Lo studio degli atomi inizia con i filosofi greci Leucippo, Democrito ed Epicuro. Democrito (allievo di Leucippo) elaborò la teoria del maestro secondo cui la materia è composta da particelle indivisibili e indistruttibili, chiamate “atomi”. Per il filosofo la natura è costituita da atomi che si aggregano e si separano. Democrito non credeva in nient’altro al di fuori della materia: secondo il suo pensiero esistevano solo gli atomi, che compongono tutte le cose, e il vuoto. Per questo motivo viene identificato come materialista. Democrito era d’accordo con la teoria di Eraclito secondo la quale “tutto scorre”, cioè tutto è destinato al mutamento. Ma dietro a tutto ciò che scorre vi devono essere cose eterne e immutabili, che sono appunto gli atomi. La teoria degli atomi riusciva a spiegare anche le natura delle emozioni umane. Ad esempio, la percezione che abbiamo di qualcosa è dovuta al movimento degli atomi nel vuoto. Anche l’anima, secondo Democrito, è formata dagli “atomi dell’anima”. Quando un uomo muore quindi i suoi atomi si disperdono liberamente e possono dare vita ad un nuovo composto atomico, forse una nuova vita.
Aristotele si dedicò in maniera più netta alla conoscenza scientifica del mondo e fu colui che condusse la filosofia greca ai massimi livelli d’indagine. Il filosofo di Stagira contraddì la teoria di Democrito e riprese invece quella di Empedocle, secondo la quale tutto ciò che esiste è composto da quattro elementi: terra, aria, acqua e fuoco, che possono essere divisi all’infinito.
Grazie al prestigio di cui Aristotele godeva, la teoria di Democrito sugli atomi non fu presa in considerazione. Venne però ripresa in epoca romana da Lucrezio, che scrisse un poema didascalico e cercò di diffondere queste teorie raccontando la storia della natura: il De Rerum Natura, ovvero “Sulla natura delle cose”.
Lucrezio afferma che per spiegare i fenomeni naturali non è necessario appellarsi agli dèi, ma che basti accettare l’esistenza degli atomi che si muovono ed hanno determinate proprietà. Il concetto di vuoto è uno dei principali motivi per il quale Aristotele abbandona la teoria di Democrito. Il filosofo afferma infatti che il vuoto non può esistere. Lucrezio ha un’opinione contraria e risponde: “Le cose sono costituite da atomi eterni e indistruttibili […] permangono come sono fino a quando non intervenga una forza che le disgreghi, penetrando nei vuoti tra gli atomi per separarli.” Secondo la teoria di Lucrezio infatti se il vuoto non esistesse le cose non potrebbero muoversi. Il filosofo di Pompei non dimostra scientificamente l’esistenza degli atomi, ma con la ragione tenta di spiegare che l’esistenza di particelle piccolissime in grado di formare la materia può essere veritiera. Cerca di far comprendere che se anche le cose non si mostrano direttamente agli occhi, si può comunque dedurre la loro esistenza.
Il medico tedesco Daniel Sennert (1572) spiega la teoria atomistica attraverso prove sperimentali. Non rifiutando la teoria di Aristotele, cerca di creare un compromesso tra atomismo e aristotelismo. E’ convinto infatti che gli elementi aristotelici non possano essere infinitamente divisi, ma che si riducano a parti minime indivisibili chiamate atomi. Inoltre accetta la teoria dei quattro elementi che costituiscono la materia (acqua, aria, terra e fuoco) e che ogni elemento possiede nelle sue qualità primarie. Tuttavia egli sostiene che nelle reazioni reversibili le parti di alcune sostanze sono immutabili, in quanto possono essere recuperate, e sono formate da corpuscoli indivisibili. Gli atomi, secondo lo studioso tedesco, hanno proprietà che derivano dalla propria forma e hanno qualità sensibili.
Il filosofo Digne Pierre Gassendi (1592) ha l’intento di rielaborare la teoria atomistica in chiave cristiana. Nella sua opera Syntagma Philosophicum egli nega che gli atomi siano particelle infinite ed eterne e sostiene che vengano create da Dio, il quale dona loro una sorta di principio del movimento e che i loro moti sono controllati dal Creatore. Gli atomi, unendosi tra loro, danno origine alle moleculae, cioè aggregati di diversa forma e grandezza. Riprendendo le teorie di Evangelista Torricelli, egli sostiene l’esistenza del vuoto.
Per molto tempo la teoria degli atomi viene abbandonata. Solo nella seconda metà del 1600 Evangelista Torricelli (1643) studia gli scritti di Galileo Galilei, che faceva parte del movimento dei pienisti (secondo i quali il vuoto non esisteva). Torricelli afferma che viviamo nel fondo di un mare di aria che pesa sui nostri corpi: scopre infatti la pressione atmosferica. Per la prima volta nella storia egli riesce a dimostrare che il vuoto può esistere, smentendo parte della teoria di Galilei. Da qui, si ricomincia a parlare della teoria degli atomi e si comincia a diffondere l’idea che la natura abbia una proprietà particellare.
Nel 1644 Renè Descartes pubblica i Principia Philosophiae, in cui spiega la sua filosofia naturale fondata su materia e movimento. La materia può essere divisa infinite volte; ciò nega l’esistenza degli atomi, in quanto non può esistere una particella che Dio non può dividere ulteriormente, perché ciò definirebbe un limite all’azione di Dio. Queste si distinguono tra di loro solo in base alle loro figure, grandezze e movimenti.
Isaac Newton (1642), matematico, fisico, filosofo naturale, astronomo, teologo e alchimista inglese, è considerato il padre fondatore della fisica moderna. Egli è fermamente convinto che i corpi siano formati da particelle indivisibili e che nell’universo vi siano degli spazi vuoti. Gli atomi che Newton descrive sono dotati di proprietà meccaniche e si uniscono tra loro per creare particelle più complesse. Le proprietà meccaniche che compongono gli atomi sono: forma, grandezza, solidità e inerzia. Secondo Newton, gli atomi originano strutture corpuscolari (con livelli di complessità diverse) in cui vi sono spazi vuoti. Da ciò deriva la teoria secondo la quale la struttura dei corpi è formata sia da parti solide, sia da pori. Newton sviluppa il concetto di densità: il peso dei corpi varia con la loro massa e afferma che: “Se tutte le particelle solide di ogni corpo sono della medesima densità e non sono rarefatte, essendo senza pori, allora deve esistere tra loro uno spazio vuoto”. Le particelle di materia più piccole si uniscono per formarne sempre di maggiori. Egli sostiene che nella particella atomica non vi è vuoto. Man mano che i corpuscoli si aggregano, il vuoto aumenta.
Ad oggi, siamo arrivati al modello secondo cui l’atomo è la struttura che organizza la materia. Esso è formato da costituenti subatomici quali protoni, con carica positiva, elettroni, con carica negativa e neutroni, con carica neutra. Più atomi dello stesso elemento o di elementi diversi formano le molecole.
Dalla pur breve storia dei modelli atomici si può dedurre che la scienza non ricerca la verità assoluta, bensì una momentanea certezza. Spesso un progresso in campo scientifico è stato ottenuto grazie a ripensamenti di teorie e modelli precedenti o alla rivalutazione di studi antichi. Nonostante la tecnologia sia determinante per la ricerca, i modelli storici rimangono un punto di riferimento imprescindibile per ogni studioso della scienza.
Agnese Luciani