Reader - Studium Generale

More documents

Recommendations

Info

et ceux du plus léger atome: rien ne serait incertain pour elle, et l'avenir, comme le passé, serait présent à ses yeux. L'esprit humain offre, dans la perfection qu'il a su donner à l'Astronomie, une faible esquisse de cette intelligence. in het heelal tot die van de kleinste atomen. Niets zou nog onbekend voor haar zijn, en zowel de toekomst als het verleden zouden haar voor ogen staan. De menselijke geest biedt, in de volmaaktheid die hij de astronomie heeft kunnen geven, een zwak beeld van deze intelligentie. Pierre-Simon de Laplace, Essay Philosophique sur les Probabilités (1820) Aangezien de natuurwetten ook geldig zijn binnen de biologische systemen, volgt hieruit dat spontaneïteit of vrijheid van levende wezens niet kan bestaan. Ook een biologische organisme volgt zijn wetmatig gedrag. Zijn handelingen volgen uit zijn begintoestand, en kunnen niet vanuit een vrije wil voortkomen. Vrijheid, in de zin van keuzemogelijkheid, bestaat niet in de klassieke natuurkunde. Het is verfrissend de mening van een latere denker te vernemen over de laatste decennia van de negentiende eeuw, deze periode van zelfvoldaanheid en radicaal sciëntisme, waarin de wetenschap grote triomfen oogstte en tegelijk blind was voor wat niet in haar schema's en formules paste. When the century entered upon its last quarter, its three sources of inspiration, the romantic, the technological, and the scientific had done their work. Then, almost suddenly, a pause occurred; and in its last twenty years the century closed with one of the dullest stages of thought since the time of the First Crusade. [...] The period was efficient, dull, and half-hearted. It celebrated the triumph of the professional man. [...] It was an age of successful scientific orthodoxy, undisturbed by much thought beyond the conventions. Toen de eeuw haar laatste kwart inging, hadden haar drie bronnen van inspiratie, de romantische, de technologische en de wetenschappelijke, hun werk verricht. Toen trad, vrijwel plotseling, een pauze in; in haar laatste twee decennia besloot de eeuw met een der meest saaie fasen op het terrein van het denken sinds de Eerste Kruistocht. [...] De periode was efficiënt, saai en halfslachtig. Zij vierde de triomf van de deskundige. [...] Het was een tijdperk van succesvolle wetenschappelijke orthodoxie, niet verontrust door gedachten die buiten de conventies gingen. A.N. Whitehead, Science and the Modern World, hfdst. 6, p. 127 (1932) 2.3. THERMODYNAMICA In principe kunnen met de genoemde wetten alle bewegingen van alle deeltjes die drager zijn van massa en elektrische lading berekend worden, en daarmee ook de gedragingen van systemen die uit deze deeltjes samengesteld zijn. In de praktijk is echter de microscopische toestand (d.w.z. de posities en snelheden van alle deeltjes) niet bekend, en zelfs indien dit wel het geval zou zijn, zouden de enorme aantallen deeltjes de berekeningen onuitvoerbaar maken (Eén liter water bevat 3 x 10 25 watermoleculen.) De thermodynamica beschrijft grootschalige systemen en gebruikt daartoe macroscopische grootheden, zoals druk, volume, temperatuur, enzovoort. Deze zijn kenmerkend voor de waarneembare eigenschappen van een systeem, zoals die bepaald worden door de onbekende micro-toestand. De thermodynamica is een tak van de wetenschap die voortkwam uit de pogingen het rendement te verbeteren van stoommachines, dat zijn apparaten die warmte-energie omzetten in kinetische energie. In 1824 formuleerde Sadi Carnot zijn Réflexions sur la Puissance Motrice du Feu. Daarin onderzoekt hij langs theoretische weg een 'ideale' machine, dat is een systeem dat in een cyclisch reversibel proces op de meest efficiënte wijze warmte in mechanische energie omzet. Hij ontdekt dat het vermogen van een dergelijke machine om warmte in mechanische energie om te zetten, uitsluitend afhankelijk is van het verschil in temperatuur tussen het warme en het koude reservoir waartussen de warmte stroomt. De details van de constructie of de materialen spelen geen rol. Dit impliceert dat het rendement nooit volmaakt kan zijn, en in deze ontdekking ligt al de kiem van wat later de tweede wet van de thermodynamica genoemd zal worden. In 1845 slaagde James Prescott Joule erin langs experimentele weg het mechanisch equivalent van warmte te bepalen. Zijn werk lag aan de basis van de wet van behoud van energie, die twee jaar later door Hermann von Helmholtz geformuleerd zou worden: "bij elke omzetting van energie binnen een gesloten systeem blijft het totale bedrag aan energie constant" (eerste wet van de thermodynamica). Bodifee, Hoe wankel is de wereld? 2013 14
Warmte en energie kunnen dus wel in elkaar omgezet worden, maar niet in beide richtingen met dezelfde efficiëntie. In 1850 publiceerde Rudolf Clausius een artikel (Über die bewegende Kraft der Wärme), waarin hij aantoonde dat het onmogelijk is warmte volledig in mechanische energie om te zetten. Omgekeerd kan het wel. Clausius definieerde een toestandsfunctie S, die hij 'entropie' noemde, en waarvan de verandering bij een reversibel proces berekend kan worden als ∆S = ∫dQ/T (dQ is de warmte-uitwisseling, T de absolute temperatuur). Voor een reversibel proces blijft de entropie bewaard, zoals Clausius ontdekte. Voor een irreversibel proces neemt zij steeds toe. Algemeen kan men schrijven: ∆S > 0, waarbij het gelijkheidsteken geldt voor reversibele processen, het groter-dan-teken voor irreversibele processen. Dit is de tweede wet van de thermodynamica. Aangezien mechanische energie wel volledig in warmte kan worden omgezet maar omgekeerd niet, is er een voortdurend verlies van 'mechanisch effect' in de natuur. William Thomson (de latere Lord Kelvin) wees erop dat in de natuur voortdurend processen plaatsvinden die hij 'dissipatief' noemde, waarbij het mechanisch effect van de natuur vermindert. Hierdoor heeft de natuur een irreversibel karakter. De hoeveelheid warmte in het heelal neemt alsmaar toe, het vermogen mechanische arbeid te verrichten, neemt af. In een artikel dat in 1852 verscheen kwam Thomson tot enkele algemene uitspraken met verreikende en ongetwijfeld sombere betekenis: De materiële wereld kent een voortdurende neiging tot de dissipatie van mechanische energie. Elk herstel van mechanische energie, zonder nog méér dissipatie, is onmogelijk. Binnen een eindige tijd moet de aarde daardoor onbewoonbaar worden. Zo doemde het vooruitzicht op van de warmte-dood van het heelal. De uiteindelijke toestand kan alleen die zijn waarin alle energie in warmte is omgezet. Dan is geen andere vorm van energie meer mogelijk. We komen op deze thermodynamische beschouwingen later uitgebreider terug. Resumeren we tenslotte nog kort (en onvolledig) de stand van kennis in enkele andere wetenschappen aan het einde van de 19e eeuw, juist voor de revolutionaire ontwikkelingen die het wereldbeeld grondig zouden veranderen. 2.4. ANDERE DOMEINEN VAN DE WETENSCHAP 2.4.1. Astronomie 2.4.1.1. Sterren De astronomie kwam in een stroomversnelling door de uitvinding van de fotografie en de spectroscopie. Hierdoor werden tegen het einde van de 19e eeuw fysische en chemische analyses van hemellichamen mogelijk. De eerste sterclassificaties op basis van spectrale kenmerken werden opgesteld, en die leidden tot de eerste opvattingen over sterevolutie. Al ontbrak nog een juist inzicht in de aard van de energiebron die de sterren doet stralen. Dank zij nauwkeurige positiebepalingen kon van nabije sterren de parallax gemeten worden, zodat de eerste betrouwbare gegevens over absolute afstanden verkregen werden. De eerste sterparallax werd in 1838 door Friedrich Bessel gemeten. Hierdoor drong het besef door dat de afmetingen van het heelal vele miljoenen keren groter moeten zijn dan die van het zonnestelsel. De kennis van sterafstanden leverde ook een begrip op van de ware lichtintensiteit van de sterren. 2.4.1.2. Mars, waarneming en verbeelding Veel aandacht ging in de 19e eeuw naar de studie van de planeten, planetoïden, manen en kometen, waarvan een groot aantal exemplaren werden ontdekt. Opvallend is hoe vooral de planeet Mars na de gunstige oppositie van 1877 de aandacht trok. Men meende sporen van levensprocessen, zelfs van hoogontwikkeld leven, op de rode planeet te zien. Op hoogst merkwaardige wijze hielden werd daarbij waarneming en verbeelding tot een onontwarbaar geheel vermengd, waarbij de verbeelding rechtstreeks geïnspireerd werd door de gebeurtenissen (op aarde) van die periode. De laatste decennia van de 19e eeuw was de tijd van de grote kanaalprojecten. In 1869 werd het Suezkanaal geopend, een 163 km lange kunstmatige waterweg die de Middellandse Zee met de Rode Zee verbindt. Plannen werden gemaakt voor het Panama-kanaal dat de Atlantische Oceaan met de Stille Bodifee, Hoe wankel is de wereld? 2013 15
Page 1 and 2: Hoe wankel is de wereld? Honderd ja
Page 3 and 4: Hoofdstuk 1 Verlies van stabiliteit
Page 5 and 6: 1.2. BEELDENDE KUNSTEN, LITERATUUR
Page 7 and 8: Over deze periode van verval en ver
Page 9 and 10: De arts is de technicus die moet op
Page 11 and 12: Hoofdstuk 2 Voltooide wetenschap Aa
Page 13: natuur, zoals Newton nog dacht, maa
Page 17 and 18: kan kennen aan de hand van hun posi
Page 19 and 20: universum. Haeckel, die bewonderd w
Page 21 and 22: Physik. [...] Der Faust des zweiten
Page 23 and 24: 2.6. SAMENVATTING EN BESLUIT Tot he
Page 25 and 26: De Duitse natuurkundige Heinrich He
Page 27 and 28: onderzocht stof bedekt is, ontlaadt
Page 29 and 30: alchemisten die hoopten uit bepaald
Page 31 and 32: In een andere publicatie uit hetzel
Page 33 and 34: Het tempo van verval is dus op elk
Page 35 and 36: 1906 Rutherford ontdekt dat α-deel
Page 37 and 38: 3.9. FILOSOFISCHE BETEKENIS VAN HET
Page 39 and 40: van het atoom bevat. In de ruimte r
Page 41 and 42: Hoofdstuk 4 Wetten van de warmte De
Page 43 and 44: warm reservoir. Maar de supermachin
Page 45 and 46: Samengevat: We hebben twee formuler
Page 47 and 48: ∆ S = ∆Q T rev > ∆Q T irrev O
Page 49 and 50: Die Wärme heisser Körper strebt f
Page 51 and 52: through the material universe. The
Page 53 and 54: 5.2. MAXWELL 5.2.1. Distributiefunc
Page 55 and 56: potentiële energie van het hoge de
Page 57 and 58: komen dan Maxwell. Boltzmann verdee
Page 59 and 60: espérer qu'un jour le télescope n
Page 61 and 62: Der Anfangszustand wird in den meis
Page 63 and 64: 4. Als systeem dat uit een groot aa
Page 65 and 66:
Nabeschouwing Post cladem De wetens
show all

Reader - Studium Generale

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?