Opfindelsernes Bog/Indledning 3.
Almindelige Bemærkninger. Naar vi betragte en Dampmaskine, som driver Hurtigpresserne i et Trykkeri, eller Dreje- og Høvlemaskinerne i et mekanisk Værksted, eller et Skib, hvorpaa vi befinde os, og naar vi iøvrigt kjende noget til den tilsyneladende indviklede Mekanisme, maa vi nødvendigvis blive forbavsede over, hvor simple og ligefremme de Ideer ere, som ligge til Grund for dette beundringsværdige Produkt af Menneskets Opfindelsesevne. Man ser en Kjedel, hvori Vandet uophørligt holdes i Kog ved Ild, som er anbragt under den. Den Damp, der saaledes bliver udviklet, strømmer ind i en Cylinder, snart paa den ene, snart paa den anden Side af Stemplet, som findes her, og trykker det skiftevis frem og tilbage. Ligesom paa almindelige Rokkehjul, forvandles Stempelstangens fremad- og tilbagegaaende Bevægelse til en kredsformig, hvorved alle Slags Maskiner kunne holdes i Gang. I de enkelte Dele finde vi ikke noget nyt eller usædvanligt, ingen ny Kraft, intet gaadefuldt Uhrværk. Tandhjul, Vægtstænger og Skruer ere sindrigt sammenføjede og frembringe disse vidunderlige Resultater, som Menneskets Haand, der jo dog først forarbejdede Maskinen, ikke er i Stand til at tilvejebringe med samme Nøjagtighed og Ensformighed. Og alle disse Dele arbejde paa samme Maade og efter de samme simple Love, som vi, under Form af Lovene for Vægtstangen og for Skraaplanet, allerede kunne gjøre os bekjendte med ved den almindelige Nøddeknækker, med Kniven og med Saxen.
Det store Svinghjul er bestemt til at optage Kraftoverskudet, naar Stemplet gaar hurtigere, og at afgive dette Overskud igjen, naar Stemplet gaar langsommere. Enhver, der har blot et lille Begreb om Mekanik, vil heri kunne gjenkjende den samme Virkning af Inertien (Trægheden) og den levende Kraft, som man kan iagttage ved at kaste med en Sten eller et andet Legeme og ved at slaa med en Hammer. De to Regulatorkugler, der svinge omkring, snart hurtigere, snart langsommere, og som snart hæve, snart sænke sig, staa i Forbindelse med Axen til Svinghjulet, og deres Bevægelse og Hastighed er ligefrem afhængig af Stemplets. Regulatorens Udslag ere en Følge af Centrifugalkraften, som vi gjenfinde saavel i Planeternes Bevægelser — baade om sig selv og om Solen — som ogsaa i den Bane, en Sten beskriver, som bliver udslynget i Luften.
Undersøge vi en Saamaskine, et Spil, et Uhr eller en Møntpresse, møde vi atter de samme Naturlove og samme Fænomener, i det højeste med den Forskjel, at der i Stedet for Damp anvendes et Menneskes eller Dyrs Muskelstyrke, en Fjers Spændighed som Drivkraft, og, hvis Uhret er et Penduluhr, lægge vi Mærke til et hængende Legemes regelmæssige Svingninger
— noget man har set overalt i Aartusinder, men hvis Bevægelseslove først bleve udgrundede af Galilej, da han med sine Tanker fulgte den fremad- og tilbagegaaende Bevægelse af en Lysekrone, der hang ned fra Loftet i en Kirke.
Mikroskopet fremtryller en aldeles ny Verden for os. Den mindste Flis af en Flintesten, et Kridtkorn eller en Smule Kiselslam viser os Tusinder af Kalk- og Kiselpansere samt Skeletter, der for mangfoldige Tusinder af Aar siden tilhørte levende Væsener, der sværmede muntert omkring, indtil Døden gjorde Ende paa deres Liv, og Forraadnelsen opløste deres organiske Bestanddele; men de smaa Skaller hobedes ovenpaa hverandre og pressedes efterhaanden saa stærkt, at de kom til at danne haarde Stenmasser. Den Egenskab, som en Lysstraale besidder, og som bestaar i at den afviger fra sin retlinede Bane, naar den gaar fra et gjennemsigtigt Legeme som Luften over i et andet, som f. Ex. Glas, Vand, Bjergkrystal, den saakaldte Lysbrydning, bruges ved Forstørrelsesglasset til at gjøre vort Syn skarpere. Den aftegner Regnbuen paa de mørke Skyer, den giver Diamanten dens pragtfulde Farvespil og bringer Dugdraaben til at straale i alle Farver. Uden den vilde Fotografien i sin nuværende Skikkelse ikke være tænkelig, og Astronomien vilde ikke staa meget højere end hos de gamle Ægyptere. Saavel i Kikkerten som i Mikroskopet er nemlig Lysbrydningen og Konstruktionen af de linseformige Glas Hovedsagen, hvorpaa alt hviler. Selve vort Øje indeholder det samme simple Apparat, en forstørrende Linse, og indtager derved en Plads i den lange Række af optiske Instrumenter, hvis Virkning beror paa Lysbrydningen.
Paa samme Maade kunne vi ved et nærmere Studium af den elektriske Telegraf komme til Erkjendelse af, at en eneste Naturlov omfatter alle de Fænomener, vi kalde elektriske og magnetiske, saavel det ødelæggende Lyn, som Magnetnaalens Retning mod Nord, saavel det pragtfulde Nordlys, som de mærkværdige Udfældninger i galvanoplastiske Værksteder, der arbejde stille, men rastløst og erstatte hele Skarer af Billedhuggere, Kobberstikkere, Træskærere o. s. v.
Og naar vi ved Pianoet akkompagnere en Sang, fremkalde vi ved Hamrenes Anslag mod Strengene og ved Stemmens Klang alle de Fænomener, der grunde sig paa Lovene for de uendelige Forandringer i Tonernes Rige.
Man kunde maaske ganske træffende sammenligne Verden, saaledes som den fremtræder for vore Sandser, med et Skakspil; der er et regelmæssigt inddelt Omraade, hvor kun nogle faa, forskjellige Masser bevæge sig, af hvilke enhver i sin nøje bestemte Gang aabenbarer en ejendommelig Kraft, men hvor der ikke desto mindre gives uendelig mange Maader, hvorpaa disse Kræfter kunne virke i Forening eller imod hverandre, og hvor Masserne kunne ordnes saaledes, at der hver Gang aabenbarer sig en ny Ide, der har stor Betydning for den Sagkyndige.
Det maa blive indlysende allerede for den overfladiske Betragtning, og det bekræftes iøvrigt ved de ovenfor anførte Exempler, at en omhyggelig Undersøgelse af Naturens Love maa udøve en overordentlig Indflydelse paa al menneskelig Virksomhed, ikke blot for saa vidt som den anvender den ydre Natur til særlige Øjemed, hvorved der stiftes en eller anden Nytte, eller hvorved en eller anden Trang bliver afhjulpen, men ogsaa for saa vidt som den kommer til at beskjæftige sig med Menneskets egen Organisme. De Fordele, der kunne opnaas paa denne Maade, skyldes altsaa Naturforskningen og Naturvidenskaberne, saaledes som vi med et fælleds Navn kalde Frugten af de Resultater, der allerede ere opnaaede, og de Methoder, hvorved man søger at forøge og begribe dem samt at bringe dem i organisk Sammenhæng med hverandre.
Ligesom Naturen er en skjøn og udelelig Organisme, saaledes maatte Naturvidenskaberne egentlig ogsaa danne et uadskilleligt Hele. Men da Naturen er saa ubegribelig rig og omfattende, vil det ikke være muligt for noget Menneske, selv om dets Forstand er aldrig saa skarp og dets Flid aldrig saa udholdende, at blive nærmere bekjendt med alle disse Gjenstande. Saaledes har der i Tidens Løb udsondret sig særlige Dele af dette Naturens Omraade; enhver af disse er bleven begrænset saa meget som muligt og har faaet en mere selvstændig Bearbejdelse.
Dette gjælder navnlig om de to omfattende Videnskaber, som man tidligere kaldte Naturlære og Naturhistorie, af hvilke den første behandler det indre, lovbundne i Fænomenerne, den anden derimod samler og ordner Naturens Frembringelser, saaat de komme til at danne et lettere overskueligt Hele. Den nyere Tid har mere eller mindre udjevnet denne Forskjel. Botanik og Zoologi ere ved Fysiologien komne med ind paa Naturlærens Omraade, Mineralogien bygger paa fysisk og kemisk Grund og faar endog i Krystallografien en fuldstændig mathematisk Behandling. Astronomien benytter mere og mere Fysiken, og Geografien ser ikke mere sit Tyngdepunkt i Landenes tilfældige og vexlende Begrænsning, i politisk Henseende, men i den geognostiske og klimatiske Inddeling.
Allerede nu gribe alle Naturvidenskabens Grene ind i hverandre, og ingen af dem kan længere behandles særskilt, og, om end fra andre Synspunkter end før, nærme vi os dog mere og mere denne Enhed i Opfattelsen, som afspejler sig i Folkenes Anskuelser paa deres første Kulturtrin.
Tidligere skjelnede man mellem de Dele af Naturlæren, som befatte sig med Naturkræfterne, og dem, der beskjæftige sig med Egenskaberne hos Stofferne og med de Forbindelser, de kunne indgaa; man kaldte hine Fysik, disse Kemi. Nu er en saadan Adskillelse ikke mere mulig: thi alt, hvad vi kalde Legemernes Egenskaber, er intet andet end bestemte Kræfters forskjellige Ytringer. Et Stykke Guld er fast, fordi dets mindste Dele tiltrække hverandre; det er tungt, fordi Jorden udøver sin Tiltrækningskraft paa det; det er synligt og har Farve, fordi Lyset paa en vis Maade straaler tilbage fra det; sin Temperatur modtager det udefra — vi kunne, kort sagt, ikke nævne en eneste Egenskab ved Guldet, som ikke er Ytringen af en Kraft, der ikke maa sammenblandes med Materien. Og desuden har den nye Opdagelse af Loven om Kraftens Uforgængelighed hævet enhver Tvivl om, at den saakaldte kemiske Proces ikke er andet end en speciel Ytring af den samme Urkraft, som vore Muskler udøve som mekanisk Kraft, der udstraaler fra Solen som Lys og Varme, og som efter Omstændighederne ogsaa træder i Virksomhed som Elektricitet og Magnetisme. Denne vigtige Lov er opdaget og fremstillet af de tre Naturforskere, Mayer i Heilbronn, Colding i Kjøbenhavn og den berømte Fysiker og Fysiolog Helmholtz i Berlin, og vi skulle i det følgende omtale den med nogle Ord.
Loven om Kraftens Uforgængelighed. Naar vi lade vore Hænder fare hurtigt hen over en ru Overflade, faa vi en Følelse af Varme; Axlen paa et Hjul bliver ophedet ved Omdrejning, og mange Møller ere blevne et Rov for Flammerne, fordi Stenenes Axellejer ikke have været tilstrækkelig smurte, og deres Ophedning har naaet en saadan Højde, at der har udviklet sig Ild. Hvoraf kommer denne Varme? Den opstaar under vore Hænder, thi den fandtes der jo ikke før. Af intet? Paa ingen Maade, thi da vilde man for længe siden ad denne Vej have fundet et perpetuum mobile, en vedvarende, aldrig ophørende Kraftkilde.
Sagen er den, at i det ene Tilfælde er det den mekaniske Kraft i vore Muskler, i det andet den mekaniske Kraft, som omdrejer Vognhjulet eller Møllestenen, der forvandles: den forsvinder i sin første Form og kommer igjen som Varme. Ved fortsat kraftig Hamren kunne vi bringe et Søm til at gløde; ved at slaa Staal mod Flint fremkalde vi Gnister, og dog fandtes denne Varme hverken i Staalet eller i Flinten; som Følge af den hastige Bevægelse opstaar Varmen ogsaa her af den mekaniske Kraft. Der kunde anføres Hundreder af Exempler herpaa.
Omvendt er det ogsaa muligt at forvandle Varme til mekanisk Kraft, hvilket vore Dampmaskiner anskueliggjøre paa den tydeligste Maade. Varmen har den Egenskab at udvide Legemerne. I Conservatoire des arts i Paris havde Murene i en større Sidebygning begyndt at give sig udad, saaat man nærede Frygt for en Nedstyrtning. For at rette dem anbragte man Jernstænger midt gjennem Huset og forsynede dem med Møttriker, der kunde skrues paa udvendig; man ophedede derpaa Stængerne, skruede Møttrikerne længere ind mod Muren, og, naar Stængerne derefter bleve afkølede, trak de sig langsomt, men med uimodstaalig Kraft sammen og bragte Murene tilbage i deres forrige lodrette Stilling. Her laa Kraften kun i den Varme, man meddelte Jernstængerne, og som ved Afkølingen blev omsat i mekanisk Arbejde.
Varmen bringer Vandet til at fordampe fra Overfladen af Søer, Floder og Have og løfter det saaledes op paa højereliggende Steder; naar derpaa det lille Vandløb driver vor Mølle, er det jo egentlig Solens Varme, som bliver os til Nytte; paa samme Maade forholder det sig med Vindens Kraft, der jo skriver sig fra den forskjellige Maade, hvorpaa Jorden og Luften blive opvarmede.
At Varme kan frembringe Lys, og at vi selvfølgelig kunne benytte mekanisk Kraft til Frembringelse af Lys eller forvandle den dertil, fremgaar af hvad vi allerede have sagt. Vanskeligere er det derimod at føre direkte Bevis for det modsatte Forhold: at Lys kan forvandles til mekanisk Kraft. Dette maa dog betragtes som afgjort; thi der gives en Mængde kemiske Processer, der foregaa under stor Kraftudvikling, og som — om de end ikke underholdes ved Lyset — dog blive kaldte til Live af dette. Fremdeles kunne Træer og Planter kun naa Udvikling, hvis Sollyset kommer til at virke paa dem; deres Produkter, som tjene Mennesker og Dyr til Føde eller anvendes til Brændsel, ere i lige saa høj Grad et Værk af Lyset som af den Varme, hvorved den kemiske Forening mellem Stofferne bevirkes, og naar vi brænde vort Brænde under en Dampkjedel eller spise vort Brød, komme vi til at nyde godt af det i dem forvandlede Sollys og forøge derved Dampens Spændkraft eller vor egen Muskelkraft.
Elektriske Fænomener kunne, ligesom Lysfænomener, fremkaldes ved Gnidning, men ogsaa Varme udvikler elektriske Strømme i Metaller; ja, rimeligvis ere Tordenskyens vældige Elektricitetsmasser ikke andet end Solvarme, der under visse Forhold fremtræder under denne ejendommelige Form. Da det nu er afgjort, at Elektricitet og Magnetisme kunne henføres til samme Kraft, og man i Praxis gjør en virkelig og nyttig Anvendelse heraf, paa den ene Side i Elektromagneterne, paa den anden Side i Induktionsmaskinerne, fremgaar det heraf, at Naturens Kræfter: mekanisk Kraft, Varme, Lys, Elektricitet og Magnetisme ere nøje forbundne med hverandre. Den samme Naturkraft ligger til Grund for dem alle, eller maaske rettere: de ere blot forskjellige Ytringer af samme Kraft; thi vi kunne ombytte dem med hverandre og kalde deres forskjellige Virkningsmaade til Live. Hele det vexlende ydre Livs Rigdom paa Former og Omskiftelser vil kunne udledes fra en eneste Kraft, naar de kemiske Processer, de saakaldte kemiske Tiltrækningskræfter, lade sig ordne regelmæssigt under det samme Synspunkt. At dette virkelig er Tilfældet, fremgaar tilstrækkeligt af utallige Fænomener, fra den simple Forening mellem Brint og Klor til Klorbrinte, hvilket sker øjeblikkeligt, naar Solstraalerne træffe en Blanding af de to Luftarter, til Planternes Udvikling og Stoffernes mærkværdige Kredsløb i den levende Organisme, hvorved Varme, Lys og Elektricitet bevislig spille den vigtigste Rolle. Denne Kræfternes Urform kunne vi for Bekvemmeligheds Skyld opfatte som Varme uden dog dermed at ville tilkjende den Fortrinet fremfor de øvrige. Gik vi et Skridt videre, maatte vi komme til at betragte Bevægelsen ved Tiltrækning eller Frastødning som Kraftens Grundprincip eller Væsen; det vil imidlertid gjøre Forstaaelsen lettere, naar vi nøjes med at sige, at alle Naturkræfter lade sig omsætte i Varme, og at denne Kraftform atter lader sig forvandle til Lys, Elektricitet o. s. v.
Alle Fænomener og Forandringer i Naturen ere altsaa Kraftytringer og maa derfor føres tilbage til en eller anden Bevægelse; thi alle Naturkræfter bestaa ifølge deres Væsen i visse Svingninger af de mindste materielle Smaadele (Atomer). Førend disse Svingninger begyndte, fandtes der i det uendelige Rum hverken Form eller Begrænsning, hverken Afvexling eller Fremtoning i det Hele taget. Verden blev først skabt, da denne Ligevægtstilstand blev rystet, og da Svingningerne toge deres Begyndelse.
Der er allerede vundet et vigtigt Synspunkt for Verdensbeskuelsen, naar man har Kundskab om dette Slægtskab mellem Kræfterne; men dette Synspunkt faar først sin rette Betydning, naar Blikket herfra kan trænge ind i Naturens Husholdning, og man kommer til Erkjendelse af den Sandhed, der er udfundet af Fysiken og bekræftet af den ufejlbare Mathematik: ligesom end ikke den mindste Del af det Stof, der findes i Verden, kan gaa tabt eller tilintetgjøres, saaledes kan ejheller den mindste Del af nogen Kraft forsvinde. Naturen bliver hverken fattigere eller rigere undtagen paa Former, i hvis Frembringelse og Forandring den lægger en uendelig Mangfoldighed for Dagen.
De samme Stoffer, som for Hundredtusinder af Aar siden dannede Stenenenes, Vandenes, Planternes og Dyrenes Verden, danne dem endnu den Dag idag, og den samme Kraftmængde, hvorigjennem Fænomenerne bleve kaldte til Live i hine fjerne Tider, findes endnu bestandigt i Verden. Selvfølgelig have vi ikke blot de jordiske Ting for Øie, naar vi tale om Naturen; vi maa ogsaa tænke paa hele den øvrige, uendelige Verden, paa den fjerne Sirius lige saa vel som paa vort eget Legeme; thi vi staa i et uafladeligt Vexelforhold, hvad vore Kræfter angaar, til de fjerneste Dele af Universet, om det end ikke sker paa anden Maade, end ved at vor Jordklode udstraaler endel af sin Varme og derved bidrager til at forhøje Verdensrummets Temperatur, eller ved at vi træffes af den svage Lysstraale fra en saakaldet Taageplet.
Da man havde udfundet, at Varme kan forvandles til mekanisk Arbejde, dette til Elektricitet, Elektriciteten til Magnetisme og denne atter til mekanisk Arbejde, Lys og Varme, og at de alle paa den mest forskjellige Maade kunne lade sig forvandle til kemiske Kræfter, rejste der sig det Spørgsmaal, hvor vidt en bestemt Mængde Varme svarer til en bestemt Mængde Lys eller en bestemt Mængde Elektricitet. Dette Spørgsmaal blev fremkaldt ved den allerede længe bekjendte Omstændighed, at Forøgelsen af en Dampmaskines Kraftudvikling nødvendiggjør et forøget Brændselsforbrug, som staar i et meget nøje Forhold til Virkningen. Et vist Beløb mekanisk Arbejde svarer altsaa til en vis Mængde Varme. Den samme Varmemængde giver altid blot det samme Arbejde eller kan altid kun give den samme Mængde Arbejde, naar den helt forbruges dertil, og den ikke bortødsles paa den ene eller den anden Maade, f. Ex. ved Udstraalning. Der var dernæst tilbage at undersøge, om der bestaar et lignende Forhold som mellem Varme og mekanisk Arbejde f. Ex. mellem dette og Elektricitet og fremdeles mellem alle andre Naturkræfter. Ved de skarpsindigste Fremgangsmaader, som vi dog ikke kunne indlade os paa her nøjere at beskrive, ved Anvendelse af paalidelige Maal, hvorved man blev i Stand til aldeles nøjagtigt at bestemme Kræfternes Virkninger, lykkedes det at løse Opgaven: man kom til det Resultat, at der ikke alene maa finde et saadant Forhold Sted, naar de forskjellige Kraftarter skulle kunne ombyttes med hverandre, men at dette Forhold virkelig ogsaa existerer, og at der, ved Overgangen fra den ene Kraft til den anden, nok foregaar en Forandring i Kvalitet, men ikke i Kvantitet. Ligesom en bestemt Varmemængde giver en bestemt Arbejdsmængde, saaledes svarer den ogsaa til en bestemt Mængde Elektricitet, Magnetisme o. s. v., og disse staa indbyrdes i samme nøjagtige Forhold til hverandre.
Nu kan det vistnok synes, som om der ved de Forvandlingsprocesser, der uafladeligt foregaa i Naturen, ikke altid opnaas lige Virkninger med lige Midler. Dette er imidlertid kun tilsyneladende, da vor sædvanlige Iagttagelsesevne ikke er tilstrækkelig skarp til at efterspore alle de Veje, ad hvilke Dele af Kraften ved forskjellige Omstændigheder kunne bringes til at unddrage sig vor Opmærksomhed. I visse Tilfælde er det ved umiddelbar Maaling blevet bevist, at der ikke finder noget Tab Sted, og hvad Experimenter, Maal og Vægt have godtgjort for enkelte Tilfælde, det har Mathematiken bekræftet som en almindelig Lov. Dette er Loven om Kraftens Uforgængelighed, der i Storartethed værdigt kan stilles ved Siden af Newtons Tyngdelov.
Det Spørgsmaal ligger nær: naar der nu slet intet gaar tilspilde, naar ikke den mindste Del af Stof eller Kraft forsvinder ud af Verden, hvilken Udsigt er der da til, at de ogsaa stedse skalle udøve denne Vexelvirkning, som opretholder den nuværende Verden, og kan Naturvidenskaben indlade sig paa at besvare dette Spørgsmaal? Med andre Ord: er der Grund til at tro paa Verdens Undergang, og af hvad Slags vil denne blive.
Efter de foregaaende Betragtninger er det ikke saa vanskeligt at besvare dette Spørgsmaal. Thi da vi have set, at ikke det mindste gaar tabt, hverken Stof eller Kraft, kan man ikke længere nære den Anskuelse, at der, naar der tales om Verdens Undergang, kan menes en fuldstændig Tilintetgørelse, en Dannelse af et tomt Rum, et Intet. Man vilde i det højeste kunne tænke sig en Tilintetgjørelse af Former, et Ophør af de vexlende Kræfter. Men da nu heller ikke Kræfterne kunne forsvinde, er der kun den Mulighed tilbage for en Verdensundergang, at Omstændighederne skulde berøve dem Lejlighed til at ytre sig.
Dette maa nødvendigvis engang indtræffe, forudsat at vi kunne antage, at de bekjendte Love vedblivende ville have Gyldighed, og enhver Dag, som gaar, formindsker den Tid, som ligger mellem det nærværende og den store Død.
Alle Kræfter virke nemlig altid saaledes, at de stræbe at frembringe Ligevægt. Naar et Legeme bliver underkastet Temperaturforandring, vil det forandre sit Omfang og kan allerede derved fremkalde mekaniske eller elektriske eller Lysfænomener. Om det paagjældende Legeme er aldrig saa varmt, om det har optaget aldrig saa megen Varme i sig, saa vil al denne Varme dog ikke kunne fremkalde nogensomhelst Kraftytring, naar alt, hvad der omgiver dette Legeme, er ligesaa varmt, saaat der altsaa ikke kan finde nogen Udjevning Sted, ingen Forandring i Temperaturforholdene. Et Legemes Varme virker nemlig kun ved sin Modsætning til andre, mindre varme Legemer, paa hvilke den kan overføres. Elektriciteten frembringer sine ejendommelige Virkninger, naar positiv og negativ Elektricitet forene sig, og det samme Forhold møder os i Magnetismen ved Modsætningen mellem de to Poler.
Naar vi saaledes ville tænke os, at alle disse Verdenskræfter engang ere forvandlede til Varme, kommer al Bevægelse og al Forandring, med andre Ord alt Liv til at ophøre, naar der hersker den samme Varmegrad i hele Verdensrummet, og der ikke længere findes noget varmere eller koldere Sted. Den gjensidige Tiltrækningskraft mellem Himmellegemerne er ophørt — den er forvandlet til Varme; Stjernernes Bevægelse er forlængst ophørt; det samme gjælder om Tiltrækningskraften mellem de enkelte Dele, hvoraf Legemernes Fasthed jo er betinget. Stoffet har mistet sin Form og er blevet Atomstøv. Ingen Lysstraale trænger gjennem den mørke Nat: alt Lys er blevet Varme
— og Varmen udøver ingen Virkning mere. Dens sidste Ytring har været at udjevne Modsætningerne i hele Rummet: der hersker en fuldstændig Fred, en evig Ro i Verden.
Vi ere saaledes i Stand til at forudsige en saadan Ende paa alt legemligt Liv; thi ligesom Jorden hidtil bestandigt har mistet mere og mere af sin Varme og udstraalet den i Verdensrummet, og ligesom den kun ved Varmeudstraalning fra Solen opretholdes i sin nuværende Skikkelse, saaledes vil dens Livskilde ogsaa lidt efter lidt udtørres; thi den uafladelige Udstraaling af Varme maa tilsidst ogsaa udtømme Solens Varmeforraad. Og paa samme Maade som Solens Varmemængde langt om længe bliver fordelt, paa samme Maade vil det gaa med alle de andre Himmellegemers Varme. De elektriske, magnetiske og Lysfænomenerne, de kemiske Processer, den organiske Verdens Liv og Udvikling — der jo alt er den samme Kraft, der blot ytrer sig paa forskjellig Maade (og som vi i denne Fremstilling have betragtet som Varme)
— ville ytre sig svagere, efterhaanden som Kraften aftager, og tilsidst vil den ganske ophøre, nemlig i det Øjeblik der hersker den samme Temperatur i hele Verdensrummet. Vi ere dog ikke i Stand til blot tilnærmelsesvis at bestemme det Tidsrum, der endnu adskiller os fra denne endelige Død. Naar det maa anses for givet, at Jordens Varme i de sidste 2000 Aar ikke er aftaget med 1/100 Grad, maa Tiden for Verdens Undergang forekomme os at ligge saa ubegribelig fjernt, og Blikket ud i Fremtiden, der dog viser Forkeren den sikre Død, bliver ikke modløst, men opløftet; thi den store Lov, der er udgrundet, antyder en Uendelighed af Faser, som Livet maa gjennemgaa, inden det vender tilbage til den evige Hvile.
Vi have meddelt vore Læsere denne Tankegang for at lade det blive klart for dem, hvor frugtbar og betydningsfuld den Videnskab er, hvormed vi skulle beskjæftige os i dette Bind.
Fysiken er den hele synlige Verdens Grundvidenskab; den fører vor Tanke ud i de fjerneste Afstande, baade hvad Tid og Rum angaar, og samtidigt lærer den Haandværkeren med en lignende Samvittighedsfuldhed Lovene for Skruen og Vægtstangen. Det er denne Videnskab, vi kunne takke for de vigtigste Fremskridt i de sidste 100 Aar.
Fysikens Historie. Skjøndt der ganske vist altid findes Anledning nok til at anstille Betragtninger over Naturfænomenerne, og skjøndt disse allerede i den ældste Tid maa have sysselsat Menneskene, udkræves der dog en vis Uddannelse af Tænkeevnen for at bringe Iagttagelserne i en bestemt Orden, og dette er naturligvis endnu mere nødvendigt, naar man fra et Fænomen skal kunne slutte sig til dets Aarsag. Allerede de første Mennesker gjorde, uden at de selv vidste det, Brug af de fysiske Love ved Forfærdigelsen af deres Redskaber. Senere har man samlet en stor Mængde Kjendsgjerninger, men de første Forsøg paa at benytte dette rige Materiale paa videnskabelig Maade gaa ikke særdeles langt tilbage i Tiden.
Først i Ægypten træffer man paa Tegn til, at dette Land, der i Almindelighed var den græske Kulturs Vugge, ligeledes var Hjemstedet for Oldtidens videnskabelige Uddannelse i Mathematik, Fysik, Astronomi og Kemi. Imidlertid synes det, at disse Spirer til Naturvidenskab ikke have fundet nogen gunstig Jordbund hos de fleste af de Folkeslag, med hvilke Ægypterne stode i Berøring. De asiatiske Handelsfolk havde nærmest andre Interesser. Men, efterhaanden som Føniciernes Søfart udvikledes, og dette Folk ved sine Handelsrejser og Kolonisation fik mere Kjendskab til fjernere Lande, navnlig til Afrikas Nordkyst (Karthago), er der rimeligvis ogsaa blandt dem gjort Fremskridt i Naturvidenskaben. Mange af de Kundskaber og Opfindelser, man tilskriver dette driftige Folk, kan man dog ikke betragte som erhvervede ad videnskabelig Vej; de vare snarere et Værk af Tilfældet og afgive saaledes ikke nogen Maalestok til Bedømmelse af det Standpunkt, hvorpaa Naturvidenskaberne dengang befandt sig. Af Moses lære vi, at Hebræerne medbragte en stor Del Kundskaber fra Ægypten, men dette Folks usikre politiske Forhold tillode det ikke at skænke Naturvidenskaben den fornødne Opmærksomhed. Etruskernes alvorlige Sind synes i højere Grad at have helliget sig Udforskningen af Naturens Hemmeligheder.
Ægypternes egentlige Arvetager var Grækenlands begavede Folk: dets mest fremragende Mænd fuldendte deres Uddannelse i Ægypten; paa de længere Rejser, de foretoge, gjorde de en Mængde umiddelbare Iagttagelser, og den Opvakthed, der var ejendommelig for Grækerne, krævede en selvstændig Besvarelse af alle de Spørgsmaal, som rejste sig. Ægypten var maaske den første Spore til den videnskabelige Opblomstring, men Grækerne have dog aldeles selvstændigt udviklet de forskjellige Videnskaber, og blandt dem ogsaa Naturvidenskaben.
Først øvede den filosofiske Skarpsindighed sig paa at forklare Verdens Tilblivelse (Kosmogoni); dette ledede til Antagelsen af et Grundstof (Element). Empedokles (460 f. Kr.) fremsatte sin Lære om de fire Elementer (Ild, Luft, Vand og Jord) og omstyrtede derved alle ældre Theorier; mærkværdigt nok har denne Lære vidst at gjøre sig gjældende lige til den nyere Kemis Tid. Desværre havde man i denne fjerntliggende Periode, der var saa rig paa sjeldent begavede Mennesker, endnu ikke lært at indse Betydningen af Iagttagelser: en genial Ide og nogle tilfældigt indtræffende Overensstemmelser vare tilstrækkelige til at sætte baade Talent og Flid i travl Virksomhed for at skabe et Verdenssystem. Derfor har en saa udmærket og kundskabsrig Mand som Pythagoras ikke heller stiftet saa megen Nytte i videnskabelig Henseende, som man med Rette kunde have ventet. Først med Demokritos fra Abdera (d. 404 f. Kr.), Sokrates og Aristoteles begyndte der en hel ny Periode. De førstnævnte berigede maaske ikke Videnskaben med noget nyt Materiale: men den rigtigere Methode, de opstillede overfor Sofistiken, var dog af største Betydning. Aristoteles derimod, som af sin talentfulde Elev, Alexander den Store, blev forsynet med alle tænkelige Hjælpemidler, udvidede i en overordentlig Grad Kjendskabet til alt, hvad der foregaar i Naturen; Naturvidenskaben fik derved et selvstændigt og mere begrænset Omraade, hvad den tidligere havde maattet savne.
Hvad specielt Fysiken angaar, var det i Begyndelsen Stjernernes Bevægelser, der opfordrede til Granskning. Astronomien og den fysiske Geografi udvikledes Haand i Haand. Eratosthenes fra Kyrene (228 f. Kr.) var den første, som forsøgte at maale Jordens Omkreds. Man nøjedes derimod endnu med symbolske Forklaringer af Lysfænomenerne, af den elektriske Ejendommelighed ved Ravet (Elektron), som Grækerne havde lagt Mærke til, og af den tiltrækkende og frastødende Kraft hos Magneten, der ligeledes var dem bekjendt; og hvis Schweiggers[1] Forsøg paa at betragte hele den græske Mythologi som en symbolsk Opfattelse af Naturen ikke var altfor dristig, vilde det sikkert være klart, at de, der vare indviede i dens Lærdomme, maatte have et overordentligt Kjendskab til Naturen.
Romerne fik deres Indsigt i Naturvidenskaben ligesom overhovedet hele deres aandelige Udvikling fra Grækenland, men det var dog egentlig kun Mathematiken og nogle dermed beslægtede Grene af Krigsvidenskaben (Befæstnings- og Bygningskunst), som bleve videre dyrkede; iøvrigt bleve enkelte naturvidenskabelige Spørgsmaal Gjenstand for mærkværdig poetisk Fremstilling — men den rette Forskeraand manglede. Selv Mænd som den ældre og yngre Plinius eller Strabo havde egentlig mere Samlertalent end Lyst og Trang til at udfinde de Love, der laa til Grund for Fænomerne.
Derimod optræde Araberne som virkelige Befordrere af Naturvidenskaberne; ved deres Levemaade i det Frie vare de allerede ret vel fortrolige med enkelte Grene af dem, Astronomi og Meteorologi, og som Følge deraf var det ogsaa de mathematiske Videnskaber, man i Begyndelsen helligede den største Opmærksomhed; men ved Siden deraf træffe vi her paa de første Spor af Kemi, som blev ført over til Spanien og herfra af Korsfarerne videre til det vestlige Europa. Ifølge Omstændighederne undergik disse Videnskaber her en ejendommelig Behandling. Aarhundreder igjennem havde næsten alle Omraader af videnskabelig Forskning henligget ganske udyrkede, og det frembrydende Lys kunde derfor ikke i Begyndelsen opfattes paa den rette Maade. Astronomien misbrugtes til Astrologi, og det var først Keppler, som befriede den for disse uværdige Lænker; Kemien blev paa samme Maade Alkemi. Men til Trods for alt dette viste disse Videnskabers evig unge Kraft sig stærk nok til at føre Sind og Tanke tilbage til Naturen, og, efterhaanden som Tanken blev fortrolig med Fænomenerne og med de Love, der laa til Grund for dem, tilkæmpede den sig Frihed, og Mænd som Galilei og Kopernikus vare de første til at sønderrive det tætte Slør af Dumhed og Løgn, som Præstevældet havde bredt over Folkene.
Albertus Magnus (d. 1280), Roger Baco (1294), Optikeren Vitellius (1280), Konrad von Meyenberg (1349), Raymundus Luilus (d. 1315), Thomas fra Aquino (1274), Johan von Gmünden (1442), Georg von Peurbach (1461) og Johannes Müller Regiomontanus (f. 1436, d. 1476) ere Navne, som aldrig ville blive glemte. Allerede Aar 1300 gav Theodorik fra Apolda en Forklaring af Regnbuen; Brilleglas bleve vistnok opfundne omtrent samtidigt, saa vidt man ved af Alessandro di Spina; nogle Aar tidligere havde Flavio Gioja fra Amalti opfundet eller forbedret Kompasset.
Søfarten, hvis Grænser udvidedes ved Kompasset, gav Anledning til, at Kolumbus opdagede Linien uden Misvisning; han iagttog tillige, at Varmen aftager i de højere Luftlag. Som en udmærket Naturforsker i det 15de Aarhundrede maa vi nævne Leonardo da Vinci, der ikke blot bearbejdede Optiken og Læren om Synet, der laa ham nær som Kunstner, men ogsaa Hydrauliken; han konstruerede adskillige sindrige Maskiner og indførte mere Klarhed i Meteorologien, der hidtil var bleven behandlet uden videnskabeligt Grundlag. Hans rationelle Opfattelse af Gjenstandene i Naturen og deres systematiske Behandling vise, at han allerede var gjennemtrængt af den samme Aand, der senere gjennem Bacon af Verulam vandt Indgang i Forskningen.
Regiomontanus havde i det 15de Aarhundredes sidste Halvdel konstrueret parabolske Brændspejle og opfundet Decimalregningen, forfærdiget Jord- og Himmelglober, iagttaget Maanens Libration og Ekliptikas Heldning mod Ækvator, men fremfor alt ved sine Forskninger udøvet en saa umiddelbar Indflydelse paa Kopernikus, at hans Navn paa en ærefuld Maade er knyttet til Uddannelsen af det astronomiske System, der er blevet Grundlaget for Naturvidenskaben.
Det første Storværk — efterat Kopernikus (d. 1543) allerede havde fremsat sit System — skyldes Keppler, hvis Love for Planeternes Bevægelser, ligesom de af Galilei, hans udmærkede Samtidige, opstillede Love for Pendulets Svingninger, indledede en hel ny Periode, hvor Naturforskningen kun anser de omhyggeligste Iagttagelser og de derpaa umiddelbart byggede og klart fremsatte Slutninger for fuldt paalidelige. Keppler er ogsaa Opfinder af den astronomiske Kikkert, der er opkaldt efter ham, og hvis Konstruktion var et Resultat af hans optiske Undersøgelser. Det var ham, der udviklede den rigtige Theori for Øjets Virksomhed, støttet paa Lovene om Lysbrydningen, og Navnet Dioptrik (Lysbrydning) for denne Gren af Optiken skyldes Keppler. Og, ligesom Regiomontanus var Kopernikus' Forgænger, saaledes gik Keppler, med sine Anskuelser om Legemernes indbyrdes Tiltrækning forud for Newton, der opdagede Tyngdeloven.
Den talentfulde Bacon af Verulam (f. 1561, d. 1626) havde allerede ved sin overbevisende Fremstillingsmaade beredt Vejen for den Omvæltning i Fysiken, der gjennemførtes af Keppler og Galilei, og Descartes (f. 1596, d. 1650) havde paa den anden Side tydeliggjort Fordelene ved en mathematisk Behandling af fysiske Problemer. Huyghens (f. 1629, d. 1695), Opfinderen af Sekundpendulet og dets Anvendelse til Tidsmaalinger, og navnlig Newton (f. 1642, d. 1727) gav den nye Methode en saadan Fasthed, at den maatte holde sig ogsaa i de kommende Tider. Mange af de Fænomener, man tidligere havde betragtet som saa overordentligt indviklede, lode sig ved Hjælp af denne Methode udtrykke ganske simpelt, og den Lovbundethed, man havde opdaget, blev herefter anvendelig paa den mest frugtbringende Maade. Omendskjøndt Newton ikke hævdede den mathematiske Behandlings Nødvendighed med saa stor Bestemthed som Descartes, men snarere søgte at finde en Besvarelse af Spørgsmaalene — som f. Ex. om Lysets Natur o. s. v. — ved at anstille Experimenter, der, hvad Omhyggelighed og Nøjagtighed angaar, staa uovertrufne endnu den Dag idag, betragtede han dog Matheinatiken som den endelige Prøvesten saavel i det nævnte Tilfælde som ogsaa ved de rent mekaniske Opgaver; og det var netop ved denne bestandige Henvisning til de Erfaringer, man havde vundet ved Experimenter, at han hindrede Forskningen i at fortabe sig i disse tomme Spekulationer, hvori de gamle Filosofer vare hensunkne, ofte fra et rent mathematisk Synspunkt, og som Keppler eller Descartes heller ikke kunde sige sig ganske fri for.
I Afsnittet om Lyset faa vi Lejlighed til at se, hvilken Andel Newton havde i Udviklingen af Fysiken, som han berigede ved Opdagelsen af Tyngdeloven og ved sine optiske Undersøgelser.
Før og samtidigt med ham arbejdede Otto von Guericke (f. 1602, d. 1686), Franskmændene Paul de Fermat (d. 1665) og Blaise Pascal (f. 1623, d. 1662), Mariotte (d. 1686), der opdagede Loven for indelukkede Luftarters Sammentrykkelighed, Bernouillierne (Jacob B. d. 1705 og Johan B. d. 1728) og fremfor alle Huyghens (d. 1695). Huyghens opdagede Lysets Polarisation, den Forandring, som en Lysstraale undergaar ved at passere en islandsk Dobbelspathkrystal, en vigtig Iagttagelse, der ligger til Grund for Bølgetheorien, som han selv fremsatte. Lysets Polarisation ved Tilbagekastning opdagedes af Malus Aar 1808, og 3 Aar senere opdagede Arago den kromatiske (farvede) Polarisation. Hooke og Grimaldi havde allerede i Aaret 1665 iagttaget Interferensfænomener, der ligeledes kun kunde forklares ved at antage Tilstedeværelsen af Lysbølger; men de gjorde ikke deres Iagttagelser frugtbringende, saaledes som Huyghens, og derfor er det ham, Æren tilkommer for en af de vigtigste Theorier i Fysiken. Blandt de ivrigste Forsvarere af denne Theori, der i Begyndelsen blev stærkt angrebet, og som gaar ud paa, at alle Lysfænomener opstaa af Bølgebevægelser i et ejendommeligt Fluidum, Ætheren, var ogsaa Euler, en tysk Mathematiker (f. 1707, d. 1783), hvorimod Newton opstillede den saakaldte Emissions-hypothese, i Følge hvilken Lyset fremkommer ved en Mængde smaa Lysdele, de selvlysende Legemer udsende, skjøndt han paa en beundringsværdig Maade havde undersøgt og udforsket alle de Fænomener, der netop give yderligere Støttepunkter for Bølgetheorien.
Fra denne Tid skriver sig — foruden de tidligere nævnte vigtige Love for Tyngden, Lufttrykket og Lyset — ogsaa Opfindelsen af Luftpumpen, de magdeburgske Halvkugler, Elektrisermaskinen, endvidere Penduluhret og Ankergangen, Spejlkikkerten, Manometret, Nonien og Hygrometret. Den første Spire til Dampmaskinen kan ogsaa paavises ved denne Tid, skjøndt den jo først udvikledes videre i det følgende Aarhundrede.
For det 18de Aarhundredes Vedkommende og lige til vore Dage kunde man affatte en lang Liste paa Navne og Opfindelser, uden dog blot halvvejs at give et fuldstændigt Overblik over Fysikens Udvikling. Det gik hurtigt fremad paa den engang betraadte Vej; det var navnlig Elektriciteten og Magnetismen, som bleve Gjenstand for en ivrig Forskning. Akustiken (Lydlæren) bearbejdedes ganske vist af Euler, men blev dog forsømt i Sammenligning med de andre Grene af Fysiken, hvorimod Læren om Luftarter og Dampe blev klart og tydeligt fremstillet af en hel Række Videnskabsmænd, som dels tilhøre det 18de, dels det 19de Aarhundrede.
Ville vi nævne den vigtigste Begivenhed paa de fysiske Opdagelsers Omraade, er denne ubetinget Dampmaskinens Opfindelse. Dette mærkelige Apparat, hvorved man blot ved Hjælp af Varme kan frembringe mekanisk Kraft, har mere end nogetsomhelst andet omskabt de menneskelige Forhold: den har nærmet Jordens Folkeslag til hverandre, den har gjort de politiske og nationale Grænser mindre skarpe, den har mangfoldiggjort Kræfterne og formindsket Omkostningerne ved Opførelsen af vore Bygninger og ved Bearbejdelsen af Raastofferne til Nytte eller Fornøjelse, den har i mange Tilfælde lindret Fattigdommen ved at bringe Overflodet hen, hvor der hersker Mangel; den har mangedoblet vort korte Livs dyrebareste Ejendom, Tiden, og har løftet Mennesket et Trin højere op, idet den har fritaget os for at udføre en Mængde lavere mekaniske Arbejder, som vi tidligere vare nødte til at udføre — og dog er Dampmaskinen kun lidt over hundrede Aar gammel! Den blev opfundet af James Watt Aar 1769, ikke ved et Tilfælde, men efterat han vedholdende og neje havde tænkt over Dampens Natur. Omtrent 2000 Aar tidligere havde Heron fra Alexandria iagttaget ejendommelige Virkninger af Dampen og, støttet herpaa, konstrueret et mærkeligt Apparat. Allerede dengang laa alt saa nær, men dog udfandt man hverken Dampcylindren med sit bevægelige Stempel eller Turbinen, hvis Princip ligeledes for første Gang fandt sit Udtryk i Herons Apparat.
Lynaflederen (1752) er ikke stort ældre end Dampmaskinen. Man har villet paastaa, at Grækerne havde nøje Kjendskab til Elektriciteten, og at de plantede høje Træer omkring deres Templer, for at aflede Lynets fordærvelige Virkninger; men der er dog næppe nogen Tvivl om, at Æren for denne Opfindelse tilkommer Amerikaneren Benjamin Franklin. I Begyndelsen af det 18de Aarhundrede opdagede man Grundlaget for de elektriske Fænomeners indre Sammenhæng, og først efterat man havde vundet denne Erfaring, blev det muligt at udfinde Lynets Natur og finde Midler til at afværge dets skadelige Virkninger. Alle andre Opfindelser paa Elektricitetens og Magnetismens Omraade tilhøre en senere Tid; thi Grundsandhederne maa først være fremsatte, inden de Anvendelser og Slutninger, der støtte sig til dem, kunne gjøres.
Allerede fra den ældste Tid har man anstillet de mest forskjelligartede Forsøg paa at telegrafere, og vi ville i saa Henseende kun henvise til den kortfattede Fremstilling, vi have givet desangaaende i Slutningen af forrige Bind Side 538—550. Men uagtet denne Trang til et hurtigt Meddelelsesmiddel mellem Steder, der laa fjernt fra hinanden, stadigt har gjort sig gjældende og stadigt har bragt baade Lærde og Lægfolk til at tænke over, hvorledes det dog vilde være muligt at løse denne Opgave, kunde Telegrafien ikke opnaa sin nuværende mærkværdige Uddannelse, førend Elektromagnetismen var bleven opdaget af Ørsted i dette Aarhundredes Begyndelse, og førend Ampère, Gauss og Weber havde anstillet deres Undersøgelser med Hensyn til denne Opdagelse, og førend Mænd som Steinheil, Wheatstone og Morse m. fl. ved talrige Iagttagelser og ved sindrige Opfindelser havde gjort Elektromagnetismen anvendelig i det praktiske Liv.
Næsten alle de Instrumenter, som benyttes til at maale visse Fænomener eller Kræfter for at kunne sammenligne deres Virkninger, ere først blevne opfundne efter det 17de Aarhundrede: Thermometret (Varmemaaler), Barometret (Lufttrykmaaler), Manometret (Damptrykmaaler), Elektroskopet (Elektricitetsmaaler) o. s. v. Kun Vægtskaalen er en gammel Opfindelse, men har dog senere opnaaet en saadan Fuldendelse og en saa vidtstrakt Anvendelse, at man kan have Ret til at sige, at den som fysisk Instrument er bleven opfundet for anden Gang paa den franske Revolutions Tid. Den nyere Fysiks Kjærne bestaar netop i at undersøge alle Fænomer med Hensyn til deres Maal; og alle de Erfaringer, den saaledes indhøster, faa derved en absolut Betydning, der er uafhængig af vore usikre Sandseopfattelser, og som ene og alene er tilgængelig for mathematisk Behandling. Og kun paa denne Maade kunne vi paany bringe det Fænomen til at vise sig, som det kan have Betydning for os at undersøge endnu en Gang. Det er klart, at vi ikke kunde fremsætte den Paastand, at Vandet altid fryser, og at Isen altid smelter ved den samme Varmegrad, naar vi ikke havde nogen anden Maalestok end vore Nerver.
Kun Maaleinstrumenterne og Maalingsmethoderne ere i Stand til at give os forstaaelige Svar paa de Spørgsmaal, vi henvende til Naturen. Den virkelige Naturforsker bruger ikke mange Ord: ofte kan der i nogle faa Linier være fremsat Resultaterne af aarelange, møjsommelige Arbejder; men disse faa Linier blive da ogsaa uudsletteligt indskrevne i Menneskehedens Historie.
Fodnoter redigér
I den trykte bog er de enkelte fodnoter skrevet på samme side som de optræder i teksten, men da det ikke er muligt i den digitale udgave er de i stedet samlet herunder.
- ↑ Schweigger opfandt Multiplikatoren til Maaling af svage elektriske Strømme.