D E ITIIKHIM DU M11HM IN DE 19DE EEUW. REDEVOERING UITGESPROKEN BIJ DE OVERDRACHT VAN HET RECTORAAT OER RIJKSUNIVERSITEIT TE GRONINGEN, KEN \'M SEI'TEMR 1900 DOOR U«. II. HAGA. TE GRONINGEN BIJ J. B. WOLTERS, 1900. ft. 7 *«- / /r/ _ // Il[ l)\ïllïKI\ELI\(i HEIl WW IIIKI\III' l\ HE DE ONTWIKKELING DER NATUURKÜNDE l\ DE If EEUW. D E ONTWIKKELING MRNATMRKU1DE IN DE 19DE EEUW. REDEVOERING UITGESPROKEN HIJ HE OVERDRACHT VAN HET RECTORAAT HER RIJM NIVERSITEIT TE GRONIN(!EN, HEN 17J™ SEPTEMBER 1900 DOOR D". 11. HACïA. TE GRONINGEN Bl.l .). B. W0LTE11S, 1900. 1/ ; MIJNE IIEEREN, CURATOREN, HOOGLEERAREN , DOCTOREN, STUDENTEN DEZER UNIVERSITEIT EN GIJ ALLEN DIE DEZE PLECHTIGHEID MET UWE TEGENWOORDIGHEID VEREERT! ZEER GEACHTE TOEHOORDERS! In een normalen professoralen loopbaan zijn er twee gelegenheden waarbij de gewoonte van een hoogleeraar vordert het uitspreken eener redevoering: op den dag van het aanvaarden van zijn ambt en later wanneer hij zijne rectorale waardigheid weder nederlegt. Zoo verschillend als de omstandigheden zijn, zoo verschillend zijn ook de keuze en behandelingswijze der onderwerpen zijner oraties. Bij het aanvaarden van zijn ambt is hij door zijn wetenschappelijk werk slechts aan enkelen uit zijne faculteit bekend en niet meer dan natuurlijk is het, dat de benoemde de gelegenheid te baat neemt uiteen te zetten op welke wijze hij zijn taak denkt op te vatten, in welke richting hij meent op de meest geschikte wijze de wetenschap te dienen. Bij het nederleggen van het rectoraat is hij geen onbekende meer, is daardoor vrijer in het onderwerp zijner rede en zeer dikwijls valt de keus op een terugblik in het verleden, hetzij om algemeene gezichtspunten te openen of om uit het verleden lessen te putten van praktische strekking. Ook mij, den laatsten rector dezer Universiteit uit de I9e eeuw, kwam een terugblik op de natuurkundige wetenschap in deze eeuw voor, een geschikt onderwerp te zijn om er uwe aandacht voor te vragen. Ondoenlijk is het hierbij de wetenschap in alle détails te overzien, om in bizonderheden af te dalen, maar juist eene gelegenheid als deze is geschikt om zich eens los te maken van kleinigheden, van fijne metingen, waarbij de vraag naar grootheden van een tienmillioenste deel van een millimeter de aandacht maanden lang bezig kan houden, om de vraag te stellen: wat heeft de wetenschap te zeggen tot een ontwikkeld publiek, waarin alle wetenschappelijke richtingen vertegenwoordigd zijn. Dan moet men zich vragen, hoe zal na vele eeuwen over het wetenschappelijk streven in de natuurkunde dezer eeuw gedacht worden, even als wij nü spreken over de ontwikkeling der natuurkunde in de i5e of i6e eeuw: Wat zijn derhalve in deze eeuw de hoofdlijnen, de hoofdzaken der natuurkunde geweest? Mogelijk dat velen uwer onmiddellijk met het antwoord gereed zijn, denkende aan de zoo verwonderlijke uitvindingen op industrieel gebied, die toch alleen slechts mogelijk zijn geworden door de studie der natuurkundigen in studeerkamer of laboratorium, aan de stoommachines en de veranderingen door het oprichten van fabrieken in de sociale verhoudingen teweeggebracht, aan spoorwegen , telegrafen, telefonen, electrisch licht en beweegkracht , waardoor het leven en de levenswijze zóó geheel veranderd zijn, dat het ons moeite kost een bestaan voor te stellen waar die uitvindingen geen rol spelen. Maar hen, die aan deze zaken denken, wensch ik te wijzen op een tooneel door Hamerling in zijn König von Sion geschilderd: Jan van Leiden, de Koning van Sion, door hovelingen omringd en bekleed met de teekenen der koninklijke waardigheid, ontvangt de gezanten van den bisschop van Munster, die hem aanmanen niet langer de stad te verdedigen en voor den werkelijken heerscher den troon te ruimen. Meent gij, spreekt de koning, dat de attributen van den heerscher mij tot koning maken? Hij legt den scepter uit zijn hand, neemt de kroon van het hoofd, den purpermantel van de schouders en bewijst door woord en houding dat hij koning is in werkelijkheid. Zóó wensch ik met de natuurkunde te handelen; alles moet verwijderd gedacht worden wat het eerst de oogen boeit, de aandacht trekt; alle uitvindingen hoe vernuftig bedacht en hoe zegenrijk van werking moeten vergeten en dan eerst komt men tot de kern der zuivere wetenschap en kan nog eens de vraag gesteld worden: waarop kan zij wijzen in deze ten einde spoedende eeuw r Me dunkt dat het antwoord op die vraag niet al te lastig is; als een paar «//stekende deelen in de lijn der ontwikkeling staan daar: de erkenning van het behoud van arbeidsvermogen en de nieuwere inzichten aangaande de electrische verschijnselen. In het laatst der vorige eeuw was door nauwkeurige wegingen het feit aan het licht gekomen, dat bij alle physische en chemische veranderingen de hoeveelheid stof constant blijft; zonder veel phantasie kan men ieder deeltje eener stof volgen op zijn weg, waarbij het of alleen van agregaatstoestand verandert of deel uitmaakt van verschillende lichamen. Een waterdeeltje b.v. kan men volgen van af het oogenblik dat het op de toppen der bergen als sneeuwvlok valt, als gletscherijs jaren noodig heeft voortgeschoven te worden tot het smelt en in de beek medegevoerd wordt naar de rivier, naar de zee, om te verdampen en in de atmosfeer als deel eener wolk weder vloeibaar te worden. Of wel vormt het een bestanddeel van plantensappen of dierlijk bloed. Onveranderd blijft dezelfde hoeveelheid: geen milligram materie gaat verloren of ontstaat en alle verbindingen zijn verschillende groepeeringen derzelfde materie. Eene dergelijke wet heeft deze eeuw aan de natuurkunde geschonken : welke veranderingen ook mogen optreden in ieder afgesloten stelsel lichamen: de hoeveelheid arbeidsvermogen blijft constant. 1 ot recht begrip diene eene korte toelichting. Reeds lang was het bekend dat men met behulp van katrollen, hellende vlakken en hefboomen een veel grootere kracht kon uitoefenen dan waarover men kon beschikken; »geef mij een vast punt en een hefboom en ik til de aarde op" sprak reeds Archimedes. Er was echter niet veel opmerkzaamheid voor noodig, om in te zien dat de weg door den last afgelegd zooveel kleiner is dan die, welke door de kracht doorloopen wordt: »wat men wint in kracht verliest men in snelheid" was de uitspraak; hangt men aan het uiteinde van den eenen arm van een hefboom een gewicht van 100 kilo en aan dat van den anderen arm een gewicht van i kilo, dan zal, wanneer de verhouding der lengten der armen als i : 100 is, het gewicht van 100 kilo niet vallen en kunnen worden opgeheven door het geringste stootje. Maar juist wegens de verhouding tusschen de lengten der armen zal de verheffing van het gewicht van 100 kilo 100 maal geringer zijn dan de daling van het gewicht van i kilo; dus zal het produkt van gewicht en vertikale verplaatsing voor beide gewichten gelijk zijn; of ook, het zwaartepunt der beide gewichten is bij die beweging onveranderd gebleven nl. in het steunpunt. Zooals in dit eenvoudige geval zoo ook met meer ingewikkelde, waarbij raderwerken, katrollen, schroeven het mechanisme uitmaken. De beschouwing van al deze gevallen deed Huygens deze merkwaardige stelling uitspreken: »Wanneer eenige lichamen tengevolge van hun gewicht in beweging geraken, zal hun gemeenschappelijk zwaartepunt nooit hooger komen dan het vóór de beweging was. Deze stelling geldt ook voor vloeistoffen en men kan ermee niet alleen alle wetten uit de hydrostatica afleiden, die Archimedes heeft leeren kennen, maar bovendien nog vele andere stellingen uit de mechanica. En wanneer degenen, die met grooten ijver pogen een perpetuum mobile te construeeren, die stelling wisten toe te passen, zouden zij gemakkelijk hunne dwalingen inzien en begrijpen, dat wat zij zoeken met mechanische hulpmiddelen — mechanica ratione — niet mogelijk is." Het zoeken naar een perpetuum mobile is het streven geweest van menigeen; niet alleen in de dagen van Huygens, maar zelfs tot in dezen tijd zijn er geweest, die een toestel wilden vervaardigen, die, eenmaal in beweging gebracht, niet alleen voortdurend in beweging bleef, maar bovendien steeds arbeid leverde; in het bezit van een perpetuum mobile zou een fabriekant geen steenkolen noodig hebben en toch zou de fabriek voortdurend kunnen werken! Men behoefde niet meer te zoeken naar de kunst om goud te maken. Huygens ontnam in zijn uitspraak aan allen de hoop een perpetuum mobile te vervaardigen door van mechanische krachten — mechanica ratione — gebruik te maken. De Oostenrijksche geleerde Mach kan zich niet met de toevoeging »mechanica ratione" vereenigen en noemt deze eene jesuitische reservatio mentalis; ze "»j diuja luegescnenen een Dewijs te zijn van de strenge logica van Huygens, die zijn wet afgeleid had uit waarnemingen, waarbij voornamelijk de zwaartekracht of krachten van menschen, dieren, van den wind of van water werkzaam waren en die te zeer doordrongen was van de geringe kennis aangaande warmtewerkingen, magnetisme en electriciteit om ook tot deze verschijnselen zijn conclusie uit te strekken. Het bovengenoemde voorbeeld kan nog uit een ander oogpunt beschouwd worden; ieder lichaam boven de aarde verheven kan dalen en daarbij weerstand overwinnen, dus arbeid verrichten; het lichaam wordt gezegd arbeidsvermogen van plaats te bezitten; hoe lager het lichaam geplaatst is, hoe minder arbeid het tengevolge van zijn gewicht kan verrichten; hoe minder arbeidsvermogen van plaats het heeft. Daalt dus b.v. het bovengenoemde lichaam van i kilo, dan verliest het arbeidsvermogen van plaats; dit dalen heeft echter het rijzen van het lichaam van 100 kilo tengevolge; maar wegens de betrekking tusschen de gewichten en de vertikale verplaatsingen, zal het eene lichaam evenveel arbeidsvermogen verliezen als het andere wint; in het stelsel gevormd door de aarde en den belasten hefboom, blijft dus bij de beweging van den hefboom om het steunpunt de hoeveelheid arbeidsvermogen constant. Denken we ons echter het lichaam van i kilo los gemaakt, dan zal het beginnen te vallen; hoe lager het komt des te sneller is zijn beweging. Het is echter bekend dat ieder lichaam, dat zich beweegt, ten gevolge dier beweging, arbeid kan verrichten en zonder veel moeite kan bewezen worden, dat het gedurende den val op ieder oogenblik juist zooveel arbeidsvermogen van beweging bezit als de vermindering bedraagt in arbeidsvermogen van plaats; ook gedurende den val van een lichaam blijkt dus de wet door te gaan, dat de som van arbeidsvermogen van beweging en van plaats voor het stelsel: aarde en lichaam, constant blijft. Hetzelfde geldt, om een ander voorbeeld te kiezen, voor het stelsel door de aarde en de zon gevormd: hoe dichter in haar elliptische baan de aarde bij de zon is, hoe minder dus het arbeidsvermogen van plaats, hoe sneller ze zich beweegt: de som der beide hoeveelheden arbeidsvermogen blijft steeds dezelfde. Wel zien we dus deze wet reeds in vele gevallen doorgaan, maar niet minder talrijk, meenen we op het eerste gezicht, zijn de gevallen waarin ze niet waar kan zijn. Denken we het vallende lichaam van zoo even gevallen, dan is de snelheid verdwenen en van een constant blijven van een zelfde hoeveelheid arbeidsvermogen schijnt geen sprake te kunnen zijn; eveneens bij een spoortrein, die zich met groote snelheid beweegt en dus een groote hoeveelheid arbeidsvermogen van beweging bezit en door het remmen binnen enkele seconden stil staat. Het is duidelijk, dat men zonder ingrijpende veranderingen in de denkbeelden, bij dergelijke gevallen niet verder kwam. De hinderpaal, zelfs nog in de eerste helft dezer eeuw , was de meening dat warmte een soort stof was, die wel is waar onweegbaar gedacht werd, maar waarvan men toch aannam dat de hoeveelheid bij alle warmteverschijnselen constant bleef. Het gelukte aan Mayer, Joule en Helmholtz aantetoonen, dat een hoeveelheid warmte kan ontstaan en verdwijnen, dat men haar niet als stof maar als een vorm van arbeidsvermogen beschouwen moet. Joule bracht door dalende gewichten een as in draaiende beweging; aan de as waren schoepen bevestigd; as met schoepen waren in een bak met water geplaatst; langzaam daalden de gewichten en hadden op den grond aangekomen bijna geen arbeidsvermogen, terwijl, door de wrijving van de schoepen tegen het water en van de waterdeeltjes onderling er warmte ontstond; door steeds dezen toestel te laten werken, kon dus de arbeid, noodig om de gewichten op te heffen, vernietigd worden en warmte in steeds toenemende mate ontstaan. Maar ook omgekeerd kon Joule warmte laten verdwijnen en arbeid verkrijgen. Vele proeven, met de uiterste zorg uitgevoerd, stelden Joule in staat, te kunnen beweren, dat de warmte, noodig om eene zekere hoeveelheid water i° C. te verwarmen, gelijkwaardig is met den arbeid, die verricht moet worden om diezelfde hoeveelheid 425 meter te verheffen; gevonden was dus het mechanisch aequivalent van eene zekere hoeveelheid warmte. Even als een kogel, die den loop van het geweer verlaat, meer arbeidsvermogen bezit dan voor het schot, bezit een lichaam meer arbeidsvermogen naarmate het warmer is: de warme stoom in den ketel van een stoommachine kan den zuiger in den stoomcilinder voor zich uitdrijven, maar de hoeveelheid warmte vermindert en voor iedere warmte eenheid die verdwijnt, komt eene bepaalde, en door het bovengenoemde getal bekende, hoeveelheid arbeid te voorschijn. Door deze verandering in het begrip der warmte kon ook de wet van het behoud van arbeidsvermogen worden uitgebreid op de vele processen waarbij warmteverschijnselen een rol spelen; de spoortrein, die plotseling geremd wordt, verliest zijn arbeidsvermogen van beweging, maar de in de remschoenen, wielen en rails ontwikkelde warmte stelt eene juist even groote hoeveelheid arbeidsvermogen voor, zoodat ook bij dit proces de hoeveelheid arbeidsvermogen constant is. In het klassieke werk »die Erhaltung der Kraft" — het behoud van arbeidsver- mogen —, dat in 1847 verscheen, ging Helmholtz na welke resultaten voort zouden vloeien uit de onderstelling dat ook bij magnetische en electrische verschijnselen geen arbeidsvermogen verloren noch gewonnen wordt. Het was zijn doel »den Physikern in möglichster Vollstandigkeit die theoretische, practische und heuristische Wichtigkeit dieses Gesetzes darzulegen, dessen vollstëndige Bestatigung wohl als eine der Hauptaufgaben der nachsten Zukunft der Physik betrachtet werden muss." En inderdaad zijn talrijke onderzoekingen in de daarop volgende kwart eeuw gedaan met het doel die wet te toetsen en de vele gevolgen af te leiden, die er uit voortvloeien: steeds is ze bevestigd gevonden. Uit een paar voorbeelden moge blijken, hoe ten eerste door middel dier wet verband gelegd kan worden tusschen op het eerste gezicht van elkaar onafhankelijke verschijnselen en ten tweede welke vérreikende gevolgen de wet ons toelaat te maken. Stel U voor een ringvormigen koperdraad en een magneet met zijn noordpool in het middelpunt en met de lengterichting loodrecht op het vlak van den ring. Laat nu een electrischen stroom gaan door den koperdraad en zóó gericht dat hij, van uit den magneet gezien, loopt van rechts naar links, dan ondervindt de magneet eene kracht, die hem verwijdert van den ring. Beweegt men, terwijl er geen stroom door den koperdraad gaat, den magneet naar den ring toe, dan zal een stroom opgewekt worden in de zelfde richting als zooeven vermeld werd. Tusschen deze beide experimenteel gevonden feiten legt de wet van het behoud van arbeidsvermogen een nauw verband; immers de in het laatste geval in den koperdraad rondloopende stroom verwarmt den draad en de vraag doet zich voor: is deze warmte uit niets ontstaan of is eene er mede overeen- komende hoeveelheid arbeid opgeofferd; en inderdaad is die opgeofferde arbeid aan te wijzen: de stroom zelf toch, die bij het bewegen van den magneet ontstond, zal, volgens de eerstvermelde proef, den magneet van den ring trachten te verwijderen en door den proefnemer , die den magneet naar den ring bewoog, moet deze tegenwerkende kracht overwonnen worden. De proefnemer heeft dus arbeid geleverd, arbeidsvermogen verloren en als aequivalent hiermede is de hoeveelheid warmte te beschouwen, die in den koperdraad ontstaan is. Zeer in het groot geschiedt deze merkwaardige wisselwerking bij de electromotoren en dynamomachines; het eerste voorbeeld is toch een electromotor in zijn meest elementairen vorm: een electrische stroom wordt geleverd en beweegkracht ontstaat; het tweede voorbeeld, waar arbeid opgeofferd werd en men een electrischen stroom verkreeg, is eene dynamoelectrische machine, de toestel waardoor ook in de electrische centralen de stroom wordt geleverd: Daar dient de stoommachine tot het ronddraaien van de beweeglijke deelen der dynamo, waardoor de electrische stroom ontstaat; maar de opgewekte stroom tracht eene draaiing in tegengestelde richting voort te brengen en de daardoor ontstane weerstand moet overwonnen worden. In het overwinnen van dezen weerstand bestaat juist de arbeid der stoommachine, die door het verbranden der steenkolen tot het leveren van dien arbeid in staat gesteld is. De steenkolen verliezen hun arbeidsvermogen en dit verloren arbeidsvermogen is in den vorm van electrisch licht, warmte in de geleiddraden , arbeid geleverd door motoren, die door den electrischen stroom gedreven worden, terug te vinden. Denken we ons dus stoommachine, dynamo met geleiddraden, booglampen, motoren enz. in één groot omhulsel, dan grijpen daarin wel allerlei veranderingen plaats: ver- branden van steenkool, verdampen van water, beweging van machinedeelen, van de drijfriemen, van de deelen der dynamo, warmte der assen, ontstaan gedruisch, electrische stroom in de geleiddraden, en alles wat door den electrischen stroom weder geleverd wordt, maar de som van al het arbeidsvermogen blijft onveranderd. Maar niet alleen bij het beschouwen van een dergelijk samengesteld systeem kan men de wet van het behoud van arbeidsvermogen toepassen; ieder verschijnsel op zich zelve kan beschouwd worden als een schakel uit eene oneindig lange ketting; ieder verschijnsel toch is het gevolg van een vroeger en de oorzaak van een volgend verschijnsel: bij den overgang van iedere schakel tot de volgende moet onze wet doorgaan. Bij tallooze verschijnselen, die we hier waarnemen, opklimmende van schakel tot schakel, komen we tot de erkenning dat de groote bron van het arbeidsvermogen hier op aarde de zon is: immers de zonnewarmte doet water verdampen, doet den wind ontstaan, die het verdampte water wegvoert naar de bergen, zoodat het water als waterval of stroomend water arbeid verrichten kan Een gedeelte van het arbeidsvermogen der zonnestralen wordt in de groene plantendeelen teruggehouden en nieuwe plantendeelen kunnen daardoor uit koolzuur en water gevormd worden; als voedsel zijn de planten de bron van arbeidsvermogen van mensch en dier en bij het verbranden van hout, turf of steenkool kan het opgenomen arbeidsvermogen weder warmte leveren. Metingen zijn verricht om een denkbeeld te geven van de hoeveelheid warmte, die de zon naar alle zijden uitzendt : ze leeren ons dat wanneer men de zon omgeven denkt door een ijskorst van 17,7 meter deze in 1 minuut gesmolten zou zijn; de aarde ontvangt slechts het twee duizend millioenste deel, maar dit is toch nog zoo groot e per sec. op i M- vallende warmte aequivalent is aan drie paardekrachten. Onwillekeurig vragen we naar de bron, die de zon in staat gesteld heeft millioenen jaren die ontzaglijke hoeveelheid arbeidsvermogen uit te zenden; eene eenvoudige berekening leert, dat de meest voor de hand liggende oplossing ons geheel in den steek laat; denkt men zich toch de zon als een groot vuur en geheel bestaande uit zuivere koolstof en de voor de verbranding noodige zuurstof, dan zou de zon slechts gedurende 6000 jaar in staat zijn op den tegenwoordigen voet warmte uit te zenden. De meest bevredigende oplossing van deze moeielijkheid is door Helmholtz gegeven: even als hier op aarde ieder lichaam bij zijn val warmte ontwikkelt, zal dit op de zon plaatsvinden; gebeurt het vallen van alle zijden, krimpt de zon dus voortdurend in, dan zal, tengevolge van de hiermede gepaard gaande enorme vallende massa, eene aanmerkelijke hoeveelheid warmte ontstaan ; de berekening leert, dat, wanneer de middellijn der zon jaarlijks 100 meter kleiner werd, de geheele uitgezonden warmte verklaard zou zijn. 7000 jaar lang zou dat door kunnen gaan voor de middellijn der zon ons toeschijnen zou 1 boogseconde kleiner te zijn geworden, en daar wij tegenwoordig de middellijn der zon met geene grootere nauwkeurigheid dan 1 boogseconde kunnen meten, is er pas na 70 eeuwen kans, dit kleiner worden der zon te constateeren. Na 5 millioen jaar zou e middellijn der zon de helft geworden zijn van de tegenwoordige wanneer steeds dezelfde hoeveelheid warmte als nu wordt uitgestraald. Actueel zijn dus die boeken en geschriften nog niet waarin de aarde beschreven wordt de zonnewarmte missende en het laatste menschenpaar in ijskoude omarming wordt afgebeeld. Ik vlei mij met de hoop door deze voorbeelden U duidelijk gemaakt te hebben de groote beteekenis der wet van het behoud van arbeidsvermogen, die, wel ontsproten uit de natuurkunde in engeren zin, zich niet tot deze alleen beperkt, maar voor alle natuurwetenschappen geldt en overal nieuwe inzichten heeft geopend. Deze wet voldoet aan eene behoefte van onzen geest: te zoeken naar de eenvoudigste beschrijving der verschijnselen en het eenvoudigste is het onveranderlijke: hoe ingewikkeld de verschijnselen ook zijn, neem alle voorwerpen, die bij die verschijnselen zijn betrokken, en onveranderd blijft de hoeveelheid arbeidsvermogen. Zijn wij met deze wet gekomen tot de grenzen van ons weten of is een dieper indringen nog mogelijk ? Ziedaar een vraag waarvoor ik nog een oogenblik uwe aandacht verzoek. Zooals we zagen verdwijnt bij vele verschijnselen de ééne vorm van arbeidsvermogen en eene andere ontstaat: het arbeidsvermogen van beweging van den spoortrein verdwijnt, warmte ontstaat; men zegt: het arbeidsvermogen van den spoortrein is omgezet, is veranderd in warmte. Strikt genomen heeft men tot deze uitspraak geen recht; stel eens dat de in vele stations aanwezige automaten nog meer verbeterd werden, zoodat men niets behoefte te doen dan twee 21/., cent stukjes in de gleuf te werpen om op hetzelfde oogenblik een perronkaartje in het bakje te voorschijn te zien komen; gemakkelijk laat zich een tweede automaat denken, waarbij men, een ongebruikt perronkaartje in een gleuf schuivende, twee 2V2 cent stukjes terug ontvangt. Wist men niets van het mechanisme af, was alles verborgen behalve gleuf en bakje, zou men dan niet kunnen beweren met hetzelfde recht als zoo even: de geldstukken zijn veranderd in een kaartje zonder eenig verlies, want met opoffering van een kaartje kan men evenveel geld terug ontvangen ? Voorzeker zal het ons nooit gelukken alle raadselen in de natuur te ontsluieren; een grens zal blijven bestaan waarbij voor ons het »ignorabimus" geldt; maar toch worden wij gedrongen verder te gaan dan het voor waar aannemen der wet van het behoud van arbeidsvermogen. Nergens duidelijker is de aard van ons weten uitgedrukt dan in de volgende woorden van Huygens, waarop Bosscha in zijne rede op het 7de Natuur- en Geneeskundig Congres de aandacht vestigde: »In geene zaak, zegt Huygens, is ons weten volstrekt zeker; alles is slechts waarschijnlijk. Maar er zijn graden van waarschijnlijkheid, die zeer ongelijk zijn, en sommigen als van 100,000 tegen één, zooals in de meetkundige bewijzen, die valsch kunnen zijn, maar zoo menigmaal en zoo lang beproefd zijn, dat er haast geen reden is, om er de juistheid van te betwijfelen, vooral van degenen die kort zijn. In zake van natuurkunde is er geen ander bewijs dan bij het ontcijferen van geheimschrift, waarin men begint met onderstellingen op losse gissingen op te werpen. Wanneer deze dan in zooverre juist blijken dat zij eenige goed aaneensluitende woorden doen vinden, schrijft men aan die onderstellingen eene zeer groote zekerheid toe, ofschoon er anders geen bewijs voor is, en het niet onmogelijk is dat men er nog andere kan vinden die meer met de waarheid overeenkomen." De sleutel van het geheimschrift der natuur is op de tegenwoordige hoogte der wetenschap de mechanische natuurbeschrijving, waarbij men de verschijnselen tracht terug te brengen tot beweging van de moleculen en atomen waaruit alle lichamen gedacht worden te bestaan. Bij deze opvatting is een lichaam warmer wanneer de heen en weer gaande, ongeregelde, ongeordende beweging der deeltjes, waaruit het bestaat, sneller plaats vindt; beweegt zich het lichaam in zijn geheel en wordt het plotseling in die beweging gestuit, dan kan men zich zonder veel moeite voorstellen, hoe door den stoot in dat lichaam de snelheid der ongeordende beweging der deeltjes toeneemt, hoe het lichaam dus warmer is geworden. Het zou te lang ophouden nog verder na te gaan welk eene tallooze massa verschijnselen voortvloeien uit deze opvatting, welk een machtige steun ze is geweest bij het dóórdringen in onze natuurkennis en het vinden van nieuwe gezichtspunten. Is de wet van het behoud van arbeidsvermogen de vrucht der eerste zestig a zeventig jaar der negentiende eeuw, de laatste 60 jaren hebben eene geheele omwenteling gebracht in de inzichten omtrent de electrische verschijnselen. De stoot tot deze omwenteling is uitgegaan van Faraday. Tot goed begrip herinner ik aan de groote ontdekking van Newton — waardoor hij de beweging der maan om de aarde, der aarde en der planeten om de zon terugbracht tot werkingen van gelijken aard als die, welke wij hier in het gewicht der lichamen kennen — de wet der algemeene aantrekking, volgens welke van een paar massa deeltjes, waar ook gelegen, elk eene kracht ondervindt gericht naar het andere en wier grootte evenredig is met het product der massa's van de deeltjes en omgekeerd evenredig is met de tweede macht hunner onderlingen afstand. Hoewel Newton geene nadere verklaring gaf van deze algemeene aantrekkingskracht en er zelfs uitdrukkelijk voor waarschuwde te denken aan eene kracht, die uitgaat van een lichaam en zich zonder tusschenkomst van iets anders doet gevoelen op een ander lichaam, werden de latere natuuronderzoekers minder nauwgezet en spraken van eene aantrekkende kracht die een lichaam op een ander uitoefent. Langzamerhand heeft men zich gewend aan die uitdrukkingswijze en wekt eene »werking op een afstand" geen voorstelling meer op van iets dat nog eene nadere verklaring behoeft. En hoe diep ligt het begrip niet reeds in ons! Gesteld iemand verricht een der eerste proeven op electrisch gebied: een pijp lak wordt gewreven op een lap laken en gehouden boven eenige stukjes papier en men vraagt aan de toeschouwers wat ze zien, dan geloof ik dat het antwoord vrij eensluidend zal zijn: het lak trekt de stukjes papier aan ! Dat het lak echter de stukjes papier aantrekt, kan toch niemand zien ! men ziet dat de stukjes papier zich bewegen naar het lak en in de gewone uitdrukkingswijze ligt reeds eene poging tot verklaring opgesloten, waarbij eene personificatie der kracht in het spel is. Faraday — wiens oordeel niet door geregeld schoolonderwijs in eene bepaalde richting geleid was, die op zijn dertiende jaar als loopjongen boeken en couranten rondbracht, daarna als leerjongen in een boekbinderij werkzaam was, en zich gelukkig prees op zijn twee en twintigste jaar als amanuensis in het laboratorium der Royal Institution bij den scheikundige Davy geplaatst te zijn — is de man geweest wiens geest tegen iedere de ruimte overschrijdende kracht opkwam en niets anders wilde aannemen dan werkingen tusschen aan elkander grenzende deeltjes. Elf jaar nadat Faraday in het laboratorium was aangesteld, werd hij wegens zijne onderzoekingen op chemisch en natuurkundig gebied lid van de Royal Society en nog één jaar later directeur van het laboratorium. Bijna 40 jaar heeft Faraday deze betrekking bekleed en onvermoeid is hij werkzaam geweest. Drie lijvige deelen »Experimental Researches in Electricity" bevatten de resultaten van zijn rusteloozen genialen arbeid en naast de wetten van de electrolyse, naast de grondslagen, waaruit onze tegenwoordige dynamomachines zijn voortgekomen, zijn ook vermeld de vele proeven om te bewijzen, dat bij electrische verschijnselen de middenstof een rol speelt, zoodat de werking tusschen twee geëlectriseerde lichamen is toe te schrijven aan veranderingen in de middenstof. Volgens Faraday is het onze lakstang van zooeven niet alleen die bij het wrijven eene verandering ondergaat , maar tevens wordt de middenstof — de lucht of de lichtaether — gewijzigd; spanningen treden op en de beweging der stukjes papier is een gevolg dier spanningen. Evenzoo werden de inductie-werkingen door electrische stroomen teweeggebracht, toegeschreven aan een »electrotonischen" toestand der middenstof. Deze wijze de electrische verschijnselen te verklaren en de manier van uitdrukken van Faraday streden te veel tegen de heerschende in, dan dat ze spoedig ingang vonden, en het was niet eerder dan toen Maxwell Faraday's denkbeelden mathemathisch uitwerkte en nieuwe gevolgtrekkingen er uit afleidde, dat de wetenschap van hun belang doordrongen werd. Maxwell beschouwde o.a. het geval, dat in een overal gelijke middenstof, die zich in rust bevindt, in een bepaald punt eene electrische verplaatsing ontstaat en gaat na hoe de electrische kracht in de omringende punten verandert benevens de, deze veranderende electrische kracht vergezellende, magnetische kracht. Het bleek dat de evenwichtsverstoring zich voortplant met eene snelheid, die, uit het aantal electrostatische eenheden van electriciteitshoeveelheid begrepen in de electromagnetische eenheid, gevonden werd gelijk te zijn aan de snelheid van het licht. Daar het echter hoogst onaannemelijk zou zijn dat 2 verschillende werkingen: licht en electrische veranderingen, zich in dezelfde middenstof zouden verbreiden met dezelfde snelheid, concludeerde Maxwell tot gelijkheid in wezen en beschouwde dus licht zich niet voortplantende door middel van elastische trillingen van den aether, dus niet van bewegingen der aetherdeeltjes zelve, maar door middel van electrische trillingen. Geleid door deze theorie wees Maxwell op merkwaardige betrekkingen tusschen electrische eigenschappen van lichamen en eigenschappen met betrekking tot licht: alle geleiders van electriciteit moeten ondoorschijnend zijn voor licht, b.v. de metalen; alle doorschijnende voorwerpen : glas, kwarts, zijn niet-geleiders voor electriciteit. De groote moeilijkheid echter, die het bestudeeren van Maxwell's boek aanbiedt, is de reden waarom slechts een kleine groep natuurkundigen deze nieuwe denkbeelden aanvaardde, was de hinderpaal dat deze niet tot allen doordrong. Het is de groote verdienste van Hertz hierin verandering te hebben gebracht door proeven bedacht en uitgevoerd te hebben, waarbij met electriciteit alle verschijnselen te voorschijn geroepen werden, die men met licht reeds lang kende. Hertz ging uit van bekende verschijnselen bij het ontladen eener leidsche flesch, waarbij de omstandigheden zóó kunnen zijn, dat de optredende vonk, hoewel op het oog zich als ééne enkele vonk vertoonende, inderdaad bestaat uit een reeks zeer snel op elkander volgende vonken, tengevolge van het in den toestel even snel heen en weer gaan der electriciteit. Al was de tijd tusschen twee op elkaar volgende ontladingen zeer gering: een millioenste deel eener seconde, zoo was deze tijd nog te lang voor het beoogde doel. Toen echter Hertz twee koperen cilinders ieder ongeveer 10 cm lang voorzag aan de naar elkander toegekeerde einden van ge- polijste bollen, tusschen welke een ruimte van enkele millimeters bestond, en vonken tusschen de bollen over liet springen, was de tijd, die de electriciteit voor het heen en weer gaan noodig had, slechts het honderdmillioenste deel eener seconde. Plaatst men op eenigen afstand en evenwijdig aan de cilinders een ± 25 cm. langen koperdraad in het midden onderbroken door eene tusschenruimte van enkele duizendsten millimeter, dan springt bij iedere vonk tusschen de bollen een klein vonkje over in deze tusschenruimte, en men kan bewijzen dat dit alleen geschieden kan, wanneer ook in den koperdraad de electriciteit heen en weer gaat, oscileert. Een metalen scherm tusschen de cilinders — den vibrator — en den koperdraad — den resonator — geplaatst, belet het tot stand komen der kleine vonkjes: de van den vibrator uitgaande werking verbreidt zich rechtlijnig; het is een »straal van electrische kracht". Plaatst men nu een tweede metalen plaat zóó dat, wanneer deze een spiegel ware, men van de plaats waar de koperdraad is, de cilinders teruggekaatst kon zien, dan verschenen de vonkjes weder: de straal van electrische kracht wordt teruggekaatst en dezelfde wet geldt hierbij als bij lichtstralen. Plaatst men op den weg tusschen den koperdraad en de cilinders een prisma van een niet geleidende stof — b.v. paraffine, dan blijkt dat de straal niet meer volgens rechte lijnen zich voortplant maar in het prisma eene afwijking ondergaat. Plaatst men den vibrator verticaal voor eene verticale metalen plaat en wel zóó dat het midden van den vibrator in de loodlijn ligt op het midden der plaat opgericht en beweegt men den koperdraad steeds evenwijdig aan den vibrator langs de loodlijn van af de plaat naar den vibrator toe, dan bemerkt men in enkele standen , die op onderling gelijke afstanden van elkander zijn , geen vonkjes, maar tusschen die standen wel vonkjes. Hier vond Hertz dus een volkomen analogon van de interferentie-verschijnselen bij licht en geluid; immers de uitwerking van den door den vibrator direkt uitgezonden straal wordt opgeheven of versterkt door den teruggekaatsten, naar gelang van het verschil in doorloopen wegen. Hierdoor was dus het onomstootelijk bewijs gegeven, dat een electrische straal door trillingen wordt voortgeplant en dus tijd noodig heeft voor de uitbreiding. Uit deze proeven gelukte het de snelheid van voortplanting te bepalen en er werd eene waarde gevonden zoo weinig afwijkende van de snelheid van het licht, dat het verschil aan de onvermijdelijke waarnemingsfouten kon worden toegeschreven. Het feit dat electrische werkingen tijd noodig hebben om zich te verbreiden met eene snelheid van het licht, is wel de fraaiste bevestiging der beschouwingen van Faraday en Maxwell; een middenstof, en wel dezelfde waardoor het licht zich voortplant, moet de drager zijn der electrische werkingen. Van bovenstaande proeven getuigt Hertz zelf: »Bei Anstellung derselben stehen wir schon ganz und voll im Gebiete vom Lichte. Indem wir die Versuche planen, indem wir sie beschreiben, denken wir schon nicht mehr elektrisch, wir denken optisch. Wir sehen nicht mehr in den Leitern Ströme fïiessen, Elektricitaten sich ansammelen; wir sehen nur noch die Wellen in der Luft, wie sie sichkreuzen, wie sie zerfallen, sich vereinigen, sich starken und schwachen. Von dem Gebiete rein elektrischer Erscheinungen ausgehend, sind wir Schritt vor Schritt zu rein optischen Erscheinungen gelangt." Want inderdaad tusschen de stralen van electrische kracht, die door den vibrator uitgezonden worden, en lichtstralen, kunnen we geen andere dan kwantitatieve verschillen aanwijzen, geen ander dan bestaat tusschen een lichtstraal en een donkere warmtestraal nl. een verschil in tijd noodig voor één trilling. Maken we onzen vibrator — de cilinders met hun bollen — nog kleiner; nemen we b.v. 2 kleine platinadraadjes V2 m.m. dik en 1,3 m.m. lang, dan is de tijd, die de electriciteit voor één heen en weer gang, voor één trilling, noodig heeft, slechts het vijftig duizend millioenste deel eener seconde. En veel kleiner kunnen we de resonatoren wel niet maken; denken we ons echter heen en weer gaande bewegingen der electriciteit in de moleculen of atomen der lichamen of stellen we ons voor dat een electrisch geladen atoom of deel van een atoom — een ion — om een even wichtsstand heen en weder trilt, dan zullen, evenals van uit de vibratoren van Hertz, stralen van electrische kracht ontstaan, maar waarbij de trillingsduur nog korter moet zijn, en is deze nog 10000 maal kleiner dan de laatst opgegeven waarde, dan komt hij overeen met den trillingsduur der lichttrillingen. »Wir erblicken, zegt Hertz, Elektricitat an tausend Orten, wo wir bisher von ihrem Vorhandensein keine sichere Kunde hatten. In jeder Flamme, in jedem leuchtendem Atome sehen wir einen elektrischen Process. Auch wenn ein Körper nicht leuchtet. so lange er nur noch Wiirme strahlt, ist er der Sitz elektrischer Erregungen. So verbreitet sich das Gebiet der Elektricitat über die ganze Natur. Es riickt auch uns selbst naher; wir erfahren dass wir in Wahrheit ein elektrisches Organ haben, das Auge". Een zeer interessante bevestiging, bijna zoude men kunnen zeggen een absoluut bewijs, heeft deze electrische lichttheorie in de laatste jaren door onzen landgenoot Zeeman ondervonden. Volgens bekende wetten ondervindt een stroomgeleider eene kracht van een magneet; volgens Maxwell kan een bewegend electrisch geladen deeltje als een electrischen stroom worden opgevat. Bevat een lichtbron, een vlam b.v., electrisch geladen trillende deeltjes, dan zal het uitgezonden licht veranderen, wanneer de vlam dicht bij een magneet geplaatst wordt. Door gebruik te maken van een krachtigen electromagneet en het licht te onderzoeken met de machtige hulpmiddelen, die ons tegenwoordig ten dienste staan, gelukte het Zeeman inderdaad eene verandering te constateeren en aan Lorentz om uit de theorie de hoofdzaken der waarnemingen te verklaren. Nog in eene andere richting hebben de nieuwere denkbeelden zegenrijke gevolgen gehad; over een dezer ten slotte een enkel woord. In het begin dezer eeuw was de kracht waarvan men het meest meende te weten: de algemeene aantrekkingskracht, en werden daarom de magnetische en electrische krachten, toen Coulomb aantoonde, dat hunne waarde omgekeerd evenredig is met de 2de macht van den afstand tusschen de magneetpolen of electrisch geladen lichamen even als de zwaartekracht, als werkingen op een afstand beschouwd. Thans aan het eind der eeuw zijn de rollen omgewisseld; men weet nu dat de electrische krachten zich voortplanten door middel van toestandsveranderingen in de middenstof met de snelheid van het licht, en doet de vraag zich voor, of ook de algemeene aantrekkingskracht toegeschreven kan worden aan werkingen van een middenstof. In den loop van dit jaar heeft mijn Leidsche ambtgenoot Lorentz eene poging hiertoe gedaan. Ter verklaring van vele electrische verschijnselen neemt men algemeen aan dat elk deeltje der ponderabele stof uit twee deeltjes met even groote en tegengestelde electrische ladingen bestaat. Lorentz onderstelt dat de toestandsverandering door een positieve lading in den aether teweeg gebracht niet juist de tegenovergestelde is van die door een even groote negatieve lading veroorzaakt; de eene toestandsverandering werkt sterker op een positief, de andere sterker op een negatief geladen deeltje. Denkt men twee massadeeltjes, dan zullen, ten gevolge dezer onderstelling, de schijnbare aantrekking tusschen de ongelijknamig geladen deeltjes sterker zijn dan de schijnbare afstooting tusschen de gelijknamig geladen, zoodat op ieder der massa's eene kracht werkt gericht naar de andere. De algemeene gravitatie is dus op te vatten als een gevolg van toestandsveranderingen in den aether, door de ionen teweeg gebracht, welke toestandsveranderingen gelijk zijn aan die, welke uit de electrische verschijnselen zijn afgeleid en welke zich met de snelheid van het licht voortplanten. Zeer merkwaardig is het, dat, wanneer men de vraag, welken invloed de beweging der hemellichamen op de onderlinge werking heeft, behandelt op den gewonen weg, men eene voortplantingssnelheid der zwaartekracht moet aannemen vele millioenen maal zoo groot als de snelheid van het licht, terwijl op den door Lorentz gevolgden weg de zwaartekracht kan worden toegeschreven aan werkingen, die zich met geene grootere snelheid dan die van het licht voortplanten. Uit het tweede gedeelte van het in dit uur gesprokene, zal U wel duidelijk gebleken zijn, dat al zijn onze inzichten op electrisch gebied geheel van aard veranderd, de willekeurige grens van een eeuw niet teruggevonden wordt in den ontwikkelingsgang der natuurkunde. Wat is electriciteit ? wat is de aether? wat is het mechanisme der toestandsveranderingen waaraan men zooveel toeschrijft? Dat zijn de vragen, die als het ware onmiddellijk zich aan ons opdringen en door wier beantwoording de besproken verschijnselen eerst tot een goed afgerond geheel zouden worden. Het zijn de vragen, die wij, lettende op hetgeen deze i9de eeuw tot stand heeft gebracht, met vertrouwen stellen aan de twintigste eeuw. pag. 25, regel 10 v. b. staat resonatoren, lees: vibratoren.