即使沒有深入了解兩種系統(tǒng),我們也可以快速描述元素理論及其與原子理論之間的區(qū)別。在元素理論系統(tǒng)中,基本的“原質”被認為是以不可改變的特定性質為特征的實體。因而西西里阿克拉加斯的恩培多克勒描述的四個“根源"(土、空氣、火和水)因愛走到一起并因恨而分開。這些不朽的、永生的元素的首要功能是在不斷變遷的世界中確保永久性,在不受限制的多樣化環(huán)境中保持統(tǒng)一性。物質世界是這些元素以各種比例混合而產生的結果,就像是畫家能夠從調色板上的四個基礎顏色調配出無窮無盡的各種顏色一樣。然而,恩培多克勒也曾表示,四種元素存在以前,物質是由無數(shù)相同的微小實體組成,這個微小實體稱為最小實體。恩培多克勒說的評論者們,其中包括亞里士多德,將這些“最小實體”稱為”同實體單元”,強調所有部分都相似,而且把它們看作是構成元素的“原始”物質(與元素本身顯然是不同的)。在亞里土多德看來,四種元素中每種元素都是由一個無形狀實質底物(物質)與四個基本特質中兩個特質的結合。因而,每種元素具象化兩個特質:土是冷的和干燥的;水是冷的和潮濕的;空氣是熱的和潮濕的;火是熱的和干燥的,不過每種元素有一個特質占據優(yōu)勢。將特質與沒有任何所述性質的底物聯(lián)系起來,這樣亞里士多德的元素成為了這些特質的載體?;鸬奶刭|是輕,因為它的本質是從世界的中心移開,而土的特質是重,因為其本質是移向世界的中心。換句話說,特質是元素固有的,所以當一個元素進入一個混合體時,將把其主導特質傳遞到該混合體。在下圖這張照片中,我們確實不能像今天討論構成水的氫和氧同樣的方式來討論“構成”亞里士多德混合體的元素。亞里士多德四元素中每種元素擁有至少一個絕對優(yōu)勢品質特質,比如土的絕對優(yōu)勢特質是干燥,火的絕對優(yōu)勢特質是熱的等,混合體也擁有相同的特質,但是其程度必然會相對減弱。
物質終極本質的元素說不時受到攻擊,特別是來自原子理論擁護者們的攻擊,原子理論形成于阿布得羅斯學校,并由伊壁鳩魯及其最著名普及者盧克萊修重新表述。該學校的信徒們拒絕接受恩培多克勒提出的解釋。
盧克萊修在第一本書《物性論》中列出了不接受亞里士多德學說的四個主要原因:(1)學說假定即使沒有空間也存在運動;(2)支持學說的哲學家們沒有給出物質劃分的限度,意味著隨著不斷深入劃分物質世界最終必定會消失;(3)空氣與土、水與火彼此互為對立面和敵人,意味著每種元素都應該消滅其對立面,所以它們不能確保物質的永久性;(4)最后也是最重要的一點,從土中產生空氣和從空氣中產生水的轉變循環(huán)說明,所有類型的實體都可以產生所有其他實體,意味著沒有什么東西真正有資格稱為原質。因而,對于原子論者而言,物質世界僅由小數(shù)目的“基本”構成要素以各種不同比例組成是不可思議的。恩培多克勒曾經通過與畫家的調色板作類比支持上述說法,即從四個基礎顏色可以產生無限種色調,這恰好展現(xiàn)了物質世界最高程度的細微差別和多樣性。而盧克萊修則認為,將這樣一個學說系統(tǒng)應用于物質世界,只會產生由基本要素簡單并置而成的各種不同物質的堆積,而不是界限分明的差異化實體。
原子論者世界觀把世界設想為由簡單的同質物質組成,這些微小不可見的、永恒不變不可再分的固體單元分布在巨大的空隙中并不斷進行著運動。組成物質世界的實體具有無限多樣性,這是由于實體是由相互關聯(lián)的原子以各種不同的方式排布而成,就好比我們可以通過不同組合形式排布有限數(shù)目的字母表中的字母而組成無限數(shù)目的文字一樣。用字母表中的字母作比喻,表達出了原子論者的世界觀與元素論者世界觀之間存在三個主要不同點。首先,原子論者眼中的物理世界由離散的物質單元組成,它們彼此之間只在形式或者形狀上不同,而性質或者本質沒有不同,這點正好與元素論相反,所以在兩種世界觀中,因本體論的截然不同而導致產生不同形式的解釋。然后,根據原子論者的觀點,決定可感知實體的形成和性質的因素只有原子的形狀和位置。所以,原子論者從不可見原子的連接、重量、沖擊、遭遇以及運動等方面提供了機械力學上的解釋。最后,以字母表作比喻還表明,原子間的組合受到某些規(guī)則或者規(guī)律的限制。而且,這些規(guī)律最終決定著我們感知到的世界的本質。
原子論學說至少從我們使用的非?;\統(tǒng)的詞匯來看似乎比元素論學說更接近現(xiàn)代,但是它也只不過代表可以用來解釋大自然的一種方式,如果認為它從根本上是“正確的”,那么我們將會犯下一個很大的歷史性錯誤。對于化學的歷史,我們不應該反復思量誰對誰錯,而如果從兩種學說之間持續(xù)的對抗中去思考化學史反而將會收獲更多。原子論學說認為存在最小的物質單元,即離散的同質粒子,認為所有可感知的特質最終可以簡化成為原子的運動和原子間所采取的相互關聯(lián)形式。元素論學說認為物質是連續(xù)而異質性的,并且是高度差異化的。第一個學說面向幾何物理學,借助的是純粹的機械力學上的解釋,而第二個學說表明的則是定性物理學上的闡述,是一門“混合體”的科學而不是實體的聚集。
在闡述了古代經典世界觀的兩種學說之間的區(qū)分之后,我們現(xiàn)在可以大膽提出一個問題:上述傳統(tǒng)的世界觀是否分別是兩門現(xiàn)代學科,即物理學和化學的起始之源呢?