Van Stevin tot Lorentz


auteur: A.J. Kox


bron: A.J. Kox (red.), Van Stevin tot Lorentz. Portretten van achttien Nederlandse natuurwetenschappers. Bert Bakker, Amsterdam 1990 (2e herziene uitgave).


verantwoording

inhoudsopgave

doorzoek de hele tekst


downloads



DBNL vignet

[p. 93]

8 Petrus van Musschenbroek 1692-1761

C. de Pater

 



illustratie

Petrus van Musschenbroek behoorde tot een familie beroemde instrumentmakers, die in hun werkplaats de demonstratietoestellen vervaardigden die de hoogleraren De Volder, Senguerd, 's Gravesande en later Petrus zelf gebruikten bij hun colleges in de experimentele fysica.

De Van Musschenbroeks kwamen oorspronkelijk uit Vlaanderen. Met de vestiging van Joost van Musschenbroek te Leiden (eind zestiende eeuw) begint de geschiedenis van de Leidse familietak, beroemd geworden door de instrumentmakerskunst. De eerste generaties ervan hielden zich voornamelijk bezig met het vervaardigen van geelkoperen kerkkronen en allerlei koperen gebruiksvoorwerpen. Intussen werd de behoefte aan goede instrumentmakers steeds groter in verband met de toenemende belangstelling in de zeventiende eeuw voor fysische experimenten.

Het is dan ook niet bevreemdend dat Samuel Joosten van Musschenbroek, een achterkleinzoon van Joost, zich naast de beoefening van het oude ambacht bewust ging toeleggen op het vervaardigen van luchtpompen, microscopen, telescopen en dergelijke, en daarmee de eerste ‘philosophische Instrumentmaker’ in Nederland werd.1 De luchtpomp die hij maakte voor De Volder, is waarschijnlijk het enige werkstuk van zijn hand dat bewaard is gebleven (thans in Museum Boerhaave).

Na Samuels dood zette zijn eenentwintig jaar jongere broer Johan Joosten het bedrijf voort (1682). In verscheidene musea zijn nog luchtpompen te zien die door Johan gemaakt zijn volgens het ontwerp van Senguerd, met als karakteristiek kenmerk de scheefliggende cilinder. Na Johans overlijden

[p. 94]

heeft zijn zoon Jan, een broer van Petrus, het bedrijf verder uitgebreid en grote bekendheid gegeven. Hij heeft vooral naam gemaakt door de vele natuurkundige instrumenten die hij construeerde voor en in overleg met 's Gravesande, ten behoeve van diens collegeproeven.

Petrus van Musschenbroek werd op 14 maart 1692 te Leiden geboren. Terwijl zijn oudere broer Jan, na het doorlopen van de Latijnse school, in het instrumentmakersvak werd opgeleid, zette Petrus zijn studie voort aan de Leidse universiteit. Van zijn leermeesters heeft Boerhaave ongetwijfeld de grootste invloed op hem uitgeoefend. Deze bekende medicus en chemicus was een der eersten in ons land die openlijk de opvattingen van Newton over de juiste beoefening van de natuurwetenschappen aanprees.2 Stellig daartoe gestimuleerd door de roem van Boerhaave, legde Van Musschenbroek zich aanvankelijk vooral toe op de geneeskunde. Hij promoveerde op 12 november 1715 tot doctor in de medicijnen op het proefschrift Disputatio medica inauguralis de aëris praesentia in humoribus animalibus (Medisch proefschrift over de aanwezigheid van lucht in dierlijke vochten).

Na zijn promotie was hij enkele jaren als praktizerend arts werkzaam in zijn vaderstad (1716-1719). In deze periode, en wel in 1717 - het jaar waarin 's Gravesande tot hoogleraar in de wiskunde en de astronomie benoemd werd - maakte hij een studiereis naar Londen om er de lessen in de experimentele fysica van de newtoniaan Desaguliers bij te wonen. Hij heeft daar waarschijnlijk ook Newton en andere leden van de Royal Society ontmoet. Van deze contacten is echter niets bekend. Na zijn terugkomst bezocht hij nog korte tijd de colleges van 's Gravesande, maar reeds in 1719 verzocht Frederik Willem i van Pruisen, die in zijn jeugd in Nederland had gewoond en enkele malen Boerhaave om advies had gevraagd met betrekking tot zijn gezondheid, Van Musschenbroek het hoogleraarschap in de wiskunde en de wijsbegeerte aan de universiteit van Duisburg te aanvaarden. In verband met dit verzoek werd hem door de Leidse universiteit honoris causa de doctorstitel in de filosofie verleend (28 juli 1719) en op 3 oktober van hetzelfde jaar werd hij verbonden aan de universiteit van Duisburg. Reeds een half jaar later richtte hij een observatorium astronomicum in op de toren van de Duisburgse Salvatorkirche. In het tweede jaar van zijn hoogleraarschap kreeg hij tevens een professoraat in de geneeskunde.

Op 7 juni 1723 werd Van Musschenbroek door de vroedschap van Utrecht benoemd tot hoogleraar in de wijsbegeerte en de wiskunde, welke benoeming door hem werd aangenomen. Op 13 september hield hij zijn inaugurele Oratio de certa methodo philosophiae experimentalis (Oratie over de zekere methode van de experimentele natuurwetenschap), waarin hij een pleidooi hield voor de empirisch-mathematische methode van Newton. De komst van Van Musschenbroek bracht een grote verandering met zich mee in het aan de Utrechtse universiteit gegeven onderwijs in de natuurweten-

[p. 95]

schappen. De eerste decennia van haar bestaan nam de theoloog en verdediger van de aristoteliaanse filosofie Gisbertus Voettius een dominerende plaats in. Toch was reeds vanaf het begin (1636) de invloed van Descartes merkbaar (o.a. Henricus Regius). Al spoedig ontstond ook hier, evenals in Leiden, een felle strijd tussen cartesiaanse en aristoteliaanse hoogleraren, die de universiteit geruime tijd in haar greep hield.

Professoren van beide partijen wisselden elkaar af. In 1677 werd de aristoteliaan Johannes Luyts benoemd tot hoogleraar in de filosofie, met als leeropdracht de natuur- en wiskunde en de astronomie. Hij heeft zich onder andere ingezet voor het herstel van de Smeetoren (1680), waar sinds 1642 een observatiepost was gevestigd. In 1706 kreeg hij als collega de cartesiaan Joseph Serrurier, die een leerling was van De Volder. Hem werd toestemming verleend fysische instrumenten te kopen ten behoeve van zijn onderwijs, waardoor hij de eerste Utrechtse hoogleraar werd die experimentele fysica doceerde.

De opvattingen hierover van zijn collega Van Musschenbroek, die de in 1721 overleden Luyts opvolgde, maakten een uitbreiding van het instrumentarium noodzakelijk. Bovendien werd op zijn verzoek het bestaande Theatrum Physicum hersteld. De vernieuwingen waren blijkbaar niet bevredigend, want vooral op aandrang van Van Musschenbroek besloot de Utrechtse stadsregering een Theatrum Academicum te stichten, waarin het chemisch, fysisch en anatomisch ‘laboratorium’ werden ondergebracht en dat in 1726 in gebruik werd genomen.

Van maart 1729 tot maart 1730 bekleedde Van Musschenbroek het rectoraat. Bij de overdracht hiervan sprak hij een rede uit over de methode om fysische experimenten uit te voeren (Oratio de methodo instituendi experimenta physica), een rede die ook buiten ons land de aandacht getrokken heeft. Uitvoerig werden hierin de voorwaarden besproken die de hoogleraar noodzakelijk achtte om tot een deugdelijk experiment te geraken.

In 1732 kreeg hij het verzoek naar Kopenhagen te komen. Toen hij dit afwees, werd hem uit dank te Utrecht het hoogleraarschap in de astronomie aangeboden. Bovendien stelde de vroedschap een groot bedrag beschikbaar voor de aankoop van fysische en astronomische instrumenten die nog in de verzameling ontbraken. Nog geen twee jaar later ontving hij een aanbod voor een professoraat te Göttingen, dat eveneens door hem werd afgeslagen. Opnieuw kreeg hij toen toestemming zijn instrumentarium uit te breiden.

Eind 1739 nam Van Musschenbroek de uitnodiging van de Leidse universiteit aan om het hoogleraarschap in de wiskunde en de wijsbegeerte te aanvaarden als opvolger van Jacobus Wittichius. Op 20 januari 1740 aanvaardde hij zijn nieuwe functie met een weinig belangrijke Oratio inauguralis de mente humana semet ignorante (Inaugurele oratie over de menselijke geest in zijn onbekendheid met zichzelf). Enkele jaren was hij nog collega van 's Grave-

[p. 96]

sande. Toen deze in 1743 overleed werd de vacante leerstoel weliswaar bezet door Johan Lulofs, maar Van Musschenbroek moet als de werkelijke opvolger worden gezien. Op zijn advies werd de privé-verzameling fysische instrumenten van de gestorven fysicus door de universiteit aangekocht en het Theatrum Physicum vergroot. Blijkens de collegeroosters hield hij zich te Leiden, meer dan in Duisburg en Utrecht, bezig met wijsbegeerte. In het kader daarvan gaf hij colleges in de logica. Daarnaast doceerde Van Musschenbroek vooral de experimentele fysica, welk onderwijs na de dood van 's Gravesande uitsluitend aan hem was opgedragen. Waarschijnlijk heeft hij bovendien lessen in plant- en dierkunde gegeven.

Ook gedurende zijn Leidse professoraat is Van Musschenbroek verscheidene malen uitgenodigd elders een hoogleraarschap te bekleden. Reeds het eerste jaar (1740) trachtte Frederik ii (Frederik de Grote), die datzelfde jaar zijn vader Frederik Willem i opvolgde, niet alleen 's Gravesande, maar ook Van Musschenbroek tevergeefs over te halen naar Berlijn te komen, tot grote teleurstelling van Voltaire, die Van Musschenbroek in een brief aan Frederik karakteriseerde als een groot natuuronderzoeker, een onvermoeibaar werker en als iemand die niet wilde domineren, maar slechts wilde dienen.3 Evenmin slaagden pogingen van de Utrechtse universiteit (1750, 1751) om hem terug te halen. Ook het verzoek van de Spaanse koning slechts vijf jaar in Spanje te komen doceren tegen een jaarloon dat vele malen hoger was dan zijn Leidse salaris, werd door hem afgeslagen. Ondanks de aantrekkelijke voorwaarden die men hem bood, gaf hij er de voorkeur aan in Leiden te blijven, waar hij op 19 september 1761 overleed.

Behalve oraties en een aantal artikelen, die het karakter hebben van ingezonden mededelingen van waarnemingen en metingen (o.a. op het gebied van meteorologie en (aard)magnetisme), publiceerde Van Musschenbroek een belangrijke bundel Physicae experimentales, et geometricae (...) dissertationes (1729). Hierin worden onderwerpen behandeld die variaties zijn op het newtoniaanse thema der aantrekkende krachten: magnetisme, capillariteit en sterkte van materialen.

Voorts schreef hij leerboeken, die ongetwijfeld het belangrijkste deel van zijn wetenschappelijke nalatenschap vormen. Immers, vooral door zijn colleges en de schriftelijke neerslag daarvan heeft hij, evenals 's Gravesande, zijn grootste invloed uitgeoefend. In 1726 verscheen zijn eerste leerboek, de Epitome elementorum physico-mathematicorum. Steeds schreef hij nieuwe, uitgebreidere versies van zijn leerboek, met als laatste de Introductio ad philosophiam naturalem. Dit zeer uitvoerige, postuum door Lulofs uitgegeven werk (1762) is geruime tijd, met de laatste edities van 's Gravesandes leerboek, een standaardwerk gebleven voor de natuurkunde, dat ook in de negentiende eeuw nog veelvuldig geciteerd werd.

Ook buiten onze grenzen ondervonden Van Musschenbroeks leerboeken

[p. 97]

grote belangstelling, gezien de vele herdrukken en vertalingen die er verschenen. In ons land heeft hij een breed publiek bereikt met zijn Beginselen der natuurkunde (1736), waarvan reeds drie jaar later een bijgewerkte herdruk verscheen. Het levendig geschreven boek vond een goed onthaal, vooral ook omdat er in deze periode in brede kringen belangstelling bestond voor de natuurwetenschappen.4 Naast deze natuurkundeleerboeken verscheen er van zijn hand ook een werkje over logica (Institutiones logicae, 1748), dat de neerslag bevatte van zijn te Leiden gegeven colleges in dit vak.5

Om een indruk te geven van de inhoud van de fysicaleerboeken volgt hier een beknopt overzicht van de behandelde onderwerpen. Als uitgangspunt voor de beoefening van de natuurwetenschappen dienen de bekende Regulae philosophandi (Regels van redeneren), die Newton in zijn Principia had gegeven als samenvatting van zijn zienswijze op de juiste methode van natuuronderzoek en die in vele newtoniaanse leerboeken zijn terug te vinden. Daarna worden de algemene eigenschappen van de lichamen besproken (uitgebreidheid, ondoordringbaarheid, zwaarte e.d.). Vervolgens wordt een sterk anticartesiaans (polemisch) hoofdstuk gewijd aan de lege ruimte. Een aantal capita over mechanica, waarin ook aandacht gevraagd wordt voor diverse werktuigen, wordt voorafgegaan door een beschouwing over tijd, plaats en beweging. Grote aandacht krijgen de aantrekkende (en afstotende) krachten: zwaarte, magnetisme, elektriciteit, capillariteit, chemische verschijnselen en cohesie (met name de sterkte van materialen).

Het valt op dat vooral het hoofdstuk over (statische) elektriciteit bij elke heruitgave van het leerboek sterk is uitgebreid en ten slotte in de reeds genoemde Introductio ad philosophiam naturalem een der omvangrijkste gedeelten vormt, wat in overeenstemming is met de toenmalige belangstelling voor dit onderwerp. Na de bespreking van de eigenschappen van vloeistoffen wijdt de auteur aparte hoofdstukken aan water, lucht en vuur, dat hij, net als Newton en Boerhaave, opvatte als een uiterst fijne stof.

Alle leerboeken eindigen met een behandeling van de meteorologie. De oudste geregelde waarnemingen in ons land stammen uit de jaren 1697-1698 van Senguerd, die een van Van Musschenbroeks leermeesters was. Diens invloed, alsmede het belang van de weersvoorspelling voor de landbouw en de scheepvaart, zal ertoe hebben bijgedragen dat Van Musschenbroek van 1721-1758 tal van meteorologische waarnemingen verrichtte. Onze landgenoot kan beschouwd worden als de eerste die op systematische wijze de meteorologie beoefende. Het is zijn verdienste te hebben ingezien dat het doen van regelmatige waarnemingen op verschillende plaatsen noodzakelijk is om inzicht te krijgen in het klimaat en de verschijnselen die het weer beïnvloeden.

Van de verschillende door Van Musschenbroek ontworpen apparaten is een instrumentje bekend gebleven dat men in de tegenwoordige leerboeken

[p. 98]

wel vindt aangeduid als ‘toestel van (Van) Musschenbroek’ en dat de ontwerper zelf pyrometer of vuurmeter noemde. Het toestel werd waarschijnlijk in 1729 geconstrueerd en voor het eerst beschreven in 1731. Terwijl Boerhaave en 's Gravesande op hun colleges kwalitatieve uitzettingsproeven vertoonden, trachtte Van Musschenbroek met de door hem vervaardigde pyrometer te komen tot kwantitatieve experimenten. Bovendien hangt de constructie ervan samen met de vraag naar thermometers met een groter temperatuurbereik dan de bestaande vloeistofthermometers konden bieden.

Het principe van de pyrometer was als volgt: een metalen staaf was aan één kant vastgeklemd. Door het uitzetten van de staaf bij verhitting werd aan het andere einde een systeem van tandwielen in beweging gezet, dat de lengtetoename van de staaf sterk vergroot op een wijzer overbracht, waarvan de punt bewoog langs een cirkelvormige schaalverdeling. Het lukte Van Musschenbroek echter niet een wet voor de (lineaire) uitzetting te vinden. Het toestel was, zoals uit vergelijking van zijn metingen met die van latere onderzoekers blijkt, weinig nauwkeurig.6

Met de ‘Leide fles’, de eerste condensator, komen we op het gebied van de statische elektriciteit. De ontwikkeling van dit deel van de natuurkunde begon in het midden van de achttiende eeuw een grote vlucht te nemen, mede door het werk van Van Mussschenbroek. De voor het doen van proeven benodigde elektriciteit verkreeg men vóór de ontdekking van de Leidse fles gewoonlijk door een geïsoleerd opgehangen geleider te laden met behulp van een elektriseermachine. De op deze wijze verkregen lading ging echter spoedig in de (meestal vochtige) lucht verloren.

Een van de problemen waarvoor men zich dan ook gesteld zag, was, naast het ophopen, het vasthouden van elektrische lading, teneinde gedurende lange tijd over zo sterk mogelijke elektrische krachten te beschikken. Daar algemeen werd aangenomen dat de elektrische aantrekking en afstoting werden veroorzaakt door effluvia (uitvloeisels), is het niet verwonderlijk dat er pogingen gedaan werden deze effluvia op te vangen.

Waarschijnlijk met dit doel verrichtte Van Musschenbroek sinds 1744 - of mogelijk reeds eerder - proeven waarbij een met de conductor van de elektriseermachine verbonden staaf in een met water gevulde fles hing. De gedachte was dat de door het draaien van de machine verkregen elektrische effluvia in het water van de fles konden worden opgevangen. De hoogleraar werd bij de experimenten geholpen door de amateur Andreas Cunaeus en door zijn collega Jean Nicolas Sébastien Allamand, een leerling van 's Gravesande. Toen Cunaeus in januari 1746 bij een dergelijke proef de staaf uit het water wilde halen, terwijl hij de fles met de andere hand vasthield - en daarbij blijkbaar niet geïsoleerd stond - voelde hij een heftige schok. Van Musschenbroek overkwam hetzelfde, toen hij de proef herhaalde, en wel in zo'n hevige mate dat hij er zich niet opnieuw aan wenste bloot te

[p. 99]

stellen, zelfs, zo schreef hij aan Réaumur, al zou het Franse koninkrijk ermee gemoeid zijn. Dat deze ontdekking tot de verbeelding van een breed publiek sprak, blijkt wel hieruit dat de dames Wolff en Deken in hun bekende Historie van mejuffrouw Sara Burgerhart (1782) Hendrik Edeling de volgende woorden in de mond leggen om zijn ontmoeting met Saartje te beschrijven: ‘Waarlyk, mijne kniën knikten onder mij; 't was, op mijn woord, juist of ik een electrische, ik mag zeggen Musschenbroeksche, schok door mijne ziel voelde heen horten.’7

Nadat Jean Antoine Nollet de ontdekking van de - door hem zo genoemde - Leidse fles wereldkundig gemaakt had en de proef door hem en vele anderen met succes herhaald was, werd het apparaat spoedig gebruikt als ‘verzamelaar’ van elektrische lading, terwijl de verbeteringen elkaar in hoog tempo opvolgden.

Hoewel Nollet de ontdekking toeschreef aan Van Musschenbroek en zijn helpers, moet de prioriteit ervan worden toegekend aan Ewald Georg von Kleist uit Pommeren, die enkele maanden eerder (oktober 1745) een soortgelijke proef had verricht als die van de Leidse hoogleraar. Overigens zijn beide experimenten onafhankelijk van elkaar uitgevoerd.8

In zijn methode toont Van Musschenbroek zich evenals 's Gravesande een overtuigd newtoniaan, hoewel hij een veel sterkere nadruk legt op het verzamelen van feiten door middel van waarnemingen en experiment. In navolging van Locke en de Engelse newtonianen verwerpt hij de cartesiaanse gedachte dat de mens over de dingen aangeboren ideeën zou hebben, buiten de zintuiglijke waarneming om. Willen we betrouwbare kennis verwerven, dan is een eerste vereiste dat we zorgvuldig en aandachtig alle mogelijke verschijnselen observeren en met gebruikmaking van alle zintuigen zoveel mogelijk waarnemingen registreren. Pas wanneer dat gebeurd is, begint de activiteit van de menselijke rede.

Door logische redenering in het algemeen en mathematische deductie in het bijzonder kunnen we de met onze zintuigen verworven denkbeelden uitbreiden en nauwkeuriger leren kennen. Van Musschenbroek wijst erop dat juist de mathematisering der natuurwetenschappen sinds Galilei de oorzaak is van hun geweldige groei. Dit doet echter niets af aan het primaat van de empirie. Nog in 1761 schreef hij: ‘Alleen de waarnemingen, alleen de experimenten vormen de ware en hechte grondslagen van de natuurwetenschappen.’9

Aan deze waarnemingen en experimenten moeten dan wel de hoogste eisen gesteld worden. Alleen proeven die met de grootste zorg en met de beste apparatuur zijn uitgevoerd, hebben waarde. Volgens hem zijn vele fysici - en hier spreekt de instrumentmaker - onvoldoende bedreven in het opsporen en herstellen van gebreken aan hun toestellen. Bovendien dient men grondig te letten op de omstandigheden waaronder de proeven worden

[p. 100]

uitgevoerd. Van Musschenbroek somt er een aantal op: de plaats op aarde, het jaar, het jaargetijde, het uur van de dag, de richting en de kracht van de wind, de barometerstand, de temperatuur en de vochtigheidsgraad van de lucht. Het is volgens hem nodig hieraan aandacht te schenken, omdat we niet a priori weten welke invloed deze omstandigheden op de verschijnselen uitoefenen. De proeven dienen ook meerdere malen herhaald te worden, niet alleen door dezelfde onderzoeker, maar ook door anderen. Immers, wanneer verschillende personen tot dezelfde resultaten komen, verhoogt dit de betrouwbaarheid van een experiment.

Van Musschenbroek waarschuwt er echter voor dat we niet moeten menen alle verschijnselen wezenlijk begrepen te hebben, als we de lichamen aan alle mogelijke proeven onderworpen hebben, alle veranderingen met de zingtuigen waargenomen en hun functionele verbanden beschreven hebben. Omdat alleen de ‘oppervlakken’ der lichamen voor de zintuigen bereikbaar zijn en hun ‘inwendige substantie’ eraan ontsnapt, missen we een stuk wezenlijke kennis, hoe goed onze experimenten overigens ook mogen zijn. Wie bijvoorbeeld de term ‘gravitatie’ gebruikt om er het verschijnsel van vallende lichamen mee te typeren, heeft volgens hem van de oorzaak van het verschijnsel niets meer begrepen dan wie nog nooit van het woord gehoord heeft. De natuuronderzoeker komt niet verder dan een met behulp van de wiskunde geformuleerde beschrijving van een met de zintuigen ontdekte regelmaat van het verschijnsel. Dit is echter alleen mogelijk wanneer er voldoende feiten voorhanden zijn.

Deze sterke nadruk op het verzamelen van gegevens is kenmerkend voor het baconianisme. Het was Francis Bacon, die aan het eind van de zestiende en het begin van de zeventiende eeuw de noodzaak beklemtoonde van een historia naturalis, een uitgebreide feitenverzameling, bijeengebracht door geleerden over de gehele wereld om te dienen als basis voor een nieuwe natuurwetenschap. De hiervoor benodigde gegevens moesten volgens hem niet alleen door directe waarneming worden verkregen, maar ook door opzettelijk verrichte experimenten, die de natuur zouden dwingen haar geheimen prijs te geven. De menselijke rede moest zich daarbij volgens Bacon onderwerpen aan de wetten die God in de schepping gelegd had. Het was voor hem hoogmoed te menen dat zij de natuur a priori zou kunnen doorgronden. Overigens was Bacons empirisme wel een rationeel empirisme: het aangedragen materiaal diende bewerkt en geordend te worden. De betekenis van de wiskunde daarbij is door hem echter sterk onderschat.

Zelf heeft Bacon weinig bijgedragen tot de ontwikkeling van de natuurwetenschap, maar de wijze waarop hij als haar heraut en profeet zijn ideeën heeft verbreid, heeft velen geïnspireerd en gestimuleerd. Talloze onderzoekers, tussen wie soms aanzienlijke verschillen bestaan, hebben zich op hem beroepen: Boyle, Huygens, Newton en vele anderen. En het is met name

[p. 101]

Bacons ideaal van een historia naturalis geweest dat geleid heeft tot de oprichting (ca. 1662) van de Royal Society of Londen for Improving of Natural Knowledge.

Ook bij Van Musschenbroek treffen we dit baconianisme aan, en wel in extreme vorm. Steeds komen we in zijn werken lijsten tegen van uit proeven en waarnemingen verkregen gegevens, die bedoeld zijn als bijdragen tot de opbouw van een historia naturalis. Zo geeft hij in zijn leerboeken een lijst met de soortelijke gewichten van een groot aantal vloeistoffen en vaste stoffen, die in de Introductio niet minder dan zesentwintig bladzijden in beslag neemt! Dit doet echter niets af aan het feit dat hij de noodzaak van een mathematische behandeling van de feiten evenzeer bepleitte als 's Gravesande. Bovendien hebben weinig newtonianen zo sterk de nadruk gelegd op het verklaren van de verschijnselen met behulp van aantrekkende (en ook afstotende) krachten, een bij uitstek newtoniaans thema. Men kan hem dan ook het beste typeren als een newtoniaan met een sterk baconiaanse inslag.10

Opvallend bij Van Musschenbroek zijn ook de felle aanvallen op het cartesianisme. Op vele plaatsen in zijn werken hekelt hij het bedenken van algemene oorzaken, enkel en alleen vanuit het menselijk brein, om daarmee langs deductieve weg een natuurwetenschap op te bouwen, zonder de natuur zelf te raadplegen. Talloze malen fulmineert hij tegen het zitten ‘mediteren’ op een studeerkamer om ‘hersenschimmen’ en ‘beuzelarijen’ uit te denken. Hij beschuldigt de cartesianen van het opeenstapelen van hypothesen en spitsvondige redeneringen, waardoor de natuurwetenschap wordt gedegradeerd tot een ‘wetenschap van het gissen’ (scientia conjecturalis). Men kan volgens hem zijn tijd beter besteden aan het verzamelen van waarnemingen dan aan het bouwen van fraaie systemen op het ondeugdelijk fundament van a priori bedachte beginselen.

Bij 's Gravesande ontbreekt deze emotionele polemiek tegen Descartes geheel. Slechts in het voorwoord van zijn Physices elementa mathematica keert hij zich kort en zakelijk tegen het cartesianisme door de newtoniaanse methode te verdedigen en het van tevoren verzinnen van hypothesen af te wijzen.

Er zijn meer verschillen tussen beide fysici te noemen. Het werk van 's Gravesande is qua opzet mathematischer van aard dan dat van Van Musschenbroek. Als de eerste niet in staat is om bepaalde, langs empirische weg verkregen gegevens mathematisch te behandelen, volstaat hij steeds met een summiere opsomming van enkele duidelijke proeven en conclusies, terwijl de laatste het daarbij niet laat, maar doorgaat met alle mogelijke proeven te doen en talloze waarnemingen te verzamelen en op te sommen, overigens wel in de hoop dat mede door dit bijeengebrachte materiaal in de toekomst een mathematische behandeling mogelijk zal worden.

We stuiten hier op Van Musschenbroeks eerder besproken extreme baco-

[p. 102]

niaanse instelling: daar waar mathematisering niet mogelijk is, moet men beginnen met een historia naturalis op te bouwen, zoals bijvoorbeeld bij warmte, elektriciteit, magnetisme, meteorologie en dergelijke. Onderwerpen die door hem in de leerboeken zeer uitvoerig worden besproken en bij 's Gravesande slechts kort of in het geheel niet aan de orde komen. Lijsten van allerlei gegevens - zoals soortelijke gewichten, stijghoogtes in capillairen, namen van stoffen die door een magneet(steen) worden aangetrokken, de doorbuiging van diverse materialen, enzovoort - die veelvuldig bij Van Musschenbroek voorkomen, zowel in zijn leerboeken als in zijn andere publikaties, ontbreken bij 's Gravesande nagenoeg geheel. Deze schenkt ook weinig aandacht aan de scheikunde, waarvoor Van Musschenbroek, in navolging van Boyle, Newton en Boerhaave, juist grote belangstelling heeft. Opvallend is ook dat 's Gravesande zijn leerboek, evenals Newton zijn Principia, besluit met een hoofdstuk over het wereldsysteem, terwijl dit bij Van Musschenbroek ontbreekt.

Hoewel beide fysici het verzinnen van hypothesen in de trant van Descartes verwerpen, heeft 's Gravesande zich strikter aan Newtons Hypotheses non fingo gehouden dan Van Musschenbroek. Terwijl de laatste bijvoorbeeld met Newton aanneemt dat licht en vuur stoffelijk zijn, laat 's Gravesande zich over het wezen ervan niet uit. Met de meeste van zijn tijdgenoten neemt Van Musschenbroek aan dat zuren op metalen kunnen inwerken - welke inwerking voor de newtonianen het gevolg is van aantrekkende krachten - omdat de ‘zuurdeeltjes’ scherpe punten hebben, die de metalen openrijten. Ook hierover spreekt 's Gravesande niet. Dat deze strikter fenomenologisch te werk gegaan is blijkt ook hieruit dat hij niet het bestaan van atomen aanneemt. Van Musschenbroek doet dit wel. Weliswaar geeft hij toe dat de empirie ons op dit punt geen volkomen zekerheid biedt, maar hij meent toch dat er duidelijke aanwijzingen in de natuur zijn voor het bestaan van ondeelbare deeltjes. Evenals Newton neemt hij aan dat alle lichamen zijn opgebouwd uit deze door God in het begin geschapen ‘ondeelbaarheden’, die volkomen massief zijn, zonder poriën, hard, onveranderlijk en ondoordringbaar.11

Het succes van Newtons gravitatietheorie bracht vele onderzoekers er uiteraard toe diverse uiteenlopende verschijnselen te verklaren met behulp van aantrekkende (en afstotende) krachten. Vooral Van Musschenbroek heeft zich hiermee diepgaand beziggehouden. Met name is hij werkzaam geweest op het gebied van het magnetisme. Zijn belangstelling hiervoor hangt ten dele samen met het nut ervan voor de scheepvaart. Een gedeelte van zijn Dissertatio physica experimentalis de magnete (1729) is dan ook gewijd aan het aardmagnetisme. De in dit werk beschreven magnetische onderzoekingen waren echter in de eerste plaats verricht om een antwoord te vinden op een tweetal vragen: wat is het verband tussen de kracht en de afstand van twee

[p. 103]

elkaar aantrekkende (of afstotende) magneten en wat is het wezen (de oorzaak) van het magnetisme?

In de achttiende eeuw hebben verscheidene fysici zich met de beantwoording van deze vragen beziggehouden. Voordat Coulomb in 1785 de naar hem genoemde omgekeerde-kwadraatwet ontdekte, werden er hoofdzakelijk twee methodes van onderzoek toegepast om een wet voor het magnetisme te vinden. Sommige onderzoekers gebruikten een balans om door plaatsing van contragewichten de kracht tussen een hangende en een eronder liggende magneet te ‘wegen’. Door dit gewicht te vergelijken met de afstand van beide lichamen trachtte men te komen tot een krachtwet (balansmethode). Andere onderzoekers daarentegen bepaalden de hoek (deflectie) die een kompasnaald onder invloed van een naburige magneet maakte met de magnetische meridiaan. Door middel van deze hoek poogde men een verband te leggen tussen kracht en afstand (deflectiemethode).

Waarschijnlijk waren het de deflectieproeven van de newtonianen Hauksbee en Taylor (1712) die leidden tot de bekende passage in de tweede editie van Newtons Principia (1713) dat de magnetische aantrekking ongeveer omgekeerd evenredig is met de derde macht van de afstand (F ∝ r-n, n≈3). In 1724 begon Van Musschenbroek in Utrecht met zijn experimenten, die hij, anders dan Hauksbee en Taylor, met een balans uitvoerde. Het gelukte hem in de periode 1724-1739 niet met zijn (zwakke) natuurlijke magneten een wet te vinden. Vooral de afstotingsproeven bezorgden hem grote moeilijkheden. Wel trok hij uit zijn metingen de conclusie dat de door Newton gegeven wet onmogelijk juist kon zijn.

Omdat het magnetisme over de gehele magneet verspreid is, nam hij, na zijn vergeefse pogingen een wet F ∝ r-n te vinden, aan dat niet de afstand, maar het volume van de ruimte tussen de magneten met de kracht moest worden vergeleken. Met dit uitgangspunt vond hij in 1739 voor het speciale geval van de kracht tussen een bolvormige magneet en een even grote ijzeren bol de wet F ∝ S-4 (F is de kracht en S het volume van de tussenruimte). Voor de moderne lezer, die vertrouwd is met de wet van Coulomb (F ∝ r-2), lijkt dit vreemd, maar men dient te bedenken dat de omgekeerde-kwadraatwet slechts geldt voor de kracht tussen twee puntvormige polen, terwijl in de experimenten van Van Musschenbroek steeds vier polen werkzaam waren.

In 1741 gaf onze landgenoot nog enkele nieuwe wetten voor lichamen van andere vormen. De getallen n in de uitdrukking F ∝ S-n varieerden van 1 tot 4. Dit resultaat bevredigde hem echter niet, daar hij bleef hopen op een algemene wet. Dat hij er niet in geslaagd is deze te vinden, komt vooral door zijn heuristische aanpak. Het bleek pas mogelijk een wet voor het magnetisme te vinden, toen men zorgde voor een proefopstelling waarin de kracht tussen twee ‘punt’-polen gemeten kon worden (Coulomb).

Een positieve kant van Van Musschenbroeks methode is echter dat hij

[p. 104]

daarmee als eerste een groot aantal gegevens verzameld heeft over de aard van lichamen die door een magneet worden aangetrokken. Zijn conclusie hieruit was dat een lichaam alleen door een magneet wordt aangetrokken, wanneer er in een of andere vorm ijzer in het lichaam aanwezig is.12 Bovendien was hij de eerste die op systematische wijze de cartesiaanse verklaring van het magnetisme, waarbij gebruik gemaakt werd van in wervels rond de magneet bewegende, gegroefde deeltjes subtiele materie, heeft trachten te weerleggen vanuit zijn experimenten.13

Evenals bij 's Gravesande is er bij Van Musschenbroek een relatie tussen zijn geloofsovertuiging en zijn natuurwetenschapsbeoefening. Hun empiristische instelling hangt ten nauwste samen met de overtuiging dat de dingen niet a priori door de rede gekend kunnen worden, omdat ze zijn zoals God ze wilde, en niet zoals wij ze in onze geest concipiëren. Bovendien waren zij ervan overtuigd dat hun natuurwetenschappelijke arbeid diende bij te dragen tot de ‘eer van God en het welzijn van de mensheid’.

Deze algemeen christelijke gedachte had door de Reformatie nieuwe impulsen gekregen. Maar tegen het eind van de zeventiende eeuw kwam bovendien het denkbeeld op dat vanuit de natuurwetenschappen argumenten konden worden aangevoerd om het bestaan van God te bewijzen en Zijn zorg voor de schepselen te laten zien (fysico-theologie). Vooral Het regt gebruik der werelt beschouwingen, ter overtuiginge van ongodisten ongelovigen aangetoont (1715) van de hand van de Purmerendse burgemeester Bernard Nieuwentyt werd zeer populair. Volgens Van Musschenbroek was juist dit werk voor velen een stimulans om zich met natuuronderzoek te gaan bezighouden.

Hoewel de laatstgenoemde zelf geen fysico-theoloog was, mogen we hem wel rangschikken onder die natuuronderzoekers die Newtons wetenschappelijke methode zagen als een middel om het deïsme en het atheïsme te bestijden, waartoe volgens hen het cartesiaanse mechanicisme leidde. Hij wijdde zelfs een speciale rede aan het geliefkoosde achttiende-eeuwse thema van de wijsheid en de zorg van God, zoals die zich manifesteert in al het geschapene en de instandhouding ervan (Oratio de sapientia divina, 1744). Het hoofddoel van het natuuronderzoek is volgens hem het leren kennen van de almacht en de wijsheid van God uit Zijn werken om Hem zo de eer te geven die Hem toekomt. Pas dan wordt de natuurwetenschap op de juiste wijze beoefend.14

Evenals 's Gravesande heeft ook van Musschenbroek slechts in geringe mate bijgedragen tot de ontwikkeling van de fysica. Zijn betekenis ligt voornamelijk hierin dat hij door middel van zijn onderwijs en zijn leerboeken een belangrijk aandeel gehad heeft in de verspreiding van de newtoniaanse beginselen. Verscheidene uitlatingen van tijdgenoten wijzen erop dat hij een bekwaam docent geweest is. Zo schreef de Franse refugié Jean François de

[p. 105]

Boissy in 1746 vanuit Leiden aan zijn broer dat hij alleen de natuurkundecolleges van Van Musschenbroek met plezier volgde, de andere lessen omdat het nu eenmaal moest. Opmerkelijk is ook de mededeling van de hoogleraar Gaubius (1761) bij Van Musschenbroeks overlijden, dat diens dood, wat de gave van doceren betreft, een groter verlies was voor de universiteit dan die van 's Gravesande.

Ondanks de boven besproken verschillen mogen beide mannen toch in één adem genoemd worden als experimenteel-fysici, die Newtons natuurwetenschappelijke methode scherp hebben doorzien en in praktijk gebracht.

Of om het te zeggen met de woorden van Antoine Libes in het begin van de negentiende eeuw: ‘Touts deux servirent la physique par des leçons, par des écrits et par des découvertes. Tous deux, fidèles à suivre la méthode de Newton, bannirent les hypothèses, et ne reconnurent d'autres principes que ceux qui sont démontrés par l'expérience, confirmés par la géométrie. Tous deux jouirent sans rivalité, ou du moins sans jalousie, d'une grande réputation; et la postérité, qui pèse dans une balance plus exacte le mérite et les talents, leur accordera sans doute une portion de gloire proportionné au nombre et á l'importance des services.’15