In een simpele wevershut in een klein gehuchtje in het noordwesten van Engeland komt op 6 september 1766 de aanstaand wetenschapper ter wereld. De Daltons leven sober en zijn oerdegelijk. Ze horen bij de quakers: een christelijke stroming die staat voor onder andere eenvoud, vrede en het afwijzen van dogma’s.

Een paar jaar volgt de jonge John onderwijs op een dorpsschooltje. Zijn nieuwsgierigheid is onverzadigbaar. Hij wil alles weten. Op school blijft zijn intelligentie niet onopgemerkt. Al op 12-jarige leeftijd staat hij zelf voor de klas. Zijn leerlingen? Dat zijn jongelui die soms vijf jaar ouder zijn dan hun docent. Orde houden lukt dan ook niet altijd. Baldadige jongens dagen hem gerust uit voor een vechtpartijtje op de naastgelegen begraafplaats.

Na twee jaar besluit John om als boer aan de slag te gaan, maar op z’n vijftiende start hij samen met zijn broer een school in Kendal in naburig district South Lakeland. Dit houdt hij twaalf jaar vol. Hij studeert ondertussen veel: wiskunde en natuurwetenschappen.

Kleurenblind

Dalton merkt op zijn 21e dat hij kleurenblind is. Een grappige –maar voor hem pijnlijke– gebeurtenis maakt hem dat duidelijk. Als verjaardagscadeau koopt hij stemmige –zo denkt hij– kousen voor zijn moeder. Maar in plaats van ingetogen blauw is de beenbedekking felrood. Het schaamrood zal hem, als eenvoudige quaker, op de kaken hebben gestaan.

John komt tot de conclusie dat hij kleurenblind is. Als rasechte onderzoeker bestudeert hij zijn eigen handicap en schrijft er direct een artikel over. In 1794 publiceert hij een paper over kleurenblindheid. Hij beschrijft daarin nauwkeurig zijn waarnemingen. Inclusief persoonlijke anekdotes. Zo vertelt hij dat hij anderen regelmatig „ernstig” bevroeg of een bepaalde bloem nu blauw of roze was. „Over het algemeen werd mijn vraag beschouwd als grap.”

In de wetenschappelijke publicatie stelt Dalton dat kleurenblindheid komt door een blauwe verkleuring in het glasachtige lichaam van het oog. Hoewel die theorie nog tijdens zijn leven geloofwaardigheid verliest, is zijn onderzoek invloedrijk. ”Daltonisme” is in sommige talen synoniem voor kleurenblindheid.

Hoofd vol

Dalton geeft vanaf 1793 les aan het New College in Manchester. Naast doceren houdt vooral het wetenschappelijk onderzoek hem bezig. Vrije tijd? Daar doet hij zelden aan. Alleen petanque, een soort jeu de boules, speelt hij af en toe. Vrouwelijk schoon hoeft bij de vrijgezel niet op belangstelling te rekenen. Hij vertelt een vriend dat „zijn hoofd te vol is van driehoeken, chemische processen en elektrische experimenten om veel aan een huwelijk te denken.”

Eén keer raakt hij verliefd. Maar het meisje dat hij op het oog heeft, Nancy Wilson, is al verloofd en sterft kort na hun eerste kennismaking. Wel bewaart hij heel zijn leven een gedroogde bloem van haar in een van zijn favoriete naslagwerken.

Denk simpel

Daltons geloof stempelt zijn wetenschappelijk werk. Hij denkt –als een typische quaker– simpel en gestructureerd, op het rigide af. Zijn devies: complexe problemen moet je in eenvoudige stappen ontrafelen. Zijn ordelijkheid uit zich in het meteorologisch dagboek dat hij vanaf zijn 21e jaar bijhoudt. Elke morgen tuurt hij uit zijn slaapkamerraam naar een thermometer die daar hangt. Het journaal neemt hij overal mee naartoe. Hij onderzoekt regen, dauw, zonneschijn: elke verandering in het weer beschrijft hij. Aan het eind omvat het dagboek 200.000 aantekeningen die een gedetailleerd beeld geven van het klimaat in het Lake District. Zelfs de dag van zijn sterven noteert hij nog een waarneming.

Weerkunde heeft Daltons hart. Zelfs zo dat collega’s verzuchten dat hij elke discussie op meteorologie kan richten. Tegelijk is de Engelse wetenschapper breed. Hij schrijft zelfs over Engelse grammatica. Verder over wiskunde, natuurkunde en scheikunde. Op het laatste vakgebied breekt hij in 1803 door met de atoomtheorie (zie kader ”Atoomtheorie was doodsteek voor alchemie”).

Diepgelovig

Dalton blijft zijn hele leven diepreligieus. Twee keer per zondag gaat hij naar de kerk. Zelfs in zijn wetenschappelijke publicaties komt zijn geloof tot uitdrukking. In het slot van een essay over de verdamping van (regen)water wijst hij de lezer „op de weldadige en wijze wetten die zijn vastgesteld door de Auteur van de natuur.”

Eén keer springt de quaker bewust uit de band. Als de universiteit in Oxford hem onderscheidt met een eregraad willen ze hem in traditionele academische kledij voorstellen aan de Engelse koning. Alleen, de uitbundigheid van de karakteristieke rode toga van de Oxfordse universiteit past niet bij de leefregels van de quakers. Dalton accepteert het aanbod desondanks en gebruikt zijn kleurenblindheid als excuus. Hij neemt de scharlaken kleur immers niet waar.

Oogappel

Op 27 juli 1844 sterft Dalton op 77-jarige leeftijd. Hoewel hij een teruggetrokken leven heeft geleid, bewijzen zo’n 40.000 mensen hem de laatste eer.

Een dag na het overlijden verwijdert zijn assistent Joseph Ransome de oogappels van de grote wetenschapper. De laatste wens van Dalton is namelijk dat zijn ogen worden ontleed om te kijken of zijn theorie over kleurenblindheid juist is. Als Ransome een van de oogbollen opensnijdt, blijkt er perfect helder glasvocht in te zitten. Geen blauwe verkleuring te zien.

Het verhaal van de oogappels –die tegenwoordig samen met een haarlok zijn te zien in het Museum of Science and Industry in Manchester– krijgt in 1995 nog een vervolg. Onderzoekers van universiteit van Londen onderwerpen in dat jaar Daltons ogen aan een DNA-analyse. Wat blijkt? In tegenstelling tot wat altijd werd gedacht, ontbreekt op het netvlies van de vermaarde geleerde niet het roodgevoelige pigment in kegeltjes, maar het pigment voor groen licht.

Atoomtheorie was doodsteek voor alchemie

In 1803 presenteert John Dalton zijn atoomtheorie. Hiermee maakt de scheikundige de meeste faam. De theorie staat te boek in ”A new system of chemical philosophy” (1808). Het werk bevat enkele belangrijke aannames, postulaten geheten:

lMaterie is opgebouwd uit atomen: deeltjes die te klein zijn om te zien.

lAlle atomen van een element (bijvoorbeeld waterstof) zijn identiek: ze bezitten dezelfde massa en eigenschappen.

lAtomen van verschillende elementen (bijvoorbeeld waterstof en zuurstof) zijn afwijkend: de massa is anders en de chemische reacties variëren.

lAtomen kunnen niet gemaakt, vernietigd of gedeeld worden.

lEen chemische reactie is een herschikking van atomen: deze scheiden van elkaar of gaan een verbinding aan en vormen moleculen.

lAtomen in een bepaalde stof (bijvoorbeeld koolstofdioxide) gaan altijd een verbinding aan in vaste verhoudingen (een koolstofatoom en twee zuurstofatomen).

Grote invloed

De atoomtheorie van Dalton heeft de scheikunde blijvend veranderd. Na 200 jaar staat een groot deel van zijn theorie nog overeind. Hoewel er tegenwoordig wel enkele kanttekeningen bij zijn te maken. Zo zijn atomen toch deelbaar gebleken: onder meer in protonen, neutronen en elektronen. Daarnaast kan een atoom van hetzelfde element toch verschillende massa’s hebben. Deze verschillende soorten van hetzelfde element heten isotopen. Waterstof is er in de varianten protium (1H), deuterium (2H) en tritium (3H). Verder is het toch mogelijk om atomen te maken of te splitsen door middel van kernreacties. Bij kernfusie smelten kernen samen, zoals de reactie van 2H en 3H tot He (helium). Bij kernsplitsing vervalt bijvoorbeeld uranium tot thorium. Bij beide processen komt veel energie vrij.

Daltons theorie leverde de doodsteek aan de alchemie. Met de ontdekkingen van de Franse scheikundige Antoine Lavoisier (1743-1794) was de weg naar de moderne scheikunde al ingeslagen, maar pas door de ideeën van Dalton konden de fantasieën van alchemisten voorgoed de prullenbak in. Lood zal nooit of te nimmer zo mooi gaan glimmen als goud. Gewone metalen kunnen niet overgaan in het waardevolle edelmetaal, ze bestaan immers uit totaal verschillende atomen.

Kleurenblindheid

Wat Dalton beweerde –dat kleurenblinden blauw vocht in hun oog hebben– bleek na diens dood niet waar. De kleurenblinde wetenschapper had een kraakhelder glasachtig lichaam.

Tegenwoordig weten we dat kleurenblindheid te herleiden is tot de 4,5 miljoen kegeltjes in het netvlies (retina) van het oog. Kegeltjes vormen met de staafjes de twee soorten lichtgevoelige cellen in het netvlies. Kleurwaarneming vindt plaats door kleurgevoelige eiwitten (pigmenten) in de kegeltjes. Als er licht van een bepaalde golflengte (lees: kleur) op het pigment valt, reageert dit en geeft een signaal af aan de hersenen. Er zijn drie soorten kegeltjes: die reageren op violet (korte golflengte: 443 nanometer), op groen (middellange golflenge: 544 nanometer) of op rood licht (lange golflengte: 570 nanometer).

Bij kleurenblindheid werkt door foutjes in het DNA een of meer van de drie soorten kegeltjes niet naar behoren. In de meeste gevallen is er sprake van rood-groenkleurenblindheid: dan functioneren een of beide van de twee laatste soorten minder goed (proanomalie en deuteranomalie).

Deze variant van kleurenblindheid komt het meest bij mannen voor. Zo’n 1 op de 12 mannen hebben deze handicap, tegen 1 op de 250 vrouwen. Dit komt doordat de gemuteerde genen op het x-chromosoom liggen. Omdat mannen maar één x-chromosoom hebben, komen de genen die de kleurenblindheid veroorzaken eerder of alleen tot expressie.