ISAAC NEWTON; Autodidact die proefde van de oceaan der waarheid

Isaac Newton. Adventurer in Thought door A. Rupert Hall 468 blz., gell., Blackwell 1992, f 65,50 ISBN 0 631 17906 2

Isaac Newton (1642-1727) werd alom bewonderd maar was weinig geliefd. Hij was wispelturig, haatdragend, egocentrisch en snel op zijn tenen getrapt. Op zijn tijd kon hij grootmoedig zijn, forse sommen geld wegschenken of de carrières van zijn volgelingen ondersteunen, maar tegelijk was hij koppig, achterdochtig en onverzettelijk. Hij was een verstokte vrijgezel. Genegenheid was hem vreemd, en al evenmin wenste hij die voor te wenden. Zijn omgeving liet hem koud.

Zwakheden, bij anderen zowel als bij zichzelf, strafte hij genadeloos af: principes waren principes. Materiële genoegens deden hem weinig. Poëzie was een ""versleten spel met woorden'', muziek een ""saaie aaneenschakeling van klanken''. Voor zover bekend was er geen schilderij dat hem aansprak.

Er zijn historici die Newtons persoonlijkheid willen verklaren vanuit zijn ongelukkige jeugd. Die is onbetwistbaar. Geboren in Lincolnshire, op het Engelse platteland, werd Isaac op driejarige leeftijd in de steek gelaten door zijn moeder toen die wilde hertrouwen. Verstoken van speelkameraadjes, groeide Newton op bij zijn grootmoeder, tot na acht jaar ook zijn stiefvader overleed en het gezin zich herenigde.

Aanvankelijk zag zijn moeder het liefst dat hij de familielanderijen ging beheren, en daartoe haalde ze zelfs haar oudste zoon van school. Later draaide ze bij en stond Isaac alsnog toe zich voor te bereiden op een studie in Cambridge. Daarmee waren de wonden niet geheeld. In een bewaard gebleven biechtlijstje van Newton uit 1661 kan men lezen: ""Dreigement mijn vader en moeder Smith te verbranden en het huis met hen.''

A. Rupert Hall is emeritus hoogleraar wetenschapsgeschiedenis en hij ziet weinig heil in een psychologische (of anderszins eenzijdige) benadering van het verschijnsel Newton. ""Er bestaat niet zoiets als één sleutel'', schrijft de Brit in de inleiding van zijn Newton-biografie Isaac Newton. Adventurer in Thought. ""Er is niet één bron, één gebied waarop hij zijn unieke denkkracht toepaste.'' Newton had talrijke gezichten, hield zich met veel meer bezig dan met zwaartekracht alleen. Hij ontleedde het licht in zijn kleuren, was een groot wiskundige en natuurwetenschapper, bezat een oven voor (al)chemische experimenten, was actief op het gebied van antieke geschiedenis, theologie en filosofie, bekleedde maatschappelijk hoge functies als parlementariër en Rijksmuntmeester en was ook nog voorzitter van de Royal Society.

GODS HAND

Toch, zo benadrukt Rupert Hall in zijn boek, getuigde zijn denken van een grote consistentie en eenheid. Voor Newton lagen onderzoek naar de werking van Gods hand in het zonnestelsel en taalanalyse van de bijbelse profetieën in elkaars verlengde. Het is fascinerend te zien hoe dit complexe en enigmatische genie de intellectuele grenzen van zijn tijd overschreed en tegelijk niet wenste te tornen aan sommige diep gewortelde zekerheden.

In Cambridge viel Newton al snel op door zijn enorme concentratievermogen. Als autodidact las hij veel meer dan vereist was. Zijn meest creatieve periode lag in de jaren 1665-66, die hij grotendeels thuis in Lincolnshire doorbracht vanwege de pest. In die periode (maar voor een deel ook kort daarvoor) ligt de kiem van Newtons kleurentheorie, van zijn differentiaalrekening, van zijn notie van de universele gravitatie. Inderdaad werd deze laatste hem ingegeven door de vallende appel, de beroemdste aller wetenschappelijke anekdotes.

Zijn ontdekkingen omtrent de differentiaalrekening noteerde Newton in aantekenboekjes, maar publiceren deed hij ze niet. Daar zou hij later nog een hoop ellende mee krijgen. Het waarom van deze geheimhouding is nooit opgehelderd. Was het perfectionisme? Angst voor kritiek? Feit is dat Newton gezworen had zijn proeven met prisma's en zijn daarop gebaseerde lichttheorie niet te publiceren alvorens Robert Hooke, die een concurrerende (kwalitatieve) "golf-theorie' had opgesteld en die Newtons deeltjestheorie in 1672 in de Royal Society sterk had bekritiseerd, was overleden. Inderdaad verscheen de Opsticks pas in 1704.

Het is een misverstand dat de vallende appel Newton de gravitatiewet kant en klaar te binnen deed schieten. Die wet luidt dat twee voorwerpen elkaar aantrekken met een kracht evenredig met beide massa's en omgekeerd evenredig met het kwadraat van de onderlinge afstand. Het afgeronde verklaringsmechanisme, samen met de wiskundige structuur (waaronder het bewijs dat de planeten ellipsbanen beschrijven), dateert van de periode 1679-87. Op aandrang van Halley (van de komeet) publiceerde Newton zijn bevindingen in 1687 dan eindelijk in zijn hoofdwerk: de Philosophae naturalis principia mathematica (wiskundige grondbeginselen van de natuurwetenschap) ofwel de Principia.

STELLINGEN

De Principia is - in tegenstelling tot de Opticks - in het Latijn. Het is een even lijvig als moeilijk boek in Euclidische trant. Na een inleiding met definities (massa, impuls, traagheid, kracht), en axioma's (de bewegingswetten) volgen drie "boeken' met stellingen. Eerst komt de beweging van lichamen in een weerstandsloos medium aan de orde, vervolgens analyseert Newton verplaatsingen in een medium mét weerstand en in boek III ten slotte wordt de gravitatiewet uit boek I toegepast op planeten en kometen en komt ook de getijdenbeweging aan de orde.

Newton hanteerde een zeer effectief maar idiosyncratisch soort geometrie die zijn tijdgenoten afschrok. De aanzienlijk toegankelijker, meer algebrasche vorm van differentiaalrekening van Leibniz vond veel meer weerklank. Toen Newton na ruime weerstand vanaf 1720 eindelijk het vasteland van Europa begon te veroveren (waarbij een voortrekkersrol was weggelegd voor de Nederlanders Willem Jacob 's Gravenzande en Petrus van Musschenbroek), werd zijn mathematische fysica tegelijk "vertaald' in de taal van Leibniz.

Met de Duitser, een universeel genie, raakte Newton vanaf 1699 in een fel prioriteitdebat verwikkeld. Het ging er hard aan toe, geen middel werd onbeproefd gelaten. Zo misbruikte de Brit zijn machtspositie in de Royal Society (waarvan ook Leibniz lid was) om een hem gunstig gezinde commissie te benoemen die over de kwestie een "onafhankelijk' rapport moest opstellen. Waarschijnlijk schreef Newton dit rapport grotendeels zelf. Zelfs na de dood van Leibniz, in 1716, hield Newton niet op zijn tegenstander te bestrijden. Het had succes: halverwege de achttiende eeuw was algemeen aanvaard dat Newton de eerste uitvinder van de differentiaalrekening was - al gebruikte iedereen Leibniz' notatie.

In de Principia neemt Newton stelling tegen de Franse filosoof en natuurwetenschapper René Descartes. Deze had in zijn Principia philosophiae (1644) de Aristoteliaanse opvatting dat zwaarte het directe gevolg was van een natuurlijke, inwendige drang van voorwerpen om zich te verplaatsen naar het middelpunt van het heelal, in casu de aarde, verworpen en vervangen door een puur mechanistische theorie. Zwaartekracht, aldus Descartes, wordt veroorzaakt door "wervels' in een "subtiele materie' (waarmee het gehele heelal is gevuld) die netto een neerwaartse druk opleveren. Beweging en botsing van een essentie passieve materie is in dit model dus de kern.

ATHEÏSME

Newton had onoverkomelijke theologische bezwaren tegen een universum dat, zoals hij Descartes, intrinsiek stabiel was, mechanisch in elkaar stak en zichzelf in stand hield. Dat leidde maar tot athesme. Tegenover de wervels, waarvan hij in boek II van de Principia aantoonde dat ze zijn gravitatiewet niet konden verklaren, plaatste Newton zijn ""krachten op afstand''. Dat was een zeer gedurfde en uiterst succesvolle ommezwaai, in de woorden van Rupert Hall ""hét grote intellectuele avontuur in Newtons leven''.

Hoe vergaand die ommezwaai was blijkt wel uit de negatieve reacties van neocartesianen als Leibniz, Christiaan Huygens en de Zwitserse gebroeders Bernouilli: zij vonden Newtons krachtwerking op afstand, werkzaam door vacuüm, bizar, ondeugdelijk en een stap terug.

De krachten op afstand waren door Newton om pragmatische redenen ingevoerd. Over hun natuur, het mechanisme van hun werking of over hun oorzaak liet hij zich niet uit: hypotheses non fingo (hypotheses verzin ik niet). Toch zat hij daar wel degelijk mee in zijn maag, niet het minst vanwege alle kritiek. Maar liever nog hield hij het erop dat zwaartekracht door direct ingrijpen van God werd veroorzaakt, dat God continu in het zonnestelsel ingreep, dan een heelal te aanvaarden dat bij de Schepping voor eens en altijd in gang was gezet (God als ingenieur in ruste).

Hoezeer Newton met het probleem worstelde mag blijken uit een briefwisseling met de classicus en theoloog Richard Bentley uit 1693: ""Het is onvoorstelbaar dat levensloze, ruwe materie (zonder de tussenkomst van iets immaterieels) op andere materie inwerkt en deze benvloedt zonder wederzijds contact [...]. Dat gravitatie is aangeboren, inherent en wezenlijk voor de materie, opdat het ene voorwerp over een afstand door vacuüm op het andere kan inwerken zonder de tussenkomst van iets waardoor hun actie of kracht van dat ene op dat andere voorwerp kan worden overgedragen, komt me voor als zo'n grote absurditeit dat ik denk dat niemand die op het gebied van de filosofie ook maar enigermate is onderlegd er voor kan zwichten.''

In de Queries ("Vragen'), toevoegsel aan de Opticks en in de latere edities van dat boek sterk uitgebreid, sprak Newton zich voorzichtig uit over de diepere vragen binnen de natuurwetenschap. Daar filosofeerde hij over het wezen van het krachtbegrip, over de relatie van God tot de Schepping, over het bestaan van atomen en over de rol van een allesdoordringende ether. Met deze ether, drager van onder andere de zwaartekracht, kon het probleem van het interplanetaire vacuüm worden omzeild. Rupert Hall stelt dat Newton met deze ""logische nonsens'' zijn eigen levenswerk verkwanselde, dat hij zijn superieure krachten in één pennestreek degradeerde van fysische realiteit tot mathematische handigheidjes. Deze kritiek lijkt overtrokken. Was Descartes' subtiele materie een wezenskenmerk, Newtons ether bezat de status van vrijblijvende suggestie.

In 1696 verruilde Newton zijn leerstoel in Cambridge, waarop hij min of meer was uitgekeken, voor het ambt van Rijksmuntmeester te Londen. Naast alle andere bezigheden, waaronder veel advieswerk, het beheer van de landerijen in Lincolnshire, het voorzitterschap van de Royal Society en het verbeteren van de Principia en de Opticks, bereidde hij ook nog een studie voor naar de juiste chronologie van de klassieken: Chronology of Ancient Kingdoms Amended. Ook deed hij bijbelonderzoek naar de profetieën van Daniël en de openbaringen van Johannes, postuum gepubliceerd in 1733 en een van Newtons bestsellers.

GEESTELIJK KLIMAAT

Rupert Hall beklemtoont dat al deze activiteiten, waarvan de combinatie ons wellicht bizar voorkomt, gezien moeten worden in het licht van het zeventiende-eeuwse geestelijke klimaat. Voor tijdgenoten als John Locke en Robert Boyle waren Newtons bezigheden heel gewoon. Het samengaan van exacte natuurwetenschap met een meer magische benadering nam in het denken van die tijd een centrale plaats in. Newton was daarop geen uitzondering.

Na Never at Rest, de monumentale en zeer gedetailleerde biografie van Richard S. Westfall uit 1980, is Isaac Newton. Adventurer in Thought meer toegespitst op Newton als wiskundige en natuurwetenschapper (overigens zonder in technische uitweidingen te verzanden). Rupert Hall heeft veelvuldig over Newton heeft gepubliceerd en in deze biografie becommentarieert hij op deskundige wijze het bronnenonderzoek van de afgelopen decennia dat zo'n radicaal nieuw licht op zijn hoofdpersoon heeft geworpen. Daarbij hanteert hij een strikt internalistische benadering: dat de Principia, zoals sommige wetenschapshistorici beweren, relevant zou zijn geweest voor maatschappelijke activiteiten als handel en scheepvaart en daarom zou zijn ontstaan, vindt hij als gedachte de moeite van het vermelden niet waard. Toch is de grote verdienste van Rupert Hall dat hij Newton neerzet als een man van zijn tijd.

Newton veranderde het aanzien van de wereld. Pas in 1915 zou Albert Einstein met zijn Algemene Relativiteitstheorie een nieuwe doorbraak in de theorie van de zwaartekracht bewerkstelligen. Beide geleerden hadden een groot ontzag voor de natuur. ""Ik weet niet hoe ik op de wereld overkom'', sprak Newton aan het einde van zijn leven, ""maar zelf zie ik mij weleens als een jongen aan de vloedlijn, me zo nu en dan vermakend met het vinden van een gladdere kiezel of mooiere schelp dan gebruikelijk, en dat terwijl een oceaan van waarheid onontdekt voor me ligt.''