Logo DBNL
Onze Eeuw. Jaargang 3 (1903)

Onze Eeuw. Jaargang 3

(1903)– [tijdschrift] Onze Eeuw–rechtenstatus Gedeeltelijk auteursrechtelijk beschermd

Vorige Volgende

Statistische Natuurbeschouwing.
Door Dr. J.D. van der Waals Jr.

Men heeft dikwijls de wereld opgevat als te zijn samengesteld uit twee verschillende beginselen. Die twee beginselen vinden een zeer verschillende waardeering. Hoog gewaardeerd wordt het redelijk beginsel, dat de orde, regelmaat en harmonie in het heelal vertegenwoordigt en zich in de materieele wereld uit door de vaste regelen van het natuurgeschieden, de wet der causaliteit. Het andere is het beginsel van het gegeven zijn der wereld, het beginsel waaraan het is toe te schrijven dat er nu eenmaal een wereld en een wereldgeschieden bestaat. De waardeering van dit werkelijkheidsbeginsel valt niet zoo gunstig uit; tegenover het redelijk beginsel doet dit voor ons onbegrijpelijk bestaan zich voor als iets onredelijks, iets absurds, ja het neemt zelfs den vorm aan van een vijandige, brutale macht, waaraan de wereldrede in zijn werking is gebonden en waardoor hij wordt gestoord en tegengewerkt.1)

Het is hier niet mijn bedoeling de juistheid van deze

metaphysische leer te bespreken. Ik wil er slechts op wijzen, dat de hier gemaakte tegenstelling geheel overeenkomt met de tweeledige functie, die ons verstand vervult bij onze pogingen om natuurkennis te verkrijgen. Ook daarbij kunnen wij onderscheid maken tusschen het trachten een inzicht te verkrijgen in den causalen samenhang der verschijnselen, de aetiologie, en het nagaan van wat er zooal in de wereld gegeven is. Voor deze tweede functie is mij geen kunstterm bekend; ik zal er het woord thesiologie voor gebruiken.

In de mechanica zouden wij het verschil van aetiologie en thesiologie het kortst aldus aangeven: De aetiologie geeft aan, de wetten die gelden en die men kan formuleeren: indien er in de natuur gegeven is een systeem met die bepaalde eigenschappen, dan zal het die bepaalde beweging uitvoeren. Thesiologie is de kennis van de feitelijk bestaande initiaal toestanden. Haar inhoud wordt geformuleerd: ‘Er is in de natuur gegeven, enz.’

Dat de aetiologie tot de natuurwetenschap behoort zal wel ieder toegeven: het zal niet noodig zijn dit door voorbeelden nader toe te lichten. Veeleer kan het noodig zijn er op te wijzen, dat zij niet het geheele terrein der natuurwetenschap vult en dat er naast haar nog plaats, zij het dan een meer bescheiden plaats, over is voor de thesiologie. Toch is dit werkelijk het geval en om ons ervan te overtuigen, hebben wij slechts te letten op de vorderingen, die de sterrenkunde heeft gemaakt door de toepassing van de spectraalanalyse. Deze toch heeft ons geleerd: 1e dat op de sterren dezelfde stoffen gevonden worden, die ook op de aarde en op de zon worden aangetroffen; 2e dat de sterren zich met meerdere of mindere snelheid naar de aarde toe bewegen of zich daarvan verwijderen; terwijl zij tevens een middel aan de hand doet om die snelheid te bepalen. Ieder sterrenkundige zal toegeven dat hierdoor onze astronomische kennis belangrijk is verrijkt, maar tevens is het duidelijk, dat deze nieuwe inzichten niet tot onze aetiologische maar onze thesiologische kennis behooren. Ook wat de waardeering aangaat komt de onderscheiding tusschen aetiologische kennis en thesiologische kennis met die tusschen de wereld-

rede en het werkelijkheidsbeginsel overeen. Een aetiologische verklaring van een verschijnsel bevredigt onze verklaringsbehoefte en naarmate wij een beter inzicht hebben verkregen in den oorzakelijken samenhang van de verschijnselen, waarover een wetenschap handelt, naar die mate komt die wetenschap ons schooner en volmaakter voor. Thesiologische kennis daarentegen laat ons onbevredigd. Wanneer wij van het bestaan van een feit in de natuur hebben kennis genomen, voldoet dit ons niet, zoolang wij niet hebben doorgrond, door welke oorzaak het nu juist zoo en niet anders komt te zijn. Het eenvoudig ‘gegeven zijn’ van een feit komt ons ook hier als iets onbegrijpelijks, iets onredelijks, iets bruuts voor, en de bij iedere aetiologische verklaring voorkomende thesiologische gegevens - want wij kunnen natuurlijk nooit een verschijnsel oorzakelijk verklaren zonder uit te gaan van een aantal feiten, die gegeven, maar verder niet oorzakelijk verklaard zijn - worden door ons ondervonden als een om zoo te zeggen onverteerbare rest, die zich niet in de harmonische, bevredigende verklaring laten opnemen. Het is hierom dat vele chemici bijvoorbeeld niets willen weten van een groot aantal elementen, waarvan wij het bestaan en de eigenschappen, die zij bezitten slechts als gegeven kunnen constateeren zonder die verder te kunnen afleiden. Zij koesteren de hoop dat het ons gelukken zal ‘oeratomen’ te vinden, waarvan de ons bekende chemische atomen zijn opgebouwd, en dat het dan mogelijk zal zijn de eigenschappen der verschillende elementen aetiologisch te verklaren uit de wijze waarop de oeratomen in het chemisch atoom zijn gerangschikt en uit de bewegingen, die zij daarin kunnen volbrengen. Principieel is hierdoor natuurlijk niets gewonnen. De onverklaarbare rest blijft bestaan, al is zij teruggedrongen; het bestaan van één soort oeratomen is even onverklaarbaar, als dat van ruim zeventig soorten chemische atomen. Maar toch zou een dergelijke verklaring zich aan ons voordoen als een belangrijke overwinning. Alle terrein dat van het gebied der thesiologie naar dat der aetiologie wordt overgebracht, geeft groote voldoening aan ons wetenschappelijk denken.

Het komt mij voor dat hieraan de sterke bekoring is toe te schrijven, die het darwinisme op zoo vele gemoederen heeft uitgeoefend. Vroeger toch achtte men de verschillende soorten dieren en planten als eenvoudig onafhankelijk van elkaar bestaande. De systematiek werd toen als een thesiologische wetenschap beschouwd. Weliswaar was de systematiek meer dan een eenvoudige opsomming der verschillende soorten en werden deze naar hun meer of minder ontwikkelde organismen tot een soort samenhangend harmonisch systeem gerangschikt, maar deze rangschikking ontleende voor een groot deel haar waarde aan de teleologische verklaring, die aan het geheel werd gegeven, en waar de teleologie als verklaringsprincipe der natuur werd opgegeven, kon ook de rangschikking als zoodanig op den duur aan het wetenschappelijk denken geen bevrediging geven. Het groote werk van Darwin is nu, dat hij het geheele terrein der systematiek aan het gebied van het bruut gegevene ontrukt heeft en overgeplaatst naar het gebied van het oorzakelijk samenhangende, van het begrijpelijke. Was zijn theorie juist, dan behoefde men in het vervolg zich niet tevreden te stellen met het rangschikken der verschillende soorten en het opnoemen van hun eigenschappen, men zou kunnen nagaan hoe de verschillende soorten ontstonden en uitstierven en in elkander overgingen, en dit komt mij voor een voldoende verklaring te zijn voor de wonderlijke aantrekkelijkheid, die Darwin's leeringen voor velen bleken te bezitten.

Een niet minder principieele omwenteling in het natuurwetenschappelijk denken moet het gevolg zijn van de denkbeelden van Boltzmann, als deze meer algemeen worden aangenomen, en als door degenen, die ze aannemen, de consequenties ervan beter zullen worden doorzien, dan nu nog het geval is. Buitendien zal deze omwenteling zijn invloed op veel uitgebreider terrein doen gevoelen dan die van Darwin. Heeft Darwin geleerd, dat een reeks verschijnselen, die men vroeger tot de thesiologie rekende, eigenlijk tot de aetiologie behoort, namelijk de systematiek van dieren en planten, uit het werk van Boltzmann volgt omgekeerd,

dat een veel grooter groep verschijnselen, namelijk alle physische1) verschijnselen de regelmatigheid, die wij er in waarnemen niet aan noodzakelijke causale wetten, zooals men vroeger meende, maar aan hun ‘thesis’ te danken hebben. Althans heeft Boltzmann aangetoond, dat wij voor de materieele natuur tot deze conclusie moeten komen, als wij aannemen: 1e dat de eenvoudige bewegingswetten, die aan de mechanica ten grondslag liggen, algemeen geldig zijn in de natuur; 2e dat de lichamen uit discrete deeltjes (moleculen) bestaan.2)

Eigenlijk ligt de hier aangegeven conclusie reeds opgesloten in de werken van vele andere physici, namelijk in die van allen, die zich met beschouwingen bezig hielden, die men vroeger ‘kinetisch’ tegenwoordig met een term van algemeene strekking ‘statistisch’ noemt. Toch is Boltzmann, de eerste geweest, die die conclusie feitelijk heeft getrokken. Hierom zal ik de geheele nieuwe opvatting over den grond van de regelmatigheid van de waargenomen natuurverschijnselen als ‘de theorie van Boltzmann’ aangeven.

De naam ‘kinetisch’ werd vroeger aan deze theorie gegeven, omdat zij de warmte leerde opvatten als een beweging der moleculen. De tegenwoordig meer gebruikte naam ‘statistisch’ is echter te verkiezen, ten eerste omdat zij ook op electrische en op lichtverschijnselen kan toegepast worden, waarbij de naam kinetisch geen directe beteekenis zou hebben; ten tweede, omdat de eigenschap, die door het woord statistisch wordt aangeduid, - namelijk dat wij bij die theorie niet de verschijnselen in alle deeltjes afzonderlijk nagaan, doch slechts gemiddelde waarden, waartoe die verschijnselen in de overgroote meerderheid der gevallen aan-

leiding zal geven - meer karakteristiek is voor de theorie dan de eigenschap, die door het woord kinetisch wordt aangeduid.

De grondslagen, waarop de theorie van Boltzmann berust, zijn hoogst eenvoudig: Stellen wij ons een biljart voor, waarop zich een bal beweegt, terwijl wij aannemen, dat de bal geen wrijving ondervindt en dus zijn aanvankelijke snelheid onveranderd zal behouden. Wij denken dat wij geen reden hebben om aan te nemen dat de bal eerder in een bepaalde richting zal loopen, dan in eenige andere richting. In het algemeen zal hij dan na korter of langer tijd alle vier de wanden getroffen hebben. Het is echter ook mogelijk, ofschoon wij de kans er voor klein moeten achten, dat de snelheid van den bal juist evenwijdig aan de lange zijde van het biljart is. Dan zal alleen de korte zijde door den bal getroffen worden, maar nooit de lange. Of dus de verschillende wanden achtereenvolgens getroffen worden, of dat alleen één wandenpaar getroffen wordt, hangt van de gegeven aanvangsrichting van den bal, d.w.z. van de thesis af.

Nu beschouwt men een gas, dat bijvoorbeeld in een kubus is besloten te bestaan uit een groot aantal moleculen, die in die ruimte rondvliegen en zich daarin in alle mogelijke richtingen kunnen bewegen. De druk, die het gas uitoefent, wordt door de stooten der moleculen tegen den wand verklaard. Maar dan is het duidelijk dat het hier van thesiologische gegevens zal afhangen of die druk op alle wanden gelijkmatig is, of dat hij op sommige der wanden sterker zal zijn, of misschien zelfs op eenige der wanden geheel zal ontbreken.

De vraag is nu: hoe is het te verklaren, dat bij alle gassen, die wij waarnemen, de druk op alle wanden gelijkelijk wordt uitgeoefend? Daar de juiste plaats en de beginsnelheden der moleculen bij de verschillende gassen niet dezelfde zullen zijn, zou het ook te verwachten zijn, dat die gassen een verschillend gedrag zouden vertoonen en toch is het mogelijk regels aan te wijzen, die door alle gassen gevolgd worden. Het antwoord op deze vraag is niet moeilijk.

Reeds bij den eenen bal op het biljart achten wij de kans, dat slechts twee wanden getroffen werden, gering. Maar opdat wij bij een kubus met gas slechts druk op boven en benedenvlak zouden waarnemen en niet op de zijwanden, zou het noodig zijn niet dat één, maar dat alle millioenen en millioenen moleculen juist een beweging in verticalen zin hadden, en daarvoor is de kans nog millioenen en millioenen malen geringer dan in het geval van één enkelen bal. Maar dit zou nog niet voldoende zijn: Niet alleen moeten de moleculen zich één enkel oogenblik uitsluitend in verticalen zin bewegen, maar zij moesten gedurende eenigen tijd, noodig voor een waarneming, zich in die richting blijven bewegen. Alle stooten, die de moleculen onderling uitvoeren, zouden dus zóó moeten zijn, dat de moleculen hun verticale beweging behielden en niet op zij sprongen. Inderdaad is de kans op een dergelijke beweging zoo uiterst gering, dat wij veilig mogen aannemen nooit met gassen te doen te zullen krijgen, die dergelijke verschijnselen vertoonen.

Passen wij soortgelijke beschouwingen ook op andere physische verschijnselen toe, dan komen wij tot de volgende stellingen: De waargenomen regelmatigheid1) in het

natuurgeschieden berust niet op aetiologische wetten maar op thesiologische gegevens; zij is daardoor te verklaren, dat alle verschijnselen, die niet met de regels overeenkomen wel mogelijk, maar uiterst onwaarschijnlijk zijn.

De hier gegeven beschouwingen zijn inderdaad zóó eenvoudig, dat men zich erover zou kunnen verbazen, dat men niet veel vroeger tot de conclusies is gekomen, nu het eerst door Boltzmann ontwikkeld. Eensdeels echter zijn de hier gegeven beschouwingen wel uiterst eenvoudig, maar stoot men op groote moeilijkheden, als men poogt de experimenteel gevonden natuurwetten (welken naam wij voor de door de natuur gevolgde waarschijnlijkheidsregels blijven gebruiken) met behulp van statistische beschouwingen af te leiden, en komt men in weinig gevallen zeer ver zonder onderstellingen omtrent den aard der moleculen te doen, waarbij ons de gegevens ontbreken om na te gaan of ze juist zijn. En dit te moeilijk en te hypothetisch zijn heeft veroorzaakt dat de statistische beschouwingen nooit een groote populariteit hebben verkregen en dat zij vooral tegenwoordig zeer vele bestrijders tellen. Anderdeels is de waarschijnlijkheid voor verschijnselen in de natuur die niet met de wetten overeenkomen, zoo uiterst gering, dat men er licht toe komt het natuurlijk te achten, dat die wetten gevolgd worden, en het als kleingeestig tijd verspillen te beschouwen zich met die mogelijkheid van een ander verloop van een verschijnsel bezig te houden. Er was dan ook een nadere aanleiding noodig, waardoor men ertoe gedwongen werd de beginselen die aan de statistische theorie ten grondslag lagen, nauwkeuriger te onderzoeken.

Een dergelijke aanleiding deed zich inderdaad voor in de tegenstrijdigheid, die er bestaat tusschen het feit, dat de mechanica alle bewegingen als omkeerbaar beschouwt, terwijl de natuurkunde leert, dat alle physische verschijnselen onomkeerbaar zijn. Het volgende moge dienen om die tegenstelling toe te lichten. Werpen wij in het luchtledige van een punt A een steen met een snelheid van 9,812 M. verticaal naar boven, dan zal hij een vertraagde beweging uitvoeren; na een seconde heeft de steen zijn hoog-

ste punt F bereikt, dat in dit geval 4,906 M. boven het punt A ligt en daarna begint de steen weer te dalen. De dalende beweging nu is geheel gelijk aan de stijgende: dezelfde weg wordt erbij doorloopen in denzelfden tijd: de weg van F naar A zal ook bij de dalende beweging juist één seconde vereischen, alleen worden de wegen natuurlijk in tegengestelden zin doorloopen. Ook de snelheden zullen bij beide bewegingen dezelfde zijn, maar natuurlijk tegengesteld gericht. De steen die met een snelheid van 9,812 M. naar boven is geworpen, zal als hij bij zijn dalende beweging in het punt A terug is gekomen ook weer dezelfde snelheid van 9.812 M. hebben bereikt, maar ditmaal naar beneden gericht.

Twee dergelijk bewegingen, waarbij dezelfde wegen in dezelfde tijden en met dezelfde snelheden, maar in tegengestelden zin worden doorloopen, noemen wij elkaar's omgekeerde bewegingen. Evenals de hier besproken beweging van den geworpen steen zijn alle bewegingen, waarover in de mechanica gehandeld wordt, omkeerbaar.

Eenigszins anders is echter de beweging van een steen, die in de lucht van uit het punt A met een snelheid van 9,812 M. naar boven geworpen wordt. De tegenstand van de lucht zal veroorzaken, dat de hoogte van 4,806 M. dit maal niet bereikt wordt. De dalende steen zal nu, als hij in A is teruggekeerd een geringer snelheid dan 9,812 M. hebben, en wel om twee redenen; ten eerste omdat hij van minder groote hoogte komt te vallen, ten tweede omdat hij ook bij den val nog weerstand van de lucht heeft ondervonden. In dit geval zijn de snelheden voor de stijgende en voor de dalende beweging dus niet gelijk en zijn de bewegingen niet elkanders omgekeerde. Een nog duidelijker voorbeeld van een onomkeerbare beweging vinden wij in een steen, dien wij over een ijsveld werpen. De steen zal een eind over het ijs voortglijden maar langzamerhand zal de snelheid toch verminderen en de steen zal eindelijk tot rust komen. Het omgekeerde van deze beweging zouden wij waarnemen, als wij een op een vlak ijsveld liggenden steen daarop in beweging zagen komen, met een steeds snellere

beweging over het ijs zagen voortglijden en eindelijk zagen opspringen om in onze hand terecht te komen. Evenals de hier beschouwde bewegingen zijn nagenoeg alle verschijnselen, die wij in de natuur waarnemen en waarbij bijna steeds weerstanden of wrijvingen in het spel zijn, onomkeerbaar.

Zooals de quaestie hier is geformuleerd levert zij nog geen groote moeilijkheden op. Wij zagen dat er verschijnselen zijn - de beweging van een steen in het luchtledig - die tot de mechanica behooren en omkeerbaar zijn, en andere - de beweging van een steen in de weerstandbiedende lucht of over een ijsvlakte - die tot de physica behooren en onomkeerbaar zijn. Zoo is de zaak inderdaad langen tijd beschouwd en hierin is volstrekt geen moeilijkheid gelegen. Wel beschouwde men reeds toen veelal het doel der natuurwetenschap de natuur mechanisch te verklaren, maar dit doel leek een ver staand ideaal, voorloopig vergenoegde men zich met het beschrijven der verschijnselen, zooals men ze waarnam.

Tegen het midden der negentiende eeuw deed de mechanische natuurverklaring echter een grooten stap vooruit, doordat men de warmteverschijnselen niet meer aan een afzonderlijke warmtestof toeschreef, maar ze leerde opvatten als het gevolg van een onregelmatige beweging der moleculen, waaruit de lichamen bestaan.

Bij den steen waarvan de beweging gedempt wordt door den weerstand der lucht of de wrijving van het ijs waarover hij glijdt, ontstaat warmte. Dit verschijnsel leerde men zoo opvatten, dat de steen botst tegen de moleculen der lucht en van het ijs en daaraan een gedeelte van zijn bewegingsenergie overdraagt, zoodat zijn eigen snelheid vermindert. Volgens deze opvatting geeft men dus een zeer ruwe en volledige beschrijving van het verschijnsel, wanneer men zegt, dat zoowel de steen als de lucht en het ijs verwarmd worden; zelfs nog indien men volkomen den warmtegraad aangeeft, waartoe elk van deze lichamen komt. Volledig verklaart men het verschijnsel slechts als men de beweging van elk molecuul afzonderlijk nagaat. Maar de moleculen worden dan beschouwd als lichamen, waarop de wetten der

mechanica van toepassing zijn en wier beweging dus omkeerbaar is. Volgens de mechanica moet men dus ook de beweging van den steen door de lucht en over het ijs als een omkeerbaar proces beschouwen en moet men aannemen, dat het niet met de wetten der natuur in strijd is, wanneer men een stil op een ijsvlak liggenden steen zich op een gegeven oogenblik, daarop in beweging ziet zetten en over het ijs voortglijden. Een dergelijke beweging zou dan verklaard moeten worden, doordat de botsingen der moleculen, die den bewegenden steen tot rust kunnen brengen en zijn voortgaande beweging in onregelmatige, voor ons onzichtbare warmtebeweging kunnen omzetten, evengoed in staat zijn, als zij in tegengestelden zin plaats grijpen, uit de onregelmatige warmtebeweging de voortgaande beweging van den steen te voorschijn te brengen.

En hetzelfde is bij alle verschijnselen het geval. De mechanische wetten zijn in staat de beweging van de lichamen geheel te bepalen. Zijn zij dus algemeen geldig in de natuur, dan worden alle bewegingen er geheel door bepaald, zoodat er geen plaats voor andere natuurwetten overblijft. Zijn de mechanische wetten dus algemeen geldig, dan zijn zij tevens de eenige natuurwetten, en moeten wij dus alle natuurverschijnselen voor omkeerbaar verklaren.

Wij zien dus, dat wij in groote moeilijkheden vervallen, zoodra wij ernst gaan maken met een mechanische verklaring der natuur: wij moeten dan bewegingen als omkeerbaar beschouwen, waarvan de omgekeerde beweging geheel indruischt tegen wat wij steeds in de natuur zien geschieden. Deze moeilijkheden zouden ons nopen onmiddellijk de mechanische natuurverklaring op te geven, ware het niet dat Boltzmann heeft aangetoond, dat de tegenstrijdigheid slechts schijnbaar bestaat en dat inderdaad de meening, dat de mechanische wetten algemeen geldig zijn in verband met de onderstelling, dat de stoffen uit moleculen bestaan, meebrengt dat de natuurverschijnselen, hoewel deze strikt genomen omkeerbaar zijn, zich aan ons als onomkeerbaar voordoen, d.w.z. dat wij ze steeds in denzelfden zin zullen zien verloopen.

Wat wij zouden prijsgeven als wij van een mechanische verklaring der natuur afzagen, zou inderdaad niet gering zijn. Wij zouden de mechanica niet meer kunnen beschouwen als een wetenschap, die de beweging van alle lichamen in de ruimte met juistheid weergeeft, maar als een wetenschap, die zich uitsluitend bezig houdt met het behandelen van ideale gevallen, waartoe sommige verschijnselen in de natuur, namelijk die waarbij geringe wrijvingen in het spel zijn, min of meer naderen, maar die op geen enkel of op slechts hoogst enkele verschijnselen van directe toepassing is. Hiervan zou het gevolg zijn, dat wij in plaats de natuur beheerscht te achten door een gering aantal eenvoudige mechanische wetten, waaruit de waargenomen natuurwetten af te leiden zouden zijn, een onnoemelijk groot aantal onafhankelijke natuurwetten zouden moeten aannemen. Ieder verschijnsel zou dan een afzonderlijke wet vereischen, waarvan wij niet konden aanwijzen, dat hij in eenig verband stond met de wetten voor andere verschijnselen. Slechts de mechanische natuurbeschouwing is in staat een verklaring der verschillende natuurwetten uit een gemeenschappelijk beginsel te geven. Slechts bij de mechanische verklaring kunnen wij de natuur dus als eenheid opvatten.1) En deze voordeelen komen mij voor zoo overwegend te zijn, dat zij het nadeel dat door de theorie van Boltzmann het gebied van de

thesiologie aanmerkelijk wordt uitgebreid, verre overwegen en dat wij de mechanische natuurverklaring in geen geval moeten prijsgeven, zoolang zij niet duidelijk is gebleken ontoereikend te zijn de natuurverschijnselen te verklaren. En dit is tot nu toe nog geenszins het geval; integendeel tal van verschijnselen in de natuur hebben reeds een mechanische verklaring gevonden en sedert Boltzmann heeft aangetoond, dat ook de onomkeerbare processen door mechanische wetten verklaard kunnen worden, schijnt niets ons te verhinderen aan te nemen, dat deze wetten het geheele natuurverloop beheerschen.

Reeds vroeger hadden verschillende natuurkundigen onder wie Clausius en von Helmholtz tot de voornaamste behooren, beproefd zuiver mechanische systemen te bedenken, waarvan de beweging overéén kwam met de wetten, die in de afdeeling der physica, die wij thermodynamica noemen, worden gegeven voor systemen, waarbij warmte hoeveelheden en andere vormen van energie in elkander overgaan. Niet voldoende lettende op de tegenstelling tusschen de omkeerbaarheid der mechanische en de onomkeerbaarheid der thermodynamische verschijnselen, meenden zij identiteit tusschen de mechanische en de thermodynamische wetten te kunnen aantoonen. Ofschoon zij bij deze popingen belangrijke analogieën gevonden hebben, zijn hunne pogingen dan ook niet geslaagd te achten. Boltzmann was de eerste die inzag, dat het niet mogelijk zou zijn een mechanische verklaring te geven van de onomkeerbare processen zonder nog iets anders te hulp te roepen, namelijk de waarschijnlijkheidsrekening. Hij heeft aangetoond dat niettegenstaande de schijnbare tegenstrijdigheid het inderdaad mogelijk zou zijn aan te nemen, dat de mechanische wetten ook vervuld zijn bij de physische, onomkeerbare processen, mits wij aannemen, dat de bewegingen, die de omgekeerde bewegingen dier processen vormen, bijvoorbeeld die van den steen, die op het ijsvlak ‘van zelf’ in beweging komt, niet in strijd zijn met de natuurwetten, maar alleen daarom niet waargenomen worden, omdat zij zoo uiterst ‘onwaarschijnlijke’ bewegingen vormen.

Toch is er op dit terrein nog heel wat te doen. Boltzmann is er slechts in eenige abstracte gevallen in geslaagd aan te toonen, dat onomkeerbare processen kunnen verklaard worden door statistisch-mechanische beschouwingen. Ons blijft de taak over dergelijke beschouwingen toe te passen op systemen, die nauwkeuriger de in de natuur voorkomende lichamen weergeven, en daaruit de in de natuur heerschende wetten af te leiden. Deze taak is trouwens lang niet gemakkelijk en het zal nog geruimen tijd duren, eer wij daarin ook maar met eenige benadering geslaagd zijn. De methoden, door Boltzmann zelf en nu onlangs door Gibbs gevolgd, kunnen bij deze pogingen zeker onschatbare diensten bewijzen.

Het bovenstaande moet echter op één punt nog nader worden toegelicht. Ik heb gezegd, dat volgens de mechanica alle bewegingen omkeerbaar zijn, volgens de natuurkunde onomkeerbaar. Dit is echter volgens de traditioneele indeeling niet het geval. Het komt mij echter voor, dat de traditioneele indeeling vrij willekeurig is. Zoo rekent men de beweging van twee bollen onder invloed van elkanders zwaartekrachtsveld een mechanisch probleem, de beweging van twee electrische geladen geleidende bollen onder invloed van de electrische krachten, die zij op elkander uitoefenen, een physisch probleem. Ik betwijfel of er een rationeele verdediging van deze indeeling is te geven en in ieder geval komt het mij voor dat wij een veel principieeler scheiding tusschen de twee wetenschappen verkrijgen als wij deze aldus defineeren: Mechanica is de wetenschap der door zuiver oorzakelijke wetten beheerschte natuurverschijnselen; physica die der verschijnselen die wij aan lichamen, die uit veel moleculen bestaan, waarnemen en waarbij dien tengevolge waarschijnlijkheidsregels mede hun invloed doen gevoelen. Volgen wij deze definitie dan kunnen wij met grond verklaren, mechanische verschijnselen zijn omkeerbaar, physische onomkeerbaar.

Opdat deze definitie geldig zal zijn, is het echter noodig aan de mechanica eene afdeeling toe te voegen, waarin de omkeerbare electromagnetische verschijnselen worden behan-

deld. De wetten van Maxwell vormen den grondslag van deze afdeeling der mechanica en de vibrator van Hertz is een van de voornaamste problemen, die erin behandeld moeten worden en waarvan nu de oplossing reeds is gegeven. Wij zouden dezen tak der mechanica electro-mechanica of, wil men rekening houden met eventueel voorkomende, andere ether-verschijselen, ether-mechanica kunnen noemen.

 

Het komt mij voor dat wij de volgende indeeling zouden kunnen maken van het werk, dat natuurkundigen in den tegenwoordigen tijd hebben te verrichten.

1e de physica in engeren zin: het bestudeeren der in de natuur voorkomende verschijnselen, wat op meer experimenteele of op meer theoretische wijze kan geschieden.

2e de mechanische verklaring der in de natuur voorkomende verschijnselen. Deze afdeeling is weer in twee onderafdeelingen te scheiden. De eerste onderafdeeling bevat de studie der mechanische problemen als zoodanig; de tweede is de statistische onderafdeeling, deze stelt zich ten doel na te gaan, hoe uit de zuiver mechanische processen in verband met waarschijnlijkheidswetten de onomkeerbare natuurprocessen ontstaan.


Vorige Volgende

Over dit hoofdstuk/artikel

auteurs