Nieuwste blogberichten

2017: Achter de schermen (deel 2/2)

Bij het jaaroverzicht 2017 toonde ik gisteren al 17 foto’s van hoe het was achter de schermen. Vandaag nog eens 2 filmpjes, 0 tekeningen en 17 foto’s.

Op weg naar lezingen in binnen- en buitenland

Muur.

Op weg naar mijn lezing in Gent zag ik deze muurschildering met een draak aan de tramhalte.

Glitch-art.

Voor de lezing in Antwerpen zocht ik de wandelroute op in Google Maps. Zo produceerde ik per ongeluk dit staaltje glitch-art.

Grote Zaal.

De aankondiging voor mijn lezing in Antwerpen. Glamoureus, hè?

Amsterdam.

Op weg naar een doctoraatsverdediging aan de VU Amsterdam zag ik wonderlijke architectuur.

English Breakfast.

Voor mijn lezing in Londen nam ik een stevig ontbijt.

Podcast.

Achter de schermen bij de podcast-opname van Thinkative in Londen. We hadden een lokaal geboekt, maar dat was op slot. Daarom palmden we de senior common room in.

Huiselijk geluk: van tuinsafari tot koekjes bakken

WitvlakvlinderRups.

Onze tuin kreeg bezoek van de kleurrijke rups van de witvlakvlinder.

Kolibrievlinder.

En van de kolibrievlinder.

Van de kolibrievlinder maakte ik ook een filmpje:

Onze tuin was ook het toneel voor een episch gevecht tussen twee grote rupsendoders:

Tafeltje.

Voor het kunstproject Hokjesdenken hadden we een bijpassend tafeltje nodig. Ik had de planken buiten geverfd. Daarna hielp Danny me om de panelen aan elkaar te schroeven, terwijl ons zoontje tuinman speelde.

Schilderen.

Intussen doen mijn oude tekenplank, penselen en verf ook weer dienst. <3

Mood.

Mood.

Koekjes.

We bakten thuis koekjes. De kleuter vond het gevoel van deeg kneden al even vies als ik. En met deze foto is het ook duidelijk waarom een Instagram-account niet aan ons is besteed. :)

Lego.

Tijdens ons uitstapje naar de Lego-tentoonstelling werden we alsnog herinnerd aan ons werk.

Luchtbeelden

Lucht.

De lucht had mooie kleuren.

Lucht.

Echt heel mooie kleuren.

Lucht.

En soms ook zonnestralen (eigenlijk: wolkenstralen).

Maan.

Vaarwel 2017!

Beste wensen voor 2018!

2017: Achter de schermen (deel 1/2)

Bij het jaaroverzicht 2017 toon ik 17 foto’s van hoe het was achter de schermen. Morgen volgen er nog 17.

Mijn werk in Leuven

Portret.

Aan het begin van dit jaar had ik een Officieel Portret nodig om toe te voegen aan de fotogallerij naast het kantoor van de decaan. Ik vroeg Danny om een foto te maken. Onze kleuter wou er ook graag bij staan.

To Do.

Bijna alles wat mijn jaaroverzicht haalt is ooit gestart als een puntje op een dergelijke to-do-lijst. Hier zet ik enkel grotere doelen op (vakken, artikels, lezingen). Per week maak ik vaak nog een kleiner briefje met prioriteiten – op piekmomenten doe ik dat zelfs per dag. Drie à vier keer per jaar maak ik een nieuwe meesterlijst. Hoewel het altijd een hele waslijst is, geeft het mij vooral een opgelucht gevoel, omdat het risico klein is dat ik belangrijke dingen zal vergeten.

Bord.

2017 was andermaal niet het jaar dat ik leerde overzichtelijke schema’s te maken aan bord.

Enkele observaties vanop planeet Academia.

Enkele observaties vanop planeet Academia.

Pendelen

Kapel.

Op weg naar het werk zie ik het gerestaureerde dak van de kapel weerspiegeld in de ramen aan de overkant.

Sneeuw.

Met de trein naar het werk gaan is soms: blij zijn dat je niet met de auto heel de weg door de sneeuw moet.

Pendelen.

Met de trein naar het werk gaan is soms ook: schrikken van stickers op de auto van een medependelaar.

De Jonge Academie in Brussel

Dino.

Man, zoon en ouders kwamen naar mijn inauguratie bij de Jonge Academie, maar eerst gingen ze naar de dinoskeletten kijken in het Koninklijk Belgisch Museum voor Natuurwetenschappen.

MaJA.

Op weg naar een van de bijeenkomsten van de Jonge Academie.

March for Science in Brussel

Interview.

Terwijl ik een interview gaf vanop de March for Science in Brussel, maakte César Urbina Blanco deze foto.

Verloving, huwelijksreis naar Enschede en ceremonie

Verlovingsring.

Aan het begin van dit jaar droeg ik deze verlovingsring. Op de achtergrond onze amaryllis die toen bloeide.

Analemma.

Aan de kerk van Enschede deed ik wat research voor een column over zonnewijzers en het analemma.

Aliens.

Big Brother zag dat we aliens waren.

Ketting.

Deze ketting ben ik de dag nadien verloren. Gelukkig hebben we de foto nog.

Street Art.

Op zoek naar een jurk voor de ceremonie maakte ik deze foto van grafittikunstenaars in actie.

Huwelijkstaart en regenboogtaart.

Links: als twee natuurkundigen trouwen staan er vergelijkingen op hun huwelijkstaart; gebaseerd op een cartoon van xkcd. Rechts: het was niet eens mijn verjaardag, maar deze regenboogtaart was ook behoorlijk fantastisch!

Schilderij.

Dit schilderij maakte Shuktara Momtaz voor ons huwelijk. Het heet “Reflection” en hangt sindsdien in onze keuken. De foto is onderbelicht; in het echt zijn de kleuren nog veel mooier!

Morgen deel 2.

Jaaroverzicht 2017

Terwijl Dagobert Duck zijn goudstukken telt, tellen wetenschappers hun publicaties van het voorbije jaar.Het maken van een jaarverslag is intussen een traditie op mijn blog.* Academici tellen niet hun centen, zoals Dagobert Duck, maar wel hun publicaties en andere kwantificeerbare output. In deze bloginventaris link ik nieuwe puntjes op mijn CV aan blogposts van het voorbije kalenderjaar.

Publicaties

Gedrukt: +2

Online verschenen: +1

The Snow White problem.

Samenvatting van mijn recentste artikel: “The Snow White problem”.

Aanvaard, maar nog niet verschenen: +2

  • S. Wenmackers, “Do Infinitesimal Probabilities Neutralize the Infinite Utility in Pascal’s Wager?”, Book chapter (invited) for “Classic Arguments in the History of Philosophy: Pascal’s Wager”, P. Bartha and L. Pasternack (eds.) forthcoming with CUP. (Preprint available upon request.)
  • S. Wenmackers, “Lost in Space and Time: A Quest for Conceptual Spaces in Physics”, Book chapter for “Conceptual Spaces and Their Applications”, accepted in 2017 pending final revision. (Preprint available upon request.)

Onderzoeksprojecten goedgekeurd: +2

Verenigingen: +1

  • Op 16 maart werd ik geïnaugureerd in de Troonzaal van het Academiepaleis en vanaf 1 april 2017 was ik dan officieel lid van de Jonge Academie. Een aantal van de activiteiten hieronder zijn hier een rechtstreeks gevolg van. :-)

(meer…)

Interview in dS

Sinds het voorjaar ben ik lid van de Jonge Academie. Eind november werkten de Jonge Academie en De Standaard samen aan de tweede Week van het Weten: gedurende vijf dagen verschenen er interviews met telkens drie andere jonge onderzoekers van verschillende disciplines over een centraal thema. De bedoeling was duidelijk te maken dat geen enkele wetenschappelijke discipline de waarheid in pacht heeft, maar dat we samen wel een heel eind komen. Daarom was er ook telkens een (beknopte) conclusie.

In die context verscheen in de Standaard op 24 november 2017 onderstaand interview met mij over de vraag “Hoeveel slimmer kunnen wij nog worden?” Dit artikel werd dus niet door mij geschreven: het werd opgetekend door Pieter Van Dooren (bron).

Sommige dingen zullen onbereikbaar blijven, omdat wij mensen slechts over een beperkte tijd en middelen beschikken. Maar we kunnen nog veel meer dan vandaag, zegt wetenschapsfilosoof Sylvia Wenmackers.

‘Slimheid is eigenlijk geen echt bruikbaar concept. Er zijn tientallen definities van intelligentie, en al komen die meestal wel ergens neer op het vermogen om met beperkte middelen binnen een redelijke tijd tot een oplossing te komen, ze zijn te breed en te divers om toetsbaar te zijn. En vaak zijn ze opgezet om te “bewijzen” dat we “slimmer” zijn dan dieren, of machines. Ooit bestudeerden psychologen het schaken, iets “typisch menselijks” dat computers nooit zouden benaderen.’

‘Wat dan wel een zinnige vraag is? Waar we als mens onze intellectuele vermogens aan willen besteden. Wat is waardevol, wat is wijsheid? Niet dat ik de antwoorden daarop heb. Die verschuiven trouwens voortdurend.’

‘De evolutie leert ons dat organismen blijven “vooruitgaan”. Maar dat speelt op zo’n grote tijdschaal dat het niet te voorspellen is waar we zullen uitkomen. Het vertelt me wel dat we nog heel wat marge hebben. Misschien hebben de transhumanisten gelijk en zullen we voortleven als mens/machine. Maar hoeveel procent chips er ook inzitten, het blijven onze afstammelingen. Een “mens” moet je nu eenmaal zien als het biologisch wezen plus zijn technologie. Een bril maakt je niet minder mens. Een computerchip vol artificiële intelligentie ook niet. Dat is evengoed een werktuig. Ze helpen je om ten volle mens te zijn.’

‘Mijn vakgebied is heel lang van het individuele denken uitgegaan, al sedert het “ik denk, dus ik ben” van Descartes. Maar eigenlijk moet je niet naar een mens kijken, maar naar de mensheid. Eén individu kan al heel lang niet meer functioneren. We maken van zoveel kennis, ervaring en kunde gebruik, dat die wel verdeeld moet zitten, over metselaars, artsen, kernfysici, boswachters, juristen, noem maar op. Allemaal hebben ze elkaar nodig om voluit mens te kunnen zijn.

‘Historici hebben lang alleen naar koningen gekeken, ten onrechte. Ook de geschiedenis van de wetenschap – het betere denken – wordt vertekend door je te focussen op de topfiguren. Kamerlingh Onnes kreeg er de Nobelprijs voor, maar zijn labtechnicus was de enige die vloeibaar helium kon maken. Pascal komt uit zijn publicaties als een groot wiskundige, maar in zijn privécorrespondentie met Fermat zie je hem worstelen en knoeien. Publicaties zijn nu eenmaal hervertellingen, die weinig zeggen over hoe wetenschappers echt denken.’

‘We hebben in het onderzoek naar het denken een tijd lang te veel aandacht gehad voor het genie. Er zijn weinig indicaties dat genieën nodig zijn voor de vaart der volkeren.’

‘Maar goed, onze kennis groeit voortdurend, en het lijkt alleen maar sneller te gaan. Hoe lang gaat het individu nog meekunnen met de horde? Onlangs zag ik een radeloze oude man aan een parkeerautomaat. Hij had al drie keer betaald, en bleef maar verwachten dat er iets uit een van de vele spleten van het toestel naar buiten zou komen, terwijl zijn ticketjes in een bakje binnenin het toestel vielen. Het maakte me bang. Hoe “slim” een technologie ook is, als we ze te snel invoeren, hebben we iets heel doms gedaan. Daar is geen kennis nodig, maar wijsheid.’

‘Van de andere kant: op een iets langere tijdschaal is er minder aan de hand. De volgende generatie is wel mee. We zijn nu eenmaal geëvolueerd tot hersendieren, bij gebrek aan een pantser of gifklieren. Wie niet sterk is, moet slim zijn. Maar moet het nog slimmer? Altijd rijker willen worden is ook nutteloos, tenzij je het geld gebruikt. Maar we zijn met genoeg om tegelijk vooruit te gaan en de rotzooi van de vooruitgang, zoals klimaatopwarming, op te ruimen.’

‘Zelf heb ik niet de indruk dat ik “slimmer” word, hoeveel ik ook studeer. Maar ik heb wel het gevoel dat ik met mijn constante hersenvermogen steeds ingewikkelder vragen aankan. Eens je iets heel goed beheerst, komen je hersenen met bochtafsnijdende vuistregels, zodat er weer denkruimte vrijkomt. Of ik ook wijzer geworden ben, daar durf ik niets over te zeggen. Wijsheid ligt voorbij kennis, intelligentie en wetenschap. Dan gaan waarden meespelen, en die zijn niet objectief te vangen. Wat ik wel geleerd heb: wetenschap kan de wijsheid wel voeden, maar niet vervangen.’

Selectievertekening

Deze column verscheen in Eos (december 2017)

Wetenschap kent een lange geschiedenis. We kunnen niet alles onderwijzen, dus moeten we keuzes maken. We focussen op de hypotheses die het langst standhielden en de experimenten die de grootste vooruitgang brachten. Apart beschouwd lijkt elke selectie prima te verantwoorden.

Doordat we telkens op dezelfde manier selecteren, ontstaat er echter een nieuw, fictief verhaal. Van Archimedes tot Einstein: één reeks doorbraken van genieën.* Door alle fouten en dwaalwegen te verzwijgen en niet te reppen over het netwerk van andere mensen rond het canon van grote namen, ontstaat er een mythe van feilloze wetenschap. Onmenselijk en onwaar. Terwijl schooltoetsen naar andere vaardigheden peilen, dragen we ongemerkt dit valse beeld over aan een nieuwe generatie.

De eigen ervaring van leerlingen in STEM-vakken staat er mijlenver vanaf: het oplossen van de oefeningen wil niet meteen lukken. Waarom zou je het nog proberen, als je toch duidelijk geen genie bent? Naarmate leerlingen zichzelf minder herkennen in de aangereikte rolmodellen, kunnen ze zich moeilijker voorstellen zelf ooit iets nieuws bij te dragen.

Onze cultuur is doordrongen geraakt van deze mythes. Oude stripverhalen beelden verstrooide professors vrijwel altijd op stereotiepe wijze af: Barabas met de baard van Archimedes of Gobelijn met de wilde haardos van Einstein. Terwijl er in de menselijke geschiedenis slechts één Archimedes is geweest en één Einstein, lopen er in stripverhalen intussen vele klonen rond. Voortschrijdend inzicht over de impact van deze beelden, vooral bij jonge kinderen, doet hedendaagse illustratoren gelukkig wel actief zoeken naar diverse rolmodellen. Een kinderboek van Andrea Beaty, vertaald als Roza Rozeur, ingenieur, is een mooi voorbeeld van hoe het anders kan. Het prentenboek schenkt aandacht aan karaktereigenschappen die nuttig zijn voor toekomstige uitvinders, zoals nieuwsgierigheid, teamgeest en volharding.

Dat laatste verhoogt in vrijwel alle domeinen de slaagkansen: in economie, sport, kunst en ook wiskunde en wetenschappen. Hoewel zelfvertrouwen geen garantie biedt op slagen, is gebrek eraan wel de beste garantie op falen. Succesvolle voorbeelden van mensen die op jezelf lijken werken motiverend. Daarom zijn afbeeldingen en verhalen met tegen-stereotiepe rolmodellen zo belangrijk. Een prachtig voorbeeld hiervan is de film Hidden Figures van Theodore Melfi. Die toont het leven van drie Afro-Amerikaanse vrouwen die als menselijke computers werkten bij de NASA voor en tijdens de maanlanding.

Biografieën van dergelijke vrouwen lezen, roept vragen op over hoe volledig de standaardlijst van grote namen is. Brede stereotypen in onze cultuur beïnvloeden hoe we de competenties van anderen inschatten. In een zorgcontext schatten we automatisch en onbewust de competenties van vrouwen hoger in dan die van mannen. In STEM werkt de bias omgekeerd. Dat beïnvloedt ons bij cruciale keuzemomenten in ons leven. Het verhoogt ook de kans op onderschatting van atypische successen achteraf. Bovendien verkiezen mensen onbewust collega’s die meer op henzelf lijken, wat het nog moeilijker maakt voor leden van sterk ondervertegenwoordigde groepen om de status quo te veranderen.

Ook nu nog rapporteren vrouwelijke onderzoekers in sectoren waarin zij sterk ondervertegenwoordigd zijn (zoals STEM-richtingen, filosofie en economie) dat ze meer bewezen moeten hebben opdat vakgenoten hen als ‘gelijkwaardig’ behandelden. Dat leidt tot extra druk en kan zelftwijfel voeden – twee redenen die het waarschijnlijker maken dat deze vrouwen het vakgebied verlaten. Soortgelijke processen spelen bij de ondervertegenwoordiging van etnische groepen. Door deze uitstroom van onderschatte, competente mensen krijgen we niet de beste wetenschap die mogelijk is. Sollicitatiebrieven, ingestuurde artikels en onderzoeksprojecten anoniem beoordelen blijkt een probaat middel om het percentage geselecteerde vrouwen te verhogen.** Dat toont ook aan dat de systematische onderschatting onterecht is.

Laat ik eindigen met een landbouwmetafoor. Ja, we moeten het kaf van het koren scheiden. Maar als we ons blindstaren op de gouden graankorrels, dan dreigen we de schutblaadjes en de gehele plant uit het oog te verliezen. Nochtans heb je die nodig om nieuwe korrels te laten groeien. Na de oogst beschouwen we de wortels als afval, maar toekomstige landbouwers moeten weten hoe de hele plant eruitziet. Daarvoor hoef je niet elk exemplaar op elk veld tot in detail te tonen. Maar wel enkele, en het liefst van verschillende variëteiten. Monocultuur mag dan efficiënt lijken op korte termijn, uiteindelijk is diversiteit een betere investering.

Aanvullingen:

*: Zie: Leslie et al. Science (2015) Expectations of brilliance underlie gender distributions across academic disciplines. Of kijk bijvoorbeeld naar Everything is a remix van Kirby Ferguson voor een andere visie op hoe vernieuwing in kunst, technologie en wetenschap tot stand komt.

**: Waar mogelijk anoniem beoordelen van examens, ingezonden artikels, CVs en dergelijke is dan ook een belangrijke aanbeveling uit het rapport Women in Philosophy in the UK. Deze maatregel is gericht op het nastreven van kwaliteit als belangrijkste criterium en het uitschakelen van impliciete bias.

Het tapijt van Sierpiński

Kunst en wetenschap zijn abstracte begrippen, maar wat gebeurt er als je een kunstenaar en een wetenschapper laat samenwerken aan een concreet project? Chaos gegarandeerd, maar komen er ook mooie dingen uit? Lees en oordel zelf.

Deze column is eerder verschenen in het zomernummer van Eos en op de Eos-website.

Sierpiński.

Iteraties van het tapijt van Sierpiński.

Het voorbije academiejaar liep er een pilootproject waarbij studenten van de Leuvense kunstacademie SLAC gekoppeld werden aan onderzoekers van de KU Leuven. Het project PiLoT1 werd vanuit de universiteit ondersteund door een STEM-coördinator. Het acroniem STEM is gebaseerd op de Engelstalige benamingen voor natuurwetenschappen, technologie, werktuigbouw en wiskunde. Op scholen leidt STEM tot mooie projecten, waarbij deze disciplines geïntegreerd worden. Eenzijdige STEM-promotie heeft echter ook een schaduwzijde: een impliciete suggestie dat andere disciplines minder relevant zouden zijn. Alsof menswetenschappen en talen niet even noodzakelijk zijn om jongeren voor te bereiden op een leven in onze toekomstige maatschappij.

STEAM, met de A van Arts, slaat een brug tussen kunsten en wetenschappen.

Ook de kunsten vallen buiten STEM. In reactie daarop werd STEAM voorgesteld, met de A van Arts erbij, om een brug te slaan tussen kunsten en wetenschappen. Ontwikkelaars van nieuwe technologieën, ingenieurs en architecten wegen immers ook esthetische criteria mee in hun ontwerpen. Door de intrinsieke schoonheid van wiskunde en wetenschap uit te lichten, kan bovendien de promotie van deze disciplines bevorderd worden. Omgekeerd kunnen kunstenaars zich onderscheiden door nieuwe materialen toe te passen, zoals Anish Kapoor die als enige Vantablack mag gebruiken. Dit is de zwartste verf ter wereld op basis van verticaal gealigneerde koolstofnanobuisjes. Daarnaast reageren sommige kunstenaars in hun werk op maatschappelijk ingrijpende gevolgen van ontwikkelingen in STEM-domeinen.Ik nam deel aan het STEAM-project PiLoT1 en werkte samen met Shuktara Momtaz. Ze is afkomstig uit Bangladesh en kwam naar België om haar opleiding in de architectuur te voltooien. Intussen werkt ze bij een ingenieursbureau en ’s avonds schildert ze in het vakoverschrijdend atelier. Het doel was om elkaar te inspireren en de resultaten te tonen in een afsluitende tentoonstelling met als thema “Chaos”.

Voor mij als fysicus speelt het begrip chaos een positieve rol: het helpt verklaren hoe eenvoudige deterministische systemen toch zeer complex, praktisch onvoorspelbaar gedrag kunnen vertonen. De meeste deelnemende kunstenaars associeerden chaos met negatieve of bedreigende emoties. Zo ook Shuktara. Zij verwoordde het als volgt: “Ondanks de chaos rond me, leef ik best.” Via onze gesprekken ontdekte ik wat ze hiermee bedoelde: als vrouw van niet-Westerse origine heeft ze in haar leven al veel discriminatie ervaren, maar ze laat het hoofd niet hangen en werkt hard aan een betere toekomst voor haar dochters.

We gingen op zoek naar een vorm om onze visies op chaos in een kunstwerk te verweven. Ik suggereerde een vorm die ontstaat door dezelfde regel op steeds kleinere schaal te herhalen. Dit zijn iteraties van een fractal, bijvoorbeeld het tapijt van Sierpiński: beginnend met een vierkant, telkens het midden van de overblijvende vierkanten weghalen. Shuktara was meteen enthousiast over het voorstel en stelde voor om er een kubus van te maken. Bij het FabLab kon ik de platen met een computergestuurde CO2-laser uitsnijden. (Meer details over de fractal en het FabLab-avontuur lees je hier.)

De zijvlakken van onze kubus zien er niet chaotisch uit, maar juist zeer geordend. Toch is er voor wetenschappers een nauwe relatie tussen fractals en chaos: fractals zijn vreemde attractoren die de baan bepalen van een deterministisch systeem dat zich chaotisch gedraagt. De chaos die bij deze fractal hoort, zie je dus niet in ons kunstwerk, maar is impliciet aanwezig.

PiLoT1.

Portret van Shuktara en Sylvia met hun kunstwerk tijdens de vernissage van PiLoT1. (Foto gemaakt door een dochter van Shuktara.)

De binnenkant beschilderde Shuktara met blauwe tinten acrylverf. Omdat het individu de wereld om zich heen niet of nauwelijks kan veranderen is de buitenkant onbewerkt gebleven. Zodra we ons buitenshuis begeven zijn we onderworpen aan hokjesdenken: andere mensen delen ons in – meestal op basis van uiterlijke kenmerken, zoals huidskleur en geslacht. Deze categorisatie gaat gepaard met oordelen en dat werpt schaduwen op ons leven. Bovendien herhalen de processen zich op verschillende niveaus: discriminatie kan optreden in individuele contacten, maar uitsluiting kan ook geïnstitutionaliseerd raken en zo steeds grotere schaduwen werpen. Deze schaalonafhankelijkheid wordt op een abstracte manier getoond in de zijvlakken van de kubus.

Hokjesdenken helpt ons op korte termijn om de chaos om ons heen te bestieren, maar veroorzaakt op langere termijn nieuwe chaos. Of we nu over STEM of STEAM praten, uiteindelijk moet het doel zijn om over de grenzen van ons eigen vak de wereld in te kijken, met een open vizier. Wellicht kunnen gesprekken tussen individuen een goede basis vormen voor zo’n nieuwe invalshoek: precies de meerwaarde van dit project.

Punthoofd

Deze column is verschenen in het september-nummer van Eos.

Shadow_Pedersen.

Illustratie uit 1847 van Vilhelm Pedersen bij het sprookje Skyggen van Andersen. (Bron afbeelding.)

Als kind hield ik mijn schaduw nauwlettend in het oog. Skyggen, of De schaduw, een sprookje uit 1847 van Hans Christian Andersen, had me waakzaam gemaakt. In Skyggen vertelt Andersen het verhaal van een geleerde die zijn schaduw verloor. Hoewel het een sprookje is, loopt het met de geleerde niet goed af.

Intussen weet ik dat het fysisch gezien niet mogelijk is om je schaduw te verliezen – ze blijft een trouwe metgezel tijdens eenzame wandeltochten. Ze loopt nooit te snel en klaagt evenmin. En je kan er veel van leren, vooral over optica.

Op een zonnige dag wandel ik voorbij een rij platanen. De schaduwen van hun stammen liggen als hordes over de weg. Telkens als ik de volgende schaduwhorde nader, zie ik hoe de schaduw van de boomstam die van mijn hoofd als het ware aanzuigt. En als ik weer uit de schaduw stap, blijft mijn schaduw er net iets langer aan plakken.

De straat maakt een bocht en daar voorbij verduisteren de kruinen bijna het hele wegdek. Als ik hier op een vroege ochtend voorbijkom, maakt de vochtige lucht de zonnestralen tussen de blaadjes zichtbaar en ontstaat er een zonneharp. Nu is er enkel het herkenbare schaduwpatroon van de blaadjes op de grond. Door de lichte bries verschuiven de schaduwen voortdurend, waarbij ze elkaar op vreemde wijze beïnvloeden. Mijn aandacht gaat er zo naar uit dat ik maar net op tijd aan de kant kan springen als er plots een auto opduikt. Oef, ik heb mijn schaduw nog!

In de berm sta ik vlakbij een boomstam. De schaduw nabij de stam is mooi afgelijnd. Naarmate ze verder van de boom af valt, komt er een bredere band halfschaduw naast de kernschaduw. Die halfschaduw ontstaat doordat de zon geen perfecte puntbron is. Lichtstralen van één kant van de zon belichten dit deel van de straat nog wel, maar stralen van de andere kant worden afgeblokt. De blaadjes van mijn boom hangen bovenaan in de kruin en bevinden zich dus verder van de straat dan de stam. Daardoor lijnt de schaduw van de blaadjes zich over het algemeen het minst scherp af. Bovendien zit er variatie in de afstand tussen de blaadjes onderling en de grond, wat voor een prettige afwisseling zorgt van donkere en minder donkere schaduwen.

De aflijning van mijn eigen schaduw varieert op dezelfde manier: van voeten naar hoofd neemt de afstand tot de straat toe en daarbij ontstaat er een steeds bredere zone met halfschaduw. Als de halfschaduw van mijn hoofd overlapt met de halfschaduw van een boomstam, dan wordt die zone ongeveer even donker als de kernschaduw. Doordat het donkere gebied iets groter wordt, lijkt mijn schaduw telkens te versnellen naar de volgende schaduw en er aan de andere kant iets trager van los te komen.

In het Engels heet dit fenomeen het shadow blister effect; ook shadow bulges komt voor. Ik vind blaren en builen geen goede associatie bij zo’n mooi optisch effect, al kan je bulges ook vertalen als opbolling, aanzwelling of uitdijing. Voor zover ik weet is er geen Nederlandse term voor dit fenomeen. Met goedkeuring van een Twitter-panel stel ik ‘schaduwvervloeiing’ voor.

Thuis staat de zon al laag. De schaduwrand van het raam valt op de tegenoverliggende muur. Ik ga voor het raam staan, zodat de schaduw van mijn hoofd binnen de lichtvlek van het raam valt. Dan ga ik op mijn tenen staan, waardoor mijn schaduwkruin zich uitrekt naar de schaduwzone erboven. Als ik mijn hand opsteek, zie ik dat ook de schaduwen van mijn vingers langer lijken te worden in de nabijheid van de schaduwrand. En als ik de vingers van mijn hand niet helemaal spreid, dan vervloeien ook de schaduwen van mijn vingers. Ik krijg er niet alleen een punthoofd van, maar ook ET-vingers en zwemvliezen.

Punthoofd.

Punthoofd.

Schaduwvervloeiing.

Schaduwvervloeiing tussen de schaduw van mijn vingers en de schaduw van de bovenkant van het raam.

In het sprookje van Andersen onderging de brave geleerde ook een metamorfose. Hij verarmde, vermagerde en werd uiteindelijk geëxecuteerd, terwijl zijn rijke, vadsige schaduw met een prinses kon huwen. Dan kom ik er met mijn punthoofd toch beter vanaf.

PS: Bij Wikisource kan je de Engelstalige versie van het sprookje integraal online lezen.

Alle tijd van de wereld

We hebben het zo druk dat we vergeten dat de universele standaardtijd een menselijk construct is. Met eenvoudige middelen kunnen we de afwijking tussen onze klok en de ware zonnetijd zichtbaar maken.

Deze column is eerder verschenen in het juni-nummer van Eos en op de Eos-website.

Als je een jaar lang elke dag om 12 uur de positie van de zon vastlegt, ontstaat uiteindelijk een achtfiguur. Dat patroon heet het analemma van de zon.. In de zomer komt de zon hoger boven de horizon dan in de winter: dat correspondeert met de hoogteverschillen in het analemma. Maar van waar komt de afwijking naar het oosten en het westen? Die is het gevolg van de zogeheten tijdsvereffening, die het verschil tussen de zonnetijd en de kloktijd aanduidt. Die ingreep voerden onze voorouders in toen ze merkten dat niet elke zonnedag even lang was.

De eerste analemma’s maakte men door de schaduw van een stok op een vast tijdstip te noteren. Later deden wetenschappers dat met meervoudig belichte foto’s. Tegenwoordig kan je digitale foto’s in elkaar voegen (zie foto hieronder voor een simulatie). Die hedendaagse analemma’s worden gretig gedeeld op sociale media (bijvoorbeeld hier).

Analemma.

Gesimuleerde fotomontage van een analemma in Duitsland. (Bron.)

De universele standaardtijd waarop we onze gsm’s, keukenklokjes en uiteindelijk onze levens gelijkzetten, is alomtegenwoordig. We hebben het er zo druk mee dat we gemakkelijk vergeten dat we die tijd zelf hebben geconstrueerd. Daardoor kan de variatie in de ware zonnetijd, die je met eenvoudige hulpmiddelen kan vaststellen, ons opnieuw verbazen.

Een zonnedag duurt gemiddeld 24 uur. Dat is de tijd die we in ons halfrond meten tussen de eerste keer dat de zon schijnbaar pal in het zuiden staat en de eerstvolgende keer dat we ze op die positie aantreffen. Anders gezegd: een zonnedag is de tijdspanne tussen twee momenten waarop een zonnewijzer 12 uur aangeeft.

Een zonnewijzer kan doorheen het jaar meer dan een kwartier voor- of achterlopen op de klok.

In de loop van een jaar kan de duur van een zonnedag tot wel 20 seconden variëren. De dagelijkse variaties cumuleren tot meer dan een kwartier verschil tussen klok en zonnewijzer. Om die afwijkingen vast te stellen, hebben we een externe standaard nodig. De Babyloniërs slaagden daarin door de ware zonnetijd te vergelijken met de sterrentijd, die ze nauwkeuriger konden aflezen dan hun waterklokken. Pas veel later werden de aardse middelen preciezer.

Met die standaarden kan je de variaties in de zonnetijd corrigeren en zo een minder veranderlijke tijdseenheid overhouden. Die tijdsvereffening leidt tot een middelbare tijd waarbij elke dag per definitie exact 24 uur duurt.

Intussen ontdekten wetenschappers ook wat het verschil veroorzaakt tussen de zonnetijd en die middelbare tijd. De eerste oorzaak is dat de baan van de aarde rond de zon niet perfect cirkelvormig is. (Washington Post publiceerde een verhelderende animatie die de elliptische aardbaan aan posities in het analemma relateert.) De tweede is dat de aardas niet loodrecht staat op het vlak waarin de aarde om de zon draait.

Naast waterklokken gebruikten mensen van oudsher kaarsen en zandlopers om tijdsintervallen te bepalen. Aan het einde van de 13de eeuw verscheen het eerste mechanische uurwerk, dat werkte via vallende gewichten. In de 16de eeuw maakte men een binnenwerk dat je kon opwinden met een veer. En in 1657 verkreeg Christiaan Huygens een patent op het slingeruurwerk. Isaac Newton roemde het als het eerste middel op aarde om de tijd op een voldoende uniforme manier af te tikken.

Aanvankelijk waren mechanische klokken prestigeobjecten, voorbehouden voor torens en chique salons, maar gaandeweg werden ze kleiner en betaalbaarder en zo verschenen ze in elk huishouden. Met een zakhorloge of polsuurwerk kon iemand veel meer afspraken op één dag plannen. Ten slotte volgde het eerste elektronische uurwerk: het kwartshorloge.

Al onze klokken worden nu, direct of indirect, gesynchroniseerd via een netwerk van atoomklokken. De huidige atoomklokken gebruiken de microgolfstraling van cesium-133-atomen, die een welbepaald aantal keren per seconde trillen. Sinds 1967 is de definitie van de seconde hier ook op gebaseerd. In het Observatorium van Parijs en enkele andere laboratoria onderzoeken wetenschappers ondertussen al weer andere atomen waarvan de straling dichter bij het zichtbare gebied ligt. Naar verwachting staan die optische klokken binnen enkele jaren voldoende op punt om er de universele standaardtijd en een aangescherpte definitie van de seconde op te baseren.

Onze tijdsmeting heeft al een hele weg afgelegd. Het begon met de schijnbare positie van de zon, de maan en de sterren:  relatief trage, maar regelmatige processen op grote schaal. Geleidelijk lukte het om de tijd af te meten met louter aardse middelen. Sinds vorige eeuw zoeken we die steeds grotere precisie in de kleine en snelle binnenwereld van atomen en in de verre toekomst misschien zelfs in de atoomkern. Of we daardoor ook meer tijd krijgen valt te betwijfelen.

PS: Analemma’s bepalen aan de hand van schaduwen is nog steeds een leuk experiment, bijvoorbeeld voor leerkrachten fysica: zie deze Engelstalige tekst van Robert E. Parkin. En wie op zoek is naar extra informatie met formules om de vorm van het analemma voor eender welke positie en tijdstip te bepalen verwijs ik naar deze Engelstalige tekst van Helmer Aslaksen en Shin Yeow Teo.

Donkere kamer

Als kind was ik bang in het donker. Het enige wat er nodig was geweest om mijn kinderangsten te verjagen was één lesje geometrische optica.

Deze column is eerder verschenen in het mei-nummer van Eos en op de Eos-website.

Omdat ik bang was in het donker, mocht de deur van mijn kinderkamer op een kier blijven. Meestal zorgde dat voor wat flauw, indirect licht. Maar als mijn vader of moeder het ganglicht aanknipte, zag ik op het plafond een heldere band. Ging mijn moeder nog wasgoed wegleggen, dan moest ze twee keer voorbij mijn deur. Eerst hoorde ik haar stappen van links naderen en in het terugkeren van rechts. Maar op het plafond zag ik haar schaduw eerst van rechts naar links voorbijkomen. Dat ben ik jarenlang zeer vreemd blijven vinden.

Onbewust interpreteerde ik de band licht als een spiegelbeeld van de deurkier. Telkens als iemand voorbijkwam terwijl ik nog wakker was, werd deze hypothese weerlegd. En omdat ik dat niet begreep vond ik het eng. Op de middelbare school leerde ik over de camera obscura als de essentie van elk fototoestel. Het licht wordt via een kleine opening vooraan omgekeerd op de achterwand geprojecteerd, waar zich een fotografische film of lichtgevoelige sensor bevindt. Aan mijn eigen donkere kamer dacht ik toen niet. Dat kwartje viel pas later.

Donkere Kamer.

De pagina van mijn column “Donkere Kamer” in Eos was toepasselijk vorm gegeven.

Het inzicht kwam toen ik in een schemerige hal naast een lift stond te wachten. Er was een glazen raam in de liftdeur en de kooi daalde af. De lichtstralen, afkomstig van een lamp bovenaan in de kooi, vormden eerst slechts een vlek op de vloer. Naarmate de lift zakte, konden ook minder steil naar beneden gerichte stralen via het raam ontsnappen en zo strekte de lichtvlek zich geleidelijk uit op de muur. De omkering tussen boven en onder deed me terugdenken aan die averechtse schaduwen op het plafond van mijn kamer.

Het enige wat er nodig was geweest om mijn kinderangsten te verjagen was één lesje geometrische optica: ‘Stel je voor dat het licht uit onvervormbare stralen bestaat.’ Geometrische optica is de oudste tak van de optica. Ze houdt geen rekening met golfachtige of deeltjesachtige eigenschappen van het licht. Volgens dit deelgebied kan je licht beschrijven als stralen die zich rechtlijnig voortplanten in de lucht of een ander uniform en transparant medium als water of glas. Het oppervlak van een transparant materiaal kan de lichtstralen deels reflecteren en deels doorlaten. Daarbij buigen ze af volgens de wet van Snellius. Een niet-transparant materiaal absorbeert de lichtstralen. Hoe en waarom dat gebeurt, valt al buiten deze tak van de optica.

De geometrische optica beschrijft ook wat er gebeurt als lichtstralen door een kleine opening gaan: de stralen gaan erdoorheen van boven naar onder en van links naar rechts. Het geprojecteerde beeld is dus een puntspiegeling. Dat principe kan je gebruiken als je een zonsverduistering zonder eclipsbril wil waarnemen. Prik een gaatje in een stuk karton, hou dat boven de grond en kijk dan naar de heldere vlek in de schaduw ervan. De projectie toont een puntspiegeling van de zon. Als de zon bijvoorbeeld onderaan rechts verduisterd is, dan zie je dit in de projectie bovenaan links.

Pinhole als veilige methode om een zonsverduistering te observeren.

Pinhole als veilige methode om een zonsverduistering te observeren. Foto bovenaan gemaakt in Retie tijdens de zonsverduistering van oktober 2005. Onderaan: detail.

Tijdens mijn onderzoek werkte ik met een confocale fluorescentiemicroscoop, die soortgelijke speldengaatjes of pinholes gebruikt om ongewenst strooilicht af te schermen en het gewenste signaal eruit te filteren. Buiten het lab gebruiken bijziende mensen dat principe spontaan als ze zonder bril in de verte moeten kijken. Ze knijpen hun ogen samen tot spleetjes en filteren zo de lichtstralen weg die hun ogen niet in focus krijgen. Als ik even mijn bril niet bij de hand heb en in de verte iets wil lezen, gebruik ik soms een kleine opening tussen mijn vingers als monocle. Het ziet er vreemd uit, maar het werkt wel.

Mijn kamerdeur op een kier werkte enkel in de smalle richting als een pinhole. Vandaar dus dat de schaduw van mijn moeder niet ondersteboven stond, maar wel vanuit de omgekeerde richting voorbijkwam. Als mijn zoon ooit vraagt om de deur op een kier te laten, zal ik hem eerst vertellen over die schaduwen. Niets obscuurs aan de hand, gewoon het principe van elke donkere kamer.

Wij eisen nuance

Aanstaande zaterdag neem ik deel aan de March for Science in Brussel. Het is dan 22 april, de internationale dag van de aarde, en dit jaar trekken wetenschappers die dag wereldwijd de straat op. In dit opiniestuk, eerder verschenen in Eos, verdedig ik waarom ik meedoe.

Poster.

De Brusselse March for Science begint om 14u op zaterdag 22 april 2017 op het Albertinaplein: dat is vlak aan het treinstation Brussel Centraal. Zie ik je daar?

‘De fundamentele oorzaak van de problemen is dat in de moderne wereld de dommeriken zeker zijn als haantjes terwijl de intelligenten vol twijfels zitten.’ Dat schreef Bertrand Russell in 1933 in zijn essay De triomf van de domheid, waarin hij de opkomst van de nazibeweging in Duitsland hekelde. Zijn vaststelling kan worden verklaard door het Dunning-Kruger-fenomeen: het vergt expertise om de beperkingen van de eigen expertise in te schatten. Net wie het minst afweet van een domein dreigt zijn of haar kennis ervan te overschatten.

Ik deel de wereld niet op in dommeriken en slimmeriken. Iedereen heeft neigingen tot lompheid, en iedereen heeft het vermogen tot reflectie. Toch blijft Russells observatie herkenbaar: met name wetenschappers zijn vaak terughoudend in het geven van commentaar. Als ze toch voor de microfoon komen, benadrukken ze dat verder onderzoek nodig is en dat ze niets met absolute zekerheid kunnen stellen. Ondertussen trachten anderen ons met de grootste stelligheid klinkklare onzin door de strot te duwen.

Desinformatie produceren vergt minder tijd en moeite dan het ontkrachten ervan. De Italiaanse informaticus Alberto Brandolini noemde dat het principe van de bullshit-asymmetrie. Dat deed hij op Twitter, nota bene een van de media waarin foute informatie zich het snelst verspreidt. Het medium ook waarvan Donald Trump zich bediende tijdens zijn presidentscampagne. Na zijn verkiezing riep het Britse Oxford Dictionaries ‘post-truth’ uit tot het woord van het jaar. Terecht, zo blijkt: sinds Trump president is, factchecken journalisten zich suf. Het is dweilen met de kraan open.

De dag na Trumps inauguratie hielden tegenstanders een mars in Washington DC. Ook in andere grote steden in de Verenigde Staten en in Europa vonden marsen plaats. De demonstranten eisten vooral aandacht voor vrouwenrechten. Algemener eisten ze gelijke rechten voor iedereen, ongeacht geaardheid, religie of afkomst. Daarvoor gebruikten ze de populaire slogan ‘Bouw bruggen, geen muren’.

Ook wetenschappers maken zich zorgen over Trumps beleid. De president van de VS negeert of ontkent de wetenschappelijke evidentie van klimaatverandering. Een stellingname die tegenstanders zullen bestrijden met een March for Science op 22 april, de internationale dag van de aarde. Ook in Brussel en Amsterdam vinden dan protestmarsen plaats.

De meningen over het initiatief zijn verdeeld. Tegenstanders zeggen dat de wetenschap los moet staan van de politiek, terwijl voorstanders vinden dat wetenschappers al veel te lang hebben gezwegen. Wetenschappers hebben nuance nodig in hun werk, dus lijkt het vreemd dat net zij zich achter slogans gaan scharen. Anderzijds is dat misschien nog het krachtigste signaal. Als zelfs wetenschappers protesteren, dan moet er wel iets grondig fout aan het lopen zijn.

Maak jezelf niets wijs: onderzoek dat volledig losstaat van de politieke en sociale context bestaat niet. De vraag is eerder hoe we het onderzoeksproces zo onafhankelijk mogelijk kunnen maken van andere belangen dan waarheidsvinding. Dat staat haaks op directe politieke inmenging in wat wetenschappers wel en niet mogen onderzoeken en wat ze daarover mogen communiceren. Vrij wetenschappelijk onderzoek is het waard om verdedigd te worden. Het is de beste manier die we hebben om meer te weten te komen over de wereld om ons heen. Die kennis is een doel op zich, maar ook een belangrijke basis bij het nemen van persoonlijke en politieke beslissingen. Een feitenvrij beleid is gevaarlijk en dom.

Nu er in de VS een president aan de macht is die lak heeft aan feiten moeten we in Europa een tandje bijsteken. Wetenschap is een project van de hele mensheid dat zich baseert op nieuwsgierigheid, kritisch denken en empirische toetsing. Slogans vervangen natuurlijk niet de daadwerkelijke actie: dagelijks spannen velen zich in voor onderzoek, onderwijs en wetenschapscommunicatie. Een mars kan oproepen daar blijvend in te investeren en kan aantonen dat we waakzaam zijn op inperkingen ervan.

Grote massa’s zijn moeilijk te bestieren en ik meng me er liever niet in. Toch denk ik vandaag aan iets wat Carrie Fisher, de vorig jaar overleden schrijfster en Star Wars-actrice, ooit zei: ‘Stay afraid, but do it anyway’. Ja, ik ben bang om te betogen, maar dan moet het maar zo. Zie ik je daar?

Poster.

Mijn poster voor de March for Science.