De Vlaamsche Gids. Jaargang 3

[p. 132]

Eenheid der Stof.

De merkwaardige ontdekkingen der laatste jaren op physicochemisch gebied hebben voor de wetenschap een geheel nieuwe wereld veropenbaard. De navorsching der geleiding der elektriciteit in gassen en der radioaktieve verschijnselen heeft onze denkbeelden verbazend verwijd, en van nu af aan hebben de voorstellingen die wij ons vormen om de eigenschappen der stof begrijpelijk te maken, een diepe, vermoedelijk blijvende wijziging ondergaan. Het belang der nieuwe gedachten, niet alleen voor den vooruitgang der natuurwetenschap, maar ook en vooral voor onze algemeene natuuropvatting, kan niet te hoog geschat worden.

Onder de talrijke vraagstukken die zij in een nieuw licht gesteld hebben, verdient vooral dat der éenheid der stof vermelding. De volgende bladzijden zijn bestemd om een denkbeeld te geven van de wegen, waarlangs men tot zijn oplossing heeft trachten te geraken.

I. - Het scheikundig standpunt.

A. - De Hypothesis van Prout.

Het denkbeeld, dat de verschillende stoffen der natuur, indien wij ze konden ontleden, zouden blijken opgebouwd te zijn uit eenzelfde grondstof (oorstof, protyl), treft men reeds bij de oudste volkeren aan. Zoo aanzagen de Perzen het vuur, de Egyptenaren het water als grondprinciep aller dingen, en bij de Grieken hield Thales van Milete (omstr. 600 v.C.) eveneens het water voor de oormaterie. De eerste die van de omzetting van een element in een ander gewaagt is Anaximenes van Milete, welke de lucht als grondstof beschouwde, die door verdichting water, door verijling vuur zou vormen. Zelfs wanneer zich later onder de Grieken de leer der vier elementen verspreidde, ging het geloof aan éen enkele oorstof niet te loor, zooals het voorbeeld van

[p. 133]

Heraklites (omstr. 500 v.C.) getuigt, welke het vuur voor eenige grondstof hield.

Bij de westervolkeren van Europa gold tot in de 16^e eeuw de leer van Aristoteles, d.i. deze der vier elementen: vuur, lucht, water en aarde⁽¹⁾; toch werd meermalen het geloof aan een kleiner aantal elementen uitgesproken, en na Paracelsus (16^e eeuw) werd de theorie der drie elementen zwavel, zout en kwikzilver, die der alchemisten⁽²⁾.

Het zijn de bespiegelingen dezer laatsten die het denkbeeld der omzetbaarheid der elementen populair hebben doen worden. Hun redeneering is de volgende. Indien alle stoffen verschillende vormen van éen of meer grondstoffen zijn, dan is het te verwachten dat men er door een gepaste reeks bewerkingen in slagen kan, een bepaalde stof in een andere, eveneens bepaalde, om te zetten. Deze gevolktrekking is geenszins ongerijmd; echter erkende men weldra, dat de zaak op verre na zoo eenvoudig niet was als men het zich eerst had ingebeeld. Wel slaagde men er in, stoffen, welke de natuur ons biedt, in andere, nieuwe stoffen te splitsen, ofwel door het samenvoegen van stoffen, andere met geheel nieuwe eigenschappen te doen ontstaan; een ontdekking waaruit bleek dat sommige lichamen ontbonden kunnen worden en bijgevolg uit eenvoudigere bestanddeelen zijn samengesteld. Doch bij dergelijke bewerkingen stuitte men in 't eind immer op lichamen, die door geen bekende middelen tot eenvoudigere bestanddeelen konden worden herleid.

Robert Boyle was de eerste, die het vraagstuk op modernwetenschappelijke wijze opvatte. Op de proefneming gesteund, wierp hij zoowel de leer van Aristoteles als deze der alchemisten omver. Zich niet bekommerende om de vraag naar het bestaan van éen of meerdere grondprincipes, sloeg hij voor elementen te noemen zulke stoffen, die bij middel der toen bekende bewerkingen afgezonderd, maar niet ontbonden konden worden: hij grondde dus het begrip van element zooals dit tot heden toe door de scheikundigen gehandhaafd is geworden⁽³⁾.

(1) Aristoteles voegt er een vijfde bij, dat hij oether noemt (Vgl. Oppenheim, Das astronomische Weltbild im Wandel der Zeit, Leipzig 1906, bl. 51).

(2) Van Helmont nochtans aanzag het water als de oorstof (midden der 17^e eeuw). Hij leidde zulks uit een zijner proeven af.

(3) Boyle gelooft evenwel aan het bestaan der oorstof en aan de theoretische mogelijkheid der transmutatie (Vgl. b.v. zijn werk On the Origine of Formes and Qualities enz., 2^e uitg., Oxford 1667, bl. 2, 40, 62, 64, 234, 292).

[p. 134]

Van dit oogenblik dagteekent het meer moderne onderscheid tusschen samengestelde sloffen of verbindingen, en enkelvoudige of elementen. Dit onderscheid was blijkbaar zuiver empirisch en voorloopig, en hing van de grootte en den aard der krachten af, die de scheikundige op de stof kon laten inwerken⁽¹⁾. Derhalve mocht men er zich aan verwachten, dat de toenemende scherpte der scheikundige middelen, aan de eene zijde nieuwe verbindingen zou doen leeren kennen, aan de andere zou doen ontdekken dat tot dan toe als elementen beschouwde stoffen nog voor verdere ontleding vatbaar waren. Deze voorspelling, van Lavoisier, werd ras bevestigd, door de ontbinding door Davy der alkalische aarden (1807), en het afzonderen van boor door Gay-Lussac en Thénard (1808).

Intusschen was in 1804 John Dalton met zijn beroemde atoomtheorie opgetreden, de éerste streng doorgevoerde, wetenschappelijke hypothesis omtrent den bouw der scheikundige stoffen. Hij noemt de laatste produkten der zoover als mogelijk gedachte verdeeling der stof, atomen; deze bezitten voor eenzelfde element allen dezelfde gedaante en gewicht, terwijl de atomen van verschillende elementen verschillend zwaar en van ongelijke grootte zijn. Deze leer werd tot nog toe in alle leerboeken der scheikunde aangenomen; doch we zullen zien hoe de verschijnselen der radioaktiviteit thans tot hare wijziging nopen.

In Daltons theorie aldus zijn de elementen onderling onherleidbaar, en van éenheid der stof kan geen sprake zijn. Maar toen na de ontdekking van natrium en kalium, de ontbinding van tot dan toe als enkelvoudig beschouwde stoffen zich herhaalde, daalde spoedig het geloof aan het bestaan van ware elementen, en het denkbeeld eener oorstof dook opnieuw op. Ditmaal bezat men echter een wetenschappelijk kriterium. Dalton had de bepaling der betrekkelijke gewichten van de atomen der verschillende stoffen mogelijk gemaakt. Indien nu een der bekende elementen de oorstof is, zoo moeten de gewichten der zwaardere atomen nauwkeurige veelvouden van het atoomgewicht van

(1) Dit empirisch en voorloopig karakter van het elementbegrip deed Lavoisier scherper uitschijnen, toen hij stoffen onderscheidde wier ontbinding onwaarschijnlijk is (elementen), en stoffen die slechts onontbonden, doch wel ontbindbaar, zijn.

[p. 135]

dit element zijn, aangenomen dat er geen gewichtsverandering plaats grijpt wanneer de atomen der oorstof zich te zamen voegen. De eerste, die het vraagstuk der oormaterie op dit terrein plaatste, was D^r Wm. Prout.

Steunende op zelfs voor dien tijd slechte atoomgewichtsbepalingen, poogde deze geleerde te bewijzen⁽¹⁾, dat de atoomgewichten van al de elementen nauwkeurige veelvouden zijn van dat van het lichtste, waterstof. Waterstof was derhalve de oormaterie, de moederstof die het gansche heelal heeft opgebouwd. De elementen zijn er allotropische modifikatiën van; Daltons atomen aanziet Prout niet als onverdeelbare lichaampjes, maar als komplexen waarvan de bestanddeelen waterstofatomen zijn.

Deze verlokkende, en spoedig beroemd geworden hypothesis, vond in Engeland onmiddellijk ingang. Zij werd door Th. Thomson⁽²⁾ met geestdrift voorgestaan; doch hij staafde ze eveneens met ongemeen slechte atoomgewichtsbepalingen. Daarentegen stelde Berzelius enkele atoomgewichten met groote nauwkeurigheid vast en trok het besluit, dat zij in geen rationeele verhoudingen tot dat van waterstof staan. In Engeland zelf verklaarde D^r Edw. Turner (1832), na talrijke onderzoekingen, dat de z.g. wet van Prout in strijd was met de beste analytische bepalingen van zijn tijd.

‘Des te verbazender moest het zijn, zegt Kopp⁽³⁾, toen in 1840 en in de volgende jaren Dumas voor meerdere stoffen het bewijs voerde, dat in spijt van alle vroegere ontkenningen hare atoomgewichten toch aan een dergelijke wet onderworpen zijn.’ Liebig en Redtenbacher hadden in 1842 in het door Berzelius bepaalde atoomgewicht van koolstof een fout ontdekt; anderen, waaronder J.B. Dumas, bevestigden zulks en vonden, dat een atoom koolstof juist 12 maal zwaarder woog dan een waterstofatoom. Toen dergelijke eenvoudige verhoudingen zich ook bij andere stoffen voordeden, werd Dumas een vurig voorvechter der Proutsche hypothesis. In 1857 leidde hij uit zijn bepalingen de gevolgtrekking af, dat de atoomgewichten der

(1) Th. Thomson's Annals of Philosophy, VI, 321 (1815); VII, 111 (1816 ).

(2) An Attempt to establish the first Principles of Chemisty by Experiment (1825).

(3) Geschichte der Chemie (Braunschweig 1844), Bd. 2, 392.

[p. 136]

elementen door nauwkeurige veelvouden van het 1/4 van het atoomgewicht van waterstof kunnen worden uitgedrukt. De oormaterie, in plaats van waterstof te wezen, zou een nog niet bekende stof zijn met atoomgewicht 0.25.

Dumas' leerling Stas, eerst ook een aanhanger der hypothesis, stelde proefnemingen in met het doel, haar streng na te gaan⁽¹⁾. Hij beperkte zich bij het onderzoek van enkele elementen, doch stelde dezer atoomgewichten in een reeks schitterende arbeiden met tot nog toe niet overtroffen nauwkeurigheid vast. Zijn opsporingen leidden hem tot het volgende oordeel: ‘Er bestaat geen gemeene deeler tusschen de gewichten der elementen die zich tot het vormen van bepaalde verbindingen vereenigen: zoolang men zich bij de proefneming houden wil om de wetten, die de stof beheerschen, vast te stellen, moet men de wet van Prout als een zuivere illuzie beschouwen’.

Stas' arbeid heeft bewezen, dat de hypothesis van Prout onhoudbaar is, zelfs in den vorm haar door Dumas gegeven. Nochtans hebben sommigen van de ernstigste scheikundigen haar trots alles pogen te verdedigen, doch door middel van bespiegelingen, die eiken vasten grondslag missen. De best bepaalde atoomgewichten, heeft men gezegd, wijken zeer weinig van geheele getallen af⁽²⁾; zulks kan geen bloote toeval zijn. En men heeft de kansrekening ten bate dezer bewering ingeroepen. Zoo vond Strutt⁽³⁾, die acht goed vastgestelde atoomgewichten aan de berekening onderwierp, dat men 1000 tegen 1 mag verwedden, dat er een oorzaak is welke die 8 atoomgewichten geheele getallen zoo nabij doet komen als ze werkelijk doen. Echter heeft de kansrekening op het vraagstuk geen vat, indien voorafgaandelijk geen hypothesis wordt gemaakt, en Strutt zelf doet uitschijnen, dat de uitkomst afhangt van het ingenomen standpunt, hetgeen Rudolphi⁽⁴⁾ op een andere wijze heeft aangetoond.

Nochtans is het naderen der atoomgewichten tot ronde getallen werkwaardig, en het mangelt niet aan hypothetische, soms recht zon-

(1) Vgl. W. Spring, Notice sur la vie et les travaux de Jean-Servais Stas (Bruxelles 1892), bl. 67 en volg.

(2) Chloor is de eenige uitzondering.

(3) Phil. Mag. [VI], I, 311-314 (1901).

(4) Chem. Zeitg. 25 (1901), 1133-1134.

[p. 137]

derlinge, verklaringen van dit feit. Volgens Lothar Meyer⁽¹⁾ helpt de ‘misschien niet geheel gewichtlooze’ lichtether, te zamen met de oorstof, de chemische atomen opbouwen. Onlangs, naar aanleiding der toekenning van massa aan de electriciteit en den atomistischen bouw derzelve, suggereerde Sir Wm. Ramsay⁽²⁾ dat de geringe afwijkingen waarvan hier sprake, verklaard kunnen worden door een vermoedelijke verbinding der chemische met elektrische atomen. G. Rudorf⁽³⁾ zoekt de oplossing elders. Aangezien wij het mechanisme der zwaartekracht niet kennen, verwerpt hij de hooger vermelde aanname, dat het gewicht van een uit protylen samengesteld atoom gelijk is aan de som der gewichten der afzonderlijke protylen; op die manier zouden de bepalingen van Stas tegen de hypothesis van Prout niets bewijzen. Wanneer zij echter door dergelijke argumenten, welke noch bewezen noch wederlegd kunnen worden, moet worden gestaafd, is een theorie verloren; zij kan tot niets meer dienen, en vervalt tot den rang van een geloofsdogma.

De hypothesen van Prout en Dumas zijn dus heden onverdedigbaar, zoolang men ongegronde bespiegelingen wil vermijden en getrouw wil blijven aan den geest van streng wetenschappelijk onderzoek. Dit wil niet zeggen, dat de meening van Dalton en Berzelius, als zouden de elementen onderling niets gemeens hebben, moet zegepralen: tegen de éenheid van de stof ligt tot nog toe geen bewijs voor; maar indien de oormaterie bestaat, moet zij nog véél fijner dan waterstof zijn.

(1) Die Modernen Theorien der Chemie (Braunschweig, uitg. 1896), bl. 124

(2) Technics, I (1904), 537.

(3) Das Periodische System (Hamburg-Leipzig 1904, bl. 271-272).

B. - Het periodische Stelsel der Elementen.

Indien aldus de bloote vergelijking der atoomgewichten ons niets te leeren vermag omtrent een onderlingen samenhang tusschen de atomen, blijkt uit dezelfde vergelijking, in verband met de natuuren scheikundige eigenschappen der elementen, dat die samenhang werkelijk moet bestaan. Gewisse regelmatigheden in de getalwaarden der atoomgewichten van verwante, d.i. met gemeene eigenschappen begaafde elementen, zijn van oudsher door Döbereiner, L. Gmelin,

[p. 138]

Max Pettenkofer, J.B. Dumas en anderen, aangestipt geworden. Zoo stelde Döbereiner groepen van drie elementen of triaden op, bij dewelke het atoomgewicht van het tweede element het rekenkundig gemiddelde is der atoomgewichten der twee andere; b.v.: Zwavel + Telluur/2 = Selenium, Lithium + Kalium/2 = Natrium, Calcium + Barium/2 = Strontium, Chloor + Jood/2 = Broom. Het triadenbegrip werd door Pettenkofer uitgebreid en in verband gebracht met de organische chemie; het regelmatig stijgen der atoomgewichten in een groep verwante elementen werd vergeleken met het eenparig klimmen der molekulairgewichten in de homologe reeksen der koolstofverbindingen. Dit was een krachtig argument ten voordeele der samengestelde natuur der Daltonsche atomen; en het werd nog krachtiger toen de verhoudingen tusschen de atomen een meer bepaalden vorm aannamen ten gevolge van Newlands', Mendelejeffs en L. Meyers ontdekking van het z.g. periodische systeem der elementen (1863-1869).

Deze geleerden rangschikten de elementen in de volgorde hunner stijgende atoomgewichten, en bespeurden in deze reeks, wat de eigenschappen der stoffen betreft, een onloochenbare regelmaat. De physicochemische eigenschappen der elementen wijzigen zich gestadig met het stijgen der atoomgewichten, doch dezelfde eigenschappen, slechts in sterktegraad gewijzigd, keeren periodisch weder. De rij der elementen laat zich in vakken deelen waarin zich dezelfde opvolging van natuuren scheikundige eigenschappen vertoont. Alhoewel men er tot nog toe niet in slaagde, deze periodiciteit door een numerische wet uit te drukken, heeft het stelsel van Mendelejeff zich trots den vooruitgang der wetenschap schitterend rechtgehouden. Van 't oogenblik van zijn optreden wees het de richting aan waarin de ontdekkingsarbeid der chemie zich moest bewegen. Zijn onverwachte zegepralen in de voorspelling van onbekende elementen met vooruit bepaalde eigenschappen (gallium, scandium, germanium), de menigvuldige diensten die het bewezen heeft aan de chemische systematiek, en de treffende wijze waarop de onlangs ontdekte edelgassen (helium, argon, krypton, xenon) en radium er hun plaats in gevonden hebben, nopen ons te gelooven, dat in spijt van zekere onvolmaaktheden het periodische stelsel op een diepe waarheid berust. Het is alsof er een natuurwet in verborgen ligt die nog niet is uitgevorscht geworden; hoe dit ook zij, het duidt met zekerheid op een verband tusschen de elementen. Zulk

[p. 139]

een verband is nu zonder de hypothesis van een oorstof, of van een klein aantal dergelijke stoffen, niet begrijpelijk, al mogen dan deze oorstoffen dingen zijn die de gewone aan de stof toegeschreven eigenschappen niet bezitten; en zoo dwingt de scheikunde alleen ons reeds minstens tot de aanname der verdere deelbaarheid der chemische atomen, alhoewel onze scheikundige, natuurkundige en mechanische middelen tot nog toe ontoereikend bleken, om deze verdeeling uit te voeren.

Langs een anderen weg is men proefondervindelijk tot dezelfde gevolgtrekking gekomen. Door uiterst zorgvuldige metingen met de balans, schijnen Landolt⁽¹⁾ en Heydweiller⁽²⁾ buiten twijfel gesteld te hebben, dat chemische processen met een zeer gering gewichtsverlies gepaard gaan. Landolt neemt de samengesteldheid der atomen aan en slaat als verklaring voor, dat gedurende de reakties alle of sommige atomen stukvliegen, de stukken ontwijken, en het gewicht van de produkten der reaktie aldus verminderd wordt. Dat is de meest bevredigende hypothesis, want zij spaart de wet van gewichtsbehoud bij chemische werkingen; verwerpt men haar dan valt ook deze wet, en Lord Rayleigh heeft er op gewezen⁽³⁾, dat men dan ook de wet van 't behoud van arbeidsvermogen moet laten varen.

Geen bloote bespiegelingen dus, maar positieve feiten, sterken ons geloof aan de deelbaarheid der atomen, en leggen aldus de hypothesis eener oorstof een groot gewicht bij. De gewone elementen zouden daaruit ontstaan zijn, hetzij door achtereenvolgende verdichtingen dezer, hetzij door verschillende groepeering harer atomen; zij zijn dus polymeren of isomeren der oorstof, en zoo zijn ook de samengestelde stoffen, welke door de verbinding der elementen ontstaan, polymeren der oormaterie. Nochtans gaat, volgens zekere scheikundigen, zulk een opvatting niet zonder bezwaren. Als polymeren, zouden de elementen een verschillende wederzijdsche stabiliteit bezitten, en er zou een stabielste en een labielste element bestaan⁽⁴⁾. De voorstanders der oormaterie kunnen hierop echter antwoorden, dat alleen de ontoe-

(1) Zeitschr. f. phys. Chem. 12 (1893), 1-34; Sitzungsber. d. Berl. A[...]. d. Wiss. 1906, 266-298.

(2) Drudes Ann. d. Phys. 5 (1901), 394-420; Phys. Zeitschr. 3 (1902), 425.

(3) Rep. Brit. Ass., Belfast 1902; Nature 66 (1902), 58, 102.

(4) Em. Baur, Chemische Kosmographie (München-Berlin 1903), bl. 41.

[p. 140]

reikendheid onzer ontbindingsmiddelen en den korten duur van het menschelijk leven ons beletten, dit te bestatigen. En tot staving van dit beweren, kan aangemerkt worden dat inderdaad de drie elementen met de hoogste atoomgewichten, uranium, thorium en radium, zich als onbestendige lichamen gedragen, zooals verder blijken zal uit de bespreking der radioaktiviteit. Een andere opwerping is de volgende. ‘Daar de elementen niet alleen op aarde, maar ook op de meeste sterren onveranderd voortbestaan, moet de oormaterie onder alle aardsche als stellaire omstandigheden tegenover haar polymeren, de elementen, labiel zijn. Zij zou derhalve hoogstens als ongemeen endotherme stof bij temperaturen optreden, die voorloopig buiten alle aardsche of hemelsche ervaring staan⁽¹⁾’. Deze redeneering stelt echter voorop: 1^o dat geen der ons bekende elementen de oorstof is (hetgeen in den huidigen stand der wetenschap moet toegestaan worden), 2^o dat de oormaterie een stof is, begaafd met de eigenschappen van een scheikundig element, en o.a. met deze, een spektrum te leveren. De mogelijkheid blijft echter gespaard, dat de oormaterie geen stof is in den gewonen zin des woords, en we zullen zien hoe de moderne arbeiden op het gebied der elektroniek het vraagstuk op dit nieuw terrein hebben overgeplaatst.

(1) Em. Baur, op. cit., bl. 41.

II. - Het spektraalanalytische standpunt.

A. - De Dissociatie-hypothesis van Sir Nor man Lockyer.

De studie der veranderlijkheid van de spektra der elementen naar gelang der omstandigheden waarin zij worden voortgebracht is, vooral voor de metalen, thans aan de dagorde; en men mag van haar gewichtige aanduidingen verwachten nopens den bouw, dien we aan de chemische atomen moeten toeschrijven.

In de eerste plaats staat de verandering der spektra in verband met de temperatuur; zij is de oorsprong der befaamde dissociatietheorie van Lockyer⁽²⁾.

Bij genoegzaam lage temperaturen zijn de molekulen der meeste

(2) Lockyer, Inorganic Evolution, as studied by spectrum analysis. London 1900.

[p. 141]

gasvormige elementen twee- of meeratomig, en hun spektrum bestaat dan uit banden⁽¹⁾. Bij hoogere temperaturen, wanneer de gassen en dampen éenatomig zijn, vertoonen zij strepenspektra. Nu hangt de gedaante van het strepenspektrum zelf van den warmtegraad af, en zij wordt in de meeste gevallen eenvoudiger naarmate de temperatuur toeneemt. Drie wel onderscheiden en stijgende warmtegraden bekomt men wanneer de te onderzoeken stof in de volgende omgevingen wordt gebracht: 1^o in de vlam van den Bunsenbrander of van de blaaspijp, 2^o in den elektrischen boog, 3^o in de elektrische vonk. Hoogere temperaturen kunnen we voorloopig in het laboratorium niet daarstellen; doch volgens Lockyer zijn sommige vaste sterren nog heeter dan de vonk van den reusachtigen induktieklos, waarvan hij zich bediend heeft⁽²⁾.

Derhalve, ijzer als voorbeeld nemende, onderscheidt hij de volgende gedaantewisselingen van het spektrum van dit element⁽³⁾:

1. Het vlammespektrum, bestaande uit banden en slechts weinige strepen;

2. het boogspektrum, bestaande, volgens Rowland, uit 2000 strepen of meer;

3. het vonkspektrum, van het voorgaande afwijkend door de versterking van sommige der korte strepen van den boog (de strepen van het heetste gedeelte dezes) en den verminderden relatieven glans van andere;

4. een spektrum bestaande uit een klein aantal strepen welke versterkt zijn in den vonk.

Dergelijke veranderingen doen zich bij stijgende temperatuur in de spektra van al de onderzochte metalen (behalve lithium) voor; bij den overgang van het boog- tot het vonkspektrum zijn er steeds strepen die verbleeken, terwijl andere, klein in aantal, zeer glansrijk worden en meer en meer op den voorgrond treden. Deze laatste noemt Lockyer versterkt (enhanced).

Van den anderen kant leert ons de waarneming het volgende. In het opslorpingsspektrum der Zon, dat door dezer omkeerende laag

(1) Een band bestaat uit een menigte zeer dicht saamgedrongen fijne strepen.

(2) Deze klos geeft een vonk van 1^m lengte.

(3) Lockyer, op. cit., bl. 32.

[p. 142]

teweeggebracht wordt, doen zich de boogstrepen der metalen voor; in de chromosfeer, de heetste laag van den zonnedampkring⁽¹⁾, de vonkstrepen. Uit de lengten der spektra weten we dat de omkeerende laag van vele sterren, waaronder α der Zwaan, warmer is dan die onzer Zon; welnu, de opslorpingsstrepen van α der Zwaan zijn de vonkstrepen

der metalen. De gevolgtrekking ligt voor de hand: verhooging van temperatuur verandert het boog- in het vonkspektrum. Dit is de sterrekundige bevestiging van de laboratoriumproeven.

Lockyer bracht nu de ‘versterkte’ strepen der bizonderste metalen tot een spektrum samen (het door hem genaamde ‘testspectrum’) en vergeleek met dit kunstmatig spektrum de spektra der Zon en der vaste sterren. Daarbij bleek het allermerkwaardigste feit, dat het test-spectrum praktisch hetzelfde is als het spektrum der chromosfeer (zooals gedurende de zonsverduistering in Indië 1898 gefotografeerd), en dat het bijna nauwkeurig overeenstemt met het spektrum van α Cygni, waarvan schier al de strepen nog in 1897 als die van onbekende stoffen aanzien werden⁽²⁾.

Lockyer schrijft de verandering der spektra door temperatuurverhooging toe aan de ontbinding der elementen in fijnere stoffen; en de versterkte strepen zijn volgens zijn zienswijze de strepen der ontbindingsprodukten der elementen. Deze produkten noemt hij protoelementen; zoo spreekt hij van protoijzer, protocalcium, protomagnesium, enz.

De ontbinding der elementen houdt, volgens Lockyer, bij de proto-elementen niet op. Zulks leert de vergelijkende studie der sterrenspektra. Men kan de relatieve temperaturen der sterren afleiden uit de uitgestrektheid van het ultraviolette gedeelte van haar spektrum. Welnu, de versterkte strepen, aanwezig in de spektra van sterren als α Cygni, verdwijnen geleidelijk in de spektra der warmere Orionsterren⁽³⁾. De waterstofstrepen worden er ten koste der protometallische in versterkt, en de lijnen van het cleveïetgas⁽⁴⁾, zuurstof, stik-

(1) Lockyer, op. cit., bl. 33.

(2) Id. id. bl. 48, 49, 53.

(3) Id. id. bl. 79-81.

(4) Helium. Runge en Paschen trokken uit de aanwezigheid van 6 spektraalseriën het besluit, dat het uit twee gassen bestaat, helium en parhelium; Lockyer, die deze zienswijze deelt, noemt het laatste asterium.

[p. 143]

stof en koolstof, treden voor de eerste maal te voorschijn. En Lockyer voegt er nagenoeg bij: terwijl de metalen die bij de temperatuur van den boog bestaan, bij deze van de vonk in fijnere vormen, de protometalen, worden ontbonden, welke het versterkte spektrum leveren; zoo worden ook de protometalen, bij gewisse temperaturen die in het laboratorium niet bereikt kunnen worden, afgebroken in eenvoudigere lichamen, waaronder cleveïetgas, zuurstof, stikstof en koolstof. Nadat het cleveïetgas op zijn beurt verdwenen is bij nog hoogere temperaturen, komt de nieuwe vorm van waterstof, dien we als protowaterstof gekenmerkt hebben, te voorschijn⁽¹⁾. Doch er bestaan reeds aanduidingen, dat zelfs dit het einde niet is der vereenvoudigingen, die de ontzettende stellaire temperaturen, die we hier bespreken, teweegbrengen.

Volgens Lockyer aldus zijn op de heetste sterren slechts een gering aantal stoffen voorhanden; en dit aantal neemt gestadig toe naarmate men de reeks der sterren in de volgorde der dalende temperaturen doorloopt. Hoe zou men hieruit een andere gevolktrekking kunnen afleiden, dan dat wij in die reeks een ware evolutie der elementen voor oogen hebben? Zulks is dan ook Lockyers besluit: de elementen ontstaan uit achtereenvolgende verdichtingen der protylen; door geleidelijke afkoeling van de hoogste warmtegraden tot op onze gewone temperaturen, baart de oormaterie de geheele reeks der scheikundige elementen in de volgorde hunner stijgende atoomgewichten⁽²⁾.

(1) De strepen van protowaterstof heeft men in het laboratorium nog niet waargenomen, waarschijnlijk uit hoofde der hooge temperatuur die daartoe ervordelijk schijnt te zijn; doch E.C. Pickering o.a. heeft bij middel der formule van Balmer met zekerheid aangetoond, dat de van ouds bekende en de in γ Argus en ξ Puppis ontdekte strepen de twee nevenseriën van het waterstofspektrum vormen, en Rydberg heeft hieruit de strepen der hoofdserie berekend, waarvan een (bij λ = 4687; de andere zijn te ver in het ultraviolet gelegen) werkelijk in zeer heete sterren zichtbaar is. Vgl. E.C. Pickering, Astrophys. Journ. 4 (1896), 369-370; 5 (1897), 92-94; 6 (1897), 230-232; J.R. Rydberg, ibid. 6, 233-238.

(2) De atomen der proto-elementen moeten natuurlijk kleinere massa's bezitten dan de atomen der overeenstemmende elementen; hetgeen verklaart waarom in de reeks der sterren de versterkte strepen van zekere metalen zich vóór de strepen van stoffen met lagere atoomgewichten dan deze metalen, vertoonen. (Lockyer, op. cit., bl. 176-182).

[p. 144]

Ziedaar de gevolgtrekking, die een der voortreffelijkste beoefenaars der astrochemie uit jarenlange studiën heeft afgeleid. Zij is tot nog toe de eenige theorie, welke de stellaire spektrale verschijnselen aan een logisch en samenhangend schema te onderwerpen vermag, die de vaak raadselachtig schijnende resultaten der sterrenspektroskopie in een onafgebroken rij schakelt, die een voortzetting verschaft van onze aardsche chemie in de diepten van het heelal, bij temperaturen en onder omstandigheden welke op aarde buiten ons bereik liggen. Het is niet mogelijk haar met een pennetrek omver te werpen.

Nochtans geeft zij aanleiding tot bedenken.

Vereenvoudiging der spektrumstruktuur is voor Lockyer synoniem van dissociatie der stof. Nochtans weet men dat een stof, zonder wijziging van molekulairgrootte, verschillende spektra kan vertoonen, b.v. jood dat, naar gelang van oplossingsmiddel en temperatuur, nu violet, dan bruin is, alhoewel zijn formule immer J₂ blijft⁽¹⁾. Van den anderen kant weet men ook, dat verhooging van temperatuur niet altijd ontbinding voor gevolg heeft. Zulks geloofde men vroeger; heden echter dat met de chemie der endothermische verbindingen een aanvang is gemaakt, heeft men geleerd dat bij hooge temperaturen affiniteitskrachten zoowel in 't leven geroepen als vernietigd kunnen worden⁽²⁾. Bij de hoogste temperaturen in den elektrischen oven bereikt (omstreeks 3500°C.) worden wel is waar vele onzer gewone verbindingen in haar elementen ontleed, maar een menigte nieuwe komen tot stand, welke bij die temperaturen bestendig zijn⁽³⁾. Het is zeer goed mogelijk dat op de vaste sterren endothermische verbindingen bestaan die wij niet kennen, en men mag niet zonder meer besluiten, dat alles er naar vereenvoudiging streeft. Het zou trouwens gevaarlijk zijn staande te houden, dat vermindering der spektraalstrepen noodzakelijk vereenvoudiging der stof beteekent, aangezien de onzekerheid die omtrent de genesis der spektra nog heerscht.

Wat het argument betreft, dat op koelere sterren meer en meer stoffen te voorschijn treden, dit dient met voorzichtigheid aanvaard te

(1) Em. Baur, Chem. Kosm., 3. Vorlesung.

(2) Id. id. id.

(3) Vgl. b.v. een artikel van H. Moissan: Les carbures métalliques, in Rev. gén. d. Sciences pures et appl., 1901, bl. 946.

[p. 145]

worden. Vooreerst, volgens hetgeen hooger gezegd is over het mogelijk bestaan van endotherme verbindingen in de sterren, moet men niet al te spoedig uit den mangel aan spektraalstrepen van een element, tot de afwezigheid van hetzelfde besluiten. Voorts, is het voorkomen van strepen een zaak van opslorping en uitstraling, en het hangt af van de wederzijdsche temperaturen van de opslorpende dampen en van den achtergrond welke het onafgebroken spektrum levert, alsook van de drukking, enz.; feitelijk is helium in de Zon aanwezig, alhoewel het zich volgens Lockyer⁽¹⁾ in het Fraunhoferspektrum niet voordoet. Ook weet men dat in mengsels van gassen de spektraalstrepen in een van de drukking afhankelijke mate verzwakt worden⁽²⁾, en het schijnt niet onmogelijk dat de strepen van sommige elementen, in de sterren, bij zekere mengingsverhoudingen en drukkingen geheel of bijna geheel zouden verdwijnen. Eindelijk verkeert men nog zeer in 't donker omtrent de werking der lichtstraling op de platen bij het nemen van spektraalfotografiën.

Maar een sterkere opmerking, omdat zij positief is, tegen Lockyers theorie heeft de proefneming geleverd. Voor het schatten der relatieve temperaturen der sterren bedient Lockyer zich deels van de lengte van het spektrum, deels van dezes struktuur⁽³⁾. Voor wat deze laatste methode betreft: Hartmann en Eberhard⁽⁴⁾ hebben waargenomen, dat wanneer de elektrische boog tusschen metaalelektroden in een atmosfeer van waterstof brandt, in het boogspektrum strepen scherp te voorschijn komen, welke tot dan toe als kenschetsend voor het vonkspektrum werden beschouwd. Zulks maakt het schatten van sterrentemperaturen naar het voorkomen van boog- of vonkstrepen onzeker, te meer daar de sterren der eerste klasse van Lockyer (de heetste) juist van een dichten waterstofdampkring schijnen omgeven te zijn. Bovendien heeft Hartmann⁽⁵⁾ dit rechtstreeks bewezen; de

(1) Op. cit. bl. 142.

(2) Hoezeer de aanwezigheid van kwikdamp het heliumspektrum wijzigt, heeft Collie aangetoond (Proc. Roy. Soc. 1902, LXXI, 25). J. Trowbidge heeft uit zekere zijner proeven (Phil. Mag. 1903, 58-63) insgelijks besloten, dat de schijnbare afwezigheid van elementen bedrieglijk kan zijn.

(3) Lockyer, op. cit., bl. 56.

(4) Sitzungsber. d. Berlin. Ak. d. Wiss. 1903, bl. 40.

(5) Sitzb. Berl. Ak. d. Wiss. 1903, bl. 234.

[p. 146]

z.g. kenmerkende vonklijn λ4481 van magnesium kan in den elektrischen boog de naburige boogstreep λ4352 in sterkte overtreffen, zelfs bij lagere temperatuur. Hij bekwam zelfs, in een waterstofatmosfeer tusschen magnesiumelektroden, een boog waarvan het spektrum vonkstrepen, doch geen spoor van boogstrepen vertoonde. Waarschijnlijk zijn de spektra der gassen en dampen niet bloot een funktie der temperatuur, en stammen de vonkstrepen niet alleen van een thermische straling, maar tevens van een gewisse, nog niet opgehelderde elektroluminiscens⁽¹⁾. In alle geval kunnen zij voorloopig tot het ramen van sterrentemperaturen niet dienen. Lockyer heeft daarna, door de vergelijkende studie der spektra der sterren onder oogpunt hunner uitgestrektheid in het infrarood en in het ultraviolet, rechtstreeks aangetoond, dat zijn indeeling in hoofzaak recht blijft staan⁽²⁾. Echter komen bij de opname der spektraalfotografiën talrijke storende invloeden voor, die men niet geheel kan weren; en men moet bekennen dat deze proef niet zeer beslissend genoemd kan worden.

Ten slotte kan men zich afvragen, waarom onze gewone chemie de protometalen niet kent. Volgens de dissociatiehypothesis zijn de metalen samengestelde stoffen wier ontbinding bij immer verhoogde temperatuur, eerst de proto-elementen en vervolgens waterstof, cleveïetgas, koolstof en stikstof levert. Laatstgenoemde stoffen - de ervaring leert het ons, - zijn bij gewone temperaturen tegenover de metalen stabiel; hoe komt het dan dat de protometalen dit niet zijn, want indien zij het waren zouden wij er voorzeker op aarde reeds aangetroffen hebben? Overigens heeft men nog nooit uit een metaal, kool- of waterstof zien ontstaan; is het niet natuurlijker aan te nemen, dat de verschillende spektra van eenzelfde element niet noodzakelijk op ontbinding, maar op verschillende gesteldheden zijner atomen wijzen?

(1) Een vaak geopperde meening, in den laatsten tijd b.v. nog door J. Hartmann in zijn verhandeling, ook door J. Trowbridge (Amer. Journ. of Sc. 1904, IV, 18, 420-426). De vraag is zeer bestreden. Ch. de Watteville (Compt. Rend. 1902, CXXXV, 1329-1332; 1904, CXXXVIII, 346-349; Phil. Trans. Roy. Soc. 1905, Ser. A, vol. 204, 139-168) houdt het met uitsluitenden temperatuursinvloed. Onlangs heeft J. Stark (Drudes Ann. d. Phys. [IV], 16, 490-515) wijzigingen van het kwikspektrum bestudeerd welke tot stand gebracht worden door verandering van elektrische faktoren, niet door verhooging van temperatuur.

(2) Proc. Roy. Soc. 1904, LXXIII, bl. 227-238.

[p. 147]

Eindelijk is volgens Lockyer de ontbinding der elementen in fijnere vormen endothermisch, hetgeen regelrecht in strijd is met hetgeen de radioaktische verschijnselen ons leeren, want het vervallen der atomen der radioaktieve stoffen gaat gepaard met het vrijstellen van overgroote hoeveelheden arbeidsvermogen.

Indien dus de theorie van Lockyer zekere feiten verklaren kan, ze stemt met veel andere niet overeen. Daarom is haar heuristische waarde voor 't oogenblik gering. Of ze echter waarheid bevat, en in welke mate, daaromtrent kan moeilijk een oordeel geveld worden zonder een verdere uitbreiding van den proefondervindelijken arbeid af te wachten. Van het vraagstuk der oormaterie geeft zij een oplossing, die minder bepaald, bijgevolg minder bevredigend is, dan de later te bespreken elektrische theorie. Lockyers hypothesis heeft echter den dienst bewezen, nieuwe onderzoekingen uit te lokken, waarvan sommige gewichtige uitkomsten hebben opgeleverd.

B. - De jongste spektrale Ontdekkingen.

Buiten de verandering der spektra met de temperatuur zijn nog andere verschijnselen aangevoerd geworden ten voordeele der komplexiteit der chemische atomen.

Vooreerst de regelmatige bouw van vele spektra. Voor sommige elementen zooals natrium, kalium, lithium, enz., is men er in geslaagd, de totaliteit der strepen in regelmatige reeksen, de z.g. seriën, in ie deelen, waarvan de komponenten door welbekende numerische formules verbonden zijn⁽¹⁾. Deze indeeling behelst een hoofdserie en twee nevenseriën; soms ontbreekt er een of meer, zooals bij rubidium en caecium waarvan men enkel de hoofdserie kent. De spektra van andere elementen, waaronder ijzer en zuurstof, zijn zeer ingewikkeld en rijk aan strepen, en na alle mogelijke pogingen tot seriënvorming schieten er strepen, soms overwegend in aantal, over.

Daar de strepenspektra bij éenatomige gassen optreden, is de

(1) Betrekkingen tusschen golflengte en rang der strepen. In deze formules komt een standvastige (Rydbergs konstante) voor, die voor al de elementen dezelfde is; menigeen heeft haar bestaan aanzien als een bewijs der verwantschap der elementen.

[p. 148]

zetel der emissie het atoom; nu vertegenwoordigt iedere spektraalstreep een bepaalde komponente van de trillende beweging der atomen. De vraag is nu: is het atoom, als in de oude voorstelling die besloten ligt in de etymologie van dit woord, een onsnijdbaar lichaampje dat, al slingerende, àl zijn spektraalstrepen gelijktijdig uitzendt? Of is het een dynamisch geheel waarin evenveel trillende stelsels als spektraalseriën aanwezig zijn? Of eindelijk, wordt iedere lichtsoort van het spektrum door éen bestanddeel van het komplexe atoom uitgestraald?

P. Lenard⁽¹⁾ schuift de laatste aanname ter zijde uit hoofde der mogelijkheid van een oneindig aantal strepen in iedere serie, zooals dit inderdaad uit de formules van Kayser en Runge en van Rydberg volgt. De twee eerste aannamen blijven dan over. Lenard heeft voor de alkalimetalen⁽²⁾ buiten kijf gesteld, dat de drie seriën in het spektrum van den lichtboog niet gelijktijdig door het atoom worden uitgezonden, maar dat integendeel de boog uit afzonderlijke schalen bestaat, waarvan elke een enkele der drie seriën emitteert.

Twee verklaringen van dit feit zijn mogelijk. Men kan met Lockyer aannemen, dat het metaal in de verschillende schalen in verschillende mate ontbonden is, en dat ieder zijner bestanddeelen tot een spektraalserie aanleiding geeft⁽³⁾. Ten bate dezer zienswijze ontbreekt echter alle bewijs⁽⁴⁾. Volgens Lenards verklaring doorloopt een atoom, terwijl het door de verschillende schalen der boogvlam heenwandelt, een reeks verschillende toestanden, minstens zooveel als het spektrum seriën telt, en zulks is slechts begrijpelijk wanneer wij ons de gewone atomen voorstellen als min of meer ingewikkelde systemen. Een latere onderzoeking van Lenard over de lichtuitzending der alkalimetalen in de Bunsenvlam⁽⁵⁾ heeft zulks bevestigd: de hoofd-

(1) Drudes Ann. d. Phys. [IV]. 11, 636-650 (1903).

(2) Omdat bij deze alleen, de drie seriën in den boog aanwezig zijn en al de strepen bevatten.

(3) Lockyer, op. cit., bl. 178.

(4) Integendeel, Lenard merkt aan dat al de strepen der alkalimetalen dupletten zijn, en de afstanden der komponenten zijn funktie van het atoomgewicht. En hij voegt erbij: ‘Wanneer dientengevolge bij de emissie van al de seriën van eenzelfde metaal de gansche massa van zijn atoom een rol speelt, zoo ligt het nabij, deze gansche massa ook in de emissiecentra als voorhanden aan te nemen.’

(5) Ann. der Phys. [IV], 17, 197-247 (1905).

[p. 149]

serie is aan de trillingen van elektrisch neutrale atomen te danken, de beide nevenseriën aan gewone elektrolytische metaalkationen, welke echter niet, zooals in oplossingen het geval is, door aankleven van atomen verzwaard zijn. Deze proeven, die voorzeker nog op voltooing wachten⁽¹⁾, hebben dus toch reeds bewezen, dat de gewoonlijk waargenomen spektra der elementen van verschillende uitstralingscentra stammen, hetgeen toch een rechtstreeksch betoog is ten voordeele der mechanische deelbaarheid der atomen.

Een verder argument is door Lockyer ter verdediging zijner hypothesis vooruitgezet geworden; het is gegrond op het feit, dat wanneer men een spektrum aan storende invloeden blootstelt, de verschillende strepen niet in dezelfde mate beïnvloed worden. Door verhooging van druk b.v., worden de golflengten van sommige strepen gewijzigd, die van andere strepen van hetzelfde spektrum daarentegen minder of in 't geheel niet.

Ziehier een bemerkenswaardig voorbeeld. Humphreys en Mohler namen waar dat bij verhooging van druk de boogstrepen der metalen zich geleidelijk naar het rood verschoven⁽²⁾, in een mate die met de verschillende elementen verschilde. De verschuiving was evenredig met de golflengte. Een opvallende uitzondering vonden zij bij calcium. De strepen H en K, onder meer, verplaatsten zich slechts half zooveel als de blauwe streep g en als de gele strepengroep bij λ 5600, alsof de twee strepenscharen tot twee verschillende elementen behoorden. Merkwaardig is, dat H en K in de Bunsenvlam niet konden ontdekt worden, ondanks 64 uren fotografische expositie (Hale) en de aanwending van krachtige schifting. Het is dus alsof calcium bij de temperatuur van den boog ontbonden is in twee bestanddeelen, en het boogspektrum van calcium uit de dekking der spektra dier twee lichamen ontstaat. Maar of we hier wel inderdaad van een ontbinding van calcium getuigen zijn is zeer twijfelachtig, daar Trowbridge⁽³⁾ de

(1) Vgl. ook de mooie onderzoekingen van J. Stark, gepubliceerd in bd. 7 van Phys. Zeitschr. en in bd. 21 van Ann. d. Phys. (1906); goede samenvatting in Naturwiss, Rundsch. 22, 93 (1907).

(2) Of deze verschuiving echt is of schijnbaar (L. Janicki, Ann. d. Phys. [IV], 19, 36-79, 1906) doet niets ter zake.

(3) Amer. Journ. of Sc. [IV], 15, 243-248 (1903).

[p. 150]

H- en K-strepen bij zeer sterke vonken in lucht, bij volledige afwezigheid van calcium, heeft waargenomen.

Nog éen spektraal verschijnsel mogen we niet onvermeld laten, nl. het Zeeman-effekt, betreffende de lichtemissie in een magnetisch veld⁽¹⁾. Wanneer een lichtbron met strepenspektrum, zegge een natriumvlam, in een sterk eenparig magnetisch veld wordt geplaatst, wordt haar straling diep gewijzigd; het uitgezonden licht is hetzelfde niet meer in de verschillende richtingen om de bron been, ook is het gepolarizeerd en de golflengten zijn veranderd. In het eenvoudigste geval neemt men het volgende waar:

1^o Kijkt men in de richting van het veld, zoo is iedere spektraalstreep door twee strepen vervangen, die cirkelvormig gepolarizeerd zijn in tegenovergestelden zin;

2^o kijkt men dwars op de krachtlijnen, zoo is iedere streep vervangen door drie, welke rechtlijnig gepolarizeerd zijn in twee loodrecht op elkander staande vlakken.

De polarizatie der komponenten der gewijzigde spektraalstrepen was door Prof. D^r H.A. Lorentz op grond zijner elektronentheorie voorspeld geworden. Deze theorie beschouwde een atoom als een dynamisch stelsel waarin zich elektrisch geladen deeltjes bevinden, waarvan een in orbitale beweging. Volgens deze theorie zou men dwars op de krachtlijnen immer tripletten moeten waarnemen; en het verschil der golflengten der uiterste strepen van het triplet zou, voor eenzelfde stof, evenredig zijn met het vierkant der golflengte der ongewijzigde spektraallijn. Doch de verschijnselen zijn veel ingewikkelder dan dat; ook is de aanvankelijke theorie door Lorentz, Larmor, Preston e.a. gewijzigd moeten worden. Deze eenvoudige voorstelling van den bouw van het atoom is door een meer ingewikkelde vervangen: in een atoom bevinden zich onderscheidene verschillende jonen - d.i. elektrisch geladen deeltjes, kleiner dan atomen, - die ieder in het spektrum tot bepaalde strepen aanleiding geven, en die men, volgens Preston, in de atomen der verschillende elementen ongewijzigd wedervindt.

Uit al het voorgaande blijkt, dat de spektroskopie, hoe gewichtig

(1) P. Zeeman, Phil. Mag. [V], 43, 226 (1897); Arch, néerl. [II], 1, 44 en 217.

[p. 151]

zij eens moge worden voor het vraagstuk van de konstitutie der stof, ons thans nog niets anders nopens de gesteldheid der atomen kan leeren, dan dat deze stelsels zijn met een innerlijke struktuur. Betreffende de vraag naar de éenheid der stof geeft zij ons geen ondubbelzinnige wenken. De verschijnselen zijn zoo menigvuldig en ingewikkeld en de moderne methoden van onderzoek zóo machtig en onthullen een zoo groote menigte bizonderheden, dat men niet gissen kan hoeveel arbeid nog noodig zal zijn, vooraleer langs dien weg de kwestie tot klaarheid zal kunnen gebracht worden.

III. - Het radioaktische standpunt.

Na de bespreking der chemische en spektrale feiten, welke op een verdere deelbaarheid der atomen duiden, zijn we eindelijk tot de uiteenzetting der verschijnselen gekomen, die volgens onze huidige aanschouwingen het onwederlegbaar bewijs geleverd hebben van de ontbinding en zelfs de transmutatie der elementen.

Het is algemeen geweten, dat Henri Becquerel in 1896 ontdekte, dat uranium en zijn zouten de eigenschap bezitten, voortdurend een onzichtbare straling uit te zenden, welke in staat is op de fotografische plaat in te werken en gassen elektrisch geleidend te maken (te jonizeeren). Op deze ontdekking volgde alras die van een aantal andere stoffen, welke dezelfde eigenschappen vertoonen. Men noemde de gezamentlijke eigenschappen dier stoffen radioaktiviteit; en deze is het onderwerp van een nieuwen twijg der natuurkunde geworden, welke op korten tijd een verbazende uitbreiding heeft genomen. Zij heeft onze kennis der atomen een beslissende schrede vooruitgeholpen, en een tiental jaren studie heeft hierop meer licht geworpen dan den eeuwenlangen arbeid op het oude natuurwetenschappelijk gebied.

Rutherford bewees, dat de straling der radioaktieve stoffen een mengsel is van drie verschillende typen, die hij onder de benamingen α-straling, [β]-straling en γ-straling onderscheidde. Deze typen zijn scherp afgeteekend. De α-stralen bestaan uit stofdeeltjes wier massa van de grootheidsorde der atomische massa's is, en dezelfde voor al de radioaktieve elementen⁽¹⁾; zij vliegen met groote snelheid door

(1) Wellicht heliumatomen. Vgl. Rutherford, Phil. Mag. [VI], 70, 348-371 (1906).

[p. 152]

het ruim, en worden bij haar doorgang door materie zeer gemakkelijk opgeslorpt. Men heeft lang gemeend dat zij van natuur een positieve elektrische lading dragen; doch volgens Soddy⁽¹⁾ zijn zij bij hun uitzending neutraal, en worden zij slechts geladen na botsing met stofatomen. De β-stralen bestaan eveneens uit diskrete deeltjes, die zich met snelheden bewegen die soms 95 % der lichtsnelheid bereiken, en wier massa (die met de snelheid toeneemt) van de orde van der massa van het waterstofatoom is. Deze uiterst bemerkenswaardige lichaampjes - indien men ze wel lichaampjes mag noemen - heeft men elektronen geheeten; zij bezitten een onveranderlijke en wèl bepaalde lading negatieve elektriciteit. De ψ-stralen vertoonen het karakter van harde X-stralen; zij zijn zeer dóórdringend; zij schijnen niets stoffelijks te hebben en eenvoudig plotse polsgolven in den ether te zijn. Het zijn de α-stralen die, dank zij hun groote massa, bijna geheel de uitgestraalde energie met zich voeren.

Benevens dit aanhoudend uitstralen van arbeidsvermogen bezitten de meeste radioaktieve stoffen een eigenschap, die voor het onderwerp dat hier behandeld wordt, van het grootste gewicht is. Thorium, radium en aktinium laten iets stoffelijks ontsnappen, dat radioaktief is, en dat door een luchtstroom weggeblazen wordt als een gas. Rutherford, die het in thorium ontdekte, noemde het emanatie. De aktiviteit der emanatie is niet bestendig, maar vergaat allengs; en de snelheid van verval dezer radioaktiviteit verschilt naar gelang van het element dat de emanatie voortbrengt. De aktiviteit der thoriumemanatie zinkt tot de helft van haar bedrag na verloop van ongeveer éen minuut, die der radiumemanatie na verloop van nagenoeg 4 dagen. Het staat heden vast dat de emanatiën inderdaad gassen zijn; zij gehoorzamen aan de wet van Boyle en gelijken aan de edelgassen, n.l. door hun chemische onverschilligheid⁽²⁾. Zij kunnen door water of door de sterkste zuren, of over witgloeiend platina geleid worden, zonder het minste verlies harer radioaktiviteit. Bij de temperatuur van vloeibare lucht worden zij verdicht. Zij worden ook binnen in vaste radioaktieve stoffen ontwik-

(1) Soddy, Nature, 74, 316 (1906).

(2) Ramsay, Comptes Rendus 1904, CXXXVIII, 1388.

[p. 153]

keld en hoopen er zich in op⁽¹⁾. Een dergelijke stof, zegge een kristal radiumbromiede, scheidt in zijn gansche massa voortdurend radiumemanatie af, die er zich in okkludeert; maar daar de aktiviteit der emanatie ook voortdurend vergaat, kan die van het zout niet onbegrensd stijgen; de aktiviteit van het kristal bekomt een standvastige waarde, wanneer de verzwakking der aktiviteit der geokkludeerde emanatie, per Sekunde, opgewogen wordt door de voortbrengst, in dezelfde tijdruimte, van versche emanatie. Men zegt dan dat het radioaktisch evenwicht is ingetreden. Het grootste gedeelte der aktiviteit der emanatie-ontwikkelende radioaktieve stoffen, wanneer het radioaktisch evenwicht tot stand gekomen is, stamt van de aanwezige emanatie.

Niet-aktieve lichamen, die met emanatie in aanraking komen, worden op hun beurt radioaktief: dat is het verschijnsel der geïnduceerde, of beter (met Soddy) medegedeelde aktiviteit. Deze daalt eveneens met den tijd tot nul, doch volgens een andere wet dan de aktiviteit der oorspronkelijke emanatie; ook verschilt zij in karakter naar gelang der emanatie die haar voortgebracht heeft. De aktiviteit aan een platinadraad medegedeeld, wordt, bij het gloeiend maken van den draad, van dezen afgedreven en op de omliggende voorwerpen neergezet. Het mededeelen der radioaktiviteit bestaat dus in het neerslaan, door de gasvormige emanatie, van een vaste, vluchtige radioaktieve stof. Alles geschiedt derhalve, alsof de radioaktieve stof, op eene of andere wijze, emanatie voortbrengt, en deze op haar beurt een nieuwe stof ontwikkelt, nl. de stof waaraan de medegedeelde aktiviteit te wijten is.

Doch ook zonder ontwikkeling van emanatie kan een radioaktieve stof aan andere stoffen het aanzijn schenken. Ziehier een voorbeeld, tusschen veel andere. Rutherford en Soddy hadden gevonden, dat de aktiviteit hunner thoriumpraeparaten grootendeels te danken was aan een stof, die zij thorium X noemden, en die door scheikundige middelen uit het thoriumpraeparaat kan worden afgescheiden. Wanneer

(1) Deze aanname is met geen enkel bekend feit in strijd en geeft een eenvoudige verklaring van de verschijnselen. Enkelen nochtans treden haar niet bij; zoo heeft Zenghelis [Naturw. Rundsch. XXII, 83 (1907)] een andere hypothesis ontwikkeld; ze schijnt echter moeilijk met de feiten in overeenstemming te brengen.

[p. 154]

zulks geschied is, heeft het oorspronkelijke praeparaat bijna geheel⁽¹⁾ zijn aktiviteit verloren, en gansch deze verloren aktiviteit kleeft het afgezonderde thorium X aan. De aktiviteit van het ThX daalt langzamerhand tot nul, terwijl het van ThX beroofde prseparaat, dank zij de vorming van versch ThX in zijn massa, zijn aanvankelijke aktiviteit terugbekomt. En wel geschiedt het toenemen der eene aktiviteit en het dalen der andere op zulke wijze, dat op ieder oogenblik de som der twee aktiviteiten (gemeten door het jonizeerend vermogen) standvastig is. ThX schijnt dus een radioaktieve stof te zijn welke uit thorium aanhoudend en met standvastige snelheid, wordt ontwikkeld. Later is gebleken, dat ThX niet rechtstreeks van thorium stamt, maar van een andere stof, radiothorium, die door thorium schijnt gevormd te worden. Het ontstaan van radiothorium schijnt noch met emanatieontwikkeling, noch met merkbare straling gepaard te gaan⁽²⁾.

De aktiviteit van radiothorium bestaat dus in twee gelijktijdige verschijnselen: het uitzenden van α-stralen en het voortbrengen eener nieuwe stof, ThX. Deze is ook radioaktief, en baart, insgelijks onder straling, een nieuwe radioaktieve stof, de thoriumemanatie. Deze schiet eveneens α-stralen en brengt een nieuwe stof voort, ThA, de stof die de meegedeelde aktiviteit veroorzaakt. Deze laatste stof schenkt op haar beurt, ditmaal zonder merkbare straling, aan een nieuwe stof het aanzijn, ThB, welke een medegedeelde aktiviteit opwekt, die van de voorgaande verschilt; ThB schiet α- en β-stralen. Met radium en andere radioaktieve stoffen neemt men analoge verschijnselen waar.

Dientengevolge kunnen we, naar het voorbeeld van Soddy⁽³⁾,

(1) Het overblijvende thorium straalt nog 1/4 der oorspronkelijke α-straling uit. ThX levert de overige 3/4, plus al de β-straling en bezit het geheel emanatieontwikkelend vermogen.

(2) Wm. Ramsay, Journal de Chimie phys. III, 617 (1905); Sackur, Berdeutsch. chem. Ges. 38, 1756 (1905); Giesel, ibid., 38, 2384; O. Hahn, ibid., 38, 3371; Zeitschr. f. phys. Chem. 9 Mei 1905; Jahrb. f. Radioakt. u. Elektronik, II, 233 (1905); B.B. Boltwood, Americ. Journ. of Sc. [IV], 21, 415 (1906); H.M. Dadourian, ibid., 21, 427; Mc Coy & Ross, ibid., 21, 433; O. Hahn, Phys. Zeitschr., 7, 412 en 456 (1906); Elster & Geitel, ibid., 7, 445; G.A. Blanc, ibid. 7, 620. De verhandelingen van Boltwood en van Dadourian vindt men ook in Phys. Zeit. 7, bl. 482 en 453.

(3) Radio-activity, an elementary Treatise, from the standpoint of the disintegration theory (London 1904), bl. 110.

[p. 155]

de radioaktiviteit bepalen als het samengaan van twee processen: 1^o straling (deze kan nochtans ontbreken, althans schijnbaar⁽¹⁾), 2^o ontwikkeling van nieuwe stoffen. Proefondervindelijk is bewezen, dat deze twee processen het gevolg zijn van eenzelfde verandering in het radioaktieve lichaam; m.a.w., dat de deeltjes der α-straling van radiothorium b.v., weggeslingerd worden op het oogenblik dat ThX ontstaat, de deeltjes der α-straling van ThX op het oogenblik dat emanatie wordt voortgebracht, enz.

De radioaktiviteit van een praeparaat toont zich slechts standvastig bij radioaktisch evenwicht; doch dit is een stationaire toestand, en in haar wezen is de radioaktiviteit een veranderlijke eigenschap, die met kleinere of grootere snelheid te loor gaat; wezenlijk is zij maar een tijdelijke eigenschap. Een radioaktieve stof bezit als zoodanige een bepaalden levensduur, die berekend kan worden uit de snelheid van verval harer aktiviteit, en voor de stof kenmerkend is. Zoo is de levensduur der thoriumemanatie 87 Sekunden, die van radiumemanatie 5 dagen 8 uren, die van radium ongeveer 1900 jaar, enz. De radioaktieve stoffen, als zulke, worden dus geboren en vergaan net als de levende wezens. Noodzakelijk dus ondergaat de struktuur dier stoffen aanhoudende veranderingen. Welnu, de proefneming heeft geleerd dat molekulaire wijzigingen waaraan men radioaktieve stoffen onderwerpt, op de aktiviteit van geen invloed zijn. Bedoelde veranderingen kunnen dus enkel atomische zijn. Van welken aard? Twee zienswijzen zijn daaromtrent vooruitgezet geworden. In de theorie van Mev. Curie zijn de veranderingen in het atoom periodisch en worden zij onderhouden door een onbekende straling, die de wereldruimte in alle richtingen doorkruist⁽²⁾. Doch, zooals J.J. Thomson⁽³⁾ terecht doet opmerken, ziet men in deze hypothesis niet in, waarom de radioaktiviteit vergankelijk is. Haar zoo goed vastgestelde verzwakking dwingt

(1) Bij hun doorgang door materie ondergaan de α-stralen een snelheidsverlies, en wanneer de snelheid onder 15000 km. per sekunde zinkt, verdwijnt het jonizeerend, fotografisch en fluoresceerend vermogen. De stralinglooze aktiviteit kan op deze wijze wel verklaard worden. (Vgl. E. Rutherford, Phil. Mag. [VI], 10, 163, 1905).

(2) Deze theorie werd ook door Lord Kelvin voorgestaan (Phil Mag. [VI], 7, 220-223, 1904).

(3) Electricity and Matter (London 1905, bl. 161-162).

[p. 156]

ons veeleer aan te nemen, dat de verandering in het atoom geen periodische is, maar een steeds in denzelfden zin voortschrijdende. Wij kunnen ons echter geen dergelijke verandering voorstellen, dan polymerisatie der atomen van het radioaktieve element, ofwel ontbinding der atomen die zouden opgebouwd zijn uit kleinere deeltjes hetzij van dezelfde, hetzij van verschillende natuur. Nu weet men, dat de aktiviteit eener radioaktieve stof volgens een exponentieele wet afneemt, en hieruit besloten Rutherford en Soddy terecht⁽¹⁾, dat de besproken verandering geen polymerisatie kan zijn. Zij kan dan alleenlijk nog bestaan in een uiteenvallen, een stukvliegen, een ‘disintegratie’ der radioaktieve atomen; en van daar de Rutherford-Soddysche theorie ter verklaring der radioaktische verschijnselen⁽²⁾.

Deze theorie beschouwt de atomen als komplexen opgebouwd uit kleinere deeltjes; de atomen der niet radioaktieve lichamen zijn bestendig, d.i. aan geen veranderingen onderhevig; die der aktieve lichamen zijn integendeel wankelbare gebouwen. De oorzaak der radioaktiviteit ligt in het bouwvallig worden dezer atomen. Van deze brokkelen deeltjes af, die in den vorm van α- en β-stralen door inwendige atomische krachten met groote snelheid worden weggeslingerd. In een aktieve stof, zegge radium, verbrokkelen per sekunde een bepaald procentgetal⁽³⁾ der aanwezige atomen (dit aantal is uit proefondervindelijke gegevens bekend, en bereikt voor radium 1/1885); en het zijn deze atomen die, terwijl zij verbrokkelen, radioaktief zijn, met uitsluiting der overigen: een atoom is maar radioaktief op het oogenblik

(1) F. Soddy, Op. cit., bl. 114-115.

(2) Deze theorie heeft schier algemeene bijtreding verworven; de eenige man van aanzien; die haar nog bestrijdt, is Lord Kelvin; deze heeft echter aan den proefondervindelijken arbeid op dit gebied geen deel genomen. (Zie The Times, Oogst 9 - Sept. 4, 1906, overgedr. in The Chem. News, 94, n^o 2442 en volg.; vgl. ook Soddy in Nature, 74, 516; 1906. Verder Lord Kelvin, Phil. Mag. 13, 313, 1907).

(3) Dus bezitten, op een gegeven oogenblik, slechts een gedeelte der atomen van een aktief element de eigenschap der radioaktiviteit; zij kunnen derhalve niet allen gelijktijdig dezelfde struktuur bezitten. We moeten dus minstens voor de radio-elementen de zienswijze van Dalton laten varen, als zouden tusschen de atomen van een zelfde element geen individueele verschillen bestaan; en zoo rijst het vermoeden op, dat bij al de elementen de atomische konstanten, die wij kunnen meten, slechts gemiddelde, geen absolute, getallen zijn (Vgl. Soddy, op. cit., bl. 125, bl. 176-180).

[p. 157]

dat het stukgaat. Een aldus door verlies van α- en β-deeltjes verkleind atoom heeft nieuwe eigenschappen: het is nu atoom eener nieuwe stof, de emanatie. Dit nieuw atoom is ook nog een labiel gebouw; na langeren of korteren tijd wordt zijn inwendig evenwicht verbroken en het vervalt, met radioaktische straling en verlies van enkele zijner bestanddeelen; hetgeen overblijft is wederom een nieuw atoom, een atoom radium A. Zóo gaat het proces voort; indien nu een vervalprodukt bereikt wordt, dat stabiel is, dan houdt de radioaktiviteit op: het laatste produkt splitst zich niet meer, en indien men het niet ontsnappen laat hoopt het zich in steeds toenemende hoeveelheid op. Het procentaantal der gelijktijdig uiteenvallende atomen is altijd uiterst gering, en bijgevolg bekomt men het eindprodukt slechts in zeer kleine hoeveelheid. De proefnemingen zouden honderden en duizenden jaren moeten duren om de eindprodukten⁽¹⁾ der radioaktieve stoffen in hoeveelheden te bekomen, die hun scheikundig onderzoek zouden toelaten. Gelukkig spelen zich radioaktieve processen in de natuur sedert onafzienbare tijden af; en het is te verwachten, dat in de delfstoffen, die onze radioaktieve praeparaten leveren, zich merkbare hoeveelheden der eindprodukten hebben opgestapeld. Wat leert dan het onderzoek van die delfstoffen? Wel, dat zij gewoonlijk een aanzienlijke menigte van steeds dezelfde elementen bevatten; en onder andere is de regelmatige aanwezigheid van helium uiterst in 't oog loopend. Zou helium een eindprodukt van radioaktisch verval zijn? is de vraag, die natuurlijk in den geest oprijst. Zij is voor het geval van radium aan de proefneming onderworpen geworden, éerst door Ramsay en Soddy⁽²⁾. Zuiver radiumbromiede was enkele maanden in drogen toestand bewaard geworden, opdat het helium, indien het een produkt van radioaktisch verval is, tijd hebbe er zich tot een zeker bedrag in opeen te hoopen. Alsdan werd het in een bizonderen toestel in water opgelost, om de voortgebrachte gassen te laten ontwijken. Deze gassen werden door buizen geleid waarin de waterstof, de zuurstof en het voortgebrachte

(1) De tusschenprodukten zou men enkel door het bewerken van overgroote hoeveelheden materiaal in merkbare hoeveelheden kunnen bekomen, maar niet door verlenging van tijd, daar zij in voortdurend verval betrokken zijn.

(2) Proc. Roy. Soc. 1903, LXXII, 204. Vgl. ook Ramsay, Compt. Rend. CXXXVIII, 1388 (1904).

[p. 158]

water vastgehouden werden, en daarna in een in vloeibare lucht gedompelde haarbuis, waarin de gassen van de aanwezige emanatie, het koolzuur, enz., door verdichting werden bevrijd. Hetgeen hierna van de gassen overbleef kwam in een andere kapillaire buis, waarin men het gas door een elektrischen stroom lichtgevend maakte. Het spektrum van dit licht bleek het volledige heliumspektrum te wezen. In latere proeven werd radiumemanatie in de spektraalbuis verdicht, en alle vluchtige gassen, helium inbegrepen, door middel eener kwikluchtpomp verwijderd. De buis werd dan toegesmolten. Na vijf dagen bekwam men het volledige heliumspektrum. Aldus wordt bij het radioaktisch verval der emanatie helium voortgebracht: zulks werd door Deslandres, en door Himstedt en Meyer bevestigd, en is thans algemeen erkend.

‘Radium zet zich in helium om via de emanatie’ (Soddy); dit is de eerste proefondervindelijke vaststelling der transmutatie van een element, de verwezenlijking van den droom der alchemisten, die nog vóor eenige jaren met schouderophalen werd onthaald⁽¹⁾.

Met het oog op deze evolutie der radioaktieve elementen, leidende door een reeks onstandvastige stoffen tot stabiele eindprodukten, zijn door verschillende geleerden de uranium- en thoriumvoerende ertsen onderzocht geworden⁽²⁾.

Volgens Boltwood zijn, behalve helium en radium, ook lood en barium⁽³⁾ standvastige begeleiders van uranium in zijn ertsen, en zijn waarschijnlijk ook bismuth, waterstof, argon en zeldzame metalen met de radioaktieve elementen verwant. Al die stoffen zouden tot de eindprodukten van het radioaktisch verval behooren. In alle uraniumvoerende ertsen is het gehalte aan radium met het gehalte aan uranium evenredig⁽⁴⁾; en bovendien heeft men het onslaan van radium in uraniumoplossingen waargenomen, die volkomen van radium bevrijd

(1) Ook Aktinium ontwikkelt Helium [Debierne, Compt. Rend. CXLI, 383 (1905)]. Cf. noot (2) op de volg, bl.

(2) Rutherford and Boltwood, Amer. Journ. [4], 20, 55 (1905), 22, 1 (1906); Boltwood, ibid., 20, 253 (1905), 21, 415 (1906); Strutt, Proc. Roy. Soc. A, 76, 88 (1905); Mc Coy, Ber. deutsch. chem. Ges. 37, 2641 (1904).

(3) Insgelijks polonium (Radium F).

(4) E. Rutherford & B.B. Boltwood, Amer. Journ. [IV], 22, 1-3 (1906).

[p. 159]

geworden waren⁽¹⁾. Radium is dus stellig een splitsingsprodukt van uranium⁽²⁾. Thorium en uranium komen insgelijks samen voor en het is best mogelijk, dat thorium op zijn beurt het stamelement van uranium is. Terwijl de levensduur van radium ongeveer 1885 jaar bedraagt, bereikt die van uranium 500 miljoen jaar en die van thorium 2000 miljoen; zoodat de korte duur van ons leven ons wel voor immer de proefondervindelijke rechtstreeksche bevestiging dezer omvormingen ontzegt. Doch we mogen voor de toekomst eenig licht verhopen van de zorgvuldige vergelijkende studie der radioaktieve delfstoffen.

Indien men aanneemt, dat lood, barium, bismuth, enz. transmutatieprodukten zijn van radioaktieve stoffen, ligt geen grond voor om zulks ook niet van de overige elementen te verwachten. Er zou aldus sedert het begin der wereld een grootsch radioaktisch proces van evolutie werkzaam zijn geweest, proces gedurende wiens afloop de chemische soorten achtereenvolgens zouden zijn geboren, om min of meer lang te bestaan naar gelang van den graad van stabiliteit hunner atomen, en daarna te verdwijnen. De elementen onzer gewone scheikunde zouden dan den tijd weerstaan uit hoofde hunner groote stabiliteit. Zij zouden dus ofwel volstrekt bestendig zijn, ofwel zich zoo uiterst langzaam omzetten dat zij zich aan onze menschelijke ervaring als onsterfelijk voordoen. Dit denkbeeld is niet ongerijmd, want volgens hetgeen hooger gezegd is heeft men stoffen leeren kennen van alle trappen van bestendigheid, van de aktiniumemanatie met een levensduur van 5-7 Sekunden af, tot thorium met een van 2 × 19⁹ jaar. Men begrijpt hoe gewichtig het zou zijn voor onze natuurbeschouwing, te weten of àlle elementen zich, in kleinere of grootere mate, omzetten, d.i. radioaklief zijn⁽³⁾.

Vandaar dat men reeds meermaals verschillende metalen in dit opzicht heeft onderzocht⁽⁴⁾, doch de proeven worden zeer vermoeilijkt

(1) Soddy, Jahrb. f. Rad. u. Elektr. 3, 19 (1906).

(2) Hoogst waarschijnlijk met actinium als tusschenprodukt: Ur → Act → Ra. Vgl. Boltwood, Amer. Journ. [IV], 22, 537-538 (1906).

(3) Met uitstraling van langzame α-deeltjes (Vgl. bl. 180, noot 1).

(4) Strutt, Phil. Mag. [VI], 5, 680(1903); Mc Lennan & Burton, ibid., 5, 707 (1903), 6, 343 (1903), en Phys. Rev. 16, 184 (1903); Cooke, Phil. Mag. [VI], 6, 403 (1903); Right, Mem. Acc. Sc. Bologna, [VI], 1, 149 (1904), en Nuovo Cimento 1905, 53; Naccari, Nuov. Cim. [V], 8, 28 (1904); Campbell, Phil. Mag. [VI], 9, 531 (1905) en 11, 206 (1906); Wood, ibid., 9, 550 (1905).

[p. 160]

door de sporen radioaktieve stoffen, die de te onderzoeken metalen gewoonlijk verontreinigen. Daarenboven zijn radium en radiothorium⁽¹⁾, en hun vervalprodukten, in ondenkbaar kleine hoeveelheden in de natuur (aardkorst en dampkring) zoo ongelooflijk verbreid, dat hun radioaktische straling aan de oppervlakte der aarde overal voorhanden is, en de gezochte aktiviteit der metalen licht kan dekken. Niettegenstaande deze bronnen van fouten laat de huidige uitslag der proeven voor de toekomst een beslissend resultaat verhopen. J.J. Thomson heeft aangetoond⁽²⁾, dat zuivere alkalimetalen bij afwezigheid van licht⁽³⁾, en zoowel in den gasvormigen als in den vasten toestand, langzame β- stralen uitzenden⁽⁴⁾. Mac Lennan en Burton dachten ontdekt te hebben, dat lood, tin en zink een aktieve emanatie ontwikkelen; doch dit werd door latere proeven van Righi en Campbell niet bevestigd. Wood besloot uit zijn proeven tot een eigen radioaktiviteit der gewone metalen, en N.J. Campbell⁽⁵⁾, die met ijzer en aluminium arbeidde, eveneens. De schoone proeven van beide laatste natuurkundigen, indien zij nog niet bindend zijn voor het aannemen der radioaktiviteit als algemeene eigenschap der stof, leggen haar toch een beduidende waarschijnlijkheid bij.

Deze aanname, gepaard met de theorie van Rutherford en Soddy, zou ons eindelijk verklaren, waarom in de natuur zekere elementen immer groepsgewijze voorkomen. Zoo b.v. zijn alle loodglansen zilvervoerend, alsof zilver een vervalprodukt van lood was. Doen zich insgelijks vaak te zamen voor: zink, cadmium, indium; ijzer, mangaan; platina, iridium, osmium, ruthenium; tantaal, niobium; enz.⁽⁶⁾. Men zal opwerpen dat in de hier besproken hypothesis, de elementen dezer verschillende groepen in de ertsen altijd in dezelfde verhoudin-

(1) Zie nopens de aanwezigheid van radiothorium in de lucht, een art. van G.A. Blanc in Phil. Mag. [VI], 13, 378 (1907).

(2) Phil. Mag. [VI], 10, 584 (1905).

(3) Alle door licht getroffen metalen zenden β-stralen uit.

(4) Zij zijn echter niet radioaktief in den gewonen zin, daar hun zouten onwerkzaam zijn.

(5) Jahrb. d. Radioaktiv. u. Elektronik, 2, 434 (1906).

(6) Zonder twijfel speelt ook de scheikundige affiniteit een groote rol bij het samenvoorkomen van elementen; doch hier wordt alleen gedoeld op die gevallen, waarin éen element sterk overwegend is, de andere slechts bijmengingen zijnde.

[p. 161]

gen zouden moeten aanwezig zijn, nl. ieder element in een mate evenredig met zijn levensduur. Doch, zonder te rekenen dat zulks slechts dan kan toetreffen, wanneer de levensduur van het stamelement dien zijner vervalprodukten overtreft, moet men met Campbell aanmerken, dat zeer waarschijnlijk in geen mineraal het radioaktisch evenwicht is bereikt. Inderdaad, wanneer men bedenkt hoe uiterst langzaam het vervallen der gewone metalen moet geschieden, zal men overtuigd zijn dat de gansche geschiedenis der aarde, als planeet, slechts een kortstondig episode in zulk een proces vertegenwoordigt.

Indien de algemeenheid der radioaktiviteit zich in de toekomst mocht bevestigen, zouden wij bijna tot de gevolgtrekking gedwongen zijn, dat het lot der geheele stoffelijke wereld leidt tot onvermijdelijk en onherroepelijk verval. Wij zien de atomen wel afgebroken worden, doch dit geschiedt met het vrijmaken van zoo ontzaglijke hoeveelheden arbeidsvermogen⁽¹⁾, dat we geen proces van heropbouwing dier atomen kunnen uitdenken. Bestaan alle atomen uit eenzelfde oorstof, dan zien wij het heelal wel naar een toestand streven, waarin alle lichamen, planeten en zonnen en nevelvlekken, in die éene stof zullen zijn opgelost; maar we kunnen ons geenszins voorstellen, hoe en door welke omgekeerde werking dit streven zou kunnen belemmerd worden, en hoe uit die oorstof (die wellicht niets anders is dan negatieve elektriciteit) de chemische stoffen zouden worden herschapen naarmate zij door het eerste proces verdwijnen. Indien die omgekeerde werking niet bestaat, dan streeft het heelal naar een einde, dat weliswaar theoretisch nooit volledig bereikt zou worden, maar waarvan de toestand der wereld na verloop van een eindig aantal eeuwen niet meer te onderscheiden zou zijn. Evenzoo zouden we moeten besluiten tot een begin der huidige wereld, tot een in werking treden der thans heerschende natuurwetten, en het is onmogelijk ons in te beelden, welke toestanden vóor dat tijdstip bestonden. Zooals algemeen bekend is, voert het beginsel van Carnot, op het heelal toegepast, tot dezelfde gevolgtrekkingen. Doch evenals dit beginsel, in de kinetische hypothese, slechts een statistieke wet is⁽²⁾ die mogelijk niet geldt voor

(1) P. Curie en Laborde, Compt. Rend. CXXXVI, 673 (1903).

(2) Maxwell, Theory of Heat (London 1871) bl. 153-154, 308-309. Zie ook het beroemde H-theorema van Boltzmann.

[p. 162]

atomische en subatomische processen, zoo kan het ook zijn dat er een mogelijkheid bestaat die ons ontsnapt, en waardoor de atomen na hun verval weer verrijzen.

Maar voor zooveel wij weten, heeft de transmutatie der elementen slechts in éen zin plaats, den zin van de hoogere naar de lagere atoomgewichten. Zij voert tot immer eenvoudigere lichamen, en gaat gepaard met het uitstooten van negatieve elektriciteit. Zoo heeft de studie der radio-elementen als vanzelf het vraagstuk der oorstof ontmoet, en den eenigen weg gebaand waarlangs dit physico-chemisch problema het gebied der wiskundige analysis kon bereiken, waar het onmiddellijk herschapen werd in de elektrische theorie der materie.

IV. - Het elektromagnetische standpunt.

A. - De atomistische Douw der Elektriciteit.

Meer dan honderd jaar is het geleden, dat Franklin zijn theorie der elektriciteit ontwikkelde, waarin deze als een onweegbare vloeistof werd opgevat, die alle lichamen doordringt. Deze theorie vond veel geloof, alhoewel de meeste natuurkundigen zich van de taal der Symmersche twee-vloeistoffentheorie bedienden. En dat geloof was gegrond, want het is verbazend, in hoeveel opzichten de elektriciteit zich als een onsamendrukbare vloeistof gedraagt⁽¹⁾. Vooral de proefondervindelijke wet van 't behoud van elektriciteit, welke leert dat deze noch geschapen, noch vernietigd kan worden, heeft er veel toe bijgedragen, haar als een stof te doen beschouwen.

In de vloeistoftheorie, zooals ze wiskundig ontwikkeld werd door Coulomb, en bizonder door Wilhelm Weber, wordt het bestaan van elektrische atomen aangenomen; zij is derhalve een atomistische theorie der elektriciteit. Deze atomen bestaan enkel op en in geleiders; op deze worden alle elektrische verschijnselen teruggevoerd. De ladingen zijn de oorzaak der elektrische krachten; deze krachten worden op een afstand uitgeoefend, d.i. zonder tusschenkomst eener middenstof; zij reiken oogenblikkelijk tot in de verste afstanden.

(1) Vgl. Sir O.J. Lodge: Modern Views of Electricity. London 1889:

[p. 163]

Deze leer werd door de Faraday-Maxwellsche theorie verdrongen, welke regelrecht tegenover de vloeistoftheorie staat. De elektriciteit wordt gansch van haar stoffelijke natuur ontbloot, zij is niets anders dan een eigenaardige toestand van niet-geleiders, en deze laatsten spelen de hoofdrol bij alle elektrische processen. Werkingen op een afstand zijn, als niet voorstelbaar, uitgesloten; de ruimte is opgevuld door een alles doordringende, kontinue stof, den ether, welke de krachten niet oogenblikkelijk, maar geleidelijk, met bepaalde snelheid, overplant; de elektrische ladingen zijn niet de oorzaak, maar het gevolg van het bestaan van elektrische krachten, welke in niet-geleiders (waartoe ook de vrije ether behoort), eigenaardige spanningen verwekken (Maxwells elektrische verschuiving). Geleiders zijn niets anders dan holten in de niet-geleiders, op wier wanden de elektrische ladingen, als gevolg der elektrische verschuiving, te voorschijn treden. Elke wijziging der elektrische verschuiving uit zich als magnetische kracht; zoodat de elektromagnetische energie, evenals de elektrostatische, uitsluitend in het diëlektrikum zetelt, en wel, meer bepaaldelijk, in den daarin bevatten ether.

De theorie van Maxwell leidt tot de gevolgtrekking, dat elektromagnetische storingen zich in een diëlektricum met een snelheid voortplanten, welke slechts afhangt van twee standvastigen die voor een gegeven stof kenmerkend zijn: de diëlektriciteitskonstante en het magnetisch doorlatingsvermogen; de voortplantingssnelheid der storingen (o.a. licht) zou dus van de golflengte onafhankelijk moeten zijn.

Hierin ligt nu juist het zwakke punt der theorie van Maxwell. Zij blijkt onmachtig de kleurschifting te verklaren. Hetzelfde geldt van de lichtopslorping in nietgeleiders. Om van deze verschijnselen op grond der elektromagnetische lichttheorie rekenschap te geven, zag H.A. Lorentz zich genoopt, in de atomen het voorhandenzijn van beweeglijke elektrische ladingen aan te nemen. Dit was het uitgangspunt der huidige elektronentheorie. De vrije ether is het eenige midden, waarin geen elektronen voorondersteld worden; voor hem treft de oorspronkelijke theorie van Maxwell toe: er heeft in hem noch kleurschifting, noch opslorping plaats. Alle elektrische verschijnselen worden teruggebracht tot werkingen tusschen de elektronen, maar door vermiddeling van den ether: aldus is de huidige theorie der elektriciteit

[p. 164]

een versmelting van twee schijnbaar onverzoenlijke leerstelsels: de theorie van Coulomb-Weber en deze van Faraday-Maxwell.

De eerste bevestiging der elektronentheorie, en met haar van den atomistischen bouw der elektriciteit, ligt in de ontdekking van Zeeman; doch zij was reeds vroeger als een gevolg van Faradays wet der elektrolyse klaar uitgesproken geworden. Volgens deze wet dragen de jonen der elementen elektrische ladingen die immer nauwkeurige veelvouden eener zelfde lading zijn, en deze ladingen gaan aan de elektroden, van de jonen op deze over. ‘Indien we atomen der chemische elementen aannemen, kunnen wij de gevolgtrekking niet ontduiken, dat ook de elektriciteit, positieve zoowel als negatieve, verdeeld is in bepaalde elementaire hoeveelheden, welke zich als atomen elektriciteit gedragen.’ (Helmholtz⁽¹⁾).

De nieuwere onderzoekingen omtrent den doorgang der elektriciteit in gassen schragen het begrip van elektrische atomen nog krachtiger. Gassen in den normalen toestand zijn, hoogst waarschijnlijk, volstrekte niet-geleiders der elektriciteit. Gewisse invloeden nochtans deelen aan een gas een zeker geleidingsvermogen mede, b.v. de opslorping, door het gas, van α-, β-, X-stralen. Wanneer het gas aldus geleidend gemaakt is, blijft het, na het ophouden der stralen, lang genoeg in dien staat verkeeren om de studie zijner eigenschappen toe te laten. Men bestatigt dan dat, zooals J.J. Thomson zegt, het geleidingsvermogen uit het gas gefiltreerd kan worden, door het gas door een watten prop te zenden, hetgeen bewijst dat de geleidende toestand te danken is aan iets dat met het gas is vermengd, en dat men er uit kan ziften⁽²⁾. Het gas verliest zijn geleidingsvermogen ook wanneer het door een sterk elektrisch veld wordt gedreven. Datgene, waaruit het geleidend vermogen voortspruit, bestaat dus uit geladen deeltjes, en de konduktiviteit stamt van de beweging dezer in het elektrisch veld.

J.J. Thomson heeft, in een reeks meesterlijke proeven, de lading dezer deeltjes gemeten, en haar gelijk gevonden aan de lading van het waterstofjoon in de elektrolyse. Dit uiterst merkwaardig resultaat werd

(1) Faraday-Lecture, 1881. Zie Helmholtz' Vorträge u. Reden, 4. Aufl. Braunschweig 1896, Bd. II, bl. 272.

(2) J.J. Thomson, Electricity and Matter. London 1905, bl. 73-74.

[p. 165]

door H.A. Wilson, bij middel van twee verschillende methoden, alsook door Townsend, bevestigd; en heden staat het buiten twijfel, dat de lichaampjes die een gas geleidend maken, in alle gassen dezelfde elektrische lading dragen, die gelijk is aan de lading der éenwaardige elektrolytische jonen. Dáarom heet men een gas in den geleidenden toestand gejonizeerd; er zijn in zulk een gas een gelijk aantal elektrisch positieve en negatieve jonen voorhanden, die, wanneer in het gas twee elektroden worden gedompeld, die door een zuil geladen worden, den doorgang van den elektrischen stroom bewerken, evenals in de elektrolyse der oplossingen, alhoewel niet volgens dezelfde wet⁽¹⁾.

De studie der kathodestralen in uiterst verdunde gassen (drukking ongeveer 10-⁵ atm.) heeft tot de slotsom geleid, dat zij bestaan uit negatief elektrisch geladen deeltjes, welke in het elektrisch veld der elektroden met groote snelheid bewogen worden. In het magnetisch en in het elektrostatisch veld wordt hun baan gekromd, en dit heeft toegelaten de verhouding hunner lading tot hun massa te berekenen, verhouding welke gelijk gevonden wordt aan ongeveer 2000 maal deze van het waterstofkatioon, onverschillig in welk gas de kathodestralen opgewekt worden. De lichaampjes, welke in de Crookesbuis de elektriciteit vervoeren, zijn dus niet alleen in alle gassen dezelfde, maar zijn ook dezelfde als die, welke voorkomen in de β-stralen der radioaktieve stoffen, en ook dezelfde als die, welke in vlammen het licht uitzenden (metingen van Zeeman). Daar deze lichaampjes nu van deze, die zich in gejonizeerde gassen onder gewone drukking voordoen, slechts kunnen verschillen door de omstandigheid, dat zij zich niet van een kring neutrale atomen kunnen omringen, moet hun lading gelijk zijn aan die van een elektrolytisch waterstofjoon, en hun massa bijgevolg aan ongeveer 1/2000 van die van het waterstofatoom. Die lichaampjes zijn dus overal dezelfde, en de natuurkundige vindt ze bij een menigte andere verschijnselen weder: roodgloeiende oxieden, gloeiende metalen, metalen getroffen door ultraviolet licht of door X-stralen, enz., verwekken dezelfde. Zij zijn dus begaafd met de individualiteit en de standvastigheid, die vroeger toegekend werden aan de atomen der scheikundige elementen; hun elektrische lading moeten we

(1) Hier wordt gedoeld op het gewichtig verschijnsel van den verzadigingsstroom.

[p. 166]

beschouwen als onverdeelbaar, als zijnde de elementaire hoeveelheid negatieve elektriciteit. Hun massa is niet die van stof in den gewonen zin des woords⁽¹⁾, zij bestaan uit elektriciteit en niets anders, loutere elektriciteit in vrijheid, aan geen stoffelijken drager verbonden. Het woord elektrisch atoom, elektron (Stoney) bezit dus een nauwkeurige, ondubbelzinnige beteekenis.

De dragers van positieve elektriciteit, die voorhanden zijn in sommige gedeelten der ontlading in Crookesbuizen (Lenards kanaalstralen), bezitten daarentegen een massa die verschilt naar gelang van het gas waarin zij ontstaan, en die van de orde der atomische massa's is. De jonizatie van een gas in de ontladingsbuis moet men zich dus voorstellen als zijnde de splitsing der atomen: een atoom verliest bij deze splitsing een of meer negatieve elektronen, en hetgeen overblijft, d.i. het grootste gedeelte van het atoom, vormt het z.g. positief elektron, of atoomjoon. In gassen bij gewone drukkingen, blootgesteld aan X-straling b.v., wordt een gedeelte der atomen gespleten in een atoomjoon en (een of meer) elektronen⁽²⁾; doch deze omringen zich onmiddellijk door elektrostatische aantrekking van een kring neutrale atomen; dergelijke vereenigingen maken de positieve en negatieve jonen uit.

Het is onmogelijk, hier zelfs kort de proefnemingen aan te halen, waarop al het voorgaande steunt; doch uit de uitkomsten zien we, dat de moderne natuurkunde ondubbelzinnig wijst op den atomistischen bouw der elektriciteit, d.i. op het voorhandenzijn van onverdeelbare elektrische ladingen, die bestaan op zichzelf, vrij van elken stoffelijken steun. Deze theorie, die nog in vollen groei is, heeft zich reeds vruchtbaar getoond bij de verklaring van een menigte duistere verschijnselen¹. In het volgende hoofdstuk hopen we aan te toonen, hoe zij tot grondslag gediend heeft eener elektrische theorie der stof.

(1) Zie lager.

(2) Het bewijs hiervan heeft J. Herweg onlangs geleverd (Ann. d. Phys. [IV], 19, 333-370, 1906).

1 Elektrische vonk en -boog, geleidingsvermogen van vlammen, para- en diamagnetisme, verhouding tusschen thermische en elektrische geleiding der metalen, Peltier- en Thomsoneffekt, thermoëlektrische stroomen, Joule-warmte, strooming van elektriciteit door het luchtledige, dampkringselektriciteit en andere meteorologische verschijnselen, enz.

[p. 167]

B. - De elektrische Theorie der Stof.

Volgens Maxwells theorie en de proeven van Rowland⁽¹⁾, is een zich bewegende elektrische lading van een magnetisch veld omgeven, dat, wanneer de beweging een rechtlijnige eenparige verschuiving is, zich met de lading als een stevig lichaam voortbeweegt. Dit veld kan slechts ten koste van een bepaalden arbeid tot stand komen; de bewogen lading is derhalve draagster van arbeidsvermogen, dat haar medegedeeld wordt bij het in beweging stellen en dat zij voltallig wederschenkt wanneer zij in haar beweging wordt gestuit. Een elektrisch geladen lichaam, dat zich stationair beweegt, bezit dus buiten zijn levende kracht nog elektromagnetische energie; en, voor een zelfde snelheid, is zijn totale energie grooter wanneer het lichaam geladen is dan niet. Men kan dus zeggen, dat de massa van het lichaam schijnbaar vermeerderd is met een aandeel, dat van de aanwezigheid der lading stamt; dit aandeel wordt genoemd schijnbare of elektromagnetische massa. Men zegt derhalve dat de met het lichaam meegevoerde elektriciteit met schijnbare massa begaafd is.

Dit woord bezit echter geen ondubbelzinnige beteekenis. Terwijl men voor de mechanische massa van een lichaam dezelfde waarde bekomt, wanneer men ze uit zijn bewegingsenergie, of uit de versnelling door een in de bewegingsrichting werkende kracht, of uit de versnelling door een op de bewegingsrichting loodrechte kracht, berekent, bekomt men voor de elektromagnetische massa eener lading, langs deze drie wegen drie verschillende waarden. Buiten de energetische schijnbare massa bestaat er dus nog een longitudinale en een transversale⁽²⁾. Het onderscheid wordt echter slechts merkbaar wanneer de snelheid der lading zeer groot is.

(1) Crémieu (Recherches expérimentales sur l'Electrodynamique des Corps en mouvement, Paris 1901) heeft deze proeven een oogenblik in twijfel getrokken; latere proefnemingen van Crémieu en Pender hebben die van Rowland bevestigd (zitting der Acad. d. Sciences, 20 Maart 1903).

(2) Vgl. A.H. Bucherer, Mathematische Einführung in die Elektronentheorie (Leipzig 1904), bl. 51-57.

[p. 168]

Deze ‘massa's’ hangen, volgens bepaalde wetten, af van de hoeveelheid, volume, vorm, verdeeling en snelheid der elektrische lading. De schijnbare massa is des te grooter, hoe grooter de lading, hoe kleiner haar volume en hoe grooter haar snelheid. Ja, zij neemt, bij standvastige lading, onbegrensd toe naarmate het volume tot nul, of de snelheid tot die van het licht nadert. Bijgevolg, 1^o indien een zelfs zeer kleine hoeveelheid elektriciteit in een wiskundig punt kon saamgedrongen worden, zouden we niet vermogen, haar door de uiterste krachtinspanning te bewegen, en 2^o de snelheid van een geladen lichaam kan de lichtsnelheid nooit overschrijden.

En daar de energie der lading niet in deze laatste, maar in den omringenden, onbegrensden ether zetelt, heeft de elektromagnetische massa ook haar zetel in den ether, zij is massa van den ether.

In deze resultaten van het wiskundig onderzoek ligt de grondslag der elektrische theorie der stof. Dit onderzoek is niet ijdel, want zooals we hooger zagen, heeft de natuurkundige thans bij een menigte verschijnselen met bewogen elektrisch geladen lichaampjes te doen.

Laten we in dit nieuwe licht de deeltjes, die de kathode- en β - stralen uitmaken, beschouwen. Deze bezitten dus buiten hun gewone massa ook nog elektromagnetische; en daar bedoelde deeltjes uiterst klein zijn, kan deze laatste massa zelfs bij kleine lading aanmerkelijk zijn. Nu heeft Kaufmann⁽¹⁾ uit zijn metingen betreffende snelle β-stralen de uiterst merkwaardige gevolgtrekking afgeleid, dat de gewone massa dier deeltjes ten opzichte hunner schijnbare verzwindheid klein, ja hoogst waarschijnlijk nul is. Het is daarom dat we in het voorgaande hoofstuk zegden, dat het elektron moet opgevat worden als een louter elektriciteitsatoom, waarvan de massa geheel van elektromagnetischen oorsprong is. En zie nu welke verbazende gevolktrekking de Faraday-Maxwellsche theorie laat afleiden. De massa van een elektron zetelt niet geheel binnen het elektron zelf, maar bevindt zich ook daarbuiten, in den ether; zij strekt zich rondom het elektron heen, in alle richtingen, tot in het oneindige uit. Ieder elektron hangt dus met den ganschen oneindigen ether innig te zamen. Echter draagt de ether tot

(1) Götting. Nachr.; Nov. 1891; 1903; bl. 90 en 148.

[p. 169]

de massa van een elektron in des te grootere mate bij, hoe nader hij bij het elektron ligt; en feitelijk is in de onmiddellijke nabijheid⁽¹⁾ van het elektron een zoo groot gedeelte van dezes massa aanwezig, dat hetgeen in de overige ruimte zetelt, ten opzichte van dat gedeelte teenemaal verwaarloosd mag worden.

In een gewissen zin mogen we dus zeggen, dat de elektriciteit van stoffelijke natuur is; en, is zij ook geen stof in den gewonen zin van dit woord, een vorm van arbeidsvermogen is zij zeker niet (Lodge). Dat de elektronen de gewone atomen helpen opbouwen, is reeds uit de verschijnselen van radioaktiviteit, Zeemaneffekt, sekundaire straling, enz. gebleken; een gedeelte der massa der gewone atomen moet derhalve van elektromagnetischen orsprong zijn.

Het streven van den menschelijken geest naar éenheid in zijn wereldbeschouwing en naar gestadige vermindering der grondbegrippen waarop deze beschouwing steunt, moest dan onvermijdelijk voeren tot de vraag, of niet àl de massa der stof elektromagnetische massa is? En of de algemeen aangenomen onveranderlijkheid der gewone massa geen dwaling is, waarin we sedert eeuwen berusten omdat we tot nog toe enkel met snelheden te doen gehad hebben, die ver van de lichtsnelheid verwijderd bleven?

Deze vragen beantwoordt met ja de elektrische theorie der materie.

Twee wegen kan men inslaan. Men kan aannemen, dat neven de negatieve elektronen ook positieve bestaan, en dat alle stof opgebouwd is uit deze twee soorten van elektronen. Het atoom heeft men zich dan voor te stellen als iets, dat min of meer gelijkt aan een mikro-planetenstelsel. Sommigen veronderstellen dat éen of meer negatieve elektronen rond een positief elektron, met groote massa, wentelen⁽²⁾; anderen meenen, dat negatieve elektronen zich binnen een sfeer van positieve elektriciteit bewegen, welke alsdan wegens haar grootere afmetingen een veel kleinere massa bezit dan de elektronen, zoodat de

(1) D.w.z. binnen een afstand die zeer klein is ten opzichte der gewoonlijk aan de atomen toegeschreven afmetingen (Vgl. J.J. Thomson, Electr. and Matt., 1905, bl. 52).

(2) Vgl. C.H. Wind, Electronen en Materie, Leiden 1905, bl. 14-15.

[p. 170]

massa van het atoom bijna geheel van deze laatsten stamt⁽¹⁾. De aard der bewegingen kunnen wij ons thans nog niet goed voorstellen; het bestaan van strepenspektra duidt op regelmatige, orbitale beweging, terwijl Soddy uit den gang der radioaktische processen goede redenen put om te gelooven, dat, ten minste bij de radioaktieve stoffen, de elektronen in het atoom volslagen regelloos trillen.

De hypothesis, dat de stof bestaat uit een verzameling van positieve en negatieve elektronen, heeft veel voor zich; maar, terwijl we negatieve elektronen bij een menigte verschijnselen in handen hebben, is het nog niet gelukt, dergelijke elementairquanta positieve elektriciteit af te zonderen; deze laatste, voor zooveel wij weten, kleeft altijd aan lichaampjes van de grootte van gewone atomen. Van daar de vermoeding, dat alleen de negatieve elektriciteit, met uitsluiting der positieve, een bestaan op zichzelf heeft; dat haar atomen, de elektronen, door aggregatie de stoffelijke atomen uitmaken. De krachten, die deze elektronen bijeenhouden, zijn volkomen duister. Maar deze voorstelling, volgens dewelke alle stof haar ontstaan aan polymerisatie der negatieve elektriciteit zou danken, is wel het onverwachtste en stoutste antwoord op de vraag naar de eenheid der materie.

Hoe deze twee theoriën zich in de toekomst zullen ontwikkelen en welke zal zegepralen, is heden niet te voorspellen. De elektronische theorie der stof is nog te jong om reeds een blijvenden vorm te hebben aangenomen; alleen de groote trekken ervan zijn wellicht tot duren bestemd. In spijt van groote theoretische moeilijkheden heeft zij sedert haar ontstaan veel veld gewonnen. Voor onze natuuraanschouwing is zij revolutionair. De schijnbaar zoo onwrikbare grondvesten der klassieke mechanika rukt zij neer, om in de plaats een nieuwe mechanika te stellen, die op elektromagnetischen grondslag rusten zal. En uit hetgeen hooger over de elektronen gezegd werd blijkt, dat, volgens de woorden van. J.J. Thomson, ‘alle massa massa is van den ether, alle hoeveelheid van beweging, hoeveelheid van beweging van den ether, en alle kinetische energie, kinetische energie van den ether⁽²⁾.’

(1) Vgl. J.J. Thomson, Electricity and Matter, hoofdstuk V; O. Lodge, Modern Views on matter, 3^d ed. (London 1904); enz.

(2) Electricity and Matter (1905), bl. 51.

[p. 171]

Geen snelheid kan de lichtsnelheid overtreffen, zoomin als een temperatuur onder het absolute nulpunt dalen kan⁽¹⁾. De grondeigenschappen der lichamen der natuur worden dus beperkt door de eigenschappen van den ether. En indien men, met Lamor e.a., de elektronen zelf opvat als singulaire punten in den ether, dan komt men tot de slotsom dat er geen andere eigenschappen mogelijk zijn dan deze des ethers, die de basis vormt van het heelal. De gansche schepping wordt een verzameling van knoopen in den ether⁽²⁾, en alle verschijnselen bewegingen van den ether. En daar de massa van een atoom funktie is van zijn inwendige kinetische energie, bestaat er geen onderscheid meer tusschen massa en arbeidsvermogen, en het aloude dualisme tusschen kracht en stof valt weg. De ether is niet alleen de oorstof, maar tevens de zetel van alle arbeidsvermogen; deze onbekende, kontinue stof, is de laatste werkelijkheid, waarvan alle dingen stammen.

Maar we zijn hier de plaats, waar de positieve wetenschap heden geraakt is, ver voorbijgerukt, en deze uitweiding kan hoogstens gelden als een verkenning van het gebied, dat zij in nog afgelegen toekomst zal beschrijden. Men wachte zich te meenen, dat stellers doel geweest is een inkijkje te geven in de mogelijke natuur der stof. Absolute kennis ligt buiten menschelijk bereik; het doel der wetenschap is dan ook niet, ons die te leveren. Zij kan ons enkel de verhoudingen der dingen leeren kennen en zulks bij middel van afspiegelingen die wij putten uit de verschijnselen in het groot, de eenige die we, door middel onzer zintuigen, in ons bewustzijn kunnen opnemen. In den grond der zaken te willen doordringen is louter onzin; men weet zelfs niet eens, wat men daarmee zeggen wil. En zooals Tait in een zijner voordrachten waarschuwde, is niets ongerijmder dan te beweren, dat de uiterste schreden der wetenschap ons noodzakelijk dichter bij een begrip der laatste natuur der stof moeten brengen⁽³⁾.

(1) H. Poincaré, La Valeur de la Science (Paris 1905), bl. 197.

(2) Een hypothesis reeds door Lord Kelvin belichaamd in 1867 (Phil. Mag. [IV], 34, 15-24), met zijn theorie der wervelatomen, welke hier wegens plaatsgebrek moet verzwegen blijven.

(3) P.G. Tait: Lectures on some recent Advances in physical Science, 3^d ed. (London 1885), bl. 288.

[p. 172]

Wij kennen niets anders dan de gewaarwordingen onzer zinnen, en het is ons denken dat daaruit een wereld schept. Laten we nooit uit 't oog verliezen de diepe waarheid die ligt in Goethes woorden:

‘Alles Vergängliche
Ist nur ein Gleichniss.’

C. De Jans.