Ensie 1946

Redactie Harmen de Vos, Philip Kohnstamm (1946)

Gepubliceerd op 15-05-2019

Natuurfilosofie

betekenis & definitie

Van de oudste tijden af hebben de mensen nagedacht over de dingen en over het gebeuren in de buitenwereld. Bezien wij wat ons uit die oude beschavingen ,is overgeleverd, dan valt het op, hoe vaak daarbij zaken onder een gezichtspunt werden samengevat, waar wij thans in ons denken grote en duidelijke onderscheidingen maken.

Denk b.v. aan de verbondenheid tussen mensenleven en verschijnselen aan het uitspansel, die in oude religies aan de dag treedt. Meer en meer leerde de mens echter te scheiden en te onderscheiden in zijn denken over de verschijnselen in de buitenwereld. Vaak verliep dit historisch proces sprongsgewijs.

De krachten, die het stuwden, zijn niet onder één formule samen te vatten: soms waren het de eisen der religieuze samenleving, soms de materiële noden, die hier werkzaam waren, soms was het echter ook — in de oude Griekse beschaving, en ook in de Indische, is dit onmiskenbaar — de pure drang naar weten en begrijpen. Dat het mogelijk is en dat het vruchten kan afwerpen na te denken over de ‘natuur’, als een samenvatting van dingen en gebeurtenissen, die er zijn en die geschieden voor een ieder, die er zijn aandacht aan schenkt, maar onafhankelijk van onze emoties, van ons wensen en ons willen, dat inzicht treedt ons uit de Griekse filosofie tegemoet. De resultaten van dat nadenken werden samengevat, tot synthese verwerkt — is het in gedachten verenigen en onder algemene gezichtspunten brengen niet evenzeer een kenmerk der beschavingsontwikkeling als het in gedachten scheiden? — en dit dan was de oude natuurfilosofie, d.i. wijsheid omtrent de natuur, waaruit ons moderne weten en denken over de natuur is voort gekomen.

In de loop van dit groeiproces nu zijn de natuurwetenschappen ontstaan, een proces, dat wederom door het scheiden van het vroeger nog verenigde, en door het verenigen van het vroeger nog gescheidene is gekenmerkt, maar waarbij tevens de juistheid van het standpunt, dat men de ‘natuur’, die ‘objectieve werkelijkheid buiten ons’, als afzonderlijk, autonoom studieonderwerp mocht opvatten, meer en meer buiten alle kijf kwam te staan. Wat de ontwikkeling der natuurwetenschap in de eerste plaats kenmerkt, is de alles beheersende rol, die het experiment, de proef, daarin is gaan spelen. Onmisbare grondslag voor alle kennis omtrent de natuur was bij de ouden reeds de waarneming door de zintuigen, maar allengs, vooral sinds de Renaissance, werd deze bewust uitgebouwd en geïntensiveerd tot dat doelbewuste en min of meer veelvuldige handelingen eisende waarnemen, dat men experimenteren noemt.

In het ‘Novum Organum’ van Francis Bacon (1620), die zelf overigens nooit proeven verrichtte, werd het belang en de rol van het experiment en van de inductie bewust uiteengezet, zij het dan ook op een wijze, die wij thans niet meer geheel onderschrijven. Natuurwetenschap is tegenwoordig voor alles gekenmerkt door een voortdurende wisselwerking tussen nadenken en handelen, althans handelen in de zin van experimenteren.

Wat kan natuurfilosofie thans nog wel zijn? Voor de hand ligt, haar als afzonderlijke denkdiscipline te handhaven, als een soort synthese, die de resultaten en methoden van de afzonderlijke natuurwetenschappen samenvat, vergelijkt en overziet. Maar is er ook plaats voor een specifiek wijsgerig zich bezinnen op de natuur, dat in haar doelstelling de natuurwetenschappen overschrijdt, ook al beroept zij zich op deze? En dat — dit dient er bij gevoegd — niet zonder meer een onderdeel der algemene kennistheorie zou zijn? Zou in deze gedachtengang, die dus een metafysica der natuur beoogt en die zeker haar aanhangers heeft, natuurfilosofie dan b.v. kunnen zijn een zoeken van het wezen, dat zich achter het waargenomene, achter de verschijnselen, verbergt, zoals men dat bij een Thales, bij een Heraclitus aantreft?

Het consequent doorvoeren van die tegenstelling van schijn en wezen van een zaak leidt tot allerlei impasses. Velen laten haar alleen nog gelden als karakteristiek van de situatie, waarvoor de natuuronderzoeker zich in psychologisch opzicht geplaatst ziet; alle wetenschappelijk begrijpen en verklaren ten aanzien van de natuur is volgens hen niet anders dan een verfijnde vorm van wat men liever met de bescheiden woorden ordening, beschrijving der verschijnselen moet aanduiden. Metafysische natuurfilosofie zou dan een uit de historie bekende, geestelijke discipline zijn, die zichzelf thans overleefd heeft. Volgens anderen vervult de natuuronderzoeker inderdaad niet anders dan de zoeven genoemde bescheiden taak, maar heeft de natuurfilosoof ook wel degelijk een daarboven uitgaande reële taak. Als voorbeeld denken wij aan Riclcert, die ergens in zijn geschriften het verschil zo formuleert, dat de natuurfilosofie er naar streeft, de zin en de betekenis van wat de natuurwetenschap heeft opgedolven te verstaan; dit zou een bepaling van waarden zijn, die boven het bepalen van blote waarheden uitgaat.

Schrijver dezes acht het onjuist een kwalitatief verschil tussen de algemene problemen der natuurwetenschap en die ener metafysische natuurfilosofie thans nog of thans reeds te poneren. Wat daar ook van zij, in het volgende zal hij er zich toe beperken in grove trekken de situatie te schetsen, waarvoor het natuuronderzoek zich geplaatst ziet, en iets over de aard der bereikte resultaten te zeggen. Daarbij zal de lezer opmerken, dat naast waarheidsbepalingen ook vaak waardebepalingen in het geding zullen komen.

De denkzijde van alle wetenschap is de ordening van verschijnselen door a. het opstellen van begrippen en—wat bijnahetzelfde is — van de oordelen, die de betrekkingen tussen die begrippen, hun gebruik, zou men bijna kunnen zeggen, aangeven;

b. het logisch werken met begrippen, dat onder meer een critisch onderzoek van hun vruchtbaarheid en deugdelijkheid omvat.

In de natuurwetenschap worden begrippen steeds naar aanleiding van waarnemingen opgesteld (ervaring), maar er bestaan grote gradaties: nu eens betekenen zij niets dan een poging om directe ervaringsfeiten saam te vatten, dan weer zijn het hypothesen, die op hun logische consequenties onderzocht en op de proef gesteld moeten worden. Soms is de eis een begrip ‘zo scherp mogelijk’ te omlijnen vanzelfsprekend, in andere gevallen kan het nastreven van te grote scherpte juist een nadeel zijn; zo wanneer het begrip een wijde overkoepeling beoogt of in uitzicht stelt. Sommige der belangrijkste begrippen der natuurwetenschappen zijn aanlokkelijke programmapunten voor nader onderzoek, die zich hoogstens in het bezit van een scherpe kern kunnen verheugen. Zo de begrippen ruimte, tijd, energie, materie, leven, soort; ja, het begrip ‘natuur’ zelf behoort tot deze categorie. Vaak worden begrippen gehanteerd, zonder dat men zich voldoende bezint op de ervaringen, die tot hun opstelling aanleiding gaven; moeilijkheden en misverstanden, die de voortgang der wetenschap belemmeren, kunnen daar het gevolg van zijn.

Een natuurwet is een relatie tussen reeds tevoren ingevoerde begrippen, die krachtens de definitie van deze wel mogelijk maar nog geenszins noodzakelijk was; zij is een gissing, waartoe men op grond van ervaringsmateriaal bij wijze van veralgemening besluit, maar omtrent de juistheid waarvan men nooit zekerheid, wel een overtuiging kan hebben. Voorbeelden: de wet van de vrije val in het zwaarteveld der aarde, die voor het eerst door Galileï werd opgesteld en gecontroleerd, de wet van de rechtlijnige voortplanting van het licht. De eerste dezer wetten acht men nog steeds geldig, de tweede niet meer, of liever: het waarheidsgehalte van de tweede is zo, dat men — over licht sprekend — tot fijnere onderscheidingen moet gaan, dan men kende in de tijd toen ze werd opgesteld. Vaak kan een wet, die schijnbaar onjuist bleek te wezen, ‘gered’ worden, door de begrippen, waarop zij betrekking heeft te modificeren, anders of fijner op te vatten dan oorspronkelijk de bedoeling was. Hieruit ontstond de opvatting, dat menige natuurwet slechts een afspraak, een conventie is.

Het hieruit voortgekomen overdreven conventionalisme, volgens hetwelk alle natuurwetten louter conventies zouden zijn, verdient zeker geen aanbeveling. Voor een echte natuurwet geldt niet alleen, dat ze door de ervaring geverifieerd moet kunnen worden, ze moet ook falsificeerbaar zijn, d.w.z. zo zijn, dat het resultaat van een proef, die ik zo dadelijk ga doen, wel eens in tegenspraak met haar zou kunnen wezen. Hoe het hier nu ook precies mee gelegen is, wij dienen steeds voor ogen te houden, dat de natuurwetenschap zich haar weg moet banen tussen de gevaren van een te veel en een te weinig aan subtiliteit door.

Het gissend afleiden van natuurwetten uit enkele bijzondere ervaringsfeiten noemt men inductie, in tegenstelling tot het logisch afleiden uit een aantal elkaar niet tegensprekende praemissen (moge men over hare juistheid nu een mening hebben of niet), hetwelk men deductie noemt. Inductie en deductie maken met elkaar het leven van de natuurwetenschap uit, maar Whitehead had geen ongelijk toen hij schreef: ‘inductie is de wanhoop der wijsbegeerte’, want het lijkt haast of inductie haar kracht ontleent aan de principiële onzekerheid harer resultaten. Zo is het b.v. principieel onzeker, dat de zon morgen zal opgaan. Wij staren in een afgrond van zeer verwante wanhoop, als wij de volgende probleemstelling accepteren: ‘bestaat’ er iets in de natuur, dat aan onze begrippen beantwoordt, (b.v. bestaat ‘de hond’, bestaat ‘de zwaartekracht’?) en moeten wij wellicht nog onderscheiden tussen zulke waar dit wel, en zulke waar dit niet het geval is, om van fijnere nuances maar te zwijgen? Menigeen beschouwt dit als de natuurfilosofische vraag bij uitstek. De geschiedenis der natuurwetenschap leert, dat deze steeds haar weg gevonden heeft, zonder zich zelfs maar over de beantwoordbaarheid van die vraag te bekommeren.

Een natuurwet is, naar haar aard, eigenlijk ook weer een begrip. Menig natuurwetenschappelijk begrip impliceert dan ook de geldigheid van te voren opgestelde wetten.

Om het deductie-apparaat zuiver te houden, heeft men er vooral van wiskundige zijde vaak belang in gezien, gedeelten van de natuurwetenschap te axiomatiseren, d.w.z. een aantal welgekozen inductief geponeerde oordelen als geldig te onderstellen, zodat het hele gebied dan verder zuiver deductief kon worden beheerst.

De wereld der verschijnselen komt ons met een nauwelijks te analyseren rijkdom aan kwaliteiten tegemoet. Trachten wij deze stamelend onder woorden te brengen, laten wij onze onderscheidende, begrippenvormende fantasie er op los, dan gaan wij al gauw schiften; vele kwaliteiten komen ons te veel aan de mens gebonden, te weinig uitsluitend op de natuur betrekking hebbend voor, vele komen ons te onwezenlijk, andere weer in eerste instantie als te moeilijk vatbaar voor (men beging vaak de fout ze al te vlug als onwetenschappelijk uit te bannen, als wist men van te voren reeds wat wetenschap en wat natuur wel of niet mochten zijn), maar in kwantitatieve kenmerken, zulke die in ‘maat en getal’ konden worden uitgedrukt, vonden de onderzoekers allengs hun vreugde of hun profijt.

Deze kenmerken hebben een aspect van eenvoud, klaarheid en precisie en geven daarmee een aangrijpingspunt voor de wiskunde, een discipline, die, dank zij de onoverzichtelijk grote mogelijkheden voor fantasievolle en toch scherpe begrippenvorming, zulk een rijkdom en zulk een kracht in het rijk der pure deductie ontvouwt. Galileï heeft dit bewust gevoeld, toen hij schreef, dat hij de mensen het begin van een ‘nieuwe wetenschap’ wees, de op inductie en deductie gebaseerde gemathematiseerde natuurwetenschap. Vóór Galileï had de mathematisering, het zich vastbijten in kwantitatieve kenmerken der verschijnselen, natuurlijk reeds lang een grote rol gespeeld, voor alles ten aanzien van de verschijnselen aan de hemel. De Griekse astronomie was bijvoorbeeld mathematisch par excellence.

Ook ten aanzien van natuurkundige verschijnselen in het algemeen hadden reeds een Pythagoras, een Archimedes de roem van het getal hooggehouden. Galileï was echter een nieuw type van wetten op het spoor gekomen, die, welke voor het gebouw der mechanica en later voor dat der gehele natuurkunde de grondslag legden; hij ontdekte hoe men aan de hand van het kwantitatieve het causale karakter der verschijnselen (waarover later) met kracht te lijf kon gaan, hij leerde de verschijnselen ‘verklaren’.

Het kwantitatieve komt in de natuurwetenschap op tweeërlei wijze tot uiting; in de waarneming of in de proef, die de inductie voorbereidt, of haar onmiddellijke of middellijke resultaten controleert, en in de deductie, door middel der wiskunde, die de logische consequenties van de opgestelde wetten onderzoekt. Het eerste verlangt een experimenteertechniek, die in staat stelt zekere getalwaarden te vinden; in de meeste gevallen, waar enige precisie vereist is, komt dit neer op het aflezen van schaalverdelingen, waarlangs een wijzertje of een lichtstreep zich bewegen kan, of die zelf langs een andere schaalverdeling kunnen schuiven. Met een dergelijke aflezing heeft men gewoonlijk het gezochte kwantitatieve kenmerk van het verschijnsel nog niet te pakken; vooral in de fysica en in de astronomie kunnen soms tientallen, ja duizendtallen aflezingen nodig zijn, alvorens het gezochte getal gevonden is en vele wiskundige tussenrekeningen kunnen daarbij vereist zijn. Soms heeft men redenen, zich bij een geringe meetnauwkeurigheid neer te leggen, soms verlangt men de hoogste precisie. Goed experimenteren wordt gaarne een kunst genoemd, en deze uitspraak heeft haar juistheid zeer zeker ook daar, waar men de hoogste kwantitatieve nauwkeurigheid nastreeft. De stand van een wetenschappelijk probleem kan eenvoudig bepaald zijn door de nauwkeurigheid, die men tot dusver heeft weten te bereiken.

De wiskundige deductie in de natuurwetenschappen heeft verscheidene aspecten. Nu eens vereist zij alleen lagere schoolrekenkunde, dan weer is zij uiterst moeilijke hogere wiskunde. De pure wiskunde heeft veel inspiratie geput uit de problemen, die haar in de fysica gesteld werden. Trouwens, in vroegere eeuwen was men vaak fysicus en wiskundige tegelijk, en ook tegenwoordig komt dit, ofschoon veel zeldzamer, nog voor. In de fysica, in de astronomie (en in de techniek) is vaak rekenwerk vereist, dat in principe weliswaar gemakkelijk, maar tevens zo bewerkelijk is, dat rekenmachines, vaak van een ontstellende gecompliceerdheid, er bij te pas komen. De noodzakelijkheid van materiële hulpmiddelen bij de deductie, van de hersenen (bij het uit het hoofd rekenen), van potlood en papier, of van machines dan, is op zich zelf een interessante kwestie, die direct met de aard van de zekerheid onzer kennis samenhangt.

De mathematisering is het verst ontwikkeld in de exacte natuurwetenschap (fysica, astronomie en chemie); in onderdelen der biologie gaat ze een steeds grotere plaats innemen. De uitspraak, dat alle natuurwetenschap er naar streeft of er naar streven moet ‘alles op de kwantiteit te herleiden’ is echter schromelijk overdreven.

Ruimte, tijd en materie zijn alle drie begrippen, opgesteld naar aanleiding der ervaring. Zij zijn zo algemeen, en in hun oorsprong reeds met het resultaat van zo gevarieerde ervaringen samengeknoopt, dat het moeilijk is uit te maken, ja zelfs gedeelte lijk een kwestie van smaak is, wat ze precies behelzen.

Het scheiden en onderscheiden ten aanzien van de oorspronkelijk ongedifferentieerde ruimte heeft reeds bij de oudste cultuurvolkeren, bij de Grieken het scherpst, tot de discipline der meetkunde geleid. Zij is een vroegtijdig voorbeeld van mathematisering, en klaarblijkelijk voltrokken door een abstractie uit onze ervaringen aan materiële voorwerpen en figuren, die tot de begrippen vlak, punt en lijn en zoveel andere aanleiding gaven.

De Grieken bouwden de meetkunde tenslotte als een deductief systeem op, dat uitging van een klein aantal axioma's (het eerst door Euclides bewust geformuleerd). Verondersteld werd aanvankelijk, dat deze axioma’s geldig waren in de natuur. Pas inde 19de eeuw ontdekte men, dat andere deductieve meetkundige systemen mogelijk waren, afgeleid van enigszins andere axiomasystemen (niet-euclidische meetkunden). Oorspronkelijk stelden velen zich voor alles de vraag, welk van deze in de natuur gold, maar al spoedig leerde men deze systemen om hun zelfs wil bestuderen, ook zulke, die zeker niet voor een adaequate beschrijving van de vormeigenschappen der materie in aanmerking kwamen.

Aan de andere kant kwam de fysica in de 20ste eeuw zo ver, vooral onder invloed van Einsteins zwaartekrachttheorie, dat een ondubbelzinnig antwoord op de vraag, welke meetkunde nu in onze ruimte ‘geldt’, niet mogelijk bleek; het gedrag der materie en de met haar samenhangende verschijnselen vertoont subtiliteiten, zó, dat er hoogstens kwestie van kan zijn, dat een bepaald meetkundig systeem die subtiliteiten zo eenvoudig mogelijk weergeeft. Ook al in verband met deze situatie heeft het weinig zin, de fysici in de schoenen te schuiven, dat voor hen de ruimte slechts dit of dat meetkundige systeem is. Voor hen toch is de betrekking van de ruimte tot alles wat er in plaats vindt, dat waar het op aankomt, en de geheimen van die relatie zijn op verre na nog niet ontsluierd. Zien wij af van finesses, dan is echter de driedimensionale euclidische meetkunde het geschikte apparaat om de ervaringen aan de materie (d.i. de resultaten van afstandsmetingen) te beschrijven.

De tijd speelt in het kader onzer ervaringen een heel andere rol dan de ruimte (een na elkaar in plaats van een naast elkaar). Zij is al van oudsher gemathematiseerd geweest; tijdstippen en de tijdsduren tussen deze in gedragen zich wiskundig net als punten en hun onderlinge afstanden op een rechte lijn (ééndimensionaliteit van de tijd). Alle precieze tijdmeting geschiedt aan de hand van het gedrag der materie in de ruimte (omwenteling der aarde, beweging van een slinger). Oorspronkelijk meende men, dat de tijdruimtestructuur der natuur zo is, dat van twee kortstondige en zich in een klein gebied afspelende gebeurtenissen ondubbelzinnig vaststaat (d.w.z. in principe te meten is)

a. welke van beide de vroegste is en b. hoeveel haar tijdsafstand bedraagt.

Einstein — en, onafhankelijk van hem, Poincaré — in hun relativiteitstheorie, (1905) maakten het uiterst waarschijnlijk, dat het laatste zeker niet juist is,.en het eerste alleen dan, wanneer voor een waarnemer, die bij beide gebeurtenissen aanwezig wil zijn, een verplaatsingssnelheid kleiner dan die van het licht toereikend is (relativiteit der gelijktijdigheid).

Meer en meer is gebleken, dat Einsteins mathematisering der ruimte-tijd-structuur (volgens deze zou zij een z.g. pseudo-euclidische vierdimensionale menigvuldigheid vormen) aan alles, wat wij uit de ervaring weten, het best is aangepast. Het grote verschil tussen toekomst en verleden in ons denken over en handelen in de natuur (het probleem van de tijdrichting) hangt samen met een groot complex van ervaringen, waar veel bijzonderheden over te zeggen vallen. Zuiver fysische overwegingen in verband met de atomistische bouw der materie werpen reeds licht op dat verschil, maar typisch biologische aspecten dringen zich hier eveneens naar voren en reeds daarom is het laatste woord erover nog niet gezegd.

Uit het voorgaande blijkt, dat tijd en ruimte als attributen van de materie, d.i. van het stoffelijke, zijn op te vatten. Wat materie zelf dan wel ‘is’, dit is een vraag, die in de grond van de zaak te allen tijde alleen maar een programma voor nader onderzoek kon zijn. Het ligt tegenwoordig voor de hand dan van materie te spreken, als de aanwezigheid van z.g. ‘elementaire deeltjes’ (protonen, neutronen, electronen, mesonen en hun samenstellingen) geconstateerd kan worden; volgens de moderne vondsten zijn deze deeltjes noch onverwoestbaar (electronen kunnen ontstaan en vergaan), noch individueel in die zin, dat er in ’t algemeen een betekenis gehecht zou kunnen worden aan de vraag, of men bij twee observaties van b.v. een proton in beide gevallen hetzelfde of niet hetzelfde deeltje voor zich heeft. Waarschijnlijk heeft ook de vraag naar de uitgebreidheid van zo’n deeltje geen zin. Welk een verschil met de conceptie der atomen bij de oude atomistici!

Al vroeg heeft men een soort verband leren leggen tussen twee of meer gebeurtenissen of verschijnselen, dat als nauwer ‘gewaardeerd’ werd, dan andere Causaliteitverbanden. Nu eens sloeg dit verband er op dat twee kenmerken van een bepaald verschijnsel steeds tezamen optreden (b.v. zonnelicht en zonnewarmte), dan weer dat ze overal in de ruimte gekoppeld optreden, hetzij gelijktijdig, hetzij met tussenpoos (geen regen zonder wolken, na bliksem komt donder, uit het zaad komt de plant, enz).

Enige bezinning leert, dat het bestaan van dergelijke verbanden ook voorwaarde ervoor is, dat wij ons redelijk thuis kunnen voelen tussen en met de verschijnselen. Men duidt ze in vele gevallen gaarne aan als causale, d.w.z. ‘oorzakelijke’ verbanden, vooral dan, wanneer het ene verschijnsel steeds op het andere volgt (oorzaak en gevolg), maar men spreekt toch ook van de oorzaak, d.w.z. vraagt naar het waarom, van de sterkte van staal of van de bevalligheid van de gazelle, enz.

Een causaal verband staat tegenover een toevallig verband (ook wel contingentie genoemd). Vele (zo men wil, alle) natuurwetten zijn formuleringen van causale verbanden, en men zegt gaarne, dat ze een noodzakelijkheid tot uiting brengen. Deze noodzakelijkheid is derhalve voor ons een essentieel aspect van wat de natuur voor ons is. Zij moet wel onderscheiden worden van het noodzakelijkheidselement, dat wij in een logisch juiste gevolgtrekking aanwezig voelen, maar vooral daar, waar wij in de natuur z.g. determinerende causale verbanden hebben leren opsporen, is het vergeeflijk, dat de parallel getrokken wordt. Deze determinerende verbanden zijn nl. zo, dat door hen in vele gevallen de situatie in een systeem nu door de situatie op een eraan voorafgaand tijdstip ondubbelzinnig bepaald is, en door kennis van de nu eenmaal werkzame causale verbanden dan ook voorspeld had kunnen worden via de weg der deductie.

In de mechanica, zoals die door Newton tot een voorlopig afgeronde discipline was geworden, had men geleerd hoe in bepaalde eenvoudige systemen die situatie en die verbanden op te vatten waren; zij pasten typisch in het kader van wat de oudere filosofen als ‘causae efficientes' (bewerkende oorzaken) hadden beschreven, en stonden in tegenstelling tot de ‘causae finales', waar de situatie van één ogenblik een element van ‘doelstelling’ zou bevatten, dat analogie met menselijke doelstellingen zou vertonen, en dat, op andere, diepere wijze dan de doelloosheid dier eerder genoemde, niet in de toekomst ziende, oorzaken de situatie van een later ogenblik zou bepalen of althans mede zou bepalen.

De hiermee aangeduide complicaties, die opduiken bij de analyse van wat oorzakelijkheid wel kan betekenen, zullen zeker niet door louter denkarbeid ontward kunnen worden en in de eerste plaats heeft men hier zijn hoop op biologisch onderzoek te vestigen. Hoe het daar ook mee moge staan, de doelloze determinatie der verschijnselen in het domein der mechanica, die eigenlijk een partiële verwezenlijking van het programma der oude atomistici betekende (vgl. het 5de boek van Lucretius: ‘De rerum natura’), droeg zovele vruchten, dat ze allengs tot de mechanistische natuuropvatting der 19de eeuw aanleiding gaf. Doelloze causale ketens zouden steeds de situaties van opeenvolgende tijdstippen verbinden, en de enige en ware taak der natuurwetenschap zou zijn deze ketens te ontrafelen en in haar elementen te ontleden. De weg van verder begrijpen, voorspellen en handelen ten aanzien der natuur scheen van te voren uitgestippeld te zijn.

Afgezien nog van het ongenoegen veler wijsgeren, kon menige bioloog zich niet bij zulk een voorgeschreven beperking in wat hij wel denken mocht neerleggen, maar het scherpst is de betrekkelijkheid van het waarheidsgehalte der mechanistische natuuropvatting wel duidelijk geworden in de ontwikkeling, die de fysica zelve in de laatste decennia ondergaan heeft .

Op zichzelf valt er nog heel wat te leren uit de ontwikkelingsgang van de oude natuurkunde met haar deterministisch ideaal, de classieke fysica, zoals men die tegenwoordig gaarne noemt: de strijd tussen werking in de verte (zoals die in Newtons zwaartekrachttheorie het eerst optrad) en werking van nabij, die (natuurlijk) op een andere wijze beslecht is, dan men met mogelijkheid had kunnen voorzien, maar grof gesproken, dan toch ten gunste van werking van nabij; de strijd over het bestaan van een wereldaether, die ook de lege ruimte zou vullen, en thans als niet ter zake doende beschouwd wordt; de reeds aangeroerde kwestie van de voor de natuurbeschrijving meest adaequate meetkunde van ruimte en tijd, die door Einsteins zwaartekrachttheorie in een nieuw licht kwam te staan en tot belangrijke speculaties over de cosmos leidde (uitdijend heelal!); tenslotte de overwinning der atomistische zienswijze; het zijn zaken, waarvan de portée boven het louter vaktechnische uitgaat.

Het beschrijvingsideaal der classieke fysica werd binnen de fysica zelf voor het eerst aan sterke schokken blootgesteld toen men, aanvangend met Einsteins theorie der lichtkwanta (1905), meer en meer leerde inzien, dat de lichtverschijnselen een dualistische beschrijving eisen; nu eens gedraagt het licht zich als in de ruimte uitgebreide golvingen, dan weer als ruimtelijk nauw begrensde deeltjes, die de lichtenergie in eindige porties (kwanta) met zich mee voeren. Nog voor de logische verzoening, die velen zich voorstelden in de richting van een overkoepelende deterministische theorie, gevonden was, onderstelde De Broglie in 1924, dat kleine bewegende massadeeltjes een dergelijk dualisme zouden vertonen en de ervaring bleek zijn gissing volledig te bevestigen. In beide gevallen bleek de energieportie, die getransporteerd werd, vermenigvuldigd met de trillingstijd der golven gelijk te zijn aan de beroemde constante h van Planck, het z.g. elementaire kwantum van werking. Vóór De Broglie had Bohr reeds aangetoond, dat deze h ook de sleutel is, die tot de geheimen der atoomstructuur leidt, maar een logische tweeslachtigheid had steeds de voorstellingen, die men zich van het atoom maakte, gekenmerkt, zó, dat een zeker aanvoelen nodig was om zijn weg te vinden en menige onderzoeker vroeg of laat toch in het drijfzand geraakte.

De moderne gemathematiseerde kwantumtheorie, die zich op grond van deze situatie ontwikkelde, beheerst thans — voor zover men weet — ALLE belangrijke verschijnselen in het atomaire domein, en heeft b.v. de atoomfysica en de theorie der scheikundige verschijnselen tot één samenhangend geheel verenigd. De interpretatie van de principes dezer theorie verlangt echter met klem, dat men het deterministische beschrijvingsideaal opgeeft. Nadat Heisenbergs beschouwingen van 1927 over de onbepaaldheidsrelaties, die een grens stelden aan de bepaalbaarheid-in-ruimte-en-tijd van het gedrag der atomaire bouwstenen, hem de weg gewezen hadden, wees Bohr er in dat zelfde jaar op, dat het hier zelfs om niets meer of minder ging, dan dat de traditionele voorstelling van een objectief gebeuren in de natuur moest worden opgegeven. Zulk een onafhankelijk van ons geschieden in een werkelijkheid buiten ons zou niet anders zijn dan een ongeoorloofde extrapolatie van wat grove ervaringen ons langzamerhand als klaarblijkelijk hadden leren inzien.

Dat dit laatste had kunnen gebeuren, lag er aan, dat alle ‘werkingen’ waarover die grove ervaringen ons iets leerden, groot waren, vergeleken met het bovengenoemde elementaire kwantum van werking. Dit laatste stelt door zijn ondeelbaarheid, bij wijze van spreken, een grens aan wat een objectiverende natuurbeschrijving in de oude zin nog wel vermag; van het standpunt uit dezer laatste brengt het kwantum een element van irrationaliteit. Er is een soort van dubbele waarheid in het gebruik van b.v. het golfbeeld en het corpuskelbeeld bij het licht; beide betekenen een objectiveringsproces, dat in zijn uiterste consequenties het andere weerspreekt. Deze complementariteit in de natuurbeschrijving, zoals Bohr haar noemt, heeft een zekere analogie met pluralistische geldigheidsbeschouwingen, zoals die in de loop der tijden vaak op andere gebieden zijn opgesteld, maar dat zij juist voor de z.g. reële buitenwereld zulk een rol zou spelen, en daar zo tot in details kon worden geanalyseerd, is nieuw en leerrijk. Zij brengt met zich mede, dat verschijnselen, waarbij elementaire processen met kleine ‘werkingen’ een doorslaggevende rol spelen, niet meer voorspelbaar, niet meer gedetermineerd zijn; men zegt wel, met Dirac, dat de natuur in zulke gevallen een keuze moet doen, maar wat er achter zit is niet zozeer, dat de natuurwetten slechts waarschijnlijkheidswetten zijn geworden, maar veeleer, dat de ‘situatie’, waaraan volgens de oude voorstellingen die wetten moeten aangrijpen, zelve steeds een element van onbepaaldheid heeft.

Een grote rol speelt bij dit alles het feit, dat men voor de kwantitatieve bepaling van een kenmerk van de situatie van een of ander systeem, steeds op experimenteren aan dit systeem (al was het maar in gedachte) aangewezen is, en dat — gelijk de discussie leert — de ingreep op het systeem, die daarmee uit de aard der zaak gepaard gaat, wegens de ondeelbaarheid van het werkingskwantum, onwillekeurig en noodgedwongen onbepaaldheden van andere kenmerken tot gevolg heeft, zelfs waar deze vóór de ingreep niet zouden hebben bestaan. De niet-objectiviteit der natuur betekent dus niet subjectiviteit in die zin, dat de natuur is, zoals wij haar gelieven te denken, maar in deze zin, dat de natuur slechts is, in zoverre het experimenterend subject (event. het experimenteertoestel zelf) iets omtrent haar vastlegt.

Het wonder, maar tevens de sterkte dezer opvattingen ligt in de enorme mate, waarin de kwantumtheorie de verschijnselen inderdaad beheerst en die reeds thans in allerlei practische toepassingen tot uiting komt.

De pogingen om ook de levensverschijnselen binnen het kader van een mechanistisch determinisme te willen vatten hebben zonder twijfel veel belangrijks aan het licht gebracht en inspireren nog steeds tot vruchtbare onderzoekingen. Dat de situatie hier veel gecompliceerder is dan bij de dode natuur, blijkt uit alles; geliefd is de uitspraak, dat het interpreteren van biologische experimenten te vergelijken is met het oplossen van honderd onbekenden uit slechts twee of drie vergelijkingen. Tegelijk heeft zich echter meer en meer de overtuiging opgedrongen, dat bij een bevredigende beschrijving en ordening der levensverschijnselen begrippen aan de orde dienen te komen van typen, die aan de fysica vreemd zijn (men denke aan begrippen als dieren- of plantensoort, orgaan, functie, ‘Ganzheit’, enz.), en dat de wetten, voor zover daarvan sprake mocht zijn, een in de exacte natuurwetenschappen ongekend karakter zullen dragen.

Reeds het begrip leven, hoe duidelijk ook in zijn toepassing op zekere eenvoudige gevallen, draagt een zo ontwijkend karakter, zodra men in moeilijker gevallen uitsluitsel over het gebruik ervan zoekt, dat men alle vooroordelen over wat wel en wat niet wetenschappelijk is, moet laten varen; de grens te bepalen tussen leven en niet-leven in het geval van micro-organismen en virussen zet ons b.v. voor een probleem, zo moeilijk, dat men nog niet eens goed kan beoordelen of de vraag juist gesteld is. De huidige erfelijkheidsleer toont hoezeer mathematisering in het typisch biologische van nut kan zijn, maar men vraagt zich af in hoeverre mathematisering doorgevoerd kan worden, en of bij zo’n doorvoering wellicht het kwantiteits-aspect van de mathesis op de achtergrond zal geraken, zoals dat bij sommige onderdelen der wiskunde zelf heden ten dage reeds het geval is.

Zal het begrip leven wellicht een differentiatie moeten ondergaan, zó dat het kwaliteitsverschil tussen de verschillende hiërarchieën van leven niet geringer is, dan dat hetwelk tussen leven en niet-leven bestaat? Dragen in de sfeer van het leven complementariteitsrelaües a la Bohr er het hare toe bij om het zelfs de minst vooringenomen waarnemer moeilijk te maken de juiste weg te vinden? Van verschillende zijden is betoogd, dat Heisenbergs onbepaaldheidsrelaties wellicht de nodige vrijheid waarborgen, die de ‘levenskracht’ behoeft om op haar eigen wijze de materie naar zich te schikken, maar velen, waaronder Bohr zelf, hebben niet veel vertrouwen in zulk een gedachtengang.

De voorgaande opmerkingen mogen vergeven worden aan een schrijver, die zich noch filosoof, noch bioloog waant. H. A. KRAMERS J. Clay, Over de ontw. van het begrip natuurwet, 1914.

A. G. M. v. Melsen, Het wijsgerig verleden der atoomtheorie, 1941.
J. H. F. Umbgrove, De beeldenstorm der wetenschap, 1945.
A. Kramers, Verleden en Toekomst. Hand. Ned. Nat. Gen. Congr. 1933; Wat is materie. Ned. Tijdschr. Geneeskunde 81, 5876, 1937; De causaliteitswet in de moderne Natuurkunde. Diligentia-voordr. N.R. 7, 33, 1929; Vorm en wezen. Inaug. rede 1926; Dwalingen in de Natuurwetenschap, Kouter 3, 356, 1938