Een onverwachte vondst: 394 brieven van Hugo de Vries (Ida Stamhuis)

Want het slot van het geheele boek is toch, dat ik niet gevonden heb wat ik zocht, nl. de methode om kunstmatige mutaties te doen ontstaan, en feitelijk ben ik daarvan nog even ver af, als vóór 15 jaar. Ik wil nu echter trachten zooveel mogelijk alleen dit doel voor oogen te houden. Want als ik dat middeltje vinden kan, zal denk ik, wel de laatste twijfel aan de mutatieleer moeten verdwijnen.

Mutatietheorie

Herontdekking van Mendel

De Vries als bezorgde docent

Over ouderdom en middelen om lang en gezond te blijven leven (Annemarie de Knecht)

Reformatie en Wetenschapsrevolutie (Kees de Pater)

Fysicotheologie in de achttiende eeuw: Boyle tot Paley (Kees de Pater)

“De WARE NATUURKUNDE verheft sig soo verre, dat sy selfs een soorte van GODTGELEERTHEID word”, B. Nieuwentijt, Gronden van Zekerheid of de Regte betoogwyse der Wiskundigen So in het Denkbeeldige, als in het Zakelyke Ter Wederlegging van Spinosaas Denkbeeldig Samenstel; En Ter aanleiding van eene Seekere Sakelyke Wysbegeerte, aangetoont (Amsterdam, 1720), p.229.

Inleiding

Mechanistisch wereldbeeld

Apologie

Robert Boyle

Newton en Bentley

Fysicotheologie

• a. Geheel in de geest van de tijd etaleren de fysicotheologen allerlei resultaten van -soms eigen- natuuronderzoek. Hierdoor hebben zij een belangrijke bijdrage geleverd aan de popularisering van de natuurwetenschappen in de achttiende eeuw (genootschappen).
• b. De fysicotheologen worden niet moe telkens weer naar aanleiding van een of ander natuurverschijnsel hun lezers op te wekken alle lof en eer aan God toe te brengen voor de grootheid van Zijn werken in de schepping. Deze religieuze ‘toepassing’ vormt vaak de climax van de bespreking van een natuurverschijnsel.
• c. Uitdrukkelijk wordt ook telkens gewezen op het nut van natuurstudie en natuuronderzoek zowel voor de individuele mens als voor de samenleving, terwijl dit bezig zijn met de natuur tevens mogelijkheden tot geoorloofde ontspanning biedt.
• d. Naar aanleiding van een natuurverschijnsel worden voortdurend argumenten aangedragen voor het bestaan van een Schepper, die ook de Onderhouder en Regeerder van al het geschapene is. God is tot in alle details blijvend bij Zijn schepping betrokken.
• e. In vele gevallen worden ook Bijbelteksten uitgelegd naar de laatste stand van de natuurwetenschappen, waarbij in een aantal gevallen wordt benadrukt dat juist ‘nu’ deze teksten ons helder zijn geworden.
• f. Van groot belang is ook het geloof van de fysicotheoloog in de doelmatigheid en planmatigheid van de schepping en de orde in de kosmos, gebaseerd op de door God geschapen natuurwetten. In nauw verband hiermee wordt telkens weer betoogd hoe geordend, harmonieus, planmatig en doelmatig alles in de natuur functioneert, zowel in de organische als in de anorganische wereld. Dit wordt dikwijls met de Engelse term argument of design aangeduid. Ik zal het verder ‘design-argument’ noemen.

• 1. De onderlinge relatie en de functie van bijv. organen in een organisme.
  2. De relatie en de functie van een ding, individu of organisme in een groter geheel, bijv. van een dier in een kudde, e.d.
  3. Sterk accent krijgt ook het nut voor de mens.
  4. De dingen kunnen er ook uitsluitend zijn voor de glorie van God. Hier valt te denken aan de onvoorstelbaar grote aantallen sterren.

Thema’s en titels

• P. Ahlwardt, Bronto-theologie, of redelyke en theologische bespiegelingen over den blixem en donder (Delft, 1750).
• A. Baxter, Matho, of Jongelingswaereld-beschouwing; in X. Zamenspraaken. Waarin de verschynsels der stoffelyke wereld beknoptelyk verklaard, en daaruit de beginsels van den natuurlyken Godsdienst afgeleid en overtuigelyk bewezen worden. Alles geschikt naar de vatbaarheid en ter onderrichtinge van jonge lieden die lust hebben zig in deze nutte wetenschap te oefenen (3e ed. Amsterdam, 1767).
• Nic. Duyn, Nuttige en Noodige Oeffening, of kort Vertoog dat de Natuur- en Sterrekunde en meer andere Weetenschappen den mensch opleiden en aanzetten tot de kennisse Gods en zijn Dienst. Alsmeede dat een meenigte Schriftuurplaatsen. door deeze Weetenschappen wordt opgeheldert (Haarlem, 1743).
• J. Fockens, Oorzaken der aarde- en waterbewegingen, natuurkundig overwogen, en tot Gods ere en ‘s Menschen welzyn aangewezen; voornamentlyk met betrekking tot Lissabon en de Nederlanden (Amsterdam, 1756).
• E.L. Rathlef, Historische en Godtgeleerde Verhandeling over de Sprinkhanen; derzelver Aart, Eigenschappen en Verwoestingen in Oude en Later Tyden; tot in de Jaren 1748 en 1749 (Amsterdam, 1750).
• J. B. von Rohr, Godleerende Plantkunde of Reden- en Schriftmatige Proeve uit het Ryk der gewassen ter betooge van Gods Almagt, Wysheid, Goedheid en Rechtvaerdigheid; in navolging van de Godleerende Natuur- en Sterrekunde van den beroemden W. Derham (Haarlem, 1764).

DEEL II – Bernard Nieuwentijt

Latere ontwikkelingen; beoordeling

Literatuur

Was Augustinus een wiskundehater? (Kees de Pater)

Meermalen leidt een auteur een wetenschappelijk artikel in met een korte historische notitie die in een meer of minder ver verwijderd verband staat met het te behandelen onderwerp. Daar is uiteraard geen enkel bezwaar tegen, zolang tenminste de feiten niet onjuist worden weergegeven of verkeerd worden geïnterpreteerd.

“De heilige Augustinus maakte het zelfs nog wat bonter met zijn vermaning dat goede christenen moeten oppassen voor wiskundigen, omdat het gevaar bestaat dat die een pact met de duivel gesloten hebben. ” (blz.83)

“Quapropter bono christiano sive mathematici sive quilibet inpie divinantium, maxime dicentes vera, cavendi sunt, ne consortio daemoniorum animam deceptam pacto quodam societatis inretiant”.

“Daarom moet een goede christen oppassen voor astrologen, of welke goddeloze waarzeggers dan ook, vooral als ze de waarheid spreken, om te voorkomen dat hij in oontact met demonen komt en door een pact in hun strikken gevangen raakt”.

De wetenschapsrevolutie en de Twee Culturen (Fokko Jan Dijksterhuis)

De Geograaf van Vermeer uit 1669. De geleerde staat in zijn werkkamer na te denken. Licht valt door het venster op hem en zijn papieren. Om hem heen allerlei attributen die bij een geograaf passen: een kaart aan de wand, een globe op de kast. In zijn hand heeft hij een passer, zijn belangrijkste instrument. Met de passer kan hij een kaart op juiste schaal maken, een precieze beschrijving van de wereld.

Vermeer op zijn beurt beeldde de wereld uit zoals hij die zag. Niet alleen zijn de persoon en zijn attributen levensecht geschilderd, de geograaf is er ook één die je als het ware zó tegen kunt komen. Vermeer is typisch voor de 17de-eeuwse schilderkunst in Nederland, waarin realisme tot in het uiterste doorgevoerd is. Realisme in de zin van levensecht afbeelden kenmerkte de beeldende kunst sinds de Renaissance. Hollandse schilders gingen echter nog een stapje verder: ze beeldden de dingen uit die ze om zich heen zagen en zoals ze die om zich heen zagen.

In de schilderijen van Vermeer hangen regelmatig kaarten aan de wand. Juist op het doek “De schilderkunst” (1665-1670), in dezelfde tijd geschilderd, is een landkaart prominent aanwezig. Op de bovenrand van de kaart blijft het woord ‘Descriptio’ – beschrijving – vrij. En Vermeer heeft zijn signatuur op de kaart gezet, vlak naast het model. Vermeer lijkt een parallel te trekken tussen de kaartenmaker en zichzelf: wereldbeschrijvers.

Vermeer beeldt de geograaf uit zoals de geograaf op zijn beurt de wereld moet uitbeelden: zoals die werkelijk is. Alleen op een goede kaart kan een kapitein blindvaren. Daarop waren afstanden, kustvormen, en dergelijke zo precies mogelijk weergegeven. Een exacte weergave van de feiten, dat mag je verwachten van iemand die geleerd heeft met de passer om te gaan.

Maar, zouden wij direct zeggen, er is toch een essentieel verschil tussen een Vermeer die een persoon schildert en een geograaf die de wereld uitmeet? Alle realisme ten spijt, het tafereel op het doek is er niet één van feitelijkheid maar van verbeelding. Een schilderij beoordelen wij op grond van haar artistieke kwaliteiten, een landkaart moet juist zijn. Voor ons is het idee dat Vermeer zich zou identificeren met een geograaf ondenkbaar.

Dat doet Vermeer dan ook niet alleen. Het model heeft de attributen van Clio – muze van de geschiedenis. Zij staat voor het idee. Dat aspect van Vermeer’s schilderij klinkt ons vertrouwder in de oren: de kunstenaar die een idee verbeeldt, tegenover de wetenschapper die de wereld beschrijft. Voor Vermeer is het echter maar het halve verhaal. De schilder moet beide doen. Hij moet het idee uitbeelden door middel van een waarheidsgetrouwe en ambachtelijke weergave van de werkelijkheid. En dus kan een kunstenaar zich spiegelen aan een wetenschapper.

Dat wij dat vreemd vinden, ligt natuurlijk vooral aan onszelf, aan de manier waarop wij tegen wetenschappers en kunstenaars aankijken. Voor ons vertegenwoordigen de schilder en de geograaf twee volkomen verschillende manieren van kijken, twee volkomen verschillende werelden. De wereld van de verbeelding aan de ene kant, die van de feitelijkheid aan de andere kant. Twee werelden die haaks op elkaar lijken te staan. We duiden ze ook wel aan met ‘alfa’ en ‘bèta’, de wereld van het betekenisvolle woord en die van het feitelijke getal. En in onze tijd lijkt er een onoverbrugbare kloof tussen beide te bestaan. Aan de ene kant de wereld van kunsten en literatuur, aan de andere kant de wereld van de natuurwetenschap en techniek.

Twee werelden die weinig van elkaar weten en willen weten. Alfa’s die zonder schroom zeggen dat ze niets van wis- en natuurkunde weten, en zich daar zelfs op beroemen. Béta’s die geen belangstelling voor kunst en literatuur, geen benul lijken te hebben van de plaats van de mens in deze door hen beheerste wereld. Zonder de zogenaamde kloof tussen alfa en bèta hier breeduit te meten – dat is vorig jaar in een hele leuke bundel opstellen al eens gedaan – stel ik vast dat wij op zijn minst moeite hebben met de verhouding tussen natuurwetenschap en de kunsten.

Een moeite die Vermeer die blijkbaar niet had. In de ruim driehonderd jaar die ons van hem scheidt, is er kennelijk iets veranderd in onze opvattingen over wat kunst is en wat een kunstenaar doet, over wat wetenschap is en wat een wetenschapper doet. Dat ga ik inderdaad beweren, maar ik zal me beperken tot de laatste groep: de wetenschappers.

Ik ben niet voor niets begonnen met Vermeer, want zijn schilderijen stammen uit een tijd waarin de natuurwetenschap ingrijpend aan het veranderen was. Op verschillende manieren gingen wetenschappers anders naar de wereld om hen heen kijken. Eén daarvan is de nauwkeurigheid van de kaartenmaker. Die veranderingen samen noemen we de Wetenschapsrevolutie. Daarin werd de grondslag gelegd voor de moderne natuurwetenschap. Gekoppeld aan de techniek zou die natuurwetenschap op haar beurt de wereld het gezicht geven zoals wij dat kennen. Met alle gevolgen van dien, waaronder de zojuist genoemde kloof tussen alfa en bèta. Het lijkt daarom voor de hand liggend de oorsprong van die kloof in de Wetenschapsrevolutie te zoeken.

In de komende anderhalf uur zal ik de belangrijkste veranderingen schetsen die de wetenschap in die tijd onderging. Eén van de leidende gedachten zal zijn dat de wetenschap op een realistische manier naar de natuur ging kijken. Daarmee was er van een vergelijkbare ontwikkeling sprake als in de kunsten. In dat opzicht was er eerder sprake van een versmalling van de kloof dan een verbreding. Maar, zo zal blijken, juist dat realisme zorgt in de wetenschap voor een breuk tussen de dagelijkse ervaring van de natuur en de manier waarop wetenschappers er naar kijken. In de 17de eeuw moet inderdaad de oorsprong van de kloof tussen alfa en bèta gezocht worden. Zoals het voorbeeld van Vermeer al aangeeft, die kloof was niet direct duidelijk.

1543 wordt vaak als het beginjaar van de Wetenschapsrevolutie gekozen. In dat jaar verschenen twee belangrijke boeken. Het eerste is van de Pool Nicolaus Copernicus (1473—1543) en heet De revolutionibus orbium coelestium. Daarin zette hij de Zon, in plaats van de Aarde, in het middelpunt van het heelal. Dit boek zou niet onmiddellijk een revolutie teweegbrengen, we komen er op terug.

Het andere boek is van de Vlaming Andreas Vesalius (1514-1564) en heet De humani corporis fabrica. Dit boek bracht een omwenteling teweeg in de anatomische kennis van het menselijk lichaam. De grootste kracht van het boek was de visuele taal. Prachtige platen gaven Vesalius’ bevindingen weer. Het is als het ware een uitermate realistisch portret van het menselijk lichaam. Met één maar: niet alleen het menselijk lichaam zoals we dat om ons heen zien, maar ook de dingen achter de huid die normaliter verborgen blijven. Een groot gedeelte van Vesalius’ studies was tot stand gekomen op basis van secties op lijken. Vesalius keek niet alleen naar het menselijk lichaam, maar sneed het ook open om te kijken hoe het er van binnen uitzag. Wat hij vervolgens zag, gaf hij visueel en met groot artistiek vermogen weer.

Wat is hier nu zo bijzonder aan? Het is toch vanzelfsprekend dat iemand die het menselijk lichaam bestudeert dat zo waarheidsgetrouw mogelijk probeert te doen? Jawel, maar dan wel als je ervan uitgaat dat visuele informatie is waar het om gaat. En dat was niet vanzelfsprekend. De wetenschapper was in die tijd vooral belezen. Hij had zijn kennis uit boeken waarin de klassieke denkers hun theorieën uiteenzetten, oftewel in woorden uitlegden hoe één en ander in elkaar stak. Die theorieën accepteerde Vesalius, in die zin beoogde hij helemaal geen revolutie. Maar hij vond ook dat de theorie visuele ondersteuning behoefde en dat visuele kennis noodzakelijk was. Kijken dus, en weergeven wat je ziet. Net als een schilder dat doet. Je moet de artistieke vaardigheid hebben om wat je ziet op papier te kunnen zetten. Die vaardigheid hadden schilders zich inmiddels verworven. In die zin was de ontwikkeling in de beeldende kunsten dus een voorwaarde voor een werk als dat van Vesalius.

Het werk van Vesalius en andere anatomen – maar ook van plant- en dierkundigen – is een eerste signaal dat de aandacht in de wetenschap aan het schuiven was van het woord naar het beeld. In de loop van de 17de eeuw gingen steeds meer wetenschappers het idee verkondigen dat je eerst goed moet kijken wil je de wereld begrijpen. Zij beriepen zich daarbij vaak op het gedachtegoed van de Engelsman Francis Bacon (1561—1626). Hij was kanselier van de Engelse koning en publiceerde in 1620 Novum Organon, het nieuwe Organon, ofwel methode om goede wetenschap te bedrijven. Het nieuwe Organon moest in de plaats komen van het antieke van Aristoteles. In zijn Organon zette Bacon uiteen hoe je betrouwbare kennis van de wereld kunt krijgen en heel kort komt het er op neer dat je zorgvuldig moet kijken.

Bacon zette twee groepen tegenover elkaar, die elk op hun eigen wijze met kennis omgingen. Aan de ene kant had je de wetenschappers, die dikke boeken lazen om van de klassieke auteurs zoals Aristoteles te horen hoe de wereld in elkaar zat. Volgens Bacon vergaten deze wetenschappers zelf te kijken en durfden ze niet aan de klassieke autoriteiten te twijfelen. Aan de andere kant had je de praktijkmensen, die niet met boeken maar met de natuur zelf bezig waren. Die probeerden voortdurend uit wat de natuur allemaal kon. Alchemisten die allerlei stoffen bewerkten om te kijken wat voor effect dat had; doktoren die met kruiden welke ziekten bestreden; schilders die verf en kleuren konden maken uit allerhande stoffen. Deze praktijkmensen hadden een massa kennis waar wetenschappers geen weet van hadden en vaak hun neus voor ophaalden.

Kleuren zijn een mooi voorbeeld van de kloof tussen wetenschappers en praktijkmensen. Wat zijn kleuren? Een wetenschapper zou zeggen: kleuren zijn gradaties van licht en donker: wit is puur licht, zwart is puur donker, en daartussen zitten de kleuren in gradaties van licht en donker in de volgorde van de kleuren van de regenboog. Een schilder wist dat je uit wit en zwart nooit en te nimmer groen kreeg, alleen grijs. Met wit en zwart kon je – hoewel dit niet altijd een fraai effect geeft – kleuren lichter en donkerder maken. Kleuren op zich stonden los van wit en zwart. Dit inzicht, ook al ontstaan in de Renaissance schilderkunst toen men kleuren ging mengen, drong pas in de loop van de 17de eeuw door tot wetenschappers.

Maar ook aan die kennis schortte het één en ander volgens Bacon. Die praktijkmensen wisten wel veel, maar dat waren voornamelijk weetjes. Ze systematiseerden hun weetjes niet begrepen niet waarom de dingen waren zoals ze waren. Een schilder wist hoe hij uit geel en blauw groen kon maken, maar waarom het mengsel van twee kleuren een andere kleur opleverde, daar hadden ze geen idee van. Dat hoefden ze ook niet te weten. Voor een wetenschapper was (en is) dat anders: die wil verklaren waarom de dingen zijn zoals ze zijn.

Het nieuwe Organon vertelde hoe de toekomstige wetenschapper te werk moest gaan. Hij (want het waren in die tijd alleen maar mannen), hij moest net als praktijkmensen zoveel mogelijk te weet zien te komen door goed te kijken. Dat moest hij zo systematisch mogelijk doen door alles op een rijtje te zetten wat er van een zaak te weten was. Bijvoorbeeld door een volledige inventaris te maken van de eigenschappen en werkingen van kruiden. Op basis van deze empirische kennis, en alleen op deze basis, moest hij dan proberen oorzaken te vinden, ofwel een verklaring van een verschijnsel geven.

Niet alleen de methode van onderzoek moest veranderen volgens Bacon, maar ook het soort verklaringen dat een wetenschapper van een verschijnsel gaf. Hij moest niets hebben van de manier waarop toenmalige wetenschappers, op basis van Aristoteles, natuurverschijnselen verklaarden. Zij gebruikten begrippen die weinig met de werkelijkheid van doen hadden. Ik kan dit het beste aan de hand van een voorbeeld illustreren.

Het was al lang bekend dat je met een pomp water maar een meter of tien omhoog kon zuigen. Als de zuiger langer was dan ‘brak de kolom’ zoals dat wel genoemd werd. Voor iemand uit de praktijk was het voldoende te weten dat dit het geval was, je moest voor grotere hoogten gewoon meerdere keren pompen. Een wetenschapper wil weten waar dit aan ligt. De traditionele opvatting was dat de waterkolom het vacuüm verafschuwde en daarom omhoog gezogen werd. Die afschuw was echter niet oneindig groot, dus op een bepaald moment gaf het water het op, namelijk als de kolom een meter of tien hoog was. Een dergelijke verklaring zou Bacon onzin vinden: hoe kon water nu afschuw hebben? Water was een dood ding zonder wil.

Evangelista Torricelli (1608—1647), overigens geen directe volgeling van Bacon, gaf in 1644 een andere verklaring. Volgens hem was er sprake van een evenwicht, namelijk tussen de kolom water in de zuiger en de lucht buiten de zuiger. Om dit te bewijzen, nam hij een glazen buis die aan één kant dicht was. Hij vulde de buis met kwik en zette die op de kop in een bak met kwik. Kwik, zo was bekend, was 14 keer zo zwaar als water en dus moest de kolom kwik breken bij een lengte van 10 gedeeld door 14 is ongeveer 70 centimeter. En aldus geschiedde. De kolom water had dus geen afkeer van iets, maar kwam na tien meter gewoon in evenwicht met de kolom lucht die van buiten op de zuiger drukte.

Dit is een voorbeeld van een ‘natuurlijke’ verklaring: alleen krachten en werkingen in de natuur spelen een rol. En die krachten kon je alleen ontdekken – zo zou Bacon zeggen – door goed naar de natuur zelf te kijken. Bacon was niet de enige die er zo over dacht, het zoeken naar natuurlijke verklaringen kom je bij denkers van diverse pluimage tegen. Wetenschappers gingen de essentie van de natuur in de natuur zelf zoeken.

Torricelli had koos een bijzondere manier om zijn gelijk te halen: hij bedacht een experiment. Zijn veronderstelling dat het breken van een waterkolom te maken had met de luchtdruk, ging hij controleren door naar een kwikkolom te kijken. Hij keek hoe de natuur zich gedraagt in een vergelijkbare, maar door mensenhanden tot stand gebrachte, toestand. Dat gaat verder dan precies om je heen kijken wat er in de natuur allemaal gebeurt: je grijpt in in de natuurlijke orde. Een traditionele wetenschapper zou zeggen dat je zo niets over de natuur te weten komt. Je neemt de natuur niet meer zoals die is, maar zoals jij hem gemaakt hebt. En dat kan alleen kennis over mensenwerk opleveren, niet over de natuur. Die gedachte werd in de Wetenschapsrevolutie verlaten: het experiment werd het middel bij uitstek om kennis over de natuur te verkrijgen en om de kennis die men had te controleren. We zullen het nog tegenkomen.

In het nieuwe Organon van Bacon had het experiment dan ook een belangrijke plaats. Volgens Bacon was het experiment de uiteindelijke grondslag van alle kennis. Louter kijken kon nooit de oorzaken van verschijnselen opleveren: je moest de natuur als het ware op de pijnbank leggen om ze aan haar te ontfutselen. Het experimentele ondervragen van de natuur vormde het sluitstuk van de wetenschappelijke methode die Bacon formuleerde. Goed en systematisch de natuur ondervragen en op basis daarvan de natuurlijke oorzaken van verschijnselen zoeken.

Vooralsnog wijst niets erop dat er een kloof tussen wetenschappers en de rest van de samenleving aan het ontstaan was. Integendeel, een eventuele kloof werd eerder versmald. Wetenschappers gingen een voorbeeld nemen aan praktijkmensen. Ze gingen kijken en ze gingen doen, hun ogen de kost geven en hun handen vuil maken net als iemand uit de praktijk. Het belang van Bacon was vooral dat hij helder op een rij zette wat allerlei groepen bij stukjes en beetjes al deden. Goed en realistisch kijken werd al door velen gedaan, bijvoorbeeld door anatomen zoals Vesalius. Proefjes doen en de natuur naar je hand zetten werd ook al lang gedaan, door alchemisten, doktoren en noem maar op. Wat Bacon deed was laten zien hoe je met dergelijke hulpmiddelen wetenschap kon en moest bedrijven. Een wetenschapper wilde niet alleen weten hoe de wereld in elkaar zit, maar ook waarom dat zo is.

Vooral in Engeland vond Bacon veel navolging. We nemen één voorbeeld: Robert Hooke (1635—1703). Hij was assistent van Robert Boyle geweest, de vaandeldrager van Bacon’s experimentele filosofie. Samen hadden ze de proef van Torricelli verder bestudeerd en de wet van Boyle gevonden. Hooke publiceerde in 1665 een boek over een ander onderwerp. Het was één lange getuigenis van het idee dat een wetenschapper eerst goed moest kijken: Micrographia. Hooke deed dat en deed dat op een bijzondere manier. Hij keek niet met het blote oog, maar scherpte zijn blik met de microscoop. Dat instrument was al een jaar of vijftig oud, maar nog maar weinig door wetenschappers gebruikt. In Micrographia liet Hooke zien wat er met de microscoop allemaal te ontdekken viel. Hij deed dat door middel van een precieze weergave in de vorm van fraaie platen.

Het bevatte 60 ‘observaties’ waarvan de meeste betrekking hadden op kleine tot zeer kleine zaken, zoals de kop van een vlieg. Hooke keek precies en beschreef wat hij zag. Hooke bekeek zo’n beetje alles wat hem voor de voeten kwam: een naald en een scheermes, stukjes zijde, zand, deeltjes in urine, sneeuwvlokken, hout, kurk, bladeren, paddestoelen, enzovoort enzovoort. Het lijkt een willekeurige verzameling, maar dat was het niet.

Waar het Hooke om ging, was te laten zien dat de natuur oneindig veel gedetailleerder in elkaar zat dan zo op het oog te zien was. De punt van een naald mag het scherpste voorwerp lijken dat er bestaat, maar onder de microscoop blijkt dat wel mee te vallen. Dan lijkt de punt eerder bot. Bovendien blijken er allerlei deukjes en bobbeltjes op het, op het oog zo gladde, oppervlak te zitten. Zo ook de vezels van zijde, of de ledematen van een vlieg. Onder de microscoop maakte Hooke allerlei structuren in de kleinste voorwerpjes zichtbaar. Alles leek opgebouwd uit nog veel kleinere deeltjes. Hij was er van overtuigd dat nog betere microscopen nog meer aan het licht zouden brengen, tot uiteindelijk de laatste bouwsteentjes van de natuur. Dat was namelijk de reden dat Hooke die schijnbaar willekeurige verzameling voorwerpen onder de microscoop legde. Om te laten zien dat de hele wereld opgebouwd is uit onnoemelijk kleine deeltjes.

Nauwkeurig kijken hoe de wereld in elkaar zit, krijgt daarmee bij Hooke een vreemde draai. Hij wil door precies kijken een wereld achter de wereld van de zichtbare dingen laten zien. Een microscopische wereld bestaande uit nauwelijks waarneembare deeltjes en structuren. Hooke was niet de enige die er zo over dacht, zo halverwege de 17de eeuw. Zijn leermeester Boyle dacht er zo over en met hem vele anderen. Zij beriepen zich daarbij vaak op de tweede denker die – naast Bacon – zijn stempel op de wetenschap van de 17de eeuw heeft gedrukt: de Fransman René Descartes (1596—1650). Die had in een serie publicaties uiteengezet dat alles in de wereld bestaat uit niet-waarneembare deeltjes die voortdurend in beweging zijn. Descartes noemde dit de mechanistische filosofie: een wereld van deeltjes in beweging. Dit idee werd door tal van wetenschappers overgenomen, al dan niet aangepast aan hun eigen ideeën.

Dit lijkt in tegenspraak met het realistische denken van de 17de-eeuwse wetenschapper: uiteindelijk gaat het niet om de wereld zoals je hem ziet, maar om een onzichtbare wereld daarachter. Waarom was zo’n wereld van onzichtbare deeltjes en structuren nodig om de wereld beter te begrijpen? Daarmee zijn we weer terug bij het zoeken naar natuurlijke verklaringen: de oorzaken van de natuurverschijnselen moest je, ook volgens Descartes, zoeken in de natuur zelf. Net als Bacon zette hij zich af tegen de aanhangers van Aristoteles, die in zijn oog allerlei vage en fantastische verklaringen gaven. Hij gaf alleen een ander antwoord dan Bacon op de vraag hoe dat beter kon. Hij had diep nagedacht over de aard van de natuur zelf en was tot de conclusie gekomen dat die uiteindelijk materieel was. Deeltjes dus. En verschijnselen in de natuur moesten verklaard worden door werkingen van die deeltjes. De enige werking die materie van zichzelf kon hebben was, volgens Descartes, beweging. Passieve beweging, die alleen van snelheid of richting kon veranderen wanneer deeltjes op elkaar botsten.

Op deze manier konden de occulte werkingen van de Aristotelianen uitgebannen worden. Door de natuur op te vatten als niets dan dode, onbezielde materie in passieve beweging. Denk maar aan de proef van Torricelli: de afschuw van het vacuüm was een typisch voorbeeld van occult denken. Daarmee werd verondersteld dat water een wil kon hebben, iets bezields was. Torricelli liet zien dat daar geen reden toe was: de brekende waterkolom was het gevolg een eenvoudig evenwicht van een kolom lucht en een kolom water. Niets dan materie, in dit geval in evenwicht.

Een wereld bestaande uit deeltjes kon je je goed voorstellen. Anders dan ‘afschuw’, laat een evenwicht zich heel goed uitbeelden: denk maar aan een weegschaal met twee verschillende voorwerpen erop. Bij de brekende waterkolom kun je je dus een mechaniek denken. Op die manier werd de mechanistische filosofie ook vaak opgevat: de wereld bestaat uit onzichtbare mechaniekjes. Later werd ook wel het beeld van de wereld als uurwerk gebruikt. Net zoals de radertjes in een uurwerk met vaste regelmaat bewegen, loopt de wereld volgens een vaste regelmaat van in elkaar grijpende mechaniekjes.

Die vaste regelmaat van een klok was voor Descartes misschien wel het belangrijkste aspect van zijn mechanistische filosofie. Zoals een evenwicht op een weegschaal, de raderen van een klok, zo beantwoorden de bewegingen van deeltjes aan vaste wetten. Wiskundige wetten waarmee je precies kunt uitrekenen en voorspellen hoe ze zich gedragen. De beweging van botsende biljartballen ligt vast in wiskundige wetten en is helemaal te begrijpen.

Zo verklaarde hij bijvoorbeeld de breking van licht in water. Dat kun je vergelijken met een tennisbal die in het water geslagen wordt. Descartes wist – althans hij meende te weten – hoe zo’n bal zich gedroeg zodra het oppervlak bereikt werd en zo kon hij uitleggen waarom licht breekt zoals het breekt. Zijn redenering bleek later niet helemaal te kloppen, maar het gaat er om dat hij uit de beweging van een tennisbal de brekingseigenschappen van licht afleidde.

Die onzichtbare wereld achter de zichtbare wereld, blijkt dus een stuk concreter te zijn dan we in eerste instantie dachten. Het is een wereld die bestaat uit concrete deeltjes en structuren die er dezelfde manier uitzien en op eenzelfde manier werken als de voorwerpen die we om ons heen zien. Het is een wereld die heel goed te visualiseren is, beter dan de occulte werkingen van de voormalige denkers. Bovendien een wereld die helemaal te begrijpen en voorspellen is, omdat ‘ie gebaseerd is op wiskundige wetten.

Met dat grijpbare en voorstelbare van de mechanistische filosofie blijkt er toch een heel realistisch aspect aan die onzichtbare wereld achter de wereld te zitten. Bij het zoeken naar betere oorzaken was Descartes – en hij was niet de enige – op een soort oorzaken gekomen dat heel goed past bij de tendens de wereld te nemen zoals die is; concreet, voorstelbaar, grijpbaar. Het was een wereld die dicht bij veel praktijkmensen stond, een wereld van apparaten, van tastbare stoffen enzovoort.

Hoewel Bacon hele andere ideeën over de uiteindelijke oorzaken in de natuur had – hij dacht meer in scheikundige, alchemistische termen zouden we zeggen – paste de mechanistische filosofie heel goed bij zijn streven naar het zoeken van oorzaken in de natuur. Het is dan ook niet verwonderlijk dat experimentele wetenschappers zoals Boyle en Hooke een vorm van mechanistisch denken overnamen. We hebben gezien welke ‘realistische’ vormen dat aannam bij Hooke – overigens van oorsprong ook een man uit de praktijk – die verwachtte dat met een goede microscoop die wereld van onzichtbare deeltjes uiteindelijk ook zichtbaar gemaakt zou kunnen worden.

Het realistische denken was zeker niet ontleend aan die praktijk, maar werd er soms wel door geïnspireerd. Naar één van de mooiste voorbeelden daarvan ga ik nu kijken. Met dat voorbeeld stappen we tegelijk over naar het laatste centrale aspect van de Wetenschapsrevolutie, dat zojuist bij Descartes al genoemd is. Naast de opkomst van het observeren en experimenteren, het ontstaan van het mechanistisch of deeltjes denken, was dat het toenemende belang van de wiskunde.

Het gaat om Johannes Kepler (1571—1630), een astronoom die op een gegeven moment tegen het volgende probleem aanliep. Zonsverduisteringen kun je beter niet met het blote oog bekijken. Daarom gebruikte men een klein gaatje om daarmee een beeld te projecteren (probeer maar eens, dat werkt heel goed). Er was echter één probleem: de grootte van het beeld klopte niet goed met wat men wist van de grootte van de zon en de maan. Kepler wist dat dit te maken had met een bekend probleem met kleine gaatjes: wat voor vorm zo’n gaatje ook had, het beeld van de zon was altijd rond. Of het gaatje nu vierkant, driehoekig, of anders van vorm was. Dat leek niet te kloppen met het gegeven dat lichtstralen altijd recht zijn, je zou dan een vierkant of driehoekig vlekje licht verwachten. Kepler wilde weten hoe dit precies zat, maar vond in de toenmalige boeken over de optica geen bevredigend antwoord. Volgens de boeken kwam het omdat het licht van de zon altijd de ronde vorm van de zon aan probeerde te houden. De rechtlijnigheid van lichtstralen werd daarmee min of meer ontkend.

Kepler lostte het probleem uiteindelijk op en deed dat op een bijzondere manier. Hij zette een boek neer, dat de zon voorstelde; en een bord met daarin een veelhoekige opening. Vervolgens pakte hij een draad die hij aan een punt van het boek vastmaakte, door het gat haalde en naar de grond bracht. Hij bewoog de draad langs de randen van het gat en tekende op de grond de omtrek die zo ontstond. Dat deed hij voor al de vier punten van het boek en nog meer langs de randen. Zo kreeg hij een grote hoeveelheid omtrekken, die samen de vorm van het boek gaven. Op dezelfde manier, zo concludeerde hij, produceerden alle punten van de zon beeldjes van het gaatje. Die beeldjes overlapten elkaar zodat een rond beeld – maar wel met onscherpe randen – ontstond.

Interessant is dat precies dezelfde procedure door de schilder Albrecht Dürer in zijn boek Unterweysung der Messung (1538) beschreven wordt. Of Kepler het idee hiervandaan had, is niet zeker, maar hij hanteerde wel vergelijkbare termen als de schilder. Hij had het over het ‘schilderen’ van een beeld. Belangrijker is dat hij lichtstralen op eenzelfde tastbare manier opvatte als de schilder. Dat een lichtstraal recht is, was al sinds de Oudheid bekend. Kepler nam dit echter letterlijk en verving de lichtstraal door een draad. Voorheen was de lichtstraal vooral als meetkundige lijn gedacht. Kepler vatte dit echter heel concreet op: een lichtstraal is recht als een draad en moet zich daarom ook zo gedragen. Hij vatte de wiskunde realistisch op.

Dat deed Kepler niet alleen in de optica, dat was een algemeen uitgangspunt voor hem: wiskunde gaf de werkelijkheid weer zoals die is. Die realistische interpretatie van wiskunde was in die tijd iets nieuws. Maar om dat te begrijpen moeten we naar de astronomie en dat andere boek uit 1543 waar ik mee begon: De revolutionibus orbium coelestium van Copernicus.

Dit boek zou de aanleiding vormen voor wat ook wel de Copernicaanse omwenteling genoemd wordt: in plaats van de Aarde werd de Zon het middelpunt van het heelal. Voor het toenmalige wereldbeeld was zo’n idee op z’n zachtst gezegd onorthodox. Maar het boek had niet direct de revolutionaire implicaties waar wij het tegenwoordig verbinden. Dat had te maken met het soort theorie dat erin ontvouwd werd: het was een wiskundige beschrijving van de beweging van planeten. Die beschrijving was veel preciezer dan wat er tot dan toe voor handen was: de theorie van de griek Ptolemaios. Die was al zo’n 1500 jaar oud en de voorspellingen die er mee gemaakt werden klopten niet meer zo goed met de feiten. De theorie van Copernicus werkte stukken beter.

Dat Copernicus de Zon in het midden van het heelal had gezet en de Aarde in beweging gebracht, daar zaten de meeste astronomen niet direct mee. Het was tenslotte een wiskundige beschrijving. En een wiskundige beschrijving moest precies zijn, maar hoefde niet beslist de ware, fysische werkelijkheid weer te geven. Een bewegende Aarde was een handige hypothese om beter mee te rekenen. Copernicus had het wel wat serieuzer bedoeld – voor hem stond de Zon werkelijk in het midden van het heelal – maar zo werd De revolutionibus orbium coelestium niet direct gelezen.

Johannes Kepler las De revolutionibus orbium coelestium wel als een ware theorie van het heelal. Volgens hem moest een nauwkeurige wiskundige beschrijving de fysische werkelijkheid weergeven. Zijn eerste boek is hier een bewijs van: Mysterium cosmographicum uit 1596. Hierin gaf hij zijn zoektocht weer naar een regelmaat in de onderlinge afstanden van de planeten zoals die – inderdaad – rond de zon bewegen. Die regelmaat moest wiskundig zijn en Kepler meende die gevonden te hebben in de vijf regelmatige veelvlakken. De bollen bevatten de banen van de planeten en de veelvlakken passen er afwisselen in en om (M, 8, V, 20, A, 12, M, 4, S, 6, J). Dit verband was te mooi om waar te zijn: de vijf veelvlakken gaven een reden waarom er 6 planeten waren en bovendien de ordening van die planeten.

Het werk waar Kepler beroemd mee geworden is heet Astronomia nova en is van 1609. Het was het resultaat van een zoektocht naar een nog betere theorie van de planeetbewegingen. In 1600 was hij naar Praag gekomen om voor de, van oorsprong Deense, astronoom Tycho Brahe (1546—1601) te komen werken. Die had een schat aan zeer precieze metingen van de hemellichamen en die moesten verwerkt worden tot een nieuwe, nog nauwkeuriger theorie. Dat betekende in die tijd, dat er een bepaalde combinatie van cirkels gevonden moest worden om de loop van een planeet precies te beschrijven. Zo had Copernicus dat gedaan en zo had Ptolemaios dat ooit gedaan.

Kepler kwam er alleen niet uit. Hoe hij ook rekende, hij kon niet de juist combinatie vinden die paste bij de nauwkeurige metingen van Tycho. Kepler liet het idee van cirkels varen en kwam uiteindelijk tot de conclusie dat de baan van Mars een ellips was. Een ellips met de zon in het middelpunt. Hij zag ook waarom dit wel de juiste beschrijving moest zijn: de snelheid van de planeet was omgekeerd evenredig met de afstand tot de zon. De zon stond niet alleen in het midden, maar oefende een kracht op de planeten uit zodat ze in beweging waren. Die kracht – de anima motrix – bleek af te nemen met de afstand. Kepler had nu de theorie die hij wilde hebben: een nauwkeurige wiskundige beschrijving die tegelijk weergaf waarom de werkelijkheid was zoals die was. Hij had nog niet de hele orde van het heelal doorgrond – dat zou nog 10 jaar nemen – maar dat laten we even voor wat het is.

Voor Kepler moest de wiskunde realistisch zijn: het moest de werkelijkheid beschrijven zoals die noodzakelijk zo was. Met betrekking tot de planeten had hij dat gedaan. Met betrekking tot het licht hebben we gezien dat hij vanuit dezelfde houding tewerk ging. Eén probleem loste Kepler niet op: de consequenties van een bewegende Aarde voor de mensen die erop moesten leven.

Dat probleem werd door Galileo Galilei (1564—1642) aangepakt. Deze wiskundige die van oorsprong uit Pisa kwam, meende net als Kepler dat Copernicus het heelal beschreven had zoals het werkelijk in elkaar zit. Dat betekende dat de Aarde net als de andere planeten bewoog. Galilei ging aan het werk om te laten zien dat dat niet zo’n vreemd idee was als het op het eerste oog leek. Welke bezwaren bestonden er tegen een bewegende Aarde?

Allereerst de dagelijkse ervaring: je merkt niet dat de Aarde beweegt; je ziet de Zon opgaan in plaats van andersom. Zo stond dat in de Bijbel beschreven en op dat idee was ook de hele toenmalige filosofie gebaseerd. Volgens Aristoteles was de Aarde het middelpunt van het heelal en op die manier was alles geordend. De zwaarste elementen ‘aarde’ en ‘water’ zochten dat middelpunt op, terwijl de lichtste elementen ‘water’ en ‘vuur’ er van af bewogen. Daarboven, vanaf de Maan, waren tenslotte de Zon, planeten tot en met de sterren. Als de Aarde niet in het middelpunt van het heelal stond, zou die er vanzelf naar toegaan omdat ze uit ‘aarde’ ‘water’ ‘lucht’ en ‘vuur’ bestond.

Galileo’s eerste aanwijzing dat de Aarde geen bijzondere plaats onder de hemellichamen inneemt, vond hij door met de telescoop naar de hemel te kijken. Dit instrument was net uitgevonden en vergrootte het waarnemingsvermogen van een astronoom enorm. Net als de microscoop later het kleine zichtbaar zou maken, maakte de telescoop het verre zichtbaar. Galileo ontdekte ondermeer het volgende. De Maan heeft bergen en dalen en lijkt dus op de Aarde. Daarmee is de Aarde een stukje minder uniek geworden. Bovendien ontdekte Galiloe dat rond de planeet Jupiter vier manen cirkelden. Dat betekent dat een hemellichaam niet altijd rond het middelpunt van het heelal draait, of je nu aanneemt dat dat de Aarde is of de Zon. Galileo baarde opzien met de ontdekkingen die hij met zijn telescoop had gemaakt, maar hij had daarmee nog niet het probleem van een bewegende Aarde opgelost.

Behalve dat Galileo’s tijdgenoten de Aarde niet voelden bewegen, klopte zo’n aanname niet met wat men in die tijd over beweging wist. Als de Aarde zou bewegen, zou dat betekenen dat alles en iedereen eraf moest vliegen en dat er een constante storm zou woeden. Niets van dat alles. Om het idee van een bewegende Aarde aanvaardbaar te maken, moest Galileo eerst beweging in het algemeen beter begrijpen. In twee boeken Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo uit 1632 en Discorsi e dimostrazioni matematiche, intorno a due nuove scienze uit 1638, zette hij een nieuwe theorie van beweging uiteen. Daarmee beargumenteerde hij dat de Aarde wel degelijk kon bewegen zonder dat wij er af vliegen. Galileo presenteerde zijn theorie in de vorm van dialogen tussen drie personen: een tegenstander van zijn ideeën, een voorstander, en de verstandige leek.

We nemen één specifiek argument tegen de bewegende Aarde. Als je een kogel van een toren naar beneden laat vallen, zou de Aarde tijdens de val onder de kogel wegdraaien, en de kogel zou dus een stuk westelijk van ons terecht moeten komen. Dat gebeurt niet.

De aanname klopt ook niet, zei Galileo. Die kogel komt – afgezien van wind en dergelijke – precies aan de voet van de toren uit. Op het moment van loslaten draait de kogel met de Aarde mee, en die beweging houdt hij terwijl hij zijn vlucht op en neer maakt. De beweging van de Aarde maakt voor de voorwerpen erop niet uit. Vergelijk het maar met een kogel die je opwerpt op een schip. Of dat schip nu vaart of niet, dat maakt voor de worp niet uit: die komt altijd op dezelfde plek uit. Alleen voor een toeschouwer op de wal maakt het uit. Als het schip stilligt, gaat de kogel op en neer; als het vaart, maakt de kogel een boogje.

Galileo hanteerde hier drie beginselen die nieuw waren en die ook niet zomaar te begrijpen waren. Ten eerste, relativiteit: de onderlinge beweging van twee voorwerpen (het kanon en de kogel) verandert niet wanneer ze samen een andere beweging maken. Ten tweede, samengesteldheid: een voorwerp kan aan twee bewegingen (de draaiing en de worp van de kogel) deelnemen. Tot slot, en misschien wel het belangrijkste, traagheid: een voorwerp blijft in een beweging volharden totdat er een kracht van buiten op werkt.

Vooral het begrip traagheid ging in tegen elk begrip van de beweging. Volgens de toenmalige uitleg, was er juist iets nodig om een voorwerp in beweging te houden, een beweger. Zodra die beweger afwezig of uitgewerkt was, viel het voorwerp stil. Als de Aarde bewoog, zou de kogel, zodra die los gelaten was, niet meer door de hand-op-de-toren-op-de-Aarde voortgeduwd worden en dus achterblijven bij de doordraaiende toren. De gedachte dat je een beweger nodig hebt om in beweging te blijven, is ook niet zo vreemd. Zoals wij allemaal dagelijks ervaren blijven fietsen, winkelwagentjes, en dergelijke, niet uit zichzelf bewegen maar moeten we trappen, duwen, of anderszins. Het idee van traagheid lijkt dus tegen alle ervaring in te druisen.

Dat is maar schijn volgens Galileo. De reden dat een winkelwagentje – hij zou natuurlijk een ander voorbeeld nemen – tot stilstand komt, wordt veroorzaakt doordat er iets tegen de beweging in werkt, namelijk de wrijving. Als die er niet zou zijn, zou het wagentje met één duw eindeloos doorrollen. Hij beredeneerde dat als volgt. Stel je neemt een volkomen glad oppervlak en legt daar een volkomen gladde bal op. Als dat vlak schuin is rolt de bal steeds sneller naar beneden. De bal rolt niet omhoog, tenzij je er een duw tegenaan geeft en dan nog zal de bal steeds langzamer gaan rollen. Daar was iedereen het over eens. Wat gebeurt er als het vlak horizontaal is en je geeft de bal een duw? Omdat er geen reden is voor versnelling of vertraging zal de bal … eindeloos doorrollen. Daar kon zelfs zijn tegenstander niets tegenin brengen.

Of toch wel? Wat Galileo hier beschreef, was iets dat zich in werkelijkheid nooit zou afspelen. Dit kon alleen gebeuren als van alle materiële eigenschappen van bal en vlak geabstraheerd werd, zodat oneffenheden en wrijving niet meer aanwezig waren. De eeuwig voortgaande beweging – traagheid dus – kon alleen in een geïdealiseerde werkelijkheid voorgesteld worden.

In het hart van Galileo’s bewegingsleer zat een heel nieuw bewegingsbegrip. Beweging was in wezen niets anders dan stilstand: een toestand waarin een voorwerp zich bevindt. Voor beweging is dan ook geen oorzaak nodig – zoals Aristoteles dacht – maar alleen voor verandering van beweging. Beweging verandert niets aan een voorwerp. Het maakt niet uit of het een kogel is, een mens, of een Aarde; in alle gevallen is de beweging hetzelfde. Die beweging is op een wiskundig precieze manier te beschrijven. En dat is juist mogelijk door beweging in haar ideale gedaante te beschouwen.

Deze dieperliggende overtuiging komt het duidelijkst tot uitdrukking in Galileo’s behandeling van de valbeweging. Die bestudeerde hij op dezelfde geïdealiseerde manier. Wat maakt dat een voorwerp steeds sneller valt? De massa. Als we nu de val bekijken los van het specifieke voorwerp, kunnen we het volgende concluderen. Omdat de massa constant blijft, zal de versnelling ook constant blijven. Stel dat het voorwerp in de eerste seconde een snelheid van 2 meter per seconde krijgt, die houdt het dan in de tweede seconde, maar dan komt er weer 2 m/s bij, enzovoort enzovoort. Op deze manier leidde Galileo af dat er een kwadratisch verband bestaat tussen de tijd van de val en de afgelegde weg: s = ½at2 zeggen we nu.

Deze wet geldt voor iedere willekeurige massa. Of het nou een veertje is of een kanonskogel, beide leggen ze dezelfde afstand in dezelfde tijd af. Dat is niet wat je om je heen ziet, het veertje zal altijd later aankomen (en niet eens recht naar beneden vallen). De valwet is Galileo’s grootste ontdekking en tegelijkertijd zal niemand haar ooit kunnen aanschouwen. De wet bestaat alleen in het geïdealiseerde geval. Maar daarom is ‘ie niet minder waar. Juist omdat de wet iets zegt over ieder willekeurig voorwerp hier op Aarde, en dat op een wiskundig nauwkeurige manier doet. Met een nauwkeurige theorie kun je nauwkeurige voorspellingen doen en die kun je experimenteel controleren. En dat is hoe Galileo liet zien dat zijn mechanica klopte. Niet door te laten zien dat de wetten de verschijnselen beschrijven zoals je ze ziet, maar door te laten zien dat de wetten noodzakelijk gelden wil je de verschijnselen kunnen begrijpen.

Volgens Galileo beschreef de wiskunde van zijn mechanica de beweging zoals die werkelijk is. Hij had nog niet verklaard waarom een voorwerp valt – waarom een voorwerp zwaar is – maar dat deed er niet toe bij het beschrijven van de val. De val is een bijzondere vorm van beweging en beweging is een toestand waarin een voorwerp zich bevindt die verder dat voorwerp niet verandert. Om beweging te begrijpen is het dus voldoende om deze toestand te begrijpen en dat kan alleen door de wetten te bepalen waaraan beweging onderworpen is.

De wiskunde is hier dus heel realistisch: het beschrijft de beweging in haar essentie. Maar dat realisme is er één van een vreemde soort. De wetten van de beweging bestaan alleen in een geïdealiseerde werkelijkheid en zijn nooit waar te nemen. Bovendien druist de mechanica van Galileo op allerlei manieren tegen de dagelijkse ervaring in. We ondervinden traagheid niet aan den lijve, integendeel; voorwerpen vallen niet allemaal even snel; enzovoort enzovoort.

Hierin bestaat de grootste tegenstelling tussen de mechanica van Galileo en de manier waarop beweging voorheen wetenschappelijk begrepen werd. Een wetenschap die niet langer de dingen uitlegt die wij om ons heen ervaren, maar zich baseert op wetten die alleen in een abstracte wereld bestaan. Een wetenschap die zegt dat wat wij om ons heen zien niet de ware werkelijkheid is. Een wetenschap die alleen te begrijpen is middels een serie wiskundige wetten.

Kepler en Galileo hadden de Aarde werkelijk in het midden van het heelal gezet. Zij hadden de wiskundige beschrijving van Copernicus realistisch geïnterpreteerd. Vanuit dat idee had Kepler de nieuwe wetten van de planeetbewegingen bepaald, die de Zon noodzakelijk in het midden zetten. Vanuit hetzelfde idee had Galileo een bewegingsleer ontwikkeld die bewees dat een bewegende Aarde mogelijk was. Wat restte was de bewegingsleer van Galileo aan de astronomie van Kepler te koppelen, zodat een bewegende Aarde ook noodzakelijk was. Tegen de intuïtie, maar wel een wiskundige noodzakelijkheid.

Deze laatste stap werd gezet door Isaac Newton, in een boek dat in 1687 verscheen – zo’n 70 jaar na Kepler en zo’n 50 jaar na Galileo. Het heette Philosophiae Naturalis Principia Mathematicia: de wiskundige beginselen van de natuurfilosofie. In Principia verenigde Newton de astronomie van Kepler met de mechanica van Galileo.

Hij deed dat met behulp van het begrip kracht. Volgens Newton trekken twee massa’s elkaar aan met een kracht die omgekeerd evenredig is met het kwadraat van hun onderlinge afstand. Dat geldt voor de Aarde en de Zon, voor de Aarde en de Maan, én voor de Aarde en een appel. Met deze formule kon Newton zowel Kepler’s ellipsen voor de planeetbewegingen als Galileo’s valwet afleiden. In alle gevallen was er sprake van een zwaartekrachtwerking, ofwel een universele gravitatie. De gravitatiewet, gecombineerd met het traagheidsbegrip van Galileo, vormden de wiskundige beginselen van de natuurfilosofie – van de natuurkunde zouden we tegenwoordig zeggen. In Principia legde Newton uit hoe alle voorwerpen – hier op Aarde en in het heelal – bewogen en moesten bewegen.

Newton oogstte onmiddellijk succes met zijn boek. Maar er was ook kritiek. Op grond van de mechanistische filosofie was het begrip kracht erg verdacht. Hoe konden massa’s op een afstand invloed op elkaar uitoefenen? Had Descartes niet aangetoond dat de enige werking tussen twee deeltjes botsing was? Contactwerking en werking op afstand was uitgesloten. Dat riekte naar de occulte krachten van de Aristotelianen die Descartes juist naar het rijk der fabelen verwezen had. Als de heer Newton pretendeerde dat hij de beginselen van de natuurfilosofie uiteen had gezet, dan zou hij eerst moeten uitleggen wat kracht nu eigenlijk is. Wat voor natuurlijke oorzaak aan de universele gravitatie ten grondslag lag. En dat weigerde Newton.

Newton wist niet wat de oorzaak van gravitatie was en hij weigerde daarover te speculeren. Hij wist alleen dat die werking er was. Om preciezer te zijn: hij had een wiskundige wet waarmee alle bewegingen waar dan ook precies beschreven konden worden. Een wet die onomstotelijk bewezen was door feiten. Namelijk de wetten van Kepler en Galileo. Zijn theorie had dus een deugdelijk, experimenteel fundament en meer was er niet nodig. Volgende generaties mochten uitzoeken wat die kracht was. Dát die kracht er was, was voldoende voor Newton.

Diep in de fundamenten van Principia, in de grondbeginselen van de natuurfilosofie staat dus een groot vraagteken. Een wiskundig beschreven en experimenteel onderbouwd principe waarvan we niet weten wat het is. De ware wereld van Newton is een wereld die alleen wiskundig is. Het is een wereld bovendien die indruist tegen alles wat we ervaren: die zegt dat de Aarde noodzakelijk om de Zon beweegt; dat alle voorwerpen even snel vallen; dat een voorwerp, eenmaal in beweging gezet, eeuwig door blijf bewegen.

Principia wordt vaak gezien als het besluit van de Wetenschapsrevolutie en het fundament van de moderne natuurwetenschap. In het hart van Principia lijkt een breuk te zitten tussen de wereld van de wetenschap en de wereld van de dagelijkse ervaring. Ik denk dat hier ook de bron zit van de kloof tussen alfa en bèta. Als dat zo is, dan is een haarscheur ontstaan op het moment dat men Copernicus’ beschrijving van het heelal ‘serieus’ ging nemen. De werkelijkheid zoals die door de wiskunde beschreven wordt, die niet is zoals wij de werkelijkheid ervaren, is desondanks de ware werkelijkheid.

In die haarscheur zit tegelijk iets paradoxaals, historisch gezien. Ik heb betoogd dat het realistisch kijken naar de werkelijkheid kenmerkend is voor de wetenschap van de 17de eeuw, die daarmee parallellen vertoont met ontwikkelingen in bijvoorbeeld de kunst. Maar tegelijk is dat realistische kijken de oorsprong van de kloof tussen de wereld van de wetenschap en de wereld van de dagelijkse ervaring. Het realistisch opvatten van de wiskundige beschrijving van de wereld brak de wereld in tweeën: in een wereld van de dagelijkse ervaring en een wereld van de wiskundige essentie.

De oorsprong van de conceptuele kloof tussen alfa en bèta lijkt inderdaad in de 17de eeuw te liggen. Van een daadwerkelijke breuk was echter allerminst sprake. Galileo, zelf afkomstig uit de praktijk hoek, werkte als hoveling temidden van kunstenaars en dergelijke. Een groot deel van zijn tijd besteedde hij aan discussies, met allerlei – wat wij zouden noemen – niet-wetenschappers. Over politiek, over kunst, maar ook over zijn ideeën met betrekking tot de wereld. Net als Kepler, deed hij ook inspiratie bij die kunstenaars op. Zijn ideeën over de maan werden overgenomen door kunstenaars zoals Velasquez. Rubens werkte nauw samen met Aguilón, een wiskundige uit Antwerpen. Vermeer zijn we al tegen gekomen.

Na Newton werd de kloof eerder kleiner dan groter. Principia was een doorslaand succes. Mensen die het zelf niet konden begrijpen, lieten zich graag door anderen uitleggen wat er in stond. In de loop van de 18de eeuw kwamen er allerlei boeken op de markt waarin Newton’s beginselen van de natuurfilosofie voor een groter publiek werden uitgelegde. Experimenteren werd een geliefde bezigheid binnen de gegoede klasse.

De Principia werden zelfs gekoppeld aan God. Waar Galileo nog in conflict met de kerk was gekomen door het belijden van het Copernicanisme, werden in de 18de eeuw theologische werken geschreven waarin God een plaats kreeg in een wereld die door wetten bestuurd werd. God als de grote uurwerkmaker dus. De 18de wordt ook wel de eeuw van Newton genoemd. De verering werd zo groot, dat in 1784 een monument voor Newton ontworpen werd: een grote rustende massa.

Waarom is het dan misgegaan? Daar kan ik niet uitgebreid op ingaan. Maar aan het einde van de 18de, met de Romantiek, keerde de kunst zich van de wetenschap af. Met name Goethe zette zich af tegen Newton. Hij meende dat de newtonse wetenschap de werkelijkheid op een onwerkelijke, want louter wiskundige, wijze weergaf en er daarmee geen recht aan deed. De mens ervaart de wereld niet als een dode soep van passief bewegende deeltjes, maar als een mooie en betekenisvolle werkelijkheid. Ik denk dat de alomtegenwoordigheid, de dominantie van het Newtonse denken er alles mee te maken heeft gehad. In de tussentijd was er natuurlijk meer gebeurd. De Franse revolutie was achter de rug, de Industriële revolutie was op gang aan het komen. De wereld begon door de wetenschap vormgegeven te worden, en begon daarmee voor een grote groep mensen een onherbergzame plaats te worden.

Fokko Jan Dijksterhuis (Vakgroep Geschiedenis, Universiteit Twente)

f.j.dijksterhuis@wmw.utwente.nl

Hoe werkt wetenschap? Over de expeditie van de Siboga (Marjan Bruinvels)

Hoe werkt wetenschap?

Biografie van Carolina Henriette MacGillavry (Marjan Bruinvels)

Tine Tammes. Het 'Matilda-effect' in de Wetenschap (Ida Stamhuis)

Gepubliceerd in Kunst en Wetenschap 5, nr. 4 (1997), 9-10

Ik weet wel, dat je er niet zo heel erg op gesteld zijt, een dame voor onderzoek op bezoek te hebben, maar ik geloof dat je dit erg mee zal vallen; zij kan zeer goed op zichzelf werken en haar eigen weg gaan, zodat ik er zeker van ben, dat je geen last van haar zult hebben.

Wat Mej. Tammes betreft heb ik wel erge bezwaren tegen uw voorstel, maar als ge het wilt, zal ik het natuurlijk doen. Maar gaarne zou ik toch vooraf meer weten, van wat zij (en gij) er zich van voorstelt. Het zal m.i. erg tegenvallen.

Eindelijk hoogleraar

Historische inleiding: statistiek, van Woorden naar Waarden (Ida Stamhuis)

Statistiek, een vak van woorden

Dat de statistiek een wetenschap was, waarin woorden het centrale bestanddeel vormen, dat kunnen wij ons nu nauwelijks voorstellen. Toch is het zo geweest; in Nederland nog aan het begin van de vorige eeuw. Dat blijkt onder meer uit de titel van een uit het Duits vertaald boek, dat verscheen in 1807 en ging over een nieuw vakgebied. De titel was Theorie der Statistiek of Staats-kunde. Statistiek was toen blijkbaar identiek aan staatskunde. Het was een vakgebied dat gewijd was aan kennis over een staat. En het betrof hier kennis in een brede zin. Deze kennis was hoofdzakelijk kwalitatief en bestond dus uit woorden. Slechts een klein gedeellte was kwantitatief en betrof waarden.

Het vakgebied waar we het nu over hebben was in Duitsland al in de zeventiende eeuw aan de universiteiten ontstaan en in de achttiende eeuw was er de naam statistiek aan verbonden. Duitsland was in die tijd nog geen staatkundige eenheid; het vormde een lappendeken van staten en staatjes. Er ontstond een behoefte om de informatie over zo’n staat op een systematische manier te rangschikken, zodat ook een vergelijking van staten mogelijk werd. De 18e-eeuwse Göttingse hoogleraar Gottfried Achenwall werd later wel de ‘vader van de statistiek’ genoemd. Deze Achenwall behandelde van elke staat onder meer de geschiedenis, het klimaat, de bevolking, de wetgeving, de stand van de wetenschap, de industrie, de handel en de militaire macht. Het ging er volgens hem om hoe gelukking of ongelukkig een staat was. Alle factoren die daaraan bijdroegen of eraan afbreuk deden, moesten op systematische wijze worden besproken. Ook de liefde en de haat die de onderdanen voor hun regering voelden, behoorden daartoe. Het succes van dit nieuwe vak hing samen met het ontstaan van een moderner staatsbestuur, waaronder een groei van de bureaucratie en een formalisering van het bestuur. De behoefte groeide aan een opleiding, waarin toekomstige politici en ambtenaren relevante kennis kregen onderwezen. Daaraan moest de statistiek een bijdrage leveren. Mogelijk werd het nieuwe vakgebied ‘statistiek’ genoemd, omdat er in de zeventiende eeuw in Italië een traditie had bestaan, genaamd ‘Ragione di Stato’, ofwel ‘het vakgebied van de staat’. Een man die zich met staatszaken bezighield heette een ‘statera’. Het kan ook zijn dat het woord is afgeleid van het Latijnse woord ‘status’, dat toestand betekent, maar ook staat kan aanduiden.

Onderwijs in de statistiek, een nieuw initiatief

Deze Duitse statistiek kreeg ook in Nederland haar aanhangers en beoefenaren. Bijvoorbeeld ging Adriaan Kluit (1735-1807), hoogleraar te Leiden in de oudheidkunde en de geschiedenis, in 1802 op eigen initiatief statistiekcolleges geven. Waarom? Aan de oudheidkunde en de geschiedenis zou hij toch wel zijn handen vol hebben en was statistiek niet iets heel anders? Het antwoord is tweeërlei. Hij had niet veel te doen, want hij was uit zijn ambt ontzet, aangezien hij een aanhanger van Oranje was en in 1795 deze groep de macht aan de patriotten had moeten overdragen. Kluit gebruikte de vrijgekomen tijd om zich in de statistiek te verdiepen. Hij had voor deze vernieuwende aktiviteit ook een inhoudelijk argument. Hij was van mening dat statistiek en geschiedenis veel met elkaar te maken hadden: statistiek noemde hij ook wel ‘stilstaande geschiedenis’ en geschiedenis ‘doorgaande statistiek’. Hij noemde het nieuwe vak trouwens zowel statistiek als staathuishoudkunde. Staathuishoudkunde is een ander woord voor economie. Betekent dit dan dat Kluits statistiek later economie is gaan heten? Nee, dat kan je zo niet zeggen: de statistiek van rond 1800 is een voorloper van de latere statistiek, maar ook van economie en van sociologie. De breedheid van het vak kan afgelezen worden aan de vele namen, die het aanvankelijk had: statistiek, stilstaande geschiedenis, staatskunde en staathuishoudkunde.

Die breedheid weerspiegelt zich ook in de opvattingen van Kluit over de inhoud. Volgens de Leidse hoogleraar bevatte de statistiek de kennis die nodig zou zijn om de “waare kragten”, ofwel de macht en de welvaart van een land, te leren kennen. Daartoe moest men de inwendige staatsgesteldheid of het huishoudelijke van een staat bestuderen. Kende men deze dan had men een indruk waartoe een bepaald volk in staat was, zowel op zichzelf als in vergelijking met buitenlandse mogendheden. De mogelijke vergelijking met andere landen speelde een belangrijke rol.

Kluit onderscheidde twee aspecten aan de huishouding van een staat, namelijk het ‘natuurlijke’ en het ‘zedelijke’. Onder de natuurlijke gesteldheid van een land verstond hij ongeveer hetzelfde als wij: haar ligging, grenzen en naburen, grootte en klimaat. Voorts vroeg hij zich af welke nuttige gevolgen de natuurlijke gesteldheid had. Het ‘zedelijke’ was voor hem een veel ruimer begrip dan voor ons: hij behandelde bij dat aspect allereerst de bewoners van het land, onder andere in staatkundig opzicht, maar ook hun aantal en hun karakter. Ook hun middelen van bestaan en hun welstand rekende hij tot het ‘zedelijke’. Deze konden worden behandeld aan de hand van een bespreking van visserij, akkerbouw, veeteelt, handwerk, koophandel en geldzaken. Als tweede onderdeel van het ‘zedelijke’ beschouwde Kluit de regering, zowel in het verleden als in het heden. Een belangrijke vraag was in hoeverre de regering de rust, de veiligheid, de vrijheid en de welvaart van haar volk had kunnen verzekeren, en in hoeverre ze had gezorgd voor het behoud en de vermeerdering van het aantal inwoners en de vergroting van de nationale vlijt. Ook behandelde hij de defensie. In Kluits college kwamen vele onderwerpen aan de orde. Hij trachtte Nederland zo volledig mogelijk in kaart te brengen. Aan de koophandel van de Oost-Indische Compagnie, bijvoorbeeld, wijdde hij 90 bladzijden en aan de inkomsten en uitgaven van de staat zo’n 150.

Zowel economische, antropologische, sociologische als geografische onderwerpen kwamen bij Kluits bespreking van een staat aan bod. Het doel was na te gaan in hoeverre ze betekenis hadden voor de macht en de welvaart van een land. Traditioneel was de aandacht bijna altijd beperkt geweest tot juridische en staatkundige aspecten. De statistiek was een belangrijke vernieuwing in vergelijking met het verleden, want zij wilde zich op de feiten richten die inzicht gaven in de uitwerking van bepaalde maatregelen, zodat duidelijk werd welke maatregelen het meest noodzakelijk waren. In dat licht waren demografische, landbouwkundige en economische gegevens van groter belang dan de staatkundige inrichting van een land.

Hoewel Kluit zich meestal tot feitelijke beschrijvingen beperkte, lukte dat niet altijd. Soms kwamen er ook ideologisch geladen uitspraken om de hoek kijken. Enkele kenmerken van de Nederlandse samenleving vond hij er op achteruitgegaan, zoals: “De gewoonte dat de Moeders haar kinderen zelfs voeden en behandelen, die hier doorgaans zeer lang aanhield, is thans zoo algemeen niet meer”. Maar tot zijn tevredenheid kon hij daarnaast opmerken dat er “nergens zoo weinig onechte kinderen zijn dan hier; de Echteband heiliger is dan elders en de liefde tusschen ouders en kinderen nergens grooter.”

Theorie der probabiliteit van’t leven

Voor Kluit was de statistiek dus voornamelijk een vakgebied dat uit woorden bestond, maar dat betekende niet dat hij geen waarden wilde gebruiken. Als het voor een bepaald onderwerp van pas kwam, maakte hij graag gebruik van getalsmatige informatie. Zijn beschouwingen over het bepalen van het bevolkingsaantal zijn het meest kwantitatief. Hij was bijzonder in dergelijke getallen geïnteresseerd. In die tijd waren velen van mening dat het bevolkingsaantal een maat was voor de welvaart en de macht van het betreffende gebied. Echter bevolkingsregisters werden niet bijgehouden en volkstellingen werden pas in de loop van de negentiende eeuw systematisch georganiseerd. In Nederland zou de eerste volkstelling in 1829 worden gehouden. De omvang van de bevolking was dus onbekend. Maar er was wel een indirekte methode om daarvan op de hoogte te geraken. Maar dan had je in Kluits woorden de “theorie der probabiliteit van’t leven” nodig. Deze theorie leerde dat er een vaste verhouding tussen het bevolkingsaantal en het jaarlijkse sterfteaantal bestaat. En in tegenstelling tot het bevolkingsaantal werd het jaarlijkse sterfteaantal wel bijgehouden. In de stad zou die verhouding ongeveer 1 op 25 zijn en op het platteland 1 op 40. En zo kon je dan toch een globaal idee van het bevolkingsaantal krijgen. Het is niet vanzelfsprekend dat de ideeën van Kluit nu nog bekend zijn. Hij heeft geen boek geschreven waarin hij zijn opvattingen uiteen heeft gezet. Deze informatie is op andere wijze voor ons bewaard gebleven. In de Leidse universiteitsbibliotheek worden Kluits collegeaantekeningen bewaard en bovendien enkele diktaten van studenten die zijn colleges hebben gevolgd. En omdat het indertijd gebruik was, dat de student bijna letterlijk opschreef wat de docent te berde bracht, vormen deze diktaten een betrouwbare informatiebron. Kluit werd na 1802 spoedig in zijn oude rechten hersteld. In 1806 had zijn statistiekonderwijs zoveel erkenning verworven dat het officieel aan zijn leeropdracht werd toegevoegd. Lang heeft Kluit trouwens niet van deze erkenning kunnen genieten. Op 12 januari 1807 werd Leiden getroffen door een grote ramp: in het centrum van Leiden ontplofte een met kruit geladen schip. Kluits huis was één van de vele die toen instortten en hijzelf behoorde tot de dodelijke slachtoffers. Maar zijn initiatief bleef doorwerken. In 1815 bepaalde de centrale overheid dat de Leidse universiteit verplicht was om colleges in de statistiek aan te bieden. Kennis van dit vakgebied was verplicht om het doctoraal examen aan de juridische faculteit af te kunnen leggen.

Tabellenknechten en tabellenfabrikanten

Zo was aan het begin van de negentiende eeuw in Nederland statistiek een vak dat hoofdzakelijk uit woorden bestond en waarin waarden een ondergeschikte rol speelden. Toch doemden de waarden aan de horizon op en er waren personen die probeerden waarden in dit nieuwe vakgebied een steeds belangrijker positie te verschaffen. Dat kan tussen de regels door gelezen worden in de omschrijving van statistiek in de eerste druk van het Woordenboek voor Kunsten en Wetenschappen van G. Nieuwenhuis uit 1826. Daar vinden we namelijk onder het hoofd ‘statistiek’:

“Statenkunde, statenbeschrijving, uit staatkundige oogpunten beschouwd. Zij bepaalt zich tot wezenlijk voorhanden zijnde staten en niet tot denkbeeldige, en draagt dus den tegenwoordigen toestand van eenen staat voor, zoo als die in zijne gesteldheid, vereeniging en de werkzaamheden zijner krachten gegrond is. Hierdoor is zij een uitmuntend voorbeeld voor de Staatkunde, en een leerrijk oefenschool voor den staatsman; alleen moet zij in geen bloot tabellenwerk en getalregisters ontaarden.” Het was volgens de auteur nog wel vanzelfsprekend dat statistiek uit woorden bestond, maar daarnaast was het blijkbaar noodzakelijk geworden voor het gevaar te waarschuwen dat waarden, zoals te vinden in tabellen en getalregisters, deze voorkeurspositie zouden overnemen! Er was in dit nieuwe vakgebied dus blijkbaar iets aan de hand met betrekking tot de verhouding tussen woorden en waarden. Deze reactie had ermee te maken dat er een ontwikkeling in Duitsland gaande was die aan het eind van de achttiende eeeuw was begonnen en in het begin van de negentiende eeuw in een ordinaire ruzie was ontaard. Aan het eind van de achttiende eeuw waren daar de overheidsarchieven steeds toegankelijker geworden en was er veel meer informatie boven water gekomen waarvan een aanzienlijk deel getalsmatig was en dus uit waarden bestond. Sommigen statistici gingen de verzamelde gegevens, om ze goed te kunnen vergelijken, per land ordenen in tabellen. In het laatste kwart van de achttiende eeuw verscheen er nogal wat van dergelijke literatuur. Door het ordenen in tabellen kreeg men een overzicht van een bepaald land en kon men in één oogopslag meerdere landen met elkaar vergelijken. U kunt zich misschien indenken dat door deze benadering logischerwijze meer nadruk op díe onderwerpen kwam te liggen die in getallen waren weer te geven. Hiertegen kwam de oorspronkelijke ‘Göttingse School’ in het geweer. De aanhangers van deze school voelden zich hoog verheven boven een puur cijfermatige benadering. Volgens hen was de werkelijk belangrijke informatie niet in cijfers weer te geven. Zij spraken dan ook van “Tabellenstatistici” of zelfs snerend van “Tabellenknechten” en “Tabellenfabrikanten”. In de Göttinger gelehrte Anzeigen van 1806 lezen we: “Naar onze mening is het de misbruik van de tabellenmethode welke alles tot getallen wil reduceren, waardoor deze studie niet alleen van alle geest wordt geroofd, maar ook nog praktische gevolgen van geheel andere aard heeft. (…..) Voor een nationale geest, voor vrijheidsliefde, voor het genie en het karkter van grote en kleine mannen aan de top bestaan er geen kolommen. Dergelijke dingen worden dan ook niet aan de orde gesteld.” Dit verschil van inzicht ontaardde in een ordinaire ruzie, waarbij niet serieus werd ingegaan op elkaars argumenten. De ‘tabellenstatistici’ hoorden met verachting het gejammer, dat de statistische literatuur werd bedorven door het onderzoek naar de grootte en het bevolkingsaantal van staten. Ze beschouwden de ideeën van hun tegenstanders als hersenschimmen die zich vast en zeker verbreidden in landen waar aristocraten regeerden die het liefst in het geheel geen statistische informatie openbaar gemaakt wilden zien. Getuige een uitspraak in dezelfde Göttinger gelehrte Anzeigen is het waarschijnlijk dat de hierdoor ontstane controverse tot gevolg had dat een meer kwantitatieve benadering nog lange tijd weerstand ondervond. Deze uitspraak luidde: “Tot een dom knoeiwerk is de statistiek geworden alleen door de schuld van de politieke rekenkundigen. Deze stompzinnige mensen meenden en verbreidden de illusie, dat men de krachten van een staat al kent, wanneer men alleen maar het getal vierkante mijlen van het gebied weet, zijn menigte aan mensen, zijn (relatieve) bevolking, het nationale inkomen en bovendien nog het lieve vee!” Door deze controverse kwam de Duitse statistiek in een crisis terecht. De hoogleraar in de filosofie en geschiedenis te Göttingen A.F. Lüder (1760-1819), die op statistisch gebied al enkele werken op zijn naam had staan, keerde zich in 1812 in zijn Kritik der Statistik und der Politik tegen het gehele vak. De statistiek noch de politiek, zo zei hij, hadden de belangrijke veranderingen aan het begin van de negentiende eeuw op politiek en economisch gebied kunnen verklaren. Lüder baarde veel opzien met deze publikatie omdat zijn kritiek van binnenuit, uit de statistische wereld zelf, kwam. Veel statistici keerden zich tegen hem en daarom reageerde hij met een volgende publikatie: Kritische Geschichte der Statistik (1817). De geschiedenis toonde volgens hem aan dat zijn visie op de statistiek de juiste was. Hij had nog enige clementie met statistici die zich op getallen baseerden. Dezen hadden immers gezorgd voor een betere inrichting van weduwenfondsen en dergelijke. Lüder keerde zich vooral tegen die statistici die zich hoog verheven voelden boven een getalsmatige benadering en die volgens hem daardoor bestaande gegevens negeerden, zich in speculaties verloren en hun aandacht van de hoofdzaken lieten afleiden. Daarentegen had hij op een andere plaats kritiek op de statistici, die alleen voor echt wilden aannemen wat te meten en te tellen was. Hoewel Lüder een geïsoleerde positie in de statistische wereld innam, illustreert zijn optreden dat de Duitse statistiek zich aan het begin van de negentiende eeuw in een kritieke fase bevond.

Statistiek vanuit wiskundige hoek: Quetelet

Al zou de weerstand tegen een dominantie van getallen en van wiskunde in de statistiek nog lang blijven bestaan, uiteindelijk zou deze ontwikkeling toch niet te keren zijn. Een krachtige impuls in deze richting kwam van iemand die uit een geheel andere traditie kwam dan de oorspronkelijke ststistici. Wij doelen op de Belgische Lambert Adolphe Jaques Quetelet (1796-1874). Was Kluit een alfa-wetenschapper, Quetelet was een wiskundige en dat verschil in achtergrond zou een rol spelen in hun uiteenlopende ideeën over de inhoud en de betekenis van statistiek.

Quetelet hield zich aanvankelijk, evenals Kluit, helemaal niet met statistiek bezig. Hij was gepromoveerd in de analytische meetkunde en begon zich daarna voor astronomie te interesseren. Hij wilde een observatorium in Brussel oprichten om astronomische waarnemingen te kunnen doen en kreeg in 1823 van de Nederlandse regering toestemming om in verband daarmeee een studiereis naar Parijs te maken. De Nederlandse regering moest daarvoor toen toestemming geven, omdat België van 1813 tot 1830 bij ons land hoorde. In Parijs kwam Quetelet in aanraking met een heel nieuwe wereld en deze Parijse reis heeft een grote invloed op hem uitgeoefend. De beroemde wiskundigen Laplace, Poisson en Fourier zaten daar. Dezen hielden zich bezig met waarschijnlijkheidsrekening die hoofdzakelijk als foutentheorie in de astronomie werd gebruikt. Maar er waren daar toch ook al ontwikkelingen om de waarschijnlijkheidsrekening op geheel andere problemen toe te passen. Men had gemerkt dat in allerlei grote aantallen gegevens regelmatigheden kunnen worden ontdekt, die in verband kunnen worden gebracht met begrippen uit de waarschijnlijkheidsrekening. Bijvoorbeeld worden er gemiddeld iets meer jongens dan meisjes geboren, zodat gezegd kan worden dat de kans op de geboorte van een jongen iets groter is dan een half en van een meisje iets kleiner. Ook probeerde men er op grond van feitenmateriaal achter te komen, in welk geval iemand die van moord wordt beschuldigd een grotere kans had om vrijgesproken te worden: wanneer diens zaak behandeld werd door een rechtbank zònder of door een rechtbank mèt jury.

‘Neiging tot misdaad’

Toen Quetelet van deze reis terugkwam, is hij zich met kansrekening en de mogelijke toepassingen gaan bezighouden. hij gaf er een college over voor een breed publiek, waaruit een boekje voortkwam, dat (vertaald) getiteld was: Bevattelijk onderrigt in de kansrekening of de Leer der Waarschijnlijkheden. Hij verzamelde gegevens die met het zedelijk peil van een land in verband kunnen worden gebracht: aantallen vondelingen en verwaarloosde kinderen, gegevens over rijkswerkinrichtingen, rijksgevangenissen, feiten afkomstig van rechtbanken en armenzorg. Quetelet was namelijk erg geïnteresseerd in gegevens over de ‘mate van criminaliteit’ van een bevolking. Deze belangstelling hing samen met zijn visie dat de ‘morele kwaliteit’ van een samenleving omgekeerd evenredig is met het aantal misdaden dat wordt gepleegd. Dat betekent dat men, als men inzicht in het morele gehalte van een samenleving wil verkrijgen, zich in principe tot de bestudering van de criminaliteit kan beperken. En daarover waren ten tijde van Quetelet statistische gegevens te verkrijgen. Quetelet liet zien dat het aantal moorden dat in een bepaald land wordt geregistreerd, elk jaar ongeveer gelijk is, en dat daarvan zelfs het aantal moorden dat op een bepaalde wijze wordt gepleegd, bijvoorbeeld door wurging, elk jaar vrijwel constant is. Hij interpreteerde dit met de veronderstelling dat binnen een groep mensen in een bepaald land een neiging tot misdaad, een ‘penchant au crime’, bestaat, die afhankelijk is van de leeftijd en het geslacht en die voor elke leeftijd kan worden bepaald door van een leeftijdsgroep het aantal personen dat een misdaad heeft gepleegd, te delen door het totaal aantal mensen van die groep. Dit levert dan een getal op dat hij als de ‘neiging tot misdaad’ van een willekeurige persoon van die leeftijd beschouwde. U kunt zich, denk ik, niet voorstellen, welke grote indruk het bestaan van een dergelijke wetmatigheid op de mensen uit die tijd heeft gemaakt. Hoe kan een verschijnsel als moord een wetmatigheid vertonen, namelijk dat er elk jaar vrijwel evenveel gepleegd worden? Moordenaars voeren toch geen overleg met elkaar over het te plegen aantal? Wat men nog veel onbegrijpelijker vond is, dat Quetelet ook liet zien, dat er elk jaar evenveel zelfmoorden worden gepleegd. Als toch iets door de vrije wil van de mens bepaald wordt, dan is dat toch wel de beslissing of men de hand aan zichzelf zal slaan, of niet.

Internationale statistische congressen

Quetelet verzamelde voor zijn studies statistische gegevens uit een groot aantal landen en merkte dat deze gegevens meestal niet of nauwelijks vergelijkbaar waren. Ze waren volgens verschillende criteria en categorieën verzameld en ingedeeld. Dit was voor hem de reden om het voortouw te nemen bij het organiseren van internationale statistische congressen, waarvan de eerste onder zijn voorzitterschap werd gehouden te Brussel in 1854. Er zijn acht van deze congressen geweest waarvan ook één in Den Haag, in 1869. Deze internationale statistische congressen waren groots opgezet. Vele landen stuurden hun vertegenwoordigers, zowel uit de ambtelijke als uit de wetenschappelijke wereld. Tijdens zo’n bijeenkomst trachtte men eenheid te brengen in het verzamelen van gegevens in en over de diverse landen met het doel landen met elkaar te vergelijken, wat een oud ideaal uit de Duitse traditie was. Mede door Quetelets betrokkenheid bij deze congressen stond hij in contact met statistici die werkten in navolging van deze traditie. Quetelet probeerde te bereiken, dat deze mensen hun beschouwingen meer op betrouwbaar getallenmateriaal en zo mogelijk op waarschijnlijkheidsrekening zouden gaan baseren, en niet op “vage hypothesen en systemen zonder fundament”. Zo heeft hij getracht van de statistiek een betrouwbare wetenschap te maken.

De normale verdeling

Quetelet noemde de foutenwet, die pas later de normale verdeling zou worden genoemd, ook wel de wet van de toevallige oorzaken. De waarde van een grootheid werd volgens hem bepaald door constante en toevallige oorzaken. De toevallige oorzaken die op een grootheid werken, hadden tot gevolg dat de waarden van deze grootheid waren onderworpen aan de foutenwet. De invloed van de toevallige oorzaken kon worden opgeheven door het bepalen van een groot aantal mogelijke waarden van die grootheid en deze waarden te middelen. Met de constante oorzaken was het anders gesteld, deze waren verantwoordelijk voor een vaste bijdrage aan de waarde van een grootheid. Ze konden alleen bestudeerd worden als de invloed van toevallige oorzaken was geminimaliseerd. Constante oorzaken waren bijvoorbeeld het geslacht of de leeftijd van een persoon. Verder onderscheidde Quetelet nog de variabele oorzaken, die met name voor periodieke variatie zorgden. Het bleek bijvoorbeeld dat het sterftecijfer aan periodieke variatie onderhevig was; deze was elk jaar het hoogst in februari en maart en het laagst in juni tot augustus.

In 1835 verscheen Quetelets belangrijkste werk Sur l’homme et le développement de ses facultés. —Essai de physique sociale. Hierin presenteerde hij vele statistische gegevens over zowel fysieke als morele kwaliteiten van de mens en liet zien dat veel van deze gegevens rond hun gemiddelde waren verdeeld volgens de foutenwet uit de astronomie, ofwel de normale verdeling. Hij was de eerste die deze foutenwet gebruikte voor de variabiliteit in de natuur, waardoor de wet een veel bredere toepassing en betekenis kreeg dan alleen de kansverdeling van meetfouten, waarvoor hij tot dan toe in de sterrenkunde werd gebruikt. Ook de natuurlijke variabiliteit bleek te zijn onderworpen aan deze kansverdeling. Quetelet dacht dat alle in de natuur optredende waarden van een of andere grootheid de curve van de normale verdeling volgen. Wanneer een verzameling gegevens niet volgens deze curve was verdeeld, hoorden ze niet bij elkaar en waren het geen waarden van dezelfde grootheid. En andersom, wanneer gegevens van een aantal individuen waren verdeeld volgens de normale curve, dan waren die gegevens homogeen. De betreffende individuen konden dan als één groep worden beschouwd.

De gemiddelde mens

Quetelet had de beschikking over meetresultaten van de borstomvang van een aantal Schotse soldaten. Deze grootheid was volgens Quetelet gemodelleerd volgens de ideale borstomvang van de Schotse soldaat, die de waarde van het gemiddelde van de gemeten borstomvangen had. Dit in analogie met de astronomie waar men het gemiddelde beschouwde als de beste benadering van de werkelijke waarde van de gemeten grootheid. Voor Quetelet bestond er dus ook voor de borstomvang van een Schotse soldaat zoiets als een werkelijke waarde. Hij definieerde de gemiddelde mens ofwel l’homme moyen als de mens waarbij alle te onderscheiden grootheden een gemiddelde waarde hadden. Deze beschouwde hij als het ideaaltype mens. Omdat hij deze mens als het zwaartepunt van de maatschappij beschouwde, zou die het onderwerp van studie moeten zijn in een nieuwe wetenschap die hij sociale fysica noemde. Kennis van de gemiddelde mens zou inzicht in de mensheid en de maatschappij opleveren. De sociale fysica, die dus de gemiddelde mens als studieobject zou hebben was in essentie een statistisch georiënteerde wetenschap, want het onderwerp van studie, de gemiddelde mens, was een statistisch bepaald begrip.

Hoewel Quetelet niet ontkende dat ook aandacht moest worden besteed aan hetgeen afwijkt van het gemiddelde, heeft hij dat niet zelf gedaan. Om zijn idee van gemiddelde mens duidelijk te maken vergeleek hij deze wel eens met een beeld. De mensen die werkelijk bestaan beschouwde hij als copieën van dit beeld. Deze copieën vertonen natuurlijk afwijkingen van het origineel dat de ideale vorm bezit. Door op deze manier te redeneren, zette hij het middelmatige van een mens op een voetstuk en bagatelliseerde hij het bijzondere. De normale verdeling en het gemiddelde kregen zowel een normatieve als een esthetische lading. U kunt zich waarschijnlijk wel voorstellen, dat, ondanks de vele bewondering die Quetelet ten deel is gevallen, dit aspect van zijn opvattingen ook veel kritiek heeft ondervonden. Zo schreef de hoogleraar in de statistiek Anthony Beaujon in 1884 spottend het volgende over Quetelets gemiddelde mens: “die zich in eene beroemdheid verheugt welke menig werkelijk sterveling hem zou kunnen benijden, en wel juist omdat hij, zoo wij hem in vleesch en been konden ontmoeten, niets aan zich hebben zou, dat hem beroemd of berucht kon maken.” Beaujon vond dat Quetelet als statisticus buiten zijn boekje was gegaan door de gemiddelde mens als volmaakt te beschouwen.

De twee werelden

Al heel lang is men er zich van bewust dat er twee werelden zijn, waartussen een kloof bestaat die bijkans onoverbrugbaar schijnt: de alfa- en de bèta-wereld. Het bijzondere van Quetelet was dat hij als bèta-wetenschapper zich interesseerde voor statistiek of ‘statenkunde’, wat toen, zoals we bij Kluit hebben gezien, nog een alfa-domein was. Op deze wijze wist hij een brug tussen beide werelden te slaan. In Nederland is dit voorbeeld echter niet nagevolgd. Er is in Nederland in de negentiende eeuw één wiskundige geweest, die zich voor statistiek en waarschijnlijkheidsrekening interesseerde en daar met Quetelet over correspondeerde. Deze hoogleraar te Delft, Rehuel Lobatto, die een wiskundige in hart en nieren was, respecteerde Quetelet in hoge mate. Hij schreef Quetelet eens, dat hij hem juist zo bewonderde omdat Quetelet met evenveel succes zeer verschillende mogelijke toepassingen van de exacte wetenschappen behandelde. Daarbij dacht hij met name aan het werk dat Quetelet aan de ‘morele’ statistiek had gedaan. Het is duidelijk dat Lobatto aanvoelde dat Quetelet iets kon, waartoe hij zichzelf niet in staat achtte: het aanbrengen van een brug tussen de alfa- en de bèta-wereld.

Quetelet wist door zijn veel exactere achtergrond dan de andere statistici de statistiek nieuwe impulsen te geven. Bij Quetelet was de overgang van woorden naar waarden gemaakt. De ontwikkeling was zelfs nog verder gegaan; kansrekening speelde een centrale rol spelen bij het samenvatten en interpreteren van kwantitatieve gegevens. Het centrale concept daarbij was de normale verdeling. Dat wil niet zeggen dat dat voor iedereen ten tijde van Quetelet het geval was. In Nederland zou het voorlopig nog anders zijn. In de Vereeniging voor de Statistiek, die in 1857 zou ontstaan, stonden de opvattingen over statistiek nog lang in de Duitse traditie.

‘Aliis Exterendum’, om door anderen geoogst te worden

In Engeland was eerder dan in Nederland sprake van een statistische organisatie, namelijk reeds in 1834. Daarbij was Quetelet betrokken geweest. Het begon in 1831. In dat jaar werd de ‘British Association for the Advancement of Science’ opgericht. Deze organisatie wilde Engelse natuurwetenschappers jaarlijks in de belangrijkste provinciesteden bij elkaar brengen om van gedachten te wisselen over recente natuurwetenschappelijke ontwikkelingen. In 1833 hield ze haar derde bijeenkomst in Cambridge. Quetelet was uitgenodigd om als officiële Belgische afgevaardigde aan het congres deel te nemen. Hij wilde een lezing geven over de resultaten van zijn statistische onderzoekingen van zelfmoord en misdaad, maar in geen van de secties van de vereniging paste dit onderwerp. Er waren op het congres wel verschillende geleerden geïnteresseerd in Quetelets onderwerp, waaronder Malthus en de wiskundige Charles Babbage. Deze kwamen op een avond bijeen om naar Quetelet te luisteren en richtten toen een statistische sectie op. De voorzitter van de British Association stelde een drietal voorwaarden aan de nieuwe sectie. Zij moest zich verre houden van de “akelige wereld van de politiek”, verder moest de nieuwe sectie zich beperken tot “feitelijke aangelegenheden (…) met numerieke resultaten”, terwijl de “hogere generalisaties” van politieke economie en politieke filosofie waren verboden.

Degenen die waren betrokken bij de oprichting van de nieuwe sectie van de British Association, waren bijna allen afkomstig uit Londen. Bij hen ontstond al gauw de behoefte aan een Londense vereniging. Babbage nam, samen met enkele anderen, het initiatief en in 1834 werd de London Statistical Society opgericht. Op de eerste bijeenkomst werd het volgende uitgesproken: “accurate kennis van de maatschappelijke omstandigheden en vooruitzichten (…..) is een doel van groot nationaal belang dat niet kan worden verkregen zonder een zorgvuldige verzameling en classificatie van Statistische feiten.” De statistiek moest dus de maatschappij als haar onderwerp van studie beschouwen en daartoe statistische feiten verzamelen. De statistiek werd niet gedefinieerd door haar methode, maar door het onderwerp waarmee ze zich bezighield. Als motto van de vereniging werd gekozen “Aliis Exterendum”, hetgeen betekent: om door anderen geoogst te worden. Met dit motto wilde men tot uitdrukking brengen dat men vond dat statistiek zich diende te beperken tot het verzamelen van feiten en zich niet behoorde te wagen aan interpretatie en aan theoretisering. Deze bepaling kwam voort uit de vrees dat de vereniging zou worden gebruikt om politieke opvattingen te propageren. Men was er zich blijkbaar wel van bewust dat statistiek maar al te makkelijk gebruikt kan worden om iemands al of niet verborgen eigen doeleinden na te streven. In 1838 werd begonnen met het uitgeven van een eigen tijdschrift, de Journal of the Statistical Society of London. Uit de onderwerpen die werden behandeld op de bijeenkomsten van de vereniging blijkt, dat men een grote belangstelling had voor economisch-statistische onderwerpen, en dat er bovendien grote aandacht bestond voor sterfte- en gezondheidsstatistiek. Dat statistiek uit getallen behoorde te zijn opgebouwd, achtte men op een bepaald moment wel vanzelfsprekend, echter de rol van de wiskunde bleeft vooralsnog beperkt. Dit wordt onder meer geïllustreerd door een lijst van onderwerpen die voor de toekomst van de statistiek wenselijk zouden zijn, opgesteld in 1869 door W. Newmarch, de toenmalige voorzitter van de vereniging. Onderzoek naar de wiskunde en de logica van statistische bewijsvoering kwam op de achttiende en laatste plaats. In Engeland verstond men toen blijkbaar onder statistiek hetgeen wij nu met beschrijvende statistiek aanduiden.

Wiskunde, een vak dat alleen inzet vergt

Iemand die als een representant van deze opvatting van statistiek kan worden beschouwd is Florence Nightingale (1820-1910). U weet misschien wel dat deze Engelse dame wordt gekarakteriseerd als: The Lady with the Lamp, die de gewonde soldaten bij nacht en ontij liefdevol verzorgde: “In that place of misery, a lady with a lamp I see”. Maar dat ze ook wel a passionate statistician is genoemd, dat zal voor velen van u toch waarschijnlijk nieuw zijn. Om dat laatste gaat het ons, maar om enig inzicht te hebben waarom ze statistiek zo belangrijk vond en waarom haar statistische bijdragen in die tijd indruk maakten, zullen we nagaan hoe ze zo bekend geworden is.

Ze was de tweede en laatste dochter van de zeer bemiddelde Fanny en William Nightingale, die behoorden tot de hoogste Engelse kringen. Omdat vader William geen goede huisonderwijzer kon vinden, besloot hij zijn twee dochters zelf onderwijs te geven. Ze kregen behalve meerdere talen en andere vakken ook enige wiskunde onderwezen. Florence ontwikkelde een passie voor het verzamelen van feiten, met name intrigeerden haar cijfermatige gegevens. Toen ze twintig jaar was, wilde ze zich verder in de wiskunde verdiepen dan haar vader haar kon leren. Haar motivatie voor de keuze van wiskunde is trouwens niet zo vleiend voor dit vakgebied: “Ik denk dat ik meer succesvol zal zijn in een vak dat alleen inzet vergt dan in een vak dat een snel begrip verlangt.” Echter, van een meisje van haar leeftijd en stand werden andere dingen verwacht: huiselijke plichten, zoals het afleggen van bezoeken, het leren converseren, het schikken van bloemen en het deelnemen aan feestelijke bijeenkomsten, kortom, het zich voorbereiden op het huwelijk. Ze moest het daardoor grotendeels van zelfstudie hebben. Ze studeerde in de vroege ochtenduren, wanneer haar nog geen huiselijke plichten werden opgelegd. Enkele jaren eerder was het haar duidelijk geworden dat ze niet voor een ‘gewoon’ getrouwd bestaan bestemd was. Ze formuleerde het zelf als volgt: “Op 7 Februari, 1837, sprak God tot mij en riep mij tot Zijn dienst”. In de loop van de jaren raakte ze er van overtuigd, dat haar bestemming lag in het verlichten van het lijden van de ellendigen in de wereld. Ze wilde verpleegster worden, maar daarvoor vond ze al helemaal geen gehoor bij haar ouders. Verpleegsters hadden toen een slechte naam. Er gingen vele jaren voorbij, jaren waarin ze zich zeer ongelukkig voelde. Studeren kon ze wel. Ze voorzag zich van de benodigde literatuur en verdiepte zich in het ziekenhuiswezen. Ze deed in deze periode zoveel kennis op, dat ze daar later nog veelvuldig van kon profiteren. In 1853 nam ze het iniatief tot het ontwerpen van een vragenlijst voor een aantal ziekenhuizen in Europa betreffende hun statistische gegevens over ziekte en sterfte. Deze stuurde ze rond en ze verwerkte en analyseerde de ontvangen gegevens, waardoor haar kennis over de omstandigheden in ziekenhuizen nog groter werd. Het einde van het gedwongen verblijf bij haar ouders kwam nu in zicht. Ze was intussen 33 jaar. In 1853 werd ze via een invloedrijke vriendin uitgenodigd om directrice te worden van een ziekenhuis voor dames. Ze had eindelijk een meer bevredigende taak in haar leven gevonden.

Sterfte door besmettelijke ziekten

Toen brak de oorlog in de Krim uit, waarbij de Engelsen en de Fransen de kant van de Turken kozen tegenover de Russen. Enkele Engelse legereenheden werden naar de Krim gestuurd. Voor het eerst in de geschiedenis ging er een oorlogscorrespondent mee. Die wist met zijn regelmatig verschijnende artikelen in de Times de publieke opinie in Engeland danig te beïnvloeden. Via hem vernam men over de slechte omstandigheden aan het front. De sterfte onder de soldaten was zeer groot, omdat er geen behoorlijke medische verzorging was en omdat de logistiek zich op een bedenkelijk laag peil bevond. De discussies in het Lagerhuis laaiden hoog op en de minister van oorlog kreeg de opdracht een groep verpleegsters te sturen. Hij vroeg toen Florence om deze missie te organiseren en te leiden en voorzag haar van verregaande bevoegdheden.

Ze kreeg met moeite op korte termijn een groep van 38 verpleegsters bij elkaar en vertrok naar Scutari, nabij Constantinopel, waar de ziekenhuisbarakken van het Engelse leger zich bevonden. De periode die ze toen tegemoetging, heeft een diepgaande en beslissende indruk op haar gemaakt. Ze kwam in een verschrikkelijke situatie terecht. De gewonden misten zelfs de meest noodzakelijke verzorging. De barakken waren over- en overvol en steeds werden er patiënten aangevoerd. Er heersten besmettelijke ziekten. De sterfte was enorm. Om anderen te overtuigen van de noodzaak van bepaalde veranderingen en ook voor zichzelf om inzicht in de situatie te krijgen, maakt ze gebruik van statistische gegevens die ze zelf verzamelde. Op basis daarvan kon ze naderhand met behulp van figuur 1 laten zien dat de sterfte in de militaire hospitalen grotendeels werd veroorzaakt door besmettelijke ziekten als cholera en typhus. Nadat ze hygiënische maatregelen had genomen, daalde de sterfte enorm, hetgeen ze overtuigend illustreerde met behulp van figuur 2. Toen de oorlog afgelopen was, ging ze terug naar Engeland. Ze was uitgeput en ziek en zou haar verdere leven invalide blijven. Ze voelde zich echter geroepen om zich voor de Britse soldaat te blijven inzetten. Hierbij maakte ze gebruik van haar kontakten en vriendschappen met invloedrijke politici, want ze heeft nooit een officiële (betaalde) functie gehad. Dat was voor een vrouw van haar stand in die tijd niet weggelegd. Ze wist daarentegen grote invloed uit te oefenen op informele wijze, door de vele kontakten die ze voor een deel al in haar jeugd had opgebouwd en verder door de publieke opinie rond haar persoon. Zelfs de koningin heeft ze meerdere keren ontmoet en Florence Nightingale wist ook haar voor de zaak te winnen. Ze wist gedaan te krijgen dat er in 1857 een commissie werd ingesteld die de hele kwestie van de medische hulp aan soldaten zou onderzoeken. En al was ze geen lid, ze was zeer direkt betrokken bij het werk ervan. Ze leverde materiaal bij de samenstelling van de rapporten. Echter, in 1860 stierf haar dierbare vriend, de minister van oorlog. Haar invloed binnen het ministerie van oorlog werd aanzienlijk minder. Ze is zich toen met andere kwesties gaan bezighouden en is uiteindelijk teruggekeerd naar het thema waarmee het allemaal begonnen was: het ijveren voor de instelling van een gewaardeerd verpleegstersberoep. In dat kader heeft ze een opleidingsschool voor verpleegsters in het leven geroepen.

Statistiek, de belangrijkste wetenschap

Een belangrijk middel waarvan ze gebruik maakte was dus de statistiek. In een verslag van het Internationale Statistische Congres in 1860 te Londen, geschreven door de Nederlandse prof. Quack, is het volgende te lezen:

“De tweede sectie (…) behandelde de gezondheidsstatistiek. (…). Onder de ingekomen stukken bevond zich ook een brief (…), geschreven door Florence Nightingale. (…) Zij wees op den invloed van een goed sanitair régime bij de troepen. Alles, wat de gezondheid bevorderde, moest volgens haar overal worden opgemerkt en waargenomen (…). Men moest ten allen tijde en overal met cijfers aantoonen, dat de uitgaven ter verbetering en voorkoming van zulke toestanden zooveel minder zijn dan de uitgaven, die door de ziekten en misdaden zelf veroorzaakt worden. – Die brief van de edele vrouw, de heldin der zelf-opofferende liefde, wekte (…) een waar enthousiasme op, en de naam van Florence Nightingale werd door al die statistici (…) met een hulde en vereering begroet, als wilde de met cijfers bedekte negentiende eeuw aantoonen, dat, waar de vrouw in haar edelste verschijning tot die droge tabellen naderde, er bij haar tred een waas van poëzie, een zoete geur zelfs over muffe cijfers werd uitgegoten. Het spreekt vanzelf dat Florence’s voorstellen door het congres werden aangenomen en aanbevolen.” De schrijver karakteriseerde de eeuw waarin hij leefde als “De met cijfers bedekte negentiende eeuw”. In de negentiende eeuw was er een heilig geloof in de kracht van getallen. Dit geloof in getallen zien we ook bij Florence Nightingale. Omdat ook anderen zich in die tijd graag door dergelijke redeneringen lieten overtuigen, had haar statistische argumentatie een grote overtuigingskracht. In dat opzicht was ze dus een echt kind van haar tijd en heeft ze gebruik gemaakt van de middelen die in die tijd het meest effektief waren. Wel onderscheidde ze zich van een belangrijke Engelse statisticus uit die tijd, genaamd William Farr, met wie ze trouwens veel heeft samengewerkt. Hij vond van statistische gegevens; “hoe droger hoe beter” en “Statistiek moet het droogste zijn van alles wat gedoceerd wordt”. Zìj was er daarentegen steeds op uit om die statistische gegevens zo ‘niet-droog’ mogelijk te presenteren. Ze wilde dat een groter publiek dan alleen wetenschappers met één oogopslag konden zien, wat ze met haar statistische gegevens wilde aantonen. Bij haar was statistiek echt een middel, geen doel; het doel was bijv. het bereiken van verbeteringen in de medische voorzieningen van soldaten. Vandaar dat zij zich heeft ingespannen om deze statistische gegevens zo inzichtelijk mogelijk grafisch te presenteren, waarbij ze dus ook van verschillende kleuren gebruik heeft gemaakt. Daarmee was ze voor die tijd vernieuwend bezig. Statistiek was voor haar echter nog meer dan een belangrijk instrument. Ze gelóófde in statistiek. Ze zei dat statistiek “de belangrijkste wetenschap is van de hele wereld; want van haar hangt af de praktische toepassing van elke andere wetenschap: het is de enige wetenschap die essentieel is voor elk politiek en sociaal bestuur, elk onderwijs, en elke organisatie gebaseerd op ervaring, want alleen dit vak levert exacte resultaten van onze ervaring op.” Verder geloofde ze dat statistiek de morele wetten in de maatschappij kon blootleggen. In deze opvattingen is de invloed van Quetelet waar te nemen. Florence Nightingale bewonderde hem zeer en heeft uitgebreid met hem gecorrespondeerd. Voor haar had het zoeken naar dergelijke wetten bovendien een religieus aspekt. Op deze wijze kon je immers het Plan van de Opperste Wijsheid en Goedheid ontdekken.

Francis Galton: whenever you can, count

Voor Florence Nightingale was statistiek dus ongeveer wat wij nu onder beschrijvende statistiek verstaan, waarbij ze op innoverende wijze van grafische voorstellingen gebruik maakte. De overgang van woorden naar waarden had zich voltrokken. En dat was voor haar doeleinden bevredigend. Toch gold het niet alleen voor het getal dat daarvan de opmars niet te stuiten was, hetzelfde zou uiteindelijk ook met de kansrekening gebeuren. Quetelet had de eerste pogingen gedaan. Die sloegen echter voorlopig nog niet bij de toenmalige statistische wereld aan. Al bewonderden de statistici hem hogelijk, veel navolging in zijn pogingen de statistiek te ‘probabiliseren’ had hij in die kringen niet. In Francis Galton (1822-1911) zou hij wel een waardige opvolger krijgen. Door diens bijdragen zou er een nieuw vakgebied onstaan, waarin wij naderhand het begin van de mathematische statistiek zijn gaan zien.

Galton heeft nooit een betaalde baan gehad. Dat was niet nodig want hij kwam uit een rijke familie van zakenmensen en bankiers. Hij moet een opvallend jongetje zijn geweest, want er wordt van hem gezegd dat hij al kon lezen toen hij tweeënhalf jaar oud was en verder dat hij wel een IQ van 200 gehad moet hebben. Hij was geen wiskundige, maar had wel een wiskundig georiënteerde geest. En hij was geobsedeerd door getalsmatige informatie, waarschijnlijk nog meer dan Florence Nightingale. Eén van zijn lijfspreuken was “whenever you can, count”. Zo liet hij allerlei metingen aan de mens doen, van hoofdomvang tot oogkleur. Ook rekende hij van iemand die een lezing hield wel eens een zogenaamde vervelingscoëfficient uit. Hij baseerde dat getal dan op het gedrag van de toehoorders tijdens zo’n lezing. Hij was ook in de schoonheid van de vrouw geïnteresseerd. Zo schijnt hij altijd een plankje bij zich gehad te hebben, waarop hij de score van de schoonheid van de vrouwen die hij tegenkwam, kon aangeven. Op grond daarvan was hij tot de conclusie gekomen dat in Engeland de Londense vrouwen het mooist en de vrouwen van Aberdeen het lelijkst waren. Galton bouwde voort op het werk van Quetelet. Quetelet had laten zien dat de foutenkromme uit de astronomie ook kon worden gebruikt om biologische variatie te beschrijven. Op deze wijze had de foutenkromme een veel groter toepassingsgebied gekregen. Echter de visie van Quetelet op deze kromme was daardoor niet wezenlijk veranderd. Hij beschouwde immers ‘de gemiddelde mens’ als het zwaartepunt van de samenleving, alles wat niet de gemiddelde waarde had moest als een afwijking van het ideale worden beschouwd. Galton nam kennis van het werk van Quetelet en was enthousiast over diens toepassing van kanstheorie en diens bredere gebruik van de foutenkromme. Ook Galton merkte op dat vele menselijke eigenschappen volgens de Gauss-kromme verdeeld zijn. Echter hij was het geheel oneens met de interpretatie ervan. Hij schreef daarover: “De belangrijkste doelen van de foutenkromme van Gauss waren, in een bepaalde betekenis, precies tegengesteld aan waarop ik ze toepaste. Zij waren bestemd om zich van fouten te ontdoen, of de invloed ervan binnen de perken te houden. Echter, deze fouten of afwijkingen waren nu juist de dingen, die ik wilde bewaren en meer van wilde weten.” Galton beperkte de toepassing van de normale verdeling niet tot biologische menselijke gegevens. Lang voordat IQ-testen waren ontwikkeld, was Galton al tot de conclusie gekomen dat intelligentie de normale verdeling moest volgen. Hij bracht dat in 1869 als volgt onder woorden: “Dit is waar ik heen wil – dat analogie laat zien dat er bij de bewoners van de Britse eilanden een tamelijk constant gemiddeld mentaal vermogen moet zijn, en dat afwijkingen van dit gemiddelde – omhoog in de richting van genialiteit en omlaag naar domheid – aan de wet gehoorzamen die de afwijkingen van alle echte gemiddelden regeert.” Zijn grote belangstelling voor intelligentie ging gepaard met, in onze hedendaagse ogen controversiële, standpunten. Zo was hij van mening dat Engelse vrouwen één standaarddeviatie dommer waren dan Engelse mannen, negers twee standaarddeviaties en Australische inboorlingen zelfs drie. De suggestie kan nu gewekt zijn, dat Galton vond dat hij behoorde tot de meest intelligente mensen die ooit hadden bestaan. Dat is niet helemaal waar; hij beschouwde de intelligentie van de burgers van het illustere oude Athene als, zoals hij schreef: “vrijwel twee standaarddeviaties hoger dan de onze – dat is ongeveer evenveel als ons ras zich boven dat van de Afrikaanse neger bevindt.” In die tijd was de mening vrij algemeen, dat het blanke Europese ras superieur was. Wat dat betreft was het niet schokkend wat hij beweerde. Het bijzondere van Galton was de wijze waarop hij de (voor)oordelen uit die tijd onder woorden bracht: in statistische termen. Dat was toen wèl nieuw. En omdat hij leefde in de ‘met cijfers bedekte negentiende eeuw’ ging er van een dergelijke formulering een grote kracht uit.

Regressie en correlatie

Evenals voor Florence Nightingale was zijn interesse voor de statistiek een gevolg van belangstelling voor iets anders. Zijn primaire belangstelling ging uit naar evolutie en erfelijkheid. Hij was onder de indruk van de ideeën van zijn oom, Charles Darwin, die in 1859 de evolutietheorie had geformuleerd. Hij was daardoor geheel overtuigd dat het huidige planten-en dierenrijk (inclusief de mens) door evolutie was ontstaan. Galton dacht erover na hoe de evolutie kon zijn verlopen en welke erfelijkheidswetten daaraan ten grondslag zouden hebben gelegen. Darwin had de natuurlijke selectie als noodzakelijke voorwaarde van de evolutie aangewezen. Galton was dit geheel met hem eens, maar vond dat deze natuurlijke selectie bij de mens niet meer voldoende functioneerde. Hij was daarom een voorstander van eugenetische maatregelen van rasverbetering: Intelligente ouders zouden meer kinderen moeten krijgen dan zwakbegaafden. Hij had een duidelijk standpunt in de diskussie die nog altijd voortduurt van ‘nature versus nurture’. Hij was van mening dat erfelijkheid een veel bepalender rol speelde bij de vorming van een bepaalde eigenschap dan opvoeding en opleiding en probeerde aan de hand van getallen zijn standpunt in het nature-nurture debat te onderbouwen.

Galton vond het dus belangrijk om zijn overtuigingen met empirisch materiaal te onderbouwen. Maar hoe kwam hij aan die gegevens? Het ging hem om gegevens van menselijke verschijnselen, maar aanvankelijk zag hij geen kans om die te verzamelen. Daarom nam hij zijn toevlucht tot lathyruszaden. Ook die konden kennis over erfelijkheid opleveren. Hij maakte groepjes van zaden met hetzelfde gewicht, dus zowel relatief lichte als relatief zware zaden. Deze stuurde hij naar verschillende vrienden met het verzoek ze te zaaien, er weer zaad van te winnen en dat nieuwe zaad dan weer naar hem terug te sturen. En zo geschiedde. Galton woog al die zaden van de nakomelingen en hij merkte op dat, gemiddeld genomen, de zaden van de zeer lichte ouderzaden dan wel niet zo licht waren dan die van de ouders, maar wel lichter dan het gemiddelde van alle zaden. Voor de zwaardere zaden gold dat het nageslacht zaden opleverde die zwaarder waren dan het gemiddelde van het totaal, maar wel lichter dan de ouderzaden. Dit verschijnsel zou later regressie naar het gemiddelde genoemd worden. Toen hij later dit verschijnsel ook bij de lengte van mensen opmerkte, moest hij er wel rekening mee houden dat mensen twee ouders hebben. Daartoe definieerde hij de ‘mid-parental height’: het gemiddelde van de lengte van de vader en 1.08 keer de lengte van de moeder. Ook bij deze grootheid trad regressie naar het gemiddelde op: de kinderen van heel kleine ouders waren wel klein, maar in het algemeen niet zo klein als hun ouders (zie fig. 3). Galton had een mooi plan bedacht om aan deze menselijke gegevens te komen. Op de Internationale Gezondheids Tentoonstelling, die in 1884 in South Kensington werd gehouden, had Galton een laboratorium ingericht. Tegen een kleine vergoeding konden de bezoekers van alles aan zich laten meten: lengte, gewicht, gehoor, gezicht, gevoel voor kleuren, ademhalingskracht, spanwijdte van de armen enz.. Meer dan 9000 mensen wist hij tot meedoen te bewegen. Een enorme dataverzameling leverde dat op, waaraan hij veel van zijn ideeën kon toetsen. Verder verkreeg Galton veel informatie over familiestambomen door prijzen uit te loven voor degenen die ze het best hadden bijgehouden. Ook zelf had hij al vele gegevens verzameld, met name over belangrijke Engelse families, waarin veel (volgens hem) eminente mensen voorkwamen. Omdat hij in erfelijkheid was geïnteresseerd en vooral in de erfelijkheid van mentale kenmerken ging hij na in hoeverre bij eminente mannen die eminentie ook bij de zonen, de vaders, de broers en bij verdere mannelijke familieleden voorkwam. Het resulaat was dat, wanneer je 100 eminente mannen had opgespoord, hiervan er 26 ook een eminente vader moesten hebben gehad, 23 een eminente broer hadden en 36 een eminente zoon (zie fig. 4). Dat vrouwen ook eminent kunnen zijn is blijkbaar nooit in Galtons hoofd opgekomen; schoonheid was wel een kenmerk die vrouwen konden bezitten, eminentie niet. U kunt zich misschien wel voorstellen dat een interesse in de erfelijkheid van menselijke kenmerken, samen met een grote behoefte om verschijnselen in getallen weer te geven tot het zoeken naar een of andere correlatiemaat kan leiden. Nu heeft Galton zelf niet de ons bekende definitie van de correlatiecoëfficient gegeven, maar het idee van correlatie is wel van hem afkomstig. Al was Galton niet in staat deze concepten wiskundig te formuleren, de statistiek was intussen zo gekwantificeerd en gemodelleerd dat dit zijn leerling Karl Pearson wel lukte. Deze was behalve een eugeneticus ook een knap wiskundige. Pearson heeft de ideeën van zijn ’eminente’ leermeester geformaliseerd en in wiskundige taal gegoten. Hij richtte in 1901 het tijdschrift Biometrika op. In de inhoud van dit tijdschrift herkennen wij het begin van de mathematische statistiek. Maar dan zijn we in de twintigste eeuw aangeland. Slotopmerking: we hebben gezien dat professor Quack in 1876 zijn eeuw karakteriseerde als “de met cijfers bedekte negentiende eeuw”. Quack was niet de enige die de negentiende eeuw op een dergelijke wijze heeft gekarakteriseerd. Aan het einde van de eeuw was er een geleerde, een zekere J.T. Merz, die een uitgebreide geschiedenis schreef van het Europese denken in die eeuw. Hierin is een lang hoofdstuk opgenomen met de titel “Over de statistische kijk op de natuur”. Hierin zegt hij “in feite mogen we onze eeuw -in onderscheid met eerdere eeuwen- karakteriseren als de eeuw van de statistiek”. In de negentiende eeuw ging er daarom van statistische argumentaties een grote overtuigingskracht uit. Deze karakterisering van de negentiende eeuw wordt door de snelle ontwikkeling van de mathematische statistiek in de twintigste eeuw maar al te makkelijk over het hoofd gezien.

VERANTWOORDING

Bij het schrijven van dit artikel is onder meer gebruik gemaakt van reeds bestaande teksten, in het bijzonder van de teksten die als de nummers 8 en 9 in de literatuurlijst zijn opgenomen.

LITERATUUR

• 1. I.B. Cohen, “Florence Nightingale”, Scientific American 250 (3) (March 1984), blz. 98-107.
  2. M. Diamond and M. Stone,”Nightingale on Quetelet” (Part 1), Journal of the Royal Statistical Society A 144, (1981), blz. 66-79.
  3. G. Gigerenzer et al, The empire of chance. How probability changed science and everyday life (Cambridge, Cambridge University Press, 1989).
  4. I. Hacking, The taming of chance, (Cambridge: Cambridge University Press, 1990).
  5. D.A. MacKenzie, Statistics in Britain 1865-1930, The social construction of scientific knowledge (Edinburgh: Edinburgh University Press, 1981), blz. 51-72.
  6. T. M. Porter, The rise of statistical thinking, 1820-1900 (Princeton, Princeton University Press, 1986).
  7. R. Rubens, “Florence Nightingale, grondlegster van de verpleegkunde. Haar verbondenheid met Quetelet en het wetenschappelijk denken”, Geschiedenis der geneeskunde 1 (1) (Oktober, 1993), blz. 56-64.
  8. I. H. Stamhuis, ‘Cijfers en aequaties’ en ‘kennis der staatskrachten’. Statistiek in Nederland in de negentiende eeuw (Amsterdam: Rodopi, 1989).
  9. I. H. Stamhuis, 1995/6, “‘De met cijfers bedekte negentiende eeuw’ Deel 1: Adriaan Kluit, eerste Nederlandse hoogleraar in de statistiek”, Euclides. Vakblad voor de Wiskundeleraar 71, blz. 80-84. Deel 2: Adolphe Quetelet, bepleiter van de statistische middelmaat”, Euclides.71, blz. 110-115. Deel 3: Florence Nightingale: statistiek de belangrijkste wetenschap”, Euclides 71, blz. 182-187. Deel 4: Francis Galton: geen statistische middelmaat, maar superioriteit”, Euclides 71, blz. 218-222.
  10. I. H. Stamhuis en A. de Knecht-van Eekelen (red.), ‘De met cijfers bedekte negentiende eeuw’. Toepassing van statistiek en waarschijnlijkheidsrekening in Nederland en Vlaanderen tussen 1840 en 1920. Themanummer van Gewina. Tijdschrift voor de geschiedenis der geneeskunde, natuurwetenschappen, wiskunde en techniek. (Rotterdam: Erasmus Publishing, 1992).
  11. C. Woodham-Smith, Florence Nightingale, 1820-1910. (Constable, London, 1951).