|
| |
| |
| |
V Professionalisering en schaalvergroting (1870-1914)
1. De universiteit nieuwe stijl
De Wet op het Hoger Onderwijs van 1876 heeft tot 1960 het fundament gevormd van het Nederlandse universitaire bestel. Vrijwel tegelijk met de invoering van de wet begon ook een periode van nieuwe bloei voor de Nederlandse wetenschap, een periode die eigenlijk alleen met de zeventiende eeuw te vergelijken is en die daarom wel de Tweede Gouden Eeuw van de Nederlandse natuurwetenschap wordt genoemd. Het is ontwijfelbaar dat de vernieuwing die de universiteit in 1876 heeft ondergaan een belangrijk aandeel in die nieuwe bloei heeft gehad.
Hoewel de wet van 1876 in niet geringe mate het resultaat is geweest van compromissen tussen verschillende partijen, is duidelijk dat de Duitse universiteit model heeft gestaan voor de inrichting van de Nederlandse universiteit. Het type van de Duitse universiteit was gebouwd op twee grondgedachten: de eenheid van de wetenschappen, overkoepeld door de filosofie, en de eenheid van ‘Forschung und Lehre’. Onderzoek en onderwijs moesten een plaats krijgen binnen een en dezelfde instelling en ze zouden elkaar moeten verrijken en stimuleren. Inmenging van buitenaf werd afgewezen; Wilhelm von Humboldt, de geestelijke vader van het nieuwe universiteitstype en het neo-humanistische ‘Bildungs’-ideaal dat daarmee gemoeid was, eiste juist van de staat bescherming van de universiteit tegen maatschappelijke invloeden. Hij gaf zo een nieuwe inhoud aan de aloude academische vrijheid.
Van de overkoepelende functie van de filosofie is in Nederland niet veel terecht gekomen, maar uit de wet van 1876 spreekt wel de erkenning van de zelfstandige waarde van de afzonderlijke wetenschappen. Om deze erkenning ook in feite tot uitdrukking te brengen, was een niet geringe investering in mensen en middelen nodig. Werd een hoogleraar voorheen in een faculteit benoemd voor het geven van verschillende vakken, nu werden vooral specialisten aangetrokken. Teneinde onderwijs te kunnen geven in de vele nieuwe vakken die volgens de wet gedoceerd moesten worden, werden bestaande leerstoelen gesplitst en nieuwe in het leven
| |
| |
geroepen. Mede dank zij de verheffing van het Amsterdamse Athenaeum tot universiteit verdubbelde het aantal leerstoelen in de wiskunde en natuurwetenschappen tussen 1875 en 1880. Daarnaast werd een nieuwe categorie docenten toegelaten, de (onbezoldigde) privaatdocenten. Omdat onderzoek nu een belangrijk deel van de taak van de universiteit ging uitmaken, moest vrijwel overal diep in de buidel getast worden om geschikte onderzoeksfaciliteiten te scheppen, zoals gloednieuwe laboratoria.
De nieuwe wet was dus duur en daarom alleen al kwam er verzet. De roep om bezuiniging had vóór 1876 al geklonken en was in de eerste jaren na de invoering van de wet zeker nog niet verstomd, vooral toen bleek dat het vaak grote moeite kostte om de nieuwe leerstoelen met bekwame mensen te bezetten. Leiden moest haast maken met het benoemen van de ook elders gevraagde Lorentz en bood daarom meteen het maximumsalaris. In andere gevallen moest men zijn toevlucht nemen tot het aanstellen van buitenlanders. Men zag wel in dat door het lang ontbreken van opklimmingsmogelijkheden capabele mensen niet onmiddellijk in voldoende aantal beschikbaar waren, maar om goed vaderlands geld daarom aan vreemdelingen te geven ging ook wat te ver.
Al spoedig doken er in de kamerverslagen en begrotingsbehandelingen klachten op over de uitvoering van de wet. Er waren, zo vonden velen, teveel rijksuniversiteiten. Nederland kon ze niet bemannen, kon ze niet betalen en het land kon, zo vreesde men, ook de afgestudeerden niet verwerken. Eén van de drie rijksinstellingen zou moeten verdwijnen en iedereen dacht daarbij nu aan Utrecht. Het opheffen van Leiden was ondenkbaar en het calvinistische volksdeel dat altijd een voorkeur voor Utrecht had gehad, kon sinds 1880 bij de Vrije Universiteit in Amsterdam terecht.
Het katholieke kamerlid Schaepman mocht dan ook op brede steun rekenen in zijn strijd tegen de ‘verkwistingswet’, zoals hij de wet van 1876 aanduidde. Gesteund door de antirevolutionairen richtte hij zijn pijlen voortdurend op Utrecht en hij diende in 1882 een motie in die hij te gelegener tijd behandeld wilde zien en waarin hij stelde dat ‘ook met het oog op 's lands financiën’ de wet herzien moest worden en ‘dat met name het aantal Rijksuniversiteiten behoort te worden verminderd’. Van verschillende zijden werd betoogd dat opheffing van Utrecht voor de Domstad geen nadelige gevolgen hoefde te hebben en een kamerlid uit Drenthe vroeg zich in het openbaar af waarom er toch drie (met de Vrije Universiteit meegerekend eigenlijk vier) universiteiten in het westen van het land moesten liggen. Minister van Binnenlandse Zaken Heemskerk, dezelfde
| |
| |
die in 1876 de wet verdedigd had, liet zich evenwel niet van zijn stuk brengen en na er anderhalf jaar mee gedreigd te hebben, trok Schaepman zijn motie in 1884 in. Utrecht haalde opgelucht adem en begon onverwijld aan de vernieuwing die onder de dreiging van opheffing al zo lang had moeten worden uitgesteld.
Na 1884 is de wet verder niet meer in gevaar geweest. Wel werden er regelmatig veranderingen in aangebracht. De belangrijkste wijzigingen deden zich in 1905 voor, toen de Polytechnische School te Delft uit de Wet op het Middelbaar Onderwijs werd gelicht en tot Technische Hogeschool werd verheven. Verder werden onder bepaalde voorwaarden de doctoraten aan de Vrije Universiteit behaald gelijk gesteld met doctoraten elders behaald. Voor de natuurwetenschappen had dit overigens geen directe gevolgen, omdat de Vrije Universiteit pas later in de twintigste eeuw een wis- en natuurkundige faculteit ging opbouwen. Ten slotte werd in 1905 het aanstellen van bijzondere hoogleraren mogelijk gemaakt, naast de gewone en buitengewone hoogleraren.
Wat niet veranderde was de omschrijving die gegeven werd aan ‘hoger onderwijs’. ‘Hooger onderwijs omvat de vorming en voorbereiding tot zelfstandige beoefening der wetenschappen en tot het bekleeden van maatschappelijke betrekkingen, waarvoor eene wetenschappelijke opleiding vereischt wordt’. Voor het eerst werd daarmee erkend dat de taak van de universiteit ook gelegen is op het terrein van de zelfstandige wetenschapsbeoefening. Overeenkomstig het Duitse universiteitstype gingen onderwijs en onderzoek bijeen horen als de schering en de inslag van hetzelfde weefsel.
Voor de ontwikkeling van de wetenschap in het algemeen en de natuurwetenschap in het bijzonder heeft die nieuwe taakstelling van de universiteit belangrijke gevolgen gehad. Binnen korte tijd zou Nederland op natuurwetenschappelijk terrein temidden van de andere landen een vooraanstaande positie innemen. In 1900 werden verschillende Nobelprijzen ingesteld; in de jaren daarop vielen de prijzen voor natuurkunde en voor scheikunde aan opvallend veel Nederlandse onderzoekers ten deel. In 1901 kreeg J.H. van 't Hoff de Nobelprijs voor scheikunde en in 1902 kregen H.A. Lorentz en P. Zeeman samen de Nobelprijs voor natuurkunde. In 1910 werd de prijs voor natuurkunde uitgereikt aan J.D. van der Waals, in 1913 aan H. Kamerlingh Onnes. Nu moet men wel enigszins voorzichtig zijn met het hanteren van Nobelprijzen als criterium voor wetenschappelijke bloei in een bepaald land. Zeker in de eerste jaren dat de prijs werd uitgereikt was er sprake van een ‘inhaaleffect’: de prijs werd soms uitgereikt voor werk dat tientallen jaren daarvoor was verricht.
| |
| |
Maar het feit dat binnen een betrekkelijk kort tijdsbestek vijf Nederlandse hoogleraren met een Nobelprijs geëerd werden, geeft toch wel aan dat Nederland als land van natuurwetenschap rond de eeuwwisseling een vooraanstaande plaats innam.
Nu mag die nieuwe bloei van de Nederlandse natuurwetenschap niet alleen of zelfs maar in de eerste plaats toegeschreven worden aan de herinrichting van de universiteit na 1876. In het vorige hoofdstuk hebben we gezien dat het herstel al rond het midden van de eeuw vorm begon aan te nemen door het werk van Mulder, Buys Ballot, Donders, Harting en Kaiser. Bovendien was aan de herinrichting van de universiteiten een ingrijpende hervorming van het middelbaar onderwijs voorafgegaan, waardoor technisch en natuurwetenschappelijk talent, dat in het oude onderwijsbestel niet aangeboord kon worden, ruime ontplooiingsmogelijkheden kreeg. Hoewel de oprichting van de Hogere Burger School (HBS) in 1863 niet bedoeld was om een betere vooropleiding voor het wetenschappelijk onderwijs te creëren, is de HBS wel als zodanig gaan functioneren. Van de vijf zojuist genoemde Nobelprijswinnaars waren Van 't Hoff, Lorentz, Zeeman en Kamerlingh Onnes oud-leerling van een HBS, terwijl Van der Waals een tijdlang leraar aan een HBS is geweest. In het licht hiervan kan men stellen dat de herinrichting van de universiteit aan processen die al eerder op gang waren gekomen de ruimte gaf om zich verder te ontwikkelen.
De HBS is het werk geweest van de staatsman Thorbecke. In 1862 was hij wederom minister van Binnenlandse Zaken geworden en in die hoedanigheid kondigde hij onmiddellijk een nieuwe regeling van het middelbaar onderwijs aan. Steeds dringender werd de behoefte gevoeld aan een op de maatschappij ingestelde school, die het geschoolde technische en leidinggevende kader moest leveren voor handel en nijverheid. Daarvoor was kennis van de moderne talen en de exacte vakken nodig, maar de bestaande onderwijstypen voorzagen maar zeer ten dele in die behoefte. Wel bestonden er sinds 1838 hier en daar gymnasia met een zogenaamde tweede afdeling, waar enige moderne talen en wat natuurkunde aan het gymnasiale pakket waren toegevoegd, maar voldoende was dit geenszins. Wilde men de sluimerende krachten van intellect en inventie in het Nederlandse volk vrij maken voor de noodzakelijke industrialisatie van het land, dan was een nieuw schooltype gewenst. Naar het voorbeeld van de Duitse ‘Realschule’ ontwierp Thorbecke daarom de HBS, die noch een gespecialiseerde beroepsopleiding, noch een vooropleiding voor een wetenschappelijk studie moest zijn, maar een gedegen, aan de eisen van de tijd aangepaste algemene opleiding voor diegenen die na hun schooltijd
| |
| |
een maatschappelijke betrekking zouden aanvaarden.
In het wetsontwerp dat Thorbecke nog in 1862 indiende, waren verschillende schooltypes geregeld. De Koninklijke Akademie tot opleiding van burgerlijke ingenieurs in Delft zou worden omgezet in een Polytechnische School, er zouden burgerscholen, burgeravondscholen, landbouwscholen en Hogere Burger Scholen in het leven geroepen worden. Bij de HBS maakte het ontwerp weer onderscheid tussen scholen met een driejarige en scholen met een vijfjarige cursus, waarbij de driejarige HBS het meest gebruikelijke type zou moeten worden. Aan die HBS zou onderwijs gegeven moeten worden in de wiskunde, de natuurkunde, de scheikunde, de aardrijkskunde, de moderne talen, boekhoudkunde en natuurlijke historie, terwijl de vijfjarige HBS daarenboven nog aparte lesuren aan mechanica, kosmografie en delfstofkunde zou moeten besteden.
Onmiddellijk na de aanvaarding van de wet, die op 2 mei 1863 door de koning bekrachtigd werd, begon men overal in het land plannen te ontwerpen voor het omvormen van bestaande scholen tot HBS of het oprichten van nieuwe HBS'en. Bij het begin van de cursus 1864-65 waren er al 11 scholen, in de cursus 1900-01 zouden dat er al 41 zijn. Het merendeel van die scholen bood een vijfjarige opleiding; de driejarige HBS is in het begin van deze eeuw geruisloos verdwenen.
De HBS was uitdrukkelijk niet bedoeld als voorbereidend wetenschappelijk onderwijs, maar in de praktijk bood het onderwijs aan de HBS, waar een zwaar accent op de wiskunde en natuurwetenschappen werd gelegd, wel de beste opleiding voor een studie in de natuurwetenschappen of de geneeskunde. Dat was voor een deel te danken aan de goede docenten die men met een hoog salaris voor de HBS wist aan te trekken. Bekende geleerden als de natuurkundige Van der Waals en de scheikundige Van Bemmelen hebben voor zij tot het ambt van hoogleraar werden geroepen les gegeven aan een HBS. Voor een deel werd de kwaliteit van de HBS ook bepaald door de voortreffelijke uitrusting waarover men kon beschikken. Dat was hoofdzakelijk het werk van de fysicus Bosscha.
Johannes Bosscha, in 1831 te Breda geboren als zoon van een hoogleraar aan de Militaire Akademie in die stad, studeerde in Amsterdam, Deventer en Leiden, waar hij in 1854 promoveerde op een proefschrift over de invloed van warmte op elektrische stroomgeleiding. Na een voortgezette studie in Berlijn werd hij in 1856 assistent aan het Natuurkundig Laboratorium van de Leidse universiteit. Hij verrichtte daar onderzoek naar het behoud van arbeidsvermogen. In 1860 werd Bosscha hoogleraar wis- en natuurkunde te Breda, maar al in 1863 volgde een benoeming tot inspecteur van het Middelbaar
| |
| |
Afbeelding 22. De Rijks HBS te Groningen; foto genomen in februari 1889
De Rijks Hogere Burgerschool in Groningen was de eerste rijksschool van het nieuwe type. Snel na de bekrachtiging van de Wet op het Middelbaar Onderwijs door de koning stelde de Groningse gemeenteraad het gebouw dat toen opgetrokken werd voor het gymnasium beschikbaar voor een HBS. Al in 1864 kon in dat gebouw de HBS worden geopend. Spoedig werd deze behuizing, gelegen in de Pelsterstraat, te klein en in 1869 werd daarom in het noorden van de binnenstad, aan de Nieuwe Kijk in 't Jat-straat, het hierboven afgebeelde gebouw neergezet.
De eerste directeur van de school was de scheikundige J.M. van Bemmelen (1830-1911). Deze had in Groningen bij Van Kerckhoff scheikunde gestudeerd en was tevens assistent van hem geweest. Verder had hij les gegeven aan de Akademie Minerva in Groningen (een industrieschool) en aan de Landhuishoudkundige School, eveneens te Groningen. Daarnaast hield hij zich bezig met scheikundig onderzoek, vooral met de landbouwscheikunde. In 1869, kort voor de gereedkoming van de nieuwe behuizing van de HBS, aanvaardde Van Bemmelen de leiding van de HBS te Arnhem en in 1874 zou hij nog hoogleraar anorganische scheikunde te Leiden worden. De Groningse HBS had dus een uiterst bekwame eerste directeur weten te vinden.
Eén van de bekendste leerlingen van Van Bemmelen in Groningen was Heike Kamerlingh Onnes, die in 1870 admissie-examen voor de universiteit deed. De experimentele vaardigheid van Kamerlingh Onnes zal zeker al in zijn HBS-tijd gestimuleerd zijn.
| |
| |
onderwijs in Utrecht, Gelderland, Noord-Brabant en Limburg. Tien jaar later werd hij hoogleraar natuurkunde in Delft, tot hij om gezondheidsredenen het rustiger ambt van secretaris van de Hollandsche Maatschappij op zich nam. Hij vervulde die functie van 1885 tot 1909 en hij overleed in 1911.
Dank zij de inspanningen van Bosscha werd het regel dat de HBS uitgerust werd met een aparte zaal voor het doen van natuurkundige proeven en een aparte zaal voor scheikundige proeven. Deze practicum-lokalen waren wel klein, maar zeer modern en vaak beter toegerust dan de academische laboratoria. In Deventer werd daartoe bij de oprichting van de HBS in 1864 het instrumentarium van een zieltogend genootschap in zijn geheel naar de school overgebracht. Dat men als HBS-leraar de beschikking had over zo'n practicum-lokaal vormde een van de aantrekkelijke kanten van het leraarschap. Nobelprijs winnaars als Lorentz en Kamerlingh Onnes hebben in hun schoolpracticum de eerste natuurwetenschappelijke vaardigheden opgedaan. Bovendien hebben zij hun voordeel kunnen doen met een tweede bijdrage van Bosscha aan de verhoging van het peil van het natuurkundeonderwijs, zijn in 1865 verschenen Leerboek der natuurkunde.
Gegeven deze omstandigheden was het begrijpelijk dat een groot aantal HBS-leerlingen na hun examen aan de universiteit verder wilde studeren. Omdat de HBS formeel geen toegang tot de universiteit verschafte, moesten de HBS'ers eerst nog staatsexamen gymnasium doen, wat later verzacht werd tot een staatsexamen Grieks en Latijn (waarmee impliciet overigens de gedachte werd losgelaten dat een klassieke gymnasiale vorming de enige goede basis voor een wetenschappelijke studie was). Het aantal studenten in de faculteit van wiskunde en natuurwetenschappen onderging daarom in de jaren zestig een duidelijke stijging, een stijging die overigens na 1876 in een daling zou omslaan (zie afb. 30). De oorzaak voor dat laatste was waarschijnlijk dat het aantal HBS'en niet of nauwelijks meer toenam en dat de beroepskansen voor de afgestudeerden daardoor minder florissant waren geworden. Bovendien zal de economische crisis waarin Nederland verkeerde zijn uitwerking niet gemist hebben. Pas na 1884 zou het aantal studenten weer gaan stijgen. Het gevolg van dit alles was dat zich rond 1880 voor de universitaire docenten een wetenschappelijk paradijs voordeed: weinig collegeverplichtingen, veel tijd voor het doen van eigen onderzoek en het begeleiden van begaafde leerlingen en ten slotte ruime middelen om het onderzoek uit te voeren.
| |
| |
| |
2. Kenmerken van het onderzoek
Ten gevolge van de toenemende specialisatie die de natuurwetenschappen in de negentiende eeuw doormaakten, is het moeilijk de ontwikkeling van de wetenschap in deze tijd nog in algemene termen en als een samenhangend geheel te beschrijven. Toch zijn er wel enkele algemene kenmerken van het natuurwetenschappelijk onderzoek in Nederland aan te wijzen.
In de eerste plaats kan men wijzen op de onmiskenbare professionalisering van de onderzoekers. Voorheen waren hoogleraren vooral docenten; wat zij aan onderzoek deden was mooi meegenomen, maar niemand rekende erop. Na de invoering van de wet van 1876 werd dat anders. Onderwijs en onderzoek gingen bij elkaar horen, onderzoek werd een integraal onderdeel van de taak van de hoogleraren (zie afb. 23).
In de tweede plaats valt de schaalvergroting van het onderzoek op. Om hun onderzoek - samen met assistenten en studenten - naar de eisen van de tijd te kunnen verrichten, moesten de hoogleraren de beschikking hebben over ruime, goed geoutilleerde laboratoria. Elke universiteit beschikte wel over een fysisch of scheikundig kabinet, maar dat waren doorgaans kleine, onbeduidende ruimten, alleen geschikt voor het uitvoeren van demonstratieproeven in de trant van 's Gravesande en Musschenbroek. Tot ver in de negentiende eeuw was het ook tamelijk ongebruikelijk dat studenten actief deel hadden aan het wetenschappelijk onderzoek. In het laatste kwart van de negentiende eeuw werd dat anders: studenten en promovendi werden op grote schaal ingeschakeld en dat vereiste ruimte. Zo zien we na 1880 in verschillende universiteiten grote research-laboratoria ontstaan. Van der Waals richtte in 1881 in Amsterdam het Natuurkundig Laboratorium in, Kamerlingh Onnes begon na zijn benoeming tot hoogleraar in Leiden in 1882 met de opbouw van een laboratorium dat speciaal geschikt was voor het doen van proeven bij lage temperaturen, en Van 't Hoff nam in 1892 het nieuwe scheikundige laboratorium in Amsterdam in gebruik (zie afb. 24).
Dergelijke grootschalige laboratoria deden een beroep op een kwaliteit van de onderzoeker die tevoren minder belangrijk was geweest, namelijk het organisatietalent. De wetenschap was nu niet alleen in overdrachtelijke zin, maar ook letterlijk een bedrijf geworden. Het meest tot de verbeelding sprekende voorbeeld is het cryogene laboratorium van Kamerlingh Onnes in Leiden. Zijn pogingen om steeds lagere temperaturen te bereiken vereisten een zeer veelzijdige organisatie van zowel wetenschappelijk als technisch personeel en een van de belangrijkste personen op het
| |
| |
Afbeelding 23. Het natuurkundig laboratorium van de Rijksuniversiteit Groningen, in 1892 gebouwd ten behoeve van de hoogleraar H. Haga
Dit laboratorium is een goede illustratie van de professionalisering en de differentiatie van het natuurwetenschappelijk onderzoek na 1870. Bij de bouw is namelijk speciaal rekening gehouden met het soort onderzoek dat Haga erin wilde uitvoeren. Haga wilde zich concentreren op fijn aardmagnetisch en galvanometrisch onderzoek en daarvoor was nodig (a) dat de instrumenten trillingsvrij konden worden opgesteld en (b) dat in het gebouw geen ijzer was verwerkt. Het eerste werd bereikt door het laboratorium te bouwen op de plek waar voorheen een bastion in de stadswal had gelegen, dat door zijn last de bodem al stevig had samengedrukt. In die bodem werden massieve stenen pijlers gebouwd met een doorsnee ter grootte van de laboratorium ruimtes. Zo nodig kon een deel van de vloer opengemaakt worden, zodat de instrumenten direct op de pijlers in de grond konden worden opgesteld. Trillingen door werkzaamheden in het gebouw waren dan niet meer merkbaar. Het ijzervrij maken van het gebouw maakte het gebruik van andere metalen (met name koper) noodzakelijk. De horizontale intensiteit van het aardmagnetisme was zo in alle vertrekken gelijk. Overigens verminderde de waarde van het laboratorium voor het doen van fijne magnetische en galvanometrische proeven sterk door de aanleg van een elektrische tram voor het laboratorium langs (rails en bovenleiding zijn op de foto zichtbaar).
| |
| |
laboratorium was de bedrijfschef(!) Flim. Het technisch bedrijf werd zelfs zo belangrijk dat Kamerlingh Onnes in 1890 overging tot de oprichting van een aparte instrumentmakersschool, die aan het laboratorium verbonden was en onder zijn leiding stond. En wie de lijst van onderzoekingen ziet die in het Leidse laboratorium zijn verricht, krijgt de indruk dat Kamerlingh Onnes niet alleen als onderzoeker, maar ook als de organisator van het onderzoek van anderen bijzonder actief is geweest. Het management had ook in de wetenschap zijn intrede gedaan.
De ‘industrialisering’ van de wetenschap komt onder andere tot uiting in de toenemende scheiding tussen experimenteel en theoretisch werk, vooral in de natuurkunde. Rond 1800 waren de klassieke, mathematische natuurwetenschappen samengevloeid met de meer baconiaanse, experimentele natuurwetenschappen. Uit die samenvoeging van wiskunde en experiment was toen de moderne natuurkunde ontstaan. Na korte tijd trad de oude tweedeling echter opnieuw op, maar nu in de gedaante van een scheiding tussen experimentele en theoretische natuurkunde. Men kan dit zien als een gevolg van een onoverbrugbare mentale kloof, maar ook als een zinvolle werkverdeling. Het was niet langer mogelijk de gehele natuurkunde, zowel in haar theoretische als in haar experimentele gedaante, actief te bewerken. Naast theoretici als Lorentz en Van der Waals zien we experimentele natuurkundigen als Zeeman en Kamerlingh Onnes optreden, die het theoretische werk van de eerstgenoemden experimenteel uitwerkten en toetsten.
De samenwerking tussen de experimentele en de theoretische natuurkundigen wijst er al op dat de genoemde scheiding van werkzaamheden het onderzoek niet hoefde te schaden. Er ontstond in Nederland in de tweede helft van de negentiende eeuw een effectief wetenschappelijk netwerk van onderzoekers, dat het mogelijk maakte dat de ene onderzoeker de ander op beslissende punten kon helpen en beïnvloeden, ook al was hij verbonden aan een universiteit in een andere stad. Kamerlingh Onnes verrichtte in Leiden onderzoek dat in het verlengde lag van het werk van de Amsterdamse hoogleraar Van der Waals. Verder begeleidde hij in zijn laboratorium het promotieonderzoek van Pieter Zeeman, een assistent van zijn Leidse collega Lorentz. Zeemans ontdekking van de magnetische splitsing van de spectraallijnen kwam in Kamerlingh Onnes' laboratorium tot stand, ook al lag dit onderzoek geheel buiten het aandachtsveld van de grote experimentator. Minder bekend, maar niet onbelangrijk is de bemiddelende rol van de Amsterdamse wiskundige Korteweg geweest, promovendus van Van der Waals en zelf promotor van de wiskundige Brouwer. Deze en andere voorbeelden tonen aan dat er in Nederland
| |
| |
Afbeelding 24. Het oude en het nieuwe chemische laboratorium van de universiteit van Amsterdam, respectievelijk aan de Groenburgwal en aan de Nieuwe Prinsengracht
De transformatie die de natuurwetenschappen in Nederland in het laatste kwart van de negentiende eeuw doormaakten is de meest zichtbare van alle veranderingen sinds de zestiende eeuw geweest. Terwijl voorheen de werkplaatsen der wetenschap ondergebracht werden in gebouwen die met een andere bestemming gebouwd waren, en terwijl tegenwoordig nieuwe universiteitscomplexen op afgelegen of geïsoleerde plekken worden gebouwd (de Uithof in Utrecht, Paddepoel in Groningen), werd de gewone burger in de laatste jaren der negentiende eeuw door de bouw van imposante laboratoria midden in de stad aanschouwelijk gemaakt welke schaalvergroting de natuurwetenschap had ondergaan. Toen Van 't Hoff in Amsterdam zijn werk begon, was zijn laboratorium gevestigd in een oud en somber huis aan de Groenburgwal, maar in 1892 konden hij en zijn collega Gunning een ruim opgezet nieuw laboratorium op een markant punt in de stad betrekken (zie ook afb. 23).
| |
| |
een hechte natuurwetenschappelijke gemeenschap was ontstaan en dat de onderzoekers niet meer los van elkaar onderzoek verrichtten; voortdurend hielden zij het oog gericht op elkaars werk. Van groot belang daarbij was de Koninklijke Akademie van Wetenschappen in Amsterdam, die nu optrad als een echt wetenschappelijk forum. In voordrachten voor de Akademie werden nieuwe onderzoekingen gepresenteerd, die vervolgens in de Verhandelingen konden worden gepubliceerd.
| |
3. Enige onderzoekslijnen
Als men de Tweede Gouden Eeuw van de Nederlandse natuurwetenschap in één bepaald jaar zou willen laten beginnen, moet men wel het jaar 1873 nemen. In dat jaar verscheen namelijk de dissertatie van Van der Waals, Over de continuïteit van den gas- en vloeistoftoestand, een bijdrage aan de mechanische warmtetheorie of thermodynamica van internationale allure. Een jaar later, in 1874, brak Nederland op een geheel ander terrein door toen de jonge scheikundige Van 't Hoff een brochure liet verschijnen waarin hij de grondslag legde voor de stereochemie. Weer een jaar later, in 1875, promoveerde in Leiden Lorentz op een proefschrift getiteld Over de theorie der terugkaatsing en breking van het licht, waarin hij een elektromagnetische verklaring van bepaalde lichtverschijnselen gaf. Met deze drie publikaties zijn tegelijk al drie onderzoekslijnen of clusters van onderzoekingen genoemd die het beeld van de Nederlandse natuurwetenschap in de late negentiende eeuw hebben bepaald. We zullen ze, aangevuld met enkele andere onderzoekslijnen, stuk voor stuk behandelen om de in het voorgaande genoemde algemene kenmerken op de verschillende terreinen van concrete voorbeelden te voorzien.
Van der Waals, Kamerlingh Onnes en het gedrag van gassen - Hoe vruchtbaar de samenwerking tussen een theoretisch en een experimenteel fysicus kon zijn, wordt gedemonstreerd door de wijze waarop het theoretische werk van de Amsterdamse hoogleraar Van der Waals experimenteel werd getoetst en uitgewerkt door zijn Leidse collega Kamerlingh Onnes.
Johannes Diderik van der Waals werd in 1837 in Leiden geboren. Door de geringe welstand van zijn ouders kon hij slechts de MULO doorlopen, maar door het behalen van allerlei onderwijsaktes wist hij zich op te werken tot hoofdonderwijzer en in 1865 tot leraar natuurkunde aan de HBS in Deventer. In 1866 werd hij in dezelfde functie verbonden aan een HBS in Den Haag. Omdat hij vanwege een deficiënte vooropleiding formeel geen academische examens mocht afleggen, kon hij pas wis-en natuurkunde gaan studeren toen
| |
| |
hem dispensatie verleend werd. In 1871 legde hij het doctoraal examen af en in 1873 promoveerde hij. Na de verheffing van het Athenaeum in Amsterdam tot universiteit werd hij in 1877 hoogleraar natuurkunde. Van 1896 tot 1912 was hij tevens secretaris van de Koninklijke Akademie van Wetenschappen en hij zorgde er in die functie voor dat de Verhandelingen voortaan ook in het Engels werden gepubliceerd. Toen hij in 1908 met emeritaat ging, werd hij opgevolgd door zijn zoon J.D. van der Waals jr. De Nobelprijs voor natuurkunde werd hem twee jaar later toegekend. Hij overleed in 1923.
Toen Van der Waals zijn dissertatie (Over de continuïteit van den gas- en vloeistoftoestand) publiceerde, was hij een volslagen onbekende leraar aan een HBS, maar zijn proefschrift maakte hem in één klap beroemd. De Britse fysicus James Clerk Maxwell schreef in 1875 dat het proefschrift van Van der Waals menig buitenlands onderzoeker zou aansporen Nederlands te leren en de Duitse natuurkundige Voigt verklaarde later:
‘Der Wendepunkt zu dem Aufsteigen der Niederlände zu einer Grossmacht im Gebiet der Physik bezeichnet das Jahr 1873 durch das Erscheinen der genialen Dissertation von Van der Waals’.
In zijn dissertatie leidde Van der Waals de algemene gaswet van Boyle-Gay Lussac, die zegt dat van een afgesloten hoeveelheid gas het produkt van spanning en volume, gedeeld door de absolute temperatuur, constant is, af voor verdichte gassen en vloeistoffen (waartussen volgens Van der Waals in navolging van de Schot Andrews sprake was van continuïteit). De wet van Boyle-Gay Lussac gold voor ideale gassen, waarin de gasdeeltjes beschouwd werden als punten zonder volume. Bij verdichte gassen en vloeistoffen moet echter rekening gehouden worden met het eigen volume van de gasdeeltjes (die niet alleen tegen de wand van het vat, maar ook tegen elkaar botsen) en met de onderlinge aantrekkingskracht van de deeltjes (die alleen op zeer korte afstand merkbaar is). Langs zuiver theoretische weg slaagde Van der Waals erin de wet van Boyle-Gay Lussac zo om te werken dat ook met die factoren rekening gehouden werd. Die nieuwe, bijgewerkte formule, de ‘toestandsvergelijking van Van der Waals’ genoemd, had de vorm:
(p + a/v2). (v-b) = R.T,
waarin de constanten a en b afhankelijk zijn van de aantrekkende kracht en het volume van de gasmoleculen. Deze constanten zijn voor elke stof weer anders.
| |
| |
Voor waterstof kon Van der Waals met gebruikmaking van enkele experimentele gegevens zelfs komen tot een ruwe berekening van de grootte van de gasmoleculen, hetgeen belangrijk was omdat algemeen nog werd getwijfeld aan het bestaan van atomen en moleculen. Sommige onderzoekers wilden hooguit atomen als nuttige gedachtenconstructies toelaten, anderen gingen verder en ontzegden het atomisme elk nut; zij wilden alle verschijnselen in de natuur terugbrengen tot transformaties van energie. In het laatste decennium van de negentiende eeuw kregen deze ‘energetici’ grote aanhang en de kinetische gastheorie waar Van der Waals aan werkte leek op losse schroeven te staan. Zowel in zijn oratie in 1877 als in zijn rede bij de overhandiging van de Nobelprijs verklaarde Van der Waals echter volkomen overtuigd te zijn van de realiteit van atomen en moleculen.
Een van de conclusies die uit de toestandsvergelijking getrokken kon worden was dat (zoals anderen reeds geponeerd hadden) elke stof een zogenaamde ‘kritische temperatuur’ heeft, een temperatuur waarboven zelfs de meest extreme druk nog niet leidt tot de overgang van de gasfase naar de vloeistoffase. Die kritische temperatuur speelde een grote rol in het verdere werk van Van der Waals. In een publikatie uit 1880 gebruikte hij de kritische temperatuur (met de overeenkomstige begrippen ‘kritische druk’ en ‘kritisch volume’) om uit zijn toestandsvergelijking de constanten a en b te elimineren en zo voor alle stoffen hetzelfde te maken. Dat gelukte hem door druk, volume en temperatuur niet in hun gewone absolute maat, maar in hun kritische maat uit te drukken, dat wil zeggen, zoveel maal hun kritische druk, volume en temperatuur. Zo rolde er een eenvoudige formule uit, de wet van de overeenstemmende toestanden, die leerde dat stoffen niet bij dezelfde absolute temperatuur, druk en volume moesten worden vergeleken, maar bij een gelijk aantal keren hun kritische temperatuur, druk en volume. Als stoffen vergeleken worden bij een gelijk aantal keren hun kritische waarden, bevinden ze zich in vergelijkbare, overeenstemmende toestanden. Zo leert de wet dat alle stoffen een gelijksoortig gedrag vertonen, zij het op zeer verschillende schalen. Een gevolg van deze wet was dan ook dat als men het gedrag van een stof kent, men door berekening van de kritische waarden van andere stoffen ook het gedrag van die stoffen kan voorspellen. Tien jaar na de publikatie van de wet van de overeenstemmende toestanden breidde Van der Waals de theorie nog uit tot binaire mengsels, mengsels van twee stoffen die een zeer ingewikkeld samenstel van fasen kunnen vertonen.
Van der Waals was bij uitstek een theoretisch fysicus. Zelf heeft hij nooit een experiment uitgevoerd en op zijn colleges werden de proeven
| |
| |
uitgevoerd door een assistent. Hij had echter wel degelijk grote belangstelling voor experimenten. In het nieuwe natuurkundig laboratorium waarover hij in 1881 de beschikking kreeg werd geregeld onder zijn leiding geëxperimenteerd. Bovendien onderhield hij nauwe contacten met de Leidse fysicus Kamerlingh Onnes, die zijn veel beter uitgeruste laboratorium dienstbaar maakte aan het experimentele onderzoek van de verschijnselen die Van der Waals uitsluitend in theoretische zin had behandeld.
Heike Kamerlingh Onnes, in 1853 te Groningen geboren, was de zoon van een fabrikant die hem haast uit principe op de HBS in zijn geboortestad deed. Toch ging hij na het eindexamen gehaald te hebben en aanvullende examens voor Grieks en Latijn te hebben afgelegd in Groningen wis- en natuurkunde studeren. Tijdens deze studie bracht hij ruim twee jaar door aan de universiteit van Heidelberg (1871-1873). Kamerlingh Onnes studeerde af in 1876 en promoveerde in 1879 op een proefschrift Nieuwe bewijzen voor de aswenteling der aarde. Hij was ondertussen in 1878 assistent geworden aan de Polytechnische School te Delft, waar hij onder andere Bosscha verving toen deze ziek was. In 1882 volgde zijn benoeming tot hoogleraar in de proefondervindelijke natuurkunde en de meteorologie te Leiden. Het oude Fysische kabinet daar wist hij in korte tijd om te bouwen tot een modern laboratorium dat speciaal toegerust was voor het onderzoek bij lage temperaturen. In 1908 slaagde hij erin vloeibaar helium te verkrijgen. Daarvoor werd hem in 1913 de Nobelprijs voor natuurkunde verleend. Kamerlingh Onnes ging in 1924 met emeritaat en overleed in 1926.
Kamerlingh Onnes had in zijn Delftse tijd voor het eerst kennis gemaakt met het theoretisch-wiskundige werk van Van der Waals. Geïnspireerd door diens dissertatie ging hij zelf ook over tot moleculair-theoretische studiën en in 1881, een jaar na Van der Waals' publikatie van zijn wet van de overeenstemmende toestanden, gaf Kamerlingh Onnes onafhankelijk van zijn Amsterdamse voorbeeld een alternatieve afleiding van dezelfde wet. Maar het eigenlijke levensdoel dat Kamerlingh Onnes zich stelde was niet het overtreffen van het theoretische werk van Van der Waals; zijn doel was het om die theoretische beschouwingen proefondervindelijk te toetsen en zo de kennis der moleculaire verschijnselen uit te breiden. In zijn oratie van 1882, De beteekenis van het quantitatief onderzoek in de natuurkunde, betoogde hij dat juist in de kleine, experimenteel gevonden afwijkingen van de natuurkundige theorieën aanwijzingen konden schuilen voor anders onopgemerkte eigenaardigheden in de bouw en het gedrag van de deeltjes waaruit de materie is opgebouwd. ‘Door meten tot
| |
| |
Afbeelding 25. Links: de heliuminstallatie van Kamerlingh Onnes, daags na de succesvolle vloeibaarmaking van helium, 1908; rechts: schematische voorstelling van het vloeibaar maken van helium
Hoe ging het vloeibaar maken van helium in zijn werk? Helium kan niet in één keer vloeibaar gemaakt worden, bij voorbeeld door het opvoeren van de druk tot extreme hoogte. Elk gas kent namelijk een zogenaamde kritische temperatuur, boven welke zelfs de grootste samenpersing niet leidt tot de vloeibare toestand. Voor helium is die kritische temperatuur zeerlaag, 5,2 K (= -268°C). Via andere stappen moet helium eerst onder die temperatuur gebracht worden.
Via de cascade-methode van Pictet (een stof die bij kamertemperatuur samengeperst is laat men onder verlaagde druk koken, waarbij een zodanig temperatuursverlaging optreedt dat een volgende stof zover afgekoeld kan worden dat deze - onder haar kritische temperatuur - ook samengeperst kan worden) en de methode van de adiabatische expansie (bij plotselinge uitzetting van een gas in een vacuümgezogen ruimte treedt temperatuurverlaging op) wist de Engelsman Dewar in 1898 als eerste waterstof vloeibaar te maken. Kamerlingh Onnes wist echter als eerste helium vloeibaar te maken (zie schema). Samengeperste helium komt, nadat het is afgekoeld, in de slang vormige refrigerator A, waaromheen waterstofligt dat onder lage druk verdampt en een temperatuur van -258°C heeft. Dan doorloopt het helium de regeneratorspiraal B en ontspant het zich bij het expansieventiel. Daar treedt dan de gewenste vloeibare toestand op. De vloeistof wordt opgevangen en op temperatuur gehouden in om elkaar liggende Dewar-glazen (isolerend glaswerk), waarvan de niet-vacuümgezogen gedeelten gevuld zijn met vloeibare waterstof, vloeibare lucht en alcohol.
| |
| |
weten - zou ik als zinspreuk boven elk physisch laboratorium willen schrijven.’
De experimentele toetsing en verfijning van de theorieën van Van der Waals voerden Kamerlingh Onnes als vanzelf tot het onderzoek van gassen bij zeer lage temperaturen, niet ver boven het absolute nulpunt (-273,2°C). Bij lage temperaturen hebben de moleculen van een stof een geringe snelheid, waardoor de fijnere eigenschappen van de stof beter bestudeerd kunnen worden. Bovendien liet de toestandsvergelijking van Van der Waals zich het duidelijkst toetsen bij gassen waarvan de moleculen een eenvoudige bouw hebben en uit slechts één, desnoods twee atomen bestaan. Deze stoffen, zoals zuurstof en waterstof, hebben echter een zeer lage kritische temperatuur, zodat de overgang naar de vloeistoffase niet bij normale temperaturen kan plaatsvinden.
Het gas met de laagste kritische temperatuur was helium, en het grootste moment in zijn carrière was ongetwijfeld de dag dat Kamerlingh Onnes erin slaagde dit gas bij -269°C vloeibaar te maken. Dat was op 10 juli 1908. Helium was echter pas in 1895 ontdekt, toen de onderzoekingen van Kamerlingh Onnes al vele jaren gaande waren en speciaal gericht waren op het vloeibaar maken van waterstof. Door vertragingen bij de noodzakelijke ombouw van zijn laboratorium slaagde hij er niet in als eerste vloeibaar waterstof te maken. Die eer was voorbehouden aan zijn Engelse collega en concurrent James Dewar. Maar Kamerlingh Onnes was wel de eerste die vloeibaar helium wist te maken en tot 1923 bleef hij ook de enige. In die tijd bouwde het Leidse laboratorium op het gebied van het onderzoek bij lage temperaturen een grote voorsprong op. Niet zonder reden werd Kamerlingh Onnes, die behalve de opbouw van zijn cryogene laboratorium ook de oprichting van de Association Internationale du Froid en de Nederlandse Vereniging voor Koeltechniek op zijn naam heeft staan, ooit ‘le gentleman du zéro absolu’ genoemd.
Hoewel de jacht op vloeibaar helium en temperaturen zo dicht mogelijk bij het absolute nulpunt sterk tot de verbeelding sprak, was het werkelijke doel van die onderzoekingen toch gelegen in de studie van de eigenschappen van stoffen bij zeer lage temperaturen. De eigenlijke bekroning van het werk van Kamerlingh Onnes was derhalve de ontdekking van de supergeleiding, in 1911. Van sommige metalen daalde bij een voor dat metaal karakteristieke temperatuur de elektrische weerstand plotseling tot nul; hij verdween dus geheel. Een rechtstreeks gevolg daarvan was het reeds voorspelde verschijnsel van de persisterende stromen: was eenmaal in een gesloten, supergeleidende kring stroom opgewekt, dan bleef de stroom daarin rondlopen, zonder aanwezigheid van een stroombron.
| |
| |
Door het wegvallen van de weerstand verminderde de stroom niet in sterkte. Later bleek supergeleiding een quantumeffect te zijn en verklaard te moeten worden in termen van de nieuwe quantumfysica. Het latere onderzoek van Kamerlingh Onnes richtte zich toen op de toetsing van de quantumhypotheses bij extreem lage temperaturen.
Lorentz, Zeeman en het elektromagnetisme-Toen Kamerlingh Onnes op een dag in 1897 een gezelschap leraren in zijn laboratorium ontving, hield hij een inleidende toespraak over het werk dat in het laboratorium werd verricht. Bij die gelegenheid verklaarde hij dat hij van begin af aan zijn laboratorium in dienst had gesteld ‘enerzijds van de moleculaire theorie van Van der Waals, anderzijds van de elektromagnetische theorieën aan wier ontwikkeling door Lorentz zulk een belangrijk aandeel is genomen’. Met dat laatste doelde hij vooral op de magnetische splitsing van spectraallijnen die het jaar tevoren in zijn laboratorium tot stand was gebracht en die verklaard kon worden met behulp van de theorieën van Lorentz, zijn directe collega.
Hendrik Antoon Lorentz was bijna even oud als Kamerlingh Onnes. Hij was in 1853 te Arnhem geboren. In 1866 werd hij toegelaten tot de plaatselijke HBS en in 1870 ging hij in Leiden wis- en natuurkunde studeren. Na zijn kandidaats in 1871 werd hij leraar aan een avondschool in Arnhem, maar hij studeerde verder in Leiden. In 1873 legde hij het doctoraal examen af, in 1875 volgde een promotie op een dissertatie met de titel Over de theorie der terugkaatsing en breking van het licht. In 1877 werd de leerstoel van de Leidse fysicus Rijke gesplitst in een leerstoel voor theoretische en een voor experimentele natuurkunde; Rijke zelfbehield de experimentele natuurkunde, Lorentz werd hoogleraar theoretische fysica. In de jaren tachtig concentreerde hij zich op de moleculaire fysica en de thermodynamica, na 1890 richtte hij zich op de elektromagnetische verschijnselen. Vanaf 1898 was hij een graag geziene deelnemer aan allerlei congressen, waaraan hij vaak als voorzitter deelnam (zie afb. 29). In 1902 ontving hij de Nobelprijs voor natuurkunde, samen met zijn vroegere assistent Zeeman. In 1910 zette hij zijn ordinariaat om in een buitengewoon hoogleraarschap, om zich als curator van Teylers Fysische kabinet aan zijn onderzoek te kunnen wijden. Na een interval van twee jaar werd hij in Leiden opgevolgd door Ehrenfest. Tot op hoge leeftijd bleef Lorentz actief. In 1918 werd hij nog voorzitter van een commissie die de gevolgen van een afsluiting van de Zuiderzee moest berekenen. In 1926 publiceerde hij het eindrapport. Twee jaar later, in 1928, overleed Lorentz.
In zijn proefschrift had Lorentz zich ten doel gesteld enkele toen nog niet begrepen optische verschijnselen te verklaren met behulp van de elektro-
| |
| |
magnetische lichttheorie. Hij baseerde zich op de door de Duitse fysicus Helmholtz geherformuleerde theorie van Maxwell, waarin een elektromagnetische werking zich voortplant via een tussenstof met mechanische eigenschappen, de elektromagnetische ether. Lorentz wist zijn doel te bereiken en concludeerde dan ook dat ‘aan Maxwells hypothese de voorrang boven de vroegere undulatietheorie moet worden toegekend’.
Aan het slot van zijn dissertatie noemde Lorentz nog enige verschijnselen die nadere bestudering verdienden. Daarmee schetste hij voor zichzelf een werkprogramma, dat hij tijdens zijn hoogleraarsschap zou afwerken. De onderzoekingen die hij in dat kader verrichtte, laten een geleidelijke ontwikkeling van zijn opvattingen over de verhoudingen tussen materie en ether zien.
In 1878 maakte Lorentz een scherpe scheiding tussen materie en ether. Elektromagnetische verschijnselen spelen zich af in de ether, die de vrije ruimte en de ruimte tussen de moleculen vult. De moleculen spelen alleen een rol in zijn theorie voor zover zij een lading dragen en daarmee de toestand van de ether beïnvloeden. Anders dan Maxwell nam hij aan dat elektromagnetische werkingen werkingen op afstand zijn.
Na enige jaren aan de thermodynamica gewerkt te hebben, keerde Lorentz rond 1890 terug tot het elektromagnetisme. Aannemende dat de ether volkomen in rust is en dat materiële lichamen zich vrij door de ether kunnen bewegen, ontwikkelde hij een theorie over elektromagnetische verschijnselen in bewegende lichamen (bij voorbeeld de aarde). Omdat naar zijn mening Heinrich Hertz in 1888 overtuigend het bestaan van elektromagnetische golven had aangetoond, verwierp Lorentz nu de werking op afstand, maar hij gaf tegelijkertijd het streven op om een mechanisch model van de ether te ontwerpen. Hij had genoeg aan het mathematische formalisme van de theorieën van Maxwell en achtte een mechanische interpretatie niet langer noodzakelijk. Daarmee was in feite de ether van materiële eigenschappen ontdaan.
In 1892 publiceerde Lorentz in een artikel in de Archives néerlandaises, ‘La théorie electromagnétique de Maxwell et son application aux corps mouvants’, voor het eerst de theorie die later als de ‘electronentheorie’ bekend zou staan. Lorentz preciseerde zijn denkbeelden over de wisselwerking tussen ether en elektrische ladingen door deze laatste toe te schrijven aan kleine en snel rondlopende deeltjes in de moleculen. In het artikel hadden deze geladen deeltjes nog geen naam, later zou hij ze eerst ‘ionen’ en vervolgens ‘electronen’ noemen. Die deeltjes vormen kleine kringstroompjes en wanneer verstoringen in die stroompjes worden doorgegeven door de ether ontstaan er elektrische stromen, magnetische wer-
| |
| |
kingen en zelfs cohesie tussen materiedeeltjes. Omdat Lorentz ervan af zag zijn elektronentheorie een mechanische interpretatie te geven, was deze theorie een fundamentele aantasting van het nog steeds heersende mechanistische fysische wereldbeeld.
De theorie van Lorentz was evenwel al bij verschijnen geconfronteerd met een groot probleem. Door de Amerikaanse fysici Michelson en Morley was in 1887 een uitvoerig experiment opgesteld om de invloed van de aardbeweging op de lichtsnelheid aan te tonen. Doordat zowel het licht als de aarde bewegen ten opzichte van de onbeweeglijke ether, zou de op aarde gemeten lichtsnelheid in de bewegingsrichting van de aarde een andere grootte moeten hebben dan loodrecht daarop. Omdat er geen verschil kon worden gevonden, leek het experiment te bewijzen dat de ether met de aarde meebeweegt. Lorentz kon deze weerlegging van zijn theorie alleen verklaren door de nogal verrassende hypothese in te voeren dat lichamen die zich ten opzichte van de echter bewegen een verkorting in de bewegingsrichting ondergaan, waarvan de grootte afhankelijk is van hun snelheid. Door deze ‘Lorentz-contractie’ (die al eerder gesuggereerd was door de Ier FitzGerald) werd een verandering in de lichtsnelheid exact gecompenseerd door een evenredige verkorting van de grootte van de lichtweg in het meetapparaat. In zijn monografie Versuch einer Theorie der Electrischen und Optischen Erscheinungen in Bewegten Körpern uit 1895 werkte Lorentz deze gedachte verder uit, maar hij kon de indruk niet wegnemen dat het toch om een ad hoc-hypothese ging. Het leek iemand als Einstein eenvoudiger aan te nemen dat de ether helemaal niet bestond.
Een jaar later ontving Lorentz' elektronentheorie evenwel weer een belangrijke bevestiging doordat Lorentz in staat was met zijn theorie een bevredigende verklaring te geven van de magnetische splitsing van spectraallijnen, een optisch verschijnsel dat in het laboratorium van Kamerlingh Onnes ontdekt was door de jonge privaatdocent in de natuurkunde, Pieter Zeeman.
Pieter Zeeman was in 1865 in Zonnemaire bij Zierikzee geboren en had in deze laatste plaats de HBS doorlopen. Na het aanvullingsexamen voor Grieks en Latijn ging hij in 1885 in Leiden wis- en natuurkunde studeren. In 1890 werd hij assistent van Lorentz en in 1893 promoveerde hij op het verschijnsel van Kerr. Na een studieverblijf in Straatsburg werd hij in 1894 toegelaten als privaatdocent te Leiden. In 1896 ontdekte hij daar dat magnetische splitsing van spectraallijnen mogelijk was. Op voorspraak van Van der Waals werd Zeeman in 1897 benoemd tot lector in Amsterdam, in 1900 tot buitengewoon en in 1908, toen Van der Waals met emeritaat ging, tot gewoon hoogleraar en directeur van het Natuurkundig laboratorium. Ondertussen had hij in 1902
| |
| |
samen met Lorentz de Nobelprijs voor natuurkunde ontvangen. Zeeman trad in 1935 af als hoogleraar en overleed in 1943.
Het proefschrift van Zeeman handelde over een verschijnsel, ontdekt door de Engelse fysicus Kerr, dat betrekking heeft op de terugkaatsing van gepolariseerd licht tegen een ijzeren gepolijst vlak dat magnetisch gemaakt kan worden. Na zijn terugkeer uit Straatsburg heeft Zeeman steeds verder gewerkt op het grensgebied van magnetisme en lichttheorie dat hij in zijn dissertatie beroerd had.
Faraday had al in 1862 het vermoeden uitgesproken dat een magneet invloed heeft op de wijze waarop licht wordt uitgezonden en in de elektromagnetische lichttheorie van Maxwell, uitgewerkt door onder anderen Lorentz, lag dat nog meer voor de hand. Zeeman kreeg zijn kans toen in 1896 Kamerlingh Onnes het werk dat in zijn laboratorium werd verricht om waterstof vloeibaar te maken op last van de overheid moest stilleggen. Men vreesde ontploffingsgevaar en wilde de risico's van het onderzoek eerst tot een aanvaardbaar minimum terugbrengen. In de twee jaren die met het veiligheidsonderzoek gemoeid waren, werden in het laboratorium noodgedwongen vooral elektromagnetische proeven genomen. Bij een van die proeven slaagde Zeeman erin de spectraallijnen van een natriumvlam die tussen een elektromagneet was geplaatst eerst te verbreden en vervolgens zelfs te splitsen. Daarmee was het bewijs geleverd dat er een directe invloed is van de magneetkracht op de deeltjes die het licht uitzenden.
Kamerlingh Onnes deelde op zaterdag 31 oktober 1896 de ontdekking van Zeeman mee in een
vergadering van de Koninklijke Akademie en al de maandag daarop wist Lorentz, die niet eerder
van de ontdekking gehoord had, met een verklaring van het verschijnsel in termen van zijn
elektronentheorie te komen. Bovendien voorspelde hij dat de randen van de spectraallijnen
gepolariseerd licht zouden uitstralen, hetgeen inderdaad het geval bleek te zijn. Dat was echter
slechts het begin van de samenwerking tussen de theoreticus Lorentz en de experimentator Zeeman.
Uit de waargenomen polarisatieverschijnselen wist Zeeman af te leiden dat de trillende
elektrische deeltjes die het licht uitzonden negatief geladen moesten zijn. Voorts kon Zeeman
met behulp van de theorie van Lorentz uit de verbreding van de spectraallijnen de verhouding van
de lading van het elektrische deeltje tot zijn massa bepalen. Gekoppeld aan gegevens over het
verschijnsel van de elektrolyse leverde dit een eerste bepaling op van de massa van de
elektronen. Daarmee was aangetoond dat de spectroscopie van Zeeman een belangrijk instrument was
om door te dringen in de bouw der atomen.
| |
| |
Later heeft de samenwerking tussen Lorentz en Zeeman zich op andere terreinen afgespeeld. Tussen 1913 en 1923 heeft Zeeman in het Amsterdamse laboratorium metingen verricht ter bepaling van de lichtsnelheid in bewegende voorwerpen. Het Natuurkundig laboratorium bleek voor deze proeven, evenals voor de spectroscopische metingen, eigenlijk ongeschikt omdat het gebouw vanwege de slappe veenbodem waarop het gebouwd was niet trillingsvrij was. Daarom werd in 1923 een nieuw laboratorium gebouwd, waarin naar het voorbeeld van het Groningse laboratorium van Haga (zie afb. 23) de instrumenten direct op de zeer massieve pijlers geplaatst konden worden.
De spectroscopische onderzoekingen die Lorentz en Zeeman verrichtten waren aanvankelijk een ondersteuning van de elektronentheorie van Lorentz, maar later keerde dit onderzoek zich juist tegen die theorie. De spectraallijnen van steeds meer stoffen werden in steeds meer lijnen gesplitst en het werd voor de theorie van Lorentz vrijwel onmogelijk daar bevredigende verklaringen voor te geven. Het atoommodel van de Deense fysicus Niels Bohr bleek tegen 1920 de waargenomen verschijnselen beter te kunnen verklaren.
In de eerste decennia van de twintigste eeuw heeft de elektronentheorie van Lorentz het zowel tegen de relativiteitstheorie van Einstein als de atoomtheorie van Bohr en anderen moeten afleggen. Lorentz heeft zich nooit werkelijk tegen de nieuwe, radicalere opvattingen van met name Einstein uitgesproken en zijn contractietheorie anticipeert in zekere zin ook op de relativiteitstheorie. Eén stap heeft Lorentz nooit kunnen doen: het denkbeeld dat er zoiets als een ether bestaat heeft hij nooit willen opgeven. Hij kon zich een fysische theorie waarin trillingen en krachten werden doorgegeven zonder dat er sprake was van een dragend medium niet goed voorstellen. Een minimale aanschouwelijkheid moest naar zijn idee een fysische theorie toch hebben, ook al was de mathematische vorm datgene waar de fysicus mee werkte.
Hier dringt zich onweerstaanbaar de vergelijking op met Lorentz' evenknie uit de zeventiende eeuw, Christiaan Huygens. Tussen beiden bestaan vele overeenkomsten: de rimpelloze volmaaktheid die Hooykaas bij Huygens herkende, komen we ook tegen bij Lorentz, en het ontbreken van filosofische uitspraken is bij Huygens is niet minder opvallend dan bij Lorentz, van wie het aantal bespiegelende opmerkingen op de vingers van een hand te tellen is. Welnu, zoals Lorentz het denkbeeld van de ether niet wilde loslaten, kon Huygens, ondanks zijn bewondering voor het mathematisch genie van Newton, niet met hem meegaan in de introductie van een begrip (universele gravitatie) dat geen mechanistische verklaring
| |
| |
kreeg. Is het deze weigering om werkelijk met de vertrouwde kaders van een mechanistische natuurwetenschap te breken, die Huygens en Lorentz verhinderd heeft een Newton en een Einstein te worden?
Van 't Hoff, Bakhuis Roozeboom en de fysische chemie - Een arbeidsverdeling zoals die zich in de natuurkunde voordeed tussen de theoretische en de experimentele natuurkunde heeft zich in de tweede helft van de negentiende eeuw in de scheikunde niet voorgedaan. Toch won een theoretische en in het bijzonder wiskundige benadering van chemische verschijnselen in de loop der jaren steeds meer aan belang. Een zeer duidelijke aanwijzing daarvoor is het ontstaan en de opbloei van de fysische chemie, een tak van de scheikunde die grenst aan de natuurkunde en een tak ook waarin de natuurkundige beschouwingswijze voor een sterk theoretisch accent zorgde. Eén van de grondleggers van deze subdiscipline van de scheikunde was J.H. van 't Hoff.
Jacobus Henricus van 't Hoff, in 1852 in Rotterdam geboren, doorliep in zijn geboortestad de HBS. Na zijn eindexamen ging hij in 1869 studeren aan de Polytechnische School te Delft, hoewel hij meer in de theoretische dan in de technische kant van de scheikunde was geïnteresseerd. Na een vrijstelling voor Grieks en Latijn ging Van 't Hoff in 1871 dan ook scheikunde studeren ín Leiden. Hij bezocht het beroemde chemisch laboratorium van Kekulé in Bonn en legde na terugkomst in 1873 in Utrecht het doctoraal examen af. Wederom trok hij naar het buitenland, nu naar Wurtz in Parijs. Terug in Nederland publiceerde hij een brochure over het asymmetrische koolstofatoom, waarmee hij de basis legde voor de ontwikkeling van de stereochemie, en nog in hetzelfde jaar, 1874, promoveerde hij in Utrecht. Hij had moeite een betrekking te vinden, maar werd uiteindelijk leraar aan de Veeartsenijschool in Utrecht. Zijn academische loopbaan begon toen hij in 1877 tot lector in de chemie te Amsterdam werd benoemd. In 1878 volgde zijn benoeming tot gewoon hoogleraar in de chemie, de mineralogie en de geologie. In 1896 aanvaardde hij een benoeming als lid van de Pruisische Akademie van Wetenschappen te Berlijn, waar hij zich geheel aan het onderzoek kon wijden. De eerste Nobelprijs voor scheikunde werd in 1901 aan Van 't Hoff toegekend. Hij overleed in Berlijn in 1911.
De publikatie waarmee Van 't Hoff zijn naam als scheikundige vestigde was een slechts 12 bladzijden tellende brochure met de lange titel Voorstel tot uitbreiding der tegenwoordig in de scheikunde gebruikte structuurformules in de ruimte; benevens een daarmee samenhangende opmerking omtrent het verband tussen optisch actief vermogen en chemische constitutie van organische verbindingen. Hij verklaart daarin hoe organische verbindingen die een zelfde
| |
| |
chemische samenstelling hebben en door één en dezelfde structuurformule kunnen worden voorgesteld toch verschillende eigenschappen kunnen hebben. Zijn verklaring berust op de aanname dat de atomen niet in een plat vlak, maar in de ruimte liggen en verschillende ruimtelijke structuren kunnen vormen (zie afb. 26).
Het kleine boekje van Van 't Hoff was het begin van de stereochemie, maar aanvankelijk bleef het onopgemerkt. Buys Ballot was een van de weinigen die er wat in zag; hij bezorgde de jonge chemicus een aanstelling aan de Veeartsenijschool te Utrecht. Ook een Franse vertaling wekte geen belangstelling. Pas na het uitkomen van een Duitse vertaling kwam het boekje onder de aandacht van de internationale geleerde wereld, voornamelijk door een vernietigende kritiek van de vooraanstaande scheikundige Kolbe. Deze schreef:
‘Een zekere dr. J.H. van 't Hoff, aan de Veeartsenijschool te Utrecht aangesteld, heeft naar het schijnt in exact chemisch onderzoek niet veel zin. Hij heeft het gemakkelijker gevonden Pegasus te bestijgen (zeker uit de Veeartsenijschool gehaald) en in zijn Chimie dans l'espace [de titel van de Franse vertaling] te verkondigen, hoe hem op zijn met een koene vlucht beklommen Parnassus de atomen in de wereldruimte opeengestapeld verschenen zijn. (...) Dit geschrift ook maar ten dele te bespreken is niet mogelijk, daar de uitingen der fantasie daarin elke grond ontberen en de nuchtere onderzoeker volkomen onbegrijpelijk zijn’.
De uitwerking van Kolbes ‘bespreking’ was evenwel geheel anders dan hij verwacht had. Iedereen wilde dit wel zeer onnette boekje nu wel eens zien en binnen korte tijd was duidelijk dat hier een geniale gedachte was verwoord, die tal van problemen kon oplossen. De ster van Van 't Hoff rees snel en toen hij tot hoogleraar te Amsterdam was aangesteld greep hij de gelegenheid aan Kolbe in zijn oratie Verbeeldingskracht in de wetenschap van repliek te dienen. Hij liet daarin zien hoe in het verleden van de wetenschap de fantasie en de verbeeldingskracht soms een beslissende rol hadden gespeeld in de ontwikkeling van nieuwe denkbeelden. Zonder verbeeldingskracht geen wetenschap.
Hoe juist dit ook is, helemaal ongelijk had Kolbe nu ook weer niet. Van 't Hoff had in zijn brochure namelijk geen enkel experimenteel bewijs voor zijn nieuwe theorie geleverd. De experimentele bevestigingen zijn door andere onderzoekers aangedragen, onder anderen door de Franse chemicus Le Bel, die Van't Hoff ontmoet had in het Parijse laboratorium van Wurtz en die kort na Van 't Hoff met dezelfde theorie kwam. Ook na zijn benoeming in Amsterdam heeft Van't Hoff geen poging meer gedaan
| |
| |
Afbeelding 26. Structuurformules van melkzuur volgens Van 't Hoff
Het was in het midden van de negentiende eeuw bekend dat stoffen die uit dezelfde bestanddelen (atomen) waren opgebouwd, verschillende eigenschappen konden hebben. Men schreef dit toe aan een andere ordening en rangschikking van de samenstellende atomen. Zo kende men voor butaan (C 4H 10) twee zogenaamde structuurformules:
| |
|
H |
|
|
| |
|
| |
|
|
| H |
- |
C |
- |
H |
| |
|
| |
|
|
| H |
- |
C |
- |
H |
| |
|
| |
|
|
| H |
- |
C |
- |
H |
| |
|
| |
|
|
| H |
- |
C |
- |
H |
| |
|
| |
|
|
| |
|
H |
|
|
| |
|
H |
|
|
|
|
|
| |
|
| |
|
|
|
|
|
| H |
- |
C |
- |
H |
|
|
|
| |
|
| |
|
|
|
|
|
| |
|
| |
|
|
H |
|
|
| |
|
| |
|
|
| |
|
|
| H |
- |
C |
- |
- |
C |
- |
H |
| |
|
| |
|
|
| |
|
|
| |
|
| |
|
|
H |
|
|
| H |
- |
C |
- |
H |
|
|
|
| |
|
| |
|
|
|
|
|
| |
|
H |
|
|
|
|
|
De eerste stof wordt normaal butaan genoemd, de tweede isobutaan; andere mogelijke structuurformules voor butaan zijn er niet. Voor dit verschijnsel dat twee stoffen met dezelfde chemische formule verschillende structuurformules hebben voerde de Zweedse scheikundige Berzelius in 1831 de term ‘isomerie’ in.
Er bleken echter ook stoffen met slechts één structuurformule te bestaan die toch verschillende fysische eigenschappen hadden. Zo kende men van het melkzuur (C 3H 6O 3) uitsluitend de volgende structuurformule:
| |
|
H |
|
|
|
|
| |
|
| |
|
|
|
|
| H |
- |
C |
- |
H |
|
|
| |
|
| |
|
|
|
|
| H |
- |
C |
- |
O |
- |
H |
| |
|
| |
|
|
|
|
| O |
- |
C |
- |
O |
- |
H |
Toch was er één soort die het polarisatievlak van doorvallend licht naar rechts en één die het polarisatievlak naar links liet draaien (in het laboratorium bereid melkzuur bestond uit een mengsel van de beide soorten en was daardoor optisch niet actief).
Van 't Hoff vond de oplossing voor dit probleem. Hij stelde het centrale koolstofatoom (het atoom dat met vier verschillende atoomgroepen is verbonden) niet zoals gebruikelijk voor als een bolletje met de vier atoomgroepen in hetzelfde platte vlak haaks op elkaar, maar als een ruimtelijk viervlak, een tetraëder met haakjes aan de hoekpunten waaraan de vier atoomgroepen bevestigd konden worden. Uitgaande van dit ruimtelijke model is het mogelijk (zie afb.) twee configuraties te bedenken die elkaars spiegelbeeld zijn en die dus alleen verschillen zoals de linker- en rechterhand van elkaar verschillen. Omdat door de aanwezigheid van een zogenaamd asymmetrisch koolstofatoom beide spiegelbeelden niet tot dekking gebracht kunnen worden, kunnen ze in fysisch opzicht verschillen. Van 't Hoff publiceerde deze gedachte (met meer gecompliceerde toepassingen dan hier genoemd) in zijn brochure Voorstel tot uitbreiding uit 1874. Het door hem gesuggereerde fenomeen werd naar analogie van de isomerie al spoedig ‘stereoisomerie’ genoemd.
| |
| |
zijn theorie proefondervindelijk te staven.
In Amsterdam had Van 't Hoff zijn aandacht verlegd naar een ander terrein. Al in zijn Utrechtse tijd had hij zich de opgave gesteld zo algemeen mogelijk de vraag te beantwoorden: wat zal er onder bepaalde omstandigheden, na een bepaalde tijd, gebeurd zijn, als men verschillende chemische stoffen bij elkaar brengt? Daarbij probeerde hij als een van de eersten chemische verschijnselen te verklaren door meting en interpretatie van natuurkundige verschijnselen en hij werd zodoende een van de grondleggers van de fysische chemie.
De eerste resultaten van zijn nieuwe onderzoek publiceerde hij in 1884 in zijn Études de dynamique chimique (Studies over de leer der chemische bewegingsverschijnselen). Eén van de onderwerpen daarin is de snelheid van de chemische reactie en Van 't Hoff wist een wiskundige formule af te leiden die een verband aangaf tussen temperatuur en reactiesnelheid. Hij onderzocht ook de chemische evenwichten, bij voorbeeld bij de reactie:
amylacetaat + water ⇄ amylalcohol + azijnzuur
waarbij de reactie zich in beide richtingen afspeelt. Van 't Hoff stelde een wiskundige betrekking op tussen de plaats van het evenwicht (de verhouding van de hoeveelheden van de betrokken stoffen als het evenwicht is bereikt) en de temperatuur. Hij leidde daarbij tevens af wat het principe van Van 't Hoff genoemd zou worden: ieder evenwicht tussen twee
| |
| |
verschillende toestanden van de materie wordt bij constant volume door een temperatuursverlaging naar de kant van die toestand verschoven, welks vorming warmte voortbrengt. Ten slotte besprak Van 't Hoff nog de zogenaamde gecondenseerde systemen (een chemisch systeem is een evenwicht tussen verschillende toestanden van een stof en een gecondenseerd systeem is een systeem waarin de verschillende toestanden een constante samenstelling hebben). Hij kon bewijzen dat net zoals ijs onder bepaalde druk smelt bij één zeer bepaalde temperatuur ook andere gecondenseerde systemen (bij voorbeeld zwavel in twee verschillende kristalvormen) onder bepaalde druk een zeer bepaalde temperatuur kennen, de overgangstemperatuur, waarbij de ene toestand zich in de andere omzet.
In tegenstelling tot zijn Voorstel tot uitbreiding was Van 't Hoffs Études de dynamique chimique van zeer veel experimentele bewijsvoeringen voorzien. Het verhaal dat Van 't Hoff de eerste chemicus is geweest die beroemd is geworden zonder een experimentator te zijn is dus niet veel meer dan een legende. Weliswaar ontbrak hem het geduld om een menigte van stoffen te analyseren of om talloze oplosbaarheidsbepalingen te doen en was het vaak de student en de leerling die de proeven uitvoerde om een theorie te toetsen, maar dan was het toch het idee van Van 't Hoff dat het experiment stuurde. Hij bedacht de proeven en hij bedacht ook vaak de instrumenten, daarbij steeds de graad van nauwkeurigheid in het oog houdend die voor het onderzoek in kwestie vereist was.
Dat talent om zonder zelf altijd het experiment uit te voeren het onderzoek van anderen te leiden kwam Van 't Hoff uitstekend te stade na zijn vertrek naar Duitsland. Hoewel de Amsterdamse gemeenteraad Van 't Hoff in 1892 nog de beschikking had gegeven over een geheel nieuw chemisch laboratorium (zie afb. 24), nam hij in 1895 de uitnodiging van de Berlijnse Akademie van Wetenschappen aan om in Berlijn zijn onderzoekingen voort te zetten. De onderwijslast was hem geleidelijk te zwaar geworden en in Berlijn kon hij zich met een schare van medewerkers ongestoord aan onderzoek wijden. In Duitsland lagen ook Van 't Hoffs belangrijkste wetenschappelijke contacten. De Duitse chemicus Ostwald publiceerde in 1887 een Lehrbuch der allgemeinen Chemie waarin hij Van 't Hoffs theorieën uitgebreid besprak en met dezelfde Ostwald redigeerde Van 't Hoff sinds datzelfde jaar ook het Zeitschrift für physikalische Chemie.
In een rede voor de Berlijnse Akademie, gehouden in juli 1896, zette Van 't Hoff zijn onderzoeksprogramma uiteen. Zijn streven was er, zo betoogde hij, altijd op gericht de scheikunde met de wiskunde te verbinden en voor dat deel van de wetenschap dat de invloed van de warmte op de scheikundige verschijnselen bestudeert, was hem dat naar zijn mening
| |
| |
ook gelukt. Nu wilde hij verder werken aan het onderzoek van gecondenseerde systemen en de daarbij behorende overgangstemperaturen. Hij wilde zich in concreto richten op zoutafzettingen bij het in Midden-Duitsland gelegen Strassfurt, een onderzoek dat mogelijk van belang was voor de Duitse kali-industrie. Hij wilde onderzoeken hoe die zoutafzettingen uit het zeewater tot stand waren gekomen. Het werd een van de beste voorbeelden van het grootschalige, door de overheid gefinancierde onderzoek dat in die tijd op gang kwam. Van 't Hoff en zijn 30 medewerkers publiceerden in twaalf jaar 55 verhandelingen over de zoutafzettingen; deze werden in 1905 en 1909 gebundeld in een tweedelig werk getiteld Zur Bildung der ozeanischen Salzablagerungen.
De fysisch-chemische traditie werd na het vertrek van Van 't Hoff voortgezet door zijn opvolger als hoogleraar in de scheikunde, Bakhuis Roozeboom.
Hendrik Willem Bakhuis Roozeboom, in 1854 geboren te Alkmaar, doorliep in zijn geboorteplaats de HBS. Hij deed eindexamen in 1872 en werd assistent van J.M. van Bemmelen, directeur van de HBS in Arnhem en belast met een onderzoek naar de gronden van de IJpolders. Hoewel hij slaagde voor het aanvullend examen, had Bakhuis Roozeboom niet de middelen om te gaan studeren. Hij trad daarom in 1874 in dienst van een particulier chemisch onderzoeksbureau. In 1878 werd hij opnieuw assistent van Van Bemmelen, die nu sinds 1874 hoogleraar in de scheikunde te Leiden was. Bakhuis Roozeboom ging scheikunde studeren, werd daarnaast leraar aan een meisjes-HBS te Leiden en promoveerde in 1884 bij Van Bemmelen. Hij bleef assistent en werd in 1890 lector in de fysische chemie te Leiden. In 1896 volgde hij Van 't Hoff te Amsterdam op als hoogleraar scheikunde. Hij overleed in 1907.
Bakhuis Roozebooms dissertatie (Over de hydraten van zwaveligzuur, chloor, broom en chloorwaterstof) lag nog geheel in de lijn van het werk van zijn leermeester Van Bemmelen, die een van de grondleggers is van de colloïdchemie. Na zijn promotie richtte Bakhuis Roozeboom zich echter op de studie van de heterogene evenwichten ofwel de fasenleer. (Stoffen kennen verschillende aggregaatstoestanden of fasen, die door fysische vlakken van elkaar gescheiden zijn en de fasenleer is de leer van het evenwicht tussen die fasen.) In een vergadering van de Akademie van eind 1884 deelde Van Bemmelen iets mee over deze onderzoekingen van zijn leerling en dat was voor Van der Waals aanleiding om langs theoretische weg het een en ander over chemische evenwichtstoestanden na te gaan. Enige maanden later gaf hij een theoretische verklaring van sommige van de door Bakhuis Roozeboom gevonden verschijnselen en hij maakte hem
| |
| |
tevens attent op het nauwelijks bekende, maar voor de fasenleer zeer fundamentele werk van de Amerikaanse fysicus Gibbs. Het is een fraai voorbeeld van het wetenschappelijke netwerk dat in Nederland was ontstaan dat de fysicus Van der Waals de chemicus Bakhuis Roozeboom inleidde in de fasenleer. Bakhuis Roozeboom werd al spoedig het terrein van de fasenleer geheel meester, breidde het sterk uit en publiceerde het standaardwerk voor dat gebied, Die heterogenen Gleichgewichte vom Standpunkte der Phasenlehre. Bij zijn dood in 1907 was dit om vangrijke werk nog on voltooid, maar het werd later voltooid door onder anderen Schreinemakers, die in 1901 Van Bemmelen als hoogleraar in de anorganische en fysische chemie te Leiden was opgevolgd en die eveneens van de fasenleer zijn specialisme had gemaakt. In Amsterdam werd de traditie van de fasenleer voortgezet door Bakhuis Roozebooms opvolger Smits. Het Engelse tijdschrift Nature noemde later de wetenschap van de heterogene evenwichten niet zonder reden een Hollandse wetenschap.
De Vries, Beijerinck en de experimentele biologie - Van der Waals, Lorentz en Van 't Hoff dankten hun benoeming tot hoogleraar allen aan de grote uitbreiding die het aantal leerstoelen in de natuurwetenschappen ten gevolge van de invoering van de nieuwe wet op het hoger onderwijs onderging. Ook voor de ontwikkeling van de biologie is die uitbreiding van beslissende betekenis geweest: de moderne, experimentele biologie kreeg een geweldige impuls toen in 1877 de voorheen noodgedwongen in het buitenland werkzame Hugo de Vries benoemd werd, eerst tot lector, later tot hoogleraar in de experimentele plantenfysiologie te Amsterdam.
Hugo de Vries, in 1848 te Haarlem geboren, doorliep in Haarlem en Den Haag het gymnasium. (Hij was een van de zeer weinige grote onderzoekers zonder HBS-achtergrond.) Vanaf 1866 studeerde hij ‘natuurfilosofie’ en in het bijzonder botanie in Leiden, waar hij in 1870 promoveerde. Hij studeerde verder in Heidelberg en Würzburg en ook nadat hij in 1871 leraar aan de HBS in Amsterdam was geworden bracht hij alle vakanties door met studie in Duitsland. In 1875 vestigde hij zich helemaal in Duitsland om in opdracht van de Pruisische regering onderzoek te doen over bepaalde landbouwgewassen. In 1877 werd hij privaatdocent te Halle, maar nog in hetzelfde jaar werd hem een lectoraat in de experimentele plantenfysiologie in Amsterdam aangeboden. Dit lectoraat werd al in 1878 omgezet in een extra-ordinariaat in de botanie en in 1881 in een ordinariaat. De Vries ging in 1918 met emeritaat en overleed in 1935.
De Vries hield zich in de eerste tien jaar van zijn Amsterdamse professo-
| |
| |
raat hoofdzakelijk bezig met de experimentele fysiologie van de planten. Dat was in Nederland een betrekkelijk nieuw terrein. Hij had ten behoeve van zijn dissertatie over De invloed der temperatuur op de levensverschijnselen der planten al experimenteel werk naar de levensfuncties van planten verricht, maar dat had hij voor een deel op de zolder van het ouderlijk huis in Den Haag moeten doen! Het laboratorium van zijn leermeester Suringar was in het geheel niet ingericht op het doen van experimenteel onderzoek. Suringar was een goed botanicus, maar zijn botanische werkzaamheden hadden een sterk beschrijvende en systematische inslag en zij waren geconcentreerd op de Nederlandse flora, juist in een tijd dat internationaal gezien de regionale floristiek uit de belangstelling raakte en overschaduwd werd door de experimentele biologie. Tussen Suringar en De Vries kwam het ten gevolge van deze verschillende benaderingen van de taak van de botanicus tot een steeds groter wordende verwijdering en De Vries was min of meer gedwongen zijn heil buiten Leiden te zoeken.
Zijn grote voorbeeld was de Duitse plantenfysioloog Sachs, die in Würzburg doceerde. Al tijdens zijn studie had Sachs' Lehrbuch der Botanik (1868) voor de jonge De Vries nieuwe perspectieven geopend. Het was ook Sachs die ervoor zorgde dat De Vries zich in opdracht van het Pruisische ministerie van landbouw volledig aan de studie van de plantencel kon wijden.
In Amsterdam zette De Vries dit onderzoek voort, hetgeen al in 1880 leidde tot zijn Leerboek der plantenphysiologie. Behalve zuiver biologische onderzoekingen, zoals over de turgor of zwelkracht van de plantencel en de factoren die van invloed zijn op de groei van de plant, verrichtte De Vries ook onderzoek op het grensgebied van biologie en scheikunde. Hij ontwikkelde bij voorbeeld een biologische methode om van in water opgeloste stoffen het molecuulgewicht te bepalen. Een centrale rol speelde daarbij het begrip ‘osmotische druk’, dat is het verschil tussen de druk van een vloeistof en die van een in die vloeistof liggende plantencel, die door de selectieve doorlaatbaarheid van de celwand delen uit de omringende vloeistof heeft opgenomen zonder zelf de in de plantencel opgeloste stoffen weer af te scheiden. De Vries' collega Van 't Hoff maakte van dit onderzoek weer gebruik bij het opstellen van de chemische wet van de verdunde oplossingen. Deze wet, in 1885 in de verhandelingen van de Zweedse Akademie gepubliceerd, is een toepassing van de gaswet van Boyle-Gay Lussac voor verdunde oplossingen. Zij stelt dat de osmotische druk van een verdunde oplossing even groot is als de druk die een gas bij dezelfde temperatuur in hetzelfde volume zou bezitten indien dit gas uit evenveel moleculen bestond als er nu van de vaste stof zijn opgelost.
| |
| |
Na ruim tien jaar op het gebied van de plantenfysiologie te hebben gewerkt, verplaatste De Vries rond 1890 zijn aandacht naar de erfelijkheidsleer. Bij zijn promotie in 1870 had hij zich een voorstander verklaard van de darwinistische evolutieleer, zeer tot ongenoegen overigens weer van zijn promotor Suringar, die evenals de hoogleraar in de zoölogie, Van der Hoeven, een verklaard tegenstander van die nieuwe leer was. De Vries was echter toen al niet tevreden over de genetische verklaring die Darwin van de evolutie had gegeven. Darwin had gemeend dat de erfelijke eigenschappen zijn vastgelegd op kleine deeltjes levende materie, de pangenen, en hij had verondersteld dat deze pangenen zich uit alle delen van het lichaam in de geslachtscellen zouden verzamelen om zo, als in een ark van Noach, aan het nieuwe individu te worden overgedragen. De Vries meende daarentegen dat de pangenen reeds in de kern van elk cel van het lichaam aanwezig zijn. (Later bracht hij deze pangenen in verband met de toen ontdekte chromosomen.) De Vries publiceerde zijn pangenentheorie in 1889 in zijn Intracellulaire pangenesis.
In de loop van zijn onderzoek, waarvoor hij bijzonder veel kruisingsproeven deed, kwam De Vries tot resultaten die overeenkwamen met die van de Tsjech Mendel. Deze had rond 1865 bij kruisingsexperimenten met verschillende variëteiten erwten vastgesteld dat de verdeling van ouderlijke en grootouderlijke eigenschappen over de nakomelingen beschreven kon worden met de eenvoudige getalsmatige verhoudingen 1:2:1 of 3:1. Rond 1900 werden deze Mendel-wetten vrijwel tegelijk door verschillende onderzoekers herontdekt, maar De Vries kon met zijn pangenen-theorie nu ook een verklaring geven voor de wetten, die door Mendel zelf nog als uitsluitend beschrijvende wetten waren gepresenteerd.
De herontdekking van de Mendel-wetten gaf aanleiding tot een uitbarsting van detaillistisch experimenteel onderzoek naar de evolutietheorie. De Vries deed aan dìt soort experimenteel werk niet mee, omdat hij van mening was dat de Mendel-wetten alleen de redistributie van bestaande eigenschappen konden verklaren maar niet het ontstaan van geheel nieuwe eigenschappen. De Vries ging zich bezighouden met de familie van de teunisbloem, waarin op raadselachtige wijze steeds weer nieuwe soorten en variëteiten ontstonden. Hij verklaarde dit genetisch uit veranderingen in het mozaïek van erfelijke eigenschappen die de pangenen vormen. Dergelijke ‘mutaties’ uiten zich door een plotselinge verandering in de bouw van de plant. Nieuwe soorten ontstonden dus niet geleidelijk (zoals Darwin dacht), maar sprongsgewijs. In de jaren 1901-1903 vatte De Vries zijn experimentele en theoretische werk samen in zijn tweedelige Die Mutationstheorie.
| |
| |
In diezelfde tijd werd door een vriend van De Vries, M.W. Beijerinck, een geheel ander terrein van de experimentele biologie in Nederland opengelegd, de microbiologie. In het buitenland was door het toedoen van onderzoekers als Pasteur en Koch deze wetenschap al ver ontwikkeld, maar in Nederland was sinds Antoni van Leeuwenhoek nauwelijks meer iemand op dit terrein actief geweest.
Martinus Willem Beijerinck was in 1851 in Amsterdam geboren en had in Haarlem de vijfjarige HBS doorlopen. Hij studeerde chemische technologie aan de Polytechnische School in Delft, waar hij kamers deelde met J.H. van 't Hoff. In 1872 verkreeg hij zijn diploma en bij wijze van hoge uitzondering werd hem toen door Thorbecke samen met Van 't Hoff en de latere zoöloog Hubrecht dispensatie verleend voor het aanvullend examen Grieks en Latijn. Beijerinck kon in Leiden bij Suringar plantkunde gaan studeren. Na in 1873 zijn kandidaats te hebben behaald, werd hij leraar botanie aan de Landbouwschool te Warffum en de HBS in Utrecht. In 1876 werd hij aangesteld aan de Hogere Landbouwschool te Wageningen. Een jaar daarop promoveerde hij in Leiden op de morfologie van plantegallen. In 1885 kwam hij als bacterioloog in dienst van de Nederlandsche Gist- en Spiritusfabriek in Delft. Kort daarop werd hij privaatdocent aan de Polytechnische School. Deze aanstelling leidde in 1895 tot de benoeming tot hoogleraar in de biologie en bacteriologie aan de Polytechnische School. Bij aanstelling was hem een nieuw laboratorium toegezegd dat hij in 1897 kon betrekken. Beijerinck ging met emeritaat in 1921 en overleed in 1931 (zie afb. 27).
Beijerinck was door Van Marken, de directeur van de Delftse Gistfabriek, aangetrokken om studie te maken van de bacteriën die schadelijk waren voor de gistproduktie. Hij ontving een fors salaris en speciaal voor hem werd een nieuw en goed geoutilleerd laboratorium gebouwd. Bovendien liet men hem de vrije hand in de keuze van zijn onderzoeksobjecten. Daarmee was de Gist- en Spiritusfabriek een van de eerste, zo niet de eerste industriële onderneming in Nederland waar fundamenteel wetenschappelijk onderzoek werd verricht.
Beijerinck was op het moment van zijn aanstelling nog geen bacterioloog; hij was een specialist op het gebied van de plantegallen. Na zijn benoeming heeft hij daarom eerst enkele laboratoria in Duitsland en Denemarken bezocht om zich op de hoogte te stellen van de stand van zaken op het terrein van de bacteriologie. Hij werkte zich snel in en kon al spoedig eigen onderzoek verrichten, dat voor zover het voor het produktieproces van nut was niet in de openbaarheid kwam. Van fundamentele wetenschappelijke betekenis was dat hij al in 1887 de bacterie wist te isoleren die verantwoordelijk is voor het ontstaan van de wortelknolletjes
| |
| |
bij peulachtigen (Leguminosen), die weer van belang waren voor de binding van stikstof in de bodem. Beijerinck ontkende overigens dat de door hem beschreven bacillus radicicola zelf voor de stikstofbinding zorgde.
Tegen het eind van zijn diensttijd bij de gistfabriek ontwikkelde Beijerinck nog een kweekmethode voor bacterie-cultures die hem in zijn tijd als hoogleraar vele resultaten heeft opgeleverd, de zogenaamde electieve of cumulatieve methode. Vrijwel alle microben komen, zij het in zeer geringe hoeveelheden, in de meest gewone milieus voor en door het kweekmateriaal op een voedingsbodem te zetten die één bepaalde microbe bijzonder begunstigt, kan deze zich het meest ontwikkelen en zo in een aantal stappen in reincultuur gebracht worden. Daardoor was de onderzoeker niet meer afhankelijk van toevallig in onderzoeksmateriaal aangetroffen microben. Hem stond nu een effectievere methode ter beschikking en Beijerinck zelf heeft ook dank zij deze methode belangrijke ontdekkingen gedaan.
Toen Beijerinck hoogleraar was geworden nam hij ook weer een onderzoek op dat hem al in zijn Wageningse tijd had beziggehouden en dat hij, bij de gistfabriek vanwege het wel zeer ver van de gistproduktie verwijderde karakter van de studie nauwelijks had kunnen voortzetten. Dit onderzoek betrof de oorzaak van een bepaalde ziekte van de tabaksplant, de zogenaamde mozaïekziekte. Hij ontdekte dat de ziekteverwekker zelfs nog door filters heen ging die alle met de microscoop zichtbare deeltjes tegenhielden en hij concludeerde daaruit dat de ziekteverwekker geen deeltje was, maar een in de vloeistof ontbonden ‘beginsel’. In het eerste artikel over de mozaïekziekte, in 1898 verschenen in de Verslagen van de Koninklijke Akademie, gebruikte hij daarvoor de term ‘contagium vivum fluidum’, kortweg ‘virus’. De Russische onderzoeker Iwanowski had, zonder dat Beijerinck dat wist, al in 1892 ontdekt dat de ziekteverwekker door de fijnste filters heendrong, maar desondanks had de Rus het erop gehouden dat het om een bacterie moest gaan. Beijerinck was een andere mening toegedaan: volgens hem ging het om een nog primitievere vorm van leven. In een rede voor de Koninklijke Akademie, gehouden in 1913, betoogde hij dat in het licht van zijn ontdekking van niet-bacteriële ‘contagiën’ de gedachte dat de cel de meest fundamentele bouwsteen van de levende natuur is, opgegeven moest worden:
‘Het bestaan dezer contagiën bewijst, dat het begrip van het leven, indien men voeding en geschiktheid tot vermeerdering als kriteriën daarvan beschouwt, niet onafscheidelijk verbonden is met dat van struktuur, ook met
| |
| |
Afbeelding 27. Beijerinck in zijn Delftse laboratorium, kort voorzijn emeritaat in 1921
De universiteit zoals deze door de wet van 1876 werd gecreëerd, wordt wel eens de professorenuniversiteit genoemd. Anders dan in de universiteiten ten tijde van het Ancien Régime genoten de professoren volledige leer- en onderzoeksvrijheid, terwijl zij hun machtspositie nog niet hoefden te delen met het overige personeel. De professor had de onbetwiste macht in zijn laboratorium en hij was niet onderworpen aan de wensen en verlangens van welke buitenuniversitaire groep ook, kerk, staat of politieke stroming. De universitaire geleerden konden zich ongestoord, in ‘Einsamkeit und Freiheit’ aan hun zelfgekozen onderwerpen wijden.
Dit type hoogleraar, dat nu in snel tempo aan het verdwijnen is, wordt als het ware belichaamd door de strenge, gedreven onderzoeker Beijerinck: een autoritaire persoonlijkheid die desondanks of juist daardoor een belangrijk onderzoekscentrum van de grond wist te krijgen.
| |
| |
den vloeibaren toestand zijn de kenmerken van het leven, zooals wij dit bij deze laagste vormen aantreffen, vereenigbaar... In zijn laagsten vorm is het leven dus niet meer aan de cel verbonden, de cel, die struktuur bezit en vergeleken kan worden met een samengesteld raderwerk, met een horloge, dat ophoudt te bestaan, wanneer het in een vijzel gestampt wordt. Maar in dien lagen toestand is het leven als het vuur, als een vlam, die gedragen wordt door levende stof...’
Kapteyn en de moderne sterrenkunde - In het voorgaande is er regelmatig op gewezen hoe de verruiming van de financiële en personele middelen in Nederland in de laatste decennia van de negentiende eeuw voor een opmerkelijke bloei van de natuurwetenschappen heeft gezorgd. Dat wetenschappelijke vooruitgang soms ook zonder dergelijke impulsen tot stand kan komen, wordt bewezen door de sterrenkundige J.C. Kapteyn.
Jacobus Cornelis Kapteyn werd in 1851 te Barneveld geboren. Hij ontving er lager en middelbaar onderwijs in de kostschool van zijn vader en ging in 1868 wis- en natuurkunde studeren in Utrecht. In 1875 promoveerde hij op een Ouderzoek der trillende platte vliezen, maar in plaats van een betrekking bij het middelbaar onderwijs te zoeken, solliciteerde hij naar de post van observator bij de Leidse sterrenwacht. Onder leiding van H.G. van de Sande Bakhuyzen, de opvolger van Kaiser, verrichtte Kapteyn veel waarnemingen. In 1877 werd hij benoemd tot hoogleraar in de astronomie in Groningen. Hij had er geen observatorium, maar bouwde wel goede relaties op met astronomen in andere landen. Vanaf 1908 was hij jaarlijks drie maanden als researchassociate verbonden aan het grootste observatorium ter wereld, het Mount Wilson Observatorium bij Pasadena in California. In 1921 ging Kapteyn met emeritaat en hij overleed in 1922.
Toen Kapteyn in Groningen kwam, waren de omstandigheden waarin hij moest werken voor een astronoom niet bijster goed te noemen. Een sterrenwacht was er niet en zelfs het verzoek een kijker te mogen aanschaffen werd niet ingewilligd. De twee sterrenwachten in Leiden en Utrecht achtte men voor Nederland voldoende. Gezien deze frustrerende situatie is het begrijpelijk dat Kapteyn in 1885 contact opnam met de Engelse astronoom David Gill die bezig was met een catalogisering van de zuidelijke sterrenhemel. Hij bood hem aan het op zichzelf niet zo aantrekkelijke rekenwerk te verrichten.
De negentiende-eeuwse astronomie was hoofdzakelijk observationeel van karakter. Een mijlpaal was het systematisch in kaart brengen van de sterrenhemel van het noordelijk halfrond, in de jaren 1850 in Bonn uitgevoerd en daarom bekend als de ‘Bonner Durchmusterung’. Het lag
| |
| |
voor de hand zoiets ook voor de zuidelijke sterrenhemel te doen, te meer daar het werk vergemakkelijkt leek te kunnen worden door het gebruik van de fotografie. Het meten van de posities van de sterren hoefde dan niet meer aan de kijker te gebeuren, maar kon plaatsvinden aan de hand van de fotografische plaat. Gill was begonnen in Kaapstad de hemel te fotograferen, maar het rekenwerk viel hem ontzettend tegen en dankbaar aanvaardde hij dan ook het aanbod van Kapteyn.
De Nederlandse astronoom verrichtte de doormetingen voor de ‘Cape Photographic Durchmusterung’ in twee kleine kamertjes in het fysiologisch laboratorium, daarbij aanvankelijk alleen terzijde gestaan door een amanuensis die hij zo van de ambachtsschool had gehaald, T.W. de Vries. Dit schamele ‘instituut’ zou evenwel uitgroeien tot een astronomisch laboratorium, een instelling die al spoedig even noodzakelijk bleek als een met telescopen uitgeruste sterrenwacht (zie afb. 28). Toen Kapteyn in 1896 voor het eerst de beschikking kreeg over een eigen gebouw (de leegstaande ambtswoning van de commissaris der koningin werd tijdelijk voor hem ingericht), liep zijn meetwerk voor Gill echter al ten einde. Tussen 1896 en 1899 werden in drie delen de doormetingen gepubliceerd, een naslagwerk met de posities van in totaal 454.875 sterren.
Hoewel hij aan dit nauwkeurige cijferwerk vele jaren besteed had, pleitte Kapteyn er allerminst voor de astronomie te beperken tot het louter verzamelen van zoveel mogelijk gegevens over plaats, beweging en lichtintensiteit van de sterren. In de gegevens moest een structuur gezocht worden, er moest een theorie komen over de vorm en de structuur van het heelal en van het Melkwegstelsel in het bijzonder. Sinds het werk van William Herschel aan het eind van de achttiende eeuw was daar weinig aan gedaan en Kapteyn was de eerste die zich weer intensief ging bezighouden met de vraag hoe de sterren over de ruimte verdeeld zijn.
Een eerste resultaat van dit onderzoek was de in 1904 wereldkundig gemaakte ontdekking dat de sterren zich niet willekeurig bewegen, zoals voordien aangenomen werd, maar in twee duidelijk onderscheiden richtingen. Er werden twee zogenaamde sterstromen waargenomen, die beide in het vlak van de Melkweg gelegen waren. Voor verdergaand onderzoek riep Kapteyn de hulp in van de internationale astronomische gemeenschap. Hij lanceerde een plan om in internationale samenwerking bepaalde stukken van de hemel zeer intensief te bestuderen, het ‘Plan of selected areas’. Mede in verband daarmee bracht Kapteyn vanaf 1908 enkele maanden per jaar door op het Mount Wilson Observatory in Californië, dat opgericht was met geld van de industrieel en filantroop Carnegie.
| |
| |
Afbeelding 28. Het parallactisch instrument, waarmee Kapteyn tussen 1885 en 1892 de negatieven die Gill hem vanuit zuidelijk Afrika opstuurde doormat
Het instrument was door Kapteyn ontworpen met behulp van onderdelen van bestaande apparatuur. Ondanks het feit dat het door improvisatie tot stand was gekomen, voldeed het zo goed dat het Comité Permanent de la Carte du Ciel, waarvan hij zelflid was, hem in 1890 opdroeg een tweede exemplaar te maken. Het comité zegde hem ook het gebruik van het instrument toe. Toen hij in 1892 toestemming kreeg ook nog een meettoestel van Repsold te kopen, was in Groningen een unieke collectie fotografische meetinstrumenten bijeen.
Deze instrumenten konden in 1896 voor het eerst in een eigen, nog zeer bescheiden werkplaats opgesteld worden. In de openingsrede rechtvaardigde Kapteyn het bestaan van zijn sterrenkundig laboratorium zonder kijkers: ‘Men telt de photographische sterrewachten bij dozijnen. Aan elk van die sterrewachten wordt vele malen meer geproduceerd dan verwerkt kan worden. (...) De vloek der meeste sterrewachten, het meest van die waar het vlijtigst gewerkt wordt, is de steeds dreigende opeenhoping van achterstallig werk. Wat een aantal kostbare waarnemingsreeksen liggen nog in hunne archieven, die, omdat ze niet herleid of in voldoende mate herleid zijn, voor de wetenschap onvruchtbaar zijn gebleven. Is het wonder, dat de sterrewachten zich daaronder gedrukt beginnen te voelen en wordt het niet tijd, dat men eens omzie naar middelen om het verbroken evenwicht tusschen het verzamelen van waarnemingsmateriaal en het bewerken daarvan, tusschen het werk van den photograafen van den sterrekundige, althans eenigszins te herstellen? Om zich te wijden aan war Darwin in een zijner brieven zoo karakteristiek noemt ‘The grinding of huge masses of facts into law’. Ik denk wel dat allen die vraag met mij bevestigend zullen beantwoorden. Maar daarmee is dan tevens de vraag beantwoord, of een inrichting als deze, waar desterrekunde alleen aan het woord is, gewettigd is’.
| |
| |
Hoogtepunt van Kapteyns onderzoek was in mei 1922 de publikatie van zijn nieuwe model van de Melkweg, het ‘Kapteyn-universe’, in het Astrophysical Journal bescheiden gepresenteerd als een ‘First attempt at a theory of the arrangement and motion of the sidereal system’. Kapteyn stelde de Melkweg voor als een tamelijk platte lens (de verhouding tussen dikte en breedte was 1:5), met een breedte van 5.1017 km en bestaande uit twee tegen elkaar inlopende sterstromen. De dichtheid nam naar de rand toe af en anders dan bij Herschel stond de zon niet vlak bij, maar ver weg van het centrum van het stelsel.
Het model van Kapteyn vormt de afsluiting van de klassieke astronomie, waarin vooral de afzonderlijke sterren van het Melkwegstelsel en niet bij voorbeeld de sterhopen buiten dit stelsel centraal stonden.
| |
4. Continuïteit of discontinuïteit?
Als we het werk van de belangrijkste Nederlandse natuuronderzoekers uit de periode na 1870 overzien, vallen ons twee dingen op. Allereerst is opvallend dat de geboortejaren van de meeste onderzoekers dicht bij elkaar liggen. Van der Waals was van 1837 en Zeeman van 1865, maar de andere zeven zijn allen geboren in het korte tijdsbestek van 1848-1854. De Vries was van 1848, Kapteyn en Beijerinck van 1851, Van 't Hoff van 1852, Lorentz en Kamerlingh Onnes van 1853 en Bakhuis Roozeboom van 1854. De doorbraak van de moderne natuurwetenschap was in hoge mate het werk van één generatie, de generatie van de vijftigers.
In de tweede plaats valt op dat de Utrechtse universiteit niet of nauwelijks in het verhaal voorkomt. Leiden en Amsterdam zijn de meest vooraanstaande universiteiten voor de natuurwetenschappen, Groningen komt - op afstand - op de derde plaats. In het midden van de negentiende eeuw was het precies omgekeerd: met mensen als Mulder, Buys Ballot en Harting was het Utrecht dat toen de toon aangaf.
Dat doet de vraag rijzen in hoeverre de doorbraak rond 1870 voortgekomen is uit het beginnend herstel dat zich rond 1850 in Utrecht voordeed. Is er sprake van een doorlopende opgaande lijn, of markeert 1870 een nieuw begin? Het antwoord lijkt te moeten zijn dat tussen het herstel rond 1850 en de doorbraak rond 1870 geen sprake is van continuïteit. Van der Waals was een self-made man, Kamerlingh Onnes en Van 't Hoff deden hun kennis voor een belangrijk deel in het buitenland op, Lorentz' promotor Rijke is alleen als promotor van Lorentz bekend geworden, De Vries moest zich juist tegen de inzichten van zijn leermeester Suringar keren, Beijerinck werd door een industrieel naar de microbiologie ge-
| |
| |
trokken en Kapteyn was bij zijn benoeming in Groningen eigenlijk nog een onbeschreven blad. Er zijn geen lijnen te trekken van Mulder naar Van't Hoff, van Buys Ballot naar Lorentz of van Harting naar De Vries.
|
|
Auteursrechtelijk beschermd