Estructura de la Materia

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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