De Gids. Jaargang 86

[p. t.o. 209]

J.P. KUENEN

[p. 209]

Kuenen als natuurkundige.

De Gids-redactie heeft in haar laatste nummer dankbare hulde gebracht aan den man door wiens overlijden zij een zoo gevoelig verlies heeft geleden en van menige zijde zijn reeds, in woord en geschrift, de edele persoonlijkheid en de groote gaven van Kuenen herdacht. Als ik nu, naar den wensch der Redactie, zijne beteekenis voor de natuurkundige wetenschap tracht te schetsen, dan is het allerminst om bij den geleerde den mensch uit het oog te verliezen. Ook in het wetenschappelijke werk van den onderzoeker spiegelen zich de grondtrekken van zijn wezen af, en men geraakt bij de lezing van Kuenen's verhandelingen, niet minder dan bij den persoonlijken omgang en de samenwerking met hem het geval was, onder de bekoring van zijn eenvoud, zijn waarheidsliefde en zijn eerlijkheid.

Trouwens, hij heeft zich zelf erover uitgesproken, dat bij de beoefening der wetenschap nog iets anders in het spel is dan de techniek van waarnemen en meten, en de berekening met het koele verstand. ‘Onze geest’, zoo zegt hij, ‘bestaat niet uit een aantal afzonderlijke afdeelingen, die zich onafhankelijk van elkaar ontwikkelen. De godsdienstige mensch, die zich aan de natuurwetenschap wijdt, zal daarin ook voor zijn godsdienstige behoeften voldoening en versterking vinden. Het is niet alleen de naïeve beschouwer van den sterrehemel of de wonderen van het microscoop, of hij die van populair wetenschappelijke werken en voordrachten kennis neemt, die tot hoogere stemmingen en gedachten kan worden opgevoerd: ook hij, die de verschijnselen tot het

[p. 210]

onderwerp van minutieuse studie maakt, kan datzelfde ondervinden.’ Gulden woorden uit zijn geschrift ‘Natuurwetenschap en godsdienstig geloof’, dat zoo klaar getuigt van zijn diepen ernst en van de idealen die hem ook bij het werk in het laboratorium voor den geest stonden.

Een man die zoo dacht en voelde kon geen bekrompen vakgeleerde zijn, en zulk een man was aangewezen om in een tijdschrift als de Gids de natuurwetenschappen te vertegenwoordigen. Aan zijne toetreding tot de redactie hebben wij de keurige artikelen te danken, die de lezers zich zullen herinneren en die tot de blijvende waarde der laatste jaargangen in hooge mate hebben bijgedragen, boeiend als zij zijn door vorm en inhoud, populair in den besten zin van het woord. Ik denk aan ‘De hemelsferen bij Dante’, waarin hij met de Divina Comoedia als uitgangspunt een kleinen, bevattelijken cursus over de antieke sterrekunde en wereldbeschouwing geeft, aan ‘De ouderdom der aarde’, waar wij zijn vermogen bewonderen om een uitgebreid feitenmateriaal tot een samenhangend geheel te verwerken, en vooral ook aan de artikelen over de relativiteitstheorie, die ons doen zien dat Kuenen, schoon in de eerste plaats experimentator, in de diepste en moeilijkste theorieën der moderne physica wist door te dringen, daarbij tegenover de schittering der nieuwe denkbeelden zijn bezonnen oordeel bewarende.

Gemakkelijk heeft Kuenen het zich nooit gemaakt, in zijne ambtelijke werkzaamheid zoo min als in de Gids. Van hem kan inderdaad worden gezegd dat hij deed wat zijn hand te doen vond. Nauw waren de colleges, die hij met het practicum steeds als zijn allereerste taak beschouwde, afgeloopen, of een berg van examens, zoo te Leiden als elders, wachtte hem; het mag hier nog wel eens worden gezegd hoe hij ook bij het examineeren toonde, een goed en geduldig waarnemer te zijn. Daarbij kwamen tal van opdrachten, waaraan hij door zijn groote welwillendheid en door zijn gevoel, zich aan iets goeds en nuttigs niet te mogen onttrekken, meer dan menig ander blootstond, vele bemoeiingen voor maatschappelijke en wetenschappelijke belangen. Hij was, om alleen van deze laatste te spreken, lid van het curatorium van het meteorologisch instituut en van de rijkscommissie voor graadmeting en waterpassing, en vertegenwoordigde ons land op de con-

[p. 211]

gressen voor koeltechniek en koude te Chicago en Parijs.

Voeg hierbij, en gij krijgt wel een zeer levendigen indruk van onvermoeide werkzaamheid, de boeken die men hem te danken heeft, het over de warmte en de moleculaire krachten handelende deel van Bosscha's leerboek en zijn werk over het aandeel van Nederland in de ontwikkeling der natuurkunde gedurende de laatste 150 jaren, dat toonbeeld van ijver en belezenheid, waardoor de feestviering van het Bataafsch Genootschap der proefondervindelijke wijsbegeerte in 1919 werd opgeluisterd en waarvoor het genootschap hem door de toekenning van zijn gouden eerepenning dankte.

Ik gewaag van dit alles omdat het de lijst is, waarin ik zijn zuiver wetenschappelijk werk zou willen doen uitkomen. Hoe de richting daarvan al vroeg bepaald werd, kan men lezen in het Gedenkboek van het Leidsche laboratorium, in 1904 aan Prof. Kamerlingh Onnes aangeboden. Kuenen vertelt daar hoe hij spoedig na zijn candidaatsexamen in den zomer van 1887 een onderhoud met Onnes had, waarbij hem de vraag werd voorgelegd, of het zijn bedoeling was bij zijn verdere studie de mathematische dan wel de proefondervindelijke richting op te gaan. ‘Tot op dat oogenblik had ik over dat gewichtige vraagstuk mijn hoofd niet gebroken: de weg naar het candidaatsexamen had zich van zelf gewezen en te midden van het zich daarbij voordoende werk en de behartiging van de niet onmiddellijk met de studie samenhangende belangen van het studentenleven, was van de overdenking van de toekomst niet veel gekomen. De vraag kwam op dat oogenblik geheel als een verrassing.’

‘Dat wij’, hij bedoelt de candidaten in het algemeen, ‘nu zoo op eens aan de onmiddellijke, onafhankelijke onderzoeking van natuurverschijnselen gezet konden worden, en de kans geopend zouden zien van iets tot de kennis dier verschijnselen bij te dragen, kwam als een openbaring.’

‘De welsprekende en overtuigende wijze, waarop de keuze mij in dat gesprek werd voorgelegd, maakte de beslissing voor mij niet twijfelachtig.’ Zoo besloot dan Kuenen zich hoofdzakelijk aan experimenteel onderzoek te wijden en wel in de eerste plaats aan de bestudeering van de eigenschappen van mengsels van twee stoffen, een der onderwerpen die hem werden voorgesteld. Hieraan werd in de eerstvolgende jaren

[p. 212]

hard gewerkt, met het gevolg dat hij in 1891 bekroond werd voor de beantwoording eener door de Leidsche faculteit van wis- en natuurkunde uitgeschreven prijsvraag en dat hij het volgende jaar op een proefschrift: ‘Metingen betreffende het oppervlak van van der Waals voor mengsels van koolzuur en chloormethyl’, promoveerde.

De niet ingewijde kan moeilijk aan den titel zien dat het te doen was om het gedrag van mengsels bij verschillende drukkingen en temperaturen, en dat de diepere beteekenis van zoodanig onderzoek ligt in de besluiten die er uit kunnen worden getrokken aangaande de krachten die de kleinste deeltjes der materie op elkaar uitoefenen.

Theorieën die in de beweging en onderlinge werking der moleculen den sleutel voor de verklaring van tal van verschijnselen zochten, waren er van oudsher geweest en bijna 20 jaar geleden had, wat vloeistoffen en gassen betreft, van der Waals een belangrijken stap vooruit gedaan. Men stond op dit gebied voor vragen als deze: waardoor wordt de druk bepaald, die noodig is om bij een gegeven temperatuur een eerst gasvormige stof den vloeibaren toestand te doen aannemen, waarvan hangt de dichtheid der vloeistof, in vergelijking met die van den damp af, en hoe moet men rekenschap geven van de, in gewone gevallen zeer geringe, samendrukbaarheid die de verkregen vloeistof vertoont? Het was van der Waals gelukt, hier een klaar en bevredigend antwoord te geven. De verdichting tot vloeistof schreef hij toe aan de onderlinge aantrekking der moleculen op uiterst kleine afstanden, den weerstand waarmede een vloeistof als water zich tegen een samenpersing verzet, aan de uitgebreidheid van hare moleculen; denkbeelden die wel reeds door anderen waren uitgesproken, maar die niemand vóór van der Waals consequent had uitgewerkt. Door dit te doen ontwikkelde hij een algemeene theorie van vloeistoffen en gassen en gelukte het hem begrijpelijk te maken dat er voor elke stof een bepaalde, de zoogenaamde ‘kritische’ temperatuur is, boven welke het niet mogelijk is, door samendrukking een afscheiding van vloeistof te bewerken. Heeft men in een gesloten vat eerst vloeistof en damp in geschikt gekozen hoeveelheden met elkander in evenwicht, en verhoogt men dan de temperatuur, dan ziet men de twee ‘phasen’ in

[p. 213]

dichtheid tot elkaar naderen, om ten slotte aan elkaar gelijk te worden. Men bereikt, zooals men zegt, den ‘kritischen toestand’ en het is in het bijzonder in de eigenaardigheden daarvan dat van der Waals een inzicht had gekregen.

Daarmede niet tevreden, had hij zijne theorie tot mengsels van twee stoffen uitgebreid en aldus een gebied van nog veel grooter verscheidenheid en daardoor des te grooter aantrekkelijkheid ontsloten. Een graphische voorstelling met behulp van zeker oppervlak - het in den titel van Kuenen's dissertatie genoemde - maakte het mogelijk, de verschijnselen gemakkelijk te overzien en zonder lange berekeningen gevolgtrekkingen uit de theorie af te leiden.

De beschouwingen van van der Waals wekten in die dagen geestdriftige bewondering en het is wel begrijpelijk dat Kuenen gretig de gelegenheid aangreep om de gevolgtrekkingen der theorie tot in bijzonderheden op de proef te stellen. Voor dit doel heeft hij bij voortduring, ook gedurende zijn verblijf te Dundee en na zijn terugkeer naar Leiden in 1907, gewerkt. Door vernuftig uitgedachte verbeteringen der waarnemingsmethoden en door zorgvuldig op alle storende invloeden te letten, slaagde hij er in, de verschijnselen zuiverder waar te nemen dan het vóór hem iemand gelukt was en inzonderheid de kritische verschijnselen, bij mengsels vrij wat ingewikkelder dan bij enkelvoudige stoffen, experimenteel te ontwarren. Hoe hij het uitgebreide gebied der natuurkunde, waarop hij zich bij voorkeur bewoog, beheerschte, blijkt uit zijne werken: ‘Theorie der Verdampfung und Verflüssigung von Gemischen und der fraktionierten Destillation’, ‘Die Zustandsgleichung der Gase und Flüssigkeiten und die Kontinuitätstheorie’ en ‘Die Eigenschaften der Gase.’

Laat ik nu uit dit alles één greep doen en een woord zeggen van een ontdekking van Kuenen, die een waar juweel mag genoemd worden. Perst men een enkelvoudige stof als waterdamp of koolzuurgas, bij een temperatuur beneden de kritische, in steeds kleinere ruimte, dan ziet men, op een bepaald punt gekomen, naast den damp een vloeistof verschijnen, waarvan de hoeveelheid gestadig toeneemt, tot eindelijk alle damp verdicht is. Gedurende de samendrukking blijft, zoo lang er nog eenige damp bestaat, de druk onver-

[p. 214]

anderd en hebben de nog aanwezige damp en de gevormde vloeistof elk zijn eigen onveranderlijke dichtheid. Bij een mengsel van twee stoffen is het minder eenvoudig. De twee bestanddeelen zijn allicht niet even vluchtig en dit heeft ten gevolge dat vloeistof en damp niet dezelfde samenstelling hebben; de eene phase bevat wat meer van het minder vluchtige, de andere wat meer van het vluchtigste bestanddeel. Bij voortgaande verkleining van het volume blijft thans de druk niet standvastig, en ook de samenstelling en de dichtheid van elk der phasen veranderen gestadig. Men gevoelt hoe ingewikkeld de verschijnselen daardoor kunnen worden.

De afwijking van hetgeen men bij een enkelvoudige stof ziet, kan nu onder bepaalde omstandigheden zoo ver gaan, dat, als eerst een vloeistof gevormd is en de hoeveelheid daarvan tot zeker bedrag is toegenomen, die hoeveelheid vervolgens afneemt, zoodat ten slotte de vloeistof weer verdwijnt en men eindigt, zooals men begon, met een enkele phase, die men ‘damp’ moet noemen, van dezelfde samenstelling als de oorspronkelijke en alleen met een kleiner volume.

Dit is de ‘retrograde condensatie’, die door Kuenen geheel in overeenstemming met de theorie werd waargenomen. Wat het verrassende ervan betreft, kan men de ontdekking op één lijn stellen met b.v. die van de konische refractie, waarbij een op een kristal vallende lichtstraal niet, zooals bij de bekende dubbele breking, in tweeën wordt gesplitst, maar in het kristal langs alle op zekeren kegel liggende rechte lijnen verder gaat, zoodat op een scherm, in plaats van twee punten, een lichte ring wordt waargenomen. De vergelijking gaat alleen in zoo verre niet op, als de konische refractie theoretisch voorspeld en vervolgens waargenomen werd, terwijl Kuenen de retrograde condensatie eerst heeft gezien en daarna uit de theorie heeft verklaard.

Verschijnselen als deze, waaraan niemand vooraf had gedacht en waarvan het bestaan als een noodzakelijke gevolgtrekking uit reeds ontwikkelde theoretische beschouwingen kan worden afgeleid, zijn wel bij uitstek geschikt om den indruk te geven, dat wij met onze theorieën op den goeden weg zijn.

[p. 215]

Ik zou kunnen zeggen ‘op de goede wegen’, want veelal is het niet langs één pad, maar langs verschillende uiteenloopende of elkaar kruisende paden, dat wij trachten verder te komen. In een groot gedeelte van de theorie der mengsels is de zuivere, algemeene thermodynamica aan het woord; een groot algemeen beginsel, onafhankelijk van bijzondere opvattingen over het mechanisme der werkingen, is het richtsnoer. Daardoor liet ook Kuenen zich met voorliefde leiden en onder zijn nagelaten werk werd een kleine verhandeling gevonden, die hij zich had voorgesteld in de eerste vergadering der akademie van wetenschappen aan te bieden, waarin datzelfde beginsel op een merkwaardig, in den laatsten tijd ontdekt magnetisch verschijnsel wordt toegepast.

Maar van niet minder beteekenis dan de algemeene thermodynamische beschouwingen, zijn bespiegelingen over de structuur der moleculen en atomen en over de krachten die zij op elkaar uitoefenen; wel zijn zij minder zeker, maar daar weegt tegen op dat zij dieper in het wezen der dingen gaan. In dit opzicht had van der Waals, toen hij de moleculaire attractie en de uitgebreidheid der deeltjes in rekening bracht, slechts den eersten stap gedaan; verdere verfijning was wenschelijk en werd ook reeds ten deele bereikt. Was Kuenen langer gespaard gebleven, had hij mogen genieten van de ruimere werkgelegenheid die het uitgebreide en herbouwde laboratorium hem zou hebben gegeven, dan zou de ‘minutieuse studie’, waarvan wij hem hoorden spreken, ongetwijfeld nog veel van hooge waarde hebben opgeleverd.

Men kent de mooie woorden van Newton, ons van zijne laatste levensdagen bewaard gebleven: ‘I do not know what I may appear to the world, but to myself I seem to have been only like a boy playing on the seashore, and diverting myself in now and then finding a smoother pebble or a prettier shell than ordinary, whilst the great ocean of truth lay all undiscovered before me’. Een bescheidenheid als hieruit spreekt vond men ook bij Kuenen. Wat hij gedaan heeft achtte hij zelf luttel, maar de wetenschap zal er hem dankbaar voor blijven.

H.A. Lorentz.