohtaisia teorioita siitä, kuinka atomit yhdistyvät toisiinsa. He katsoivat, että atomit muodostavat ensin pareja (dyadeja), ja sen jälkeen parien kolmikoita (triadeja), jotka ovat pienimpiä nähtävissä olevia aineen yksiköitä.

Buddhalaisuus

Buddhalainen atomismi kehittyi ennen 300-lukua eaa. Buddhalaisilla atomisteilla oli vaisheshika-koulukunnan tavoin aristotelismia muistuttava atomiteoria. Sen mukaan atomeja on neljää eri lajia, vastaten klassisia alkuaineita. Jokaisella alkuaineella oli tietty ominaisuus, kuten kiinteys tai liike, ja se suorittaa alkuaineiden sekoituksissa tiettyä toimintoa, kuten tarjoaa tukea tai aikaansaa kasvua. Kuten jainalaiset, buddhalaiset yhdistivät atomismin teologisiin ajatuksiinsa. Myöhemmät intialaiset buddhalaiset filosofit, kuten Dharmakirti ja Dignāga, katsoivat atomien olevan energiasta koostuvia, pisteen kokoisia ja vailla kestoa.

Jainalaisuus

Laajin ja parhaiten säilynyt intialaisen atomismin teoria on peräisin jainalaisuudesta, viimeistään ensimmäiseltä vuosisadalta eaa. Eräitä aineeseen ja atomeihin viittaavia jainalaisia kirjoituksia ovat Panchastikayasara, Kalpasutra, Tattvaarthasutra ja Pannavana Suttam. Jainalaiset katsoivat kaikkeuden koostuvan sieluja lukuun ottamatta kokonaan atomeista. Atomit (paramāņus) nähtiin kaiken aineen perusrakenneosina.
Jainalainen atomin käsite oli hyvin lähellä kreikkalaista atomismia, eroten lähinnä atomien ominaisuuksien osalta. Jainalaisuudessa jokaisella atomilla oli tietty väri, maku, haju sekä kahdenlainen tuntu, vaikkakin on epäselvää, mitä jälkimmäisellä tarkoitettiin. Atomit voivat olla olemassa kahdessa eri tilassa: ne voivat olla hienoja, jolloin ne mahtuvat äärettömän pieneen tilaan; tai karkeita, jolloin niillä on ulottuvuus ja ne vievät äärellisen tilan.
Tietyt atomien ominaisuudet vastaavat alkeishiukkasia. Atomeja esimerkiksi luonnehtii jatkuva liike, joka on suoraviivaista, mutta toisten atomien läheisyydessä kaarevaa. Atomeja kuvataan myös sellaisina, että niillä on positiivinen (snigdha, hieno) ja negatiivinen (rūksa, karkea) varaus, jonka avulla ne kykenivät sitoutumaan toisiinsa. Vaikka atomit koostuivat samasta perussubstanssista, ne kykenivät yhdistymään ominaisuuksiensa perusteella eri yhdistelmiksi, jotka vastaavat kreikkalaista käsitystä klassisista alkuaineista: maa, vesi, varjo, aistittavat oliot, mieli, karminen aine, jne. Jainalaisille karma oli naturalistinen, mekanistinen ilmiö, joka aiheutuu hienojakoisen karmisen aineen kerääntymisestä sieluun. Jainalaisilla oli myös yksityiskohtaisia teorioita siitä, kuinka atomit voivat yhdistyä, reagoida, väreillä, liikkua yms. Kaikki tämä oli täysin determinististä.

Islamilainen atomismi

Atomismi voidaan löytää myös varhaisesta islamilaisesta filosofiasta. Se edustaa synteesiä kreikkalaisen ja intialaisen ajattelun välillä. Kuten kreikkalaiseen ja intialaiseen atomismiin, myös islamilaiseen atomismiin liittyi jännitteitä suhteessa uskonnolliseen oikeaoppisuuteen. Ajatus oli kuitenkin niin hedelmällinen ja joustava, että se säilyi eräissä islamilaisissa koulukunnissa pitkään.
Menestyksekkäin islamilaisen atomismin muoto oli aš'ariittien ajattelu, erityisesti al-Ghazalin (1058–1111) töissä. Aš'ariittien atomismissa atomit ovat ainoita ikuisia, aineellisia olemassa olevia entiteettejä, ja kaikki muut asiat ovat ”aksidentaalisia” siinä merkityksessä, että ne ovat vain lyhytkestoisia. Mikään aksidentaalinen ei voi olla minkään muun paitsi aistihavainnon syynä. Kontingentit tapahtumat eivät ole luonnollisten fysikaalisten syiden aiheuttamia, vaan seurausta Jumalan jatkuvasta väliintulosta, jota ilman mitään ei voisi tapahtua. Näin luonto on täysin riippuvaista Jumalasta. Tämä sopii yhteen aš'ariittien muiden kausaatiota – tai sen puutetta – koskevien ajatusten kanssa.
Muut islamilaisen ajattelun perinteet hylkäsivät aš'ariittien atomismin ja valitsivat sen sijaan useimmiten aristotelismin. Muun muassa Averroes (1126–1198) hylkäsi al-Ghazalin ajattelun ja tutki sen sijaan Aristoteleen teoksia. Hänen kommentaarinsa vaikuttivat paljon myöhempään juutalaiseen ja kristilliseen skolastiseen ajatteluun.

Uuden ajan atomismi

Aristoteelinen luonnonfilosofia vallitsi eurooppalaisissa yliopistoissa suuren osan keskiaikaa. 1500-luvun lopussa kritiikki aristoteelista luonnontiedettä kohtaan kasvoi, kun kokeellinen luonnontiede sai jalansijaa. Todistusaineiston alkaessa painaa vanhaa fysiikkaa vastaan, atomismi ilmestyi lopulta takaisin uudessa muodossa. Merkittäviä hahmoja atomismin uudelle synnylle olivat Pierre Gassendi, Robert Boyle ja René Descartes, mutta tätä työtä auttoivat myös monet muut henkilöt.
Eräisiin ensimmäisiin englantilaisiin atomisteihin kuuluu joukko amatööritieteilijöitä, jotka tunnetaan nimellä Northumberlandin piiri. Sitä johti Henry Percy (1585–1632), Northumberlandin 9:s jaarli. Vaikkakaan he eivät julkaisseet paljoa, he olivat levittämässä atomistista ajattelua Englannin tiedemaailmaan. He ovat saattaneet osaltaan vaikuttaa Francis Baconiin, josta tuli atomisti noin vuonna 1605, vaikkakin hän hylkäsi jotkut atomistiset väitteet myöhemmin. Klassisen atomismin uudelleenherättämisen lisäksi ryhmä oli edelläkävijöitä kopernikaanisen ajattelun hyväksymisessä. Muita merkittäviä atomisteja 1500-luvun lopulla ja 1600-luvun alussa olivat Giordano Bruno, Thomas Hobbes (joka myös muutti suhtautumistaan atomismia kohtaan myöhemmällä urallaan), sekä Thomas Harriot.
Tunnetumpi atomismin kannattaja 1600-luvun alkupuolella oli Galileo Galilei (1564–1642). Hän julkaisi ensimmäisen atomismiin perustuvan teoksen, Discorso intorno alle cose che stanno in su l’acqua o che in quella si muovono, vuonna 1612. Teoksessaan Il Saggiatore (1623) hän esitti täydellisemmän fysikaalisen järjestelmän, joka perustui aineen korpuskulaariteoriaan, jossa kaikki ilmiöt — paitsi ääni — olivat seurausta liikkeessä olevasta aineesta. Galileo oli löytänyt tekemiensä kokeiden kautta useita ongelmia aristoteelisessa fysiikassa, ja hän hyödynsi atomismia korvatakseen sen osin, mutta hän ei koskaan sitoutunut atomismiin täysin.
Galilein putoavilla kappaleilla ja kaltevilla pinnoilla tekemät kokeet johtivat ajatuksiin inertiaalisesta liikkeestä ja kiihtyvästä vapaasta pudotuksesta. Nämä olivat ristiriidassa aristoteelisten impetusteorian ja luonnollisen paikan teorian kanssa. Atomismi ei voinut selittää putoamiseen liittyviä lakeja, mutta oli yhteensopiva inertia-ajatuksen kanssa, koska klassisessa atomismissa liike säilyi, päinvastoin kuin aristoteelisessa fysiikassa. Galilei-tutkija Pietro Redondi on jopa ehdottanut, että syy siihen, miksi kirkko vainosi Galilein ajatuksia, oli siinä, että tämä hylkäsi aristoteelisen filosofian ja kannatti atomismia.
Atomismi ei kuitenkaan herännyt toden teolla henkiin ennen kuin Descartes ja Gassendi julkaisivat fysiikan järjestelmänsä, joka Descartesilla perustui korpuskulaareihin ja Gassendilla atomeihin. Descartesin mekanistisessa korpuskularismissa oli paljon yhtäläisyyksiä atomismin kanssa, ja sitä voidaan pitää eräänä sen versiona. Descartes katsoi kaiken fysikaalisen koostuvan pienistä aineen ”korpuskulaareista”. Kuten antiikin ajan atomistit, Descartes katsoi, että aistimukset, kuten maku- tai lämpöaistimus, ovat seurausta näiden pienten ainesosasten muodosta ja koosta. Merkittävin ero korpuskularismin ja atomismin välillä oli näkemyksessä tyhjiön olemassaolosta. Descartes katsoi, ettei tyhjiön olemassaolo ole mahdollista, vaan ainetta oli joka paikassa. Toinen merkittävä ero oli Descartesin näkemyksessä mielen ja ruumiin dualismista (kartesiolainen dualismi), joka mahdollisti muiden kuin aineellisten asioiden, kuten sielujen ja Jumalan, olemassaolon.
Pierre Gassendin (1592-1655) järjestelmä oli lähempänä klassista atomismia, kuitenkin ilman sen ateistista pohjavirettä. Gassendi oli ranskalainen katolinen pappi, joka toimi myös luonnonfilosofina. Hän oli hyvin kiinnostunut kreikkalaisista atomisteista ja epikurolaisuudesta, ja pyrki puhdistamaan atomismin siihen yhdistetystä ateismista ja harhaoppisuudesta. Gassendi muotoili atomistisen mekanistisen filosofiansa osaksi vastauksena Descarteelle. Hän vastusti erityisesti Descartesin reduktionistista näkemystä siitä, että fysiikassa vain puhtaan mekanistiset selitykset ovat päteviä, sekä geometrian soveltamista koko fysiikkaan.
Atomismi tuli hyväksytyksi lopulta laajemmin Robert Boyle (1627–1692) esittämässä muodossa, joka oli yhdistelmä kahdesta ranskalaisen atomismin järjestelmästä. Teoksessaan The Sceptical Chymist (1661) Boyle osoittaa joitakin ongelmia aristoteelisessa fysiikassa, jotka ovat seurausta kemiallisista kokeista, ja tarjoaa atomismia mahdolliseksi vastaukseksi. Mekanistinen filosofia oli tuohon aikaan tulossa yleisesti hyväksytyksi, ja auttoi siinä, että atomismi sai laajempaa hyväksyntää. Vaikka atomismissa oli ongelmansa, 1600-luvun loppupuolelle tultaessa oli selvää, että se oli parempi vaihtoehto kuin aristoteelinen fysiikka; erityisesti siksi, että se oli yhteensopiva mekanistisen ajattelun kanssa.