Onze Eeuw. Jaargang 14

[p. 105]

De koudste plek op aarde
Door Prof. Dr. J.D. van der Waals Jr.

Ik wensch hier niet de vraag te bespreken of het kouder is bij de noord- of bij de zuidpool. Ik vraag uw aandacht niet voor reizen naar de Hudsonsbaai of naar Nova-Zembla. Een Nederlander trouwens, die in die streken de koudste plek op aarde zocht zon zich schuldig maken aan de fout van vele zoekers, namelijk die, wat men zoekt te vèr te zoeken. De koudste plek op aarde is in Nederland en wel te Leiden op de Steenschuur. Mogen te Werchojansk, een van de koudste plaatsen van Siberië temperaturen zijn gevonden, waarbij de thermometer -69,8 Celsius aanwees, op de Steenschuur te Leiden zijn temperaturen van -270 waargenomen.

Daar staat namelijk het Natuurkundig Laboratorium der Universiteit, dat door Kamerlingh Onnes is ingericht tot Kryogeen Laboratorium, dat wil zeggen tot Laboratorium, bijzonder ingericht voor waarnemingen bij zeer lage temperaturen en dat wegens zijn voortreffelijke, ik zou haast zeggen volmaakte, inrichting een groote vermaardheid geniet. Daar heeft Onnes de onderzoekingen verricht, waarin het Zweedsche Nobel-Comité aanleiding heeft gevonden in 1913 voor de derde maal sedert de instelling der Nobel-prijzen in 1901, den Nobelprijs voor natuurkunde aan een Nederlander toe te kennen.

Wij Nederlanders kunnen er trotsch op zijn, dat van

[p. 106]

de dertien Nobel-prijzen voor natuurkunde er drie aan Nederlanders zijn toegekend: in 1902 aan H.A. Lorentz en P. Zeeman, in 1910 aan J.D. van der Waals en nu ongeveer een maand geleden aan H. Kamerlingh Onnes.

Waarin is het groote belang van waarnemingen bij die uiterst lage temperaturen, waaraan Onnes deze onderscheiding te danken heeft, gelegen? Toen Onnes begon het onderzoekingswerk in het Leidsche laboratorium in die richting te leiden, kan hij van dit belang nog slechts een zeer onvolkomen voorstelling gehad hebben. O, zeker, er was aanleiding genoeg te trachten onze kennis in die richting uit te breiden. Zoo was er bijvoorbeeld een theorie opgesteld, waaruit volgt, dat alle gassen, - ook diegene, die men vroeger permanent noemde in de meening, dat zij niet tot vloeistof verdicht konden worden, - bij voldoend lage temperatuur in vloeistoftoestand zouden overgaan, en het was van belang te toetsen, of de gassen zich werkelijk in overeenstemming met die theorie zouden gedragen. Het was dan ook niet te verwonderen, dat er een wedloop naar het absolute nulpunt der temperatuur¹⁾ ontstond. In dien wedloop had de Engelschman Dewar een tijd lang de leiding, doordat het hem in 1899 gelukte waterstof te verdichten bij een temperatuur van ongeveer dertig graden boven het absolute nulpunt. Maar Kamerlingh Onnes sloeg zijn record schitterend door in 1908 het Helium te verdichten. Dit gas is het eenige, dat nog moeilijker in vloeistofvorm te brengen is dan waterstof; het vereischt om vloeibaar te worden een temperatuur van minder dan vijf graden boven het absolute nulpunt en met behulp ervan kunnen temperaturen verkregen worden, die nog slechts 1,6 graden van dat nulpunt verwijderd liggen.

Maar waar voor den sportsman met het slaan van het record het doel is bereikt, is dit voor den wetenschappelijken onderzoeker geheel anders. Men zou eerder kunnen zeggen, dat met het bereiken van die lage temperaturen het werk eerst goed begon. Niet het bereiken van een

1) Dat bij -273 op de Celsius-schaal is gelegen.

[p. 107]

temperatuur, lager dan de tot nu toe bereikte, is het belangrijke. Van veel meer gewicht is het te weten, hoe verschillende verschijnselen bij die temperatuur verloopen. En ook hierin gaf Onnes ons een voorbeeld van een groot opgezet wetenschappelijk onderzoekerswerk. Niet alleen was hij de eerste, die die lage temperaturen bereikte, hij wist ze ook zoo nauwkeurig mogelijk te meten, ze constant te houden en er het verloop van talrijke verschijnselen bij te bestudeeren. In geen enkel binnen- of buitenlandsch laboratorium konden zulke onderzoekingen zoo nauwkeurig geschieden als in dat van Kamerlingh Onnes. Talrijk zijn dan ook de buitenlandsche geleerden, die eenigen tijd in Leiden kwamen doorbrengen om daar in samenwerking met Onnes de verschijnselen, met de studie waarvan zij zich bezighielden, ook in het laagst bereikbare temperatuurgebied na te gaan.

En nu is er uit die onderzoekingen een hoogst belangrijke conclusie te trekken, namelijk deze, dat verschillende verschijnselen bij zeer lage temperaturen een verloop vertoonen, dat niet in overeenstemming is te brengen met de bekende wetten der mechanica¹⁾. De mechanica, waarin men tot voor kort meende de streng nauwkeurige en algemeen geldige grondwet der natuur voor zich te hebben, bleek dus niet algemeen streng geldig te zijn. Zij moet gewijzigd worden. En deze belangrijke uitkomst, die bezwaarlijk door Onnes voorzien kan zijn, is het, die mij boven deed zeggen, dat hij bij het begin van zijn onderzoekingen bij lage temperaturen van het groote belang dezer onderzoekingen nog slechts een onvolkomen voorstelling kan gehad hebben.

Het is waar, dat er ook andere verschijnselen bekend zijn, waaruit de onhoudbaarheid van de zoogenaamde klassieke mechanica volgt. Reeds een zoo eenvoudige grootheid als het bedrag der soortelijke warmte van lucht bij kamertemperatuur is niet met de geldigheid dezer

1) Niet slechts bij de door Onnes toegankelijk gemaakte Heliumtemperaturen is dit het geval; hetzelfde was ook al bij iets hoogere bij voorbeeld bij de waterstof-temperaturen gebleken.

[p. 108]

mechanica te rijmen. Maar de onderzoekingen bij lage temperaturen zijn van deze onhoudbaarheid een nieuw en zeer overtuigend bewijs.

Voorloopig moeten wij helaas bij deze negatieve conclusie blijven staan. De onhoudbaarheid der oude mechanica is gebleken, maar een nieuwe, die ervoor in de plaats zou kunnen treden is nog niet opgebouwd. Wel heeft de Berlijnsche hoogleeraar M. Planck een theorie ontwikkeld, waarbij van die afwijkingen een verklaring wordt gegeven met behulp van de onderstelling, dat de energie door trillende deeltjes niet continue, doch in afgepaste porties, de zoogenaamde energie-quanten, kan worden afgegeven, en deze theorie heeft grooten opgang gemaakt. Maar eensdeels komt het mij voor, dat er nog aan getwijfeld kan worden, of in deze richting inderdaad de oplossing der moeilijkheden moet gezocht worden, en anderdeels - en dit heeft Planck zelf in zijn rector-rede aan de Berlijnsche hoogeschool opgemerkt - is de quanten-theorie, ook indien zij juist is, er nog verre van verwijderd ons een even bevredigend inzicht in de verschijnselen te geven, als de klassieke mechanica deed van de verschijnselen, die wèl door haar kunnen worden verklaard.

Maar waar ons een bevredigend theoretisch inzicht in de oorzaak van deze afwijkingen van de klassieke mechanica nog ontbreekt, hebben wij althans eenig denkbeeld van de wijze, waarop de bij verschillende verschijnselen geconstateerde afwijkingen samenhangen. En dit denkbeeld hebben wij voornamelijk te danken aan de onderzoekingen bij lage temperaturen.

En zoo zien wij dus het uitnemende belang voor de ontwikkeling der natuurkundige wetenschap van onderzoekingen bij uiterst lage temperaturen, welke onderzoekingen grootendeels door het werk van Kamerlingh Onnes mogelijk zijn geworden. En daarom is het met vreugde, dat wij het besluit van het Nobel-comité begroeten, waarbij aan dezen onderzoeker de Nobel-prijs voor natuurkunde in 1913 wordt toegekend.