Onze Eeuw. Jaargang 14
(1914)– [tijdschrift] Onze Eeuw–
Gedeeltelijk auteursrechtelijk beschermd
[pagina 241]
| |
De bouw der stof
| |
[pagina 242]
| |
leer van den dokter angelicus laten verdedigen, als zij niet inzag, dat het hier meer betrof dan een natuurkundige onderstellingGa naar voetnoot1). De opvatting van den korreligen en atomistischen bouw van de stof, reeds vroeg ontstaan, kon eeuwenlang op geen hoogeren rang aanspraak maken, dan dien van een wijsgeerige, later van een wetenschappelijke hypothese. Nog in onze dagen hield een belangrijke groep natuurkundigen, met mannen als Ostwald en Mach als leiders, haar voor een voortbrengsel der verbeelding, onaannemelijk en onnoodig, waarvan men zich eenvoudig moest bevrijden. En dit, nadat de vruchtbaarheid der hypothese ruimschoots was gebleken, nadat zij op physisch en chemisch gebied zooveel begrijpelijk gemaakt had. Vóór een tiental jaren kon zelfs een vakgeleerde zonder te groote onredelijkheid aan het adres van het atomisme verklaren ‘de Moor heeft zijn plicht gedaan, hij kan heengaan’; was hij wijsgeerig aangelegd, | |
[pagina 243]
| |
dan kon hij zelfs met het oog op den aard van het menschelijk kenvermogen het positivisme en sensualisme van Ostwald en Mach als de eenige ware wetenschap aanprijzen. Hoe is dit alles in den laatsten tijd veranderd! Het atomisme heeft in de laatste jaren zulke triumfen gevierd, dat twijfel aan de juistheid er van niet meer redelijk geacht kan worden. Met de wapenen, die wij thans bezitten, kan elke aanval beslist afgewezen worden. Toch blijft de Kerk het atomisme veroordeelen en de Aristotelisch-Thomistische natuurverklaring als de ware aanbevelen. Haar beste woordvoerders, uitnemend op de hoogte van de jongste uitkomsten van het natuuronderzoek, meesters in de dialectische redeneerkunst, weten de nieuwe waarheden zoo te plaatsen in het kader der oude scholastiek, dat zelfs verstandige en ontwikkelde leeken in de natuurwetenschap er toe zouden gebracht kunnen worden, om de waarheid gelegen te achten aan de zijde der gemoderniseerde middeleeuwsche leer. Daarom is het niet overbodig het onbetwistbare recht der atomistische natuuropvatting in haar jongsten vorm voor niet-deskundige kringen in het licht te stellen. | |
I.De opvatting van de stof als een samenhangend geheel van zeer fijne korrels, reeds in de Oudheid ondeelbaar geacht en atomen genoemd, past van nature bij een wezen met het kenvermogen van den mensch. De denkende mensch moest er toe komen, al openbaren zijn zintuigen hem er niets van. Zijn verstand is er niet op ingericht, om de deeling voort te zetten tot in het oneindige. Evenmin kan hij denkend een oneindig aantal oneindig kleine deeltjes samenvoegen tot een eindig geheel. Een onafgebroken geheel van zulke deeltjes, een continuum, is voor hem geheel onbegrijpelijk, al heeft de differentiaal- en integraalrekening van later tijden hem in staat gesteld de bezwaren er van te ontgaan en er mede om te gaan zonder het begrip er van nader te komen. | |
[pagina 244]
| |
Het atomisme kan dan ook oude brieven vertoonen. Aristoteles waagde zich reeds aan een definitie van het continuum. Hij noemde een ding onafgebroken als de grenzen van elke twee opeenvolgende deelen, waar zij elkaar aanraakten, dezelfde worden. Veel kon hij er niet mede uitrichten, 't Was voor hem niet veel meer dan een woord. Maar het atomisme lag niet in de lijn van zijn denken. Hij verklaarde de stoffelijke verschijnselen als worden en vergaan. Wel achtte hij de primaire stof onvergankelijk, maar hij kende haar slechts een potentieele bestaanswijze toe; eerst door het opnemen van een vorm werd zij een zinnelijk waarneembaar ding. Dat beteekent voor ons niet veel anders dan een ontstaan en vergaan uit en in niets. Geheel anders was het standpunt der oude Grieksche atomisten, Democritus en Leucippus. Bij hen heette het: ‘uit niets ontstaat niets. De wereld bestaat uit kleine ondeelbare onvernietigbare deeltjes, de atomen; de eindelooze verscheidenheid van dingen en verschijnselen is in wezen niets anders dan de wisselende rangschikking, samenvoeging en scheiding dier in vorm zoo verschillende lichaampjes’. Dit denkbeeld zou niet meer verloren gaan, al was het voorloopig niet meer dan de kern van een dichterlijk-wijsgeerig stelsel. Voor een kritische natuurverklaring als de onze was de Grieksche geestesrichting geheel ongeschikt. Gedurende een reeks van eeuwen was Aristoteles alleen aan het woord. Dialektische tekstverklaringen van de geschriften des meesters, omwerking, hier en daar verwerping van zijn uitspraken met het oog op de leerstukken der Kerk, dat was het voornaamste werk der middeleeuwsche scholastieken. Het atomisme met zijn ronde en gladde zielsatomen stond, niet geheel ten onrechte, in den reuk van materialisme en ketterij. De brandstapel wachtte zijn adepten. Het kon eerst weder opleven, toen de rook der brandstapels voor goed was opgetrokkenGa naar voetnoot1). Het krachteloos worden van de veroordeeling ex cathedra | |
[pagina 245]
| |
was niet voldoende voor de zegepraal van het atomisme. Het moest zich kenbaar maken als de eenig mogelijke grondslag voor een bevredigende natuurverklaring. De laatste was onbereikbaar voor de dialektische behandeling van begrippen, het meesterschap der middeleeuwsche denkers, zij vereischte een kritische verwerking van de gegevens der zinnen. Zulk een wetenschap kon eerst ontstaan in de 16e en 17e eeuw, nadat de wijsbegeerte van Descartes de entiteiten, de accidenten en essenties der scholastieken had leeren kennen als kunstige constructies van begrippen, die weinig te maken hadden met de werkelijkheid. De laatste kon slechts begrepen worden door de moderne wetenschap, waaraan de glorierijke namen van Galileï, Newton en Huygens verbonden zijn. Toch was het deductieve denken bestemd, om ook in de nieuwe natuurwetenschap een groote plaats in te nemen. Het nam daar den vorm aan van de fraaie logica in cijfers en lijnen, van algebra en geometrie. In dien vorm, oneindig scherper en doordringender dan het syllogistisch redeneeren met woorden, werd het een machtig hulpmiddel bij het moderne natuuronderzoek. Wel hadden reeds de Babyloniërs en Egyptenaars de wiskunde met goed gevolg bëoefend en hadden de Grieken hun schatten bewaard en vermeerderdGa naar voetnoot1) maar dat was onvoldoende en boven alles vermochten zij niet met behulp der wiskunde hun qualitatieve natuurbeschouwing tot een quantitatieve op te heffen. Zij letten slechts op de hoedanigheid der dingen en wisten meten, wegen en rekenen niet samen te voegen tot een stelselmatige methode van natuuronderzoek. Scherpe denkers waren de Ouden, maar kinderen bleven zij in de kunst van waarnemen; zelfs Aristoteles, Plato's leerling, hoewel | |
[pagina 246]
| |
scherp waarnemer, was in hoofdzaak nog een deductieve wijsgeer, een kind van zijn tijd. Het getuigenis der zinnen gold in de Oudheid voor minderwaardige kennis. In de 16e en 17e eeuw ontwikkelde zich de natuurkundige methode van onderzoek tot een volkomenheid, die haar maakte tot de eenige betrouwbare wegwijzer op het gebied van elke wetenschap, die de kennis der werkelijkheid, de geestelijke zoowel als de stoffelijke, beoogde. De wiskunde nam een groote vlucht. Descartes grondvestte de analytische meetkunde. Fermat voltooide zijn werk. Newton en Leibnitz vonden de differentiaal- en integraalrekening, door de Bernouilli's later ontwikkeld; Daniel Bernouilli maakte de redeneeringen over de waarschijnlijkheid van het plaats vinden van een gebeurtenis, tot een exacte wetenschap, die een gedeeltelijke zekerheid leerde berekenenGa naar voetnoot1). Het continuum was onschadelijk gemaakt voor het menschelijk verstand. Men kon met oneindig kleine grootheden rekenen zonder het oneindige zelf te begrijpen. Euler en la Grange trokken het trotsche gebouw der moderne wiskunde hooger op. Een gewoon verstand kon nu uit algemeene stellingen lange reeksen van bijzondere waarheden met groote zekerheid afleiden; een arbeid voor den scherpzinnigsten denker zonder die hulpmiddelen ten eenenmale onmogelijk. Door de toepassing van dat alles op natuurkundige gegevens ontstond zoo de mathematische physica, waarvan Newton met zijn Philosophiae naturalis principia mathemathica in 1687 de grondlegger en Daniel Bernouilli de voltooier werd. Maar dit was slechts de ééne zijde der methode. | |
[pagina 247]
| |
Deducties, zelfs in den strengen vorm der wiskunde, alleen kunnen ons niets van de werkelijkheid leeren. Nog andere hulp wordt er vereischt, de bij de Ouden zoo geminachte zintuigelijke waarneming, inderdaad een leidsvrouw van gelijken rang. Zij moest aan de wiskundige analyse de gegevens verschaffen, de problemen voorleggen en ter laatster instantie door het onderzoek der bijzondere feiten op gevolgtrekkingen en theorieën den stempel der waarschijnlijkheid drukken. Ook zij bleef in ontwikkeling niet achter. De verbetering onzer zintuigen door evolutie zou wat te veel tijd gekost hebben. Het geschiedde langs anderen weg. De geboorte der nieuwe natuurwetenschap kondigde zich allereerst aan door de uitvinding van werktuigen ten dienste der waarneming. Onze landgenooten Jansen en Lippershey vervaardigden den eersten kijker en het eerste mikroskoop. Welk een uitbreiding van het gezichtsveld in twee richtingen te gelijk! Voor het gewapende oog van Galileï verschenen de manen van Jupiter, de schijngestalten van Venus, de ring van SaturnusGa naar voetnoot1), de bergen op de maan en tal van onbekende sterren, 't Was het oplichten aan den horizont van den dageraad van een nieuwen tijd. Zou de hemelruimte weldra voor den mensch geen geheimen meer bezitten? Nu eerst was de mensch een ziener geworden in den letterlijken zin van het woord. Galileï was opgetogen. ‘Ik ben,’ schreef hij, ‘buiten mij zelf van bewondering en dank God, dat hij mij zoovele wonderen, aan alle eeuwen onbekend, heeft laten ontdekken. Nu weet ik wat de melkweg beteekent.’ 't Was de extase van den blinde, die ziende wordt. De Hemelsbode, waarin hij alles mededeelde, bracht de geheele wetenschappelijke wereld in beroering. Coppernicus had dan wel gelijk. De mensch met zijn planeet was niet meer het middelpunt van het Heelal. In de andere richting kwam de openbaring uit de wereld van het kleine. Leeuwenhoek zag onder zijn mikroskoop een waterdroppel wemelen van infusiediertjes, hij zag | |
[pagina 248]
| |
de bloedlichaampjes voortwentelen in den staart van een kikvorschlarve. Met niet minder opgetogenheid maakte hij door schrift en teekenpen de Royal Academy te Londen deelgenoot van zijn ontdekkingen. Zijn boek ‘Natuurgeheimen ontdekt door het mikroskoop’ was een waardige tegenhanger van Galileï's Hemelsbode. En dat alles was nog maar een begin. Wat waren die instrumenten vergeleken met de onze. Als curiosa vertoonen wij ze op gedenkdagen. Welk een sprong van de enkele lens, die Leeuwenhoek gebruikte, tot het samengestelde mikroskoop van Zeisz met zijn Abbe'sche belichting, zijn achromatische lenzenstelsels en immersie-systemen. Met het bloote oog kunnen wij op 10 centimeter afstand strepen, ¼0 millimeter van elkander verwijderd, nog afzonderlijk waarnemen. Met het moderne mikroskoop zien wij strepen, 1/7 gedeelte van een duizendste millimeter van elkaar afstaande, nog volkomen duidelijk. Tweehonderdvoudig is dus ons gezichtsvermogen versterkt door het aanbrengen van een paar lenzen bij de ééne, die de natuur ons verschafte. De bacillen der tuberculose, 1/1000 millimeter groot, ver buiten onzen natuurlijken gezichtskring gelegen, verschenen voor het gewapend oog. Ook de sfeer van andere zintuigen werd aanzienlijk uitgebreid. Wat hebben instrumenten niet gemaakt van ons gevoel voor druk en schokken. Aardbevingen, in Japan plaats vindend, worden in Zwitserland gevoeld en opgeteekend door den horizontalen slinger van Paschwitz. Op de gevoeligste plaatsen van ons lichaam kunnen wij een drukking van één milligram waarnemen, op de meeste plaatsen vereischt die waarneming het gewicht van één gram. Het juk van onze beste balansen slaat nog door bij een overdruk van één tienduizendste gedeelte van één milligram. Was onze huid zoo gevoelig voor druk, dan zouden wij, de hand twee centimeters hoog opheffend, de zwaartekracht voelen afnemen en als vermeerderde drukking een gouden kogel van 35 centimeter straal bemerken, die één meter onder ons in den grond lag. Wij kunnen op zijn best nog geluiden afzonderlijk hooren, die elkander na 1/500 seconde opvolgen en wel die | |
[pagina 249]
| |
van knetterende electrische vonken. Fedderson meet met zijn roteerenden spiegel een tijdsverloop van een honderdmillioenste seconde. Kohlrausch stelde ons in staat om door geleidbaarheidsbepaling voor de electriciteit met den telefoon te hooren, dat in het zuiverste water, door hem verkregen, in 15 cM3 nog eenige honderdduizendste milligrammen vaste stoffen waren opgelost. Wij kunnen temperatuursverschillen van 1/5 graad celcius nog bemerken. Door het meten van de verandering van den weerstand van een metalen draad voor de electriciteit kan men temperatuursverschillen van één millioenste celsiusgraad bepalen. Er zijn natuurverschijnselen, waarvoor wij in het geheel geen zintuigen hebben, o.a. voor de electrische. De galvanometer van Paschen maakt ons oog tot een uiterst gevoelig orgaan voor de zwakste electrische stroomen. Ultraroode en ultraviolette stralen neemt ons oog niet waar. De thermozuil openbaart ons de eerste en de gevoelige photographische plaat legt de laatste aanschouwelijk voor ons vast. De photogrammen van den sterrenhemel hebben ons een menigte sterren leeren kennen, die zelfs het oog, gewapend met den machtigsten kijker, voor altijd verborgen waren gebleven. Dit is dus niet versterking van aanwezige, maar het aanzijn geven aan nieuwe zintuigen. Meer dan aan eenig wezen op aarde wordt de natuur gedwongen zich te openbaren aan den mensch met zijn versterkte en nieuw verworven zintuigen. Duizendvoudig is de wereld voor hem vergroot. Hoeveel hebben wij, 20ste eeuwers, al niet aanschouwd, waarvan de Oudheid het bestaan niet vermoedde. Maar ook aan de intelligentie van den mensch zijn grenzen gesteld. In hemel en op aarde zal er altijd veel blijven, dat nooit den drempel van zijn bewustzijn overschrijden en dus voor hem niet bestaan zal. De methode der moderne natuurwetenschap nu bestaat in de gelukkige samenwerking der wiskundige analyse en der verfijnde waarneming. Zonder haar ware doordringen in den intiemen bouw der stof een onmogelijkheid geweest. Haar karakter moesten wij daarom in hoofdtrekken schet- | |
[pagina 250]
| |
sen, om het verband te kunnen begrijpen, waarin zij het spel der onzichtbare moleculen met de zinnelijk waarneembare verschijnsels gebracht heeft. Evenwel, men denke niet, dat de groote waarheden der wetenschap zijn gevonden als laatste schakels van logische redeneeringen in cijfers en lijnen en door stelselmatige waarneming. De verbeeldingskracht, de intuïtie, die geheimzinnige hemelgave der genieën, speelde een groote rol. Van 't Hoff verklaarde de straat te Utrecht te kunnen noemen, waarin hem de groote gedachte van het asymmetrisch koolstofatoom, dat de geheele stereochemie voortbracht, was ingevallen. Het zou gemakkelijk zijn, om meer soortgelijke uitingen op te sporen van groote vinders in het gedachtenrijk aangaande het plotseling opduiken van groote gedachten uit de raadselachtige diepten van het onbewuste; bliksemflitsen, die in eens een geheel landschap onthullen. Het genie is als een wezen aangeblazen door de Godheid zelf, die het nu en dan een waarheid ingeeft, waaraan de menschheid juist dan behoefte heeft, als zij nog de kracht mist, om ze zelf te vinden. Poincaré heeft het gezegdGa naar voetnoot1) ‘La logique, qui peut seule donner la certitude est l'instrument de la démonstration, l'intuition est l'instrument de l'invention.’ Maar hij laat er onmiddellijk aan vooratgaan’ ‘Ainsi, la logique et l'intuition ont chacune leur rôle nécessaire. Toutes deux sont indispensables’ Poincaré vergelijkt met de treffende beelden, die hem eigen zijn, de eerste met de methode van Vauban, die met zijn belegeringswerken de versterkte plaats stap voor stap nadert, zonder iets over te laten aan het toeval; het tweede met de snelle veroveringen van stoutmoedige bereden éclaireurs van de voorposten. Zoo is het. Wat baten ons de diepzinnigste gedachten op natuurkundig gebied, als de wiskunde of de logica ze niet in al haar consequenties ontwikkelen en ze zoo vatbaar maken voor toetsing door de waarneming en het experiment, | |
[pagina 251]
| |
als wij niet te weten kunnen komen, of wij met een goddelijke waarheid verrijkt of door het product eener grillige verbeelding op een dwaalweg gebracht zijn. Ook de Oudheid had groote ideeën, waarvan velen uitgroeiden tot wijsgeerige stelsels. Van de besten bleef alleen het gronddenkbeeld over voor de latere geslachten; de meesten gingen als stelsels spoorloos voorbij. De gedachte der Grieksche atomisten kon eerst een vruchtbare waarheid worden, die onzen gezichtskring verruimde, onder de behandeling der methode van de moderne natuurwetenschap. | |
II.Het oude denkbeeld, dat de stof de ruimte, die zij innam niet geheel vulde, dat de schijnbare continuïteit inderdaad discontinuïteit was, was niet verloren gegaan. Het wachtte op uitwerking en bevestiging door een latere wetenschap. Het werd de grondslag der natuurverklaring van de groote mannen der 16de en 17de eeuw, die er echter nog weinig toe konden bijdragen om haar waarschijnlijker te maken. Dit deed eerst de chemie, toen zij in de vorige eeuw een wetenschap van beteekenis geworden was. Het bleek, dat de elementen zich niet in een onbegrensd, maar in een beperkt aantal gewichtsverhoudingen met elkander verbonden en dat in de verbindingen van dezelfde elementen de hoeveelheden der bestanddeelen met regelmatige sprongen toenamen. Deze regelmaat, bekend onder den naam van de wet der veelvoudige gewichtsverhoudingen, wees duidelijk op een discontinuë bouw der stof. Alleen uit dit oogpunt was zij begrijpelijk; atoom na atoom werd aan de moleculen der verbinding toegevoegd. Meer dan een halve eeuw was dit sprekende verschijnsel het voornaamste steunpunt der atomistiek. Toen kwam de groote vlucht der organische chemie. Zij stond niet alleen op den grondslag der atomenleer; zij moest zich nauwkeurige voorstellingen maken, uitgewerkt tot in bijzonderheden, van de structuur der moleculen, van | |
[pagina 252]
| |
de rangschikking en den samenhang der atomen er in. Uit die onderstelde structuur maakte zij gevolgtrekkingen betreffende de eigenschappen der stoffen hun onderling verband en leidde zij methoden af, om nieuwe verbindingen te doen ontstaan. Door schitterende synthesen - de hoogste praestatie van een wetenschap - trok zij de aandacht. Nieuwe verbindingen, die de natuur nog niet had voortgebracht, - schitterende kleurstoffen, reukstoffen met fijn aroma, geneeskrachtige producten - riep zij bij honderdtallen in haar laboratoria te voorschijn. De wijze, waarop al die verschijnselen opgevat, verklaard, ja zelfs als uitvloeisels van een bepaalden atomistischen bouw den stof voorspeld konden worden, was voor het leerstuk der discontinuïteit een bewijsgrond zoo stevig, als men nog niet had kunnen verwachten. De stoffelijke natuur openbaarde eerst recht haar vormenrijkdom, toen de mensch haar medewerker en leidsman geworden was. En toch was het grootsche gebouw der theoretische organische chemie met haar meer dan 100000 verbindingen, gerangschikt naar beginselen aan de structuur ontleend, in den grond der zaak niet meer dan een waarschijnlijke onderstelling. De physica bleef niet achter. De eenvoudigste toestand der stof is de gasvormige. Daarop richtte zich het onderzoek het eerst. Reeds in de 18e eeuw beschouwde Bernouilli een gas als een geheel van kleine deeltjes, slechts zwak elkander aantrekkend, met groote snelheid voortvliegend in alle richtingen, voortdurend botsend tegen elkander en de wanden van het vat; een voorstelling, die reeds aanstonds de spankracht der gassen en hun streven naar uitbreiding begrijpelijk maakte. Het was de taak der mathematische physica om deze kinetische voorstelling van het wezen der gassen wiskundig te behandelen, om de moleculaire grootheden - het aantal, de massa, de snelheid, het gemiddelde bedrag van het arbeidsvermogen der moleculen - in betrekking te brengen met de grootheden - drukking, volume, temperatuur - die toegankelijk waren voor de waarneming. Gedurende een reeks van jaren wijdden coryfeën, die de | |
[pagina 253]
| |
hoogere wiskunde met meesterchap hanteerden, als Clausius, Helmholtz, v.d. Waals, Bolzmann, Smoluchowski en Einstein, zich met voorliefde aan die taak. Weldra kon de experimenteele physica beschikken over formules, die zij door proefneming kon toetsen. Toen bleek het, dat de reeds bekende gaswetten, inderdaad een noodzakelijk gevolg waren van toestanden, zooals de mechanische theorie der gassen ze onderstelde. Ging men van die wetten uit als gegevens, dan konden nu alle bewegingsgrootheden der gasmoleculen berekend worden. Onze verbeelding is nauwelijks in staat, om met die uitkomsten een beeld te ontwerpen van het wezen van een gas. Zoo berekende v.d. Waals, dat de moleculen van waterstofgas, dat een drukking van één atmosfeer uitoefende, de enorme snelheid van 1,84 kilometer per sec. moeten bezitten - wat beteekent, daarmede vergeleken, de snelheid van een bliksemtrein - en dat bij 0o in één cM3 van dat gas 30 trillioen moleculen met die snelheid, botsend en stootend, rondvliegen. En dat is dan die volkomen rust, waarin voor onze waarneming het gas verkeert. De middellijn van zulke gasmoleculen was ongeveer een tienmillioenste millimeter. In het inwendige van een gas dus een bombardement zoo hevig, dat een stad met kogels zoo beschoten, in een oogwenk in vormloos stof zou verkeerd zijn. Merkwaardig was vooral de uitkomst, dat het gemiddeld arbeidsvermogen van beweging van een molecule van elk gas bij gelijke temperatuur even groot is. De mechanische theorie der gassen was dus wel zeer aannemelijk geworden. Maar gold zij ook voor vloeistoffen, zooveel samengestelde van bouw? V.d. Waals drong met zijn beroemde toestandsvergelijking ook op dit gebied door. Maar het werd eerst goed toegankelijk voor moleculair-theoretische beschouwingen door v. 't Hoff. Zijn geniale gedachte om de drukking van een oplossing op het vlies, dat haar scheidt van het zuivere oplosmiddel, toe te schrijven aan den stoot der moleculen van de opgeloste stof en in haar onder den naam van osmotische drukking het overeenkomstige van gasspanning te zien, bracht met één greep de kinetische | |
[pagina 254]
| |
voorstellingen van de gassen over op vloeistoffen en maakte de gaswetten op de laatste toepasselijk. Het was weder een gave der wonderbare intuïtie, waaraan de scheppende verbeelding terstond den meest volkomen vorm had gegeven. Evenwel niet, voordat hij het aanschouwde wiskundig behandeld en aan de ervaring had getoetst, gaf van 't Hoff er openbaarheid aan. Intuïtie, verbeelding, verifieerende wetenschap, dat drievoudig verbond alleen waarborgt werkelijke vooruitgang. Breeder was de grondslag, ruimer het gebied van de leer der moleculaire bouw van de stof geworden. Maar nog was het geen aanschouwing. Alleen het oog der geestes had de moleculen gezien. In Plato's tijd, toen het aanschouwde schijn en het gedachte werkelijkheid was, was dit zien het ware. Maar de tijden waren veranderd. Nog waren er natuurkundigen van naam, die zonder zien en tasten niet gelooven wilden. Zij dachten aan Goëthe's woord. Wat de natuur voor den mensch verborgen wil houden, dat zou hij haar met schroeven en hef boomen niet afdwingen. Maar Goëthe heeft de macht der moderne natuurkunde met haar wiskunde en praecisie instrumenten onvolledig gekend en niet begrepen. Hij wist nog niet wat zij maken kon van gedachten, die de intuïtie haar in den schoot wierp. Eerst toen een grootmeester op het gebied der mathematische physica, de Leidsche hoogleeraar Lorentz, op het voetspoor van Maxwell de nieuwe electriciteitsleer ontwikkelde en ook haar beslist plaatste op atomistischen grondslag, begonnen ook de meest skeptische tegenstanders te twijfelen. Het was dan toch wel mogelijk, dat de stoffelijke wereld gebouwd was overeenkomstig de voorstellingen der atomistenGa naar voetnoot1). | |
III.Aanschouwing van het spel der moleculen, hoe belangwekkend zou dat zijn! Maar dit schouwspel behoorde | |
[pagina 255]
| |
inderdaad tot de verborgenheden, die de natuur den mensch niet wilde openbaren: zijn mikroskoop baatte hem niet. Het was tot de uiterste grens van volmaakheid gebrachtGa naar voetnoot1). Voorwerpen veel kleiner dan omstreeks 1/1000 millimeter zou men er nooit mede zien. En voor de middellijn der moleculen was omstreeks één tienmillioenste millimeter gevonden. Maar het vernuft van den mensch was nog niet uitgeput en de natuur was tot concessies bereid. Zij zou hem kleine lichaampjes, klompjes van moleculen, laten zien, die bewegingen uitvoerden volkomen overeenkomstig met die van haar kleinste soortgenooten. Aan zijn verbeelding kon zij het dan overlaten, om den kleinen afstand te overbruggen, die het aanschouwde nog scheidde van het tooneel, waarop de moleculen van zijn formules en berekeningen hun evoluties volbrachten. In 1827 ontdekte de Engelsche botanicus Brown bij stuifmeelkorrels, in een vloeistof zwevend, eigenaardige nooit tot rust komende bewegingen. Weldra bleek het een algemeen verschijnsel te zijn, dat kleine lichaampjes onder genoemde omstandigheden vertoonden. Jaren lang zocht men tevergeefs naar de verklaring, totdat Wiener het uitsprak en Ramsay het bevestigde, dat men hier te doen had met verschijnselen, veroorzaakt door bewegingstoestanden in de vloeistof zelf, dus met de gevolgen van het bombardement der moleculen van de vloeistof op de kleine er in zwevende korreltjes. Was die opvatting juist, dan moesten die bewegingen een getrouw beeld zijn van die der moleculen en dan hadden wij de laatste zoo goed als voor oogen. Dan ware toch feitelijk de aanschouwelijkheid verkregen, zoo lang gewenscht, zoo onbereikbaar geacht. Dan had men in de in zigzag heen en weer vliegende, stootende en bot- | |
[pagina 256]
| |
sende lichaampjes, inderdaad een gas voor zich, van de bekende alleen verschillend in de grootte en zwaarte der moleculen. Dan moesten hier toepasselijk zijn de gaswetten en alle deducties der mathematische physica betreffende de gassen en oplossingen, de berekeningen van het aantal der deeltjes in een bepaald volume, van den gemiddelden weg tusschen twee opeenvolgende botsingen afgelegd, van het gemiddeld arbeidsvermogen der moleculen en zooveel meer, alles zoo nauwgezet afgeleid uit de kinetische voorstelling van het wezen der gassen en oplossingen. Waar tot nog toe slechts inzicht te verkrijgen was door berekening kon nu de zekere toetsteen der direkte waarneming worden aangelegd. Men moet zich verplaatsen op het standpunt der natuurkundigen, die reeds een paar eeuwen vertrouwelijk hadden omgegaan met de moleculen, het voortbrengsel hunner verbeelding, om de emoties te begrijpen, opgewekt door het uitzicht ze in de volle activiteit met al hun bewegingen voor oogen te zullen verkrijgen, om door eigen aanschouwing te weten te komen of de grondslag van het geheele gebouw der natuurwetenschap goed was gelegd. Niet weinigen scheen het te fraai, om waar te kunnen zijn. Les idées marchent. Maar op natuurkundig gebied niet lang ongemoeid. De waarnemer zit ze op de hielen. Zij moeten zich onderwerpen aan den toetssteen der proefneming, voordat zij het legitimatiebewijs ontvangen en de grenzen van het land der wetenschap mogen overschijden. Het was de Fransche natuurkundige Perrin, die het eerst met goed gevolg die proefneming toepaste. Wij weten, dat de drukking van den dampkring afneemt met de hoogte en dat onze vliegeniers daarvan gebruik maken, om met den barometer de hoogte te bepalen, waarop zij zich bevinden. Hoe hooger men stijgt des te ijler wordt de lucht, des te minder moleculen bevinden zich in een bepaald volume, des te geringer is de concentratie der luchtmoleculen. Bij windstilte er is evenwicht tusschen de zwaarte der moleculen en de opstuwende spankracht, voortvloeiende uit de eigen beweging dier deeltjes. In dien toestand is de | |
[pagina 257]
| |
dichtheid of concentratie der lucht des te grooter, naarmate men de aarde meer nadert. De wiskunde moest nu de verdeeling der moleculen over de verschillende lagen bij zulk een evenwicht in verband met de hoogten berekenen. Zij gaf een verdeelingswet in een omgewerkte formule van Clausius en Maxwell, die nauwkeurig aangaf hoe de concentratie der moleculen met de hoogte moet afnemen. Nu was het woord aan het experiment. Perrin verdeelde een weinig guttegom zoodanig in een vloeistof, dat duizenden deeltjes dier stof er als bolletjes van niet meer dan 2/10 van een duizendste millimeter straal in zweefden, een suspensie, zooals het heet. Die bolletjes vertoonden onder het mikroskoop levendig de Brown'sche beweging; als een zwerm muggen in het zonlicht schoten zij door elkander. Een laagje der suspensie, 1/10 mM. dik, werd in een glazen bakje onder het mikroskoop gebracht. Nu moesten de dwarrelende bolletjes geteld worden, die zich bij het evenwicht in een bepaalde horizontale laag bevonden. Dit gelukte eerst door het gezichtsveld uitermate te beperken door middel van een met een naald doorboord goudblaadje en door het gemiddelde te nemen van een zeer groot aantal bepalingen. Met grootere deeltjes bereikte Perrin dit doel door momentphotogrammen er van te maken. Dan werd het mikroskoop een weinig opgeschroefd over een bekende hoogte en bij de nieuwe laag, die nu scherp gezien werd, dezelfde tellingen verricht. Zoo werd de concentratie der deeltjes bekend. Perrin bepaalde aldus die concentraties in 5 opeenvolgende lagen, telkens 25 duizendste millimeter van elkander verwijderd. De getallen, voor die concentraties gevonden, moesten zich volgens de formule verhouden als 100:119:142:169:201; zij deden het inderdaad als 100:116:146:170:200. Waarlijk een treffende overeenstemming tusschen de uitkomsten van waarneming en berekening. Op soortgelijke wijze werden het aantal bolletjes in een bepaalde volume bij een bepaalde temperatuur aanwezig, de grootte der deeltjes, hun massa en gemiddel de hoeveelheid arbeidsvermogen van beweging, de gemiddel de | |
[pagina 258]
| |
afstand der wegen afgelegd tusschen twee botsingen door mikroskopische waarneming bepaald en vergeleken met de waarden, die de formules er voor gaven, onderwijl door Einstein afgeleid. Voortdurend liet de overeenstemming weinig te wenschen over. Er viel niet meer aan te twijfelen. Men had op vergroote schaal een ware moleculaire beweging aanschouwd en daarmede het bestaan der moleculen zoo zeker gemaakt, als dit voor menschelijke kennis mogelijk was. Toen Perrin zijn onderzoek in de Comptes rendus der Fransche academie wereldkundig maakte, gaven de natuurkundigen van alle landen uiting aan hun bewondering en voldoening over de verrassende verstrekkende uitkomsten en het geduld en de scherpzinnigheid, waarmede zij verkregen waren. Het groote vraagstuk van den bouw der stof achtte men daarmede opgelost. | |
IV.De weg was gebaand; een nieuw gebied voor het onderzoek ontsloten, waarop nog gearbeid wordt door natuurkundigen als Zsigmondy, The Svedberg en zooveel anderen. Het verschil in grootte tusschen de bolletjes guttegom van Perrin en de moleculen was nog zoo aanzienlijk; de middellijn der eerste was meer dan 1000 maal die der laatste. Kon men de moleculaire afmetingen niet nader komen zonder de aanschouwelijkheid te verliezen? De kunst om de stof fijn te verdeelen, om deeltjes van elke gewenschte afmeting te verkrijgen, had in de laatste jaren groote vorderingen gemaakt, sinds een nieuwe toestand der materie, de colloïdale, het voorwerp van uitgebreide studie geworden was. De moleculen van elke stof, die men langs chemischen weg in onopgelosten toestand in een vloeistof laat ontstaan, voegen zich tot steeds aangroeiende hoopjes samen, die eerst als neerslag zichtbaar worden, als de laatste bepaalde afmetingen overschrijden. Zoo worden de kleine boterbolletjes bij het karnen van de melk tot zichtbare klonters. Nu heeft men het in zijn macht, om dat samenklonteren der moleculen - uitvlokken of | |
[pagina 259]
| |
gelatineeren noemt men het - slechts in bepaalde mate te doen plaats vinden. Men verkrijgt dan de stof in meer of minder groote aggregaten van moleculen in de vloeistof verdeeld. Zulke vloeistoffen - sols genaamd - meer of minder troebel vormen een overgang van de echte oplossingen, zooals die van keukenzout in water, die volkomen helder zijn, tot de geleien, als stijfsel en gelatine, en den vasten toestand, waarin glas verkeert. Reeds Faraday kende den nieuwen toestand, den colloïdalen, waarin de stof in de sols en geleien zich bevindt. Hij scheidde in een verdunde oplossing van goudchloride het goud door middel van phosphorus af en verkreeg zoo een purperkleurige sol met gouddeeltjes, waarvan de middellijn slechts 15 millioenste millimeter bedroeg, die dus in grootte slechts weinig de moleculen der opgeloste goudverbinding overtroffen. Hier was de samenvoeging der moleculen tot grootere deeltjes reeds zeer spoedig tot staan gebracht. Zulk een vloeistof, voor het oog zoo helder mogelijk, is troebel. Maar ook met het helderste bronwater is dit het geval. Het stof, dat er in zweeft, is op geenerlei wijze door filtratie te verwijderen. Alleen door bijzondere kunstgrepen is het mogelijk inderdaad heldere - zoogenaamd optisch ledige - vloeistoffen te verkrijgen. Een troebelheid door zulke fijne stofjes openbaart zich, als een krachtige lichtstraal door de vloeistof gaat door het zijdelings terugkaatsen van een blauwachtig licht, het zoogenaamde Tyndall-verschijnsel. In een optisch ledige vloeistof blijft de lichtstraal onzichtbaar. Het teere waas van fonteinen, wanneer het zonlicht speelt op de fijn verdeelde waterdroppels, het blauwe verschiet, de achtergrond der vergezichten, waarschijnlijk ook de blauwe kleur des hemels zijn alle werkingen van het licht op het fijnst denkbare stof, in het laatste geval op de luchtmoleculen zelf. Zoo worden deeltjes zichtbaar, die ver buiten den gezichtskring liggen zelfs van het best gewapende oog. Eigentlijk ziet men niet de deeltjes zelf maar de schijfjes, waartoe zij door de bijzondere werking van het licht uitgebreid worden. Als een straal zonlicht in | |
[pagina 260]
| |
onze vertrekken zijn weg afteekent door een dwarreling van stof, dan is het een troost te weten, dat wij de stoffigheid der lucht zeer vergroot aanschouwen. Newton zou door het vallen van een appel uit een boom op het denkbeeld van een zwaartekracht, Galileï op het zien der schommelende lamp in de kerk van Pisa op dat der slingerwetten zijn gekomen. Het verhaal is zinrijk gevonden, als't niet waar is. Verschijnselen, zoo eenvoudig, gaan onopgemerkt voorbij, totdat de tijd komt, waarin zij passen bij de heerschende inzichten. Dan maken zij bij begaafde geesten gedachtenreeksen los, die nieuwe banen openen. Dan acht men ze zeer belangrijk en verwondert zich over de veronachtzaming van vroeger. Ten onrechte trouwens. Dat is de gang der beschaving. Zoo is ook het bijgeloof niet verdreven door ontmaskering en weerlegging door de rede maar door de verandering van den geest der tijden, waarbij het niet meer paste. Siedentopff en Szigmundy, mannen van naam als onderzoekers der colloïdale stoffen, kwamen op het gelukkige denkbeeld, om het Tyndall-verschijnsel - de lichtstraal in een stoffig medium - te doen ontstaan onder het objectief van een mikroskoop, om zoo de vergrooting door dit instrument te vermeerderen met die van den lichtstraal, die onzichtbare punten uitbreidt tot waarneembare schijfjes; een eenvoudige maar ver strekkende gedachte. Zoo ontstond het ultramikroskoopGa naar voetnoot1). Tusschen twee kwartsplaatjes, eenige duizendste millimeter van elkander verwijderd, werd de bovengenoemde goudsol gebracht onder het mikroskoop en een krachtigen straal electrisch licht er door geleid. In een richting, loodrecht op die straal, werd de goudoplossing in oogenschouw genomen. De uiterst kleine gouddeeltjes, met een middellijn van slechts 15 | |
[pagina 261]
| |
millioenste millimeter, bijna moleculen, werden zichtbaar als lichtende punten, die met groote snelheid de Brownsche bewegingen vertoonden. De uitkomst overtrof de stoutste verwachting. De deeltjes konden geteld de grootte en de massa er van bepaald worden, want door uitdampen en wegen van de rest kon men nagaan hoeveel milligram goud elke cM3 van de vloeistof bevatte. Toch zou het aldus reusachtig versterkte gezichtsvermogen nog te kort gekomen zijn bij het tellen der deeltjes, die aan snelheid gewonnen wat zij aan massa verloren hadden, als een andere kunst, de photographie, niet te hulp ware gekomen. Het intensieve licht veroorloofde, om momentphotogrammen van de deeltjes te maken en zoo elke bewegingstoestand op een plaat vast te leggen. Met een film, op deze wijze vervaardigd, kon men in een bioskoop door projectie op een scherm aan een geheele vergadering de Brown'sche bewegingen laten zien. Een belangwekkender voorstelling, voor wetenschappelijke fijnproevers, zal de bioskoop wel niet hebben gegeven. Van meer beteekenis evenwel was het gebruik, dat de wetenschap van die photogrammen maakte. Door een zeer vernuftige inrichting werd ook de tijd op die platen geregistreerd door het licht, geleverd door een wisselstroom, dat telkens na een bepaald tijdsverloop - van ongeveer 5 seconden - door een spleet viel en een beeld op de plaat wierp. Later werd deze inrichting nog verbeterd door het inschakelen van een uurwerk, dat met behulp van een electromagneet een schijf met gaatjes in regelmatige beweging bracht, waardoor het licht dan telkens de plaat kon bereiken en liet men in een rolfilmcamera de filmreep met vrij constante snelheid zich voortbewegen. Eenmaal in het bezit van zulk een film kon men de deeltjes rustig uittellen en de wegen, door hen doorloopen en de tijden meten. Zoo had men de gegevens, om alle grootheden te bepalen, die in de moleculair formules van Smoluchowski en Einstein voorkwamen, de gemiddelde rechtlijnige weg tusschen twee opeenvolgende botsingen doorloopen, de gemiddelde hoeveelheid van beweging der deeltjes, hun diffusie-snelheid en | |
[pagina 262]
| |
zooveel meer. De uitkomsten waren niet minder bevredigend dan die bij de grovere emulsies van guttegom verkregen. Bij gelijke temperatuur was o.a. het aantal deeltjes per volume-eenheid even groot als voor gassen berekend was en de constante van Avogadro het eischte en de gemiddelde hoeveelheid arbeidsvermogen van beweging was gelijk aan die van de zooveel grootere en tragere deeltjes guttegom en evenzeer aan die voor de kleinere en vluggere gasmoleculen door berekening gevonden. De gaswetten van Boyle en Gay-Lussac bleken voor den goudsol geldigheid te bezitten. De overeenkomst ging zelfs zoover, dat er zich afwijkingen van die wetten vertoonden, als de concentraties der gouddeeltjes groot werden; een afwijking, die ook de gassen vertoonen en die genoodzaakt had de oorspronkelijke eenvoudige formules te vervangen door de meer ingewikkelde van v.d. Waals. Men had volkomen recht, om bij nog verder gaande verkleining der deeltjes tot op de moleculaire grootte continuïteit van den toestand aan te nemen, om de lijn door te trekken en de kennis der moleculaire bewegingen, indertijd door berekening verkregen, nu de uitkomst te achten van direkte waarneming. Aan het bestaan der moleculen en daarmede aan den atomistischen bouw der stof mocht voortaan niet meer getwijfeld worden. De stoffelijke wereld, uiterst fijn korrelig van bouw, bestaat uit afzonderlijke deeltjes van omstreeks een tien millioenste millimeter middellijn; die uitspraak heeft het gezag verkregen van een zintuigelijke waarneming, dit is een overwinning van het atomisme, waarvan de mogelijkheid nog kort geleden door de meest bevoegden betwist werd. Onze tijd staat in het teeken van het atomisme en dat niet alleen op het gebied van physica en chemie. Wie het atomisme in zijn diepste wezen vat en een ruim veld overziet, aanschouwt het in onze dagen overal. Overal, waar de continuïteit wordt verbroken, waar een toestand sprongsgewijze in een andere overgaat, hebben wij met een open-openbaring van het atomisme te doen, denken wij aan het bestaan van stoffelijke dragers van bepaalde eigenschappen, | |
[pagina 263]
| |
zelve aan het oog onttrokken, die den stempel van afgebrokenheid (discontinuïteit) op de verschijnselen drukken. Als Darwin en vooral Wallace ons spreken van den geleidelijken overgang der organische vormen in elkander, van variaties bij het evolutieproces, dat uitloopt op het ontstaan van nieuwe soorten, dan staan zij op den bodem der continuïteit. Maar Hugo de Vries is aan de orde van den dag. Hij handelt over sprongvariaties, mutaties, plotselinge veranderingen van alle kenmerken van een plant in een volgende generatie, over het op eens zonder geleidelijken overgang ontstaan van een nieuwe soort. En daarmede is men weer beslist op atomistisch terrein, daar zoekt men naar afzonderlijke deeltjes in het kiemplasma, waaraan bepaalde eigenschappen zijn gebonden, evenals aan chemische atomen, en die daarmede in den nieuwen levensvorm overgaan. En niet anders is het in de beroemde leer der bastaardeering van Mendel. Bij het kruisen der plantensoorten geen gemiddelde eigenschappen der ouders in het kiemplantje; de afzonderlijke eigenschappen der ouders blijven behouden en openbaren zich weder elk afzonderlijk en gecombineerd volgens de waarschijnlijkheidsrekening bij de nakomelingen; zij zijn weder gebonden elk voor zich aan stoffelijke dragers (atomen), die onveranderd en afgescheiden van elkander in de nieuwe levenscomplexen overgaan en elk ouderlijk kenmerk afgezonderd en ongewijzigd vertoonen; het is geen vermenging maar een naast elkaar plaatsen der ouderlijke kenmerken in de nakomelingen. In den laatsten tijd heeft de atomistische denkwijze voet gekregen op een gebied, waarop men het allerminst zou verwacht hebben. Volgens de nieuwste denkbeelden van Nernst en Planck is het arbeidsvermogen in natuurlijke stukjes verdeeld, die men elementen der energie of quanta noemt; het zijn de atomen van de energie, niet zoo onveranderlijk evenwel als de meeste chemische atomen. Op dat denkbeeld heeft Planck zijn stralingstheorie gebouwd en Einstein zijn nieuwe leer der soortelijke warmte van vaste stoffen. Lichaamsmoleculen, die met een bepaalde frequentie trillen, kunnen energie (warmte) slechts in be- | |
[pagina 264]
| |
paalde hoeveelheden (atomen) te gelijk opnemen en afgeven, niet onafgebroken in de kleinste hoeveelheden. De verschijnselen, die men bij vaste lichamen waarnam bij de geweldig lage temperaturen, die men thans, vooral te Leiden, kan voortbrengen - Kamerlingh Onnes bereikte met vloeibaar verdampend helium een temperatuur slechts drie graden boven het absolute nulpunt (-273°) gelegen - zijn volkomen onbegrijpelijk zonder een atomistische opvatting der warmte. Niet alleen op de warmte ook op den tijd, - het sprekendste voorbeeld van een continuum, dat wij tot nog toe konden noemen - is in de nieuwere physica het atoombegrip toegepast. Een physisch stelsel kan slechts een eindig aantal verschillende toestanden doorloopen; het springt van den eenen toestand in den anderen zonder verbindende overgangen. Poincaré drukt dit in ziju ‘Dernières pensées’ aldus uit: ‘L'univers sauterait donc brusquement d'un état à l'autre; mais dans l'intervalle il demeurerait immobile, les divers instants pendant lesquels il resterait dans le même état ne pourraient plus être discernés l'un de l'autre; nous arriverons ainsi à la variation discontinue du temps à l'atome du temps’, 't Is als de wijzer van een klok, die met sprongetjes vooruit gaat, telkens een stukje voegend bij den vervlogen tijd; terwijl er niets gebeurt, zoolang de wijzer telkens stilstaat, als men alleen de klok in het oog vat. Wij zouden geneigd zijn te denken aan een hartstocht voor het atomisme, die de moderne geleerden heeft aangegrepen, die hen daarin laat zien de alleen zaligmakende leer, als het niet natuurkundigen waren van den eersten rang - Lorentz, Einstein, Nernst, Planck - onze padvinders, die zoo spreken. Het is volle ernst, zij weten wat zij doen. Wij hebben mêe te gaan en ons best te doen om te begrijpen den diepen zin van hun streven. Al onze kennis - zelfs die van een Newton is slechts een fase van het menschelijk weten, waarvan veel voorbij moet gaan met dankbetuiging van de lateren voor de bewezen diensten. Ook ih de wetenschap zijn revolutionnairen, maar zij breken slechts af om beter en schooner te kunnen opbouwen. | |
[pagina 265]
| |
In een vorig opstel in dit tijdschriftGa naar voetnoot1) heb ik de atomistische (moleculair-theoretische) en de energetische natuurbeschouwing, die van het continuum uitgaat, naast elkander geschetst en beider betrekkelijk recht in het licht gesteld. Heeft de laatste het bestaansrecht verloren, nu de atomistische bouw der stof een feit geworden is? Die vraag kan niet uitblijven. Moet nu elke physische theorie op den grondslag staan der atomistiek? De historische ontwikkeling der natuurwetenschap geeft het antwoord en dit luidt ontkennend. Van de natuurwetenschap heet het terecht: ‘elle prend son bien où elle le trouve’. Zij zoekt nieuwe gezichtspunten, van waaruit een zoo groot mogelijk gebied van verschijnselen overzien kan worden, die in staat stellen zooveel en velerlei verschijnselen als mogelijk onder hetzelfde begrip samen te vatten. Kunnen beschouwingen met atomistisch uitgangspunt haar dit verschaffen, zonder aarzeling neemt zij dit standpunt in. Is het beter te verkrijgen op den grondslag van het continuïteitsbeginsel, zij aanvaardt het. Inderdaad hebben de natuurkundigen nu eens het ééne, dan weder het andere standpunt ingenomen. Dit was geen willekeur. Soms geschiedde het een of het ander onder den invloed van groote gebeurtenissen in de wetenschap. Meestal gaven utiliteitsgronden den doorslag. In de eeuw na Newton met zijn grootsche mechanica des hemels, met zijn centrale krachten over groote afstanden werkend op snelheid bezittende stofmassa's, was de atomistische bouw der lichamen de grondslag van elke natuurkundige theorie, bijna een geloofsartikel; en dit te meer, toen Dalton door zijn wet haar een ongemeene beteekenis gaf voor de chemie. De moleculen waren de hemelbollen van de lichamen, krachten en snelheden, analoog aan die | |
[pagina 266]
| |
van Newton, bepaalden de bewegingen er van. Later bleek meer en meer, dat met elk der beide standpunten bijzondere gedeelten der natuurwetenschap correspondeerden, waarvoor zij eigenaardig geschikt warenGa naar voetnoot1). En zoo zagen wij Maxwell, lord Kelvin, v.d. Waals en Lorentz nu eens zich plaatsen op atomistischen dan weder op energetischen grondslag, nu eens van moleculair-theoretische dan weder van energetische beginselen en wetten gebruik maken voor de ontwikkeling hunner theorieën. De energetieken - het zij in herinnering gebracht - zien af van elke bepaalde voorstelling van den bouw der stof. Zij gaan uit van beschouwingen met zeer kleine en oneindig kleine elementen, (differentiaalrekening), om door optelling (integraalrekening) te komen tot formules, die betrekkingen uitdrukken tusschen eindige massa's. De mechanische werking van eindige lichamen op elkander wordt daarbij opgevat als de som van werkingen tusschen oneindig kleine elementen. Door Newton en Leibnitz voorgelicht kunnen zij zich zoo plaatsen op den grondslag van het continuum. Bolzmann meent, dat het werken met zulke elementen, die men tot in het oneindige | |
[pagina 267]
| |
kleiner laat worden, in den grond der zaak ook atomistiek is, dat men alleen ter bekorting eener feitelijk onuitvoerbare berekening den kunstgreep der differentiaalrekening gebruiktGa naar voetnoot1). Hij bewijst alleen, dat het menschelijk kenvermogen slechts met discrete grootheden kan omgaan. Hertz beweerde ondeugend, doch thans niet meer geheel juist, dat de physica haar beschouwingen gaarne hield in de uitdrukkingswijze der energetiek ‘weil sie es auf diese Weise am besten vermeidet von Dingen zu reden, von welchen sie wenig weisz, und welche auf die wesentlich beabsichtigten Aussagen auch keinen Einflusz haben’. In onzen atomistischen tijd komen de voordeelen der moleculair-theoretische beschouwingswijze op den voorgrond. Zij geeft stof aan het scheppend voorstellingsvermogen, die machtige factor in de wetenschap, de onmisbare nooit ontbrekende geestesgave der groote baanbrekers en ontdekkers. Zal het atomisme nu het laatste woord der wetenschap zijn? Nu Newton en Leibnitz ons geleerd hebben met het oneindig kleine op physisch gebied om te gaan, heeft het continuum zijn verschrikking verloren. Maar doorgronden en begrijpen kunnen wij het nooit. Met behulp van kunstgrepen hebben wij er mede omgesprongen. Het continuum is niet door getallen uit te drukken, het is onmeetbaar. De physicus, die voortdurend met de continua der werke-lijkheid - snelheden, stroomen enz. - te doen heeft, ontgaat de moeilijkheid door een kunstgreep. Hij verdeelt de continua in kunstmatige stukken, in eenheden - de stroomsterkte in ampères enz. - waarop dan de getallen toepasselijk zijn en waarmede gerekend kan worden. Blijft hij bij eindige deelen staan, dan behoeft hij den kunstgreep | |
[pagina 268]
| |
van de differentiaal- en integraalrekening niet. Hij werkt dan slechts met bepaalde discrete grootheden. Zoo verdeelen wij het continuum tijd in uren, minuten, seconden en kunnen het zoo aangeven in getallen. Klaarblijkelijk is dit alles geen oplossing maar een verplaatsing der moeilijkheid. De kunstmatige eenheden zijn nog deelbaar, zij blijven continua. Het atomisme geeft ons natuurlijke eenheden, dit is zijn hoofdkarakter; het laat tellen en rekenen toe met meetbare getallen. Als de geheele natuurwetenschap den atomistischen vorm aangenomen heeft, zullen wij de differentiaal- en de integraalrekening kunnen missen, hoewel zij ook dan nog wel diensten zouden kunnen bewijzen. Bij het onderwijs biedt het atomisme dan ook door zijn eenvoud en door de aanschouwelijkheid, die het in zekere mate verschaft, groote voordeelen. Daarenboven is het vinden van een natuurlijke eenheid een vermeerdering van onze kennis van de werkelijkheid, terwijl de kunstmatige eenheden van de continua slechts tijdelijke hulpmiddelen zijn van het onderzoek. Is het atomisme wellicht niet meer dan een eerste oppervlakkige kijk op het werkelijk bestaande? Ligt achter den verschijningsvorm der stof als een fijn korrelig geheel toch nog die van een continuum met zijn onbegrensde deelbaarheid? Mogelijk is het ongetwijfeld. In de begrensdheid ligt iets kunstmatigs. Waarom blijft de natuur bij die beperkte deelbaarheid staan? L'infini nous tourmente. Het feit, dat met het verscherpen onzer zintuigen door steeds nauwkeuriger instrumenten, nieuwe achtergronden aan den horizon opduiken, waar zich verschijnselen vertoonen, die de voorstelling van een fijnere stofverdeeling, verder gaande dan de atomistische, noodzakelijk maken - men denke aan de radioactiviteit en de electronen, ongeveer 2000 maal kleiner dan een atoom waterstof met een middellijn van omstreeks één tien billioenste millimeter - dat geeft te denken. Aangenomen, dat in zake de deelbaarheid in de toekomst geen verschijnselen meer ontdekt worden, die de wetenschap noodzaken de verdeeling nog verder voort te | |
[pagina 269]
| |
zetten, is dan de grens van den werkelijk bestaanden verdeelingstoestand bereikt of de grens van het menschelijk kenvermogen? De grens van de aanschouwing in de wereld van het kleine hebben wij vrij zeker reeds bereikt. Waarschijnlijk zijn wij met de electronen reeds aan het punt gekomen, waar het menschelijke denken tot rust komt, omdat het geen aanleiding meer vindt het denkproces in die richting voort te zetten wegens gebrek aan problemen, die er hun oplossing door zouden kunnen vinden. Zeker is het, dat het wereldbeeld der natuurwetenschap des te abstracter zal worden, naarmate het zich meer ontwikkelt - electronen kunnen wij ons nog eenigszins voorstellen, arbeidsvermogen niet - des te meer zal gaan verschillen van het warme kleurrijke beeld der zinnelijke waarneming. Geen nood, het is de volle werkelijkheid niet; slechts één aspekt er van brengt het tot uitdrukking. De psysische verschijnselen, geen direkt meetbare grootheden, liggen er buiten. En daarenboven naast den beoefenaar der wetenschap staat de kunstenaar met zijn gevoel voor het concrete, die, gelijk Goëthe, de natuur opvat als een kunstwerk. De zoeker naar waarheid met zijn syllogismen en formules en de vertolker der schoonheid met zijn emoties en stemmingen hebben gelijken aanspraak op den titel van ontwerpers van een wereldbeeld, dat werkelijkheid wil zijn. Alleen de samenwerking van het analyseerende verstand, de intuïtie en de scheppende verbeelding, van de natuur- en geesteswetenschappen, kan ons iets openbaren van de volle werkelijkheid. Per slot van rekening zijn geniale natuuronderzoekers als Newton en Huygens tevens kunstenaars van Gods genade. |
|