Geschiedenis van de wetenschappen in België van de Oudheid tot 1815

[p. 331]

Geert Vanpaemel
De ontvangst van het newtonianisme

▪ Infiltratie en reacties

Tot ver in de 18de eeuw werd de wetenschapsbeoefening in ons land beïnvloed door het cartesianisme. Aan de basis van dat cartesianisme lag een mechanisch wereldbeeld, dat ervan uit ging dat alles kon worden verklaard door de bewegingen van kleine deeltjes. Tegelijk legde het cartesianisme gemakkelijk de band met de opkomende experimentele fysica, waarbij het

Portret van Isaac Newton. Luik. © B.U.L. ▪

eerder ging om demonstraties van verschijnselen dan wel om kritisch onderzoek. Het belangrijkste alternatief voor de cartesiaanse natuurwetenschap was het newtonianisme. Ook het newtonianisme ging uit van een mechanisch wereldbeeld, maar in plaats van steeds meer hypothesen te formuleren over de aard en eigenschappen van de deeltjes, zoals de cartesianen deden, sloeg Newton resoluut de weg in van de wiskundige mechanica. Newton leidde wiskundige wetten af, die gemakkelijk experimenteel konden worden geverifieerd. Een mechanistische hypothese over de aard van de deeltjes was voor hem niet meer nodig, een standpunt waartegen nogal wat verzet kwam van geleerden als Huygens en Leibniz. Toch vond Newton in Engeland snel een grote schare aanhangers. De introductie van het newtonianisme op het continent verliep langzamer. Slechts vanaf de jaren twintig brak het newtonianisme door, eerst in Nederland en daarna in de rest van Europa. Mogelijk de eerste verwijzing naar het newtonianisme in ons land treffen we aan bij de Engelse jezuïeten. Dit is niet verwonderlijk, gezien de belangstelling van de jezuïeten voor de experimentele fysica, hun mathematische kennis en in het bijzonder hun belangstelling voor de wetenschappelijke ontwikkelingen in hun vaderland. Het is niet uitgesloten dat ze rechtstreeks met het Engelse newtonianisme in contact stonden, en dus niet waren aangewezen op de eerste continentale leerboeken die vooral vanuit Nederland het newtonianisme verspreidden.

In 1728 publiceerde professor William Kingsley een aantal stellingen over de filosofie, openbaar te verdedigen door zijn studenten. De filosofie wordt in Kingsleys werk heel ruim gedefinieerd: naast logica, ethica, fysica en metafysica, noemt hij ook de ‘wiskunde’ (bedoeld is de gemengde wiskunde) als onderdeel van de filosofie. De overgrote meerderheid der stellingen handelt trouwens over statica, mechanica, hydrostatica, optica en astronomie. Het ‘filosofisch’ onderwijs van de jezuïeten lijkt daardoor meer op het

[p. 332]

wiskunde-onderwijs van Ciermans en Tacquet, dan op de natuurfilosofie die op dat ogenblik nog aan de Leuvense universiteit (en elders) werd onderwezen.

Nog in de inleiding betuigt Kingsley zijn trouw aan Aristoteles. Tegelijk zet hij zich af tegen Descartes (‘a veritate remotior nemo’), de alchimisten en de aanhangers van een of ander mechanisch wereldbeeld. Newton wordt niet vermeld, maar zijn invloed komt duidelijk aan de oppervlakte in de optica. Wit licht bestaat volgens Kingsley uit homogene kleuren. Deze worden ‘cum Newtono’ gedefinieerd als lichtstralen die alle op dezelfde wijze worden gebroken. Nog duidelijker wordt Newton in de astronomie opgevoerd als paradigma van de nieuwe wetenschap. ‘Ik twijfel niet aan de Bijbel-teksten’, schrijft Kingsley, ‘maar ik zal toch het wereldbeeld uitleggen op de wijze van Copernicus, gesteund op de beginselen van Newton; daardoor ontstaat immers een wonderbaarlijke en elegante eenvormigheid in het planetenstelsel’. Kingsley vermeldt in de volgende stellingen de wetten van Kepler en Newtons gravitatiewet.

De newtoniaanse fysica van Kingsley betreft vooral de wiskundige aspecten van Newtons werk. Nergens verwijst Kingsley naar de bewijskracht van experimenten of naar de typisch newtoniaanse opvattingen over zekerheid en methodologie, zoals die op dat ogenblik in Nederland hadden ingang gevonden. Toch is deze vroege verdediging van de newtoniaanse denkbeelden opmerkelijk en kan verder onderzoek van het milieu der Engelse jezuïeten een interessante aanvulling bieden op de receptiegeschiedenis van het newtonianisme op het continent.

Aan de Leuvense universiteit vinden we de eerste vermelding van Newton in een dictaat uit 1739. In een traktaat over optica heeft professor Engelbert, die in meerdere opzichten verantwoordelijk is geweest voor de introductie van nieuwe wetenschappelijke inzichten in het artesonderwijs, veel lof voor de experimenten van Newton. Deze hebben volgens hem de cartesiaanse kleurentheorie definitief weerlegd. Toch vindt hij de newtoniaanse verklaring, steunend op een ‘obscure aantrekkingskracht’, de natuurwetenschap onwaardig. Andere verwijzingen naar Newton in de Leuvense dictaten vóór het midden van de 18de eeuw zijn uiterst schaars. Vermoedelijk waren de Leuvense professoren niet erg onder de indruk van Newtons fysica. In 1750 nog werd de newtoniaanse optica afgedaan als absurd en belachelijk: ‘De newtonianen beweren dat de lichtdeeltjes in de uitgestrekte ruimte door een reële verplaatsing vanuit de zon naar de planeten toe bewegen alsof deze deeltjes door de planeten worden aangetrokken. Zo'n aantrekking is echter absurd. Daarom is niets in de natuurwetenschap meer belachelijk te noemen dan te menen dat dezelfde deeltjes die onze ogen beroeren zich daarvóór in de zon bevonden en in een tijdspanne van twee of drie minuten een afstand van 33 miljoen mijlen zouden hebben afgelegd’.

Deze vroege uitspraken over het newtonianisme laten toe enkele belangrijke opmerkingen te maken. Newton wordt hier blijkbaar in de eerste plaats geassocieerd met zijn lichttheorie. De gravitatietheorie wordt niet vermeld, hoewel toch het woord ‘aan-

W.-J.'s Gravesande, Physices elementa mathematica, experimentis confirmata. Sive Introductio ad Philosophiam Newtonianam. Leiden, 1742. © B.U.L. ▪

[p. 333]

Optisch experimenteren met de camera obscura. In: W.-J.'s Gravesande, Physices elementa mathematica, experimentis confirmota. Sive Introductio ad Philosophiam Newtonianam. Leiden, 1742. © B.U.L. ▪

trekking’ valt - overigens in een merkwaardige context. De newtoniaanse fysica, met haar nadruk op de wiskundige mechanica, vond geen plaats in het Leuvense curriculum. De cartesiaanse methodologie van Rohault, waarbij experimenten werden aangevoerd om uitspraken te bevestigen, en de heroplevende scholastieke traditie, die het dispuut weer in ere herstelde, vormden krachtige obstakels tegen de wiskundig opgebouwde natuurwetenschap van Newton. Daarbij mag men niet uit het oog verliezen dat het wiskundeonderwijs te Leuven in de voorbije decennia sterk was verwaarloosd. De newtoniaanse fysica, met haar geavanceerde wiskundige berekeningen, stond in dit opzicht ver boven de vermogens van de Leuvense professoren. Zelfs het newtoniaanse leerboek van 's Gravesande, verschenen in 1720-21, dat tenminste rond het midden van de 18de eeuw ook te Leuven werd gehanteerd, kon deze moeilijkheid niet omzeilen.

In 1764 werd het filosofieonderwijs grondig hervormd. De hervorming kwam er op expliciete vraag van Patrice-François de Nény (1716-1784), koninklijk commissaris voor de universiteit. Nény trachtte het onderwijs te Leuven een ‘verlichte’ oriëntatie te geven. Het filosofisch onderwijs moest de basis vormen van de intellectuele vorming van de studenten, zowel op wetenschappelijk, theologisch en juridisch vlak. In het bijzonder drong Nény aan op een uitbreiding van de moraalfilosofie, de metafysica en de kennisleer, en een beperking van het wetenschappelijk onderwijs tot ‘praktische’ onderwerpen.

De artesfaculteit voelde hier niet veel voor, omdat ze haar onderwijs slechts beschouwde als een voorbereiding op het onderwijs aan de andere faculteiten, en niet wilde raken aan de integriteit van het curriculum van die faculteiten. Wat de natuurwetenschappen betrof, was ze echter wel bereid om de nodige veranderingen aan te brengen. De suggesties van Nény op dit vlak waren trouwens ingegeven door opvattingen die reeds geruime tijd aan de artesfaculteit circuleerden. De snelheid waarmee het wetenschappelijk curriculum werd omgevormd, toont overigens aan dat de voorgestelde hervormingen op de volledige instemming en medewerking van de hoogleraren konden rekenen.

In het nieuwe curriculum werd aan Newton een belangrijke plaats toegewezen. Toch waren de Leuvense professoren niet gewonnen voor het newtonianisme. Eerder verdedigden ze een eclectische natuurwetenschap, waarin zowel newtoniaanse als cartesiaanse elementen met elkaar werden verbonden. Tussen de materieleer van Descartes en deze van Newton, trachtte men een middenpositie in te nemen waarbij bijvoorbeeld een microscopisch vacuüm niet onmogelijk werd geacht en atomen - al dan niet deelbaar - in de natuurwetenschap werden aanvaard.

Het grote struikelblok voor een volledige acceptatie van het newtonianisme was de universele gravitatie. Op elke plaats waar deze gravitatie ter sprake kwam, herhaalden de professoren hun bezwaren. Newtons gravitatie was een wiskundige fictie, misschien nuttig in de beschrijving van verschijnselen, maar onaanvaardbaar als wetenschappelijk beginsel. Het newtonianisme, dat steunde op een inherente kracht van de materie, leidde tot materialisme, vonden vele hoogleraren. ‘Dit mysterie van de attractie’, zo heette het in 1778, ‘gaat ons verstand ver te boven, hoe eenvoudig

[p. 334]

het ook moge schijnen aan die wetenschappers die ten zeerste afkerig staan tegenover de mysteries van de christelijke godsdienst’. ‘De attractie is een ijdel woord!’, schreef een andere hoogleraar in 1780. ‘Die beruchte kracht berust op de verbeelding en is slechts gesteund op denkbeeldige, dat wil zeggen wiskundige fundamenten. Ze hoort thuis in de wiskunde, niet in de natuurwetenschap’.

▪ De experimentele fysica

Het meest kenmerkende onderdeel van de natuurwetenschappen tijdens de 18de eeuw was de opkomst van de experimentele fysica. In de aristotelische natuurwetenschap hadden experimenten weinig in te brengen: de wetten van de ‘vrije’ natuur konden niet worden waargenomen in de ‘kunstmatige’ omstandigheden waarin het experiment plaatsvond. De zintuiglijke waarneming was bovendien nooit helemaal te vertrouwen. Enkel de rede kon de ware beginselen van het universum kennen. Ook Descartes volgde nog deze redenering door de metafysica en in het bijzonder de methodische twijfel als eerste grond van het natuuronderzoek te nemen.

De nieuwe natuurwetenschap van de 17de eeuw ruimde daarentegen een belangrijke plaats in voor het experiment. Daarvoor bestonden verschillende motivaties. In het spoor van de Engelse auteur Francis Bacon (1561-1626) werden experimenten gedaan om basisinformatie te verzamelen. Deze experimenten zouden, wanneer ze alle kenmerken van de verschijnselen volledig hadden onderzocht, vanzelf leiden tot kennis. In Leuven werd dit baconiaans credo verwoord door Arnold Geulincx in een ophefmakende oratie uit 1653: ‘Het blijkt dat wanneer men de dingen met gewone en zeer gemakkelijke experimenten onderzoekt, de hele natuurwetenschap van de Oudheid in het ongelijk wordt gesteld. De ouden namen bijvoorbeeld als zeker aan dat lood sneller naar beneden valt dan hout; tegenwoordig ontkracht men deze mening door experimenten die zelfs de gewone man niet onbekend zijn. De uitrusting van een universiteit moet dan ook niet meer bestaan uit dikke boeken vol drogredeneringen, waarin blinden het hebben over kleuren, en waardoor de jonge studenten als kuddevee verdwalen in de meningen van de ouden, maar daarentegen wel uit telescopen, waardoor de verst verwijderde verschijnselen in de hemel dichterbij worden gebracht, waardoor nieuwe sterren worden ontdekt, en van andere de uitsteeksels en oneffenheden, die ze zolang verborgen hielden, zichtbaar worden gemaakt. Verder ook uit kruidtuinen en boomgaarden, distilleerkolven, fornuizen en magneten, kortom uit die dingen, waarin de natuur haar wonderen heeft opgeborgen, en waardoor ze waargenomen en bestudeerd kunnen worden’.

Een tweede motivatie om experimenten in de natuurwetenschap toe te laten was de reeds besproken methodologie van de cartesiaanse fysica. De beginselen van de natuurwetenschap konden niet steunen op onbetwijfelbare, rationele fundamenten, maar werden a posteriori bevestigd door hun efficiëntie in het verklaren van verschijnselen. De experimenten die in de cartesiaanse fysica werden aangevoerd, bleken echter vaak niet meer te zijn dan alledaagse waarnemingen: de afkoeling van warm water, het oplichten van de ogen van een kat in het donker, het dubbel zien van een dronken man, de zoute smaak van het zeewater. De term ‘experimentum’ had daarbij geen andere betekenis dan de even vaak gebruikte term ‘experientia’.

Toch werden in Leuven vanaf ca. 1670 instrumenten aangekocht om echte experimenten uit te voeren. Een document uit 1669 vermeldt de aankoop van ‘hydragogische en mathematische instrumenten’. Professor Snellaerts, die doceerde van 1672 tot ongeveer 1688, schonk aan zijn pedagogie twee boeken over experimentele fysica.

Het belangrijkste wetenschappelijke instrument was ongetwijfeld de vacuümpomp, die vanaf 1660 door Boyle en von Guericke werd gebruikt. Het is niet met zekerheid vast te stellen wanneer de eerste vacuümpomp in Leuven werd gedemonstreerd. Professor Muel beschrijft in zijn dictaat van 1685 een experiment met een ‘vas pneumaticum’ om aan te tonen dat licht zich door een vacuüm kan voortplanten, en dat bijgevolg een vacuüm toch niet geheel leeg kan zijn. Een dergelijk argument is enkel zinvol indien de studenten het verschijnsel kennen, maar het is niet zeker of Muel het zelf heeft gedemonstreerd. De beschrijving van een ‘vas pneumaticum’ in een dictaat uit 1712 is daarentegen zo gedetailleerd dat men met zekerheid kan stellen dat op dat ogenblik wel degelijk een vacuümpomp aanwezig was. In 1755 bezat elke pedagogie haar eigen vacuümpomp.

Tijdens de 17de eeuw was ook het microscopisch onderzoek van groot belang voor de mechanistische natuurwetenschap. Vele geleerden namen aan dat de

[p. 335]

Pot van Papin. In: Jean-Antoine Nollet, Leçons de physique expérimentale. © B.U.L. ▪

kleine deeltjes, waarvan het bestaan in de natuurwetenschap werd aangenomen, met behulp van de microscoop konden worden waargenomen. De eerste verwijzingen naar een microscoop in de Leuvense dictaten dateert uit 1686. Hierin wordt de microscoop onderscheiden van de telescoop (die al langer bekend was) doordat ‘een microscoop bestaat uit slechts één convexe lens’. De verdere beschrijving leert dat het hier eigenlijk gaat om een vergrootglas, bevestigd bovenop een doos waarin zich kleine voorwerpen bevinden die door de lens ‘sterk worden vergroot’. In een bijgevoegde gravure wordt de werking van de enkelvoudige microscoop uitgelegd.

Het is vrij precies vast te stellen dat het wetenschappelijk microscopisch onderzoek in Leuven een aanvang nam tussen 1693 en 1706. In 1693 verscheen een Corporis humani Anatomie van de hoogleraar anatomie Filip Verheyen (1648-1710), waaruit blijkt dat de auteur zijn onderzoek nog heeft uitgevoerd zonder microscoop. Zo schrijft hij - zonder naar eigen waarnemingen te verwijzen - over de poriën in de huid dat ‘sommige’ anatomen met behulp van een microscoop

[p. 336]

twee soorten poriën onderscheidden. Enkele gravures met microscopische afbeeldingen werden overgenomen uit werken van buitenlandse anatomen. In het Supplementum bij dit boek, verschenen in 1706, verhaalt Verheyen uitdrukkelijk eigen onderzoek met een microscoop: ‘Ik weet dat in recente tijden met behulp van de microscoop vele dingen zijn ontdekt, waarvan men het bestaan in de natuur niet had vermoed. Het is mij dan ook helemaal niet moeilijk om geloof te hechten aan die zo kleine diertjes, zoals Leeuwenhoek ze beschrijft. In een kleine druppel water, nauwelijks groter dan het hoofd van een vlieg, heb ik immers met een microscoop een enorme hoeveelheid diertjes gezien die door elkaar in de vloeistof bewogen en waarvan niet weinige zowel wat betreft grootte als vorm leken op een gewone duizendpoot. Andere waren kleiner. De vloeistof was regenwater waarin gedurende enkele dagen peper was gemengd en dat door het zonlicht was opgewarmd. Dit alles was mij ter hand gesteld door de bekende heer vanden Velde, hoogleraar wiskunde.’

De genoemde Martinus van Velden (1664-1724), bekend omwille de schorsing die hij opliep in 1691 bij de verdediging van copernicaanse en cartesiaanse stellingen, had Anthonie van Leeuwenhoek (1632-1723) bezocht in 1695, en misschien bij die gelegenheid bij hem een microscoop gekocht. Een dictaat uit 1706, waarin een beschrijving is opgenomen van van Veldens microscoop, lezen we dat de lens of lenzen ervan niet groter waren dan het hoofd van een kleine vlieg, en dat de microscoop in het bijzonder geschikt was voor het onderzoek van vloeistoffen.

In de eerste decennia van de 18de eeuw begonnen de pedagogieën van de artesfaculteit systematisch instrumenten aan te kopen, in het bijzonder voor optische en pneumatische experimenten. Waarschijnlijk werden deze instrumenten gedemonstreerd tijdens of naast de colleges, maar daarover bestaat geen informatie. Wel is duidelijk dat dit niet van een leien dakje verliep. Van de vacuümpompen werd bijvoorbeeld gezegd dat ze zo ingewikkeld waren ‘dat er voortdurend iets aan ontbrak’.

De aanschaf en het onderhoud van de instrumenten was bovendien een dure aangelegenheid. In 1743 vroeg de artesfaculteit aan de Oostenrijkse autoriteiten tevergeefs financiële steun. Tien jaar later lukte het wel, zij het met nogal wat moeilijkheden. Uit praktische overwegingen werd besloten de collecties van de verschillende pedagogieën samen te voegen en de demonstraties te bundelen in een apart curriculum-onderdeel, dat ook toegankelijk was voor toeschouwers van buiten de faculteit. Op 17 maart 1755 werd zo in de schoot van de artesfaculteit een School voor Experimentele Fysica opgericht. Een belangrijke schenking van de regering liet toe nieuwe instrumenten aan te kopen en oude te herstellen.

De oprichting van de School voor Experimentele Fysica was echter geen succes. Ondanks de steun van de regering bereikte het onderwijs in de experimentele fysica niet het gewenste niveau. De professoren die verantwoordelijk waren voor het onderwijs bezaten dikwijls niet de nodige kennis om met de instrumenten om te gaan. Onklaar geraakte instrumenten werden niet hersteld of de herstellingen werden onnauwkeurig uitgevoerd.

Om aan deze moeilijkheden te verhelpen, werd in 1771 de verantwoordelijkheid over de school toevertrouwd aan één van de hoogleraren die meer dan gewone belangstelling had voor de experimentele fysica, Jan-Frans Thijsbaert (1736-1825). Dit was een bijzonder gelukkige keuze. Thijsbaert voerde een gerichte aankooppolitiek. Hij kocht instrumenten in Amsterdam, Genève en Londen, waar op dat ogenblik de beste instrumentmakers werkten. Belangrijk was vooral dat Thijsbaert een grondige kennis verwierf van de instrumenten die hij aankocht. Hij zorgde zelf voor het onderhoud en maakte ook eigenhandig instrumenten. Omstreeks 1780 begon Thijsbaert een natuurhistorisch kabinet aan te leggen. Hiervoor ontving hij onder andere objecten uit de nalatenschap van de overleden hertog Karel van Lotharingen (1712-1780). Tenslotte zorgde Thijsbaert voor een eigen bibliotheek, waarin de belangrijkste wetenschappelijke tijdschriften vertegenwoordigd waren. Zelf schreef hij twee leerboeken: Geometria elementaria et practica (1774) en Elementa opticae et perspectivae (1775). Deze leerboeken tonen aan dat Thijsbaert zich niet alleen op experimentele fysica toelegde, maar dat hij tegelijkertijd een degelijk wiskundig onderwijs nastreefde.

Ondanks deze ‘professionele’ aanpak, was de School voor Experimentele Fysica geen instelling voor onderzoek. In 1773 stelde Thijsbaert zijn kandidatuur voor lidmaatschap van de Brusselse Academie met een verhandeling over achromatische lenzen; zijn kandidatuur werd niet aanvaard. Zijn wetenschappelijk werk concentreerde zich vermoedelijk helemaal rond het

[p. 337]

instrumentarium in zijn fysisch kabinet. Maar de voorzieningen die hij in het leven had geroepen, hadden wel resultaat. Eén van Thijsbaerts collega's, Jan-Pieter Minckelers (1748-1824), toonde een bijzondere interesse voor de recente chemische ontdekkingen. Minckelers deed ook zelf chemisch onderzoek en verwerkte de resultaten daarvan in zijn onderwijs. Zo vinden we al in dictaten van 1785 een verslag van de ontdekkingen van Lavoisier die pas twee jaar eerder waren bekend geworden.

In 1783 ontdekte Minckelers, samen met Thijsbaert en de aan de medische faculteit verbonden professor chemie Karel van Bochaute (1732-193), een uit steenkool gewonnen gas dat vier maal lichter was dan gewone lucht. Minckelers publiceerde hierover een Mémoire sur l'air inflammable tiré de différentes substances, de enige natuurwetenschappelijke publicatie van een Leuvens filosofieprofessor in de 18de eeuw. Met het steenkoolgas slaagde Minckelers erin een luchtballon op te laten. Ook gebruikte hij het gas om er zijn auditorium mee te verlichten. Het werk van Thijsbaert en Minckelers stelt eigenlijk niet veel voor, maar het signaleert wel een belangrijk keerpunt in de wetenschapsbeoefening in ons land: voor het eerst ging natuurwetenschappelijk werk het hoofdbestanddeel uitmaken van een academische loopbaan. De traditionele opvatting dat natuurwetenschap een onderdeel was van een speculatief kennisideaal, werd doorbroken door de specialisatie die bij Thijsbaert en Minckelers onmiskenbaar aanwezig was. Hun interesse ging vrijwel exclusief uit naar de praktische natuurwetenschappen, naar het experimenteel onderzoek dat kwantitatieve resultaten opleverde. Thijsbaert legde zijn hoogleraarschap neer in 1775, maar bleef als directeur van de School voor Experimentele Fysica wel de titel van buitengewoon hoogleraar voeren. Minckelers werd nooit tot ‘primarius’ gepromoveerd, mogelijk omdat hij in die functie niet de praktische maar de speculatieve natuurwetenschap zou moeten doceren. Het is wel typisch dat Minckelers, na de opheffing van de Leuvense universiteit in 1793, verder zou gaan met het wetenschappelijk onderzoek en uiteindelijk ook lid zou worden van de Brusselse Academie.