Verenigingen

Muzikale wetenschappers, encore!

KVCV | maandag 25 mei 2020

2020 is het Beethovenjaar en daarmee ook een beetje het jaar van de klassieke muziek. Waren er ook wetenschappers met muzikale interesse? Jazeker, Paul Balduck schetst enkele voorbeelden. Deel 1 en deel 2 zijn hier samengevoegd.

Voor Pythagoras van Samos (582 v.C.-496 v.C.) kun je de fysieke wereld beschrijven met getallen en hun verhoudingen die zij als hun goden beschouwen. Het beroemde ezelsbruggetje is daarvan een voorbeeld. Dat is toegeschreven aan Pytha­goras, hoewel de Babyloniërs het waarschijnlijk al eerder ontdekten. De ultieme werkelijkheid is het getal en leidt tot de mathematisering van de natuur, ook van de klank.

De Pythagoreeërs onderzochten waarom sommige klanken harmonieus klinken en andere niet. Als je een snaar in het midden indrukt (verhouding 2:1) is dit het interval octaaf. Druk je hem in op een derde van zijn totale lengte, is dit de verhouding 3:2 en correspondeert met het interval kwint. Druk je de snaar in op een vierde van zijn totale lengte, dan correspondeert de verhouding 4:3 met het interval kwart. Alle andere toonsafstanden (secunde, terts, sext, septiem) konden zij op die manier uitcijferen.

De verhoudingen van kleine getallen (formule n + 1/n) klinken het meest harmonieus (symphoniai in het Grieks): octaaf, kwint en kwart. Volgens de Pythagoreeërs gehoorzamen de klanken – en de natuur in het algemeen – dus aan een fundamentele, rationele en esthetische logica en kan de mens dit ontdekken via zijn zintuigen.

Hildegard von Bingen

Wij spreken over de ‘donkere middeleeuwen’ wanneer het gaat over de periode tussen de val van Rome (476) en Byzantium (1453). Alsof er in die duizend jaar niets belangwekkends zou zijn gebeurd. Niets is minder waar. Op wetenschappelijk gebied kwamen de wijzen uit het oosten met hun sterrenkunde, wiskunde, alchemie, geneeskunde vanaf de elfde eeuw en die werden in het westen naarstig bestudeerd.

De abdis Hildegard von Bingen (1098-1179), bijgenaamd de Sibille van de Rijn, leverde haar bijdrage met haar boeken over natuurlijke historie (Physica sive Subtilitatum diversarum naturarum creaturarum libri novem) en over de oorzaken en de behandeling van ziektes (1150). Dit laatste is een verzameling van botanische en medische teksten gesteund op – voor die tijd – zeldzame wetenschappelijke waarnemingen. Zij legde ook een uitgebreid herbarium aan. Het plantengeslacht Hildegardia is naar haar genoemd.

Op muzikaal gebied ontstond in die tijd de meerstemmigheid, die stapsgewijs werd ingevoerd, als opvolger van het monofone gregoriaans. Eerst kwam het organum (van 1180 tot 1230), waar de melodie een starre begeleiding van de onderkwart krijgt. Later werden beiden steeds complexer en onafhankelijker in het ars antiqua (van 1230 tot 1320) en ten slotte in het ars nova (van 1320 tot 1420). Door haar 77 lyrische gedichten als ondersteuning van haar mystieke ervaringen (Symfonia armonie celestium revelationum) heeft Von Bingen aan die evolutie wezenlijk bijgedragen. In haar moraliteitsspel Ordo virtutum (1151) zette ze 82 liederen op toon.

Johannes Kepler

Het evenwicht in de kosmos vonden de Pythagoreeërs, en later Plato en Aristoteles, in de onhoorbare harmonieuze klanken die de planeten voortbrengen door hun positie en beweging. Dit werd de harmonie der sferen genoemd en was een uiting van de wil van God. Johannes Kepler (1571-1630), overgangsfiguur tussen het mythische en het wetenschappelijke denken, stelde toonladders en akkoorden vast, gebaseerd op de hoeksnelheden in de uitersten van hun ellipsvormige baan (perihelium en aphelium) en vergeleek ze met elkaar.

Kepler berekende in zijn vijfdelige boek Harmonices mundi (1619) dat de melodieën van Venus en de aarde verschillen met slechts een halve toon en dat Mercurius een interval heeft van meer dan een octaaf. Volgens zijn religieuze opvatting waren de planeten slechts zeer zelden in harmonie geweest, misschien alleen op het moment van de schepping. Astronomen speuren nog steeds het heelal af naar extragalactische geluiden.

Boyle en Händel 

Of Robert Boyle (1627-1691) ooit muzikale ambities koesterde, is moeilijk te achterhalen. Hij was ongetwijfeld te veel in beslag genomen door zijn wetenschappelijke experimenten en zijn boek The Sceptical Chymist (1661), dat scheikunde de status gaf van een aparte natuurwetenschap. Zijn achterneef, de architect Richard Boyle (1694-1753), had wél interesse in kunst en muziek. Deze derde graaf van Burlington werd de mecenas van Georg Friedrich Händel (1685-1759) en bood hem zijn Burlington House in Londen aan als verblijfplaats van 1717 tot 1719.

Dat Händel ooit belangstelling voor wetenschap heeft getoond kunnen we haast met zekerheid vaststellen. In 1710 componeerde hij een danssuite met als titel The Alchymist (HWV 43) dat diende als begeleiding van Ben Jonsons (1573-1637) populaire gelijknamige toneelstuk.

Hermann von Helmholtz

Na zijn dienst als legerarts werd Hermann von Helmholtz (1821-1894) vanaf 1849 hoogleraar in de fysiologie en de theoretische fysica in Königsberg, Bonn, Heidelberg en Berlijn. Hij bestudeerde de fysiologie van de zintuigen, ofwel de natuurkunde van de perceptie in Die Lehre von den Tonempfindungen als physiologische Grundlage für die Theorie der Musik (1863). Hierin toont hij de resonantie van het slakkenhuis (cochlea) in het binnenoor voor de verschillende frequenties en analyseert hij complexe geluiden in harmonische onderdelen. Dit was eigenlijk een mechanistische verklaring voor de esthetica van muziek. Dit werk heeft een invloed gehad op de musicologen tot in de 20ste eeuw. Von Helmholtz was ook actief in de oftalmologie en lag aan de basis van de eerste wet van de thermodynamica (wet van behoud van energie), onafhankelijk van Mayer en Joule.

Onder zijn leerlingen kon hij beroemde wetenschappers tellen: Heinrich Rudolf Hertz, Max Planck, Wilhelm Werner Wien. Zijn dochter huwde Arnold von Siemens, de stichter van het inmiddels reusachtige Siemensbedrijf.

Alexander Borodin

Alexander Borodin (1833-1887) schreef zijn eerste composities op negenjarige leeftijd. Toch duwde zijn moeder hem in de medische richting. In 1855 behaalde hij zijn diploma’s van arts en chemicus. Hij werkte eerst als arts in een militair hospitaal, maar door zijn aversie voor bloed werd hij laboratoriumassistent. Later werd hij aangesteld als hoogleraar scheikunde aan de militaire academie van zijn geboortestad Sint-Petersburg.

Aan verschillende Europese universiteiten deed hij uitstekend onderzoekswerk. In Heidelberg werkte hij aan benzeenderivaten bij Emil Erlenmeyer, in Pisa vond hij de eerste nucleofiele substitutiereactie (van benzoylchloride naar benzoylfluoride). Hij onderzocht ook de radicale halodecarboxylatie van alifatische zuren (de Hunsdiecker–Borodin-reactie, 1861) waarop een octrooi werd genomen in de VS in 1939. Maar bovenal zal hij bekend blijven om zijn onderzoek op aldehydes en de aldolcondensatie, waarmee ook Wurtz en anderen bezig waren.

Componeren deed hij slechts in zijn schaarse vrije tijd, want zijn professoraat ging voor alles. Het gebeurde zelfs dat zijn composities niet klaar waren voor de première.

Hij noemde zichzelf een zondagscomponist. Mendelssohn werd zijn grote voorliefde en door zijn vrouw leerde hij het werk van Chopin en Schumann kennen. Hij volgde les in harmonie en compositie bij Balakirev en leerde in 1850 Mussorgsky kennen. Samen met Rimsky-Korsakov en Cui vormden zij de ‘Groep van vijf’ (of ‘het machtige hoopje’). Borodins bekende opera Prins Igor, opgedragen aan Glinka (de Russische Chopin) startte hij in 1869, maar bleef onvoltooid. Rimsky-Korsakov en anderen werkten die af. De Polovtsiaanse dansen komen hieruit. Hij was een uitstekend scheikundige en geleerde met Europese faam en een belangrijk componist die nooit een minuut wilde verliezen.

John Newlands (1837-1898) studeerde bij August von Hofmann aan het Royal College of Chemistry in Londen. In 1860 nam hij dienst in het leger van Garibaldi bij de inname van Napels, dit door zijn Italiaanse afkomst. Terug in Londen in 1864 startte hij met zijn broer een consultancybureau, maar het zaakje faalde en hij werd indus­trieel chemicus in een suikerfabriek.

In 1864 publiceerde Newlands ook zijn wet der octaven: als je de elementen rangschikt volgens hun atoomgewicht komen dezelfde eigenschappen terug na elke groep van zeven elementen. Hij maakte de vergelijking met de intervallen van de muzikale toonladder. De Chemical Society onthaalde zijn artikel smalend en publiceerde het niet. Pas na de bekendmaking van Mendeleevs periodische tabel in 1869 verscheen zijn boek On the Discovery of the Periodic Law (1884).

Kwantummechanici

Het is opvallend hoeveel van de fakkeldragers van de kwantummechanica een grote affiniteit vertoonden voor muziek. Max Planck (1858-1957) twijfelde lang of hij piano of natuurkunde zou studeren. Hij bleef een begaafd pianist en organist. Albert Einstein (1879-1955) was een voortreffelijk violist en leerde langs die weg koningin Elisabeth van België kennen, die hem een schuilplaats aanbood in De Haan toen hij op de vlucht sloeg voor de nazi’s.

Einstein speelde vaak viool ter ontspanning terwijl hij wetenschappelijke problemen overdacht. Hij zei ooit: ‘Als ik geen natuurkundige was, zou ik waarschijnlijk musicus zijn. Ik denk vaak in muziek. Ik leef mijn dagdromen in muziek. Ik zie mijn leven in termen van muziek… Ik kan niet zeggen dat ik enig creatief werk van belang zou hebben gedaan in de muziek, maar ik weet dat ik het meeste plezier in mijn leven haal uit mijn viool.’

Op zoek naar een academische functie ontmoette Paul Ehrenfest (1880-1933), pionier van de kwantumveldtheorie (1906) en de elektronenspin (1925), in Praag Einstein in de winter van 1912. Beide muziekliefhebbers speelden graag samen de sonates voor viool en piano van Brahms. Ehrenfests grootvader langs moederszijde was een zanger aan de keizerlijke opera van Wenen. Werner Heisenberg (1901-1976) was een begenadigd pianospeler en leerde zijn – 13 jaar jongere – vrouw kennen tijdens een van haar concerten. Ze trouwden drie maanden later en kregen zeven kinderen. En wellicht is deze reeks muzikale kwantumgeleerden nog verder aan te vullen.

Richard Feynman

Richard Feynman (1918-1988) was een sprankelende figuur in de strenge wereld van de wiskundige fysica. Bijna onmiddellijk na zijn studies aan MIT en Princeton verhuisde hij naar Los Alamos om mee te werken aan het Manhattan Project (1943). Daar zagen Robert Oppenheimer en Hans Bethe hem als een briljant natuurkundige. Twee jaar later is hij hoogleraar natuurkunde aan Cornell en vanaf 1950 aan Caltec.

Feynman was vooral actief in de studie van subatomaire deeltjes en hun interacties. Hij zal het meest bekend blijven om de verdere ontwikkeling van de kwantumelektrodynamica (QED), reeds aangebracht door Paul Dirac in 1928, en het daarbij horende zeer didactische hulpmiddel: de Feynmandiagramma’s. QED voorziet in een wiskundig kader om de effecten van de elektromagnetische krachten op elektrisch geladen deeltjes bij alle energieniveaus te begrijpen en te voorspellen. Die interactie zou ontstaan door uitwisseling van fotonen. Voor de andere drie fysische krachten – gravitatie, sterke en zwakke kernkrachten – zijn dat respectievelijk gravitonen, gluonen, de W- en Z-bosonen. Als non-conformist wilde hij aanvankelijk niet aanwezig zijn op de uitreiking van zijn Nobelprijs in 1965. Feynman hield van het leven in al zijn aspecten, van zijn werk, van lesgeven. Een van die geneugten was zijn vrienden in een combo te begeleiden met de bongodrums.

Beethoven op reprise

Wat dacht Beethoven zelf over de wetenschappen? Toen hij de voogdij over zijn neef Karl verwierf (1815) wilde hij dat Karl kunstenaar of wetenschapper werd ‘omdat dit de enige weg is om niet in het gewone te verzanden’. Aangezien het eerste niet lukte, stuurde Beethoven hem naar het gymnasium voor een wetenschappelijke carrière (1818).

De beste afsluiter hier zijn de woorden van Beethoven zelf aan een jonge fan uit Hamburg: ‘De echte kunstenaar kent geen hoogmoed. Hij is er zich helaas van bewust dat de kunst grenzeloos is. Hij beseft vaag hoever hij van zijn doel verwijderd is.’ (Zomer 1812.) Dit is ook van toepassing op de wetenschap en haar beoefenaar! 

Paul Balduck, voorzitter KVCV-sectie Historiek, organist Sint-Pieterskerk Leuven
KVCV

Lid worden van de KVCV? Ontdek de voordelen!

Logo KVCV

KVCV Facebook

De KVCV is ook op Facebook te vinden:

facebook