67. Rare jongens, die electronen

Zoals het dorpje van Asterix de Galliër rebelleerde tegen Julius Caesar - waar de rest van Frankrijk zich had overgegeven - zo rebelleren sommige onderzoekers tegen de huidige, breder gedeelde theorieën die leven in de moderne fysische onderzoekswereld. In het artikel Het fluisteren van de werkelijkheid in New Scientist van januari 2019 wordt bericht van een groepje onderzoekers dat tegen de huidige overtuiging (interpretatie van de quantummechanica en het vertalen daarvan naar onze zichtbare wereld maar beter overlaten aan filosofen, die doen toch niet aan bewijzen) in wel een verklaring voorstelt voor de ineenstorting van waarschijnlijkheidsgolven zonder waarnemer/meting. Zij menen dat zwaartekrachtsgolven het vereiste tikje kunnen geven aan een fysisch systeem waardoor we het ene of het andere resultaat te zien krijgen waar eerst beide waar waren, ook al sluiten ze elkaar in onze wereld uit. Denk aan Schrodingers kat: pas als we in de doos kijken blijkt of hij dood is of nog leeft. Ons kijken doet de natuur beslissen dat het een van beide opties moet worden. In plaats van te kijken kan een zwaartekrachtsgolf ook die beslissing forceren.

Wat mooi dat ontwikkelingen in het ene onderzoeksveld, een alternatieve zienswijze in de quantummechanica die nano- en macrowereld probeert te koppelen, gebruik maken van net ontwikkelde onderzoeksresultaten uit een geheel ander veld, namelijk de zwaartekrachtsgolven die inmiddels experimenteel aangetoond zijn!

Je zou bijna gaan wensen dat we in het onderwijs ook wat meer kruisbestuiving van onderzoeksresultaten (psychologische, neurologische, pedagogische, enz.) gingen toepassen, of op z’n minst meer gebruik maken van theorieën over leerprocessen, zoals bij voorbeeld hoeveel een leerling per dag, per uur of per jaar kan opnemen (is dat werkelijk zo veel als we ze nu aanbieden?), of hoe het kan dat de een met alleen maar onderuitgezakt zitten suffen soms meer opsteekt dan een ander die ijverig mee schrijft. Dan zouden we zelfs onderwijsvernieuwingen krijgen die wel nut hebben - als ze voortkwamen uit wetenschappelijk verkregen inzichten - in plaats van uit de bezuinigingen waar nu ongeveer iedereen steeds de dupe van is. Maar ja, ons wordt niks gevraagd!

Willemijn Reinsma

Docent natuurkunde en werktuigbouwkundig ingenieur

Liefhebber van lezen, schrijven, zingen en PD

 

willemijnr@me.com

 

www.willemijnr.nl

66. Oeps, foutje

Als je op school tijdens de behandeling van elektriciteit (tegenwoordig met een k, ja!), in de tweede en derde klas, niet hebt zitten opletten krijg je daar nu flink spijt van. Want daar gaat dit stukje over, dus als je dat niet interesseert moet je gelijk door naar de conclusie.

In de Nederlandstalige New Scientist van november 2018 wordt in het artikel ‘Hackers van de tweede wet’ entropie vergeleken met een huis met rommelige kamers. Dat entropie alleen toeneemt kan verklaren waarom tijd maar een kant op gaat (namelijk vooruit en nooit terug; heet water koelt ook spontaan af maar wordt nooit spontaan nog heter). Nu het huis: als de algemene rommeligheid van een kamer de maat is voor hoeveel energie het gaat kosten om het op te ruimen kan de algemene maat voor de rommeligheid van het huis nooit kleiner zijn dan de rommeligheid van de slordigste kamer.

Dat doet iedereen natuurlijk direct denken aan de wet van Ohm: als je alle weerstanden in een serieschakeling bij elkaar optelt kan de totale weerstand van die schakeling nooit kleiner zijn dan die van een van die weerstanden. Maar… bij een parallelschakeling is de totale weerstand altijd kleiner dan de kleinste afzonderlijke weerstand. Daarom vragen wij ons ook direct af hoe het equivalent van die parallelle schakeling in het voorbeeld van rommelige huizen en tijdsverloop eruit zou zien, gesteld dat dat equivalent bestaat. In het Ohm-voorbeeld deelt de stroom zich over de takken, waardoor de weerstanden zich als breuken laten totaliseren. Wat deelt zich op in de entropie? Negatieve orde, oftewel wanorde? Welke tegenhanger van energie (zoals geleiding dat is van weerstand) laat zich hier als breuk optellen? Een dergelijke grootheid hebben we niet en waarschijnlijk hebben we er, zo mogelijk, nog minder behoefte aan. Zou Kirchhoff dit hebben kunnen oplossen?

Maar even alle gekheid op een stokje; wie zegt dat je entropie met de wet van Ohm kunt vergelijken? De gedachtensprong is gebaseerd op een associatie die die vergelijking met optellen van rommeligheden triggerde. En wanneer je wiskunde - of rekenregels - toepast kun je oplossingen krijgen die geen fysische waarde hebben. Althans, niet altijd. Lang was de oplossing ‘wortel uit -1’ een ongeldige uitkomst, want we konden ons er niets bij voorstellen, en al helemaal niet van een fysische betekenis daaraan. Inmiddels weten we wel beter. En de oplossing 3 of -3 kan ook leiden tot het weggooien van de negatieve oplossing want die heeft voor de uitgerekende grootheid geen betekenis. Wat een verspilling van oplossingen.

Jammer dat dit niet uit te leggen valt in een economisch rendementsdenkraam, waar je van tevoren moet aangeven hoeveel een idee of onderzoek moet gaan opleveren en wanneer het geld gaat binnenstromen. En o wee als je het mis blijkt te hebben. Het is puur koffiedik-kijken, maar een foute inschatting die geld kost is niet minder dan een doodzonde wanneer het gaat om investeringen gebaseerd op intellectuele kennis. Zeg maar dag met je handje tegen onze kennismaatschappij. Ook die wordt nog steeds uitgehold.

65. Eerlijk bedoeld, maar toch een dubieus resultaat

Het invullen van vragenlijsten is een kunst op zichzelf. En ik ben het nog steeds niet meester. Neem de vraag: “Krijgt u dagelijks genoeg beweging (minimaal 30 minuten per dag)”. Dat zijn TWEE vragen - waar je maar een antwoord op mag geven - waarbij ik nee moet antwoorden op het deel “genoeg” want ik vind mijn conditie beneden peil, maar ja op die 30 minuten. Wat moet ik dan in vredesnaam invullen??? Of deze: “Heeft u de hele dag energie?” Dat is nee wanneer ik uren heb lopen surveilleren bij toetsen of de avond ervoor heb moeten werken, maar ja bij dagen in de vakantie of tussen twee pieken (werkdruk) in. Over welke hebben we het hier? Dat staat er natuurlijk weer niet bij. Of vragen naar mijn inkomen, bruto EN netto. Uit mijn hoofd weet ik dat niet en dat wil ik graag zo houden, anders wordt het veel te belangrijk. En ik kan het natuurlijk wel opzoeken, maar daar heb ik dan weer voor geen meter zin in. En ten slotte: “Denkt u dat u dagelijks alle benodigde voedingsstoffen binnen krijgt?” Het antwoord: “Dat zou ik echt niet weten” staat er niet eens bij! Nou vraag ik je.

Blijkt vervolgens dat je met een enquete niet verder kan voordat je op elke vraag een antwoord hebt gegeven. Dus dan verandert plots de situatie: was ik eerst lichtelijk apathisch tot zwaar geïrriteerd; nu ben ik ineens creatief en niet meer helemaal waarheidsgetrouw. Ik ga onzinantwoorden invullen (salaris: 10,= want dat gaat je echt niets aan!). Zouden de enquetemakers het doorhebben? Niet als een computer de volledige verwerking doet. Ojee.

Hetzelfde probleem, alleen dan heel anders, doet zich voor bij stemmen. Als ik voor de gemeenteraad moet stemmen heb ik werkelijk geen idee wat wijsheid is. Dus wat doe ik? Ik stem op iemand die ik die plek in de gemeenteraad wel gun. Heb ik hem gevraagd naar zijn opvattingen, plannen en standpunten over het leven, onze gemeente en het klimaat? Nee. Kon dat überhaupt wel? Jazeker. Waarom dat dan toch niet gedaan? Omdat zijn antwoorden mijn reeds genomen beslissing toch niet zouden hebben beïnvloed. Is dit verantwoord stemgedrag? Nee. Ben ik een uitzondering? Vast niet. Kan het beter? Ik denk van niet.

Kijk je naar de landelijke verkiezingen, dan bestudeer ik wel de plannen en standpunten van de partijen, om dan tot de conclusie te komen dat “mijn” partij er helaas alweer niet bij zit; ook de meest sympathieke partij heeft zijn rafelrandjes. Ik blijf stemmen, maar altijd strategisch, als een ware zwever. Dat lijkt op zwerver, heeft ook al zo’n appeal. De stemming over zomer- v.s. wintertijd - tenslotte - gaat gegarandeerd de verkeerde beslissing opleveren: je zal de stemmers de kost geven die denken dat je met het kiezen voor zomertijd de sneeuwbuien kunt “afschaffen” (zie uitzending van Arjen Lubach over dit onderwerp). Maar er wordt wel een beleidsbeslissing op gebaseerd die ons allemaal raakt.

Misschien is een eerste logische stap om bij een vraag naar een mening eerst objectieve informatie - voors en tegens - te geven en dan te laten kiezen, als een compleet pakketje. En objectiviteit bestaat natuurlijk niet als er een commerciële partij achter het initiatief zit, dus we hebben ook een nieuwe wet nodig die bedrijven en andere instellingen met winstoogmerk verbiedt - op straffe van faillissement - om zich met middelen als vragenlijsten te mengen in gezondheidsdebatten met burgers en gebruikers. De drang om geld te verdienen is nu eenmaal ongehoord veel sterker dan het geweten, daar dien je als overheid gewoon rekening mee te houden en actie op te nemen. En als we dat eerder hadden gedaan zouden we nu niet tot in onze vezels gereduceerd zijn tot hetzij een productiemiddel, een product of een kostenpost. Maar dat is mosterd na de maaltijd. Ik vraag me af: komen daar ooit nog weer vanaf?

64. Klopt het nou alweer niet? Pffff...

Ik zal toch niet de enige zijn die zich verbaasd heeft over de boosheid van de burger (wie dat ook is) over beslissingen die ten behoeve van het klimaat worden genomen door de overheid, maar die schuren met de belangen en wensen van diezelfde burger. Er was toch inspraak? Je kon toch meedenken en invloed uitoefenen, als je dat wilde? Blijkbaar niet, zo bleek ook vandaag weer uit Trouw (11-11-2018). Bij inspraakkwesties worden aankondigingen van de overheid over beslissingen die iedereen aangaan gedaan op plekken die de betrokken burger niet (op tijd) bereikt. We nemen aan dat iedereen op de hoogte is van de voornemens van de overheid en op welke momenten je inspraak krijgt, maar die klopt dus kennelijk niet. Het gevolg is een boze burger (zwart/wit, m/v, theoretisch danwel praktisch geschoold, jong/oud, enz.), die eigenlijk wel een punt heeft.

Vervolgens lees ik in dezelfde krant dat een promovenda op de vraag hoe ons melkwegstelsel uit de kosmologische bewegingen kan zijn ontstaan ontdekt dat er niet alleen zwaartekrachten een rol spelen maar ook krachten uit botsingen tussen al die sterrenstelsels, door al die beweging. Die zouden wellicht kunnen verklaren waarom we minder massa meten dan we verwachtten uit de theorie. Een basale aanname, de zwaartekracht regeert ons hele heelalplaatje, is misschien niet correct.

Wie schetst mijn verbazing als ik ten slotte lees, weer in dezelfde krant, dat hersenwetenschappers alle hersenactiviteiten in slechts een deel van de hersenen (het grootste deel vooraan en bovenin de hersenpan) lieten zetelen, daarbij tegelijk de conclusie trekkend dat het kleinere deel (achteraan en onderin) waarschijnlijk niet zo veel zou doen. Terwijl beschadigingen aan dat onderste stuk hersenen een slechter functioneren van de grote bovenste hersenhelft tot gevolg heeft, zonder dat die bovenste helft aantoonbaar beschadigd is. Ofwel, onze aannames ten aanzien van het kleinere onderste hersendeel waren niet juist.

Politici en wetenschappers, maar ook alle andere mensen, doen aannames die daarna zelden of nooit meer ter discussie worden gesteld. Je zou het een karakteristiek van de menselijkheid kunnen noemen. Dat kan een hoop gedoe opleveren. Dus hoe gaan we meer focussen op checken van je aannames voordat je (figuurlijk) om je heen gaat meppen? Wie het weet mag het zeggen. Maar heb je mensen om je heen dan is het altijd gedoe, daar zijn alle series en films ook op gebaseerd. Het levert gelukkig ook een hoop lol op, je verveelt je nooit.

63. Al die nullen...

Wie wat bewaart heeft wat. Heb ik zomaar een new Scientist uit maart j.l. teruggevonden, ongelezen, en ook nog met een artikel over de zon er in: Wat is er mis met de zon? Kan een mens boffen. Maar wat een schrik als ik dan lees dat we massa kwijt zijn IN ONZE EIGEN STER. De voorwaarde van ons leven op aarde en ons ijkpunt voor alle uitspraken over het heelal heeft een deuk! En je vraagt je natuurlijk af: waar is het heen? Was het er ooit wel? Was er misschien ooit zelfs nog meer dan we al dachten?

Dat laatste is natuurlijk een ja. De zon werpt een hoop energie in allerlei soorten uit waar wij niet alleen ons voordeel mee doen maar ook, tegelijkertijd, op allerlei manieren aan ten gronde kunnen gaan. Echter, die verdwenen materie is natuurlijk ook een prachtig begin van nieuwe natuurkunde. Want zo gaat dat in de natuurwetenschappen, je ontdekt een kleine afwijking (hoewel, 1500 aardmassa’s klein?, niet voor ons!) en voor je het weet is er nieuwe kennis ontwikkeld waar je steil van achterover slaat. En simsalabim, welke theorie gaat ons uitleggen waar we de verloren massa terug kunnen vinden? Zal al dat denkwerk over die donkere materie ons toch nog van pas komen.

Wie een schurfthekel aan cijfers heeft moet nu beslist stoppen met lezen, want ik ga even knallen met getallen. De aarde heeft een massa van, pak ‘m beet, een zes met vierentwintig nullen aan kilogrammen in z’n bezit. De zon bezit op zijn beurt een massa van zo’n twee met dertig nullen erachter aan kilogrammen. Althans, dat dachten we. Het zijn er, blijkt nu, een negen met 27 nullen aan kilogrammen minder en dat kun je je voorstellen als het aantal kilogrammen van vijftienhonderd aardes bij elkaar! Dat is niet gering.

En wat is nu het grote verschil tussen politiek en wetenschap? In de wetenschap ga je op zoek naar de fout, je legt alle ‘bekende’ gegevens en aannames opnieuw onder een vergrootglas en alles wordt kritisch hergeëvalueerd. Wat doen we in de politiek als we een groot geldbedrag ‘kwijt’ zijn dat de overheid aan het onderwijsveld toekende maar dat nooit de klaslokalen heeft bereikt? Nooit meer opnieuw substantieel geld toevoegen want het verdwijnt toch, en… vooral niet achterhalen wat er met dat geld gebeurd is. We zouden het antwoord wel eens bijzonder onaangenaam kunnen vinden. Lang leve de struisvogelpolitiek.

62. Voor mij een universitaire make-over, graag!

Nieuwe serie ontdekt: Franse spion-in-wording, moet alleen nog even stage lopen. Wat dan erg belangrijk blijkt te zijn is: bonnetjes bewaren. Ook als je in Afrika bent, daar ergens in de rimboe waar ze amper papier en geen pen hebben, moet je wel je consumpties kunnen verantwoorden. Het blijft ten slotte geld van de staat dat je uitgeeft, omstandigheden doen daar niets aan af. En de prioriteiten zijn ook duidelijk: al ga je honderd duizend euri over het budget heen omdat je representatief gekleed moet gaan (geef mij ook zo’n baan!), als die bonnetjes maar op orde zijn is er geen vuiltje aan de lucht. Stel je voor, lig je dood te gaan in zo’n martelkelder en dan is je laatste gedachte: waar zou nou toch in vredesnaam dat bonnetje van dat hotel vorige week zijn gebleven? Het relativeert natuurlijk wel.

Wij Nederlanders zijn daar veel reëler in, volgens mij. Wij laten wetenschappers beoordelen op het aantal publicaties en de plek waar ze uitkomen. Meer creativiteit of nuances in de beoordeling brengen we gewoon niet op! En we vinden onderwijs door wetenschappelijk geschoolden zooooo belangrijk, maar diezelfde “onderwijzers” moeten het er wel even naast hun onderzoek “bij doen”. Terwijl les geven dus vrij algemeen de neiging lijkt te hebben om al je andere bezigheden naar de pruimentijd door te verwijzen. En we zijn allemaal zo dol op onze mobieltjes en iPads, maar voor fundamenteel onderzoek willen we (lees: het bedrijfsleven) niet betalen. Rendement op de korte termijn zal zeer waarschijnlijk te laag zijn. En als je wordt geregeerd door het bedrijfsleven, zoals wij, zal je moeten dansen naar de pijpen van het bedrijfsleven. Niets aan te doen, dat is de prijs van onze welvaart. Hebben we met z’n allen alweer voor gekozen.

Maar wat als we een manier konden bedenken om wetenschap transparanter te maken en beter te delen met het publiek dat daar interesse in heeft, zodanig dat het niet duur wordt of zelfs geld oplevert! Dan vind ik die suggesties die Willem Schinkel geeft in zijn brief Waarom ik niet actie voer voor de universiteit, van 22 september 2008 (lezing uit oktober 2008, bron: Groene.nl) wel tot nadenken stemmen; ik word er op voorhand blij van! Het is wel een hard beeld dat geschetst wordt; misschien kan ook in de academische wereld een en ander zodanig anders georganiseerd worden dat we er met z’n allen meer vruchten van plukken. De ontwikkelingen die het mbo nu doormaakt zijn in dat opzicht alleen al een flinke stap in de goede richting.

Laten we dit als onze nieuwe identiteit gaan zien: leesboeken, leerboeken, onderzoeken en -resultaten vrij toegankelijk voor wie wil. Omdat we geestelijke inhoud belangrijker vinden.

61. We zijn eruit! Toch?

Achtergrondstraling

Uit theoretische berekeningen, deels gestoeld op waarnemingen van de kosmische achtergrondstraling, verwachten sterrenkundigen een bepaalde hoeveelheid materie waar het complete heelal uit moet zijn opgebouwd. Bij die hoeveelheden moeten snelheden van sterrenstelsels die veel verder weg staan ook een bepaalde waarde hebben, maar die klopte steeds niet. Onder andere donkere materie moest deze discrepantie verklaren, maar nu lijkt dan toch dat de vermiste hoeveelheid materie wel degelijk aanwezig is, en zelfs in de vorm van baryonen; het idee donkere materie mag weer terug in de kast! Aldus het artikel The Last of the Universe’s Ordinary Matter Has Been Found door Katia Moskvitch, september 10, 2018 in //www.quantamagazine.org/the-last-of-the-universes-ordinary-matter-has-been-found-20180910/.

Laten we donkere materie als een bijzonder creatief stukje natuurkunde blijven zien, dat nu helaas toch niet de beloftes inlost - snif - en het bewaren voor een later moment als we tegen een probleem oplopen dat hier wel mee opgelost kan worden. Zo doen ze dat in de wiskunde ten slotte ook.

Deze kwestie zou de wetenschap mooi aan kunnen grijpen om ‘het grote publiek’ te laten zien hoe wetenschap werkt en waarom het “dus” geen mening is, ondanks dat meningen er ontegenzeggelijk een grote rol in spelen. Het verschil kan getoond worden door de verschillende stappen te laten meeleven, als het ware.

Hier is een onderzoeksgroep op het spoor van de laatste ontbrekende materie gekomen, niets mysterieus aan de aard ervan, met onderzoeksmethodes die kunnen en zullen worden gereproduceerd (of ontkracht) door andere onderzoeksgroepen. Daar zullen vervolgens de oorspronkelijke resultaten wel of niet weer opduiken; de conclusies worden bevestigd of weerlegd. Als elke stap breed wordt gedeeld met het grote publiek dan kan die zien hoe meningen kunnen leiden tot theorieën die vervolgens bevestigd kunnen worden met onweerlegbare meetgegevens, waarbij de interpretatie ervan volgens regels gebeurt die niets meer met “een mening” te maken hebben maar slechts tot de enig juiste conclusie kunnen leiden.

Wanneer een groter publiek dit proces kan volgen en zelfs begrijpen kan wetenschap weer meer gewicht krijgen bij grote, moeilijke, maatschappelijke beslissingen en niet meer zonder meer worden afgedaan als “ook maar een mening” of zelfs “nepnieuws”. Daar zijn we hard aan toe.

60. Vakantie is hard werken

Wanneer je als sporter hard traint om een bepaald resultaat te bereiken, denk aan meer conditie, kracht, coördinatie enz., neem je op gezette tijden pauzes om je spieren rust te gunnen en het herstelproces z’n werk te laten doen. Door rustpauzes in de training in te lassen krijgen spieren de kans te herstellen en te groeien en wordt overbelasting van de spieren tegengegaan. Als je dat goed weet te timen kun je je prestaties verbeteren. Daar zijn eindeloos veel mensen al een eeuwigheid eindeloos mee aan het experimenteren.

Bij mentale trainingen gebeurt volgens mij hetzelfde. Als student kon ik op een dag maximaal zoveel uren studeren, afhankelijk van de moeilijkheidsgraad van het onderwerp en mijn geestelijke conditie op dat moment. Door op het juiste moment pauzes in te lassen (NIET tijdens een flow!, die vernietig je dan juist) kon ik mijn studietijd voor die dag nog wat oprekken als de toetsdatum gevaarlijk dichtbij kwam. Hoe minder pauzes des te minder ik gaandeweg ging opnemen en ook cruciaal was een hoeveelheid “inzinktijd”: nadat je iets geleerd hebt moet het in je hoofd, in je systeem, settelen. Een nacht slapen, een korte of lange vakantie, een andere activiteit zoals wandelen ondernemen, dat is nodig om je hersens het geleerde te laten consolideren. Zie hiervoor ook het zeer leesbare stukje Onvoldoende rustpauzes nefast voor het leerproces op de website oxalisconsult.be van 7 augustus 2018. Citaat van de professoren Soren Ashley en Joel Pearson (Australische universiteit) hierin: “Het concept dat oefening tot perfectie leidt, heeft zijn limieten. (…) Wanneer er teveel wordt geoefend, treedt onvermijdelijk de wet van de dalende opbrengsten in werking. Het aanleren van nieuwe vaardigheden vergt telkens een aanpassing van het brein. Om de nieuw verworven vaardigheden vast te houden, moeten die nieuwe hersenverbindingen worden geconsolideerd door een transfer van het korte termijngeheugen naar het lange termijngeheugen.”

Dit betekent voor de discussie die momenteel gevoerd wordt over alle veronderstelde voordelen van minder zomervakantie voor docenten en leerlingen en concepten als doorleren in de zomer om “er maar niet uit te raken” dat korter vakantie en doorleren in de zomer dus waarschijnlijk schadelijker zal zijn dan ontspannen vakantie vieren.

Misschien kunnen we een klein experimentje doen, samen met de beleidsmakers van het onderwijs en hun adviseurs. Niets doen is geen onderdeel van de Nederlandse indentiteit, die is gestoeld op de aloude Christelijke traditie van Rust Roest! en Ledigheid is des duivels oorkussen. Ik stel voor dat we met z’n allen een jaartje gaan doorwerken zonder weekend en vakantie, twaalf uur per dag aan dat bureau. Gewoon als experiment om eens te ervaren hoe het is om nooit de opgenomen stof eens goed te verwerken. En dan pas daar op reflecteren na een stevige sabbatical, want dat ervoor doen levert natuurlijk alleen maar onzinconclusies op. Wel leuk natuurlijk om zowel ervoor als erna te reflecteren en dan de resultaten daarvan te vergelijken. Mag ik die resltaten voor en na dan ook inzien?