С самого начала греческая философия несла в себе противопоставление единого и многого. В наших представлениях мир раскрывается как бесконечное многообразие вещей и событий, цветов и звуков. Но, чтобы его понять, необходимо установить определенный порядок. Порядок означает выяснение того, что тождественно. Он означает единство. На основании этого возникает убеждение, что должен существовать единый принцип; но в то же время возникает трудность, каким путем вывести из него бесконечное многообразие вещей. Естественный исходный пункт: существует материальная первопричина вещей, так как мир состоит из материи.
В современной атомной физике в новой форме возникает проблема, поставленная еще в античности: является ли первоматерия одной из известных субстанций или она нечто их превосходящее? В наше время пытаются найти основной закон движения материи, из которого могут быть математически выведены все элементарные частицы со своими свойствами. Это фундаментальное уравнение движения может быть отнесено или к волнам известного вида, например протонным или мезонным, или к волнам принципиально иного вида, не имеющим ничего общего с волнами известных элементарных частиц. В первом случае это означало бы, что все множество элементарных частиц может быть объяснено с помощью одного или нескольких фундаментальных элементов. Так полагал Фалес – первый из известных нам греческих философов из ионийского города Милет, который полагал, что вода является основой всего. Во втором случае все многообразие элементарных частиц объясняется некоторой универсальной первоматерией. В этом случае ни одна из элементарных частиц принципиально не выделяется среди других в качестве фундаментальной частицы. Последняя точка зрения соответствует доктрине второго после Фалеса греческого философа, Анаксимандра, который полагал, что первоначалом является эмпирически недоступный апейрон («беспредельное»). Третий милетский философ, Анаксимен, по всей вероятности ученик Анаксимандра, учил, что первоматерией, из которой состоит все, является воздух. Он считал, что так же как наша душа есть не что иное, как воздух, и нас объединяет, так дуновение и воздух объединяют весь мир. Анаксимен ввел в милетскую философию идею, что причиной превращения первоматерии в другие субстанции является процесс сгущения и разрежения. В то время было, конечно, известно о превращении водяного пара в облако, а о различии между водяным паром и облаками еще не знали.
В философии Гераклита из Эфеса первое место заняло понятие становления. Гераклит считал первоматерией движущийся огонь. Трудность соединения единого принципа с наличием бесконечного превращения явлений разрешалась Гераклитом посредством предположения, что непрерывно происходящая борьба между противоположностями и есть своего рода гармония. Для Гераклита мир одновременно и единое и многое, именно напряжение противоположностей образует единство целого. Он утверждал: борьба есть всеобщая основа всякого бытия, и эта борьба есть одновременно уравновешивание; все вещи возникают и снова исчезают в процессе борьбы.
Современная физика в некотором смысле близко следует учению Гераклита. Если заменить слово «огонь» словом «энергия», то почти в точности высказывания Гераклита можно считать высказываниями современной науки. Фактически энергия это то, из чего созданы все элементарные частицы, все атомы, а потому и вообще все вещи. Одновременно энергия является движущим началом. Энергия есть субстанция, ее общее количество не меняется, и, как можно видеть во многих атомных экспериментах, элементарные частицы создаются из этой субстанции. Энергия может превращаться в движение, в теплоту, в свет и электрическое напряжение. Энергию можно считать первопричиной всех изменений в мире.
Греческий философ из Абдеры Демокрит, полагал, что все существующее состоит из атомов – неделимых далее первоэлементов бытия. Атомы двигались в пустом пространстве. Таким образом, непрерывным, согласно Демокриту, могло быть только небытие, материя же оказывалась дискретной. У ранних пифагорейцев существовало понятие «монада», по своим характеристикам очень близкое к атому Демокрита. Монады, как и атомы, были неделимыми единицами, и из них, согласно ранним пифагорейцам, состояли все вещи. Монада пифагорейцев была амером, то есть тем, что лишено всякой протяженности, всякой величины. Амер – это, по сути, математическая точка. Однако атом Демокрита, судя по всему, отличался от монады пифагорейцев тем, что был именно физическим объектом, а не математической сущностью. Атом не мог быть просто амером, так как складывание лишенных величины амеров не может дать нам физическое тело определенной величины. Демокрит же утверждал, что все, что есть в нашем мире, состоит из атомов. Путаница возникает потому, что и пифагорейцы, и Демокрит выделяли два начала: неделимые индивидуумы («индивидуум» - дословный перевод на латинский греческого слова «атом») и пустоту. Но Демокрит вкладывал в эти понятия вполне конкретный физический смысл. Его концепцию следует считать первой разработанной физической системой, причем системой механистической. С амо объяснение физического мира понималось греческими атомистами как указание на механические причины всех возможных изменений в природе. Все изменения в качестве своей причины имеют, в конечном счете, движение атомов, их соединение и разъединение. Объяснять структуру целого, исходя из формы, порядка и положения составляющих это целое индивидуумов, - такая программа легла в основу целого ряда научных доктрин. Атомисты разработали метод, который мог быть применен - и неоднократно применялся - ко всем возможным областям как природного, так и человеческого бытия.
Атом у Демокрита представляет собой довольно абстрактную единицу материи. Посредством своего движения и конфигурации они объясняют свойства материи, такие, как цвет, вкус, запах, но сами они этими свойствами обладать не могут. Атом обладает свойством существования и движения, имеет форму и пространственное протяжение. Без этих свойств было бы трудно говорить об атоме. Отсюда следует, что само понятие «атом» не объясняет геометрическую форму, пространственное протяжение и существование материи, поскольку эти свойства предполагаются и ни к чему более первичному не сводятся. Современное понимание элементарных частиц в решении этих вопросов является более последовательным и радикальным. При описании элементарных частиц мы пользуемся различными образами и представляем их то как частицы, то как волны или волновые пакеты. Но мы знаем, что ни одно из этих описаний не является точным. Очевидно, что элементарные частицы не имеют цвета, запаха, вкуса и тем самым они подобны атомам греческой философии. Но элементарные частицы лишены и других свойств, допускаемых Демокритом у атомов. Обычные представления геометрии и кинематики, такие, как форма или движение в пространстве, не могут применяться в отношении элементарных частиц непротиворечивым образом. Элементарные частицы современной физики значительно абстрактнее, чем атомы у греков, и именно по этой причине они представляют более подходящий ключ для понимания природы материи.
В философии Демокрита все атомы состоят из одной и той же субстанции (материала). Элементарные частицы современной физики имеют массу. Согласно теории относительности масса и энергия, в сущности, одно и то же, и поэтому можно сказать, что все элементарные частицы состоят из энергии. Таким образом, энергию можно считать основной субстанцией, своего рода первоматерией. Фактически она обладает существенным свойством, принадлежащим понятию субстанции: она сохраняется. Энергия есть движущее начало. Она рассматривается как конечная причина всех изменений и может превращаться в материю, теплоту и свет. Борьба противоположностей, характерная для философии Гераклита, находит здесь свой прообраз во взаимодействии различных форм энергии.