Een jonge vrouw wordt in Berlijn gevonden in het bos. Zij wordt naar een ziekenhuis gebracht, waar ze door een psycholoog onderzocht wordt. Ze leidt aan anamnesie. Ze kent wis- en natuurkunde en ze houdt een mysterieus verband met Albert Einstein—ze had een kaartje van een lezing van de Nobelprijswinnaar bij zich toen ze gevonden werd.

Het was een klein theater in Amsterdam en ik moet zeggen dat ik onder de indruk was van deze solovoorstelling van Annemarie Hagenaars. Het zijn veertig intense minuten, waar wis- en natuurkunde en het leven van de geheimzinnige jonge vrouw door elkaar heen lopen. Je wilt geen woord missen. Bestaat zij of bestaat zij niet? Of bestaat zij alleen bij gratie van de waarneming? Haar hoofd is een zwart gat, maar vertoont het zich als golf of als deeltje?

Het script is—naar ik begrijp—van de hand van Hagenaars zelf, een adaptatie van het boek The Einstein Girl van Philip Sington. Als natuurkundige erg herkenbaar, ergens een beetje bevreemdend om op toneel zoveel dingen uit het dagelijkse leven terug te zien. Zo had ik vlak voor de voorstelling na zitten denken over de geometrie van een zwart gat—naar aanleiding van een vraag—en deze geometrie werd tijdens de voorstelling verschillende malen precies opgenoemd zoals ik hem net had opgeschreven.

Af en toe wat langzaam, maar tegen het eind wordt het echt spannend. Dan krijgen we het verhaal te horen van de verhouding van de jonge vrouw met Einstein. Je wilt dan meer weten, erover lezen. Een aanrader voor wie enig verwantschap voelt met Einstein of met zwarte gaten.

Geschreven in Algemeen , Kunst , Zwart gat | 0 Reacties | Vaste link | Afdrukken

Welke van de natuurkundigen die onder het Derde Reich actief waren, waren ‘fout’ in de oorlog? Is het feit dat een wetenschapper in de Duitse wetenschap een leidende positie bekleedde nadat Hitler aan de macht kwam, voldoende aanleiding om hem of haar als ‘Nazi wetenschapper’ te bestempelen? Bestaat er zoiets als ‘Naziwetenschap’?

Een paar weken geleden mocht ik, toen ik voor een conferentie in Berlijn was, ‘Heisenbergs Atomkeller’, zoals ze dat noemen, bezoeken. Eerder deze maand heb ik een aantal berichten en foto’s hierover getwitterd. Deze atoomkelder is het lab waar Heisenberg en zijn collega’s onderzoek deden naar kernsplijting. De kelder is afgescheiden van de rest van het gebouw door een drie of vier meter dikke muur. In het midden van de kelder was er in de grond een kuil gegraven waar de experimenten met kernsplijting plaatsvonden. Je kunt nog drie enorme flessen koelwater zien en natuurlijk de enorme energietoren die naast het gebouw staat - dit is het voormalige Kaiser Wilhelm Institut für Physik. De toren is hoger dan het gebouw zelf. Maar voor de rest zijn alle sporen van het lab na de oorlog zoveel mogelijk uitgewist. Ook die kuil ligt nu onder de vloer en is dus uit het zicht. De kelder is nu een onderdeel van het archief van de Freie Universität von Berlin geworden en verkeert in een deplorabele staat.

Heisenberg heeft de leiding over het atoomenergie project gehad. Was hij ‘fout’? Ten eerste werkten de Duitse wetenschappers niet met het vooruitzicht dat ze een atoombom zouden kunnen produceren die ook in deze oorlog ingezet zou kunnen worden. Heisenberg heeft er zelf toe bijgedragen dat deze boodschap duidelijk werd: het was zeker mogelijk om met kernsplijting ‘veel energie’ te produceren, en daar was hij ook zeer enthousiast over, maar er waren de nodige ‘technische problemen’ waardoor dit pas na het einde van de oorlog zou kunnen. Veel andere dingen spreken ook in zijn voordeel: ten eerste is hij zelf zwaar door de Nazi’s aangepakt. Hij werd in een artikel in Das Schwarze Korps, het weekblad van de SS, als ‘witte Jood’ bestempeld. Hij miste zijn hoogleraarschap in München omdat invloedrijke mensen hem om politieke redenen dwarsboomden - hij zou ‘geestelijk Joods’ zijn en deed aan ‘niet-Arische wetenschap’. Heisenberg heeft er ook voor gezorgd dat het Kamerlingh-Onnes laboratorium in Leiden, dat door de Duitsers geplunderd en gesloten was, weer heropend werd. En nog veel meer. Toch blijf je, als je over zijn rol tijdens de Tweede Wereldoorlog nadenkt - Heisenberg werd, waarschijnlijk tegen beter weten in, voor de Nazi propagandamachine gebruikt - met gemengde gevoelens achter. Zoals Mark Walker in zijn boek Nazi Science uitlegt, zijn ‘goed’ en ‘fout in de oorlog’ geen toereikende categorieën om na te denken over de complexe rol die Heisenberg voor de Duitse en voor de internationale wetenschap heeft gespeeld. Enkele van deze vragen komen in mijn aankomende boek (dat eind 2012 bij Prometheus/Bert Bakker zal verschijnen) ook aan de orde.

Geschreven in Algemeen | 0 Reacties | Vaste link | Afdrukken

Fysici zijn gefascineerd door het begrip ‘tijd’. Waarom gaat de tijd alleen vooruit en nooit achteruit? Waarom kunnen we niet naar het verleden reizen? Waarom kunnen we ons alleen het verleden en niet de toekomst herinneren? Per slot van rekening zijn de fundamentele wetten van de natuur omkeerbaar in de tijd: een projectiel dat ik naar vijandige troepen afvuur, doorloopt precies dezelfde baan als het schot van het vijandige leger.

Vlatko Vedral doet in zijn boek Decoding Reality een mooie poging om hier helderheid in te scheppen. Hij legt uit dat de richting waarin de tijd loopt, overeenkomt met de richting van groeiende entropie, oftewel wanorde. De toestand aan het begin van het heelal was een toestand van lage entropie. Stelt u zich voor: alle materie van het heelal op één punt. Dat was een heel speciaal gekozen toestand, hoogst symmetrisch en dus met lage entropie (entropie nul). Na de big bang zet het heelal met duizelingwekkende snelheid uit en vliegt de ‘materie’ (die in deze periode nog uitsluitend uit een soort oersoep van energie bestaat) alle kanten op: groeiende wanorde, dus groeiende entropie. In een fractie van 0,0(in totaal eenendertig nullen)01 seconden dijt het heelal uit van 0,0(vierentwintig nullen)01 centimeter tot een grootte van tien meter. Dat is dus een gemiddelde snelheid die tien tot de macht vijfentwintig maal groter dan de lichtsnelheid is. Hoger dan de lichtsnelheid? Ja, dat kan. Dat komt omdat hier geen deeltjes sneller dan het licht gaan, maar de ruimte zelf uitdijt. Daarom heet deze periode ook ‘inflatie’. Met andere woorden: de wanorde van het heelal groeit, en volgens de tweede wet van de thermodynamica is dat niet terug te draaien. De tijd loopt vooruit, nooit achteruit.

Nu is dit alleen maar schijn omdat de toestand van het heelal op microscopisch niveau uniek bepaald is en de entropie nooit kan groeien. Dat is wat de tijdsevolutie van de quantummechanica bepaalt, zolang er geen metingen worden verricht. Vedral legt uit dat tijdens een meting een bepaald type informatie (wat hij ‘lokale’ informatie noemt) gecreëerd wordt. Dat komt doordat de uitkomsten van metingen in de quantummechanica (meting van bijvoorbeeld de ruimtelijke positie van een deeltje) niet noodzakelijk van tevoren bepaald zijn. Metingen introduceren dus een fundamentele tijdschaal: als we de positie van een deeltje gemeten hebben, is dat een stukje ‘geschiedenis’ geworden. Maar er is ook een omgekeerde richting: de richting waarin wij als het ware de entropie reduceren door orde uit de chaos te scheppen. Wanneer wij de werking van de natuur tot een aantal simpele wetten reduceren, ‘deconstrueren’ wij de natuur- zo noemt Vedral dat - door orde uit de chaos te genereren. Volgens Vedral komen we dan tot een soort ‘donkerheid van de werkelijkheid’ (‘darkness of reality’) omdat we erachter komen dat een deeltje helemaal niets is. Volgens Vedral kunnen we van een deeltje niet zeggen dat het is, maar we kunnen ook niet zeggen dat het niet is. Hij ziet hier een verband met de apofatische of negatieve theologie, waarin je van God alleen maar kan zeggen wat hij niet is maar nooit kunt zeggen wat hij wel is. De analogie is wat vergezocht, maar een kern van waarheid zit er wel in (denk aan het beginsel van falsificatie). Hoe het ook zij, Vedral trekt erg snel de conclusie dat dat groeien van informatie bij een meting impliceert dat dingen zonder oorzaak gebeuren. Dat is in de natuurkunde zeker geen algemeen aanvaarde stelling. Niet alleen zijn er serieuze natuurkundigen als Gerard ’t Hooft die het determinisme in de natuur ondanks de quantummechanica proberen te handhaven; er zijn meer redenen waarom determinisme en causaliteit niet hetzelfde zijn. Een groeiende groep natuurkundigen beschouwt mede daarom de meerwerelden-interpretatie als een serieus alternatief. Vedral gaat veel te snel door deze materie heen en dat is jammer.

Stephen Hawking zei het al: elke formule in een populairwetenschappelijk boek halveert het aantal lezers. Maar als je als schrijver toch een aantal formules in je boek wilt opnemen, dan bestaat er een methode om je lezers toch te behouden: dat is het spreken over God. Er bestaat kennelijk een omgekeerde wet van de halveringswet van Hawking: elke keer dat God in het boek genoemd wordt en met wetenschap in verband gebracht, vermenigvuldigt dat je verkoopcijfers met een factor die groter is dan één. Het boek van Vedral lijkt hier geen uitzondering op. Hij heeft het over schepping zonder oorzaak ‘uit het niets’, maar dat is natuurlijk onzin. Hij noemt een argument van John von Neumann dat de rede alle gehele getallen uit de ‘lege verzameling’ (de verzameling met niets erin) kan halen. Ons verstand kan zich binnen de lege verzameling de lege verzameling indenken zonder dat daar niets aan verandert - en daar hoort het getal twee bij. Maar binnen die lege verzameling kan nog eens de lege verzameling zitten - drie. Enzovoorts. Zo kun je alle gehele getallen genereren. Volgens Vedral ontstaat ook zo ‘uit het niets’ ons heelal, door waarneming - daarom scheppen we onze eigen werkelijkheid. Maar die ‘schepping uit het niets’ is natuurlijk onzin: de lege verzameling in de wiskunde, of het vacuüm in de natuurkunde, is niet hetzelfde als het ‘niets’. Het vacuüm zit vol spookdeeltjes. En je hebt er wel de rede voor nodig.

Een goed geschreven boek, maar jammer dat de auteur op dit soort valkuilen stuit en daar allerlei verregaande filosofische conclusies aan verbindt.

Geschreven in Filosofie , Oerknal | 0 Reacties | Vaste link | Afdrukken

Tegenwoordig protesteren studenten door extra colleges te volgen. Fantastisch, vindt u ook niet? Amsterdamse, Utrechtse en Groningse studenten hebben krachten gebundeld en een studiemarathon in het leven geroepen: 72 non-stop college volgen, 24 uur aan elke universiteit. Ondergetekende hebben ze ook zo gek gemaakt dat hij een college gaat verzorgen. Doel is blijkbaar om onderwijs en wetenschap op een positieve manier onder de aandacht te brengen, om te laten zien waar we als academische gemeenschap goed in zijn en waarom onderwijs belangrijk is. Details van deze ludieke actie vindt u op:

http://www.studiemarathon.nl

Geschreven in Snaartheorie , De Universiteit | 0 Reacties | Vaste link | Afdrukken

 

Bestaat er zoiets als ‘het wereldbeeld’ van de hedendaagse wetenschap? Dat is, gezien de groei van onze kennis en de diversificatie van de wetenschappen, niet meteen duidelijk. Bovendien kunnen wetenschappers vanuit zeer verschillende wereldbeelden opereren. In 1959 merkte C.P. Snow in zijn bekende lezing The Two Cultures and the Scientific Revolution op dat er in de wetenschap conservatieven als J.J. Thompson en radicalen zoals Einstein zijn; christenen zoals A.H. Compton en materialisten zoals Bernal; aristocraten zoals de Broglie en Russell en proletariërs zoals Faraday. Zijn stelling was dat de wetenschap een gemeenschappelijke cultuur heeft die door alle maatschappelijke groepen heen snijdt; maar een cultuur is nog geen wereldbeeld. Uit deze diversiteit aan denkbeelden en achtergronden zou men ook kunnen concluderen dat wetenschappers vanuit zeer verschillende achtergronden, motivaties en wereldbeelden opereren.

Toch is dat maar ten dele het geval. Gingen paradigmas niet ook  met een “Gestalt-switch”, een nieuwe kijk op de wereld, gepaard? (zie De rationaliteit van de wetenschap). De wetenschappelijke revoluties van de Ionische natuurfilosofie, van Copernicus en Galilei, van Newton en van Einstein waren toch ook evenveel revoluties in onze kijk op de wereld? Gingen we niet van mythos over naar logos, redelijke verklaringen? Hebben we de aarde niet uit het middelpunt van het heelal gehaald? Zijn we niet op zoek gegaan naar mechanistische verklaringen in termen van deeltjes en krachten? En hebben we niet ten slotte de ether, de vaste grond waar alle natuurprocessen zich afspelen, uit het toneel laten verdwijnen en onze noties van ruimte en tijd grondig gewijzigd? Robin G. Collingwood vergelijkt in zijn boek The Idea of Nature de Griekse en Renaissance wereldbeelden die aan de natuurwetenschap verbonden waren:

“The central point of this antithesis [between the Greek and the Renaissance worldviews] was the denial that the world of nature, the world studied by physical science, is an organism and the assertion that it is devoid both of intelligence and of life. It is therefore incapable of ordering its own movements in a rational manner, and indeed of moving itself at all. The movements which it exhibits, and which the physicist investigates, are imposed upon it from without, and their regularity is due to “laws of nature” likewise imposed from without. Instead of being an organism, the natural world is a machine: a machine in the literal and proper sense of the world, an arrangement of bodily parts designed and put together and set going for a definite purpose by an intelligent mind outside itself. The Renaissance thinkers, like the Greeks, saw in the orderliness of the natural world an expression of intelligence: but for the Greeks this intelligence was nature’s own intelligence, for the Renaissance thinkers it was the intelligence of something other than nature: the divine creator.”

De Grieken zagen de kosmos als een levend wezen. De wetmatigheden die zij in de natuur ontdekten en haar schoonheid ontleenden hun eenheid aan de intrinsieke geordendheid van de materie. Als in de Renaissance veel werken uit de Oudheid herontdekt en hevig gekopiëerd worden, wordt dit wereldbeeld (de natuur, de mens en de maatschappij als ‘levende wezens’) niet automatisch mee overgenomen. Veel meer dan als levend wezen, wordt de natuur als een ‘machine’ gezien. Deze machine werkt volgens ‘natuurwetten’, regels die de machine van buitenaf besturen. Hoe deze mechanisering langzaam tot stand kwam, heeft Eduard Dijksterhuis in zijn klassieke werk De mechanisering van het wereldbeeld prachtig beschreven.

 We moeten dus concluderen dat er wel degelijk een verband bestaat tussen natuurwetenschap en wereldbeeld. Vóór de paradigmawisseling werken niet alle wetenschappers vanuit hetzelfde wereldbeeld: aan het begin van de twintigste eeuw, vóór de opkomst van de relativiteitstheorie en de quantummechanica, waren het mechanische wereldbeeld (gebaseerd op de wetten van de Newtonse mechanica) en het elektromagnetische wereldbeeld (waar de gehele natuur uit elektrisch geladen deeltjes bestond) twee paradigmas die de strijd voerden om de eerste plaats. Als de nieuwe theorie echter haar intrede doet, brengt ze een nieuw paradigma en een nieuwe manier van naar de wereld kijken met zich mee. Met de nieuwe generaties wetenschappers die met het nieuwe paradigma worden opgeleid, ontstaat—naarmate het nieuwe paradigma steeds beter begrepen en uitgewerkt wordt—ook een nieuw wereldbeeld. Voor dit nieuwe wereldbeeld zijn niet langer de wetenschappers alleen verantwoordelijk. Het nieuwe wereldbeeld ontstaat uit de dialoog van de natuurwetenschap met de rest van de cultuur.

We komen zo dus aan de eigenlijke vraag die ik in dit artikel wilde stellen: wat is het wereldbeeld van de wetenschap van nu? De vraag is niet makkelijk te beantwoorden, aangezien we er middenin zitten: het precies duiden van een wereldbeeld kan altijd pas achteraf. Toch moeten er duidelijke aanwijzingen zijn voor dit wereldbeeld ook nu. Immers, als het wereldbeeld iets reëels is, een gezichtspunt van waaruit wetenschappers werkelijk opereren (al expliciteren ze dat vaak niet), dan moet dat ook in onze tijd duidelijk te merken zijn. De kunst is dus het aanwijzen van de juiste voortekenen.

Hoe zou u het wereldbeeld van de natuurwetenschap van nu duiden?

Geschreven in Filosofie , Wereldbeeld | 1 Reacties | Vaste link | Afdrukken

Revoluties, paradigma’s en paradigmawisselingen, machtstrijd, bekeringservaringen en overredingskracht: onheilspellende woorden voor wie de wetenschap als rationeel bedrijf aanziet (De rationaliteit van de wetenschap (1)). De lijn die loopt tussen Kuhn en extreme uitingen van relativisme — die de wetenschap puur als sociale constructie definiëren — is nogal recht en duidelijk. Kuhn heeft het genie uit de fles gelaten maar zijn directe leerlingen hebben ingezien dat de dop er weer snel op moest.

Vijftien jaar na de publicatie van Kuhn’s The Structure Of Scientific Revolutions schreef Larry Laudan, vooraanstaand wetenschapsfilosoof en leerling van Kuhn, een eigen werk over hoe wetenschappelijke vooruitgang tot stand komt. Laudan is het met zijn leermeester eens dat wetenschappers ook mensen zijn, die fouten maken, die zich soms door argumenten kunnen laten overtuigen maar zich ook daartegen kunnen verzetten. Maar Laudan verwijt zijn leermeester een zekere intellectualistische houding die uit de positivistische traditie komt. Wat Kuhn voor rationeel aanziet is maar een heel beperkt gebied, van definities, logische gevolgtrekkingen, sterke wetmatigheden en experimenten die onder sterk gecontroleerde condities plaats vinden. Maar is dat alles, vraagt Laudan zich af? Is het irrationeel om op grond van zekere overwegingen een wetenschappelijke theorie als werkhypothese aan te nemen dan wel te verwerpen?

Laudan pleit voor een brede opvatting van rationaliteit waarin het maken van progressieve keuzes, die de wetenschap vooruit brengen, centraal staat. Op de vooruitgang die deze keuzes in brede zin tot stand brengen, en niet louter op het falsificatie-verificatieprincipe, wordt de wetenschap beoordeeld. Deze keuzes berusten op allerlei goede redenen, die desalniettemin van wetenschapper tot wetenschapper kunnen verschillen, maar niet daarom een volkomen subjectieve aangelegenheid zijn. Keuzes gebeuren over het algemeen in het kader van een onderzoekstraditie. De onderzoekstraditie draagt in zich een aantal theorieën (bijvoorbeeld de evolutietheorie en het commitment aan de mechanismes van mutatie en natuurlijke selectie) maar ook de metafysische en methodologische aannames waar deze theorieën door gedragen worden (bijvoorbeeld, de aanname dat alle leven op aarde aan elkaar gerelateerd is).

De rol van de onderzoekstraditie is drievoudig: de traditie bepaalt wat voor theorieën wel en niet kunnen ontstaan en het soort wezens en methoden die erin kunnen voorkomen (bijvoorbeeld, de centrale rol van genetica binnen het evolutionaire paradigma). Tenslotte dient de onderzoekstraditie ook als rechtvaardigingsgrond voor de aannames die niet binnen de theorie zelf gerechtvaardigd kunnen worden. Dit breder opvatten van rationaliteit heeft een aantal voordelen. Binnen het beperkte rationaliteitsbegrip bleef het vaak onduidelijk waarom het rationeel is wanneer een wetenschapper zich aan een theorie wijdt die wel veelbelovend is, maar minder goed de waarnemingen kan verklaren; waarom metafysische of methodologische argumenten gebruikt mogen worden bij het beoordelen van een theorie; waarom wetenschappers aan theorieën kunnen werken die met vermeende experimentele resultaten in tegenspraak zijn; waarom argumenten die een beroep doen op esthetica, consistentie, eenvoud, enzovoorts van een theorie, gebruikt mogen worden in het wetenschappelijke discours.

Geschreven in Filosofie | 0 Reacties | Vaste link | Afdrukken

 De recente klimaatdiscussie heeft onverwachte reacties van politici, journalisten en burgers opgeroepen. Hierop hebben enkele wetenschappers enigzins verbaasd gereageerd. Piet Borst vraagt zich af (“Het gezag van de wetenschap”, NRC 13-02-10) hoe het komt dat vanzelfsprekende waarheden, ook die van de natuurwetenschap, steeds meer weg lijken te vallen. Volgens Reinier Kist (“Ook de wetenschap heeft niet meer vanzelf gezag”, NRC 06-02-10) emanciperen burgers zich steeds meer van de wetenschap . De titels van beide artikelen suggereren dat het gezag van de natuurwetenschap kennelijk in het geding staat. Hoe zeker is wetenschappelijke kennis? Wie bepaalt dat? En wat mogen we als natuurwetenschap beschouwen? De klimaatdiscussie lokt zulke fundamentele vragen uit.

Velen zien Karl Popper als de vader van het eenvoudige keurmerk voor de natuurwetenschappelijke methode: de falsificatietheorie. Wetenschappelijke theorieën moeten tot voorspellingen leiden die experimenteel gefalcifieerd kunnen worden: het experiment moet hun onjuistheid kunnen aantonen. Maar ging het niet om de juistheid van een theorie? Volgens Popper zijn wetten niet te verifiëren: al beschrijft de zwaartekracht de beweging van de aarde om de zon, ze kan in andere gevallen falen.

Thomas Kuhn heeft overtuigend beargumenteerd dat falsificatie alléén de natuurwetenschappelijke vooruitgang niet verklaart. Iedere theorie heeft mankementen en geen enkele biedt een oplossing voor alle problemen. Met falsificatie als enig criterium blijft er geen wetenschap meer over: elke theorie zou verworpen moeten worden! De voorspelde bewegingen van sterrenstelsels komen niet met de meetgegevens overeen en toch verwerpen we de relativiteitstheorie niet. Als alternatief stelt Kuhn een gezamenlijk proces van verificatie-falsificatie voor. Het is zinvol om te vragen: welke theorie verklaart de experimenten het beste? Toch zijn theorieën volgens Kuhn nooit ‘objectief’ met elkaar te vergelijken. Einstein en Bohr hebben eindeloos over de juistheid van de quantummechanica gediscussieërd (zie Wetenschap is een doel op zich). Einstein vond de quantummechanica maar onvolledig; de relativiteitstheorie voldeed beter aan zijn verwachtingen. Volgens Kuhn praten wetenschappers met een verschillend ‘paradigma’ volstrekt langs elkaar heen. Wetenschapontwikkeling is dan ook geen lineair proces. Paradigmas komen en gaan en er wordt strijd gevoerd. Sociale revoluties ontmantelen politieke structuren en manieren van leven en brengen daar nieuwe voor in de plaats. Zo gaat het ook in de wetenschap: een paradigma zal zich pas laten gelden als de wetenschappers het omarmen. Bewijs is belangrijk maar kan een paradigmawisseling niet afdwingen. Kuhn spreekt van een bekeringsproces omdat persoonlijk inzicht daarbij wezenlijk is. Zoals je in een schilderij opeens diepte ziet, zo moet de wetenschapper het perspectief van de nieuwe theorie gaan zien. Hij bekijkt de wereld door een andere bril. Voordelen, esthetisch appèl en  toekomstperspectieven van een theorie neemt hij in zijn overweging vanzelfsprekend mee. Volgens Kuhn zullen enkele wetenschappers verzet blijven voeren, maar als het nieuwe paradigma voldoende aanhangers voor zich wint, krijgt het uiteindelijk de wetenschappelijke hegemonie.

Kuhn zelf heeft voor een paradigmawisseling in de wetenschapsfilosofie gezorgd. Het beeld van de natuurwetenschap als star logisch bedrijf is verdwenen en we hebben oog gekregen voor menselijke processen. Wat betreft genoemde klimaatdiscussie moeten we niet opnieuw de fout maken in de natuurwetenschap een orakel van Delphi te zien dat over goed en kwaad beslist. De wetenschap staat niet los van de maatschappij. Maar we mogen het sociale ook niet voor de kern van de zaak houden. Uit de premisse dat het sociale een rol speelt, volgt niet dat de wetenschap daarom een sociale constructie is. Wetenschap is geen lineair proces maar ze is wel degelijk progressief en rationeel. De factoren die de overwinning van een theorie bepalen zijn rationele zaken. Anders blijft het succes van de wetenschap immers onverklaarbaar.

Geschreven in Filosofie | 3 Reacties | Vaste link | Afdrukken

Het universitaire landschap van Nederland is met snelle schreden aan het veranderen. Elite, selectie en excellentie waren sinds de jaren ‘70 vloekwoorden op de onderwijspolder geworden. Kinderen op school mogen vooral niet boven de anderen uitsteken, zo luidde het credo van de middelmatigheid.

Willem Frederik Hermans heeft in zijn roman Onder professoren de studentenrevolutie van die jaren hilarisch beschreven. Studenten stellen absurde eisen en maken de huldiging van een Nobelprijswinnaar in zijn eigen universiteit onmogelijk. Ondertussen doet de universiteit vrolijk mee door het eindeloze vergaderen en een slap gedogen van de bemoeizucht van de studenten. Natuurlijk is niet alles wat in die jaren gebeurde zo absurd als het tafereel dat Hermans in zijn roman voorschotelt. De vraag is of meer democratisering van de universiteit niet zonder egaliserende gevolgen bereikt kon worden.

De studenten van nu willen wat anders: ze willen excelleren, ze zijn ambitieus, ze gaan graag in debat maar accepteren ook gezag dat op inzicht en kennis van zaken is gebaseerd. De Nederandse universiteiten hebben dat al lang door en ontwikkelen excellentie- en honours-programma’s. Als je een stevige wolkenkrabber kunt neerzetten, waarom zou je dat niet doen? Ze weten dat je je in dit polderlandschap én internationaal moet onderscheiden. Ook rijzen University Colleges als paddenstoelen uit de grond; driejarige bachelor-opleidingen die een internationaal, breed en tegelijk degelijk programma aanbieden. En dus heeft bijna elke grote universiteit inmiddels haar eigen college.

Het eerste semester op het Amsterdam University College heeft ieders verwachtingen overtroffen. Voor studenten en docenten was het intensief, snel, soms hectisch. Sommige docenten hebben deze kans gegrepen om vakken die ze al jaren aan de reguliere universiteit doceren, drastisch te herzien en er zelfs een beetje mee te experimenteren. Dat mag. Een docent vertelde mij dat hij dit keer de stof van zijn cursus achterstevoren ging presenteren: bij de moderne tijd beginnen en achterwaarts in de tijd doorgaan. Met deze optiek dacht hij het belang van de oudheid voor de moderniteit meer tot zijn recht te kunnen laten komen. Ik geloof dat het hem gelukt is. Andere docenten hebben in hun enthousiasme de studenten een zwaar studiepakket gegeven. Te zwaar? Misschien. Misschien ook niet. Misschien is een universitaire studie de eerste plaats waar studenten merken dat hard werken een eerste voorwaarde is voor elke vorm van excellentie dan ook, en dat je daar vroeg mee moet beginnen. Dat een intellectuele uitdaging niet het hoogste goed is, maar wel een veel belangrijker goed dan veel andere zaken en ook veel leuker als je de uitdaging met passie tegemoet gaat. Wellicht een bijzondere ervaring in een omgeving van gemakkelijk-achter-de-TV-zappen en momenten van cultuur in de supermarkt shoppen?

Wanneer slaat excellentie in elitisme, met zijn negatieve connotaties, om? De wetenschap kan zichzelf niet rechtvaardigen wanneer ze de mens uit het oog verliest. Excellentie in het onderwijs slaat om in elitisme als de mens uit het oog wordt verloren, wanneer we kwaliteit proberen uit te drukken in kwantiteit en we vervolgens alleen de kwantificeerbare doelen nastreven die we onszelf hebben opgelegd: quota’s, slagenspercentages, aantallen diploma’s. Dan zou men het gevaar kunnen lopen om een zelfvoldane vriendenclub of kliek te worden. Het doel van onderwijs is het vormen van bekwame maar vooral betere burgers; burgers die kritisch zijn, die gewetensvol handelen, leiding geven en beslissingen nemen, die creatief zijn, burgers die hebben leren denken. Je zou kunnen zeggen dat de opkomst van de University Colleges in Nederland voor een groot deel een gevolg is van de marktwerking op de universiteit. Een noodzakelijke ruimte, vrij van de nadelige gevolgen van massificatie, egalitarisme en doorgeslagen kwantificatie. De komende jaren kunnen we alleen maar een stijging van de vraag naar dit type onderwijs verwachten. Ik ben benieuwd wat Hermans hierover zou hebben gedacht?

Geschreven in Algemeen , De Universiteit | 0 Reacties | Vaste link | Afdrukken

Stephen Hawking geeft ons antwoord op de vraag, waarom het heelal zonder begin in de tijd en zonder grens is. Wetenschapper en filmster in Star Trek, een geniaal brein in een verlamd lichaam, vereerd door het grote publiek, maar niet evenveel door zijn vakgenoten: Stephen Hawking is, meer dan welke wetenschapper van zijn generatie ook, een bron van tegenstellingen. In zijn persoon vallen de rollen van pop-icoon, spreekbuis voor de theoretische natuurkunde, vooraanstaand fysicus en denker samen.

Tweede artikel in een serie over het werk van Stephen Hawking. Zie ook Stephen Hawking en verdampende zwarte gaten

De oerknal

Kosmologische vragen vormen een tweede vakgebied van Hawking. Kosmologie is de leer van de ontwikkeling van het heelal als geheel, vanaf zijn vroegste stadia tot nu. Zijn eerste belangrijke werk op dit gebied is een kosmologische toepassing van de wiskundige technieken die Roger Penrose voor zwarte gaten had ontwikkeld. Dat de algemene relativiteitstheorie een uitdijend heelal kan beschrijven, was al lang bekend. Als het heelal nu uitdijt, moet het ook met een singulariteit begonnen zijn: de expansie van het heelal moet terug te voeren zijn tot één oneindig klein punt aan het begin van de tijd waar alle energie van het heelal verzameld was. Dat is de oerknal-singulariteit.

Dit impliceert echter een oneindig sterke kromming en energiedichtheid van de tijdruimte, maar die kan de relativiteitstheorie niet beschrijven. Hawking stelt zich de vraag of een dergelijke singulariteit een noodzakelijk gevolg is van de theorie van Einstein, of dat het een onplezierige tekortkoming is van de destijds bekende modellen. Hij kan deze vraag wiskundig zeer precies formuleren en het antwoord is eenduidig: singulariteiten aan het begin (of aan het einde) van de geschiedenis, daar valt in de theorie van Einstein niet aan te ontkomen. Hawking heeft een tweede belangrijke bijdrage geleverd aan de oerknaltheorie. Als oplossing voor de singulariteit stellen Hawking en Hartle een ‘no-boundary proposal’ voor. Volgens deze theorie heeft de tijdruimte geen begin of rand: net als de oppervlakte van een bol, die geen begin of einde heeft. Welk punt als het begin van de tijd wordt genomen, is afhankelijk van de waarnemer en in die zin willekeurig. Volgens Hawking is dit een manier om de singulariteit te vermijden. Deze oplossing wordt vooralsnog als speculatief gezien omdat hij een speciale definitie van tijd hanteert, maar het is zeker een interessante poging om het probleem van de singulariteit op te lossen.

Kwantumgravitatie

Het latere werk van Hawking richt zich op de kwantumgravitatie, de tak van de theoretische natuurkunde waar objecten zo klein zijn en zoveel energie hebben dat zowel de kwantummechanica als de algemene relativiteitstheorie gehanteerd moeten worden. Hawkings eigen bijdrage daaraan is het gebruik van het begrip ‘som over geschiedenissen’ (‘sum over histories’) uit de deeltjesfysica. Daar geldt namelijk dat, als een deeltje van A naar B beweegt, het langs alle mogelijke paden gaat. De uitkomst van een experiment moet rekening houden met alle reismogelijkheden.

Stel, u neemt een vlucht van Amsterdam naar Londen. In principe vliegt u direct. Maar in de kwantummechanica hoeft dat niet zo te zijn. Misschien moet u via Parijs, Berlijn of zelfs New York vliegen. U hebt zelfs kans dat u twee of meerdere tussenstops moet maken. De prijs van een ticket wordt in de kwantummechanica berekend als het gemiddelde over al deze mogelijkheden. Zo is dat ook met de baan van een foton: alle mogelijke paden moeten meegewogen worden om de uiteindelijk doorlopen baan te bepalen. Hawking past dit begrip op de zwaartekracht toe: in plaats van over verschillende routes moet je je berekening maken over verschillende tijdruimtes. Als je de kans wilt berekenen dat vandaag de aarde om de zon draait, dan moet je rekening houden met alle geschiedenissen van het heelal die daartoe leiden. Dat betekent dat er een geschiedenis zal zijn waar de aarde 4.5 miljard jaar oud is, zoals de onze; maar ook een geschiedenis waar de aarde veel eerder of veel later is ontstaan, aangezien in beide gevallen de aarde om de zon blijft draaien.

Tenslotte ontwikkelt Hawking de belangrijke begrippen ‘oer-zwarte gaten’ (‘primordial black holes’) en ‘baby-heelal’ (‘baby universe’). Oer-zwarte gaten zijn zwarte gaten die vlak na de oerknal zijn ontstaan. Baby-heelallen zijn delen van het heelal die zich van ons afscheiden en die we nooit zullen kunnen bereiken. Hawking speculeert dat zulke ‘heelallen’ klein kunnen zijn en overal kunnen ontstaan, maar vooral vlak na de oerknal ontstonden. Hoewel hij hier verkeerde conclusies aan verbindt (dat dit namelijk in tegenspraak zou zijn met de kwantummechanica), speelt dit begrip heden ten dage nog een belangrijke rol.

Geschreven in Stephen Hawking , Zwart gat , Oerknal , Kosmologie | 1 Reacties | Vaste link | Afdrukken

(Robbert Dijkgraaf, president van de Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen en universiteitshoogleraar mathematische fysica aan de Universiteit van Amsterdam, in zijn jaarrede tot de KNAW, als geciteerd in NRC van 25 mei 2009).

Zie het vorige artikel over deze protestbrief: Wetenschappers zijn het zat.

De onderfinanciering van het wetenschappelijk onderzoek in Nederland leidt bij alle faculteiten tot zware bezuinigingen. Zowel de alfa, als de bèta en gammafaculteiten worden zwaar getroffen. De onderfinanciering is voor een groot deel te wijten aan het regeringsbeleid. Ondanks mooie woorden over een ‘kenniseconomie’ is er geen investering in kennis. R&D investering door de overheid staat op 0.7% van het BBP, terwijl het officiële regeringsvoornemen een investering van 1% van het BBP per jaar is. Het verschil beloopt 1.5 MILJARD euro structureel per jaar.

Landelijk comité bèta-actie

Pieter Baas (Universiteit Leiden), Evert Jan Baerends (Vrije Universiteit), Hans de Cock (Universiteit Utrecht), Jan van Groenendael (Radboud Universiteit), Frans Kok (Wageningen Universiteit en Research Centrum), Steph Menken (Universiteit van Amsterdam), Franjo Weissing (Rijksuniversiteit Groningen), Gerdien de Jong (Universiteit Utrecht, penvoerder)

De brief

[1]http://www.nrc.nl/opinie/article2165751.ece/Nederland_is_nu_nog_een_kennisland

[5] Blz 11, 12 http://www.nwo.nl/files.nsf/pages/NWOA_7L6JR7/$file/NWO-Begroting%202009%20definitief%20KLEUR%20(Metis).pdf

[6] http://www.volkskrant.nl/wetenschap/article1176739.ece/De_betere_onderzoeker_valt_toch_niet_in_de_prijzen

[10] http://www.ez.nl/dsresource?objectid=145448&type=PDF, blz 5

[11] http://www.minocw.nl/documenten/15506a.pdf

Geschreven in Opinie | 0 Reacties | Vaste link | Afdrukken

Wetenschapper en filmster in Star Trek, een geniaal brein in een verlamd lichaam, vereerd door het grote publiek, maar niet evenveel door zijn vakgenoten: Stephen Hawking is, meer dan welke wetenschapper van zijn generatie ook, een bron van tegenstellingen. In zijn persoon vallen de rollen van pop-icoon, spreekbuis voor de theoretische natuurkunde, vooraanstaand fysicus en denker samen. Dit is het eerste in een serie artikelen waar ik het werk van Stephen Hawking zal bespreken.

Artikel afkomstig uit Kritisch denkerslexicon 41 (november 2008), "Stephen Hawking" door S. de Haro.

Een belangrijke implicatie van de algemene relativiteitstheorie is dat het heelal niet statisch is, maar uitdijt dan wel inkrimpt, hoewel Einstein daar altijd ontevreden over bleef. Aan het begin van de tijd waren alle materie en energie op één punt in de tijdruimte geconcentreerd, wat dan vervolgens met een geweldige knal uit elkaar ging. Dat wordt de oerknal genoemd. Een tweede gevolg is het bestaan van zwarte gaten: de tijdruimte kan zo in zichzelf gekeerd zijn, dat een deel ervan zich van de rest afzondert, zodat er niets, ook geen licht, uit kan ontsnappen.Hawking levert belangrijke bijdragen aan het onderzoek naar zwarte gaten en de kosmologie. Verder is hij een invloedrijke figuur in de kwantumgravitatie, de theorie die de zwaartekracht met de kwantummechanica probeert te verenigen.

Zwarte gaten

Zwarte gaten zijn objecten waarvan het zwaartekrachtsveld zo sterk is dat niets, zelfs het licht niet, eruit kan ontsnappen. De horizon van een zwart gat is de plaats van waaruit de laatste lichtstraal kan worden uitgezonden die een waarnemer ver weg kan bereiken. Hawking’s belangrijkste bijdrage aan de theoretische natuurkunde is de ontdekking dat zwarte gaten volgens de kwantummechanica toch straling kunnen uitzenden. Het onzekerheidsbeginsel van Heisenberg laat toe dat op de horizon van een zwart gat gedurende korte tijd paren van deeltjes en antideeltjes uit het vacuüm ontstaan, waarvan het deeltje positieve en het anti-deeltje negatieve energie heeft. Het deeltje met positieve energie bevindt zich buiten de horizon en kan weer door het zwarte gat geabsorbeerd worden, maar het kan ook ontsnappen. In het laatste geval zal het deeltje met negatieve energie dat binnen de horizon zit door het zwarte gat geabsorbeerd worden. Dit proces vermindert de energie (en dus de massa) van het zwarte gat met de energie die door het deeltje wordt weggedragen. Als dit proces zich herhaalt zendt het zwarte gat dus straling uit.

Het idee dat zwarte gaten toch wél kunnen stralen dateert van lang vóór Hawking’s ontdekking. Van zwarte gaten die als een tol om hun as heen draaien was het zogenaamde Penrose-effect bekend. Dit werkt zoals gestimuleerde emissie bij lasers: het licht dat je naar zo’n zwart gat zendt, wordt versterkt weerkaatst. De extra energie die in deze versterking zit, komt uit het zwarte gat, dat steeds langzamer gaat draaien. De Russen Y.B. Zeldovich en A.A. Starobinsky en de Amerikaan W.G. Unruh ontdekken dat deze straling ook spontaan kan ontstaan: volgens de kwantummechanica kan het zwarte gat ook uit zichzelf gaan stralen. Wat deze heren niet inzagen is dat straling ook aanwezig is wanneer het zwarte gat stil staat. In 1973 ontmoet Hawking de twee Russen bij een conferentie en zij overtuigen hem van de mogelijkheid van zulke straling. Maar hij vindt hun argumenten niet zo fraai. Terug in Cambridge ontwikkelt hij zijn eigen bewijs. Hawking gaat uit van een stilstaand zwart gat, dat uit een zwarte ster zou kunnen zijn ontstaan. Het slimme van zijn benadering is dat hij geen onnatuurlijke aannames over de toestand van het zwarte gat hoeft te maken, zoals dat voor andere wetenschappers wel het geval wel was. Anders dan zijn voorgangers is hij ook in staat om de overeenstemming met de wetten van de thermodynamica van zwarte gaten te bewijzen. Deze wetten heeft hij kort daarvoor samen met J.M. Bardeen en B. Carter geformuleerd op basis van het begrip entropie, dat eerder door J. Bekenstein op zwarte gaten was toegepast. De naam van Hawking blijft voorgoed aan de straling van zwarte gaten gebonden in de Hawking-straling.

Geschreven in Stephen Hawking , Zwart gat | 0 Reacties | Vaste link | Afdrukken

"In Nederland is het ondenkbare gewoon.” “Ondanks mooie woorden over ‘kenniseconomie’ is er geen investering in kennis”, aldus de wetenschappers (waaronder ondergetekende) die zich bij het landelijke comité bèta-actie voegen. “Nederland is het enige land in de Europese Unie dat de afgelopen tien jaar geen groei van het onderzoeksbudget heeft gekend ten opzichte van de economische welstand. Ondertussen neemt het aantal studenten toe, groeit de internationale competitie en wordt het onderzoek complexer en duurder. De wetenschap worstelt al jarenlang met haar eigen kredietcrisis.” Dit stelde Robbert Dijkgraaf, president van de Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen en hoogleraar aan de Universiteit van Amsterdam, in zijn jaarrede tot de KNAW.



De brief, gericht aan de Tweede Kamer fracties van de politieke partijen, is opgesteld namens het personeel van de Nederlandse β-faculteiten en zal vermoedelijk door een groot aantal hoogleraren en wetenschappelijk mederkers van de Nederlanse universiteiten worden getekend. In harde bewoordingen uiten wetenschappers zich tegen het regeringsbeleid (of gebrek eraan) met betrekking tot de financiering van wetenschappelijk onderzoek aan de β-faculteiten. Bijvoorbeeld tegen de overheveling van € 100 miljoen van de universiteiten naar een externe instantie (NWO, de Nederlandse Organisatie voor wetenschappelijk Onderzoek) die het geld op een “competitieve” manier uitdeelt. Het is een illusie, zo stellen de wetenscahppers, te denken dat competitie in NWO-verband de kwaliteit van het onderzoek verbetert. Het punt is namelijk dat vrijwel al het onderzoek aan de β-faculteiten van de Nederlandse universiteiten al kwalitatief hoog is, en vrijwel alle aanvragen van excellente kwaliteit zijn en de toekenningspercentage maar zeer laag is. Daarom leidt competitie niet tot selectie, maar tot verspilling van tijd en talent. Wetenschappers zijn alleen nog maar bezig met het schrijven van onderzoeksvoorstellen en het evalueren van hun eigen en andermans onderzoek.

De Universiteit Utrecht staat op nummer vier van de Europese bètatop. Dit is een faculteit waar sinds 2004 het departament Biologie 50% van zijn arbeidsplaatsen verliest, waar Scheikunde 10% van de arbeidsplaatsen verliest en het departament Natuur- en Sterrenkunde eveneens 11% arbeidsplaatsen verliest. Dit zou bij andere topuniversiteiten zoals Cambridge ondenkbaar zijn. In Nederland is het ondenkbare gewoon, aldus de wetenschappers. Wereldklasse-onderzoek zonder wereldklasse-financiering is een moeizame opdracht.

Op den duur komt hierdoor niet alleen het toponderzoek op losse schroeven te staan. De kenniseconomie zelf (zie het artikel 'Wetenschap is een doel op zich' in Eos), waar de politiek zo graag over spreekt, staat in het geding.

Een oud concept van deze brief is te vinden via de volgende link. De brief is inmiddels gestuurd en is volledig opgenomen in: 500 wetenschappers ondertekenen protestbrief aan Tweede Kamer.

Geschreven in Opinie | 1 Reacties | Vaste link | Afdrukken

Het zwaarste en snelst tollende zwarte gat in de melkweg is GRS 1915+105, een zwart gat in het sterrenbeeld Arend, dat zo’n 15 maal zo zwaar is als de zon. GRS 1915+105 draait 1150 keer per seconde om zijn eigen as en zendt röntgenstraling uit. Als compangon heeft hij een ster die hij langzaam opslokt. De massa van deze ster wordt via een spiraal door het zwarte gat weggezogen.

 

Kort geleden was ik bij een workshop in Wenen over drie-dimensionale zwaartekracht. De workshop duurde twee weken en het was de laatste lezing op de vrijdagavond van de eerste week. Een zeer nuttige, maar ook vermoeiende week voor iedereen; de klok sloeg al bijna 17 uur en sommige aanwezigen werden ongeduldig, niet in het minst omdat er na de laatste lezing een borrel zou zijn. De organisatoren wisten goed dat je op een dergelijke avond een goede spreker moet hebben en hadden Wei Song voor de laatste lezing gevraagd. Wei Song is een Chinees meisje uit Beijing dat inmiddels op Harvard bij snaartheoriegoeroe Andy Strominger werkt.

Wei was bijna aan het einde van haar verhaal. Ze had het gehad over de toepassingen van holografie op zwarte gaten. Maar toen kwam het: ze maakte een duidelijke holografische voorspelling voor GRS 1915+105. Ze schreef het aantal vrijheidsgraden op dat de holografische theorie van dit zwarte gat moet hebben. Dit aantal is ongeveer 10⁷⁹. Een belachelijk getal om er iets mee van nut te kunnen doen, maar wel de orde van grootte die je verwacht voor een systeem van zulke omvang. Aanvankelijk was er wat gegrinnik in de zaal. Ik wist zelf ook niet of ik het goed had gehoord, of dat het om een grapje ging. Dat is vaak zo met zulke voorstellen; maar hoe langer ik erover nadenk, hoe plausibeler het me lijkt. Het is natuurlijk niet met de huidige methodes te testen, maar niet daarom van minder betekenis. Zou dit dan een holografische voorspelling van snaartheorie over een écht zwart gat zijn? Tot nu toe was snaartheorie alleen van toepassing op zwarte gaten van bijzondere soorten, die niet in de natuur voorkomen. Dat is dan ook een vaak gehoorde kritiek. Wei’s bevinding nu gaat over een echt bestaand zwart gat in ons melkwegstelsel, en dat is een buitengewoon opmerkelijk resultaat.

Geschreven in Snaartheorie , Zwart gat | 0 Reacties | Vaste link | Afdrukken

Wist Picasso van de relativiteitstheorie af toen hij in 1907 Les demoiselles d'Avignon schilderde? Het kubisme van Picasso voert visuele vormen terug tot geometrische vormen in een poging verschillende invalshoeken gelijktijdig op de doek weer te geven. Het kubisme werd geboren pas twee jaar na de ontwikkeling van de relativiteitstheorie door Einstein. Beide theorieën omvatten de weergave van de werkelijkheid door verschillende waarnemers.

Dit artikel is gebaseerd op “Hidden Harmony —The Connected Worlds of Physics and Art”, een Engelstalige boekrecensie door Sebastian de Haro en Thomas van Lier. 

Er is veel geschreven en veel gespeculeerd over het verband tussen natuurkunde en kunst; over de rol van perceptie en van psychologische en maatschappelijke factoren die deze twee disciplinen beïnvloeden. Men heeft getracht historische verbanden te leggen tussen ontwikkelingen in de natuurkunde zoals de formulering van de speciale relativiteitstheorie door Albert Einstein en de gelijktijdige ontwikkeling van het kubisme door Pablo Picasso. Ondanks veel onderzoek kunnen zulke verbanden historisch niet gestaafd worden. Valt er op dit gebied dan nog iets nieuws te zeggen?

J.R. Leibowitz onderzoekt in zijn boek Hidden Harmony - The Connected Worlds of Physics and Art (The Johns Hopkins University Press, 1998) de rol van vorm in de natuurkunde en in de kunst. Natuurkundige genieën en grote kunstenaars laten zich beide door esthetische overwegingen leiden. Leibowitz bespreekt de overeenkomsten tussen beide en de invloed van esthetiek op het werk van de grote meesters. Door de ontwikkelingen in deze disciplines als een creatief proces te beschrijven kan hij een aantal elementen duiden die een belangrijke rol spelen in de ontwikkeling van een theorie en in wat maakt dat een kunstobject “werkt”. Enkele van deze elementen zijn symmetrie en de schending ervan, evenwicht, behoud, coherentie en eenheid. Aan de hand van voorbeelden uit de natuurkunde en een selectie van kunstwerken laat hij zien hoe deze elementen bepalend zijn voor de grote werken in beide vakgebieden.

De eerste twee hoofdstukken over natuurkunde maken de begrippen behouden grootheid, symmetrie en schending van symmetrie duidelijk aan de hand van voorbeelden uit het de natuur en de kosmologie. Leibowitz bespreekt het golf/deeltjeskarakter van licht bij het twee-spleetexperiment. In dit experiment wordt een scherm belicht een lichtbron een dunne plaat waar twee spleten in zijn gesneden. Achter de plaat zit een scherm. Als een foton (lichtdeeltje) die door de spleten heen gaat op het scherm valt, dan ontstaat een interferentiepatroon van lichte en donkere strepen op het scherm. Dit betekent dat lichtdeeltjes zich als golven gedragen als ze door de plaat heen gaan: een deeltje zou door slechts één van de twee spleten gaan, terwijl lichtdeeltjes een interferentiepatroon op het scherm achterlaten. Toch worden de fotonen op het scherm als afzonderlijke puntdeeltjes waargenomen. Leibowitz benadrukt ook het verband tussen symmetrie en informatie: het breken van een symmetrie maakt het mogelijk om de eigenschappen van een deeltje te bepalen en herstelt zo de informatie over het deeltje.

De volgende twee hoofdstukken over natuurkunde behandelen de theorie van Maxwell en de relativiteitstheorie en laten wat te wensen over. Behoud van lading is een wezenlijk element van de Maxwellvergelijkingen. Het zorgt ervoor dat de elektrische lading van deeltjes niet zomaar ergens in de ruimte kan verdwijnen maar de hoeveelheid lading constant blijft. Als gevolg van deze correctie in de Maxwellvergelijkingen beschrijven zij het electrische en het magnetische veld als golven die zich met de lichtsnelheid voortplanten. Maar Leibowitz is vaag over het belang van de vorm waarin de Maxwellvergelijkingen zijn geschreven. Deze vergelijkingen, geplaatst in een kader dat aan een schilderij moet doen denken, zouden “iconen” zijn van een compositie. Jammer dat Leibowitz op dit punt toegeeft aan een vaag, populariserend proza. Hij heeft in dit hoofdstuk kennelijk een publiek van niet-natuurkundigen op het oog, maar dat publiek zal ook moeite hebben met zijn uitleg van de symbolen in de Maxwellvergelijkingen.

Het hoofdstuk over de relativiteitstheorie bevat interessante elementen, maar de uitleg van begrippen als tijdsdilatatie en de onmogelijkheid van simultaniteit in de speciale relativiteitstheorie zijn voor de leek wederom niet te volgen. Volgens de relativiteitstheorie loopt de tijd niet gelijk voor alle waarnemers. Voor een stilstaande waarnemer tikt de klok van een langsvliegende F-16 (mits die snel genoeg vliegt) langzamer dan zijn eigen horloge. Ik hoop bij een andere gelegenheid hier meer uitleg van te kunnen geven op deze blog; maar interessant aan dit hoofdstuk van Leibowitz’s boek is de bespreking van de onafhankelijkheid van de waarnemer. Leibowitz beargumenteert dat achter het begrip ether het gevaar van relativisme, in de zin van afhankelijkheid van het bestaan van een speciale waarnemer, in de theorie van Maxwell schuilt. Einstein doet het relativisme van de kaart door te eisen dat de natuurkundige beschrijving onafhankelijk is van de waarnemer en herstelt zo de symmetrie die door Maxwell geschonden was. Dit illustreert het begrip herstelde symmetrie. Zo kan, in de optiek van Leibowitz, het pad dat vanaf Newton via Faraday, Ampère en Maxwell naar Einstein voert, als een proces van symmetrie, symmetriebreking en herstel van symmetrie worden gezien. Parallelen hiervan in de beeldende kunst behandelt hij in de volgende hoofdstukken.

Vier hoofdstukken behandelen de concepten van evenwicht en herstel van evenwicht, coherentie en eenheid, symmetrie en gebroken symmetrie in de beeldende kunst. Leibowitz noemt een aantal middelen die hieraan bijdragen. Met behulp van de vorm bijvoorbeeld kan evenwicht tot stand worden gebracht, doordat op bepaalde elementen de nadruk komt te liggen en op andere niet. Hij illustreert dit aan de hand van een beeldhouwwerk van de Amerikaanse kunstenaar David Smith (1906-1965). Door een vorm op de voorgrond te plaatsen en de andere te laten domineren, ontstaat een hiërarchie. Om de samenhang met de andere vormen niet te verstoren gebruikt de kunstenaar dan weer andere middelen, zoals Leibowitz aan de hand van een schilderij van de negentiende-eeuwse schilder Edouard Manet duidelijk maakt. 

Naast de vorm speelt ook kleur een belangrijke rol in het bereiken van eenheid en coherentie. In De oude gitarist van Pablo Picasso bijvoorbeeld heeft de gitaar een centrale plaats. Omdat Picasso hierop niet de aandacht wilde vestigen heeft hij de gitaar een onopvallende kleur gegeven, zodat de man die hem bespeelt op de voorgrond komt te staan. En zo is er ook het Portret van Giovanni Arnolfini en zijn vrouw van Jan van Eyk (1390-1441), waar de kleurrijke jurk van de bruid de compositie niet uit evenwicht brengt door de strook licht linksonder in het schilderij.    

In het hoofdstuk over Impressionisme blijven een aantal zaken onduidelijk. Eerst heeft Leibowitz het over de manier waarop kleuren/tinten terugkomen op verschillende plaatsen in het schilderij en daardoor voor eenheid zorgen. Iets verder blijkt ook de penseelstreek bij te dragen tot eenheid, maar hoe en waarom wordt niet duidelijk gemaakt. Helemaal vaag wordt dat bij het voorbeeld van Van Gogh’s Tarweveld met cypressen (1889). Eenheid wordt hier tot stand gebracht door de verdeling van aan elkaar gerelateerde kleuren, maar de verftoets drukt vooral emotie uit. 

Het meest verhelderend is hoofdstuk 9, over Cézanne en het Analytische Kubisme. Niet zozeer omdat de auteur overtuigend weet aan te tonen hoe bepaalde principes uit de natuurwetenschap ook in de Kubistische schilderkunst aanwezig zijn, maar omdat hij laat zien hoe Cézanne en zijn latere navolgers zich niet meer tot doel stelden de natuur te imiteren, maar een autonoom kunstwerk nastreefden met eigen (esthetische) wetten. En daarmee is de formalistische benadering van de kunst geboren, die zo kenmerkend is voor Leibowitz. 

Wanneer hij gaat kijken naar principes als eenheid, coherentie en (herstelde) symmetrie in de hedendaagse kunst wordt het wat ingewikkelder. Zijn die ook van toepassing op performance art, installaties en videokunst? Leibowitz heeft bewust gekozen voor hedendaagse kunst waarin deze principes nog een rol spelen. Daarmee geeft hij aan dat de overeenkomsten tussen natuurwetenschap en beeldende kunst niet opgaan voor alle kunst. Maar wel voor de kunst die hij heeft geselecteerd? Door het wel zeer minimale bronnenmateriaal en het beperkte aantal verwijzingen krijg je de indruk dat zijn verhaal over kunst  hoofdzakelijk is gebaseerd op eigen interpretaties, zonder dat hij veel moeite heeft gedaan om die te ondersteunen. Niettemin is het als visie op de kunst verrassend, zolang je maar niet te veel vragen stelt. 

Leibowitz biedt een origineel perspectief op het verband tussen natuurkunde en kunst en in deze zin is het boek het lezen waard. De auteur vermijdt bewust zaken als inhoud, perceptie en representatie, die een veel langer werk nodig zouden maken. De concentratie op de vorm stelt hem in staat om een aantal principes te duiden die voor de harmonie van een kunstwerk of een natuurkundige theorie zorgen en daarin ligt de kracht van het boek. Maar ook zijn zwakte: door de nadruk op de formele elementen worden het betoog en de bedoeling van de auteur soms enigmatisch. Hij laat in het midden hoe ver de analogie doorgevoerd kan worden en of ze op een dieper liggend verband wijst. Enerzijds suggereert Leibowitz parallellen tussen de geschiedenis van de natuurkunde en van de kunst; anderzijds wijst hij de suggestie van directe causale verbanden tussen beide van de hand. Is het bestaan van een analogie tussen deze vakgebieden gebaseerd op toeval of kan het verklaard worden als een gevolg van algemene menselijke eigenschappen? In hoeverre hebben de verbanden tussen natuurkunde en beeldende kunst een bijzondere status, of bestaan ze ook tussen natuurkunde en andere vormen van kunstzinnige of media-uitingen? Of tussen beeldende kunst en andere natuurwetenschappen? Het ontbreken van een achterliggende theorie over de representatie van de werkelijkheid of een studie van de inhoud laat deze vragen onbeantwoord.

(Illustraties: seilon, Einstein)

Geschreven in Algemeen , Kunst | 2 Reacties | Vaste link | Afdrukken

Revolutie of hype, wie zal het zeggen? Het is in ieder geval weer feest voor de snaartheoreten. In het laatste half jaar zijn er 150 artikelen verschenen over een vermeende nieuwe theorie, die alle snaartheorieën met elkaar zou unificeren.

Al jaren weet men dat snaartheorie de uiteindelijke theorie niet kan zijn; de theorie waar zwaartekracht en quantummechanica allebei in passen en de vier krachten verenigt die we in de natuur aantreffen. Zo’n theorie zou bijvoorbeeld moeten verklaren wat er zich binnen de horizon van een zwart gat afspeelt; of hoe de materie vlak voor de oerknal zich gedroeg.

Snaartheorie heeft op dit gebied spectaculaire successen geboekt, maar kan de uiteindelijke unificatietheorie niet zijn. Snaartheorie is niet één theorie maar meerdere en heeft daarom zelf behoefte aan unificatie: er zijn maar liefst vijf verschillende supersnaartheorieën! In 1995 ontstond het vermoeden dat een nieuwe theorie voor deze taak moet zorgen. Alle vijf supersnaartheorieën zouden vanuit één enkele moedertheorie verklaard kunnen worden. Deze theorie werd vooralsnog M-theorie genoemd, waarbij de M stond voor “mother theory”, “membrane”, “mystery”... Men vermoedde dat àls zo’n theorie bestond, het dan een theorie moest zijn waar membranen en geen snaren de hoofdrol spelen. Deeltjes zijn dus trillende membranen in elf (!) dimensies. Rollen we zo’n membraan (en de omheen liggende ruimte) als een soort pannenkoek op, dan ziet die eruit als een snaar in tien dimensies... Maar daar hield het een beetje bij op. Er werden diverse pogingen gedaan om membranen te beschrijven. Men kon met deze voorstellen een aantal dingen uitrekenen, zoals bijvoorbeeld wat er gebeurt als twee membranen tegen elkaar botsen; maar fundamentele vooruitgang op het gebied van M-theorie was er de afgelopen tien jaar eigenlijk weinig.

Tot voor kort; want we lijken nu eindelijk uit de impasse te zijn gekomen. Eind vorig jaar publiceerde mijn collega Neil Lambert uit King’s College samen met Jonathan Bagger van de John Hopkins University het volgende artikel met een concreet voorstel voor hoe quantummechanische membranen eruit zien. Het voorstel was eenvoudig: een membraan is een driedimensionaal object (2 + tijd) dat in elf dimensies beweegt (10 + tijd). De positie van een membraan in de ruimte wordt dus bepaald door 10 - 2 = 8 coördinaten. Deze coördinaten beschrijven de loodrechte trillingen van het membraan. Bovendien is men geïnteresseerd in membranen die op heel hoge energie dicht op elkaar zitten. Bij zo’n botsing is met name de vorm en niet de oppervlakte van het membraan van belang, dus men zoekt naar een theorie die membranen in termen van 8 coordinaten beschrijft en niet van de oppervlakte afhangt. Dit is precies wat de theorie van Bagger en Lambert doet. De crux van het succes was het goed beschrijven van de interacties via een potentiaal, en het schijnt dat Bagger en Lambert ook hierin zijn geslaagd. De theorie is verder uitgewerkt en verschillende checks zijn al gedaan. Tot nu toe schijnt alles redelijk goed te werken.

Geschreven in Snaartheorie | 0 Reacties | Vaste link | Afdrukken