De grote wetenschappers

De grote
wetenschappers
august kekulé
koolstofketens, de benzeenring
en chemische structuren
inhoud
levensWetenschappen
190
132
op de schouders van
reuzen
de aarde
74
6
James Hutton
het stabiele systeem aarde
het universum
78
16
nicolaus copernicus
bedenker van het zonnestelsel
charles Lyell
het heden als de sleutel tot het verleden
dorothy crowfoot Hodgkin
de structuur van complexe
biomoleculen
chandrasekhar Venkata raman
moleculair natuurkundige
en lichttheoreticus
Franse titelpagina: vroegachttiende-eeuwse gravure van
het grote brandglas voor scheikundige experimenten van
de Académie française.
Titelpagina: Galileo Galilei’s aantekenboek van januari
en februari 1620, met waarnemingen van Jupiter en
zijn manen.
Inhoud: details van experimenten uit de jaren 1780
van Antoine-Laurent de Lavoisier, naar tekeningen van
zijn vrouw.
First published in the United kingdom
in 2012 by thames & Hudson Ltd,
181a High Holborn, London wc1V 7QX
copyright © 2012 thames & Hudson Ltd, London
all rights reserved. no part of this publication
may be reproduced or transmitted in any form or
by any means, electronic or mechanical, including
photocopy, recording or any other information
storage and retrieval system, without prior
permission in writing from the publisher.
British Library cataloguing-in-Publication data
a catalogue record for this book is available from
the British Library
isBn 978-0-500-25191-1
Printed and bound in china by
c&c offset Printing co., Ltd
To find out about all our publications, please visit
www.thamesandhudson.com. There you can
subscribe to our e-newsletter, browse or download our
current catalogue, and buy any titles that are in print.
26
88
galileo galilei
grondlegger van de
moderne wetenschap
alfred wegener
meteoroloog en verdediger van
de continentale drift
32
94
in het atoom
146
Marie curie en Pierre curie
pioniers van de radioactiviteit
40
158
48
James clerk Maxwell
de elektromagnetische aard
van licht en straling
100
robert Boyle
experimenteel onderzoek naar de
aard van de materie
104
54
antoine-Laurent de Lavoisier
grondlegger van de moderne scheikunde
albert einstein
gedachte-experimenten in ruimte,
tijd en relativiteit
110
60
John dalton
ontwikkeling van de atoomtheorie
118
edwin Powell Hubble
astronoom van een
uitdijend heelal
dmitri Mendelejev
bedenker van het periodiek systeem
68
126
248
Louis Pasteur
revolutie in de behandeling
van ziekten
252
206
gregor Mendel
de vader van de genetica en de
wetten van biologische erfelijkheid
Francis galton
ontdekkingsreiziger, statisticus,
psycholoog en bedenker
van de eugenetica
214
258
Jan Purkinje
onderzoeker van gezichtsvermogen
en neurowetenschapper
sigmund Freud
theoreticus van het onderbewuste en
grondlegger van de psychoanalyse
220
264
santiago ramón y cajal
de fijne structuur van het brein
alan turing
vader van de computerwetenschap en
de kunstmatige intelligentie
150
isaac newton
bewegings- en zwaartekrachtwet
moleculen en
materie
william Harvey
experimenteel arts die de
bloedsomloop ontdekte
202
charles darwin
de theorie van evolutie door
natuurlijke selectie
ernest rutherford
de geheimen van de
atoomkern doorgronden
Michael Faraday
baanbrekende elektromagnetische
experimenten
Jan ingenhousz
fysioloog en ontdekker van
de fotosynthese
140
20
alexander von Humboldt
avontuurlijk ontdekkingsreiziger en
baanbrekend ecoloog
194
136
82
Johannes kepler
analist van de planeetbanen
carl Linnaeus
de plantkundige die
de natuur namen gaf
niels Bohr
leider in het kwantumonderzoek
226
166
Linus carl Pauling
architect van de kwantumchemie
en vredesactivist
270
Francis crick en James watson
het geheim van het leven ontcijferd
230
172
John von neumann
wiskundige en ontwerper van de
elektronische computer
276
enrico Fermi
vader van de atoombom
lichaam en Geest
Louis en Mary Leakey
de oorsprong van de mens
180
238
280
Hideki Yukawa
japans eerste
nobelprijswinnaar
andreas Vesalius
anatomie van het
menselijk lichaam
186
242
auteurs 290
aanbevolen literatuur 293
illustratieverantwoording 299
register 301
op de schouders
van reuzen
Als ik verder heb gezien, komt dat doordat ik op de schouders van reuzen stond.
isaac newton in een brief aan robert Hooke uit 1676; newton citeert hier de Franse
middeleeuwse filosoof Bernard van chartres († ca. 1130)
i
n het oude Rome betekende het Latijnse woord scientia ‘kennis’ in de ruimste
zin van het woord. Via het middeleeuwse oudfrans is het engelse woord science
hiervan afgeleid. oorspronkelijk omvatte deze term niet alleen de kennis die
men verkreeg door de natuur te bestuderen, maar alle denkbare intellectuele disciplines, waaronder ook filosofie, politiek en theologie. tegenwoordig maken we
een onderscheid tussen de natuurwetenschap enerzijds en de sociale wetenschappen anderzijds.
dit boek gaat uitsluitend over de natuurwetenschap: het vergaren, classificeren en analyseren van gegevens
over de materiële werkelijkheid. dit
type wetenschap is zo oud als de
Babyloniërs, de egyptenaren en
de grieken van de oude wereld,
en niet te vergeten de arabieren,
chinezen, europeanen, indiërs
en Perzen uit de middeleeuwen,
die rond 1500 eindigden. Historici
erkennen in toenemende mate de
waarde van hun wetenschappelijke bijdragen. Het woord ‘wetenschappers’, als omschrijving van
degenen die wetenschap bedrijven, bestaat echter nog geen
tweehonderd jaar. tot het midden
van de negentiende eeuw werden
grote wetenschappers ‘natuurfilosofen’ genoemd. Voorbeelden zijn de
zeventiende-eeuwse wetenschappers
Johannes kepler, galileo galilei en
isaac newton. toen de royal institution
7
Pagina 6
op deze plaat uit de
dertiende-eeuwse
Franse Bible moralisée meet god de
Vader het universum.
dit symboliseert niet
alleen het geloof in
een goddelijke oorsprong van de fysieke
wereld, maar ook de
religieuze basis van
de middeleeuwse
wetenschap.
de oudste nog
bestaande wereldkaart uit 600 v.chr
illustreert de Babylonische opvatting
dat de wereld een
vlakke ronde schijf is,
omgeven door of drijvend op een oceaan.
Babylon is aangegeven met een rechthoek over de gebogen
lijnen van de eufraat.
de bijschriften zijn in
spijkerschrift.
patr ick moor e
Edwin Powell Hubble
•
A STRoNooM VA N EEN U iTDi J EN D H EEL A L
(1889 -1953)
Met zijn vijf zintuigen verkent de mens de wereld om hem heen
en noemt dat avontuur Wetenschap.
Edwin powell Hubble, The Nature of Science, 1954
E
hubble was een van de grootste astronomen van onze tijd. Hij liet
zien dat de Melkweg, waarin onze zon zich bevindt, een heel gewoon
sterrenstelsel is en dat objecten die destijds ‘spiraalnevels’ heetten, aparte
stelsels zijn. Dit betekende een revolutionaire verandering van ons begrip van de
aard en de omvang van het heelal.
Hubble had een enigszins ongebruikelijke carrière. Hij was geboren in
Wheaton, illinois, waar hij wiskunde en astronomie studeerde en in 1910 zijn
bachelordiploma haalde. Daarna studeerde hij drie jaar aan de Universiteit van
oxford met een Rhodesbeurs. Daar nam hij een aantal Engelse trekjes over, die hij
zijn hele leven behield. Na zijn terugkeer in de VS studeerde hij af in rechten, gaf
hij les op een school in indiana en haalde hij een doctoraat in astronomie aan de
Universiteit van Chicago. Tijdens de Eerste Wereldoorlog vervulde hij zijn dienstplicht in het Amerikaanse leger en werd hij al snel majoor. Hij nam nooit deel aan
gevechten, maar werd graag ‘majoor Hubble’ genoemd. Na afloop van de oorlog
werd hij in 1919 gevraagd voor een staffunctie bij het Mount Wilson observatory
bij pasadena, Californië. Hij bleef daar tot zijn dood, meer dan dertig jaar later. Hij
was gelukkig getrouwd met Grace, die hem overleefde.
Het was een enerverende tijd voor de astronomie. De 100 inch grote hookerspiegeltelescoop was onlangs op Mount Wilson geïnstalleerd. Die was meer dan
alleen de grootste en krachtigste telescoop ter wereld – hij was een klasse apart.
Hubble maakte goed gebruik van de mogelijkheden die deze telescoop bood. Men
wist al heel lang dat er twee verschillende soorten objecten bestonden die beide
‘nevels’ werden genoemd. Enkele, zoals M.42 in orion, waren duidelijk gaswolken; andere, zoals M.31 in Andromeda, leken uit sterren te bestaan. M staat voor
Messier, een Franse astronoom die in 1781 een catalogus samenstelde van meer dan
dwin
pAGiNA 69
Edwin Hubble
analyseert aan zijn
bureau op het Mount
Wilson observatory
fotografische platen
van verre sterren. Het
gerucht gaat dat hij
zich nooit zonder zijn
pijp liet fotograferen.
68
Model van de ‘alfahelix’ van een eiwitstructuur, in 1948
ontdekt door Linus
Pauling. Dit legde de
basis voor de ontdekking van de ‘dubbele
helix’ van het DNA
in 1953.
Spinthariscoop van
James Chadwick
voor het meten van
subatomaire alfadeeltjes. In 1932 ontdekte Chadwick
het neutron, nadat
hij alfadeeltjes had
gebruikt om de positieve lading van
een atoomkern te
bepalen. Die bleek
gelijk te zijn aan het
atoomnummer.
i n h e t at o o m
i n h e t at o o m
In de decennia erna werden regelmatig nieuwe subatomaire deeltjes ontdekt of voorspeld. In 1932 ontdekte
James Chadwick een tweede kerndeeltje, het neutron.
Dat had dezelfde massa als het proton, maar geen elektrische lading. Het was niet duidelijk welke kracht de kern
samenhield, want twee positief geladen protonen stoten elkaar op korte afstand elektromagnetisch af. Hideki
Yukawa postuleerde daarom het bestaan van nucleaire
deeltjes, mesonen genaamd. De massa daarvan lag in tussen de massa van het lichte elektron en die van het zware
proton. Mesonen waren verantwoordelijk voor de sterke
interactie die de kern samenhoudt. Het eerste meson, het
pion, is in 1947 ontdekt. Dirac voorspelde met behulp
van kwantummechanica, de speciale relativiteitstheorie en het nieuwe concept van elektronspin het bestaan
van een anti-elektron buiten de kern. Dit had dezelfde
massa als het elektron, maar een positieve lading. Het is
in 1932 ontdekt en werd positron genoemd. Pauli voorspelde tegelijkertijd het bestaan van een elektrisch neutraal niet-kerndeeltje met een massa van bijna nul en
een halftallige spin. Enrico Fermi gaf het de naam neutrino; het werd uiteindelijk in 1956 ontdekt. Dankzij de
ontwikkeling van deeltjesversnellers en -detectoren zijn vanaf de jaren vijftig nog
meer subatomaire deeltjes ontdekt. Dat leidde vanaf de jaren zeventig tot het ontstaan van het zogeheten standaardmodel van de deeltjesfysica. Er worden echter
nog steeds subatomaire deeltjes ontdekt, vooral in de Large Hadron Collider van
het CERN in genève. Daardoor blijft het huidige begrip van het atoom voortdurend in beweging.
Einstein was vanaf 1925 sterk gekant
tegen de kwantumtheorie en later
sceptisch over de fysica van
elementaire deeltjes. Hij
speelde in bovengenoemde
ontwikkelingen
nauwelijks een rol. Zoals gebruikelijk loont het echter de
moeite naar hem te luisteren. In The Evolution of Physics:
The Growth of Ideas from the Early Concepts
to Relativity and Quanta uit 1938 schreef hij:
‘Wetenschap is nooit een gesloten boek. Elke
belangrijke vooruitgang roept nieuwe vragen op. Elke ontwikkeling ontsluit uiteindelijk nieuwe en zwaardere problemen.’ De voorspellende kracht van zijn gedachten bleek in september 2011. Deeltjesfysici van een ondergronds laboratorium bij
Rome meldden dat ze van het CERN af komstige neutrino’s hadden ontdekt die
sneller waren dan het licht. Als dat waar was, zou een van de hoekstenen van de
moderne fysica bezwijken. Als de lichtsnelheid geen kosmische constante is, zou
Einstein ernaast zitten en moeten we alle kennis van het heelal herzien. Het bleek
echter op een meetfout te berusten. Belangrijker was de ontdekking van het higgsdeeltje op 4 juli 2012. In het standaardmodel van de deeltjesfysica verklaart dit deeltje waarom andere deeltjes massa hebben.
148
149
De techniek achter
hoogenergetische
deeltjesfysica: de
magneten en de verdeelkast in de laatste
focusseermagneet van een van de
zes detectoren van
de Large Hadron
Collider van het
CERN, in een 17 km
lange tunnel, 150 m
onder de grond.
M A r k SoLMS
Sigmund Freud
•
TH EOR E TIC US VA N H E T ON DER BEW USTE EN
GRON DLEGGER VA N DE P SYCHOA NA LYSE
(1856 -1939 )
Het idee dat het psychische zelf onbewust is, heeft ervoor gezorgd dat de psychologie een
normale natuurwetenschap werd. De processen waarmee de psychologie zich bezighoudt,
zijn net zo onkenbaar als die van andere wetenschappen, zoals natuur- en scheikunde. De
wetten waaraan ze gehoorzamen, zijn echter te vinden. Tevens zijn de onderlinge verbanden
en afhankelijkheden ononderbroken en over lange afstanden te volgen, om te komen tot wat
wordt omschreven als een ‘ begrip’ van de natuurlijke verschijnselen in kwestie.
Sigmund Freud, Abriß der Psychoanalyse, 1938
PAGINA 265
Sigmund Freud in
1922.
Jean-Martin Charcot
toont een geval van
hysterie. Hij onderwees de waarde van
klinische observatie. Zijn benadering
maakte Freud sceptisch over neurologische theorieën die
het empirisch bewijs
overstegen.
S
f Reud werd geboren in een tamelijk arm joods gezin in Freiberg,
het huidige Příbor in Tsjechië. Toen hij 4 jaar oud was, verhuisde het gezin
naar Wenen. Daar schreef Freud zich in aan de bloeiende medische faculteit
van de universiteit. Hij specialiseerde zich in neurologie en studeerde rond 1870 bij
Ernst von Brücke, een vooraanstaand lid van de experimentele Helmholtzschool
voor geneeskunde. In 1885 ging hij naar Parijs en studeerde kort bij Jean-Martin
Charcot, de eerste hoogleraar neurologie en voorstander van klinische observatie.
Het bezoek aan Charcot was een keerpunt, omdat Freud zich realiseerde dat sommige neurologische aandoeningen (zoals hysterie) het best psychologisch begrepen konden worden. Terug in Wenen begon hij in 1886 een klinische praktijk en
specialiseerde zich in dergelijke aandoeningen. Hij bleef in Wenen tot de inval van
de nazi’s in 1938 en vluchtte, een jaar voor zijn dood, naar Londen, waar hij in 1936
was verkozen tot corresponderend lid van de
Royal Society.
igmund
H E T STU DI EOBJ EC T A A N STU DI E
ON DERW ER PEN
Wat Freud onderscheidde van andere wetenschappers, was zijn studieobject. Alle wetenschappers bestuderen onderdelen van de
natuur: sterren, bergen, vogels, bijen, moleculen of atomen. Dit zijn allemaal grote of kleine
voorwerpen. Wetenschappers proberen deze
264