ATOMIZAM RUĐERA BOŠKOVIĆA

Objavljeno 21/04/2016

Tekst: dr. sc. Nenad Raos

Foto: www.eznanost.com

Kad čujemo riječ »atom« i »atomizam« odmah pomislimo na suvremenu kemiju i fiziku, kemijske formule, nuklearne elektrane i – ne daj Bože – nuklearne (»atomske«) bombe. Neki će pomisliti i na stare grčke filozofe Leukipa i slavnijeg mu učenika Demokrita, pa onda još na Epikura i Tita Lukrecija Kara koji je Epikurovo učenje sačuvao za vjekove u sjajnom epu De rerum natura (O prirodi), o kojem smo pisali u četvrtom broju ovogodišnje Prirode. No štogod da mislimo o atomizmu, o njemu uvijek mislimo kao o znanstvenoj teoriji. Postoje sitne, najsitnije čestice koje se međusobno povezuju u veće čestice, a te veće čestice u još veće. Jesu li te najsitnije čestice povezane kukicama, kako su vjerovali epikurejci ili se pak sve međudjelovanje atoma i molekula svodi na elektromagnetske sile, kako nas uči suvremena znanost, zapravo i nije važno; ono što je važno jest da se sve na ovom svijetu, pa i materija sama, može, baš poput sata, rastaviti na sastavne dijelove. To je ideja mehanizma. Druga ideja, bolje reći filozofski problem, koji leži u korijenu atomizma je problem kontinuiteta i diskontinuita, punine i praznine, atoma i praznog prostora. Obje te misli, da se sve sastoji od dijelova, a da se ti dijelovi opet nalaze u posve praznom prostoru (vakuumu) čini nam se posve naravnim. No, to je samo zato što živimo u vremenu u kojem živimo. Već ljudima koji su živjeli tristo ili četristo godina prije nas takva misao bila je ne samo daleka, nego i gotovo apsurdna.

Priroda kao organizam – priroda kao mehanizam

Teško bi sad bilo svu filozofiju prirode, svu predodžbu prirode kroz stoljeća svesti na nekoliko rečenica. Ipak, usudio bih se reći da je temelj svih filozofskih pravaca bila pretpostavka o postojanju nekakvog duha koji oživotvoruje (animira) materiju, bilo da se taj duh nalazi izvan materije ili je pak s njom nerazdruživo povezan. Materija je, čista materija, shvaćana kao nešto posve pasivno, mrtvo. Bilo da je riječ o Platonovim »vječnim bićima« (idejama) koja su u materiju »utisnuta«, o Aristotelovoj entelehiji i »prvoj materiji« (prote hyle ili, latinski, materia prima) ili o neoplatonističkoj predodžbi da je cijeli svijet samo emanacija nekakve sile koja prožima sav tvarni svijet, uvijek je prisutna ista, animistička slika svijeta. Nije samo riječ o tome da postoji nešto aktivno i nešto pasivno, nešto što pokreće i nešto što je pokretano, riječ je i o tome da se svijet shvaća posve organistički. Što to znači? To znači da se na prirodne pojave uvijek mora gledati kao na cjelinu, holistički. Razbijati prirodu na dijelove znači ubijati je. Još gore: učiniti to značilo bi ograničiti svemoć Božju i božanski akt stvaranja pretvoriti u lakrdiju. Jer kakav bi to bio Bog koji bi stvorio samo jednu ruku ili jednu nogu, ali ne i ostatak čovjeka, pa i ostatak svijeta u kojem i s kojim čovjek živi. Čovjek je, kaže Biblija (Pos. 1:27), »slika Božja«, pa kao i Bog mora biti cjelovit i povezan sa svim postojećim. (Odatle potječe i ideja mikrokozmosa po kojem je čovjekovo tijelo, po građi i funkciji, analogno »velikom svemiru«, makrokozmosu, i s njim povezano na čudesan i tajanstven način.) Da bi ponovno zaživjela ideja atomizma, da bi se opet počela čitati djela antičkih atomista trebalo se preokrenuti nešto u ljudskom duhu. Trebalo je svijet, prirodu, čovjeka, pa i samog Boga shvatiti mehanički. To su učinili fizičari i filozofi 17. i 18. stoljeća. Među tim velikim umovima izdvaja se ime Isaaca Newtona (1642.–1727.), oca nove, mehaničke fizike. Namjerno kažem »mehaničke« a ne »klasične«, jer, prvo, ta je fizika »klasična« tek otkako se, u 20. stoljeću, pojavila nova, kvantna i relativistička fizika, a drugo – mnogo važnije – jest što je upravo mehanicizam ono što Newtonovu fiziku odvaja od svih drugih fizika. Dakle, o čemu je riječ? Prva asocijacija na Newtonovu fiziku za mene je planetarij, mehanički model Sunčevog sustava. U doba precizne mehanike (sjetimo se samo satova na tornjevima u Pragu i Dubrovniku), kada su se izrađivala »nürnberška jaja« (džepni satovi) te pričalo o »nürnberškom lijevku« (kojim se znanje ulijeva u lijenu glavu), i Sunčev se sustav shvaćao kao nekakav mehanizam, kao velika ura koju je u doba stvaranja pokrenuo sam Bog. Konačno, ako ravnamo sve svoje satove prema gibanju Sunca, Mjeseca i samog nebeskog svoda (tj. zvijezda na njemu), zašto onda i priroda sama ne bi bila nekakav mehanizam, koji se – razumije se – sastoji od funkcionalnih dijelova? Tako je i s materijom. Materija više nije živo tijelo prirode, nego mehanizam sastavljen od čestica nevidljivih ljudskom oku. Da bi se shvatilo ljudsko tijelo, treba ga rastaviti na dijelove, secirati, što su više ili manje tajno radili anatomi (među kojima je najpoznatiji Andreas Vesalius (1514.–1564.) sa svojim kapitalnim djeom De humani corporis fabrica (O građi ljudskoga tijela, 1543.). I materiju, neživu tvar treba rastaviti na dijelove, na atome. Za time idu Gassendi i Boyle, prije Newtona. No, Newton ide i korak dalje. Rastavivši bijelu Sunčevu svjetlost staklenom prizmom na niz duginih boja, protumačio je tu pojavu postojanjem raznovrsnih čestica svjetlosti, kojima su se potom mogle protumačiti i druge optičke pojave, prije svega lom i refleksija svjetlosti (korpuskularna teorija svjetlosti). U takvom duhovnom okruženju stasao je i naš Josip Ruđer Bošković.

»Muž čestita značaja, dobroćudne ali nestrpljive i žestoke naravi«

Ruđer Bošković (1711.–1787.) – što reći o njemu, kad je već sve rečeno? Pa ipak, možemo – povodeći se za sjajnom biografijom Ivana Kukuljevića Sakcinskog – sve svesti na jednu riječ: rene- sansni čovjek. Sin Hrvata (dubrovačkog trgovca) i Talijanke, rođen u Dubrovniku no školovan u Rimu, podanik rimskog pape i francuskog kralja, svećenik i kozer, učtiv i osoran. (»Bijaše muž čestita značaja, ozbiljan i savjestan, dobroćudne ali nestrpljive i žestoke naravi«, piše Ivan Kukuljević Sakcinski. »U obćenju s ljudmi bijaše uljudan, kao svi Dubrovčani, ali prilikom znanstvenih prepiranja znao je biti osoran, dapače kadi- kad i neuglađen.«). Fizičar i matematičar, astronom i geodet, poliglot i pjesnik (napisao je oko tisuću dvostihova, aforizama, uglavnom na latinskom jeziku), diplomat i putopisac – ali najpoznatiji, nema sumnje, po svom djelu Theoria philosophiae naturalis (tiskano isprva u Beču 1758., a potom 1763. u Veneciji) u kojem izlaže svoju, posve originalnu atomsku teoriju. In medias res! Što je Boškovićeva atomska teorija, doznat ćemo ako pažljivo pročitamo 7. odlomak prvog poglavlja njegova kapitalnog djela: Po mom mišljenju osnovni su elementi materije posve nedjeljive i neprotežne točke (puncta prorsus indivisibilia, & inextensa) koje su u beskrajnom vakuumu tako razasute da su po dvije bilo koje od njih međusobno udaljene nekim razmakom koji se može beskonačno povećavati i smanjivati, ali nikako ne može posve nestati bez međusobne kompenetracije tih točaka. Naime ja ne dopušam nikakvu mogućnost njihove neprekidne susljednosti, već smatram posve sigurnim da je ako nema nikakve udaljenosti točaka materije nuž- no da i jedna i druga točka zauzima jednu te istu nedjeljivu točku prostora, kako se on obično shvaća, a tada bi došlo do prave i potpune kompenetracije. Stoga ja ne mogu prihvatiti da bi vakuum bio rasut u materiji, već smatram da je materija rasuta u vakuumu i u njemu plovi. To je nesumnjivo atomizam (čestice rasute u praznom prostoru, vakuumu), no to je i radikalno novi atomizam – jer Boškovićevi atomi više nisu čestice, tjelešca, oni nemaju puninu (kao Epikurovi atomi), nemaju, konačno, ni oblika ni veličine. Oni su upravo ono što Bošković za njih u prvoj rečenici svoga navoda kaže: točke (puncta, pl. od punctum), dakle tijela, znamo iz matematike, bez dimenzije.

Temelj svega: materijalna točka

No kad bi Boškovićev atom bio samo točka, on bi bio matematičko biće (noumenon), a takva bića (pojmove) ne nalazimo u prirodi. No, Boškovićevi atomi nisu matematičke, nego materijalne točke (puncta materiae), dakle točke koje imaju masu i, još važnije, točke među kojima djeluju sile. Kakve sile? O tim silama govori znamenita Boškovićeva krivulja. Ono što je na toj krivulji bitno uočiti je da između »materijalnih točaka« djeluju naizmjenice privlačne i odbojne sile. Krivulja, vidimo, ima i dvije asimptote: pri beskonačno maloj udaljenosti odbojna se sila približava beskonačnosti, a pri beskonačno velikoj udaljenosti privlačna se sila približava ništici. Ova posljednja sila (označena na slici slovom L) nesumnjivo je Newtonova gravitacija, no o naravi drugih sila možemo govoriti s puno manje sigurnosti. Za mene kao (teorijskog) kemičara koji se bavi silama koje djeluju među atomima Boškovićeva krivulja nije ništa drugo nego upravo ta sila, sila među atomima. Svaka interakcija među atomima, bilo da se nalaze u molekuli ili izvan nje, sastoji se od privlačne i odbojne komponente i, razumije se, ravnotežog položaja koji odgovara minimumu potencijalne energije. Da nije tako, atomi bi se ili beskonačno približili ili beskonačno udaljili jedan od drugog. Nakupine atoma, tj. molekule, ne bi imali nikakav stalan oblik. To bih ja kao kemičar rekao: Boškovićeve »točke« su atomi, točnije njihove jezgre, u strukturu kojih kemičar ne ulazi nego ih razumije samo kao hvatišta sila koje djeluju unutar molekula. Za fizičara riječ je pak o nečem drugom. »Njihova neprotež- nost i odsutnost neke još finije strukture, danas ih prirodno povezuje s kvarkovima i leptonima«, kaže Dubravko Tadić, da bi tome još dodao kako odbojni dio Boškovićeve krivulje »podsjeća na poznati odbojni potencijal među nukleonima, tj. česticama (protonima i neutronima) koje sačinjavaju atomsku jezgru. Tko je od nas dvojice u pravu?

U pravu smo obojica. Sve ovisi iz kojeg se kuta gleda na problem. Za Tadića kvarkovi i leptoni nemaju »još finiju strukturu«, no za mene – kao kemičara – nema je niti jezgra! Kada modeliram (izračunavam) oblik, energiju i druga svojstava molekule, sasvim mi je svejedno što se nalazi u atomskoj jezgri. Štoviše za mene je atomska jezgra nepomjenjiva, beskonačno mala (jer je čak 104 manja od udaljenosti koje mene zanimaju), pa je stoga za mene samo jedna točka, koja ima masu (jer o masi jezgre ovisi kojem elementu pripada), dakle – materijalna točka, punctum materiae. O točki je dakle riječ. O »tijelu« koje nije ni puno (poput Epikurovih atoma) ni prazno (poput vakuuma), nego naprosto »stvar« (fizičko biće) kojoj se nikakvo svojstvo protežnosti ne može pripisati. Stoga pretpostavka o postojanju materijalnih točaka predstavlja branu svim kritikama atomizma koje proizlaze iz druge Kantove antinomije: beskonačna djeljivost ne može se ni dokazati niti opovrgnuti. Toliko o filozofiji. No, vratimo se Boškoviću. Boškovićeva teorija svega

»Habent sua fata libelli«, govoraše stari Latini. Knjige imaju svoju sudbinu. I Boškovićeva Theoria philosophiae naturalis ima svoju sudbinu, koja je bila odre đena činjenicom da je bila napisana jezikom starih Latina. U doba kada je izdana, 1758. godine, latinski je već izlazio iz upotrebe, više nije bio univerzalni jezik svih učenih ljudi. Drugi problem s Boškovićevom knjigom je u tome što su gotovo svi izvodi u njoj dani geometrijskom metodom, dakle onako kako se to činilo u renesansi, a ne u 18. stoljeću kada je već bila dobro poznata analitička geometrija, pa i infinitezimalni račun. Nije tome krivo Boškovićevo nepoznavanje suvremenih matematičkih metoda (jer i njih nalazimo gdjekad u knjizi), nego namjera autora da svoju teoriju učini razumljivom što širem čitateljstvu. (»Nadalje sam smatrao da u prvom redu moram voditi računa o tome da sve, koliko god je to moguće, jasno izložim bez upotrebe više geometrije ili ra- čuna«, kaže u uvodu.) No, time je, čini se, postigao baš suprotno, jer se njegova osebujna teorija nije mogla dalje razvijati, a bila je teško razumljiva fizičarima koji su naučili čitati znanstvena djela napisana matematičkim jezikom. Sve u svemu, već je u Boškovićevo doba Theoria bila teško čitljiva, pa stoga i malo kome poznata.

Pa ipak, bilo je ljudi koji su je čitali. S Boškovićevom je teorijom upoznat Michael Faraday (1791.–1867.), koji smatra Boškovićev atom »korisnijim od više uobičajenih predodžbi«, a James Clerk Maxwell (1831.–1879.) ističe: »Najbolje što možemo učiniti jest da se oslobodimo krute jezgre i da je nadomjestimo Boškovićevim atomom.« Sir William Thomson, iliti Lord Kelvin (1824.–1907.), održao je 1889. predavanje posvećeno Boškovićevoj teoriji naglasivši kako »slavna Boškovićeva krivulja« (the celebrated Boscovich curve) može poslužiti »da bi se objasnila kohezija, uzajamni tlak u dodiru, kemijska sličnost i sve druge osobine tvari osim topline«. Ni danas Bošković nije zaboravljen. Za Johna D. Barrowa, autora svjetski poznate knjige Theories of Everything – The Quest for Ultimate Explanation (Teorije svega – potraga za konačnim objašnjenjem, 1991.), Bošković je »jedna od najmarkantnijih i najzapostavljenih ličnosti u povijesti europske znanosti«. Bio je to znanstvenik koji je, kaže Barrow, »prvi sagledao, tražio i postavio jedinstvenu matematičku teoriju svih prirodnih sila«, da bi na kraju lakonski zaključio: »Njegov zakon kontinuirane sile bila je prva znanstvena teorija svega«. Možda je upravo zbog toga »svega« Bošković zaboravljen: jer iako se svi događaji u prirodi mogu modelirati uz pretpostavku postojanja njegovih »materijalnih točaka« i sila među njima, Bošković nije objasnio nijednu prirod nu pojavu. No, ukazao je na put koji svi fizičari, znajući ili ne znajući za Boškovića, slijede.