staat in onze tijd naast en vaak tegenover de natuurwetenschap. De oudste Griekse denkers kenden zulk een onderscheiding nog niet; uit hun natuurleer hebben zich later de beide genoemde gebieden afgesplitst.
De antieke natuurleer had ten doel, de natuurverschijnselen, welker regelmaat diep ontzag inboezemde en welker grilligheid vrees en verwarring teweegbracht, te verklaren, d.w.z. er het ongewone van weg te nemen door het te herleiden tot eenvoudige en begrijpelijke beginselen. Deze beginselen werden aan de algemeen-menselijke ondervinding ontleend; bekijken we ze echter iets nader, dan blijkt, dat de denkers de beginselen telkens op een ander gebied van het menselijk leven zochten. In verband daarmee kunnen we de volgende indeling maken van de verschillende systemen van natuurbeschouwing.
1. Het oudst is de sociomorphe natuurleer, die we vinden bij de denkers van Thales tot Heraclitus. Een onderscheid tussen de mensenmaatschappij en de natuur wordt nog niet gemaakt en sociale begrippen worden onbekommerd toegepast bij de verklaring der natuurverschijnselen. De natuur wordt beheerst door één kosmische wet. Deze legt in de eerste plaats het natuurlijke, normale verloop van de dingen vast en beantwoordt inzoverre aan de huidige opvatting van de term natuurwet; daarenboven legt zij voor elke inbreuk op de normale gang der dingen een boete, een compensatie, op tot herstel van de kosmische harmonie. Uit deze „wet der compensatie” (de term is van R. W. Emerson) is naderhand de voorstelling van de onwrikbare natuurcausaliteit ontstaan (z causaliteit). Met de overtreding komt dan de oorzaak (causa), met de boete het gevolg (effectus) overeen. Het adagium causa aequat effectum (de oorzaak is geëvenredigd aan het gevolg), dat nog zulk een belangrijke rol speelt in de natuurbeschouwing van Robert Mayer en dat in zekere zin nog voortleeft in de wetten van het behoud van energie en impuls, gaat dus rechtstreeks terug op het maatschappelijk vergeldingsbeginsel (jus talionis).
2. Tegen het einde van de prae-socratische periode doet de anthropomorphe natuurleer haar intrede, die haar beginselen aan het menselijk zieleleven ontleent. Zo vinden we bij Empedocles liefde en haat, bij Anaxagoras redelijk overleg, als verklaringsbeginselen. Protagoras’ uitspraak, dat de mens de maat aller dingen is, past geheel in deze beschouwingswijze, evenals Plato’s streven (in de „Staat”), de maatschappelijke verschijnselen naar analogie van het menselijk zieleleven te verklaren. In haar klassieke vorm, bij Plato en Aristoteles, beschouwt de anthropomorphe natuurleer de natuur als een bezield en redelijk wezen; achter de natuurverschijnselen steekt een redelijke bedoeling (teleologie), en wij begrijpen deze verschijnselen, als wij deze bedoeling weten te achterhalen.
3. De materialistische natuurbeschouwing, in de prae-socratische periode door Leucippus en Democritus ontwikkeld, ontleent haar beginselen aan de gebieden van techniek en spel. Alle dingen zijn opgebouwd uit atomen, ondoordringbare en onveranderlijke stofdeeltjes, die zich vrij door de lege ruimte kunnen voortbewegen en die door hun telkens wisselende groepering en door hun onderlinge botsingen de natuurverschijnselen teweegbrengen. In zijn oorspronkelijke gedaante toont het materialisme punten van aanraking met de sociomorphe natuurleer, vooral inzover beide de nadruk leggen op de onverbrekelijke wet der causaliteit.
Op de beginselen van deze drie grote systemen heeft de latere natuurfilosofie veelal voortgeborduurd. Zo ontleent reeds de stoïcijnse physica haar beginselen aan alle drie, al domineert het sociomorphe element. Vooral de sociomorphe en de anthropomorphe natuurleer zijn altijd tot de verbeelding blijven spreken en vinden nog in de nieuwste literatuur veelvuldig weerklank. Begrijpelijk is ook de aantrekkingskracht van de anthropomorphe natuurleer op het religieuze denken. De teleologie bijv. beantwoordt aan de gedachte van de Voorzienigheid Gods. De materialistische natuurbeschouwing dankt haar voortbestaan aan heel andere menselijke neigingen.
Epicurus en Lucretius predikten haar, omdat zij de mens kan bevrijden van het kwellend besef van zijn onmacht tegenover de ijzeren dwang van de kosmische wet en van de martelende angst voor de onbarmhartige wraak der goden. Deze nieuwe tendentie in het materialisme verklaart een belangrijke wijziging ten aanzien van de oorspronkelijke leer van Leucippus en Democritus. Epicurus nam aan, dat de atomen eigenmachtig een heel klein beetje van hun baan konden afwijken; zo doorbrak hij de strenge leer van de onwrikbare natuurcausaliteit.
Met de bespreking van deze drie, vrijwel zuiver speculatieve, systemen van natuurbeschouwing hebben we intussen nog niet het gehele terrein van de Griekse natuurleer bestreken. Tot dit terrein behoort bovendien de mathematische astronomie, die reeds vroeg een zelfstandige positie verwierf.
Op grond van speculatieve overwegingen was Plato tot de overtuiging gekomen, dat voor de hemellichamen alleen eenparige cirkelvormige bewegingen passend waren. Aan deze opvattingen beantwoordden echter de waargenomen bewegingen der planeten allerminst. Plato stelde derhalve aan de astronomen de vraag, de „verschijnselen te redden”, door de waargenomen bewegingen der planeten terug te brengen tot een samenstel van hypothetische eenparige cirkelbewegingen. Met dit vraagstuk hebben de astronomen van Eudoxus tot en met Tycho Brahe zich dan ook onafgebroken beziggehouden.
Het verschil van deze onderzoekingen met de speculatieve natuurleer is hierin gelegen, dat men
a. geheel afzag van het zoeken van een aannemelijke verklaring van de waargenomen verschijnselen; en
b. zijn toevlucht nam tot de voorhanden wiskundige hulpmiddelen.
Terzake van a. stemmen deze onderzoekingen overeen met de statica en de hydrostatica van Archimedes en tot op zekere hoogte ook met de
beschouwingen over val en worp, die haar oorsprong vinden in de physica van Aristoteles; al deze onderzoekingen zijn tot op zekere hoogte onafhankelijk van de speculatieve beginselen der sociomorphe, anthropomorphe en materialistische natuurleer.
Een nieuw tijdperk wordt ingeluid door het werk van Galilei en Kepler, de grondleggers der nieuwere natuurwetenschap. Zij doorbraken de scheiding van speculatieve en mathematische natuurleer en wilden de wetmatigheid der natuurverschijnselen in wiskundige vorm vastleggen, zonder daarom af te zien van een aannemelijke verklaring er van. Het bleek al spoedig dat men met de sociomorphe en de anthropomorphe verklaringsbeginselen, en vooral met de teleologie, maar weinig kon bereiken. Bacon wees er reeds op, dat men de verklaringsbeginselen niet aan het vóór-wetenschappelijk bewustzijn moest ontlenen, maar deze door opzettelijk onderzoek moest opsporen. Voorlopig meende men met de beginselen van het materialisme verder te kunnen komen (Gassendi, Huygens), maar ook deze opvatting bleek niet houdbaar, toen Newton in zijn gravitatieleer zijn toevlucht moest nemen tot een beroep op een actio in distans (afstandswerking).
Hoewel dus de sociomorphe, anthropomorphe en materialistische beginselen der antieke natuurleer voor de ontwikkeling van de nieuwere natuurwetenschap zonder waarde bleken, bleven ze, zoals boven reeds werd vermeld, tot veler verbeelding spreken; zo ontstonden, naast de natuurwetenschap, systemen van natuurfilosofie die, uitgaande van de speculatieve beginselen der antieke natuurleer, op haar wijze de natuurverschijnselen trachtten te verklaren; de aanhangers van deze systemen polemiseren dan ook gewoonlijk tegen de nieuwere natuurwetenschap; men denke aan Goethe’s strijd tegen de optica van Newton en aan Hegel’s geringschatting van diens gravitatietheorie, ook aan de bezwaren door natuurfilosofen in onze tijd tegen de relativiteitstheorie aangevoerd.
Het vasthouden aan antieke beginselen van natuurverklaring heeft aan de natuurfilosofie, zoals deze zich sinds ca 1700 heeft ontwikkeld, een conservatieve strekking gegeven; deze conservatieve strekking heeft een eigenaardig gevolg, waarop voor een juist begrip van de situatie even moet worden gewezen. De natuurfilosofen bestrijden veelal de natuurwetenschap van hun eigen tijd en staan dientengevolge veelal sympathiek tegenover de voorafgaande phase der natuurwetenschap. Zo geeft Hegel, wiens natuurbeschouwing geheel en al in de antieke natuurleer wortelt, aan Kepler’s behandeling van de planetenbeweging de voorkeur boven de in zijn tijd gangbare, die op Newton’s gravitatietheorie berustte, hoewel reeds Kepler in beginsel met de antieke opvattingen gebroken had en hij in menig opzicht op de latere ontwikkeling der mathematische astronomie vooruitliep.
Naast de systemen van natuurfilosofie, die hun oorsprong ontlenen aan het vasthouden aan verouderde beginselen van natuurverklaring, staan twee andere vormen van natuurfilosofie, die met de nieuwere natuurwetenschap op een betere voet staan en voor haar ontwikkeling van grote waarde zijn gebleken.
4. In de eerste plaats het streven naar extrapolatie van de natuurwetten, d.w.z. het tastenderwijs toepassen van deze wetten ook op gevallen, waarvoor haar toepasselijkheid nog niet gewaarborgd is. Een voorbeeld levert de toepassing van de wetten der mechanica op de hypothetisch kleinste stofdeeltjes (mechanische warmtetheorie) en op het hypothetisch medium der lichtvoortplanting (aethertheorie) omstreeks het midden van de vorige eeuw; meer recent zijn de speculaties van Einstein, De Sitter, Friedmann en Lemaître over het „uitdijend heelal”, die berusten op het toepassen van de gravitatiewetten, welker juistheid alleen voor „kleine” systemen als het zonnestelsel en de dubbelsterren behoorlijk toetsbaar is, op het heelal in zijn geheel. Verwant met dit streven naar extrapolatie van de natuurwetten is het streven naar een critische analyse er van; men denke hier aan de door Mach en anderen tegen Newton’s aanvaarding van een absolute ruimte en van een absolute tijd aangevoerde bezwaren. In de zojuist genoemde strevingen, die voor de ontwikkeling van de natuurwetenschap van grote waarde zijn gebleken, komt het speculatief element tot uiting, dat ook aan de huidige natuurwetenschap eigen is.
5. Als natuurfilosofie kan ook worden aangeduid het onderzoek naar de grondslagen en de logische structuur der natuurwetenschap; deze vorm van natuurfilosofie is te beschouwen als resultaat van de radicale en stelselmatige toepassing van de onder 4 genoemde gezichtspunten; hoewel in de eerste plaats gericht op het verkrijgen van een helder inzicht in de natuurwetenschap zoals deze zich op een bepaald tijdstip aan de onderzoeker voordoet, kan ook deze vorm van natuurfilosofie richtlijnen opleveren voor verder natuuronderzoek.
De natuurfilosofie in haar hier bedoelde vorm valt uiteen in twee onderdelen van sterk uiteenlopend karakter, nl. :
a. het onderzoek naar de grondslagen, de interne logische structuur en het onderling verband der natuurwetenschappelijke theorieën en
b. het onderzoek van de wijze, waarop deze theorieën aan de resultaten van waarneming en experiment worden getoetst.
Het onder a. vermelde onderzoek is analoog aan het wiskundig grondslagenonderzoek en maakt van soortgelijke methoden gebruik; een afzonderlijke bespreking kan dus achterwege blijven. Het onder b. bedoelde onderzoek heeft echter een geheel eigen karakter. Anderzijds levert juist onderzoek in deze richting een dieper inzicht in de natuurwetenschappelijke theorievorming. Dit moge blijken uit een klassiek voorbeeld.
De ontwikkeling van de optiek op de grondslag van de aethertheorie gaf Michelson de mogelijkheid een experiment te ontwerpen dat zou beslissen over de vraag, of de aarde al dan niet beweegt ten opzichte van de aether. Het resultaat van deze proef was negatief; dit zou dus betekenen, dat de aarde ten opzichte van de aether in rust is. Dit was, in het bestek van de toenmalige stand der natuurkunde, een paradoxale conclusie; alles had er tot dusver op gewezen, dat de vaste sterren, globaal genomen, ten opzichte van de aether in rust waren. De aarde beweegt ten opzichte van de vaste sterren, zodat Michelson stellig had verwacht een beweging van de aarde ten opzichte van de aether te zullen constateren. Lorentz en Fitzgerald wezen een uitweg uit deze impasse. Zij lieten zien, dat men het negatieve resultaat van Michelson’s experiment kon verklaren door aan te nemen, dat wel is waar de aarde beweegt ten opzichte van de aether, maar dat daarbij tevens een tot dusver onopgemerkte vervorming zou optreden van de aarde en van alle voorwerpen die in haar beweging delen.
Deze vervorming zou bestaan in een samentrekking in de bewegingsrichting, ten naaste bij evenredig met het kwadraat van de snelheid van de aarde ten opzichte van de aether. Volgens deze opvatting zou dus het negatief resultaat van de proef van Michelson ons het bestaan onthullen van een tot dusver onbekende natuurwet, die we als volgt zouden kunnen formuleren: elk lichaam, dat ten opzichte van de aether in beweging verkeert, ondergaat dientengevolge een zodanige vervorming, dat de experimenten, waaruit volgens de aethertheorie de bedoelde beweging zou moeten blijken, een negatief resultaat opleveren.
Poincaré (1900) merkte op, dat hiermee wel is waar het negatief resultaat van de proef van Michelson is verklaard, maar dat anderzijds de aanvaarding van de door Lorentz en Fitzgerald onderstelde natuurwet tot eigenaardige consequenties leidt. We hebben er al even op gezinspeeld, dat men, vóór Michelson zijn experiment uitvoerde, reeds goede gronden meende te hebben voor de overtuiging dat, ten opzichte van de aether, de vaste sterren (globaal) in rust, de aarde in beweging verkeerden. Met de aanvaarding van de bedoelde natuurwet kwamen deze gronden echter te vervallen: evenmin als uit het negatief resultaat van de proef van Michelson blijkt dat de aarde ten opzichte van de aether in rust is, blijkt uit de door Bradley geconstateerde aberratie van het licht der vaste sterren dat de aarde ten opzichte van de aether in beweging verkeert.
Voor de verklaring van de waargenomen verschijnselen komt het blijkbaar alleen aan op de beweging van de betreffende lichamen ten opzichte van elkaar, en niet op hun beweging ten opzichte van de aether. Maar dan verdient het klaarblijkelijk de voorkeur, alle natuurwetten op zodanige wijze te formuleren, dat daarin alleen de beweging van de lichamen ten opzichte van elkaar en niet hun beweging ten opzichte van de aether ter sprake komt. Zulk een formulering levert de relativiteitstheorie, die A. Einstein en H. Poincaré tegelijk (1905) en onafhankelijk van elkaar hebben opgesteld.
Terugblikkend op bovenstaande discussie merken we op, dat alle moeilijkheden zijn terug te brengen tot de invoering van de term „beweging ten opzichte van de aether” (of „absolute beweging”, „beweging ten opzichte van de absolute ruimte”, enz.). Het gebruik van deze term leidde tot het stellen van de vraag, welke beweging nu de aarde, de zon, de vaste sterren ten opzichte van de aether bezitten, en daarmee tot het ontwerpen van experimenten ter beantwoording van deze vraag. De uitvoering van deze experimenten bleek echter op de gestelde vraag geen ondubbelzinnig antwoord te kunnen leveren. Dit laatste kon volgens Lorentz en Fitzgerald worden verklaard door een beroep op een daartoe ingevoerde, tot dusver onbekende natuurwet.
Elimineren we echter op de door Einstein en Poincaré aangegeven wijze de bedoelde termen, dan kunnen we de bedoelde vraag niet meer stellen; ook de door Lorentz en Fitzgerald onderstelde natuurwet (die natuurlijk aanleiding geeft tot het stellen van allerlei verdergaande problemen, bijv. betreffende de wijze waarop de onderstelde vervorming tot stand komt) kan dan niet meer worden geformuleerd. Maar alle experimentele resultaten, met inbegrip van dat van Michelson, kunnen, zonder een beroep op nadere onderstellingen, worden verklaard. Dat wil zeggen: we hebben de interne structuur van de theorie vereenvoudigd en tegelijk een aantal vragen, waarop het experiment geen ondubbelzinnig antwoord bleek te kunnen geven, geëlimineerd.
Dergelijke vragen, waarop het experiment, ook bij genoegzame ontwikkeling van de experimentele techniek (de door Michelson gebruikte apparatuur was nauwkeurig genoeg), geen antwoord blijkt te kunnen geven, duidt men veelal als schijnproblemen aan. Men houde daarbij in het oog, dat in de natuurkunde de term „schijnprobleem” een relatieve betekenis heeft, omdat haar toepassing afhangt van de stand van het onderzoek. Vóór de uitvoering van de proef van Michelson bijv. was er geen aanleiding, de vraag naar de beweging van de aarde ten opzichte van de aether als een schijnprobleem aan te merken. De door de speculatieve natuurfilosofie behandelde problemen zijn bij de huidige stand van de natuurwetenschap vrijwel zonder uitzondering als schijnproblemen te beschouwen; in een vroegere ontwikkelingsphase van de natuurwetenschap waren ze echter ongetwijfeld zinvol.
De eliminatie van termen, welker gebruik aanleiding kan geven tot het stellen van schijnproblemen, is van groot belang gebleken voor de ontwikkeling van de nieuwere natuurwetenschap; het systematisch nastreven van deze eliminatie verleent aan de natuurwetenschap van onze tijd haar eigenaardig „positivistisch” karakter. Het opsporen van termen, die voor eliminatie in aanmerking komen, is een der voornaamste opgaven voor een moderne natuurfilosofie.
PROF. DR E. W. BETH
Lit.: J. Clay, Schets eener kritische geschiedenis van het begrip natuurwet (Leiden 1915); H. Dingler, Gesch. der Naturphilosophie (Berlin 1932); H. Reichenbach, Experience and Prediction (Chicago 1938); R. von Mises, Kleines Lehrbuch des Positivismus (The Hague 1939); B. Bavink, Ergebnisse und Probleme der Naturwissenschaften (Leipzig 1940); H. J.
Jordan, De causale verklaring van het leven (Amsterdam 1940); H. Kelsen, Vergeltung u. Kausalität (The Hague 1941); L. S. Stebbing, Philosophy and the Physicists (Harmondsworth 1944); J. H.
F. Umbgrove, De beeldenstorm der wetenschap (’s-Gravenhage 1944); Ph. Frank, Foundations of Physics, Intern. Encycl. of Unified Science, vol. I no 7 (1946); P. Ho en en, Philosophie der anorganische natuur (Antwerpen 1947); Ph.
Kohnstamm, Vrije wil of determinisme (Haarlem 1947); P. H. van Laer, Actio in distans en aether (Utrecht - Brussel 1947); E. W. Beth, Natuurphilosophie (Gorinchem 1948); H. J. E.
Beth, Het probleem der gravitatie (Utrecht 1948); A. G. M. van Meisen, Van atomos naar atoom (Amsterdam 1949); H. Weyl, Philosophy of Mathematics and Natural Science (Princeton 1949); E. J. Dijksterhuis, De mechanisering van het wereldbeeld (Amsterdam 1950); P.
Destouches-Février, La Structure des théories physiques(Paris 1951); B. Wigersma, Natuurphilosophie (Bussum 1951).
