Dansende klanken

In het depot van Museum Boerhaave liggen talloze stukjes geschiedenis van de natuurwetenschap opgeslagen achter gordijnen en in ladenkasten. Zoals een klanktoestel van Rudolph Koenig.

HET AARDIGE van vroegere fysische kabinetten is dat de instrumenten ingenieus van bouw zijn èn fraai om te zien. Toen er nog geen miniaturisatie was en de elektronica nog moest worden uitgevonden, in een tijd dat de natuur sprak via toestellen in plaats van digitale sensoren, waren proefopstellingen vaak van een grote schoonheid.

Dat geldt in het bijzonder voor de experimentele akoestiek van de negentiende eeuw. Die tak van de klassieke fysica maakte destijds zo'n spurt dat sommige instrumentmakers zich er geheel op toelegden. Van hen is Rudolph Koenig (1832-1901) de bekendste. Geboren in het Pruisische Koningsbergen (het latere Kaliningrad), vertrok hij in 1851 naar Parijs, om in de leer te gaan bij de beroemde vioolbouwer Jean Baptiste Villaume. Acht jaar later begon hij aan huis een werkplaats die de nauwkeurigste, efficiëntste en mooiste akoestische instrumenten leverde die de onderzoeker zich maar kon wensen. Stemvorken, orgelpijpen, sirenes, sonometers (snaar op klankkast): ze waren overal zeer in trek. Zo bezit Teylers Museum in Haarlem nog altijd een omvangrijke collectie van Koenigs meesterstukjes, in 1865 door curator Van der Willigen aangeschaft voor de somma van ƒ1.065,80.

Daartoe behoort niet de hier afgebeelde klankanalysator, indertijd pièce de résistance van menig kabinet. Het toestel bestaat uit een aantal Helmholtz-resonatoren: messing bollen die ieder één bepaalde toon versterken. De grootste bol klinkt het laagst, hier met een toon van 128 hertz – destijds aangeduid met UT2. Samen vormen ze een harmonische reeks, met frequenties (toonhoogtes) die zich verhouden zich als 1:2:3:4:5:6:7:8. Wanneer het te onderzoeken geluid klinkt, bijvoorbeeld dat van een orgelpijp, is het optreden van boventonen – bepalend voor het timbre – te achterhalen door te onderzoeken welke resonatoren er meeklinken. Dat gebeurt met manometrische vlammen, een constructie waarbij elke resonator, indien `aangeslagen', via een trillend membraan een vlammetje laat dansen. Het vlammetje wordt gevoed met kolengas of waterstof, terwijl het membraan via een slangetje in verbinding staat met de Helmholtz-bol.

Om het trage oog terwille te zijn, wordt het dansen van de vlammen horizontaal `uitgerekt' door een vierzijdige roterende spiegel. Daardoor ontstaat een beeld als dat van een hartslag op een oscilloscoop. Danst het vlammetje niet, dan is het spiegelbeeld een statische band. Maar voelt de vlam de trillende lucht uit de aangeslagen resonator, dan geeft de spiegel een `zaag' te zien. Aldus ontleden acht spiegelbeelden het aangeboden geluid in de samenstellende boventonen.

De klankanalysator werd in 1862 gepresenteerd op een expositie in Londen. Het toestel was direct een succes. In 1876 stond Koenig er mee op de Philadelphia Centennial Exposition van het jarige Amerika. Wetenschappelijk gezien was het uitstapje geslaagd – de inzending won een gouden medaille – maar commercieel was de trip een debâcle. Met moeite wist Koenig een deel van zijn instrumenten te slijten aan de Militaire Academie in West Point. Maar het meeste, waaronder een tonometer uitgerust met 670 stemvorken en een forse elektro-mechanische synthesizer die 1.250 franc kostte, bleek ook na zes jaar onverkoopbaar en ging retour Parijs. Uit frustratie en uit angst voor nog meer verliezen meed Koenig voortaan iedere expositie.

Koenig stond garant voor kwaliteit. Geen instrument, ook niet de simpelste stemvork, verliet zijn werkplaats zonder door hemzelf afgewerkt, getest en gecalibreerd te zijn. Pas dan kreeg het het signatuur `RUDOLPH KOENIG À PARIS' (of `RK') ingebrand of -gegraveerd. De catalogus waarin alles stond aangeprezen was drietalig: 70 procent van de kopers kwam uit het buitenland. In 1889 verscheen de laatste editie, verluchtigd met 131 houtsneden. In het voorwoord klaagde Koenig dat in diverse landen kwalitatief slechte imitaties van zijn precisie-instrumenten circuleerden, voorzien van zijn stempel.

Behalve instrumentmaker was Koenig ook wetenschapper, opgeleid bij de fysicus en fysioloog Hermann von Helmholtz, een van de grootste geleerden van de negentiende eeuw. In 1868 verleende de universiteit van Koningsbergen hem een eredoctoraat. Zijn artikelen op het gebied van de experimentele akoestiek, waaronder een studie naar de fysische eigenschappen van klinkers en een bepaling van de gehoorgrenzen, verschenen in tijdschriften als Comptes Rendus van de Franse Academie van Wetenschappen en Poggendorfs Annalen der Physik und Chemie. In 1882 kwamen de belangrijkste bijeen in het boek `Quelques expériences d'acoustique'.

Op het laatst woonde Koenig, die zijn leven lang vrijgezel bleef, aan de Quai d'Anjou, op het Îsle St. Louis in de Seine, ten oosten van de Notre Dame. Het was een van de stilste plekjes in Parijs. De bescheiden voorkamer van zijn appartement was in gebruik als woonkamer en bureau, terwijl ook de voorraad er in boekenkasten stond opgeslagen. De ruimtes achter boden plaats aan de werkplaats en het laboratorium. Het was een klein bedrijfje met hooguit drie toegewijde medewerkers, niettemin bezat het een wereldwijd monopolie op het gebied van het kwalitatief hoogstaande akoestische instrument. Na Koenigs dood in 1901 hield het op te bestaan.

Maar de echte neergang kwam later in de twintigste eeuw, toen de elektronica zijn intrede deed. Die bracht geluidsfilters, versterkers en pulsgeneratoren, vernieuwingen die een revolutie in het het onderzoek op gang hielpen. Het duurde niet lang of Koenigs prachtinstrumenten hadden afgedaan: ze verhuisden van het laboratorium naar het museum.

Dit is deel 3 van een maandelijkse serie over voorwerpen uit het depot van Museum Boerhaave. Het voorwerp staat voor de gelegenheid in het museum opgesteld. Adres: Lange St. Agnietenstraat 10, Leiden. Geopend di t/m za 10-17u, zo 12-17u.