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  Vaste link  Wereldbeeld  Vaste link 

Reacties :
• (1)
• Geef uw reactie!
Print dit artikel

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  Vaste link 

Reacties :
• (0)
• Geef uw reactie!
Print dit artikel

 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  Vaste link 

Reacties :
• (3)
• Geef uw reactie!
Print dit artikel

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  Vaste link  De Universiteit  Vaste link 

Reacties :
• (0)
• Geef uw reactie!
Print dit artikel

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  Vaste link  Zwart gat  Vaste link  Oerknal  Vaste link  Kosmologie  Vaste link 

Reacties :
• (1)
• Geef uw reactie!
Print dit artikel

(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  Vaste link 

Reacties :
• (0)
• Geef uw reactie!
Print dit artikel

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  Vaste link  Zwart gat  Vaste link 

Reacties :
• (0)
• Geef uw reactie!
Print dit artikel

"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  Vaste link 

Reacties :
• (1)
• Geef uw reactie!
Print dit artikel

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  Vaste link  Zwart gat  Vaste link 

Reacties :
• (0)
• Geef uw reactie!
Print dit artikel

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  Vaste link  Kunst  Vaste link 

Reacties :
• (2)
• Geef uw reactie!
Print dit artikel

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  Vaste link 

Reacties :
• (0)
• Geef uw reactie!
Print dit artikel

Artikel gepubliceerd in Eos, 11 (2009) 137 als "Is de LHC weggegooid geld?".

Deze optimistische visie op het jongste speelgoed van de hoge-energiefysica belooft veel, maar doet tegelijk vragen rijzen. De LHC kost drie miljard euro en beoogt geen onmiddelijke technologische toepassingen maar enkel onze kennis van de deeltjesfysica te verdiepen. Hoe valt een investering in fundamenteel onderzoek van zulke omvang te rechtvaardigen? Staan hoog-energiefysici niet bekend om hun bandeloze optimisme als het op hun eigen kunnen aankomt? Stephen Hawking schatte de kans op 50% dat we binnen 20 jaar een volledige theorie van alles zouden vinden. Ondertussen zijn bijna dertig jaar verstreken. Fysici roepen wel vaker dat ze er bijna zijn, dat ze die ene knop nog moeten indrukken om de steen der wijzen te vinden. Dus waarom hechten we nog belang aan hun beloftes? 

Daar is alle reden voor. 

Wetenschapshistorici en wetenschapsfilosofen hebben al lang aangetoond dat de ontwikkeling van de wetenschap niet rechtlijnig is. Toen de Pythagoreeërs in de 6^e eeuw v.Chr. de grondslagen van de getallenleer en de meetkunde legden, waren zij op zoek naar de harmonie van het heelal. Hun interesse lag niet in de overheersing van de natuur door middel van kennis, maar in de kennis zelf. Kennis van de wiskunde zou het wezen van dingen blootleggen. De Pythagoreeërs hadden zich werkelijk nooit een voorstelling kunnen maken van de macht die wiskunde hun erfgenamen zou verschaffen. Toch hebben we deze macht aan hun wetenschap te danken, die schijnbaar nutteloos en grotendeels obscuur was. 

Een van de baanbrekende nieuwe technologieën is de quantum cryptografie. Het is nooit bewezen, maar zo goed als zeker dat alle klassieke coderingsmethodes te kraken zijn. Dat geldt bijvoorbeeld voor de encryptie van de informatie op uw bankpas en van het password van uw e-mailaccount. Als er een  quantumcomputer gebouwd wordt die aanzienlijk efficiënter kan rekenen dan de huidige computers, dan kunnen banken de veiligheid van privacygevoelige informatie niet langer garanderen. Quantum crypto-codes daarentegen zijn fundamenteel onkraakbaar.  

Quantum cryptografie is revolutionair, maar ze vindt haar oorsprong begin twinstigste eeuw. In de jaren ‘20 financierde de grootindustrieel Ernst Solvay de naar hem vernoemde Solvay Conferenties. Deze bijeenkomsten vormden de bakermat voor een langdurige discussie tussen Einstein en Bohr, die uitmondde in het welbekende EPR gedachte-experiment. Het ging daarbij om de fundamentele vraag of de beschrijving van de natuur door de quantummechanica volledig is. Op dit experiment is de quantum cryptografie gebaseerd. Als we een kosten-baten analyse hadden gemaakt, dan zou de discussie als geldverslindend academisch tijdverdrijf zijn bestempeld. Zij was zonder twijfel academisch. Niemand had het toen over “cryptografie”. Pas nu, tachtig jaar na dato, komen de immense praktische mogelijkheden ervan aan het licht.  

Nu leven wij in een kennismaatschappij, maar welke positie neemt kennis daarbinnen nu werkelijk in? Wetenschap staat onder steeds meer politieke druk om het ‘beoogd maatschappelijk nut’ bij voorbaat te bewijzen. Als politici zich blindstaren op de toepassingen, dreigt fundamenteel onderzoek er bekaaid af te komen. Maar de toepassingen van wetenschappelijk onderzoek zijn nooit geheel te voorspellen. De belangrijkste ontdekkingen ontstaan vaak in een plotselinge flits van creativiteit of bij toeval: door serendipiteit. Dat proces kan niet volledig worden beheerst, en is niet samen te vatten in een businessplan. Daarom moet fundamenteel onderzoek haar onafhankelijkheid bewaren. Onberekenbaarheid en onbeheersbaarheid zijn een gruwel voor managers en bureaucraten, maar zijn essentieel voor hoe de wetenschap werkt. De maatschappij moet de flexibiliteit opbrengen om dat niet uit het oog te verliezen, om een duurzame kenniseconomie te blijven. Het dichtdraaien van de geldkraan voor fundamenteel onderzoek zonder direct nut, leidt op langere termijn tot het uitblijven van de belangrijkste technische toepassingen. Dit betekent een erosie van onze “kenniseconomie”. 

Wat dat betreft zullen de opkomende economieën zoals die van India en China het in de toekomst wellicht beter doen. Deze ontwakende reuzen zijn bezig met een enorme inhaalslag, en leren snel. Hun enorme bevolking vormt een talentenpoel waaruit jaarlijks honderdduizenden ingenieurs en wetenschappers worden klaargestoomd.  

Projecten als de LHC zijn wezenlijk voor de vooruitgang van de wetenschap in de nabije en verre toekomst. Wanneer wij verzanden in een oneindige tunnelvisie, verliezen wij onze aangeboren nieuwsgierigheid, de verwondering waar onze cultuur, én onze wetenschap, op is gebaseerd. 

Geschreven in Algemeen  Vaste link  Opinie  Vaste link 

Reacties :
• (5)
• Geef uw reactie!
Print dit artikel

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

Stephens vader, Frank Hawking, onderzoekt medische ziektes in Afrika en brengt doorgaans de winters door in tropische landen. Stephen dankt zijn interesse voor wetenschap grotendeels aan hem. Zijn moeder, Isobel, is een leesgierige vrouw die economie, filosofie en politiek heeft gestudeerd. Boeken nemen een belangrijke plaats in het leven én het meubilair van de familie Hawking in, en die belangstelling zal in de latere jaren van Stephen ook haar vruchten afwerpen.Vanaf 1950 wonen de Hawkings in St. Albans, een oude stad ten noorden van Londen. Op school behaalt Stephen slechts middelmatige resultaten, al staat hij wel bekend om zijn bijzondere intelligentie en interesse voor wetenschap en techniek. In kleine vriendenkring komt zijn creativiteit tot uiting in het bedenken van ingenieuze bordenspellen.

Op zijn zeventiende krijgt hij een beurs en gaat hij naar Oxford om natuur- en scheikunde te studeren. In 1962, zijn laatste studiejaar, ontdekt hij dat hij moeite heeft om te roeien en alsmaar onhandiger wordt. Het jaar daarop begint hij aan zijn proefschrift in Cambridge en worden de symptomen duidelijker: ALS (Amyotrofische Laterale Sclerose) is een zeldzame zenuwziekte die in relatief korte tijd tot de dood van de patiënt door verlamming van de ademhalingsspieren leidt. Stephen zal de uitzondering blijken want vijfenveertig jaar na deze prognose vliegt hij nog overal heen om lezingen te verzorgen. Na een eerste inzinking keert hij naar zijn promotiewerk terug onder leiding van Dennis Sciama. Stephen wil de uitdijing van het heelal bestuderen, die impliceert dat er aan het begin van het heelal een oerknal moet hebben plaatsgehad. Deze theorie zal later door metingen worden bevestigd, maar is in deze tijd nog lang niet algemeen aanvaard en er vinden hevige debatten plaats tussen de aanhangers van de oerknaltheorie en degenen die postuleren dat het heelal in de loop der tijd onveranderlijk blijft. Stephen’s promotor is een felle voorstander van deze laatste theorie. De dapperheid – of koppigheid – waarmee Stephen zijn eigen ideeën tegenover gevestigde theorieën verdedigt is een karaktertrek die we vaker tegen zullen komen.

Zijn eerste doorbraak komt in 1965 als hij de wiskundige technieken die collega Roger Penrose voor zwarte gaten heeft ontwikkeld, weet toe te passen op de oerknal. Datzelfde jaar trouwt hij met Jane Wilde, met wie hij twee zonen en een dochter krijgt. Na zijn promotie blijft hij met een onderzoeksbeurs aan het Golville and Caius College te Cambridge onderzoek doen. Stephen kan zich steeds moeilijker bewegen en spreken, tot hij in 1969 permanent een rolstoel moet gaan gebruiken. Met inmiddels een zoon en een dochter en een echtgenoot die alle zorg vergt, zijn het voor Jane hectische jaren, waarin ze ook haar proefschrift probeert te schrijven. Het gezin heeft weinig geld en er zijn weinig faciliteiten voor het ondersteunen van Stephen’s ziekte. Jane en Stephen zetten zich dan ook in voor de maatschappelijke positie van gehandicapten.

Ondertussen werkt Stephen gestaag aan zijn onderzoek. Vanaf 1970 bestudeert hij de zwarte gaten en boekt hier een aantal baanbrekende resultaten. Het hoogtepunt is zijn ontdekking in 1973-1974 dat zwarte gaten toch niet helemaal zwart zijn, omdat ze volgens de kwantummechanica straling uitzenden. Kort daarop volgt een aanbod voor een gasthoogleraarschap op Caltech (California Institute of Technology), waar hem alle faciliteiten ter beschikking worden gesteld die zijn conditie vereist. Bij terugkomst in Cambridge het jaar daarop krijgt hij weer grotere erkenning en ook meer financiële mogelijkheden. In 1977 wordt Hawking professor en in 1979 krijgt hij de Lucasian leerstoel in de wiskunde, die zoals hij regelmatig pleegt te gedenken ook door Isaac Newton is bekleed. Pas in 1980 krijgt Stephen voor een deel van de tijd verpleegkundige hulp. Het jaar daarop houdt hij zijn inaugurele rede ‘Is het einde van de theoretische natuurkunde in zicht?’. Hij zorgt voor grote controverse met zijn boude stelling dat we de komende twintig jaar met een kans van vijftig procent een geünificeerde ‘theorie van alles’ – een theorie die alle natuurkunde kan verklaren – zullen vinden.Stephen wordt getroffen door periodes dat de symptomen van zijn ziekte verergeren en complicaties opleveren. In 1985 wordt hij tijdens een bezoek aan de deeltjesversneller CERN te Genève geveld door een longontsteking. Hij moet kunstmatige beademing krijgen en in slaap worden gebracht. Verder moet hij een tracheotomie ondergaan waardoor hij zijn spreekvermogen voorgoed kwijt raakt. Zijn arts stelt voor om alle levensvervangende functies stop te zetten, maar Jane wijst dit resoluut van de hand. Voortaan krijgt Stephen voortdurende verpleging thuis en een spraakcomputer die inmiddels wereldberoemd is geworden.Ondertussen wordt hij steeds meer een publieke persoonlijkheid. In 1988 verschijnt zijn populair wetenschappelijk boek A brief history of time, dat een absolute bestseller wordt.

In 1995 scheidt Stephen van zijn vrouw en trouwt met zijn verpleegster Elaine. Deze relatie duurt tot 2006.

In 1998 houdt Stephen een ‘Millennium Lezing’ in het Witte Huis, en in 2000 wordt een videoband van hem getoond op de Democratische Nationale Conferentie van Al Gore. Hij geeft steeds meer publieke lezingen en zet zich in voor goede doelen. In september 2009 gaat Hawking met emeritaat. Zijn jongste wens is om binnenkort de ruimte in te gaan. Om dit mogelijk te maken treft Virgin Galactic reeds voorbereidingen.

Geschreven in Algemeen  Vaste link  Stephen Hawking  Vaste link 

Reacties :
• (1)
• Geef uw reactie!
Print dit artikel

Edward Witten is hoogleraar aan het gerenommeerde Insitute for Advance Study te Princeton waar Einstein tot aan zijn dood onderzoek heeft verricht. Hij staat bekend om zijn vermogen om tamelijk esotherische branches van de wiskunde op fundamentele natuurkundige modellen van elementaire deeltjes weten toe te passen. Zo heeft hij in 1989 de theorie van elementaire deeltjes op zijn kop gezet door die aan de knopentheorie te koppelen, de tak van de wiskunde die ernaar streeft om knopen te klassificeren en elke mogelijke knoop met een uniek getal aan te duiden. Dit en andere wetenschappelijke prestaties bezorgden hem het jaar daarop de Fields Medal, de hoogste onderscheiding in de wiskunde. Twee jaar geleden verrastten Witten en de in Californië residerende jonge Russische professor Anton Kapustin de hoge-energiefysica weer met een preprint van maar liefst 225 pagina’s. Het gerucht deed al lang de ronde dat Witten met iets belangrijks bezig was, maar de details waren niet bekend.



Stel u leest morgen in de krant dat wetenschappers ontdekt hebben dat er een diep verband bestaat tussen de inhoud van de schilderijen die in het Rijksmuseum en in het Van Gogh Museum hangen. Dat wil zeggen dat elk schilderij in het Rijksmuseum een respectievelijk “spiegelbeeld” in het Van Gogh Museum heeft (en dat een aantal missende schilderijen na veel zoeken in de kelder is gevonden). Dat er dus op de Nachtwacht net zo veel personen staan als zonnebloemen op De Zonnebloemen van van Gogh; dat de verhouding tussen het aantal belichte en onbelichte personen precies overeenkomt met de verhouding tussen lichte en donkere zonnebloemen. Dat verder ook de ruimtelijke verdeling van de personages en het perspectief exact in verband staan tot die van de zonnebloemen, en dat ook computeralyse van beide schilderijen een verband aantoont tussen hun licht- en kleurverhoudingen. Dat deze verbanden ook paarsgewijs tussen alle andere schilderijen in het Rijksmueum en het Van Gogh Museum is aangetoond: tussen de Vrolijke Drinker van Frans Hals en van Gogh’s Zelfportret met Vilthoed, tussen het Melkmeisje van Vermeer en van Gogh’s Portret van Camille Roulin, etc. Puur toeval uitgesloten, zou u zich natuurlijk afvragen of van Gogh zich daarvan bewust is geweest. 

Dit (absurde) voorbeeld staat zeker niet ver van de radicaliteit van de verbanden die de wiskundige Robert Langlands in 1967 heeft vermoed. Nu veertig jaar sinds de eerste formulering van deze vermoedens beginnen wiskundigen vat te krijgen op de inhoud ervan. Het bewijs van de beroemde laatste stelling van Fermat bijvoorbeeld, is een onderdeel van deze vermoedens. En sinds vorig jaar zijn ook natuurkundigen daarin geïnteresseerd. Het Langlands-programma is een vergaand netwerk van connecties tussen wiskundige objecten die schijnbaar niets met elkaar te maken hebben maar die, zoals de schilderijen, elkaars “spiegelbeelden” zijn. Deze verbanden zijn in de laatste jaren niet alleen bevestigd maar zelfs uitgebreid en deels bewezen. Dit relatief jonge vakgebied is ondertussen tot een soort overkoepelend raamwerk voor een groot deel van de moderne wiskunde uitgegroeid. 

Om wat voor verbanden gaat het? En waarom zijn natuurkundigen daarin geïnteresseerd? Het onderdeel van het Langlandsprogramma dat de interesse wekt van natuurkundigen, is een toepassing van het onzekerheidsbeginsel van Heisenberg in de wiskunde. Volgens Heisenberg is het onmogelijk om tegelijkertijd de lokatie en de snelheid van een deeltje met grote nauwkeurigheid vast te stellen. Meten we de positie van een deeltje, dan zijn er sterke fluctuaties in zijn snelheid, en omgekeerd. De keerzijde van dit beginsel is dat de ruimtelijke positie de toestand van het deeltje volledig bepaalt. Plaatsbepaling van het deeltje geeft er een volledig beeld van, zonder dat we iets over de snelheid hoeven te weten – ja we kunnen zelfs de snelheid niet bepalen zonder de toestand van het deeltje te verstoren. Omgekeerd bepaalt de snelheid de fysische toestand van het deeltje volledig. Deze beschrijvingen, via plaats en snelheid, zijn gelijkwaardig, aldus Heisenberg. 

LANGLANDS-MACHINE
Maar nog even terug naar de schilderkunst. Stel dat diezelfde wetenschappers u hun apparaatje ter beschikking stellen, waarmee u de verbanden tussen de Nachtwacht en de Zonnebloemen zelf na kunt gaan. Daar de ontdekking nog erg nieuw is, en in afwachting van mogelijke geldschieters, heeft het apparaatje nog geen naam en wordt het voorlopig “L” genoemd (voor “Langlands-machine”). Het is een soort fototoestel dat je voor het schilderij kunt plaatsen. Als je door de lens kijkt dan zie je niet het schilderij zelf, maar zijn spiegelbeeld! Tenminste zo is u verteld. Vol spanning loopt u dus naar het Rijksmuseum en gaat u voor de Nachtwacht staan. Maar dan heeft u een probleem! Als u door de lens kijkt dan ziet u inderdaad een afbeelding van de Zonnebloemen, maar toch niet precies het beeld zoals het eruit zou zien als u op dat moment in het Van Gogh stond. De veranderingen in de belichting van de kamer door de ligging van zon op dat moment van de dag, de lange rijen toeristen die voor het schilderij staan en u wellicht het zicht zouden belemmeren... daarvan ziet u niets in uw apparaatje! U ziet alleen het kale spiegelbeeld dat “L” produceert! Sterker nog, wie weet of tijdens uw bezoek aan het Rijksmuseum het andere schilderij gestolen is! De enige manier om te controleren hoe het schilderij er nu daadwerkelijk uitziet is naar het Van Gogh Museum te lopen. Maar dan verliest u de Nachtwacht uit het zicht! U kunt slechts in één museum tegelijk aanwezig zijn! Toch hebben de wetenschappers een verband tussen beide voor u aangetoond! 

Wat Kapustin en Witten ontdekten is het volgende. De wiskundige “spiegelbeelden” uit het Langlandsprogramma zijn niets dan elektrische en magnetische velden. Als je de toestand van elektrisch geladen deeltjes vaststelt, dan voorspelt “L” dat er allerlei spiegelbeelden van die deeltjes bestaan, die niet elektrisch maar magnetisch zijn geladen, en wat hun lading en eigenschappen zijn. Bovendien verhouden elektrisch en magnetisch zich met elkaar zoals  plaats en snelheid bij Heisenberg: er is een verband tussen beide maar je kunt ze niet allebei tegelijk meten. Kijk je door “L” naar het elektrische veld (de Nachtwacht), dan zie je het magnetische spiegelbeeld (de Zonnebloemen), waar je op dat moment toch geen directe toegang toe hebt. “L” laat deze verbanden voor het eerst precies zien. Een soort Heisenbergbeginsel voor elektromagnetisme! 

Het was Maxwell die in de 19e eeuw elektriciteit en magnetisme in de theorie van het elektromagnetisme onder één noemer bracht. Het menselijk lichaam wordt door de elektrische aantrekkingskracht tussen atomen bij elkaar gehouden. Aan de andere kant berust de werking van een kompas op het noordwaarts gericht-zijn van het magnetische veld van de aarde. Deze schijnbaar verschillende fenomenen, werden door Maxwell met één enkel beginsel verklaard. Elektromagnetisme heeft een grote mate van symmetrie. Alle fysische verschijnselen blijven er hetzelfde uitzien als we alle elektrische velden in het heelal door magnetische velden vervangen, en omgekeerd. Onder deze verwisseling blijven de natuurwetten namelijk ongewijzigd. Deze symmetrie is precies wat “L” doet. Voor ieder elektrisch schilderij bestaat er ook een magnetisch spiegelbeeld. Langlands symmetrie geeft bovendien extra informatie, het vertelt namelijk hoe de ladingen aan elkaar gerelateerd worden.  

Uitgaand van het bestaan van deze symmetrie zou je kunnen denken dat leven op basis van magnetisch geladen deeltjes ook mogelijk moet zijn. Toch is dit niet wat de elektromagnetische symmetrie impliceert. Hoe groter de elektrische lading van een deeltje, des te kleiner de magnetische lading van diens spiegelbeeld, en omgekeerd. Het leven zou er dus heel anders uitzien in de spiegel, omdat elektrische en magnetische krachten in grootte niet gelijk zijn. “L” werkt als een spiegel, maar wel een kromme spiegel: het magnetische beeld is veel zwaarder dan het elektrische origineel. Precies dit is wat elektromagnetische dualiteit interessant en “L” tot een machtig apparaat maakt, een soort vergrootglas. Het stelt fysici voor het eerst in staat om de elektromagnetische eigenschappen van elementaire deeltjes helemaal in kaart te brengen. Als we erin slagen om die moeilijke wiskunde te temmen, dan kunnen we ook sterk interagerende magnetische velden beschrijven! 

Het is op zijn minst een opmerkelijke ontdekking van Kapustin en Witten te noemen, dat de begrippen die de natuurkunde hanteert overeenkomen met wat veel wiskundigen als het belangrijkste probleem van de huidige wiskunde beschouwen. Het in een andere taal herformuleren van een probleem helpt dikwijls om tot nieuwe inzichten te komen. Het feit dat je het Langlands programma in natuurkundige termen kunt vertalen, suggereert dat fysische intuïtie een belangrijke rol kan spelen bij het vinden van een wiskundig bewijs. Dit is al het geval in het recente bewijs, door de wiskundigen Beilinson en Drinfeld, van een van vermoedens van het Langlands programma. Hun werk berust sterk op begrippen die uit de fysica komen.  

Elektromagnetische dualiteit raakt de kern van elementaire-deeltjestheorieën, juist omdat zij een beschrijving van de hoogst-wisselwerkende fase van deeltjes mogelijk maakt. Als wiskundigen ons de instrumenten leveren om deze vertaalslag te maken dan hebben we een kans om voor het eerst de kern van de theorie te vatten! Het zou te kort door de bocht zijn om deze ontwikkelingen als abstracte onzin af te doen. Maar de theorie staat natuurlijk nog in haar kinderschoenen en de toekomst zal uitwijzen wie er van deze revolutie wijzer zullen worden.

Geschreven in Algemeen  Vaste link  Wiskunde  Vaste link 

Reacties :
• (2)
• Geef uw reactie!
Print dit artikel

Artikel gepubliceerd in Scientific American 1 (2009) 40 (Nederlandstalig).

Snaartheorie is hot. Dat blijkt uit de hoeveelheid boeken en artikelen die erover geschreven wordt. Zelfs wetenschapsfilosofen proberen vat op deze theorie te krijgen. Richard Dawid, verbonden aan de Universiteit van Wenen, schreef onlangs een filosofische beoordeling van snaartheorie (On the Conflicting Assessments of the Current Status of String Theory). Zijn artikel verschijnt in het volgende nummer van het toonaangevende Amerikaanse tijdschrift Philosophy of Science.

Wat maakt een filosofisch debat over snaartheorie nodig? Volgens Dawid kampt de snaartheorie met de volgende problemen:

1) Er zijn geen experimentele aanwijzingen voor het bestaan van snaren. Zulke aanwijzingen kunnen volgens Dawid ook niet in de nabije toekomst verwacht worden.
2) Snaartheorie is nog steeds een onvolledige theorie zonder een duidelijke strategie voor experimentele toetsing.
3) Snaartheorie beschrijft een multi-universum van mogelijke werelden en voorspelt niet op een eenduidige manier hoe onze wereld in elkaar zit. Zij mist dus de voorspellende kracht die nodig is om de natuurwetten eenduidig te bepalen.

Dawids hoofdstelling is dat de controverse tussen de voorstanders van snaartheorie en haar critici als een “paradigmatische breuk” gezien kan worden. Een paradigma is volgens de beroemde wetenschapsfilosoof Thomas Kuhn een geheel van opvattingen die bepalen wat een goede theorie is. Iedere wetenschapper werkt in het kader van een paradigma, een stel criteria waar de wetenschap zich aan kan meten. Aan de hand van deze criteria kan hij zijn resultaten beoordelen. Kenmerkend voor paradigma’s zijn volgens Kuhn niet alleen zuiver interne factoren zoals het belang van het experiment of wiskundige overwegingen. Even belangrijk zijn de metafysische commitments (filosofische aannames) en waarden die bij het wereldbeeld van een theorie horen. Wetenschappers zijn niet altijd even duidelijk over deze aannames. Zo is bijvoorbeeld de aanname dat beweging deterministisch moet zijn, een metafysisch commitment van de Newtonse mechanica; ook het belang dat gehecht wordt aan de nauwkeurigheid van een voorspelling houdt een waardeoordeel in over de rol van kwantificeerbaarheid in de wetenschap.

Wetenschap gaat sprongsgewijs vooruit en een wetenschappelijke revolutie komt volgens Kuhn pas tot stand als het heersende paradigma plaats maakt voor een nieuw. Het volstaat niet dat de nieuwe theorie objectief succesvoller is dan de vorige (bijvoorbeeld, dat zij meer experimenten kan verklaren); het nieuwe paradigma moet daadwerkelijk door een nieuwe generatie wetenschappers aangenomen worden. Daarom is een wetenschappelijke revolutie volgens Kuhn deels een sociaal en psychologisch proces.

Dawid spreekt van een paradigma-breuk binnen de snaartheorie; deze zou inmiddels het “klassieke wetenschappelijke paradigma” (wat dit ook mag zijn) door een nieuw, eigen paradigma hebben vervangen, waarbij voornamelijk de theoretische consistentie van de theorie van belang is en niet haar experimentele toetsbaarheid.

Critici Roger Penrose en Lee Smolin verwijten de snaartheoreten al zo’n 34 jaar bezig te zijn zonder dat de theorie ook maar de schijn heeft van af zijn: “Van een theorie wordt verwacht dat zij binnen een redelijk termijn een volledige status van voltooing bereikt”. Anders verspilt men zijn tijd. In Dawid’s eigen bewoordingen: “34 jaar nadat ze voor het eerst als een fundamentele theorie voor alle wisselwerkingen werd voorgesteld, heeft snaartheorie nog geen van deze doelen bereikt”. Volgens Smolin zou snaartheorie haar eigen succescriteria zodanig ontwikkelen dat zij altijd als winnaar uit de bus komt.

Het artikel van Dawid bespreekt een belangrijk probleem en streeft naar volledigheid: hij behandelt een brede scala van argumenten die voor of tegen snaartheorie zijn gebruikt. Maar hij neemt stelling tégen de snaartheorie en dat kleurt zijn weergave van de argumenten.

Volgens Dawid worden de boven aangehaalde moeilijkheden “allemaal volledig door snaartheoreten aanvaard”. Nu zijn supersnaren inderdaad nog nooit gezien. Maar de mening dat “het niet verwacht kan worden dat aanwijzingen [voor het bestaan van snaren] binnen afzienbare tijd gevonden zullen worden”, wordt beslist niet door het geheel van snaartheoreten gedeeld. Dawid probeert deze mening met een andere opvatting van hem te staven: dat snaren pas bij een energie gevonden worden die we in de nabije toekomst niet zullen kunnen bereiken. Maar geen van die beweringen is juist. Supersymmetrie moet volgens sommige modellen al in de LHC gevonden worden (zie mijn vorige artikel over de LHC). Surft u bijvoorbeeld eens naar de website van CERN, waar het zoeken naar experimentele bevestiging van snaartheorie wordt genoemd als een belangrijke motivatie voor het onderzoek op de LHC.  Dawid maakt geen duidelijk onderscheid tussen directe en indirecte aanwijzingen voor het bestaan van snaren. Dat “het niet verwacht kan worden dat aanwijzingen binnen afzienbare tijd gevonden zullen worden” is dan ook geheel Dawid’s eigen speculatie en niet representatief voor de heersende opvatting in het vakgebied. Jammer dat het artikel sterk op deze uitgangspunten berust, want de rest van zijn analyse wordt er flink door geschaad.

Snaartheorie wordt wel degelijk in de deeltjesfysica toegepast, onder meer bij experimenten op de RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider) in Brookhaven. Snaartheorie slaagde er bijvoorbeeld als enige in te verklaren hoe hoog-energetische bundels van quarks, die verwacht worden bij de vuurbal die ontstaat uit de botsing van twee goudkernen, uit konden blijven. Een dergelijke toepassing van snaartheorie berust op het holografische beginsel. Snaartheorie is vanwege deze bruikbaarheid in de natuurkunde van elementaire deeltjes al een tijd de sterkste stuwende kracht achter deze experimenten. Het standpunt dat snaartheorie geen verbinding heeft met het experiment, is volledig achterhaald.

Maar er is nog iets fundamentelers mis met Dawids beeld. Een wetenschapsfilosofische analyse van een theorie kan zich niet beperken tot het bestuderen van die theorie op zichzelf, maar moet, om een volledig beeld te geven, de theorie in de context van het desdetreffende vakgebied plaatsen. Snaartheorie behoort tot het vakgebied van de quantumgravitatie, want zij probeert de quantummechanica en de relativiteitstheorie met elkaar te verenigen. Om de snaartheorie te kunnen beoordelen moet men het geheel van de quantumgravitatie in kaart brengen. De drie belangrijkste kritiekpunten van Dawid (de afwezigheid van experimentele toetsing, het onafgewerkte karakter van de theorie en het gebrek aan voorspellende kracht) zijn geen bijzonderheden van de snaartheorie: het zijn gemeenschappelijke problemen van alle quantumgravitatietheorieën die wij op dit moment kennen. Het verschil is wèl dat snaartheorie tot nu toe meer successen heeft geboekt dan haar concurrenten. Dit laat zien dat de methodologie van Dawid belangrijke zaken over het hoofd ziet.

Om deze reden betwijfel ik dat Dawid’s gebruik van Kuhn’s begrip “paradigma” verhelderend werkt. Een paradigma is een nuttig begrip om te verklaren hoe een oude theorie, met de bijbehorende metafysische commitments en waarden, door een nieuwe theorie wordt vervangen. Maar het is verwarrend om de filosofische aannames van de snaartheorie te vergelijken met die in andere vakgebieden zonder analyse van de quantumgravitatie, de daar bekende theorieën en de daar geldende filosofische aannames. Snaartheorie staat niet op zichzelf, maar bestudeert verschijnselen als de verdamping van zwarte gaten, die door verschillende theorieën worden bestudeerd. Het is daarom eerst noodzakelijk om het snaartheoretische paradigma met de paradigma’s van andere theorieën binnen hetzelfde vakgebied te vergelijken. Mogelijkerwijs maakt de quantumgravitatie, door de extreem hoge energie die ervoor nodig is en de afwezigheid van experimentele toetsing tot nu toe, een nieuw paradigma nodig. Maar dat heeft dan niets te maken met de snaartheorie als specifieke theorie. Dawid beperkt zijn analyse tot de snaartheorie en daarom kan hij dit onderscheid niet maken: een methodologisch mankement.

Er is nog een reden waarom Dawid’s beschrijving in termen van paradigma’s verwarrend is. Snaartheoreten willen de theorie experimenteel geverifieëerd zien. Zolang men zulke projecten als de LHC bouwt, blijft het experiment een wezenlijke toetsteen van de wetenschap. Van een paradigmabreuk is dus geen sprake.

Dawid gaat ook op een aantal andere punten te kort door de bocht. Ik zal er nog één noemen. Het verschil tussen insiders en outsiders in de snaartheorie wordt zeer zwart-wit gepresenteerd. Aan het begin van zijn uiteenzetting lezen we: “String theorists retort that the convincing quality of string theory [...] reveals itself to the string theory expert only, which implies that most of the critics are just not competent to evaluate the situation”. Dat is een nogal generaliserende openingszin. Men krijgt de indruk dat snaartheoreten leden zijn van een gnostische secte waar inzicht slechts door inwijding komt. Terwijl het tegenovergestelde het geval is. Snaartheorie benadrukt juist haar successen en die kan iedereen begrijpen: haar toepasbaarheid bij de RHIC-experimenten, haar beschrijving van zwarte gaten, het feit dat snaren erin slagen quantummechanica en relativiteitstheorie met elkaar te verenigen... Dit zijn successen die geen andere theorie op haar CV heeft staan, en die de snaartheorie en de quantumgravitatie in het algemeen hun bestaansrecht geven.

Zolang de snaartheorie niet experimenteel getoetst is, blijft zij een theorie, een hypothese, een werkkader. Maar als vruchtbare theorie, die bovendien bruikbaar is bij experimenten, hoeft zij zich niet meer te bewijzen. De voornaamste taak voor de critici van de snaartheorie is om met een betere theorie voor de dag te komen.

(Foto’s: Morgan, Pichl)

Geschreven in Filosofie  Vaste link 

Reacties :
• (8)
• Geef uw reactie!
Print dit artikel