De Wetenschappelijke Revolutie (1500-1700), die eerst in Europa plaatsvond en zich vervolgens over de hele wereld verspreidde, bracht een nieuwe benadering van kennisverwerving met zich mee: de wetenschappelijke methode. Hierbij werd gebruikgemaakt van nieuwe technologieën als de telescoop om dingen te observeren, te meten en te testen die nog nooit eerder waren gezien. Dankzij de ontwikkeling van gespecialiseerde instellingen konden wetenschappers nog meer experimenten uitvoeren en hun kennis delen, waardoor deze steeds nauwkeuriger werd. Aan het einde van deze 'revolutie' had de wetenschap de filosofie vervangen als toonaangevende methode om nieuwe kennis te vergaren en de menselijke levensomstandigheden te verbeteren.
Het definiëren van een 'revolutie'
Het is moeilijk om het begin en het einde van de wetenschappelijke revolutie te dateren. Historici zijn het niet allemaal eens over de precieze data, aangezien de 'revolutie' niet één enkele dramatische gebeurtenis was, maar eerder een lange en geleidelijke reeks ontdekkingen en veranderingen in de houding ten opzichte van kennis. De periode van de 16e en 17e eeuw als geheel omvat over het algemeen de meeste relevante gebeurtenissen en ontdekkingen. Dan is er ook het probleem hoe deze gebeurtenissen moeten worden genoemd. Dit was geen 'revolutie' in de gebruikelijke betekenis van het woord, dat wil zeggen een beweging waarbij alle klassen, overal, in korte tijd betrokken waren en met een welomschreven einddoel dat uiteindelijk werd bereikt. In plaats daarvan vond er tussen ongeveer 1500 en 1700 een geleidelijke maar duidelijke verschuiving plaats in de manier waarop denkers kennis over de wereld om ons heen vergaarden. Moderne historici schrikken er vaak voor terug om een dramatische term als 'revolutie' te gebruiken om een ingrijpende verandering in het menselijk gedrag te beschrijven, omdat aan een dergelijke algemene term een onbedoelde lading kan kleven. Ook maskeert zo'n naam een een aantal afwijkende aspecten, in dit geval vooral dat deze 'revolutie' nooit volledig of voltooid werd. Dat er iets belangrijks heeft plaatsgevonden, blijkt echter duidelijk uit zelfs maar de oppervlakkigste beschouwing van hoe kennis vóór de Wetenschappelijke Revolutie werd verworven en hoe dat sindsdien is gebeurd.
Gedurende de twee eeuwen van de wetenschappelijke revolutie werd de plaats van natuurfilosofen die nog steeds vasthielden aan de antieke wijsheid geleidelijk ingenomen door praktische wetenschappers, die wetenschappelijke instrumenten als de telescoop en de barometer gebruikten om hun hypothesen te testen en vervolgens hun bevindingen te delen en te evalueren. Op deze manier konden universele wetten worden geformuleerd, die vervolgens verder werden beproefd en gebruikt om de resultaten van volgende experimenten te voorspellen. Met name de wiskunde ging het denken domineren, terwijl meer traditionele methoden om kennis te vergaren zoals magie, alchemie en astrologie werden verdrongen ten gunste van meer objectieve, empirische en op bewijs gebaseerde experimenten. Bovendien werd het grote trio van oude denkers die gedurende de hele middeleeuwen toonaangevend waren gebleven – Aristoteles (384-322 v.Chr.), Claudius Ptolemaeus (ca. 100 tot ca. 170) en Galenus (129-216) – terzijde geschoven toen vroegmoderne denkers de blik eindelijk op de toekomst gingen richten in plaats van naar het verleden.
Instrumenten als de slingerklok en de thermometer maakten het mogelijk om de wereld om ons heen nauwkeurig te meten, terwijl optische instrumenten zaken onthulden die voorheen onvoorstelbaar waren, zoals de ware aard van het maanoppervlak en de complexe anatomie van kleine insecten. In al deze opzichten vond er dus inderdaad een 'revolutie' plaats, die ertoe leidde dat oude theorieën, waarvan vele sinds de Oudheid als waarheden golden, terzijde werden geschoven en vervangen door gloednieuwe inzichten, gebaseerd op nieuwe ontdekkingen, nieuwe methodologieën en volledig nieuwe onderzoeksgebieden.
De wetenschappelijke methode
Een opvallend kenmerk van de verandering in het denken tijdens de wetenschappelijke revolutie was de heroverweging van de manier waarop nieuwe kennis moest worden vergaard en getoetst. Al sinds de Oudheid werden praktische experimenten uitgevoerd, maar in de Middeleeuwen was een bepaalde theoretische benadering van kennis, voor het eerst geïntroduceerd door denkers als Aristoteles, de overhand gaan krijgen. Verbale argumenten waren belangrijker geworden dan wat er daadwerkelijk in de wereld te zien was. Bovendien hielden natuurfilosofen zich vooral bezig met de vraag waarom dingen gebeurden, in plaats van eerst vast te stellen wat er daadwerkelijk in de natuur plaatsvond en hoe dat in zijn werk ging. Een van de eersten die deze oude benadering in twijfel trokken, was de Engelse staatsman en filosoof Francis Bacon (1561-1626).
Bacon pleitte voor een meer systematische en praktische benadering waarbij empirische (waarneembare) gevolgen van experimenten werden verzameld, met behulp van de rede werden beschouwd en vervolgens openlijk gedeeld zodat andere denkers ze konden beoordelen. Het uiteindelijke doel van deze activiteit moest zijn om de geldigheid van bestaande kennis te toetsen en een nieuw begrip van de wereld om ons heen te smeden, zodat de menselijke conditie praktisch kon worden verbeterd. Om deze redenen wordt Bacon beschouwd als een van de grondleggers van het moderne wetenschappelijke onderzoek en de wetenschappelijke methode, en zelfs als "de vader van de moderne wetenschap". De benadering van Bacon werd werkelijkheid, maar met belangrijke toevoegingen zoals het gebruik van een hypothese als onderdeel van het experimentele proces, de toepassing van wiskunde om universele wetten te creëren en de toevoeging van nieuwe technologie die de zintuigen aanzienlijk verbeterde.
De wetenschappelijke methode ging uiteindelijk de volgende belangrijke componenten bevatten:
- het uitvoeren van praktische experimenten
- het uitvoeren van experimenten zonder vooroordeel over wat bewezen moest worden
- het gebruik van deductief redeneren (het generaliseren op basis van specifieke voorbeelden) om een hypothese (onbewezen theorie) te vormen, die vervolgens door een experiment wordt getest, waarna de hypothese op basis van empirisch (waarneembaar) bewijs kan worden aanvaard, gewijzigd of verworpen
- het uitvoeren van meerdere experimenten op verschillende plaatsen en door verschillende mensen om de betrouwbaarheid van de resultaten te bevestigen
- een open en kritische beoordeling van de resultaten van een experiment door collega's
- het formuleren van universele wetten (inductieve redenering of logica) met behulp van bijvoorbeeld wiskunde
- streven om praktische voordelen te behalen uit wetenschappelijke experimenten en geloof in het idee van wetenschappelijke vooruitgang
(Opmerking: bovenstaande criteria zijn uitgedrukt in moderne taalkundige termen, niet noodzakelijkerwijs de termen die wetenschappers in de 17e eeuw zouden hebben gebruikt, aangezien de revolutie in de wetenschap ook een revolutie teweegbracht in de taal om deze te beschrijven.)
Belangrijke uitvindingen
De wetenschappelijke revolutie ging gepaard met een groot aantal nieuwe uitvindingen, dat wil zeggen technologische innovaties die de nieuwe wetenschappers in staat stelden niet alleen nieuwe dingen over de wereld te ontdekken, maar ook manieren om deze nieuwe verschijnselen te meten, te testen en te beoordelen. De belangrijkste uitvindingen in de wetenschappelijke revolutie omvatten:
- de telescoop (ca. 1608)
- de microscoop (ca. 1610)
- de barometer (1643)
- de thermometer (ca. 1650)
- de slingerklok (1657)
- de luchtpomp (1659)
- het balansveerhorloge (1675)
Belangrijke ontdekkingen
Met bovenstaande en andere uitvindingen deden wetenschappers in veel verschillende landen tal van nieuwe ontdekkingen, waardoor geheel nieuwe studierichtingen mogelijk werden, zoals meteorologie, microscopische anatomie, embryologie en optica.
De Italiaan Galileo Galilei (1564-1642) bouwde de krachtigste van de vroege telescopen en ontdekte daarmee de bergen en valleien op het oppervlak van de maan, waarvan men vroeger dacht dat ze uit een onbekende substantie bestonden. Galileo identificeerde vier manen van de planeet Jupiter en de fasen van Venus. Hij observeerde zonnevlekken, wat hem deed vermoeden dat de zon een draaiende bol was. De Duitser Johannes Kepler (1571-1630) creëerde een nieuw type telescoop, die gebruik maakte van twee bolle lenzen, en hij gebruikte deze om de hemellichamen te observeren en de heliocentrische visie op ons melkwegstelsel, voorgesteld door Nicolaus Copernicus (1473-1543), te bevestigen. Eindelijk bleek het geocentrische model van Ptolemaeus aantoonbaar onjuist te zijn. Bovendien toonde Kepler aan dat de planeten in elliptische en niet in cirkelvormige banen bewogen.
De Italiaanse astronoom Gian Domenico Cassini (1625-1712) identificeerde de ruimte tussen de ringen van Saturnus. Johannes Hevelius (1611-1687) in Danzig (het huidige Gdańsk) ontdekte de eerste variabele ster en maakte een gedetailleerde kaart van het maanoppervlak. De Engelse astronoom Edmond Halley (1656-1742) richtte in 1677 een observatorium op op het eiland Sint-Helena in de Zuid-Atlantische Oceaan en maakte met behulp van een telescoop de eerste kaart van de zuidelijke sterrenhemel. Halley ontdekte ook de getijdenversnelling van de maanbeweging, noteerde de beweging van de sterren ten opzichte van elkaar (eigenbeweging) en identificeerde de komeet van 1682 als dezelfde als die van 1607 en 1531.
De Engelse wetenschapper Isaac Newton (1642-1727) vond in 1668 de reflectietelescoop uit, die gebruikmaakte van een gebogen spiegel. Newton ontdekte dat wit licht bestaat uit een spectrum van gekleurd licht en ontwikkelde zijn universele zwaartekrachttheorie, die verklaarde waarom voorwerpen op aarde vallen en waarom hemellichamen zich bewegen zoals ze doen.
De uitvinding van de microscoop, in veel opzichten de natuurkundige tegenhanger van de telescoop, wordt meestal toegeschreven aan de brillenmaker Hans Lippershey (ca. 1570 - ca. 1619), die toen in Nederland woonde. De Italiaan Marcello Malpighi gebruikte in 1661 een microscoop om de haarvaten in het bloedsysteem te ontdekken. Dit was de ontbrekende schakel tussen slagaders en aders en bevestigde William Harveys ontdekking van de bloedsomloop. De opvattingen van Galenus over de werking van het menselijk lichaam bleken nu volstrekt ontoereikend of ronduit onjuist te zijn.
De Engelse experimentator Robert Hooke (1635-1703) gebruikte zijn microscoop om sensationele tekeningen te maken van een nieuwe miniatuurwereld, die in 1665 werden gepubliceerd in zijn Micrographia. De Nederlander Antonie van Leeuwenhoek (1632-1723) voerde experimenten uit met behulp van een nieuw type microscoop, met een glazen kraal als lens, waardoor hij een veel grotere vergroting kon bereiken dan voorheen mogelijk was. Leeuwenhoek ontdekte bacteriën, protozoa, rode bloedcellen, spermatozoa, en hoe minuscule insecten en parasieten zich voortplanten. Een andere Nederlandse microscopist, Jan Swammerdam (1637-1680), ontdekte dat rupsen al bevatten wat na de metamorfose de vleugels van de vlinder worden. Ten slotte was Nehemiah Grew (1641-1712) de grondlegger van de plantenanatomie op basis van zijn diepgaande studie van de geslachtsorganen van planten.
De barometer werd in 1643 uitgevonden door de Italiaan Evangelista Torricelli (1608-1647) en stelde wetenschappers in staat om de atmosferische druk te begrijpen. De Fransman Blaise Pascal (1623-1662) gebruikte een barometer om aan te tonen dat de luchtdruk verandert met de hoogte. De Duitser Otto von Guericke (1602-1686) merkte op dat de luchtdruk varieert met het weer. De barometer werd eigenlijk genoemd naar de Engelse wetenschapper Robert Boyle (1627-1691), die ook aan luchtpompen werkte. Boyle en zijn medewerker Robert Hooke konden aantonen hoe een vacuüm kan bestaan, en ze onderwierpen allerlei soorten monsters aan veranderingen in luchtdruk met hun luchtpomp. Boyle kon zo een universeel principe formuleren dat bekend werd als 'de wet van Boyle'. Deze wet stelt dat de druk die door een bepaalde hoeveelheid lucht wordt uitgeoefend, omgekeerd evenredig is aan het volume ervan (op voorwaarde dat de temperatuur constant blijft).
Een verwant apparaat, de vloeistofthermometer, werd rond 1650 in Florence uitgevonden en zorgde voor een revolutie in de geneeskunde, omdat artsen nu de temperatuur van een patiënt konden meten en niet langer alleen maar konden zeggen of die 'warm', 'koud' of 'normaal' was. Dankzij dit apparaat konden nu veel andere experimenten worden uitgevoerd en konden de resultaten nauwkeurig worden gemeten en vergeleken.
Het eerste werkende model van de slingerklok werd in 1657 uitgevonden door de Nederlander Christiaan Huygens (1629-1695). In een slingerklok controleert de regelmaat van de slingerbeweging nauwkeurig het vallen van een gewicht. De beste slingerklokken liepen maximaal 15 seconden per dag achter, vergeleken met 15 minuten bij een mechanische klok. De tijdmeting werd vanaf 1675 nog nauwkeuriger met de uitvinding van de draagbare klok met balansveer. Deze grote sprong voorwaarts in nauwkeurigheid hielp wetenschappers niet alleen om hun experimenten beter te controleren en hun waarnemingen van objecten in de ruimte beter te timen, maar betekende ook een revolutie in de tijdsbeleving voor iedereen. Dit was de eerste stap naar een universele tijd, en daarmee kwamen deden ook de begrippen vroeg, op tijd en laat hun intrede in het dagelijks leven.
Geïnstitutionaliseerde wetenschap
Een andere belangrijke ontwikkeling van de wetenschappelijke revolutie, naast een nieuwe methode en nieuwe technologie, was de oprichting van speciale onderzoeksinstellingen. In die tijd hielden universiteiten (met uitzondering misschien van de medische faculteiten) zich niet bezig met onderzoek, maar alleen met onderwijs. Er was behoefte aan een nieuw soort instelling waar wetenschappers konden samenwerken, hun bevindingen konden delen en, het allerbelangrijkste, financiering voor hun werk konden krijgen. Dit waren de nieuwe academies en genootschappen die overal in Europa ontstonden. De eerste van deze genootschappen was de Accademia del Cimento in Florence, opgericht in 1657. Al snel volgden andere, met name de Royal Society in Londen in 1663 en de Académie des Sciences in Parijs in 1667. Degenen die verantwoordelijk waren voor de oprichting van de Royal Society schreven dit voornemen toe aan Bacon en wilden graag zijn principes van de wetenschappelijke methode volgen, met zijn nadruk op het delen en communiceren van wetenschappelijke gegevens en resultaten. De Academie van Berlijn werd opgericht in 1700 en de Academie van Sint-Petersburg in 1724. Deze academies en verenigingen werden de brandpunten van een internationaal netwerk van wetenschappers die met elkaar correspondeerden, elkaars werken lazen en zelfs elkaars laboratoria en observatoria bezochten naarmate de nieuwe wetenschappelijke methode voet aan de grond kreeg. Ook het publiek werd hierbij betrokken, hetzij indirect door toegang tot gepubliceerde tijdschriften en boeken, hetzij direct door de mogelijkheid om experimenten en demonstraties bij te wonen in de hoofdkwartieren van de sociëteiten of in het veld.
Dat er tijdens de wetenschappelijke revolutie sprake was van toenemende internationale samenwerking, blijkt uit de uitnodiging aan niet-staatsburgers om lid te worden van deze sociëteiten. Er werden pogingen ondernomen om bepaalde experimenten en de instrumenten die verschillende wetenschappers gebruikten over grenzen heen te standaardiseren. Zo bedacht de Duitser Daniel Gabriel Fahrenheit (1686-1736) rond 1714 zijn Fahrenheit-schaal voor thermometers. Anders Celsius (1701-1744) uit Zweden bedacht een concurrerende schaal, maar het gebruik van twee verschillende schalen op thermometers was een enorme verbetering ten opzichte van vroeger, toen wetenschappers in verschillende landen gewoon hun eigen schalen gebruikten, waardoor het vergelijken van resultaten uiterst moeilijk was. Ook was sprake van samenwerking tussen wetenschappers ondanks het feit dat ze tot rivaliserende Europese rijken behoorden, en het was via deze koloniale rijken, met name de Nederlandse, Franse en Britse, dat de ideeën van de wetenschappelijke revolutie zich ver buiten Europa verspreidden.
Reactie op de wetenschappelijke methode
De reacties op de wetenschappelijke revolutie waren niet alleen positief. Sommige intellectuelen twijfelden aan de betrouwbaarheid van de nieuwe wetenschappelijke instrumenten. Ook bleven sommigen sceptisch over experimenten in het algemeen, en benadrukten dat de zintuigen misleid konden worden waar verstandelijke beredenering dat niet kon. Een van die twijfelaars was René Descartes (1596-1650), maar hij en andere natuurfilosofen die de waarde van het werk van de praktische experimentatoren in twijfel trokken, waren juist verantwoordelijk voor het creëren van een blijvende nieuwe scheiding tussen filosofie en wat we tegenwoordig wetenschap noemen. De term "wetenschap" werd in de 17e eeuw nog niet algemeen gebruikt, in plaats daarvan noemden veel experimentatoren zichzelf beoefenaars van "experimentele filosofie". De term 'experimentele methode' werd voor het eerst in het Engels gebruikt in 1675. De ontwikkeling van deze termen illustreert dat er een breuk plaatsvond tussen theoretische en praktische denkers.
Sommigen vroegen zich zelfs af of de mensheid zich wel moest verdiepen in een voorheen onbekende wereld, die volgens hen een zaak van God moest blijven. Er was een botsing tussen wetenschap en religie als het ging om de visie op hoe het universum was georganiseerd. Kerkelijke vertegenwoordigers hielden vast aan het idee dat de aarde en de mensheid het centrum van het universum moesten zijn, en denkers als Galileo, die het heliocentrische model van Copernicus ondersteunden, werden daarom schuldig bevonden aan ketterij. De meeste wetenschappers waren echter christenen en wilden de leer van de Bijbel niet in twijfel trekken. Velen van hen wilden gewoon uitleggen hoe de wereld was ontstaan. Sommigen voerden zelfs aan dat de telescoop en de microscoop aantoonden hoe complex het leven is, en dat men daarom des te meer meer bewondering moest hebben voor Gods werk.
Er was nog steeds plaats voor God in deze nieuwe wetenschappelijke wereld, aangezien denkers als Isaac Newton bijvoorbeeld alleen konden verklaren dat zwaartekracht planeten in beweging bracht, maar niet waar zwaartekracht vandaan kwam of waarom het bestond. Er waren nog veel grenzen aan de menselijke kennis. Artsen wisten nu wel waardoor bepaalde ziekten konden ontstaan, maar hadden nog steeds slechts beperkte kennis over hoe ze te genezen. Het grote probleem van de lengtegraad, namelijk hoe zeevaarders hun positie op de wereldzeeën konden bepalen, bleef onopgelost. De technologie was op veel gebieden nog steeds frustrerend beperkt.
De toekomst
Dankzij nieuwe wetenschappelijke instrumenten volgden de ontdekkingen elkaar in rap tempo op, wat vaak verbijstering teweegbracht over hoe complex het leven kan zijn. Telescopen aan de ene en microscopen aan de andere kant van het spectrum maakten duidelijk dat er een heel nieuw meetsysteem nodig was om de omvang van de wonderen van het zichtbare universum te kunnen bevatten. Voorheen werd het menselijk lichaam als basis voor het meetsysteem gebruikt, maar al snel zouden nanometers en lichtjaren nodig zijn. Ingrijpende veranderingen vonden plaats in de manier waarop mensen van alle klassen keken naar de nieuwe werelden die door de wetenschappers werden ontsloten. Dit komt het best tot uiting in de populaire fictie van die periode, waarin intrigerende maar ook verontrustende ideeën werden besproken, zoals de oneindigheid van het universum of dat kleine parasieten zelf nog kleinere parasieten hadden, die op hun beurt weer nóg kleinere parasieten hadden. Zou het mogelijk zijn om ooit naar de maan te reizen? Als de aarde niet langer het centrum van het universum was, betekende dit dan niet dat er andere planeten met andere levensvormen konden zijn?
Te midden van deze verwarring ontstond echter een nieuw vertrouwen en geloof, zeker onder wetenschappers, dat technologie en wetenschap, mits die voldoende tijd was gegund, alle antwoorden konden bieden die de mensheid nodig had om beter, langer en gelukkiger te leven. De nieuwsoortige uurwerken met hun geavanceerde tandwielen, het gebruik van zuigers in luchtpompen en de ontdekking van de kracht van luchtdruk inspireerden ingenieurs om nieuwe machines uit te vinden zoals de stoommachine, terwijl er een nog grotere omwenteling aan de horizon verscheen: de Britse industriële revolutie.
De wetenschappelijke revolutie had nog een ander blijvend effect, namelijk de vestiging van de wetenschap als meest erkende methode om waarheid te vinden, een dominante positie die zij vandaag de dag nog steeds inneemt. Wanneer we het hebben over theorieën, hypothesen, natuurwetten, bewijzen, feiten en vooruitgang, gebruiken we termen die tijdens de wetenschappelijke revolutie zijn bedacht; het is ook vandaag de dag ondenkbaar om over kennis te discussiëren zonder deze termen te gebruiken, en daar ligt misschien wel de ware erfenis van deze revolutie in ideeën, methoden en technologie.
