고대의 원자론

■ 고대의 원자론

그리스 원자론

기원전 5세기에, Leucippus와 그의 제자 Democitus는 모든 물질은 원자라고 불리는 작은 분리할 수 없는 입자로 구성되어 있다고 제안했다. 르우치푸스에 대해서는 데모크리토스의 스승이었다는 것 외에는 아무것도 알려져 있지 않다. 반면 데모크리토스는 80편 이상의 저명한 논문을 쓴 다작 작가였는데, 그 중 현재까지 완성된 책은 하나도 없다. 그러나 그의 글의 엄청난 파편과 인용구는 살아남았다. 이것들은 원자들에 대한 그의 가르침에 대한 주요 정보원이다. 원자의 존재에 대한 데모크리투스의 주장은 무한을 위해 물질을 계속 나누는 것은 불가능하며 따라서 물질은 극히 작은 입자로 구성되어야 한다는 생각에 달려 있었다.

데모크리토스는 원자가 너무 작아서 인간의 감각으로는 감지할 수 없다고 믿었고, 무한히 많고, 무한히 많은 품종들이 생겨났으며, 항상 존재해왔다고 믿었다. 이들은 데모크리토스가 '보이드(void)'라고 부르는 진공상태로 떠다니며 형태와 질서, 자세가 다양하다. 그가 유지한 어떤 원자는 볼록하고, 어떤 원자는 오목하며, 어떤 원자는 갈고리와 같은 모양을 하고, 다른 원자는 눈을 좋아한다. 그들은 끊임없이 움직이고 서로 충돌하고 있다. 데모크리토스는 원자와 공허만이 존재하며 다른 모든 것들은 단지 사회적 관습에 의해 존재한다고 말했을 뿐이라고 썼다. 인간이 일상 생활에서 보는 물체는 무작위 충돌에 의해 뭉쳐진 많은 원자로 구성되어 있고 그 형태와 물질은 어떤 종류의 원자가 그들을 구성하는가에 의해 결정된다. 마찬가지로 인간의 인식도 원자에 의해 야기된다. 쓴맛은 작고, 각진, 들쭉날쭉한 원자가 혀를 가로질러 지나가기 때문에 발생한다. 반면에 단맛은 혀를 가로질러 지나가는 더 크고, 더 부드럽고, 둥근 원자에 의해 발생한다.

파르메니데스는 움직임, 변화, 공허의 존재를 부인했다. 그는 모든 존재는 하나의 만능과 불변의 질량(일원주의라고 알려진 개념)이라고 믿었고, 변화와 동작은 단순한 환상일 뿐이라고 믿었다. 이 결론은 물론 그것을 초래한 추리 역시 실로 현대의 경험적 사고방식으로는 당황스러워 보일지 모르지만 파르메니데스는 감각 경험을 우주에 대한 이해를 위한 경로로 명시적으로 거부했고, 그 대신 순수하게 추상적인 추리를 사용했다. 첫째로, 그는 공허와 같은 것은 없다고 믿었고, 비존재와 동일시했다(즉, 공허는 아무 것도 아니다, 그러므로 공허는 아무것도 아니다). 이것은 결국 움직일 공허함이 없기 때문에 운동이 불가능하다는 것을 의미했다. 그는 또한 모든 것이 불가분의 통일이어야 하는데, 그것이 다양하다면 그것을 나눌 수 있는 공허함이 있어야 할 것이기 때문이다(그리고 그는 공허함이 존재한다고 믿지 않았다). 마지막으로, 그는 단합을 포괄하는 모든 것은 변하지 않는다고 말했다. 단합은 이미 있는 것과 될 수 있는 모든 것을 포함하기 때문이다.

데모크리토스는 변화가 환상이라는 생각을 제외하고는 파르메니데스의 주장을 대부분 받아들였다. 그는 변화가 진짜라고 믿었고, 만약 그렇지 않다면 적어도 환상은 설명되어야 했다. 따라서 그는 공허의 개념을 지지했고, 우주는 공허 속에서 이리저리 움직이는 많은 파르메니데안 실체들로 이루어져 있다고 진술했다. 공허는 무한하며 원자가 서로 다르게 포장하거나 흩어질 수 있는 공간을 제공한다. 보이드 내부의 서로 다른 가능한 포장과 산란은 유기체가 느끼고, 보고, 먹고, 듣고, 냄새를 맡고, 맛보는 물체의 많은 부분과 변화하는 윤곽을 구성하고 있다. 유기체는 뜨겁거나 차갑다고 느낄 수 있지만, 뜨겁고 차가운 것은 실제로 존재하지 않는다. 그것들은 단순히 유기체가 "뜨거운" 혹은 "추운" 것으로 감지하는 대상을 구성하는 공허한 원자의 서로 다른 포장과 산포에 의해 유기체에서 생성되는 감각이다. 데모크리토스의 일은 중고 보고서에서만 살아남는데, 그 중 일부는 믿을 수 없거나 모순된다. 데모크리토스의 원자론 이론의 많은 최선의 증거들은 아리스토텔레스가 데모크리토스의 토론과 플라톤의 자연계를 구성하는 불굴의 종류에 대한 대조적인 견해에 의해 보고되고 있다.

플라톤

플라톤이 데모크리토스의 원자론에 익숙했다면, 그 기계론적 물질주의에 반대했을 것이다. 그는 원자가 다른 원자와 충돌하는 것은 결코 세계의 아름다움과 형태를 만들어낼 수 없다고 주장했다. 플라톤의 티마에우스에서 타임아우스의 캐릭터는 우주가 영원하지 않고 불변하는 모델을 만들어 낸 것이지만, 우주가 영원하지 않고 창조되었다고 주장했다. 그 창조의 한 부분은 불, 공기, 물, 그리고 지구의 네 가지 단순한 몸이었다. 그러나 플라톤은 이러한 말뭉치가 가장 기본적인 현실 수준이라고 여기지 않았다. 왜냐하면 그의 관점에서는 그것들은 수학적인 불변의 현실 수준으로 이루어져 있었기 때문이다. 이 단순한 몸체는 기하학적 고형체였고, 그 얼굴들은 차례로 삼각형으로 이루어져 있었다. 정육면체의 네모난 면은 각각 4개의 이소체 직각 삼각형으로 이루어졌고, 사면체, 팔면체, 이코사면체의 삼각형 면은 각각 6개의 직각 삼각형으로 이루어져 있었다.

그는 인접한 표에 요약된 네 가지 원소의 단순한 몸체의 기하학적 구조를 가정했다. 평탄한 기초와 안정성을 가진 큐브는 지구에 배치되었고, 사면체는 관통 지점과 날카로운 모서리가 그것을 움직일 수 있게 해 주었기 때문에 발화하도록 지정되었다. 팔면체와 이코사면체의 포인트와 가장자리는 더 흐릿했고 그래서 이 덜 움직이는 몸체는 공기와 물에 할당되었다. 단순한 몸체는 삼각형으로 분해될 수 있고, 삼각형은 서로 다른 원소의 원자로 재조립될 수 있기 때문에 플라톤의 모델은 일차 물질들 사이의 변화에 대한 그럴듯한 설명을 제공했다.

아리스토텔레스

기원전 330년 전에 아리스토텔레스는 불, 공기, 지구, 물의 원소는 원자로 만들어진 것이 아니라 연속적인 것이라고 주장했다. 아리스토텔레스는 원자 이론에 의해 요구되는 공허의 존재를 물리적 원리를 위반하는 것으로 여겼다. 변화는 새로운 구조를 만들기 위한 원자의 재배열이 아니라 잠재적인 물질에서 새로운 실제성으로의 변환에 의해 일어났다. 도예가에 의해 연기될 때 젖은 점토 한 조각은 실제 음용 머그잔이 될 잠재력을 발휘한다. 아리스토텔레스는 원자주의를 거부한다는 비판을 종종 받았지만 고대 그리스에서 데모크리토스의 원자 이론은 "순수한 추측"으로 남아 어떤 실험도 할 수 없었다. 원자주의가 장기적으로 어떤 질적 물질 이론보다 훨씬 더 생산적이라는 것을 증명하는 것이라면, 단기적으로는 아리스토텔레스가 제안한 이론이 어떤 면에서는 더 유망해 보였을 것이다."

미니마 자연주의는 아리스토텔레스에 의해 동질적 자연 물질(예: 살, 뼈, 나무)이 분할될 수 있는 가장 작은 부분으로서 이론화되었고 여전히 본질적인 성격을 유지하고 있다. 데모크리토스의 원자주의와 달리 아리스토텔레스식의 "자연적 최소"는 물리적으로 불가분의 것으로 개념화되지 않았다. 그 대신 그 개념은 모든 물리적인 것이 물질(그리스식 하일)의 합성물이며 본질적인 본질과 구조를 전해주는 비물질적인 실체적 형태(그리스식 형태)라는 아리스토텔레스의 율로모픽적 세계관에 뿌리를 두고 있었다. 예를 들어 아리스토텔레스와 같은 율로모르피스트의 고무공은 구형(형식)으로 구성된 고무(물질)일 것이다. 아리스토텔레스의 직관은 물질은 더 이상 살, 뼈, 나무로 구성될 수 없는 어떤 작은 크기, 또는 현미경보다 먼저 사는 아리스토텔레스에게는 동질적으로 여겨질 수 있는 어떤 유기적인 물질이 있다는 것이었다. 예를 들어, 만약 살이 자연적인 최소치를 넘어 갈라진다면, 남은 것은 많은 양의 원소 물과 더 적은 양의 다른 원소일 수 있다. 그러나 어떤 물이나 다른 원소가 남아 있든지 간에, 그들은 더 이상 육체의 "본질"을 갖지 않을 것이다. 효모형 용어로, 그들은 더 이상 육체의 형태에 의해 구조화되지 않을 것이다; 대신에, 남아있는 물, 예를 들어, 육체의 형태가 아니라 물의 형태에 의해 구조화된 물질일 것이다.

후기 고대 원자론

에피쿠로스는 데모크리토스의 제자였던 나우시파네스와 함께 원자론을 연구하였다. 에피쿠로스는 원자의 존재와 공허를 확신하고 있었지만, 우리가 지진, 번개, 혜성 또는 달의 위상과 같은 구체적인 자연현상을 적절히 설명할 수 있다는 확신이 덜했다. 에피쿠로스의 글들 중 살아남은 것은 거의 없으며, 데모크리토스의 이론을 적용하여 사람들이 자신과 자신의 행복을 위해 책임을 지는 것을 돕는 데 그의 관심을 반영하는 것들도 있다. 왜냐하면 그는 주변에 그들을 도울 수 있는 신이 없기 때문이다. 그는 신의 역할을 도덕적 이상으로 이해했다.

그의 사상은 '사물의 본질에 대하여'를 쓴 그의 추종자 루크레티우스의 작품에도 나타나 있다. 이 시적 형태의 과학적 연구는 우주가 어떻게 현재 단계에 들어섰는지에 대한 미식가 이론의 여러 부분을 보여주고 있으며, 그것은 우리가 인식하는 현상들이 실제로 복합적인 형태라는 것을 보여준다. 원자와 공허는 영원하고 끊임없이 움직인다. 원자 충돌은 물체를 생성하는데, 이 물체는 여전히 잠시 동안 움직임이 생성된 실체에 통합되는 동일한 영원한 원자로 구성되어 있다. 인간의 감각과 기상 현상도 루크레티우스에 의해 원자 움직임의 측면에서 설명된다.

인도의 원자론

고대 인도 철학에서 원자주의의 초기 사례는 기원전 8세기에 살았던 베디크 현자 아루니의 작품에서 발견되는데, 특히 "경험의 물질과 대상 속으로 너무 작은 입자들을 함께 볼 수 없다"는 그의 명제에서 찾아볼 수 있다. 후에, 차르바카, 아지비카 원자주의 학파는 기원전 7세기 초에 시작되었다. Bhattacharya는 Charvaka가 고대 인도에 존재했던 몇몇 무신론적이고 물질주의적인 학교들 중 하나였을 수도 있다고 주장한다. 카나다 교수는 가장 초기 인도 물리학을 대표하는 바이셰시카 철학 학파를 설립했다. 나이야와 바이셰시카 학교는 원자들이 어떻게 더 복잡한 물체로 결합하는지에 대한 이론을 개발했다. 이러한 원자주의의 몇몇 교리는 어떤 면에서는 데모크리토스의 교리와 "제안적으로 유사하다"고 한다. McEvilley(2002)는 그러한 유사점들이 아마도 어느 방향으로든 광범위한 문화적 접촉과 확산에 기인한다고 가정한다.

냐야-바이시카 학파는 가장 초기 형태의 원자론 중 하나를 개발했다. 학자들은 기원전 9세기에서 4세기 사이에 냐야와 바이지카 문헌의 연대를 짓는다. 바이시카 원자론자들은 4개의 원소 원자 유형을 상정했지만, 바이시카 물리학에서 원자들은 일반적인 광범위한 특성과 특정 (집약적인) 특성으로 나누어진 25개의 가능한 특성을 가지고 있었다. 냐야-바이시카 원자론자들은 원자가 어떻게 결합하는지에 대한 정교한 이론을 가지고 있었다. 바이시카 원자론에서 원자는 먼저 쌍(다이야드)으로 결합한 다음 쌍(삼중)으로 묶는데, 이는 물질의 가장 작은 가시 단위다. 불교 원자론자들은 매우 질적인 아리스토텔레스식 원자 이론을 가지고 있었다. 기원전 4세기 이전에 아마 발전하기 시작한 고대 불교 원자에 따르면, 원자의 종류는 표준 원소에 해당하는 4종류라고 한다. 이들 원소 각각은 고체나 운동과 같은 특정한 성질을 가지며, 지원을 제공하거나 성장을 유발하는 등의 혼합물에서 특정한 기능을 수행한다. 힌두교도와 마찬가지로 불교도들도 원자론 이론과 신학적 전제를 통합할 수 있었다. 다르마키티나 디그나가와 같은 후기 인도의 불교 철학자들은 원자를 점크기, 지속시간, 에너지로 만든 것으로 여겼다.

성문 중 일부는 판카스티카야사라, 칼파수트라, 타트바르사수트라 등 물질과 원자(파라아수, 랄리타 사하스라마, 요가수트라에서 이미 사용된 용어)를 참조한다. 제인 부부는 세상을 영혼만 제외하고 완전히 원자로 구성한다고 상상했다. 원자는 모든 물질의 기본 구성 요소로 간주되었다. 각 원자는 '감촉의 종류'가 무엇을 의미하는지는 분명하지 않지만, '한 종류의 맛, 한 종류의 냄새, 한 가지 색, 두 종류의 촉감'을 가지고 있었다. 원자는 두 가지 상태 중 하나로 존재할 수 있다: 미묘하고, 극소수의 공간에 들어갈 수 있는 경우와 총체적인 경우, 원자는 연장이 있고 유한한 공간을 점유한다. 본문은 또한 원자가 어떻게 결합, 반응, 진동, 이동, 그리고 다른 행동을 할 수 있는지에 대한 "세부적인 이론"을 제시하는데, 이 모든 것들은 철저히 결정론적이었다.