BEKNOPTE
ENCYCLOPEDIE
VOOR DE ALGEMENE
ONTWIKKELING

Met deze knop laat u zich verrassen. Het programma kiest willekeurig een onderwerp. U kunt deze functie ook gebruiken voor een kennisquiz.

De exacte natuurwetenschappen omvatten de natuurkunde of fysica, de scheikunde of chemie en de sterrenkunde of astronomie. De afbakening tussen deze disciplines is in de loop der jaren vervaagd en vaak arbitrair. Vanuit een strikt reductionistisch standpunt is zelfs de stelling te verdedigen dat alle exacte natuurwetenschappen (en ook disciplines als biologie en wellicht zelfs psychologie) in laatste instantie terug te brengen zijn tot de natuurkunde. Maar voor het dagelijks – en universitaire – gebruik blijft een onderscheid zinvol.

In de natuurkunde onderscheidt men gewoonlijk twee delen: de klassieke fysica, die globaal de kennis omvat die ontwikkeld is tot aan het einde van de negentiende eeuw, en de moderne fysica. De klassieke fysica wordt meestal onderverdeeld in de mechanica, die gaat over de beweging van macroscopische objecten, de thermodynamica, die zich bezighoudt met de begrippen warmte en energie in hun onderlinge verband, en de leer van elektriciteit en magnetisme. De essentie van elk van deze drie deelgebieden kan worden samengevat in enkele fundamentele wetten, waarvan men de consequenties voor specifieke situaties met behulp van wiskundige methodes kan afleiden. Dit zijn de drie wetten van Newton voor de mechanica, de drie hoofdwetten van de thermodynamica, en de vier vergelijkingen van Maxwell voor het elektromagnetisme.
In het eerste kwart van de twintigste eeuw werden twee belangrijke elementen aan het natuurkundige denken toegevoegd: Einsteins relativiteitstheorie en de kwantumfysica. De relativiteitstheorie hervormde het denken over ruimte en tijd (in de 'speciale' theorie) en over de zwaartekracht (in de 'algemene' theorie). De kwantumfysica gaf nieuwe inzichten in verschijnselen op het niveau van atomen of nog kleinere deeltjes. Wat zo belangrijk – en fascinerend – is in deze twee ontwikkelingen is dat ze breken met de intuïtieve inzichten die we hebben over de wereld om ons heen. De relativiteitstheorie leert dat we leven in een vierdimensionale ruimte, waarin tijd en ruimte met elkaar vervlochten zijn en waarin snelheden groter dan de lichtsnelheid niet kunnen voorkomen. Volgens de kwantumtheorie is de continuïteit van natuurkundige verschijnselen slechts schijn, omdat grootheden als energie of impuls slechts in discrete hoeveelheden kunnen voorkomen. Maar tegelijkertijd behoudt de klassieke natuurkunde haar geldigheid in onze dagelijkse macroscopische wereld: alleen voor lichamen die met snelheden vergelijkbaar met de lichtsnelheid bewegen, of voor microscopische systemen, zoals atomen en moleculen, moet men met de relativiteitstheorie respectievelijk de kwantummechanica rekening houden. Dat betekent overigens niet dat de moderne natuurkunde voor het dagelijks leven niet van groot belang is: in onze moderne elektronische samenleving is relativiteitstheorie onmisbaar voor de routebeschrijving via GPS, en de kwantumtheorie voor onze dvd spelers, mobiele telefoons en andere (micro)elektronica.

De scheikunde heeft haar oorsprong in de Griekse en Egyptische Oudheid, waar zij voortkwam uit de confrontatie van filosofen, die het wezen der dingen trachtten te doorgronden, met ambachtslieden, zoals metaalsmelters, glasblazers en ververs. Lange tijd zocht men naar ‘elementen’ waaruit de materie kon worden opgebouwd en streed men over de vraag in hoeverre deze elementen in elkaar konden overgaan.
De leer van Aristoteles, waarin de mogelijkheid van veranderingen in materie (dus van chemische reacties in de moderne terminologie) een wezenlijk aspect vormde, had een grote invloed gedurende de Middeleeuwen. Arabische alchemisten in het bijzonder ontwikkelden zijn denkbeelden verder en putten er de hoop uit onedele materie in goud te kunnen veranderen. Terwijl in de zeventiende eeuw dankzij het werk van Newton en zijn tijdgenoten de klassieke fysica zich tot een ‘exacte’ wetenschap ontwikkelde, bleef de chemie noodgedwongen een empirische discipline, totdat men in de loop van de negentiende eeuw inzicht verwerft in de atomaire, microscopische structuur van de materie. Van de talrijke onderzoekers uit die eeuw kunnen er drie genoemd worden die in het bijzonder aan de ontwikkeling van de chemie tot een ‘exacte’ wetenschap hebben bijgedragen: Dalton, die de chemie verklaarde op grond van de hypothese dat er atomen bestaan die in vaste verhouding met elkaar reageren; Mendelejev met zijn periodiek systeem der elementen; en de Nederlander Van ’t Hoff, die een verband legde tussen de eigenschappen van een stof en de ruimtelijke rangschikking van de atomen in de moleculen van die stof.

Tot het einde van de vorige eeuw hield de sterrenkunde zich voornamelijk bezig met de plaatsbepaling van de hemellichamen en de studie van hun bewegingen. Met grote voldoening werd vastgesteld dat het zonnestelsel en de gedragingen van zijn componenten volledig kunnen worden begrepen aan de hand van de door Newton opgestelde bewegingswetten. Aan het einde van de negentiende eeuw verschoof de belangstelling naar de vraag wát de hemellichamen waren in plaats van wáár zij waren, en werd de wetenschap van de astrofysica geboren.
De kosmologie is de tak van de sterrenkunde die zich bezighoudt met het heelal in zijn totaliteit en met de oorsprong ervan. Het heelal expandeert, en men neemt aan dat het bijna veertien miljard jaren geleden is ontstaan tijdens een gebeurtenis die men de oerknal pleegt te noemen. Het onderzoek naar wat toen is gebeurd ligt aan het front van de huidige natuurwetenschap. Het moderne ruimteonderzoek heeft aan elk van de drie genoemde onderdelen der sterrenkunde belangrijke nieuwe impulsen gegeven, zodat zij nu alle drie weer even actueel zijn.

Dit hoofdstuk werd in de voorafgaande boekedities vele jaren verzorgd door de hoogleraren Joan van der Waals en Henk G. van Bueren.  Nu hebben Jo Hermans (natuurkunde), Jan Verhoeven (scheikunde) en  Marieke Baan (sterrenkunde) hen opgevolgd.

Deze toelichting werd geschreven door Anne Kox.


Volg CultureelWoordenboek.nl:



Gratis maar niet voor niks
De inhoud van het Cultureel Woordenboek is gratis, want de schrijvers worden niet betaald. Maar hosting en webbeheer krijgen we niet voor niks. We hebben dus wat financiële steun nodig. Wordt onze helpende vriend en maak € 12 (of meer) over. Hoe?
Kijk onder Vriend worden?

paginatop