Wetenschappelijke geschiedenis en de lessen voor de opkomende ideeën van vandaag

Over honderd jaar zullen historici van wetenschap en technologie terugkijken op onze tijd en zich verwonderen over de theorieën, experimenten en doorbraken die onze tijd kenmerken.

Maar ze zullen ook puzzelen over de wetenschappelijke cul de sacs van onze tijd: de theorieën en ideeën die uit de boot vielen omdat ze verkeerd, verkeerd of gewoon mumbo jumbo bleken te zijn.

Dit roept onvermijdelijk een interessante vraag op: hoeveel van wat wij beschouwen als regulier onderzoek valt in deze categorie van de best vergeten wetenschap?

Een manier om deze vraag te benaderen is om onze eigen houding ten opzichte van de wetenschap aan het eind van de 19e eeuw en het begin van de 20e eeuw te onderzoeken.

Het populaire account gaat een beetje als volgt. Dit tijdperk werd gekenmerkt door het gevoel dat het universum min of meer volledig beschreven kon worden door de wetten van de mechanica van Newton, de wetten van de thermodynamica en de elektromagnetische theorie van Maxwell.

Alles was in orde, afgezien van een of twee kleine scheurtjes waarvan iedereen verwachtte dat ze gemakkelijk te behangen waren. Natuurlijk leidden deze uiteindelijk tot twee van de grootste revoluties in het wetenschappelijk denken: de kwantumtheorie van Max Planck in 1900 en Einsteins theorieën over speciale en algemene relativiteit een paar jaar later.

Dit populaire verslag onderschat echter veel van de complexiteit van het wetenschappelijke debat in die tijd. In het bijzonder slaagt het er niet in de mate vast te leggen waarin veel reguliere wetenschappelijke ideeën spectaculair verkeerd bleken te zijn. Deze ideeën werden breed uitgemeten, gekoesterd en in veel gevallen breed gedragen. Nu zijn deze doodlopende wegen van de wetenschap grotendeels vergeten.

Vandaag de dag zet Helge Kragh van de Aarhaus Universiteit in Denemarken het record recht door de eind-van-de-eeuw, of het fin-de-siècle, natuurkunde en de ideeën die het domineerden opnieuw te onderzoeken. Er valt veel te leren van de verhalen die hij vertelt.

Een grotendeels vergeten episode was de algemene onvrede in die tijd met het begrip ‘materie’. Verschillende denkrichtingen leken te suggereren dat het idee van een atomistisch universum opgebouwd uit fundamentele eenheden van materie gebrekkig was.

De wetten van de thermodynamica waren bijvoorbeeld alleen logisch als atomen starre lichamen waren zonder interne structuur. En toch suggereerde het bewijs van spectroscopische experimenten dat atomen een interne structuur moeten hebben. De uitdrukking matter is dead werd destijds een veelgebruikte slogan en moest duidelijk iets geven.

Een algemene oplossing van dit probleem was gebaseerd op het idee dat materie geen fundamentele eigenschap van het universum was, maar een opkomende eigenschap. Dit viel samen met een groeiend begrip dat verschillende vormen van energie - kinetisch, potentieel, chemisch, thermisch enz. - manifestaties waren van hetzelfde. Dus misschien was materie ook slechts een andere vorm van energie.

Dit idee, dat bekend werd als energetica, genoot jarenlang veel steun. Het oordeelde dat aangezien de wetten van Newton puur in termen van energie konden worden beschreven, er geen noodzaak was voor de hypothese van atomen. Dit was een grootse verenigde theorie van het universum en een van de belangrijkste voorstanders was Willhelm Ostwald, die later een Nobelprijs voor scheikunde won voor zijn werk aan katalysatoren.

In een lezing in 1895 zei Ostwald: Het meest veelbelovende wetenschappelijke geschenk dat de laatste eeuw de rijzende eeuw kan bieden, is de vervanging van het materialistische wereldbeeld door het energetische wereldbeeld.

Een andere oplossing kwam van het idee van de lichtgevende ether, die het wetenschappelijke denken domineerde op een manier die tegenwoordig moeilijk voor te stellen is. Het fundamentele probleem was niet of de ether bestond of niet, maar de aard van de ether en zijn interactie met materie, zegt Kragh.

Algemeen werd aangenomen dat de ether het fundamentele fundament van het universum was, waaruit alle andere dingen voortkwamen. Veel natuurkundigen verkondigden dat de ether de basis zou zijn voor een grootse verenigde theorie van alles, waaronder ironisch genoeg Albert Michelson.

Een theorie die jarenlang veel werd besproken, werd naar voren gebracht door William Thomson, ook bekend als Lord Kelvin, die geloofde dat atomen draaikolken in de ether waren. Vreemd genoeg hebben natuurkundigen nooit bewezen dat dit idee onjuist was. In plaats daarvan raakte het gewoon op stoom.

Dan waren er de verschillende ontdekkingen die niet veel meer bleken te zijn dan wishful thinking. De ontdekking van röntgenstralen door William Roentgen in 1895 leidde tot de aankondiging van een verbijsterende reeks andere stralen, bijvoorbeeld N-stralen, zwart licht, stralen van positieve elektriciteit, Moser-stralen, seleenstralen en magnetische stralen.

Dit bleken allemaal verzinsels van de vruchtbare verbeeldingskracht van de betrokken natuurkundigen; het resultaat van een soort straalhysterie.

Kraghe beschrijft verschillende andere afleveringen in fascinerend detail. Interessant is natuurlijk in hoeverre het mogelijk is om parallellen te trekken tussen de trends in de wetenschap toen en nu.

In de afgelopen 20 jaar is er een groeiend besef ontstaan ​​dat verschillende vormen van informatie - genetisch, digitaal, entropisch enz. - manifestaties zijn van hetzelfde. Bovendien is er grote belangstelling voor de rol die informatie kan spelen in de wetten van de fysica. Zou het kunnen dat informatie fundamenteler is dan de begrippen massa of zelfs energie? Misschien moeten de wetten van de fysica afgeleid worden van de eigenschappen ervan, als we ze maar konden ontcijferen?

Dan is er de zoektocht naar donkere materie, een mysterieuze substantie die het universum vult, ook al kunnen we het niet zien, voelen of zelfs meten.

En natuurlijk zijn er verschillende theorieën over alles die zich richten op het verenigen van kwantummechanica en relativiteit terwijl ze verschillende extra dimensies, andere universums en zelfs een oneindige veelheid ervan voorspellen.

Hoeveel hiervan zal over honderd jaar irrelevant, bizar of verkeerd lijken? Het is onmogelijk om te zeggen, maar de parallellen met sommige afleveringen van honderd jaar geleden zorgen voor vermakelijke speculatie.

Kragh laat duidelijk zien dat slechts een klein deel van het reguliere wetenschappelijke debat in de jaren 1890 vandaag relevant is. En er is geen reden om aan te nemen dat hetzelfde niet waar zal zijn als historici de wetenschap van het begin van de 21e eeuw over honderd jaar opnieuw beoordelen.

Referentie: arxiv.org/abs/1207.2016 : Een gevoel van crisis: natuurkunde in het Fin-de-Siècle-tijdperk

zich verstoppen