FISICA Y FILOSOFIA Estructura de la Materia Lic.Herberth Sasso Centeno Filósofo costarricense. Licenciado en Filosofía. Profesor de la materia en la Universidad & Costa Rica y en la Universidad Nacional Decano de Estudios G e n d e s de la Universidad Nacional (1978-19811 1984-1987) ViceDecano del Colegio "Andrks Belío". adscrito a la Universidad Aut6noma de Centroamérica 1990

EL ATOMISMO ANTIGUO

F

ue Leucipo quien formuló las ideas fundamentales del sistema atomista y fue Dem6crito quien lo perfeccionó. Pero por la dificultad de distinguir en la doctrina atornista lo que pertenece a uno y a otro, se expondrán en forma conjunta.

La escuela atomista ofreceuna solución nueva al problema de launidad del Ser, cuya primera versión la dio Parménides. También resuelve parcialmente la cuestión de la pluralidad de las cosas.

Su visi6n de la realidad es significativamentedistinta y se la puede considerar como una anticipación genial de las modernas teorías acerca de la constitución de la materia. En el principio existían separadamenteel Ser material lleno fonnando una masa compacta e indistinta, el Gran Vacío o lo que es lo mismo el no-Ser, y el Movimiento etemo. He aquí los tres principios existentes desde toda la etemidad. Es interesante observar como Plat6n da por supuestas como existentes desde toda la eternidad, tres clases de entidades reales y distintas que son: el mundo perfectísimo e inmutable de

las Ideas subsistentes; la materia en estado caótico y el espacio, que servirá al Demiurgo para colocar y distribuir sus obras. (TIMEO, 27 d, 52 a, 28 a-c, 29 ab). Cabe reflexionar sobre este punto. Por qué todo sistema científico o filosófico llevado a sus últimas consecuencias, nos ofrece tan s61o principios sobre los que no urge cuestionarse,ya que a pariir de ellos todo lo que se sigue es coherentey explicable aunque ellos mismos (los principios primerísimos) no sean explicados. Enel caso de los atomistas a partir de esos tres principios: masa compacta,vado y movimiento, se seguiránuna seriede consecuenciaslas cuales darán a luz la realidad. Veamos. pues, cómo surge la realidad a partir de esos principios. El Vacio impulsado por el movimiento, penetró en el Ser disgregándolo en infinitos corpúsculos indivisibles; no s61o por su dureza, sino también por su pequeñez, llenos, sólidos, compactos, hornogeneos, cualitativamente idénticos, impasibles, inalterables, indestructibles.

Son invisiblespor su pequeñez pero tiene extensión. volumen y peso. Unos son mayores que otros pero todos pesan lo mismo en igualdad de masa, y si unos cuerpos son más ligeros que otros es porque están mezclados de vacfo. Analicemos en detalle estas "realidades" que son los átomos y las características que los distinguen Me interesa aquf el concepto de "indivisibilidad". Aparentemente es tautológico hablar de átomos indivisibles. Sin embargo, bajo la perspectiva de la doctrina atomista debemos aclarar algunos aspectos, que desde el punto de vista fisico, son contradictorios. Los conceptos "indivisibilidad" e "infinitud", están, en este caso, íntimamente unidos. Un trozo de materia puede ser dividido, sus partes pueden ser divididas nuevamente en partes más pequeñas,éstas pueden ser divididas nuevamente en partes aún más pequefias, y así sucesivamente, pero no podemos imaginar que esta divisibilidad continúe eternamente. Parece natural suponer que hay partes tan pequeñas, que una nueva división resulte imposible. A pesar de ello, no podemos imaginar por qué haya de ser imposible, en principio, dividir nuevamente las partes más diminutas. Por lo menos podemos imaginar partes más pequeñas, puesto que en una escala mucho más pequefia seguimos encontrando la misma situación que en la escala normal.

De esto se dieron cuenta los filósofos griegos y entonces la hipótesis del &tomo,

de unidades indivisibles de materia, puede ser considerada como una salida, bastante natural, de la dificultad. Los fundadores del atomismo, trataron de resolver la cuestión afirmando que el átomo es etemo e indestructible,es el ser, la existenciamisma y que todas las cosas existen solamente porque están compuestas de átomos. La antítesis del "ser" y el "no ser" en la filosofia de Parmenides queda secularizada en la aniítesis de lo ""lleno" y lo "vacfo". El ser como el &tomoes indestnictible. El "vacfo" hace posible la posición y el movimiento, produce propiedades en el átomo, mientras que el "ser" escasamente puede tener otra propiedad que no sea la de la existencia. Pero aquf es donde nos enfrentamos al gran escollo. Si el vacfo hace posible la posición y el movimiento de los átomos, entonces estos poseen propiedades espaciales; luego no puede entenderse por que no haya de ser divisible. "Su divisibilidad viene a ser una propiedad fisica, más bien que fundamental". (Heisenberg, W., Ley N w a l y Estructura & la Materia). Enlos confinesde la materianos encontramosconeste irresolutoproblema. Sin solución desde el punto de vista atomista, resuelto desde la perspectiva plat6nica. Este replanteamiento platónico lo enfocaremos enseguida. No s61o la característica de indivisibilidaddel átomo me interesa analizar aquí. Otra cualidad que los atomistas atribuyen a los átomos es la "homogeneidad".

El planteamiento que hicieron Demócrito y Leucipo en tomo al átomo es estrictamente racional y cientifista. El complemento de ese enfoque no se deja ver. Ese complemento debió haber sido "lo metafisico".

Esto, que llamamos "lo metaflsico, se encuentra tan s610 en la "actitud" que los llevó sin saberlo, tal vez a establecer cimientes de lo que a la postre sería la base para el estudio de la estructura de la materia. Pero en el análisis mismo, en el desglose del problema en cuestión, hicieron caso omiso de eso que no es más que la continuación profunda de la ciencia: la metafísica. De ahí las irresolutas contradiccionesen que incurrieron. Ya hemos visto una de ellas, y que resumo con las palabras de Heisenberg: "Su divisibilidad (de los átomos) viene a ser una propiedad física más bien que fundamental". En cuanto a la homogeneidad de esas diminutas partidas digamos lo siguiente: se dice de un todo que es homogeneo cuando sus partes de extensión espacial o de duración temporal tienen la misma cualidad.

Esta cuestión, de la homogeneidad de los átomos,puede ser inteIpretadade dos manera diferentes. Por una parte, el átomo es homogéneo en relación con los demás, y por otra, es homogéneo "en sí''. Los pocos textos que se conservan de los fundadores del sistema atomista no establecen en cuál de los dos sentidos se habla de "homogeneidad". Desde el punto de vista de las fuentes, no hay luz sobre el asunto. Si se habla de la homogeneidad del átomo en relación con los demás (pluralidad) la postura es coherente y no hay trascendencia a nivel de contradicción. Si por el contrario, se interpreta la homogeneidad del átomo como homogCneo en sí, nos enfrentamos a un problema. Hemos dicho antes que los átomos tienen extensión, volumen y peso. Es decir, son cuerpos reales, tangibles, si se quiere. En una palabra sonUcosas'*.Es fácil deducir de lo anterior que son finitos, puesto que son cosas, en casi la misma medida que lo es la pluma con que escribo ahora. Y de lo finito no sepuede predicarla homogeneidad en sí. Recordemosque un todo es homogéneocuando sus partes de extensión espacial tienen la misma cualidad. En una "esferita" absolutamente minúscula y absolutamente finita sus partes de extensión espacial no tienen la misma cualidad. Aquellas que disten más del límite, serán cualitativamente distintas de aquellas que más se aproximen. De ahí el impedimento de que los átomos sean homogéneos en sí. Este es el mismo problema que se plantea al estudiar el Serde Pwénides. Este Ser panneneico es un Ser-ente, un Ser-cosa. Se trata de un ser real-existente y particular. Es finito espacialmente aunque sea infinito temporalmente. Y por ser finito espacialmente,no puede ser homogéneo, como lo afirmó Parménides. Hasta aquí hemos analizado los átomos como un producto del "choque" del Vacío con el Ser. Este "choque" claro está ileva implícita la idea de movimiento. El movimiento natural de los átomos es rectilíneo. Al moverse en el espacio vacío chocan entre sí y dan origen a los compuestos, es decir, a las "cosas" o realidad circundante. Los cuerpos se constituyen entonces por agregación de los átomos y se destruyen por su disgregación. Lo que diferenciará un cuerpo de otro será la forma, orden y posición de los átomos. Para ilustrar este aspecto Aristótelesempleaba las letras del alfabeto: A y N se distinguen por su figura; las letras AN y NA por su orden, y las letras H e 1 por su posición (Aristbteles, Me@sica, 14: 985 b 4).

La finalidad en el sistema atomista no existe. El movimiento, los choques, las agrupaciones y separaciones de los átomos están regidos por una ley fatal que obra ciegamente. No existe el azar, todo sucede por necesidad en virtud de un movimiento puramente mecánico. "Nada sucede sin razón, sino todo por razón y por necesidad". Wucipo)

Han dado a luz, a la realidad. Sus primeros principios son los átomos con todo lo que de grandeza tienen y con todos los defectos e incoherencias en que inrwriercm al formular el sistema. Veremos ahora cómo Platón, de mentalidad profundamente metafísica, aborda el problema de la estructura de la materia, desde otro punto de vista: el punto de vista matemático. EL REPLANTEAMIENTO PLATONICO

Demócnto y Leucipo, así como Empédocles, incmieron en el mismo error. Los atomistas, intentaron llegar a las partes a m a s de la materia y se encontraron con que éstas son los dtomos. Pero estos átomos como vimos anteriormente son entes físicos, seres reales, en una palabra "cosas". O sea, se define la estructura de la materia a partir de algo que es igualmente material: el átomo.

O m tanto sucedió a Empédocles quien a partir & los cuatro elementos, agua, aire, fuego y tierra intentó deducir toda la realidad material. Sin embargo, esos elementos básicos son tan materiales como la realidad material en cuál es el fundamento en esos elementos y nunca partir de ellos. Platón probablemente se percató de esto. Es así como para explicar el fundamento primerísiio de la estructura de la materia parte de lo no material, de lo inextem y de lo inespacial. Este punto de partida será el "punto matemático". En efecto "el punto" que es una idea o una relación pem que no lo encontramos en el cúmulo de entes que nos rodean. Ese "punto" que constituye"la línea", poseedora esta de una sola dimensión. A partir de la lfnea (punto de escom) -nos explica Plat6n en el Tirneo, que ha

sido llamado por Brunschvicg "novela física", se forma el triángulo. De estos a su vez se deriva toda la realidad. Flatón recurre a los tres tipos de triángulos: isósceles, escaleno y equiiátero. Este úitimo comesponde a la tercera especie de triángulos, procede del segundo,como veremos enseguida

Entre los triángulos escalenos hay uno significativamente especiai, el más bello, lo llama Platón: Este es aquel cuya hipotenusa es el doble del lado menor:

Es el más "bello" porque unido a otro igual da origen a la tercera especie de triángulos: la especie de los triángulos equiláteros:

A pesar de esto, Platón prefirió construir el triángulo equildtero en vimid del concepto de simetría. Recuerdese la importancia de esta noción en el pensamiento griego.

~i

punto c e n m es un punto simetnco.

Según se una esta superficie obtenemos los sólidos regulares. El triángulo escaleno explica la estructura del fuego, del aire y del agua de la siguiente manera: Fuego:

4 equiláteros

24 escalenos

Aire:

8 equiláteros

48 escalenos

Agua:

20 equilateros

120 escalenos

El elemento tierna está formado de seis cuadrados básicos, Cstos formados de vienticuatro triángulos elementales isósceles.

S610 los elementos, hechos a base de los triángulos escalenos,pueden transmut m e unos en otros. El elemento tierra no se transmuta ya que los triángulos isósceles, s61o pueden dar origen a cuadrados básicos. Hemos visto, como Platón retoma los cuatro elementos de Ernpédoclesy da una explicación de cómo se forman. Empédocles habfa dado por finalizada su visión retrospectiva de la naturaleza al detenerse en los cuatro elementos básicos. A partir de eilos se da todo lo dem h... pero no se da razón de eilos mismos. Plat6n ileva más allá el análisisy lo detiene,o lo que es lo mismo, parte del punto matemático. Plat6n se ocupó de los problemas suscitadospor Leucipo y Demócrito e incluso aceptó la idea de las unidades de materia más pequeñas, pero criticó vehementemente

la tendencia de esa filosofía a considerar los átomos como la base misha de la existencia, como los únicos objetos materialmente existentes. Los átomos de Platón no eran originalmente cuerpos materiales, sino formas geométricas, los cuerpos regulares del matemático. Estos cuelpos eran, de acuerdo con el punto de partida de su filosofía, de algún modo, las ideas subyacentes a la esauctura de la materia y caracterizadorasdel comportamiento físico de los elementos, a los cuales pertenecían. Todo lo anterior concuerda plenamente con el tema central de la fdosofla de Plat6n. La estructura fundamental en los fenómenos no la revelan los objetos materiales, como los átomos democritianos, sino las "formas", las "ideas", que determinan a los objetos matexiales. Las ideas son más fundamentales que los objetos. Pero examinemos que sentido tiene hablar de formas, ideas, o estructuras geomCtricas,como fundamento o principio de la Naturaleza. Y es que desde un punto de vista racional resulta más asequible la idea de que la realidad nos ofrece, en última instancia, los llamados átomos y que Cstos son pequeííísimos e invisibles. Sin embargo, hoy sabemos que el átomo reúne en sí partículas aún más pequefías que se conocen con el nombre de protones, neutrones y electrones. Ya no es el átomo la realidad Última. Existen los protones, neutrones y electrones que de ninguna manera -sin embargo- vienen a sustituir al átomo. No son, Cstos, tampoco, el fundamento de la realidad. Ese fundamento sed el sentido platónico que hemos expuesto. La cuestiónde la existenciade los átomosguarda una remota semejanza formal, con la cuestión matemática de la existencia de la raíz cuadrada de -1. Aunque la matemática elemental enseña que entre los números naturales no existe tal raíz cuadrada, los enunciados matemáticos más importantes,sólo adquieren su forma más sencilla cuando se murre a ella, introduciCndola a modo de un nuevo símbolo, y en esta medida queda fundamentada su existencia por tales enunciados. Análogamente, las experiencias de física actual, nos enseiian que no existen átomos como simples objetos corpóreos, pero que s6lo introduciendo el concepto de átomo, es posible formular con sencillez las relaciones que determinan todos los procesos físicos y químicos. Es por esto que Wemer Heisenberg nos dice: la Física le ha dado la raz6n a Platón

EL PUNTO DE VISTA ACTUAL: W. HEISENBERG

Las unidades más pequeñas de la materia no son, de hecho, objetos fisicos en el sentido ordinario; son formas, ideas que pueden ser expresadas de manera inequivoca, sólo en el lenguaje matemático. Tanto Demócrito como matón abrigmn la esperanza común de que a travCs de las unidades más pequeñas de materia nos acercamos a lo "UNO,al principio unificador que rige el universo. Dificilmente puede olvidarse la búsqueda de ese principio. Hoy, aún no sabemos cuál es. Pero si sabemos que el atomismo democritiano no satisface nuestra inquietud. No es el átomo de Demócrito el principio unificador, lo uno. Platon, por su parte, estaba convencido de que este principio @a expresarse y comprenderse solamente en términos matemáticos. Tuvo razón al creer que en el meollo de la naturaleza encontramos en último témino, simetríasmatemáticas. Es cierto que sus simetríasno eran del todo correctas, pero no podría esperarse que, careciendo de todos los detalles empiricos, pudiera hallar las respuestas c o m t a s en los detalles. Tal vez el mayor acierto de Platon -y en general de los filósofos antiguos- fue que se plantearon las preguntas correctas. Wemer Heisenberg se ha declarado"a favordel idealismo platónico y en contra del materialismo". Esta elección la ha hecho quizá basado en el conocimiento de que la partícula elemental indivisible de la ffsica moderna, no posee la propiedad de llenar el espacio en mayor medida que otras propiedades, como el color y la solidez.

No es por su naturaleza, una forma material, en el espacio y en el tiempo, sino

tan solo en cierto modo un simbolo, con el cual adquieren las leyes de la naturaleza una forma sencilla. La teoría at6mica de la física moderna se distingue esencialmente de la atomf tica antigua, en que ya no admite un desmllo o interpretaciónque se traduzca en una ingenua imagen materialista del mundo, pues los átomos no son ya formas corp6reas en sentido riguroso. Está justificado decir que la teoría moderna encarna con mayor pureza que la antigua, la idea fundamental de la atomística.

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