De Gids. Jaargang 165

[p. 749]

J.A. Michon^1.
Tijd naar Leids ontwerp: Joseph Scaliger en Hendrik Lorentz

I

Tijd verstrijkt... De ene seconde volgt de andere, onverstoorbaar en in volstrekte regelmaat. In deze gedaante wordt de tijd gewoonlijk aangeduid als absolute tijd. Maar er is ook een andere tijd, een die we ervaren wanneer we ‘eindeloos’ staan te wachten op een vertraagde trein of wanneer onze vakantie om blijkt ‘voor we er erg in hebben’. Die tijd verstrijkt onregelmatig, naargelang van de omstandigheden. In dat geval spreken we van relatieve tijd.

Maar wat is tijd? Zestien eeuwen geleden worstelde de kerkvader Augustinus al met deze vraag. In Boek xi van zijn Bekentenissen geeft Augustinus toe dat hij niet weet wat tijd is. ‘Of liever,’ zo voegde hij er - vrij vertaald - aan toe: ‘zolang niemand me ernaar vraagt weet ik het, maar als ik het desgevraagd wil uitleggen dan weet ik het niet meer.’^2. Na Augustinus hebben talloze geleerden zich het hoofd gebroken over de vraag ‘Wat is tijd?’ Vóór Augustinus trouwens ook. Toch is de vraag nimmer definitief beantwoord, al is men er allengs wel in geslaagd haar nauwkeuriger te stellen en daardoor de discussie over het onderwerp op een hoger plan te tillen.

's Lands oudste universiteit, die te Leiden, heeft zich in deze discussie niet onbetuigd gelaten. Twee van haar grootste coryfeeën hebben daarin - drie eeuwen na elkaar - een belangrijke rol gespeeld: Josephus Justus Scaliger (1540-1609), filoloog en historicus, die van 1593 tot zijn dood in 1609 in Leiden werkte, en Hendrik Antoon Lorentz (1853-1928), die van 1877 tot zijn emeritaat in 1923 (en ook daarna nog) als hoogleraar theoretische natuurkunde de universiteit diende. Scaliger stond op het breukpunt tussen de Renaissance en de moderne tijd en op zijn beurt markeerde Lorentz de overgang tussen de klassieke natuurkunde, zoals deze zich sedert de zeventiende eeuw had ontwikkeld, en de moderne natuurkunde van de twintigste eeuw. Geldt Scaliger als wegbereider voor de overgang van relatieve naar absolute tijd, Lorentz maakte de weg vrij voor een terugkeer van absolute naar relatieve tijd. Wat deze twee geleerden bindt, is hun onwil - of misschien was het hun onvermogen - om de uiterste consequenties te trekken uit hun inzichten. Dat doet overigens niet af aan hun betekenis voor de formulering van de vraag naar het wezen van de tijd. Zij hebben een kapitale bijdrage geleverd aan het inzicht dat tijd niet onder één enkele ontologische of kennistheoretische noemer te brengen valt. Met recht rekenen wij hen daarom tot de grote ontwerpers van de Tijd.

1. Met dank aan prof. dr. H.J. de Jonge (Universiteit Leiden) en professor N.J. Nersessian (Georgia Institute of Technology) voor de gedetailleerde informatie die zij mij verschaften over, respectievelijk, Scaligers Leidse periode en de wetenschapsopvattingen van Lorentz en Einstein. Dit artikel vindt zijn oorsprong in een tweetal (ongesigneerde) vignetten in de bundel In de bocht naar links rechtdoor, een uitgave van de Rotary Club Leiden uit 2001, onder redactie van Ph. Everts, J. van Gent en H. Heestermans.

2. In Augustinus' eigen woorden: ‘Quid enim est tempus? Si nemo a me quaeret, scio, si quaerenti explicare velim, nescio.’ (Confessiones, xi, xiv, 17).

II

Joseph Scaliger, geboren in 1540 in Agen nabij Bordeaux, had reeds grote faam verworven toen hij in 1593 gehoor gaf aan de dringende uitnodiging van zijn vriend Janus Dousa, eerste conservator en eerste bibliothecaris van de pas gestichte universiteit, om naar Leiden te komen. Behalve befaamd was Scaliger ook protestant. Deze combinatie vormde een goede re-

[p. 750]

den om zich in het Frankrijk van die dagen buitengewoon onveilig te voelen. Bovendien was het aanbod van Leiden onweerstaanbaar. Niet alleen werd hij bekleed met de honoraire titel ‘Decus’ (Sieraad), hem vielen ook allerlei privileges ten deel. Zo was hij ontslagen van de verplichting colleges te geven aan beginnende studenten en toehoorders.^3.

Scaliger was inderdaad een buitengewoon begaafd en veelzijdig geleerde. Hij beheerste behalve het Frans, zijn moedertaal, ook Latijn, Grieks, Italiaans, Arabisch, Hebreeuws, Aramees, Syrisch, Perzisch, Turks en Duits. Het Nederlands maakte hij zich na aankomst in Leiden eigen. Verder verrichtte hij baanbrekend werk op het gebied van het Gotisch, Samaritaans en Ethiopisch. Scaligers internationale roem gold vooral zijn werk op het gebied van astronomie, oud-Latijn, Romeinse en Griekse dichtkunst, metriek en inscripties. Zijn belangstelling ging echter vooral uit naar de tijdrekenkunde, de wetenschap van het dateren van historische gebeurtenissen. Hij geldt terecht als een van de grondleggers van de systematische chronologie.^4.

We kunnen ons tegenwoordig niet goed meer voorstellen wat er nu zo moeilijk is aan het dateren van gebeurtenissen. Of toch? Werd u op school eerder met de Wet van Avogadro geconfronteerd of met de voorzetsels die in het Duits ‘stets mit dem Dativ’ verbonden worden? Kunt u zich dat herinneren en is die herinnering wel juist? Of neem een speelfilm - Kramer vs. Kramer bijvoorbeeld. Zo'n film brengt episoden in beeld die zich afspelen binnen hun eigen ruimte en hun eigen tijd. Het wereldgebeuren dringt er ternauwernood in door en het tijdbeeld blijft vaag, indirecte aanwijzingen uit kleding, gebruiksvoorwerpen, automodellen en incidentele krantenkoppen daargelaten. Het is dan ook (bijna) onmogelijk de gebeurtenissen in zo'n film in de tijd te ordenen ten opzichte van de ‘realiteit’.

Ziedaar twee voorbeelden van het probleem waarvoor Scaliger en andere chronologen zich gesteld zagen. Geschiedschrijvers in de Oudheid, zoals Herodotus en Tacitus, maar ook latere renaissancehistorici zoals Guicciardini en Machiavelli, plachten een historische verhandeling op te bouwen als ware het een filmscenario. Zij vertelden vooral een verhaal, waarin zij de betekenis van een vorst, een heilige, een volk of een belangrijke gebeurtenis, een beleg, een verovering, benadrukten.^5.

Scaliger nu ontwikkelde een methode die in beginsel een absolute datering van willekeurige gebeurtenissen mogelijk maakt.^6. In de eerste plaats bedacht hij daartoe een tijdschaal die voldoende lang was om alle destijds bekende historische gebeurtenissen te kunnen dateren. Hij baseerde deze schaal op kalendercycli die al vele eeuwen in gebruik waren en waarnaar bijgevolg in de meeste kronieken dan ook wel verwezen werd: de zonnecyclus van 28 jaar en de maancyclus van 19 jaar.^7. Hieraan voegde hij nog de zogenaamde ‘indictiecirkel’ toe, een puur administratieve periode van 15 jaar, die in het vroege Rome en ook later nog veelvuldig werd toegepast. Aldus kon hij ieder jaar in een periode van 7980 jaren eenduidig identificeren.^8. Het werd daardoor mogelijk historische feiten te verbinden met opvallende hemelverschijnselen zoals zonsverduisteringen of de verschijning van kometen, met aardse rampen zoals aardbevingen en overstromingen, en met ingrijpende politieke of bestuurlijke gebeurtenissen zoals revoluties of volkstellingen. In de tweede plaats selecteerde en analyseerde Scaliger zijn bronnen buitengewoon streng. Hij bedacht criteria die hem in staat stelden de betrouwbaarheid van die bronnen onderling te vergelijken. Ten slotte ontdeed hij zijn gegevens systematisch van alle emotionele, stichtelijke, politieke en ideologische implicaties, zodat hij als het ware slechts ‘drooggevroren’ feiten overhield. Aldus verschafte hij zich de instrumenten die hem in staat stelden de stap te maken van de relatieve, gesloten chronologie van de premoderne historici naar een universele chronologie waarin alle historische feiten op een en dezelfde, absolute tijdschaal geplaatst zijn.

3. De historische betekenis van Scaliger werd recentelijk nog eens onderstreept door de instelling van een bij-zondere Scaliger-leerstoel, thans in 2002, voor de eerste maal, bezet door prof. dr. W.P. Gerritsen.

4. Scaligers chronologisch werk is neergelegd in een tweetal geschriften: Opus novum de emendatione temporum (Parijs, 1583) waarin hij zijn methode uiteenzet, en de tweedelige Thesaurus temporum (Lyon, 1606) dat de resultaten bevat van zijn analyse van historische bronnen.

5. Zie bijvoorbeeld D.J. Wilcox: The measure of times past. Chicago, il: University of Chicago Press, 1987, pp. 195-203.

6. Voor een beschrijving van de chronologische methode van Scaliger zie D.J. Wilcox, t.a.p. (1987) en A. Grafton, ‘Joseph Scaliger and historical chronology: The rise and fall of a discipline’. History and Theory, 1975, 14, pp. 156-185.

7. Als 1 januari in enig jaar op een zondag valt, zal dit, in de Juliaanse kalender, na 28 jaar wederom het geval zijn. Als volle maan in enig jaar op 1 januari valt, zal dit, wederom in de Juliaanse kalender, na precies 19 jaar (254 maanmaanden) wederom het geval zijn.

8. Deze eenduidigheid berust op het feit dat de getallen 28, 19 en 15 geen gemene delers bezitten. Hun kleinste gemene veelvoud is derhalve gelijk aan hun product, namelijk 7980. Het eerste jaar van deze zogeheten Juliaanse periode was het jaar 4713 v.Chr. De methode wordt nog steeds toegepast voor kalendarische berekeningen in wetenschappelijk (historisch, astronomisch, antropologisch) onderzoek. (Zie Wilcox, t.a.p. pp. 198-199, en bijv. E.G. Richards: Mapping time: The calendar and its history. Oxford: Oxford University Press, 1998, pp. 102-103).

[p. 751]

Scaliger heeft deze laatste stap nimmer gezet en de vraag is waarom niet. Het antwoord schuilt, zoals meestal in die tijd, in het gezag van de bijbel. Sedert de vroege Middeleeuwen waren vrijwel alle pogingen tot systematische chronologie gericht op het bepalen van de exacte datum van bijbelse gebeurtenissen. Terugrekenend op grond van de cijfers uit de Schrift - met inbegrip van die betreffende de onwaarschijnlijke ouderdom bereikt door sommige aartsvaders - was men tot de conclusie gekomen dat de schepping moest hebben plaatsgevonden omstreeks het jaar 4004 voor Christus.^9. Nu besefte men destijds heel wel dat de wereld groter was dan wat gewoonlijk wordt aangeduid als de ‘Antieke Wereld’. Ook was het duidelijk dat er culturen bestonden waarover de bijbelse en Grieks-Romeinse bronnen weinig of niets te melden hadden. Zo beschikte Scaliger bijvoorbeeld over een lijst van Egyptische farao's die hij zeer betrouwbaar achtte. Deze lijst was in de derde eeuw voor Christus samengesteld door de Egyptische priester en historicus Manetho.^10. Er viel uit op te maken dat de Egyptische beschaving al ruimschoots vóór het jaar 4004 voor Christus bestaan moest hebben. De datum van de schepping aanvechten was echter meer dan Scaliger voor zijn rekening durfde te nemen. In plaats daarvan introduceerde hij een extra periode van ‘mythische tijd’, waarin plaats was voor alle gebeurtenissen die volgens zijn eigen berekeningen vóór de conventionele datum van de schepping hadden plaatsgegrepen.

Waar Scaliger voor was teruggeschrokken bleek niet onoverkomelijk voor Dionysius Petavius, een jezuïet die een jaar of twintig later, omstreeks 1620, tot de conclusie kwam dat als de berekende datum van schepping de feiten in de weg stond, het de schepping was die moest wijken. Zo ving de moderne chronologie uiteindelijk aan met Petavius en zien we Scaliger nu als wegbereider. Zelfs een toegewijde leerling en bewonderaar van Scaliger als Gerard Vossius - ook een Leidse coryfee uit die jaren - moest toegeven: ‘Wie zich onbevooroordeeld aan de studie van de tijdrekening wijdt, zal tot de conclusie komen dat hij de voorkeur moet geven aan Petavius, ook al komt Scaliger grote lof toe.’^11.

9. Nog in 1650 berekende de Engelse bisschop James Ussher dat de schepping moest hebben plaatsgevonden aan de vooravond van 23 oktober van jaar 4004 v.Chr.

10. De oorspronkelijke lijst van Manetho ging verloren bij de grote brand van de bibliotheek van Alexandrië aan het eind van de derde eeuw n.Chr., maar belangrijke fragmenten zijn overgeleverd.

11. Gerardus Vossius, De theologia gentili et physiologica Christiana (3e editie, Frankfurt, 1675); geciteerd door A. Grafton, t.a.p. (1975).

III

Hendrik Antoon Lorentz (1853-1928) geldt nog immer als een van de belangrijkste fysici aller tijden. In 1877 werd hij, amper vierentwintig jaar oud, benoemd tot hoogleraar in de theoretische natuurkunde aan de Leidse universiteit en in 1902 werd hem (samen met zijn leerling en medewerker Pieter Zeeman) de Nobelprijs toegekend. In 1912 legde hij zijn ambt neer om een functie te aanvaarden als conservator van Teylers Museum in Haarlem, welke hem meer vrijheid beloofde. Overigens zette hij in Leiden zijn colleges voort tot zijn dood in 1928. Lorentz was een veelzijdig geleerde, die ook maatschappelijk belangrijke vraagstukken wist aan te pakken. Zo was hij, onder meer, voorzitter van de Staatscommissie die de afsluiting van de Zuiderzee voorbereidde en maakte hij in dat verband eigenhandig de berekeningen die de uitvoerbaarheid van deze onderneming aantoonden.

Aan het eind van de negentiende eeuw was de natuurkunde gestuit op de onmogelijkheid om al hetgeen er in de loop van die eeuw ontdekt was op het gebied van licht, elektriciteit en magnetisme, te beschrijven en te verklaren in termen van de klassieke natuurkunde zoals die zich sedert de zeventiende eeuw had ontwikkeld. Men vatte deze verschijnselen op als trillingen of golven en volgens de klassieke opvatting kunnen golven zich niet in het niets voortplanten. Om die reden had men aangenomen dat de ruimte - ook wat de lege ruimte genoemd wordt - gevuld moest zijn met een uiterst ijle substantie, ether genaamd. Deze ether bezat hoogst merkwaardige eigenschappen: hij woog niets, bewoog niet en doordrong alles zonder daarbij enige weerstand te ondervinden. Dat was althans de gangbare opvat-

[p. 752]

ting, totdat Lorentz al vroeg in zijn wetenschappelijke loopbaan tot de conclusie kwam dat een ether in deze vorm niet het medium kon zijn waarin de elektromagnetische golven zich voortplanten. Na vijftien jaar intensieve arbeid slaagde hij er ten slotte in 1904 in een sluitende theoretische verklaring te geven voor alle destijds bekende elektromagnetische verschijnselen, waarbij hij aan de ether een aantal nieuwe en eigenlijk nog merkwaardiger eigenschappen toedichtte.

Een van de problemen waarmee Lorentz te maken kreeg betrof de structuur van de tijd. Drie eeuwen had de wetenschap zich succesvol kunnen ontwikkelen op grond van de veronderstelling dat tijd iets is dat ‘volstrekt regelmatig voortstroomt, geheel uit zichzelf en zonder enig verband met wat dan ook,’ zoals Newton het in 1687 had omschreven.^12. In deze vorm is tijd slechts een nauwkeurige liniaal waarlangs men het tijdstip en de duur van gebeurtenissen kan markeren. Omdat deze maatlat losstaat van ‘wat dan ook’, kan zij naar believen altijd en overal gebruikt worden: een seconde is overal en altijd een seconde, een uur een uur, een eeuw een eeuw. Hieraan kwam echter een einde toen Lorentz geconfronteerd werd met de onhoudbaarheid van de absolute tijd als universele chronologische maatlat.

Uit zijn onderzoek bleek hem - zeer tot zijn wetenschappelijk ongenoegen overigens - dat deze maatlat aan allerlei veranderingen onderhevig is en afhankelijk van de omstandigheden waaronder zij gebruikt wordt. Lorentz kwam tot de destijds ongehoorde conclusie dat een bewegend voorwerp, als gevolg van zijn beweging ten opzichte van de ether, een afplatting (de zogenaamde Lorentz-contractie) ondergaat in de richting van de beweging. Met andere woorden, hoe sneller zo'n voorwerp beweegt, hoe platter het wordt. De snelheid van het licht vormt daarbij de bovengrens; geen voorwerp kan zich sneller dan het licht voortbewegen omdat het dan letterlijk platter dan plat zou worden. In dit verband gedraagt ook de tijd zich op een hoogst vreemde manier. Het tempo waarin klokken de seconden wegtikken blijkt af te hangen van de snelheid waarmee het systeem waarin deze gebeurtenissen plaatsvinden zich beweegt ten opzichte van de ether. Voor Lorentz was dat meer dan hij wilde accepteren en uiteindelijk kan men de hardnekkigheid waarmee hij is blijven vasthouden aan zijn opvattingen over de ether begrijpen als een poging om aan te tonen dat het ondanks alles mogelijk is de ‘ware’ gelijktijdigheid en de ‘ware’ volgorde van gebeurtenissen te bepalen.

Waarom was Lorentz Einstein niet?^13. Deze eigenaardige vraag krijgt betekenis als men zich realiseert dat Einstein zijn relativiteitstheorie het licht deed zien in 1905, een jaar nadat Lorentz zijn theorie over het gedrag van elektrisch geladen materie in de ruimte had gepubliceerd. Omdat beide theorieën formeel op hetzelfde neerkomen werd de relativiteitstheorie aanvankelijk dan ook aangeduid als de Lorentz-Einsteintheorie. Echter, de uitgangspunten die aan beide theorieën ten grondslag liggen zijn fundamenteel verschillend, op een wijze die voor Lorentz niet viel te overbruggen.

Lorentz werd met name gehinderd door zijn negentiende-eeuwse uitgangspunten ten aanzien van de vraag hoe wetenschap bedreven behoort te worden. Hij beschouwde het ontwikkelen van een wetenschappelijke theorie als een constructieve activiteit. Hij was ervan overtuigd dat wetenschappelijk onderzoek de natuur geleidelijk haar geheimen ontfutselt, om zodoende stapje voor stapje een steeds nauwkeuriger beeld van de werkelijkheid op te bouwen. Dit standpunt maakte het voor Lorentz onmogelijk af te zien van het etherbegrip en, bijvoorbeeld, te accepteren dat gelijktijdigheid en volgorde van gebeurtenissen niet ondubbelzinnig kunnen worden vastgelegd. Hij achtte dit relatieve karakter van de tijd niet in overeenstemming met de ‘bestaande werkelijkheid’ die hijzelf en vele generaties natuurkundigen vóór hem hadden ontdekt en beschreven. Einstein daarentegen ging onbekommerd uit van de vraag hoe een theorie eruit komt te zien als men de gelijkwaardig-

12. Deze omschrijving vindt men aan het eind van de ‘Les over definities’ in Deel i van Newtons hoofdwerk, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (1687).

13. Deze vraag werd gesteld en beantwoord door N.J. Nersessian (1986): ‘Why wasn't Lorentz Einstein?: An examination of the scientific method of H.A. Lorentz’. Centaurus, 29, pp. 205-242.

[p. 753]

heid van materie en elektromagnetisme als uitgangspunt kiest. Daardoor kon hij direct doordringen tot het relativiteitsprincipe dat het zinloos maakt een absoluut referentiekader voor gelijktijdigheid en volgorde te willen vaststellen en dat bijgevolg ook de ether als verklarend begrip overbodig maakt. Met deze stap haalde Einstein zich het ernstige verwijt van Lorentz op de hals dat hij ‘... wel erg gemakkelijk zijn persoonlijke opvatting etaleerde als een vanzelfsprekend universeel principe’.^14. Einstein voelde zich evenwel door dit verwijt niet aangesproken - Lorentz mocht dan Einstein niet zijn, Einstein was evenmin van zins zich als Lorentz te profileren.

Lorentz en Einstein hebben over hun meningsverschillen nog jaren een (hoogst vriendschappelijke) correspondentie gevoerd. Einstein heeft daarbij veel moeite gedaan om Lorentz ervan te overtuigen dat, afgezien van diens overbodige etherhypothese, hun beider theorieën inderdaad overeenstemden. Tevergeefs, al heeft Lorentz ten slotte de onhoudbaarheid van zijn positie wel degelijk ingezien. Zo schrijft hij in 1917 teleurgesteld: ‘Het is altijd bedenkelijk, een weg van onderzoek geheel af te sluiten en misschien is het, alles samen genomen, goed den aether nog een kans te gunnen. Wie weet of er niet een tijd komt, waarin bespiegelingen over zijne structuur - waarvan wij ons onthouden - vruchtbaar en doelmatig blijken.’^15.

Het mocht niet zijn. Geen beter slot, daarom wellicht, dan het oordeel van Einstein over de betekenis van Lorentz als wegbereider van de moderne natuurkunde: ‘De mensen realiseren zich niet hoe groot de invloed van Lorentz op de ontwikkeling van de moderne natuurkunde is geweest. We hebben er geen notie van waar we zouden zijn uitgekomen zonder de vele baanbrekende bijdragen van Lorentz.’

Toch zou Lorentz' hoop een halve eeuw later in zekere zin in vervulling gaan. Het zou hem genoegen gedaan hebben, ook al lijkt de nieuwe ‘ether’ in geen enkel opzicht op wat hem voor ogen stond.^16. Een van de implicaties van de quantummechanica is namelijk dat er niet zoiets bestaat als een perfect vacuüm. ‘Wat op het eerste gezicht een absolute leegte lijkt, is bij nader inzien een spookachtige baaierd van onvoorspelbaar verschijnende en weer verdwijnende deeltjes’.^17. H.B.G. Casimir - alumnus van de Leidse universiteit, vervolgens hoogleraar aldaar en later onder meer directeur van het Natuurkundig Laboratorium van Philips te Eindhoven - voorspelde in 1948 als eerste het effect van dit zogeheten quantumvacuüm. Hij beschreef bovendien een enkele jaren later met succes toegepaste methode om het effect te meten.

14. Nersessian (1986), t.a.p. pp. 230-231.

15. N.J. Nersessian, Faraday to Einstein: Constructing mean ing in scientific theories. Dordrecht, Martinus Nijfhoff, 1984.

16. Zie bijvoorbeeld P. Davies, How to build a time machine. London: Allen Lane/Penguin, 2001.

17. Davies, t.a.p. pp. 84-85.

IV

Zo hebben Joseph Scaliger en Hendrik Lorentz ieder een nadrukkelijk accent gegeven aan de zestien eeuwen oude vraag van Augustinus: ‘Wat is tijd?’ Wat deze twee uitzonderlijke Leidse geleerden gemeen hadden is dat zij, de een na de ander, niet bereid of in staat geweest zijn de uiterste consequentie te verbinden aan hun onbetwistbare inzichten; elk heeft - men vergunne mij de bijbelse metafoor - het beloofde land voor zich zien liggen, maar is er niet binnengegaan.^18.

18. Deuteronomium 32:52.