In deze paragraaf komen de meest belangrijke natuurkundigen aan de orde. In onderstaand tijdschema staan deze natuurkundigen alvast aangegeven. Eerst de natuurkundigen uit de Oudheid, daarna die uit de 15e eeuw. In de tekst staan ze op volgorde van hun geboortejaar.
Natuurkunde is één van de vakgebieden van de wetenschap. Wat verstaan we onder wetenschap?
1. De systematisch verkregen, geordende en verifieerbare menselijke kennis.
2. Het daarmee verbonden proces van kennisverwerving.
3. De gemeenschap waarin deze kennis wordt vergaard.
De wetenschap wil aspecten van de ervaren werkelijkheid onderzoeken en verklaren. De wetenschapper houdt zich daarom bezig met meten, registreren, waarnemen, experimenteren, ordenen en interpreteren. De natuurwetenschap is de tak van wetenschap die met behulp van empirische en wetenschappelijke methoden op zoek gaat naar natuurwetten die verklaringen kunnen bieden voor natuurverschijnselen . De natuurkunde (fysica) onderzoekt en beschrijft de algemene eigenschappen van materie, straling en energie, zoals kracht, evenwicht en beweging, fasen en faseovergangen, straling, warmte, licht, geluid, magnetisme en elektriciteit. De natuurkundige of fysicus beoefent deze natuurwetenschap. De term natuur heeft in dit verband betrekking op de niet-levende natuur. De studie van de levende natuur behoort tot het werkgebied van de biologie.
- We noemen eerst een vijftal natuurkundigen uit de Oudheid.
Zij leefden in de tijd van de Filosofen uit de Oudheid.
610 v. Chr. Anaximander
Een natuurfilosoof uit Milete (in Ionië, een landstreek langs de westkust van het huidige Turkije). Anaximander behoorde tot de eerste Griekse filosofen. Hij was een talentvolle onderzoeker van astronomie en geografie en schreef een prozawerk over kosmologie. Vermoedelijk heeft hij als eerste enkele astronomische instrumenten geïntroduceerd in Griekenland, zoals de zonnewijzer. Ook zou hij als eerste een kaart van de wereld hebben gemaakt. Hierop werd de aarde als cirkel voorgesteld en de toen gekende landen waren gegroepeerd rond de Egeïsche zee als centrum, met rond die landen een grote oceaan. Net als zijn tijdgenoten was hij op zoek naar de oorsprong van het universum, een eerste principe als begin van de wereld. Hij ontwikkelde een eigen gedachtegang vanuit een oersubstantie (oerchaos) en werkte dat verder uit via evolutielijnen. Later zullen Plato en Augustinus aansluiten op zijn theorie.
572 v. Chr. Pythagoras
Een Grieks filosoof en wiskundige van het eiland Samos. Hij was vooral filosoof, maar hield zich ook bezig met wiskunde. Onder ons vooral bekend door de stelling van Pythagoras, maar hij zocht ook naar het verband tussen wiskunde en muziek. Hij experimenteerde met snaren, gewichten en lengten. Dit heeft uiteindelijk geleid tot de toonladders zoals wij die nu kennen. Volgens Pythagoras zijn alle fysieke zaken, sterren en heelal wiskundig met elkaar verbonden (alles is getal). Vanuit deze gedachte stelde hij zich de aarde voor als een bol, hoewel (toen nog) zonder wetenschappelijke ondersteuning.
427 v. Chr. Plato
Een Grieks filosoof, dichter en schrijver. Hoewel vooral filosoof, moet hier zijn natuurfilosofische werk (de "Timaeus") worden genoemd. In deze dialoog worden de activiteiten van een 'demiurg' (wereldbouwer) beschreven, die bezig is ons universum te vormen, waarbij de wiskundige structuur die hieraan ten grondslag ligt duidelijk trekken vertoont met de natuurfilosofie van Pythagoras. De "Timaeus" is te beschouwen als Plato's "theorie over alles", want zowat alles komt aan bod, vanaf het ontstaan van het universum tot de menselijke anatomie. Hij presenteert een nauwgezet uitgewerkt verhaal over het ontstaan van het universum. Hierbij vertrekt hij vanuit een soort verwondering, een bewondering, over het feit dat het universum zo ordelijk en mooi geconstrueerd is. Dit zet hem aan tot het zoeken van een verklaring voor deze orde. Dit ordelijke universum kan volgens hem niet anders zijn dan het product van een goedaardige intelligentie die doelgericht te werk is gegaan. De 'Maker' van het universum is een soort goddelijke knutselaar die hij de demiurg noemt Deze figuur is niet gelijk te stellen met een god die alles uit het niets schept, omdat de demiurg zich baseert op de "Ideeën" (vormenleer van Plato). Het universum zou zijn gevormd uit de elementen aarde, water, lucht en vuur. In het laatste deel van de dialoog vertelt Timaeus de geschiedenis van de wereld tot de schepping van mens en dier.
384 v. Chr. Aristoteles
Een Grieks filosoof en wetenschapper. Hoewel vooral filosoof, hield hij zich ook bezig met wiskunde en natuurwetenschappen. In zijn "Fysica" (acht boeken) bestudeert Aristoteles op theoretische wijze de levende natuur. Het is een studie van alles wat leeft en de veranderingen die hierbij plaatsvinden. Er komen begrippen en verschijnselen aan de orde als ontstaan en vergaan, beweging, continuïteit, tijd, plaats, leegte, oorzaken van verandering en de eerste onbewogen beweger.
Aristoteles bestudeerde onder andere de bewegingen (wordingen) in de natuur en de biologie. Ook hij kwam onder de indruk van de ordening en doelmatigheid daarin. Dit bracht hem tot de uitspraak "De natuur doet niets vergeefs". Ook in zijn visie bestaat de wereld uit de vier elementen aarde, water, lucht en vuur. Deze zijn omgeven door de ether (het 'vijfde lichaam') en daarbuiten sfeerlagen, waarvan de buitenste die van de vaste sterren zou zijn. De uiterste sfeer is in zijn visie God, de Onbewogen Beweger, aan de rand van ons universum. Hiermee verklaart hij de oorsprong van alle beweging en oorzaak van alle" zijn" en van alle "worden". De mens maakt deel uit van de kosmos, die steeds naar grotere volmaaktheid evolueert ("op God gericht"). Aan de ideeën van Aristoteles is lang een haast goddelijk gezag toegekend.
Zijn werk "Meteorologika" (vier boeken) gaat niet alleen over meteorologie, maar ook over aardbevingen, de Melkweg, vallende sterren en verdamping van water. Ook Aristoteles kwam tot de conclusie dat de aarde een bol was. Tot in de middeleeuwen gold het als een standaardwerk.
287 v. Chr. Archimedes van Syracuse
Een Grieks wiskundige, natuurkundige, ingenieur, uitvinder en sterrenkundige. Archimedes wordt algemeen beschouwd als de grootste wiskundige van de oudheid en een van de grootste wiskundigen aller tijden. Hij introduceerde de uitputtingsmethode voor het berekenen van de oppervlakte onder de boog van een parabool door sommatie van een oneindige reeks (voorloper van de integraalrekening). Hij bepaalde vele wiskundige formules over vlakken, cirkels, spiralen, bollen, kegelsneden en parabolen. Ook gaf hij een opmerkelijk nauwkeurige benadering van pi (π = de verhouding tussen de omtrek en de diameter van een cirkel = 3,141 592 653....). Hij definieerde ook de spiraal die zijn naam draagt, formules voor de inhoud van rotatievlakken om een as en een ingenieus systeem voor het uitdrukken van zeer grote aantallen. Archimedes legde de fundamenten voor de hydrostatica en de statische mechanica. Hij wordt gezien als de ontwerper en constructeur van de naar hem vernoemde schroef van Archimedes (een voorloper van de vijzel). Ook zou hij zich bezig hebben gehouden met het ontwerp van belegeringsmachines. Hij is ook de ontdekker van de wet van Archimedes. Deze luidt: De opwaartse kracht die een lichaam in een vloeistof of gas ondervindt is even groot als het gewicht van de verplaatste vloeistof of gas. Archimedes gaf een verklaring voor het principe van de hefboom ("geef mij een standplaats en een hefboom en ik kan de aarde bewegen"). Hij ontdekte de werking van takels en katrollen en hij vond een manier om het zwaartepunt van een lichaam vast te stellen. Archimedes werd aan het slot van de belegering van Syracuse in 212 v. Chr. gedood door een Romeinse soldaat.
- Nu volgen de natuurkundigen vanaf de 15e eeuw na Chr.
Zij leefden vanaf het einde van de Middeleeuwen tot omstreeks 1950.
1397 Johannes Gutenberg
Een Duits drukker in Mainz. Hij geldt als de uitvinder van de boekdrukkunst in Europa. Zijn bekendste werk is de in 1455 voltooide 42-regelige Gutenbergbijbel. Blokdruk (een pagina per blok drukken) bestond reeds, maar Gutenberg ontwikkelde het drukken met losse metalen letters. Door deze uitvinding werden correctie en redactie gemakkelijker en goedkoper. Kleine verwisselingen in het zetsel waren nu voldoende. De letters konden worden hergebruikt. In Mainz begon Gutenberg een drukkerij met een aangepaste wijnpers met onderop de plaat met metalen tekens. Het maken van losse letters was een grote onderneming. Gutenberg moest vele technieken uitvinden, ontwikkelen en perfectioneren. Het maken van stempels, in staal gesneden letters in spiegelbeeld. Matrijzen door de gehard stalen stempel in een stuk koper te slaan. Een geschikte en goedkope legering om de letters in voldoende hoeveelheden te kunnen produceren. Een gietvorm om de letters te kunnen gieten en een zethaak om de regels te kunnen maken. Uiteindelijk leverde Gutenberg een hoogwaardige kwaliteit drukwerk. Zijn uitvinding heeft veel bijgedragen aan de wetenschappelijke vooruitgang in Europa. Kennis van academici kon breed worden verspreid. Eind 1400 waren er al tienduizenden gedrukte boeken en pamfletten.
1452 Leonardo da Vinci
Architect, uitvinder, ingenieur, filosoof, natuurkundige, scheikundige, anatomist, beeldhouwer, schrijver en schilder uit Vinci in Italië. In de paragraaf over Schilders en Beeldhouwers is Leonardo uitvoerig beschreven. Hij wordt gezien als het schoolvoorbeeld van een genie en was een veelzijdig ontwikkeld mens. Leonardo's wetenschappelijke werk was gebaseerd op empirisch onderzoek. Hij probeerde een verschijnsel te doorgronden door het zo gedetailleerd mogelijk te beschrijven en te tekenen. In zijn "Codex Leister" staan onder meer zijn waarnemingen en theorie met betrekking tot rivier en zee, de eigenschap van het water, steen en fossiel, lucht en hemels licht. Dit ging gepaard met schetsen, tekeningen en diagrammen. Grote thema's als de architectuur en de elementen van de mechanica worden in de Codex behandeld. Leonardo hield zich ook bezig met uitvingen van verschillende apparaten en machines, zoals een helikopter, een parachute, machinegeweren, een bepantserde tank, een onderzeeboot en een apparaat met tandwielen waarvan men vermoedt dat het een mechanische rekenmachine voorstelt. Ook de viola organista (een "vioolorgel", een experimenteel muziekinstrument) is door Leonardo ontworpen. Leonardo maakte ook een ontwerp voor een 240 m lange brug zonder tussenliggende pijlers over een inham van de Bosporus in Istanboel. Dankzij zijn voortreffelijk inzicht in hefbomen en takels, kon hij ook fietsen en hijskranen ontwerpen. Hij maakte schetsen van waterraderen en waterkrachtmachines, van vochtigheidsmeters en van primitieve duikpakken. Leonardo heeft ook erg veel anatomisch onderzoek verricht. Hij ontleedde menselijke lichamen en maakte op basis daarvan gedetailleerde tekeningen.
Zijn ideeën voor uitvindingen gingen het bevattingsvermogen van zijn tijdgenoten ver te boven en waren ook niet te realiseren met de technologie van zijn tijd. Had hij later geleefd, dan had hij op vele terreinen de wereld veranderd kunnen hebben. Toch heeft hij ook tijdens zijn leven veel tot stand gebracht. Niet in de minste plaats uiteraard met zijn schilderwerken.
1473 Nicolaas Copernicus
Een wiskundige en astronoom uit Pruisen (Polen). Hij formuleerde een heliocentrisch model van het universum waarbij de zon, in plaats van de aarde, in het centrum werd geplaatst. Dit druiste in tegen de toenmalige gebruikelijke geocentrische wereldbeeld, waarbij de aarde werd geacht het centrum van het heelal te vormen. Dit wereldbeeld was geautoriseerd door de Kerk en het christelijk geloof. Copernicus was zelf een geestelijke (een kanunnik) en had derhalve grote moeite zijn inzichten in overeenstemming te brengen met zijn geloof. Hij was bang om de Bijbel tegen te spreken. Vandaar ook dat hij pas aan het eind van zijn leven (1543) tot publicatie van zijn inzichten overging. Via zijn vele astronomische observaties vormde Copernicus gedurende zijn leven steeds zekerder zijn heliocentrisch model van het universum. Een vaste zon in het middelpunt van de van de beweging der planeten, waarbij de aarde in één jaar rond de zon draait. Rond 1530 was zijn beeld compleet en al gauw verspreidden de verhalen over zijn theorieën zich over heel Europa. De uitgave van zijn boek "Over de omwentelingen van de hemellichamen", net voor zijn dood in 1543, wordt beschouwd als een belangrijk moment in de wetenschapsgeschiedenis. Hiermee begon de Copernicaanse revolutie; het boek droeg bijzonder veel bij aan de wetenschappelijke revolutie. Zijn boeken werden later door de kerk verboden vanwege "godslastering". Dit duurde tot 1835, lang nadat het "systeem van Copernicus" door vrijwel iedereen algemeen was aanvaard. Later zal Galileo Galilei de denkbeelden van Copernicus onderbouwen en verbreiden.
1548 Simon Stevin
Een natuurkundige, wiskundige en ingenieur afkomstig uit Brugge (Vlaanderen). Hij vond het decimale stelsel voor breuken uit en gaf de vestingbouw een wiskundige grondslag. Hij leverde als pionier vele bijdragen aan theorie en praktijk in wiskunde en natuurkunde en toegepaste wetenschappen als waterbouwkunde en landmeetkunde. Het Nederlands kreeg dankzij Stevin, die de woorden bedacht of populariseerde, eigen wetenschappelijke termen zoals "wiskunde" in plaats van mathematica. Stevin leefde in de tijd van de Spaanse hertog Alva en van Willem van Oranje en prins Maurits, tijdens de strijd tussen de katholieken en calvinisten. Stevin ging studeren aan de door Willem van Oranje opgericht Universiteit van Leiden. In Leiden publiceerde Stevin in hoog tempo allerlei boeken, voornamelijk over wiskunde en natuurkunde, en kreeg hij diverse octrooien voor een aantal uitvindingen en verbeterde technieken, zoals voor het bemalen van drassige gebieden. Zijn eerste wetenschappelijke publicatie was de "Tafelen van Interest" (over handelsrekenen). Tussendoor was hij actief als ingenieur. Hij verbeterde onder meer poldermolens en ontwierp de zeilwagen. Om zijn hydraulische uitvindingen in de praktijk om te zetten, sloot hij een overeenkomst met Jan Cornets de Groot (vader van Hugo de Groot), burgemeester van Delft, met wie hij zeer bevriend werd. Samen lieten ze op verschillende plaatsen windmolens bouwen en bestaande verbeteren. Maurits van Nassau stelde Stevin in 1593 aan als privé-docent. De lessen omvatten niet alleen wiskundige onderwerpen, maar ook mechanica, sterrenkunde, muziektheorie, perspectiefleer, boekhouden en navigatiekunde. Hij kreeg een vertrouwenspositie bij Maurits. Tevens diende hij als militair ingenieur bij het Staatse leger.
Hij ontwierp vestingen, perfectioneerde de logistiek van het leger te velde en werkte aan een systeem van waterlinies. Stevin ontwikkelde een onderwijsprogramma om ingenieurs op te leiden. Hij leverde briljante bijdragen op het gebied van de hydrostatica (hij werkte als eerste met het begrip "druk"), statica, mechanica en perspectief. Zijn motto was dat alle verschijnselen logisch verklaarbaar zijn. Stevin hield zich sterk bezig met krachten op hellende vlakken. Hij bepaalde zwaartepunten van vlakke en van ruimtelijke figuren en hield zich bezig met tal van praktische toepassingen, zoals werktuigen waarbij wrijvingskrachten, weerstanden, valproeven, enzovoorts aan bod komen. Stevin was één van de grondleggers van het wetenschappelijke en technische Nederlands. Hij bedacht Nederlandse namen voor wetenschappelijke begrippen: evenaar, evenredigheid, evenwijdig, kegelsnede, langwerpig, loodrecht, middellijn, raaklijn, rede, scheikunde, wiskunde, wijsbegeerte. Zo kreeg het Nederlands eigen wetenschappelijke woorden, waar anderen Europese leenwoorden gebruikten (als diameter, tanges, chemie, e.d.). Stevin was één van de eerste verdedigers van het systeem van Copernicus. Ook verklaarde hij de getijden met de aantrekkingskracht van de maan. Stevin werkte ook een groot gedeelte van zijn leven aan een verhandeling over architectuur en stedenbouw (De Huysbou).
In 1620 overleed Simon Stevin. Bij zijn overlijden liet hij een veelheid aan rijke manuscripten na over onder meer architectuur, vestingbouw, molenbouw, muziek en legerorganisatie. Zijn zoon Hendrik Stevin (1614-1668) werd later waterbouwkundige. Naar deze zoon zijn de Stevinsluizen bij de Afsluitdijk genoemd.
1564 Galileo Galilei
Een Italiaans natuurkundige, astronoom, wiskundige en filosoof. Hij was van 1589 - 1610 hoogleraar in Pisa en Padua. Studeerde aanvankelijk medicijnen, maar maakte die studie niet af. Zijn hart lag bij de wiskunde. Een belangrijke bijdrage leverde hij vooral aan zijn toepassen van wiskunde op de mechanica. Hij experimenteerde en analyseerde de resultaten tot hij ze op wiskundige wijze kon uitdrukken. Zo deed hij dat bijvoorbeeld met de slingertijd, vanwaaruit hij het slingeruurwerk ontwierp. Maar ook ten aanzien van de wet van de traagheid, de lichtsnelheid, de thermometer en de passer. Galilei ontwikkelde zijn eigen superieure telescoop, waarmee hij vele ontdekkingen deed. Hij leverde als eerste het natuurkundige bewijs van de opvatting van Copernicus over de beweging van de planeten. Hij ontdekte onder meer dat Jupiter vier manen had die om de planeet heen draaiden. Dit weersprak het algemeen, ook door de Kerk, aanvaarde standpunt dat alle hemellichamen om de aarde, het middelpunt van het heelal, heen draaiden.
Onder druk van de Inquisitie nam hij afstand van het systeem van Copernicus. Zijn boeken werden verboden en hij kreeg zelfs voor de rest van zijn leven huisarrest. Hij bleef zeggen: "En toch beweegt de aarde om de zon". Zijn ontdekkingen veranderde het begrip over de wereld wel degelijk. De mede door Galilei in gang gezette wetenschappelijke ontwikkeling was niet meer te stuiten. Het heliocentrische wereldbeeld zal vijftig jaar later door Isaac Newton verder aannemelijk worden gemaakt. Galilei stierf in 1642.
De tot hier opgenomen natuurkundigen heb ik in een samenvatting opgenomen in document "Natuurkundigen".
Verdere invulling van de natuurkundigen volgt nog.