Tag Archief: fysica

Brief aan een theoloog (over planet nine)

Misleidend plaatje want de nieuw gepostuleerde planeet is niet rechtstreeks waargenomen.Op KU Leuven Blogt schreef professor Bénédicte Lemmelijn een blogbericht over planet nine: lees het hier. Aangezien ze zelf aangeeft dat ze een “beperkt positief-wetenschappelijk begripsvermogen” heeft, heb ik de gelegenheid te baat genomen om enkele punten toe te lichten vanuit wetenschapsfilosofie en -geschiedenis.

Achteraf zag ik dat er op Twitter veel negatieve reacties waren op de aankondiging van het blogbericht. Lieven Scheire noemde het ‘creationisme light‘. Ik vind het vooral jammer dat er nog zo veel misvattingen zijn over wetenschap, maar anderzijds zie ik het ook als een kans om zelf over wetenschap te vertellen. Vandaar dat ik mijn reactie ook hieronder plaats.

~

Beste Bénédicte,

Het viel me op dat u in het tweede deel het woord “deductie” gebruikt. De term die me hier passender lijkt (ook gezien de titel en de rest van uw stuk) is “abductie” (in het Engels “inference to the best explanation”). Dit is een redeneervorm, geen bewijsvoering. U schrijft de conclusie van de wetenschappers neer als: “er moet een planeet zijn die dit alles veroorzaakt.” Hier wijst het woord “moet” echter niet op logische noodzakelijkheid, zoals bij deductie. “Moet” of “moet wel” kan in het Nederlands inderdaad ook een abductie aangeven. (Zie deze samenvatting van een studie hierover.)

Er zijn in de loop van de geschiedenis overigens wel vaker planeten gepostuleerd op basis van indirecte waarnemingen. Soms succesvol (Neptunus), soms ook helemaal niet (Vulcanus)! Laten we die laatste optie hier toch ook niet uit het oog verliezen: in de wetenschap is het cruciaal dat voordien plausibel geachte hypotheses steeds verworpen kunnen worpen op basis van nieuwe waarnemingen en inzichten.

Wetenschappers zelf spreken zelf trouwens zelden of nooit categorisch over bewijs of feiten. Het gaat in de wetenschappen om (zeer) hoge waarschijnlijkheid en coherentie met bestaande kennis. Wanneer er voor dezelfde hypothese meerdere, onafhankelijke proeven en berekeningen zijn die haar bevestigen, wordt de waarschijnlijkheid steeds hoger. Planet nine heeft dus nog een lange weg te gaan voor deze hypothese op gelijke hoogte komt met, pakweg, de hypothese dat de aarde een natuurlijke satelliet heeft.

Er zijn geen voldongen feiten, wel een aantal hypotheses die tot op heden elke test hebben doorstaan.

Om dit uit te leggen gebruik ik in mijn colleges over wetenschapsfilosofie een levende boom als metafoor voor wetenschap. (Zie ook bv deze pdf p. 17.) Nieuwe hypotheses of studies zijn als twijgjes aan de boom. We kunnen niet bij voorbaat weten welke twijgjes uitgroeien tot dragende takken van de boom. Daarvoor moet het eerst vele stormen en snoeibeurten doorstaan. En zelfs een houten tak kan later gesnoeid moeten worden. (Dat de aarde een maan heeft behoort in dit beeld tot de stam, planet nine is slechts een twijgje op een uitloper van de kruin.)

Een andere metafoor die ik soms gebruik is een spel waarbij gezegd wordt “de tafel plakt niet”. Dit werkte ik uit in mijn essay “Children of the Cosmos” (zie p. 2).

Vriendelijke groeten,
Sylvia

PS: Het is een detail, maar ik wou toch opmerken dat ik de formulering “een soort zwaartekracht” heel vreemd vond. Sinds Newton spreken we van “universele gravitatie”, precies omdat er maar één soort zwaartekracht gevonden is – op aarde en erbuiten.

~

Aanvullingen 9 maart 2016:

Professor Lemmelijn was ’s avonds op Radio 1 (de dag dat haar blog gepubliceerd was) en ook daar hoorde ik geen teken van creationisme. Maar ze gebruikte wel opnieuw “deductie” schijnbaar als synoniem van “wetenschappelijk denken”, wat echt een misvatting is (weliswaar een wijdverbreide).

Intussen schreef studentenblad Veto ook over de kwestie: “Creationisme is boerenbedrog” met als ondertitel “Creationisme aan de KU Leuven: God is niet meetbaar”. Ze hebben hiervoor verschillende mensen gecontacteerd. Ook met mij werd een kort telefonisch interview afgenomen en dit heeft tot enkele quotes geleid. (Zelf ben ik er niet helemaal tevreden over. Twee zinnen is gewoon te kort om hier iets zinnigs over te kunnen zeggen.)

Overigens denk ik dat de heftige reacties op het stuk van Lemmelijn wijzen op een allergie aan religie. Zelf probeer ik zo tolerant en open mogelijk te zijn en dus ook te blijven luisteren naar mensen die vanuit een gelovig perspectief over wetenschap nadenken. (En waar nodig bijsturen.) Bij polarisatie is niemand gebaat.

Omdat ik mijn eigen filterbubbel zo ruim mogelijk wil houden, heb ik na dit blogbericht beslist om bijvoorbeeld ook Cees Dekker te volgen via Twitter. Cees Dekker is een bekende gelovige natuurkundige in Nederland, die vroeger intelligent design aanhing, waar hij rond 2008 wel afstand van genomen heeft. Vervolgens heb ik Lemmelijns blogbericht onder de aandacht van Dekker gebracht en hij schreef “Ik heb sympathie voor haar standpunt. Maar het kan het gevaar van een god-van-de-gaten idee meebrengen.”

Het thema “wetenschap en religie” lijkt trouwens in de lucht te hangen dezer dagen. Zie onder andere:

Woord van de dag: varkensmestputschuim

Ik kreeg een vraag via e-mail, met als titel: “oppervlaktespanning vloeistof verhogen”. Mijn aandacht was meteen gewekt. De schrijver had op mijn blog iets gelezen over oppervlaktespanning en het verlagen ervan (bijvoorbeeld met zeep). Dit was zijn vraag:

“Bij ons in de varkensmestput ontstaat schuim. Is het mogelijk om de vloeistofoppervlaktespanning te verhogen? Als dit kan kunnen wij het schuim voorkomen of verminderen.”

Hier is mijn (geanonimiseerde) antwoord:

~

Dat is wel een héél toegepaste vraag… :-) Het is niet echt mijn expertise, maar ik probeer te helpen.

* Het is mogelijk om de oppervlaktespanning van water te verhogen (bijvoorbeeld door zout toe te voegen), maar dit effect is klein (veel kleiner dan de verlaging in oppervlaktespanning door het toevoegen van bv. zeep). Doordat het effect zo klein is, betwijfel ik dat dit voor praktische toepassingen relevant is.

* Intuïtief zou ik zeggen: er zand over gooien. Dit is niet echt een effect op de oppervlaktespanning, maar het maakt wel bubbels kapot. Maar ik weet niet of dat mag in een mestput, hoe vaak dat dan zou moeten en of het überhaupt werkt. Want het schuim is waarschijnlijk veel steviger dan zeepbellen… Maar dat laatste is misschien is het wel te testen met een kleine hoeveelheid van het schuim in een emmer?

* Volgende suggestie: Op internet zoeken op varkensmestput + schuim, maar dan in het Engels: “swine manure pit” + “foam”. Zo vond ik onder andere deze website, waaruit ik opmaak dat er speciale additieven bestaan, maar ik weet natuurlijk niet of die hier op de markt zijn.

* Wees wel een beetje voorzichtig, want ik vind ook resultaten voor ontploffingen van dergelijke mestputten. :-/ Hierbij wordt als mogelijke oorzaak verwezen naar (nieuwe families) bacteriën.

* Er worden blijbaar ook systematische studies naar gedaan (hier en hier). Ook hierbij is er sprake van bacteriën, die enige lengte hebben en zo als het ware voor een vezelige structuur zorgen, die grote bubbels in het schuim stabiliseert. (Deze uitleg doet me denken aan recepten voor zeepbeloplossing: daar voegt men ook draadachtige polymeren toe om de bubbelwand te verstevigen. De oplossing zou dan volgens mij zijn: niet iets extra toevoegen, maar voorkomen dat deze bacteriën of polymeren erin komen.) Voor oplossingen denken ze hier aan aanpassing van het voer, maar het onderzoek loopt nog, dus helaas geen praktische suggesties.

Voor een ruwe vertaling naar het Nederlands kunt u bovenstaande URLs ingeven bij Google Translate. Voor het hogervermelde eerste zoekresultaat (en dan kunt u de andere URLs bovenaan op de website inplakken.)

Ik heb uw vraag ook op Twitter gepost, als er daar nog suggesties binnenkomen, laat ik het u weten.

Veel succes gewenst bij uw zoektocht.

Vriendelijke groeten,
Sylvia

~

Verder suggesties welkom!

Aanvulling (15u):

Nog twee nuttige links (via Stef Aerts): “ en mogelijk

In die eerste pdf staan de conclusies op pagina 48: dit lijkt erop neer te komen dat werken met additieven niet de beste oplossing is.

PechaKucha over begrijpend tekenen

Tijdens de PechaKucha Night lichtte ik mijn ideeën over kunst en wetenschap toe aan de hand van twintig lichtbeelden. Mijn thema was “begrijpend tekenen“.

De presentatie was in het Engels, maar ik heb Nederlandse ondertitels gemaakt bij deze opname:

Hieronder de transcriptie met weblinks. (De Engelstalige versie staat hier.) (meer…)

Vlindereffect: de schone slaapster van Lorenz

Dit is een aanvulling bij het stuk over schone slaapsters van gisteren.

Op Twitter wees Koen Robeys me erop dat Gleick in zijn boek “Chaos” over het originele artikel uit de chaostheorie ook schrijft als over een schone slaapster. Dit boek sprak me enorm aan toen ik het las (en herlas) rond mijn zestiende: een onderwerp dat sowieso al tot de verbeelding spreekt en dan ook nog eens heerlijk geschreven, alsof je er zelf bij was terwijl het allemaal gebeurde. Alleszins een boek waardoor ik nog liever wetenschapper wou worden.

Gleick schrijft in de inleiding over het artikel van Lorenz uit 1963 “Deterministic Nonperiodic Flow“. Dit specifieke deel uit de inleiding was ik vergeten, maar Koen heeft helemaal gelijk! Zie hieronder het citatiepatroon voor het artikel van Lorenz. Pas meer dan tien jaar later werd chaostheorie echt een onderzoeksveld. Geen instant succes dus, maar inmiddels wel een klassieker.

Citatiepatroon Lorenz.

Lorenz “Deterministic Nonperiodic Flow” (1963). Boven: abstract. Onder: citatiepatroon via Web of Science.

Een klein artikel kan grote gevolgen hebben: zo gaat het vlindereffect ook op voor het artikel waarin het voor het eerst werd beschreven. :-)

Sluimerende wetenschap: gaat de wekker ooit af?

Dit stukje is in licht gewijzigde vorm als artikel verschenen in Eos.
(Jaargang 32, nummer 9. Pdf-versie van het artikel.)

Bij mijn eerdere radiobijdrage was het me niet helemaal gelukt om de punten die ik zelf het belangrijkste vond aan dit onderzoek goed uit te leggen. Daarom schreef ik mijn aantekeningen uit tot een artikel voor Eos.

~

Sluimerende wetenschap

Schone slaapsters

Sleeping Beauties.

De meeste wetenschappelijke artikels vertonen een gelijkaardig citatiepatroon: de eerste jaren wordt het artikel in toenemende mate geciteerd, daarna dooft de aandacht uit. Er blijken echter ook slaapkoppen tussen te zitten, waarbij de erkenning voor een studie pas vele jaren na de publicatie volgt. Wat zorgt ervoor dat deze artikels alsnog populair worden? En welke lessen moeten we hieruit trekken voor het wetenschapsbeleid?

Schone slaapsters in de wetenschap’ zijn artikels die pas na verloop van jaren plots veel geciteerd worden. Recent onderzoek toont aan dat dit fenomeen meer voorkomt dan eerder gedacht. Deze vondst stemt tot nadenken: de huidige manier om de impact van onderzoek te meten en onderzoekers te evalueren en te financieren, kijkt immers vooral naar citaties op korte termijn (binnen twee tot vijf jaar na publicatie).

Mendelsyndroom

Er zijn bekende voorbeelden van wetenschappers die hun tijd zo ver vooruit waren dat hun werk pas werd gewaardeerd na hun dood. Denk maar aan Gregor Mendel die rond 1860 experimenten deed met het kruisen van bonenplanten en zo de erfelijkheid van hun eigenschappen ontdekte. Mendel overleed in 1884, maar het belang van zijn pionierswerk voor de genetica werd pas later erkend.

Een ander voorbeeld is de Hongaarse arts Ignaz Semmelweis. Hij voerde in 1847 een antiseptische procedure in op de kraamafdeling van een ziekenhuis in Wenen: iedereen moest voortaan de handen wassen met bleekwater alvorens een aanstaande moeder te onderzoeken. Door deze maatregel kwam kraamvrouwenkoorts – die vaak dodelijk was – veel minder voor op de afdeling. Toch vonden de ideeën van Semmelweis pas echt ingang na zijn dood in 1865, toen de relatie tussen micro-organismen en ziektes beter werd begrepen (onder andere door de experimenten van Louis Pasteur).

Ook nu beweren sommige wetenschappers dat hun ideeën niet worden opgepikt omdat ze hun tijd te ver vooruit zijn. De Nederlandse bibliometrist professor Anthony van Raan, verbonden aan de universiteit van Leiden, spreekt in dit verband over het “Mendel-syndroom”. Van Raan wou nagaan of wetenschappers gelijk hebben als ze vrezen dat hun werk pas na tientallen jaren zal worden erkend, of als ze hopen op een posthume erkenning. In een artikel van hem uit 2004 onderzocht hij daarom de citatiepatronen die gepaard gaan met uitgestelde erkenning.

Schone slaapsters

Van Raan lanceerde hierbij de term ‘sleeping beauties in science’. Daarmee bedoelde hij:

a publication that goes unnoticed (‘sleeps’) for a long time and then, almost suddenly, attracts a lot of attention (‘is awakened by a prince’).”

Een schone slaapster in de wetenschap is dus een publicatie die in de eerste jaren niet of nauwelijks geciteerd wordt (slaapt), maar na verloop van decennia plots alsnog piekt (gewekt wordt door een prins).

De database die van Raan onderzocht bevatte 20 miljoen artikels. De meest slaperige schone in dit corpus was een artikel van Larry J. Romans uit 1986. Dit was inderdaad een geval van een idee dat zijn tijd ver vooruit was: in het artikel stelt Romans een model op van supergravitatie in tien dimensies, waarbij er een nieuw fenomeen optreedt, namelijk het breken van een supersymmetrie. De ruimere gemeenschap van snaartheoretici was op het moment van publicatie nog niet bezig met supergravitatie. Tegen 1995 was dit wel het geval. Doordat een fysicus die aan hetzelfde instituut werkte als Romans zich diens artikel herinnerde, kon het alsnog geciteerd worden.

Van Raan probeerde ook een kansfunctie op te stellen om te voorspellen welke slapende artikels nog uit hun sluimer gewekt zullen worden. Uit de gegevens blijkt bijvoorbeeld dat de waarschijnlijkheid om nog gewekt te worden na een heel diepe slaap (gekenmerkt door extreem weinig citaties: maximaal één per jaar) kleiner wordt naarmate de slaap langer aanhoudt.

De beauty-factor

Een team van vier onderzoekers aan de Amerikaanse universiteit van Indiana heeft nu een andere manier bedacht om schone slaapsters op te sporen en te meten. De eerste auteur is Qing Ke, een derdejaars doctoraatsstudent, en het team stond onder leiding van Alessandro Flammini. Hun studie is recent online verschenen in het wetenschappelijke vakblad Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS; persbericht).

In oudere modellen moest de onderzoeker handmatig keuzes maken, bijvoorbeeld: hoe lang moet de citatiepiek op zich laten wachten voor er sprake is van een schone slaapster? Flammini en zijn collega’s hebben nu een nieuw model opgesteld dat geen parameters bevat. hiervoor bedachten ze de beauty-factor van een artikel, dat rekening houdt met de de lengte en diepte van de slaap en met het maximale aantal citaties per jaar.

Het team van Flammini gebruikte de database van Web of Science. Deze bevat gegevens over 22 miljoen artikels, in alle disciplines van zowel natuurwetenschappen als de sociale wetenschappen en dit binnen een periode van meer dan een eeuw. De top 15 van de meest uitgesproken schone slaapsters uit deze database ziet u in de tabel. Daarnaast onderzochten ze ook een kleinere database met enkel artikels binnen de fysica.

Op basis van deze studie concluderen de onderzoekers dat het verschijnsel van schone slaapsters niet zo zeldzaam is als eerder gedacht. Dit verschil komt onder andere doordat ze naar meerdere disciplines tegelijk kijken: het blijkt geregeld voor te komen dat slapende artikels gewekt worden door aandacht uit een andere discipline. Ook zien ze een continuüm tussen schone slaapsters en artikels met een courant citatiepatroon.

Tabel: Top 15 van meest uitgeproken schone slaapsters uit de studie van Flammini en collega’s.Top 15.

Disciplines (meer…)

Astropoetica

Another perspective on “Children of the Cosmos“: the poem “Orbit” by Jen D. Clark, from Astropoetica (2010).

I think about joining the Seven Sisters
when I make
peanut butter and jelly
again.

Tying shoes I wonder
how this
planet doesn’t stop spinning.

Dust bunnies are molecular chambers and
laundry is a colorful list of historical moments.

Standing around with other Moms
At preschool
they seem content,
to stare at each other as they
discuss what was on television or
survival of children’s phases
or avoiding cellulite and crow’s feet.

I never saw any of them look up
so I hardly ever
spoke up.

The children rotate around these stars,
manicured and yoga calm.
I once said something about
having only one child, suddenly
this black hole developed
and the conversation formed
a vacuum.

As if I was to be avoided or
studied from afar.
Maybe that’s all I can give—
one supernova explosion
noted and charted in a
hospital on the outer nexus,
giving birth to a son.
Soon after I was noted
to collapse in on myself,
and the study of me
stopped with a note
of “high risk.”

The question is, was I capable
all along to give new bodies
to the cosmos,
but I waited too long?
I will test my theories and
write grant letters until
I die.

 

Interview – deel 2/3

Dit is het tweede deel van mijn ‘aanstellingsinterview’. Het eerste deel staat hier; het derde en laatste deel volgt binnenkort!

Dit deel van het interview gaat over mijn huidige aanstelling en gepland onderzoek.

~

Welke thema’s houden je tegenwoordig bezig? Waar hoop je later nog onderzoek naar te voeren?

Op dit moment ben ik bezig met onderwerpen uit de filosofie van de fysica waarbij vragen over kleine kansen en determinisme een grote rol spelen. De Newtoniaanse mechanica wordt vaak als het schoolvoorbeeld van een deterministische theorie gepresenteerd. Toch hebben Poisson en, recenter, Norton indeterministische systemen binnen de Newtoniaanse mechanica onder de aandacht gebracht. Daarbij is het bovendien niet duidelijk wat de waarschijnlijkheden zijn die bij deze oplossingen horen. Ik modelleer deze situaties met behulp van verschilvergelijkingen en infinitesimale tijdstappen. Zo slaag ik erin om wel kansen toe te kennen aan de diverse oplossingen. Daarbij komen de infinitesimale kansen waar ik in mijn tweede doctoraat aan heb gewerkt goed van pas. Aangezien het mogelijk blijkt om voor hetzelfde systeem zowel een deterministische als een indeterministische beschrijving te geven, rijst de vraag of het mogelijk is om van de werkelijkheid zelf te zeggen of ze al dan niet deterministisch is – of dat dit onderscheid niet van toepassing is op de werkelijkheid en hoe we dat dan moeten begrijpen.

(meer…)

Interview – deel 1/3

Bij het Hoger Instituut voor Wijsbegeerte aan de KU Leuven is het gebruikelijk dat professoren in het jaar van hun aanstelling worden geïnterviewd. Dit interview wordt meestal afgenomen door een doctoraatsstudent uit de groep, in mijn geval door Pieter Thyssen. De tekst verschijnt in een intern tijdschrift (“Mededelingen”), maar ik laat jullie hier ook meelezen.

Omdat het een lange tekst is geworden, publiceer ik het interview in drie delen. Het eerste deel gaat over de herkomst van mijn interesse voor fysica en filosofie en over mijn onderzoek in de voorgaande jaren.

~

Dag Sylvia. Terwijl het grote merendeel van de studenten tegenwoordig rechten, industriële of handelswetenschappen gaat studeren, koos jij voor fysica. Wat trok je in deze richting aan?

Dag Pieter. Wel, mijn plan was eigenlijk om astrofysicus te worden en daarna sciencefiction te gaan schrijven. Dat bedacht ik rond mijn vijftiende – een naïef plan dus, maar op basis ervan koos ik op de middelbare school wel consequent voor de richting met het meeste uren wiskunde per week, terwijl ik voor taalvakken nochtans minder inspanning moest doen. Het hele plan was geïnspireerd door Isaac Asimov, mijn favoriete sciencefictionauteur in die tijd. Ik wist dat hij wetenschapper was, die naast fictie ook populariserende boeken schreef, onder meer over astrofysica. Het ironische is dat ik er pas veel later achterkwam dat Asimov zelf helemaal geen fysicus was, maar een chemicus. (Lacht)

Was je toen al geïnteresseerd in de filosofie?

O ja, zeker! Naast sciencefiction en populariserende boeken over wetenschap las ik ook filosofie. Concreet herinner ik me uit die periode “Les jeux sont faits” van Sartre (voor de Franse les) en de Kritiek van Kant (een vertaling waarvan ik delen las terwijl ik hevige tandpijn had en voortdurend rondjes rond de tafel stapte). Ik begreep niet alles, maar het fascinerende me. De grote vragen van de filosofie spraken me aan, maar ik had de indruk dat de wetenschap in een betere positie stond om minstens een deel van die vragen ook te beantwoorden. Waarschijnlijk geloofde ik zelfs dat in de fysica een theorie van alles – waar de Griekse natuurfilosofen al naar op zoek waren – nu binnen handbereik lag. (Zucht) Toch besefte ik ook dat er nog veel spannende vragen waren, in de kosmologie bijvoorbeeld. Dat is bij uitstek een terrein waar fysica en filosofie even relevant zijn.

(meer…)

Essaywedstrijd: live prijsuitreiking

Weet je nog dat ik eerder dit jaar deelnam aan een essaywedstrijd?

Nee, ik weet nog niet wie er gewonnen heeft, maar vanavond (10 juni) worden de winnaars bekend gemaakt.

Je kan de uitreiking (met onder meer MIT-fysicus en wetenschappelijk directeur van het FQXi Max Tegmark) live volgen via deze FQXi-pagina (of via YouTube of via Google+). Het start om 19u onze tijd.

Spannend!

Aanvulling 1 (21u45)

Intussen is de uitslag bekend gemaakt en is gebleken dat mijn essay de eerste prijs heeft gekregen! De organisatie had me op voorhand wel een seintje gegeven dat mijn inzending tot de top-3 behoorde, met de vraag om standby te zijn voor de online uitreiking, maar dat ik effectief gewonnen had hoorde ik zelf ook pas tijdens de uitzending.

Excuseer me dus terwijl ik nog even op wolkjes loop. :-)

Aanvulling 2 (bijna middernacht)

Op deze pagina staan alle prijswinnaars opgelijst en dit waren alle inzendingen.

(meer…)

Help, ik zie overal fysica! (FameLab)

Mijn presentatie voor de FameLab heat in Gent ging over licht en kleuren. Omdat ik geen video heb van die avond, heb ik besloten om de vorige presentatie zelf eens op te nemen. Zonder trillende handen deze keer. ;-)

Het resultaat zie je hieronder: een filmpje met drie minuten over optica (in het Engels).

Dit zijn de tien finalisten die aantreden bij de nationale finale in Leuven. Daar zal ik trouwens een volledig nieuwe presentatie geven. :-)

Wil je erbij zijn op dinsdag 12 mei (18u STUK)? Dat kan! Het is gratis, maar je moet je wel aanmelden op de website. (De hele voorstelling is het Engels.)