|
Antiikaja füüsika – Natuurfilosoofia teke
 Esimene kokkupuude aja ja ruumiga. Atomistid ja pütagoorlased. Platoni–Aristotelese öideede maailmö. Aleksandria koolkond. Archimedes. Klaudios Ptolemaiose maailmasüsteem.
Veel kümme tuhat aastat tagasi ei muretsenud inimesed looduse ehituse ja ülesannete pärast. Alatasa liikvel olev küttide–korilaste hõim oli osa loodusest ja tema suhtedki loodusega piirnesid poolreflektoorsetel reageeringutel hetkeolukorrale. Loomulikult tuli olla loodusega heas vahekorras; rääkima õppinuna ka temaga vestelda, olgu siis tegelike puude–loomade või neis asuvate vaimude–jumalate kaudu. Mälu ja tähelepanelikkus aitasid märgata ka lihtsamaid põhjuslikke seoseid, aga neist järelduste tegemiseks oli vaja vähemalt kaht asja: aega ning püsivust.
See juhtus, kui inimesed hakkasid põldu harima. Paikne eluviis muutis tähelepanekud stabiilseteks; põllutööde perioodilisus jättis aega mõtisklusteks ja vestlemiseks. Inimene märkas, et ta elab ajas ja ruumis, et tal on kindel asukoht ja tema maatükil kindel suurus. Ta märkas, et külvata ei saa ükskõik millal, kuna saagi suurus sõltub suuresti õigest külviajast. Et määrata aega, tuli jälgida taevakehade liikumist; et kaubelda maa ja selle viljadega, tuli osata mõõta ja arvutada. Kujunesid välja nende alade öspetsialistidö – preestrid ja kaupmehed.
Me ei raiska aega kirjeldamaks pragmaatilis–religioosseid süsteeme Babüloonias, Egiptuses või Vana–Hiinas. Siirdume kohe sinna, kus on meie õhtumaa kultuuri juured ja kus (esimesena) kujunes välja eriline, seni tundmatu logardite–lobisejate klass – filosoofid.
Niisiis, Vana–Kreeka. Kreeka keeles tähendab phileo armastust ja sophia tarkust. Niisiis – tarkusearmastus. Filosoofideks nimetasid end vabad kodanikud, kel (rahuajal muidugi) suurt midagi teha polnud ja kes seetõttu veetsid aega üksteise ülevaidlemisega. Filosofeerida võis poliitika, religiooni, aga ka looduse üle. Viimased olidki siis füüsikud, kuigi mingit ametlikku vahetegemist tol ajal polnud. Ehkki kreeklased oskasid üsna hästi kirjutada, on pea kõigi filosoofiakoolkondade öesiisadö (näiteks Pythagoras, Leukippos, Sokrates) poolmüütilised isikud, kes ise pole midagi kirja pannud ja kelle sünniaegki on teadmata, kuid kelle väärtusi on oma teostes värvikalt kirjeldanud nende õpilased (Demokritos, Platon jt.).
Terase loomuga kreeklased märkasid, kui piiratud ning surelik on reaalne maailm ning kui igipüsivad selle maailma kirjeldamiseks mõeldud sõnad. Kuid oh häda – et iga inimene mõistis neid (igavesi) sõnu erinevalt, polnud lootustki igavest maailma kokku panna. See–eest oli aga igavene ja harmooniline just see teine, sündivate–surevate asjade reaalne maailm. Ja nad jõudsid tänaseni kehtivale järeldusele: et mõista maailmas valitsevaid seaduspärasusi, tuleb nähtuste kaoses luua sõnaline kord.
See ongi füüsika, mida püüan teile õpetada. Kreeklased alustasid sellest, et lõhkusid laiali maailma kui terviku. Tekkis kaks koolkonda (mõlemad c 500 a. e.m.a.), kes alustasid eri otstest:
Atomistid
Atomistid – Leukippos (500–440), Demokritos (460–370), Epikuros (341–270) – lõhkusid algosadeks looduslikud esemed. Neid algosakesi nimetati aatomiteks (kr. atomos – jagamatu), nende liike oli nii palju, kui arvati olevat algelemente (tavaliselt neli – maa, õhk, tuli, vesi) ja nende omadused püüti määratleda nii, et nende liikumisel tekiksid reaalsed kehad. Atomiste peetakse üldiselt materialistideks, kuigi aatomite liigutajaks võis olla nii idee kui jumal;
Pütagoorlased
Pütagoorlased – Pythagorase (580–500??) nimetutest õpilastest koosnev poolreligioosne sekt (püsis ligi tuhat aastat, m.a.j. IV sajandini välja) lammutas maha ka mõisted. Saadi ömõtlemise aatomidö – arvud, millele omistati loovalt organiseeriv jõud. Arvud lõid kaosest korra, neil oli iseloom – paarituid arve loeti halbadeks, paarisarve headeks. Maailm, koosnedes nii paaris kui paaritutest arvudest on kokkuvõttes harmooniline. Kummaline maailm, kuid sellesse uskumiseks oli pütagoorlastel oma põhjus – nad teadsid, et hästi kõlavad kokku vaid need pillikeeled, mille pikkused suhtuvad nagu täisarvud.
Miks see nii on, õpime ehk edaspidi. Nüüd aga veel mõnest filosoofist.
Platon
Platon (427–348) oli esimene, kes oma maailmasüsteemi nii korda sai, et võis sellest raamatu(id) kirjutada. Kümme aastat kõndis ta Sokratese järel, kirjutades üles selle tähelepanekuid. Kui Sokrates mürgitati, reisis ta mõned aastad Vahemerel, jõudes ka Lõuna–Itaalias elavate pütagoorlaste juurde. Naasnud 388.a. Ateenasse, rajas ta seal filosoofide kooli akadeemia (kõigi kaasaegsete akadeemiate eeskuju), mille ukse kohal ilutses kuulus silt: GEOMEETRIAT MITTE OSKAJATELE SISSEPÄÄS KEELATUD. Teiste sõnadega: kui sa ei oska arvutada, pole mul sinuga midagi arutada.
Soovitan meeles pidada. Enamik Platoni töid käib poliitika, eetika ja loogika valdkonda, kuid tal on ka selgelt eristuv natuurfilosoofiline süsteem. Platoni järgi määrab olemise idee, mis on veidi laiemalt tõlgendatav mõiste kui arv. Idee on nii mateeriast kui inimestest sõltumatult eksisteeriv vorm, mis aitab moodustada algelementidest (aatomitest) reaalseid esemeid. Inimese öideeksö on muidugi tema surematu hing, mis vaid aeg–ajalt vormib mateeriast endale inimliku keha. Kui oma kolmel põhialal andis Platon igati asjakohaseid soovitusi, siis looduse tunnetamise parimaks võimaluseks luges ta öhinge meenutusi ideede maailmas viibimise kohtaö. Kahjuks asi, mida ma teile õpetada ei oska.
Aristoteles
Aristoteles (384–322), sageli nimetatud vana–aja suurimaks mõtlejaks, Platoni õpilane ja Makedoonia Aleksander Suure õpetaja, oli Platoniga võrreldes oluliselt materialistlikumatel seisukohtadel. Tunnistades mateeriat (aatomeid) kui sisu ja ideed kui vormi, keeldus ta neid lahutamast. Aristotelese järgi sisaldub idee esemetes endis, ta ei saa eksisteerida väljaspool mateeriat, ta on eesmärk, mille poole mateeria oma arengus püüdleb. Filosoofid nimetavad sellist mõttekäiku teleoloogiaks (kr. teleos – eesmärk) ja on väga mures selle pärast, et kas ikka elututel asjadel võib olla eesmärk. Füüsikud, kelle jaoks võitlus sõnamaagiaga on ammu läbikäidud etapp, suhtuvad asjasse rahulikumalt – nad teavad, et igale reaalsele esemele seab inimtunnetus vastavusse mudeli (psühholoogias ja tunnetusteoorias nimetatakse seda ka kujundiks), mille vastavust esemele (objektile) saab väljendada rea täiesti objektiivselt määratletavate parameetrite järgi. Seega vormib inimteadvus tõepoolest mateeriast esemeid ja selle tegevuse eesmärgipärasus ei tohiks küll kedagi imestama panna. Ma ei tea, kas ka Aristoteles samal kombel mõtles, kuid ülieduka õpetajana pidi ta oma tõdedes olema inimestele vastuvõetav.
Siiski pole Aristotelese filosoofilised teosed antiikfüüsika arengu seisukohalt põhiline. Tema elukäik on üks neist ajaloo suurtest juhustest, mis peaaegu oleks inimkonna viinud tehnoloogia–ajastusse praegusega võrreldes kaks tuhat aastat varem.
Me märkisime, et Aristoteles oli Makedoonia Aleksandri (356–323) kasvataja. Siit algabki juhuste ahel. Tegelikult isegi varem – Aristotelese isa Nikomachos oli Makedoonia kuninga Amyntas II (peaks olema Aleksandri vanaisa) ihuarstiks. Kui järgmine kuningas Philippos II hakkas oma pojale kasvatajat otsima, tuli kellelegi õukonnast meelde, et övana Niki poissö vist õppis Platoni akadeemias. Juhtuski, et suur õpetlane sai kokku suure vallutajaga. Oma sõjaretkedel käis Aleksander läbi kogu tol ajal tuntud maailma Egiptusest Indiani välja ja kõikjal saatis teda öajastu suurim mõtlejaö. Aastal 331 e.m.a. asutas Aleksander Niiluse deltasse oma impeeriumi kultuuripealinna Aleksandria, kuhu kogus kokku nii oma sõjaretkedel leitud raamatud kui ka nende kirjutajad. Aleksandri tööd jätkasid (ase)kuningad Ptolemaiosed; parimatel aastatel (300 kuni 50 e.m.a.) oli raamatukogus 700 000 papüürusrulli. See asjaolu muutis Aleksandria akadeemia ülemaailmseks – kõik vähegi tõsisemad uurijad pidid veetma osa oma elust Aleksandrias, et lugeda, konspekteerida või ümber kirjutada raamatukogus olevaid teoseid. Vastutasuks tuli neil jätta raamatukogule oma teoste ärakirjad ja loomulikult ka esineda–vestelda kohaliku akadeemia kuulajate ringis. Tekkis see, mida ajaloos nimetatakse hellenistlikuks maailmakultuuriks. Vabana argimuredest ja kodukoha kombestikust võisid kohalesõitnud õpetlased tegelda ainult teadusega, kunstnikud kunstiga, poeedid luuletamisega. Aleksandrias töötanud suurmeeste loetelu võtaks enda alla mitu lehekülge, meie piirdume nelja nimega.
Eukleides
Eukleidese (365–300?) teos “Elemendid” (325?) on esimene teoreetilise matemaatika alane töö, mida peetakse tänaseini probleemi teadusliku käsitluse ideaaliks. Eukleides fikseerib kõigepealt mõisted (Platoni “ideed”?); seejärel formuleerib nende vahelised suhted – aksioomid, mille kehtivust antud töös ei vaidlustata. Järgneb teooria järk–järguline loogiline ülesehitus teoreemide, lemmade ja tõestuste abil – igaüks, kes on tuttav kooligeomeetriaga, on sisuliselt õppinud Eukleidese öElementeö. Aga lisaks geomeetriale (neli esimest köidet) on seal veel tervelt üheksa raamatut arvuteooria, stereomeetria ja teiste matemaatikaharude kohta.
Heron
Heron (284–221?) alustas samuti matemaatikuna (Heroni valem S^2=(p-a)(p-b)(p-c) kolmnurga pindala arvutamiseks), tuntuks sai ta aga kui mehaanik–praktik. Juba tema matemaatiline peateos öMeetrikaö (õpetus mõõtmisest) oli erinevalt Eukleidese öpuhtast teadusestö vägagi praktiline teatmik, kus muu hulgas õpetati ka näiteks ligikaudset arvutamist. Mehaanika (kr. mechane – masin, tähistas antiikajal masinate, eeskätt muidugi sõjaotstarbeliste, valmistamise õpetust) alalt teame Heroni auruvurri (võiks nimetada ka aurumasinaks!) ning sifooni põhimõttel töötavat Heroni purskkaevu (vt. joonis).
Archimedes
Archimedes (287–212) on juba nii tuntud, et vähemalt kaks tema avastatud–kirjeldatud füüsikaseadust kuuluvad tänapäevani üldfüüsika põhikursusesse. Need on kangi seadus: Kangi õlad on tasakaalus, kui neile mõjuvate koormiste kaalud on pöördvõrdelised vastavate õlgade pikkusega ja Archimedese seadus: Iga keha kaotab vette asetatuna osa oma kaalust, mis on võrdne keha poolt välja tõrjutud vedeliku kaaluga.
Need hästituntud seadused on vaid väike osa suure õpetlase töödest. Archimedes tundis (nagu ka Heron) optika põhiseadusi (oskas arvutada esemete kujutusi kõverpeeglites) ning oli õige lähedal diferentsiaalarvutuse põhitõdede leidmisele (arvutas näiteks ringi ümbermõõdu ja diameetri suhte pi väärtuse).
Klaudios Ptolemaios
Klaudios Ptolemaios (83–161m.a.j.) on juba Rooma riigi mees. Laastatud Aleksandrias töötades jõudis ta veel kord kokku võtta hellenismiajastu loodusteaduse. Tema raamat “Megale syntaxis” (Suurim ehitis) oli geotsentrilise maailmasüsteemi alus; tööd “Optika”, “Geograafia” ja “Harmoonia” annavad hea ülevaate tolleaegsetest teadmistest. See oli tugipunkt, millele toetudes startis Euroopa teadus – paraku alles 1500 aastat hiljem.
Miks tuli seisak? Kas on tegu “ajaloolise paratamatusega”, nagu väitsid omal ajal marksistid? Või tulevikuinimeste vahelesegamisega Isaac Asimovi laadis (I.Asimov. “Igaviku lõpp.” “Mirabilia”, 1973)? Või on süüdi Kristuse sündimine? Me ei tea. Võime vaid jälgida ajalooliste sündmuste arengut. Rooma riigi kujunemine III saj. e.m.a. pani käima mitmesaja aasta pikkuse sõja, mis viis kõik endast lugu pidavad noored mehed kaugele filosoofilistest probleemidest. õpetajad jäid õpilasteta, arengu järjepidevus katkes. 47.a. e.m.a. hävitas Julius Caesar (kõigi tsaaride esiisa, vrdl sks. Kaiser, vene tsaar sisesõjas Marcus Antoniusega Aleksandria raamatukogu. VII(?) saj. kanoniseeris kristlik kirik Ptolemaiose õpetuse, millega kogu teaduslik uurimistöö muutus ketserluseks. Mida see keskajal tähendas, oleme ajaloost õppinud.
Tegelikult on veel üks põhjus. Nii kummaline kui see ka pole, kreeklastel–roomlastel puudus arvutamiskõlblik numbrite süsteem! Kõik me tunneme rooma numbreid. Aga proovige nendega arvutada! Liitmine vast kuidagi õnnestub, lahutamisega on juba tegemist, vean kihla, et korrutamisega ei saa te hakkama. Jagada ei oska ka mina. Aga paremaid numbreid kreeklastel ei olnud. Miks? Sellepärast, et nad ei tundnud nulli Rehkendamisel arvelaua – abakusega nihutati kraavis kivikesi, mis tähistasid vastavalt kraavile ühelisi, kümnelisi jne. Et aga tulemust kirja panna, tuli kuidagi tähistada ka tühja kraavi. Siis oleksime saanud tänapäevased arvud. Aga selle peale ei tuldud, selle asemel püüti leida eri tähiseid kümnelistele, sajalistele jne. Aga mida teha murdudega? Siingi kasutati imenippe, näiteks väljendati kõik murdarvud kuuekümnendike kaudu (aja mõõtmisel on selline jagamine käigus tänapäevani!). Iga mees arvutas isemoodi, üles midagi ei kirjutatud, kõik tuli uuesti avastada.
Kuni keegi taipas, et tuleb lihtsalt tähistada tühi kraav eraldi sümboliga. Tekkis positsioonarv, kus numbri väärtus sõltub tema asukohast e. positsioonist arvus. Jäi vaid üle märkida täisosa piir komaga ning oligi käes tänapäeva kümnendarv, kus komast vasakule jääv koht kuulub ühelistele, järgmine kümnelistele jne; paremale jäävad kümnendikud, sajandikud – võime minna ükskõik kui kaugele. See juhtus Araabias, kaheksasada aastat hiljem. Praegu teame (väljakaevamistest!), et nulli kasutati juba Vana–Egiptuses ja Indias, aga mis kasu oli sellest kreeklastel. Nemad pidid läbi ajama ilma nullita.
Ja tänapäevane teadus jäigi sündimata.
|
Platon
Aristoteles
Eukleides
Heron
Klaudios Ptolemaios