Tag Archief: fysica

FameLab – verslag deel 2

In het vorige bericht schreef ik al over de preselectie van FameLab, die achter gesloten deuren plaatsvond. ’s Avonds was het tijd om het publieke podium te betreden.

De show

De avondshow in Gent werd gepresenteerd door Lieven Scheire. De vijftien deelnemers zaten in alfabetische volgorde op de eerste rij in de zaal. Dat kan je zien aan het standpunt van waaruit de foto hieronder gemaakt is: ik was voorlaatste aan de beurt en zat dus rechts vooraan, vlak aan de deur.

We hadden elkaars audities niet gezien, dus het was ook voor de deelnemers een verrassing waar het over zou gaan en hoe de onderwerpen aangebracht zouden worden. Het was heel inspirerend om zo veel jonge onderzoekers op een creatieve en enthousiaste manier over hun onderzoeksdomein te zien praten. Er waren leuke weetjes en diepe inzichten. Er mocht al eens gelachen worden, maar er waren ook kippenvelmomenten.

FameLab 2015 heat Gent.

FameLab 2015 heat Gent.

Tijdens mijn eigen presentatie stond ik opnieuw – en opnieuw tot mijn verbazing – zichtbaar te trillen bij het bellen blazen. Kinderspel, behalve als je nerveus bent blijkbaar. ;-) De rest van de presentatie verliep zoals ik had gepland. Hieronder zie je een foto vanuit het perspectief van de jury, die mee op het podium zat.

FameLab 2015 heat Gent.

FameLab 2015 heat Gent. (Bron foto.)

De uitslag

Tijdens de receptie werden er acht namen bekend gemaakt van mensen die mogen meedoen aan de nationale finale en ik was erbij. Hieronder zie je een foto van deelnemers en juryleden.

FameLab 2015 heat Gent.

Deelnemers en jury van FameLab 2015 heat Gent. (Bron foto.)

Tijdens de receptie was het ook mogelijk om een foto van jezelf te maken met een IR-camera (een opstelling van LumiLab, de onderzoeksgroep van jurylid Philippe Smet aan de UGent): een IR-selfie dus. Je kreeg er een URL bij waar je de foto kon downloaden.

IR-selfie.

IR-selfie. (Bron foto.)

De winnaar mochten meedoen aan een MasterClass. Daarover morgen een verslagje.

Kinderen van de Kosmos

Het Foundational Questions Institute (FQXi) onderzoekt de grondslagen en de grenzen van de fysica en de kosmologie. Het voorziet budgetten voor onderzoek naar grote vragen uit de natuurkunde en naar betere communicatie over fascinerende onderwerpen zoals zwarte gaten en kwantummechanica. Geregeld schrijven ze ook wedstrijden uit: zo was er onlangs een wedstrijd voor filmpjes waarin een onderwerp uit fysica uitgelegd of – beter nog – getoond wordt. (Hier kan je de winnende filmpjes zien. Mijn persoonlijke favoriet is de animatiefilm van Xiangjun Shi, waarover ik eerder al blogde.)

Op dit moment loopt er een essaywedstrijd met als titel “Trick or truth?” over de vraag hoe het komt dat wiskunde zo verbluffend goed werkt in de natuurkunde. En ik heb meegedaan! Mijn inzending heet “Children of the Cosmos“.

Als je op mijn essay wil stemmen, dan kan dat hier. (Maar de publieksstemmen spelen geen directe rol bij de beoordeling.) De tekst is in het Engels, maar ik zal misschien nog een Nederlandse versie uitwerken en online plaatsen.

Over kantlijnvragen en zonnebloemen

Zonnebloem.Terwijl de meeste studenten nu druk aan het blokken zijn voor hun examens denk ik terug aan mijn eigen studie van de theoretische fysica. Hoewel het zeker geen gemakkelijke richting is, biedt ze wel een groot voordeel: je moet weinig uit het hoofd leren.

Je krijgt als fysicastudent dikke cursussen vol wiskundige uitdrukkingen te verwerken, dat is waar. Maar als je de samenhang ervan begrijpt, hoef je slechts enkele formules van buiten te kennen. De andere formules kan je hier zo uit afleiden. Dit gebeurt via rigoureuze stappen (bijvoorbeeld: haakjes uitwerken), maar minstens even vaak via ‘slimme’ benaderingen (bijvoorbeeld: voor kleine hoeken is de sinus van een hoek ongeveer gelijk aan de hoek zelf). Hierbij zet ik ‘slimme’ even tussen aanhalingstekens, omdat wiskundigen deze benaderingsstappen doorgaans te kort door de bocht vinden: “Hoezo, ‘ongeveer’?!” Zij  schudden het hoofd meewarig bij het argument dat het hier om ‘fysische intuïtie’ zou gaan.

Tussen al die formele krachtpatserij komen er ook prachtige verhalen en briljante ideeën voorbij. Vaak zijn dit precies de ideeën waar ook populariserende boeken vol van staan. Het gekke is dat die verhalen en ideeën niet altijd even naadloos bij de formele theorie aansluiten. Ik heb het zo ervaren: de professor vermeldt even een wild idee, steevast afkomstig van een intussen wereldvermaarde wetenschapper, waardoor vervolgens het hele formele apparaat op een nieuw spoor terechtkomt. De trein vertrekt en komt nooit terug bij het station waar het allemaal begon.

Maar terwijl de trein verder denderde, bleef ik achter op dat perron met een tas vol vragen. Vaak had ik het gevoel dat er iets niet klopte: het initiële idee leek me niet in overeenstemming met de theorie die er uiteindelijk uit ontsproot. Omdat ik in mijn studententijd nogal verlegen was, durfde ik niet vragen hoe het precies zat. Hooguit schreef ik mijn vraag in potlood in de kantlijn van de cursus.

We zijn intussen meer dan tien jaar verder, maar mijn vragen zijn gebleven. Het is natuurlijk niet voor niets dat ik wetenschapsfilosoof ben geworden. Nu ben ik best trots op mijn marginalia van destijds: heel wat van mijn kantlijnvragen blijken nog steeds open problemen in het grondslagenonderzoek! Met andere woorden: als ik mijn vragen destijds wél had durven stellen, dan had de professor het vast ook niet geweten. Of erger: dan had hij misschien wel iets geantwoord en me met een kluitje in het riet gestuurd, waardoor ik niet verder had gezocht.

Radicale relativisten stellen dat er in de loop van de geschiedenis steeds verhalen bijkomen, terwijl er nooit iets wordt uitgeveegd. Zij gooien wetenschappelijke verhalen op dezelfde hoop als sprookjes en andere vertellingen.

Zo ver wil ik niet gaan, maar ik ben er wel van overtuigd dat menselijke verhaalstructuren de wetenschap sturen. De verbeelding stimuleert ons om nieuwe dingen te ontdekken en grenzen te verleggen, maar zelfs op onze fantasie zitten er beperkingen. We kunnen niet eender wat denken: onze verhalen hebben een bepaalde mate van complexiteit, die niet onbeperkt kan groeien. Eén van de functies van wetenschap is om onszelf een coherent verhaal te vertellen over de wereld waarin we leven. En zo’n verhaal heeft alleen maar zin als het voor ons begrijpelijk blijft.

Zonnebloempit.Wiskundige theorieën over de natuur zijn prachtig, maar ze ontstaan niet uit het niets. Eerst moeten we een informeel idee hebben, vaak in de vorm van een verhaaltje of korte redenering, voor we het formeel kunnen gaan uitwerken. In gunstige omstandigheden groeit het idee uit van een zonnebloempit (het informele idee) tot een zonnebloem (de formele theorie). Tijdens dit proces verandert het idee wezenlijk. Als de zonnebloem er eenmaal is, is de pit nergens meer te vinden. (Daarom ook kwam de trein nooit meer aan het eerdere station voorbij…) En vervolgens kunnen er uit die ene bloem zeer veel nieuwe pitten ontstaan.

Misschien werkt de wetenschap zo: in cycli van formele en informele groei, met zomers vol zonnebloemen en winters waarin de vogels zonnebloempitten wegpikken – maar gelukkig niet allemaal.

Of is dit maar een verhaal dat ik mezelf wijsmaak?

Nationale WetenschapsQuiz 2014

Binnenkort wordt de NWQ 2014 uitgezonden: namelijk op zondagavond 28 december om 22u35 op NPO 2. De vragen vind je hier. De deadline om mee te doen is inmiddels verstreken, maar je kan ook live meespelen op de avond zelf.

Wij hebben gisteravond thuis eens ons hoofd gebroken over de opgaven. En nu zijn we vooral benieuwd naar het officiële antwoord op de volgende vier vragen.

 

Vraag 4

De ruimtesonde New Horizons beweegt met een snelheid van 15 kilometer per seconde naar de rand van ons zonnestelsel. Stel dat hij in de richting van de Sombrero-nevel gaat, die zich op 50 miljoen lichtjaar afstand van de aarde bevindt, wanneer komt hij daar dan aan?

  • A. Over ongeveer 1000 miljard jaar
  • B. Over ongeveer 50 miljoen jaar
  • C. Nooit

Als je de opgave domweg invult, enkel rekening houdend met de gegevens in de opgave en de lichtsnelheid, dan bekom je antwoord A.

Maar wat als je rekening houdt met de expansie van het universum? De Hubble-constante geeft de snelheid waarmee verafgelegen gebieden zich van de aarde afbewegen. Deze constante bedraagt ongeveer 68 km/s per Megaparsec (Mpc). Volgens de opgave bevindt de Sombrero-nevel zich op 50 miljoen lichtjaar afstand van de aarde, dit is op ongeveer 15 MPc (want 1 Mpc is ongeveer 3,26 miljoen lichtjaar). Gebruik makend van de Hubble-constante beweegt de nevel zich dus met ongeveer 100 km/s van de aarde. Kortom, met een snelheid van 15 km/s zal de sonde de nevel nooit bereiken.

Daarom kiezen wij voor antwoord C.

 

Vraag 15

In een grote bak water van 4°C leg je een blok ijs. Wat gebeurt er met het waterniveau terwijl het ijs smelt?

  • A. Het stijgt
  • B. Het blijft gelijk
  • C. Het daalt

Trouwe kijkers van de Nationale WetenschapsQuiz herkennen hierin de obligate Archimedesvraag.

Het antwoord bij dit type vraag is – als mijn geheugen me niet bedriegt – in voorgaande edities bijna altijd geweest dat het gelijk blijft. Ook deze keer lijkt dit zo: het gewicht van het (drijvende) ijs is precies gelijk aan het gewicht van het verplaatste water. Als het ijs smelt kan het dus precies het volume innemen van het ijs dat aanvankelijk onder water zat. Het waterniveau blijft dan gelijk.

Maar dan kwam Danny met de opmerking dat water van 4°C de grootste dichtheid heeft. Als het ijs smelt, zal het water geen water van 4°C zijn, maar iets kouder. Dit water heeft dan een lagere dichtheid en dus een groter volume: het waterniveau stijgt.

Ons antwoord is dus A.

Tenzij we ons moeten voorstellen dat het water continu op 4°C wordt gehouden door een extern warmtebad, maar dan lijkt er geen reden te zijn om specifiek te vermelden dat het om water van 4°C gaat. Toch?

 

Vraag 11

Een stel heeft twee kinderen. Moeder vindt spruitjes niet bitter, vader wel. Het proeven van bitter is een dominante eigenschap van één gen. De werkzame en de niet-werkzame versie van dit gen komen even vaak voor. Wat is de kans dat beide kinderen de spruitjes niet bitter vinden smaken?

  • A. Een vierde
  • B. Een zesde
  • C. Een negende

Voor deze vraag over kansrekening denk ik dat het antwoord B is. Korte uitleg: in 2/3 van de gevallen heeft de vader precies één recessief gen, waarbij er telkens 1/2 kans is om het niet door te geven: 2/3 * 1/2 * 1/2 = 1/6.

Het enige dat me wat ongerust maakt is dat ik in dit geval de andere opties niet kan verklaren via voor de hand liggende fouten. Via een opzettelijk foute redenering kwam ik bij 1/8 uit, maar die optie staat er niet tussen. Daardoor twijfel ik nu of ik toch zelf niets over het hoofd zie. Spannend!

 

Vraag 7

Als je een oneindig grote vloer aaneengesloten zou betegelen met deze strikjes- en bootjestegels, wat is dan de verhouding tussen strikjes en bootjes?

  • A. 1 strikjestegel op 2 bootjestegels
  • B. Minder dan 1 strikjestegel op 2 bootjestegels
  • C. Meer dan 1 strikjestegel op 2 bootjestegels

De strikjes en tegels zie je links in de figuur hieronder. Op een zijde met uitstulping (driehoekjes in het origineel; cirkels bij mij) moet een zijde zonder uitstulping aansluiten.

Strikjes en bootjes.

Strikjes en bootjes.

Hierbij zijn we niet tot een antwoord gekomen. We berekenden wat hoeken, maar het probleem waren vooral de uitstulpingen, waardoor niet alle zijden op elkaar passen. Enig tekenwerk op papier leverde al snel op dat eenvoudige periodieke patronen niet kloppend te maken zijn. Om een beetje te kunnen puzzelen maakte ik bovenstaande oefening in Powerpoint. Daar liep ik vast.

Zou het hier om werkelijk om niet-periodieke (Penrose-) betegeling kunnen gaan? (En is dat misschien de reden voor de eerder vage opties B en C?)

Ha, Arnout Jaspers van KennisLink denkt alvast van wel!

 

Aanvulling:

De vragen die aansluiten bij ruimtevaart (vragen 4 en 8) worden hier bediscussieerd en wat vraag 4 betreft lijken ze hier ook tot optie C te besluiten. :-)

Er is ook een Reddit met discussie over alle vragen. Daar twijfelen ze ook nog over vraag 15, om precies dezelfde redenen als wij. En voor de kansrekeningvraag bekomt er iemand 1/4 en iemand anders 1/9, waardoor ik er iets geruster in ben dat mijn redenering toch juist is. :-P

Herfst-symposium in zes beelden

Hé, jullie hebben nog een verslag te goed! Namelijk van het herfst-symposium “Determinisme & Indeterminisme in de Fysica” dat ik organiseerde op woensdag 26 november 2014 in Groningen. Dit doe ik aan de hand van zes foto’s.

Zes foto's van het symposium.

Deze foto’s werden tijdens het symposium gemaakt door onze voorzitter Fred Muller.

Foto (1) – De middag werd geopend door Fred Muller (U Utrecht; voorzitter NVWF) en door mij (in de hoedanigheid van secretaris van de NVWF en projectleider Veni).

~

Voor de pauze: twee presentaties over (in-)determinisme in de klassieke fysica.

Foto (2)Dennis Dieks (U Utrecht) gaf een presentatie over “Determinisme en Wetmatigheid”. Eerst legde hij uit dat hij met determinisme (in de natuurwetenschap) een eigenschap van de theorie bedoelt. Over de wereld kan eventueel enkel iets gezegd worden via zo’n theorie. Bovendien houdt determinisme niet noodzakelijk voorspelbaarheid in.

Vervolgens stelde Dieks zich de vraag of Newtoniaanse mechanica deterministisch is. Dit lijkt misschien een vreemde vraag: de klassieke mechanica van Newton is immers het schoolvoorbeeld van een deterministische theorie! Recent is in de wetenschapsfilosofie (met name door John Norton) echter aangevoerd dat dit folkore is: er zijn differentiaalvergelijkingen die fysisch geïnterpreteerd kunnen worden maar die (voor welbepaalde beginvoorwaarden) geen unieke oplossing hebben. Dieks is echter van mening dat de randvoorwaarden even belangrijk zijn als de ‘wetten’ en dat men zich enkel van het geheel (theorie plus randvoorwaarden) moet afvragen of het deterministisch is. Op deze manier tracht hij te voorkomen dat de notie van determinisme trivialiseert.
Hij sloot af met verdere bedenkingen over de notie van natuurwetten.

*** Meer details vind je in de slides van de presentatie van Dennis Dieks. ***

DeWet.

Als de wet het zegt…

~

Foto (4)Marij van Strien (Max Planck Institute for the History of Science, Berlijn) presenteerde enkele “Discussies over (in-)determinisme in de tijd van Laplace”. Zij besprak dus de ideeën over metafysica en continuïteit bij auteurs uit de achttiende en negentiende eeuw.

In zijn beroemde Essai bespreekt Laplace een intellect (later de ‘demon van Laplace’ genoemd) dat in staat zou zijn om de toestand van de wereld in het volgende moment (en eender welk toekomstig of verleden ogenblik) te bepalen op basis van een volledige kennis van de huidige toestand. Van Strien plaatst een aantal kanttekeningen bij deze passage: andere auteurs hebben eerder en preciezer over dit idee van gedetermineerdheid geschreven. Dat de passage vrij slordig geformuleerd is en dat het idee erin niet origineel is, hoeft ons niet te verbazen als we in rekening brengen dat hij afkomstig is uit het Essai: een populariserende tekst over kansrekening. Bovendien merkt Van Strien op dat de visie van Laplace beïnvloed is door de Leibniziaanse metafysica, met name waar hij een beroep doet op het principe van voldoende grond.

Émilie du Châtelet.Du Châtelet ging op zoek naar extra voorwaarden, naast de bewegingsvergelijkingen, waaraan de beweging moet voldoen opdat gedetermineerdheid van de volgende toestand uit de vorige wordt bekomen. Ze nam aan dat alle natuurlijke processen continu verlopen en dat dit determinisme verzekert. Deze continuïteitswet sluit bijvoorbeeld botsingen tussen (perfect) harde lichamen uit. Bij zo’n botsing treedt er immers een instantane omkering op van de richting van de snelheden, wat samengaat met een discontinuïteit van de versnelling.

Boscovich gaf in 1758 een definitie van gedetermineerdheid – preciezer dan de informele verwoording van Laplace en zonder beroep te doen op Leibniziaanse metafysica. Ook hij stelde een strenge continuïteitseis voor om determinisme te verzekeren: zijn voorstel sluit botsingen tussen perfect harde lichamen uit (net als bij Du Châtelet), maar heeft bijvoorbeeld ook problemen met de situatie waarin iets recht omhoog gegooid wordt.

*** Meer details vind je in de slides van de presentatie van Marij van Strien. ***

~

Na de pauze: twee presentaties over (in-)determinisme in de kwantumfysica.

Foto (5)Ronnie Hermens (Ru Groningen) gaf een presentatie met als titel “Indeterminisme en waarschijnlijkheid in de quantamechanica” (zijn alternatieve benaming voor ‘kwantummechanica’: zie ook dit bericht). Hij begon zijn presentatie eerst met een verkenning van mogelijke invalshoeken voor het onderwerp.

In de rest van de presentatie stonden de Bell-ongelijkheden centraal. Het artikel van Bell is in 1964 verschenen, precies 50 jaar geleden dus, en het wordt per vijf jaar steeds meer geciteerd. Zoals bij elk theoretisch resultaat hangt ook de afleiding van de Bell-ongelijkheden af van een aantal aannames. Diverse auteurs hebben echter een andere analyse gemaakt van wat die aannames in dit geval zijn. Hermens besprak eerst de analyse van Earman (1986) en dan twee recentere publicaties: van Cator en Landsman (2014) en van Maudlin (2014).

Hermens komt tot de conclusie dat er in feite verschillende varianten zijn van ‘de stelling van Bell’. Wat betreft de determinisme-kwestie (het onderwerp van het symposium) is de analyse van Cator en Landsman (die determinisme als één van de aannames opnemen) informatief, wat niet geldt voor de analyse van Maudlin.

*** Meer details vind je in de slides van de presentatie van Ronnie Hermens. ***

~

Foto (3)Gerard ’t Hooft (U Utrecht) gaf een lezing over “Kwantummechanica en Cellulaire Automaten: de CA interpretatie”. Hij begint met de observatie dat determinisme een kwestie is van alles of niets. Een deterministische theorie kan alsnog onvoorspelbaar zijn: dat is het geval bij deterministische chaos. Het idee van ’t Hooft is nu dat de onvoorspelbaarheid van de kwantummechanica van dezelfde vorm zou kunnen zijn: dat wil zeggen dat er een onderliggende theorie is die het universum op een nog kleinere schaal beschrijft en dit op een discrete, lokaal deterministische manier. De variabelen in deze theorie zijn ontologisch en commuteren altijd; in het Engels noemt t’Hooft ze ‘beables’ (naar Bell). Op die kleine schaal werkt het universum dan als een cellulaire automaat (CA), terwijl het op een grotere schaal nog steeds beschreven kan worden met kwantumtheorie.

Met enkel kennis op de schaal van de kwantummechanica is het echter niet mogelijk om de juiste CA-theorie te selecteren. We kennen daarmee namelijk onvoldoende details om de ontologische basis te bepalen. Hierdoor kan de theorie enkel worden uitgeschreven in termen van ‘sjablonen’ (superposities van de – tot op heden onbekende – ontologische toestanden).
Het beschrijven van macroscopische toestanden wordt in deze aanpak een kwestie van statistiek in plaats van het gebruikelijke verhaal van decoherentie.

Aangezien dit een deterministische theorie is, ligt op voorhand vast welke experimenten er gedaan zullen worden. Dit wordt ook wel superdeterminisme genoemd, hoewel het eigenlijk geen bijkomende aanname betreft: alles voldoet aan dezelfde wetten. Dit blijft echter praktisch onvoorspelbaar.

*** Meer details vind je in de slides van de presentatie van Ronnie Hermens. ***

Over de aanpak van ’t Hooft verscheen er eerder bovendien een toegankelijk stuk bij Kennislink.

~

Foto (6) – Om de middag af te sluiten werd er een forum georganiseerd, waarbij de sprekers over gemeenschappelijke thema’s discussieerden aan de hand van vragen uit het publiek.

Persoonlijke noot: het voelde die hele dag alsof ik jarig was. Ik had namelijk een aantal mensen uitgenodigd, ze brachten allemaal een cadeau mee (in de vorm van een mooi verhaal) en achteraf gingen we rustig iets eten en napraten. Zo ging het forum dus verder na het officiële programma. En, nee, hier zijn geen foto’s van. ;-)

Dankbetuiging: Ik ben het NWO dankbaar voor financiële steun.

Aanvulling (22 december 2014):

Het verslag staat nu ook in pdf-vorm op de NVWF-website: link.

Determinisme en indeterminisme in de fysica

NVWF.Als secretaris van de Nederlandse Vereniging voor WetenschapsFilosofie (NVWF) organiseer ik een symposium over “determinisme en indeterminisme in de fysica” op woensdag 26 november 2014 in Groningen (13u – 17u30). De sprekers zijn Dennis Dieks, Marij van Strien, Ronnie Hermens en Gerard ’t Hooft.

Op de website van de vereniging staat een pdf met het hele programma.

Misschien tot dan?

Bijwonen is gratis, maar graag aanmelden via: secretaris [at] nvwf.nl.

Aanvulling (2 november 2014):

Voor de volledigheid staat het programma ook hier (na de vouw).

(meer…)

Nieuwsflits: Opticafoto van de dag

Toen mijn zoontje twee maand oud was, maakte ik een foto van zijn oog. Daar maakte ik toen dit fotoraadsel van: de vraag was hoe de regenboogkleurige ‘wolken’ ontstonden. De oplossing stond hier.

Deze foto is nu de “opticafoto van de dag” (“Optics Picture of the Day “) op de website van Les Cowley, “Atmospheric Optics“. Meestal staan er foto’s op van atmosferische verschijnselen, zoals regenbogen en halo’s, maar mijn binnenhuisopname haalde de selectie dus ook. :-)

Dit is een permanente link naar de pagina, dit is het huidige beeld van de dag en dit is de volledige lijst met voormalige dagfoto’s.

Beeld van de dag.

Opticafoto van de dag.

Les Cowley beschrijft de opname als volgt:

“Babyoog ~ De dunne traanfilm over een helder babyoog reflecteert de wereld en voegt een laag interferentiekleuren toe. De pupil is donker, ondoorgrondelijk, de wereld absorberend en lerend. De blauwe iris, mysterieus.

Sylvia Wenmackers nam een foto van haar zoon toen hij net iets meer dan twee maand oud was.”

(Dat is althans mijn vertaling van zijn tekst: “Baby’s Eye ~ The thin tear film over a baby’s clear eye reflects the world and adds a layer of interference colours. The pupil is dark, imponderable, absorbing all the world and learning. The blue iris, mysterious. Sylvia Wenmackers pictured her son when he was just over two months old.“)

Daaronder geeft hij nog wat uitleg over de optica: hoe interferentiekleuren ontstaan, wat de iris is en waarom die bij de meeste baby’s blauw is. (Een korte versie dus van wat ik in de oplossing van het fotoraadsel beschreef.)

Uiteraard ben ik Les Cowley dankbaar om mijn foto in zijn collectie op te nemen. Verder wil ik ook Drabkikker bedanken omdat hij me in een reactie attent maakte op Cowleys mooie website, waarna ik besloot om zelf ook eens een foto in te zenden.

Vrije kuur in andersom denken

Ballon.Met helium gevulde ballonnen zijn leuk, maar ik ga er wel raar van dromen!

Helium (He) is zeer nuttig voor de wetenschap (gasvormig helium als inerte atmosfeer en vloeibaar helium om experimenten te koelen; CERN is dan ook een grootverbruiker), maar de wereldwijde reserves raken stilaan uitgeput. Toch wordt dit edelgas ook nog altijd gebruikt om ballonnen te vullen, waaruit het gestaag weglekt: ’s ochtends hangt de ballon nog aan het plafond en ’s avonds niet meer. (Het helium is er natuurlijk nog wel, maar eens vermengd met de lucht is het niet meer te recupereren voor menselijke toepassingen.)

Dat brengt me bij mijn stelling van vandaag:

Als er een met helium gevulde ballon in huis is, ben je moreel verplicht er zo veel mogelijk mee te spelen.

Vorige week kreeg mijn zoontje zo’n ballon mee als afscheidscadeautje van een ander kind bij de opvang. En daar hebben we inderdaad volop mee gespeeld! :-)

Op weg naar huis mocht de ballon naast de autostoel tegen het plafond drijven. Ik zag hoe de ballon naar de binnenkant van de bocht helde bij elke afslag en glimlachte dankbaar voor deze mooie illustratie van traagheid van de omringende lucht.

Thuis hebben we ons geoefend in het “andersom denken” – bijvoorbeeld dribbelen tegen het plafond in plaats van op de vloer. Daarbij dacht ik aan de luchtbel in een waterpas en gatengeleiding in halfgeleiders, terwijl de peuter op de grond dubbel lag van het lachen. En toen de ballon niet meer genoeg helium bevatte en naar de vloer begon te zinken, heb ik eerst het touwtje verwijderd en daarna zelfs het stukje rubber onder de knoop afgeknipt om er zo lang mogelijk plezier van te hebben.

Daarna zonk de ballon onverbiddellijk en daarmee was de kous af – ware het niet dat ik vorige nacht wakker werd en me deze droomgedachte herinnerde:

“Elektronen zijn normaal een beetje vochtig. Als ze opdrogen, vallen ze uit de lucht.”

Het was weer een geval van nachtelijke beroepsmisvorming. Blijkbaar is er in mijn hoofd iets gaan gisten over het elektronmodel van Lorentz enerzijds (dat in het proefschrift voorkomt dat ik vorige week gelezen heb) en die heliumballon anderzijds. Het resultaat van dit gistingsproces was uiteraard klinkklare onzin. De premisse is fout en zelfs de conclusie is niet logisch: de meeste dingen worden lichter als ze uitdrogen, dus waarom zouden ze dan nog vallen? Dat moet een restant zijn van die vrije oefening in “andersom denken”, besefte ik later.

Onzin kan even leuk zijn om mee te spelen als een ballon gevuld met een niet-recupereerbaar edelgas. Nu kan ik eindelijk een eigen variant bedenken op de onzinnige “verklaringen” die de vader in “Calvin and Hobbes” geeft als antwoord op de wetenschappelijke vragen van zijn zoontje (zie deze verzameling).

Calvin's dad explains science.

De vader van Calvin geeft antwoord op wetenschappelijke vragen. (Auteur: Bill Watterson; via.)

Ik stel het me zo voor: het is een droge winterdag en dan ontspint zich volgend gesprek.

  • “Waarom knispert de vloerbedekking als ik erop loop, mama?”
  • “Omdat de vloerbedekking dan statisch geladen wordt, jongen.”
  • “Waarom wordt de vloerbedekking dan statisch geladen, mama?”
  • “Omdat…”
    *herinnert zich droom*
    “Wel jongen, elektronen zijn normaal een beetje vochtig. Als ze opdrogen, vallen ze uit de lucht.”

Zou een kind daarmee tevreden zijn, denk je? Of gaan ze dan vragen wat elektronen zijn?

Bij nader inzien zal ik me toch maar aan de wetenschappelijke versie houden. Hopelijk zijn er over een paar jaar nog steeds heliumballonnen te koop en kan ik de demonstratie in de auto nog eens overdoen.

Laat die waarom-fase maar komen! :-)

Togaselfie

Vandaag was ik lid van de jury bij een doctoraatsverdediging aan de Universiteit Utrecht. Dit is een verslagje over zowel de inhoud (het proefschrift) als de vorm (de toga).

***

Inhoud: onderbepaaldheid van wetenschappelijke theorieën

Pablo Acuña Luongo schreef een scriptie over onderbepaaldheid van theoriekeuze in de wetenschappen en dit aan de hand van twee gevalstudies uit de fysica. Zijn promotor was professor Dennis Dieks (aankondiging1 & 2).

De eerste gevalstudie behandelt de ethertheorie van Hendrik Lorentz (en Henri Poincaré) versus de speciale relativiteitstheorie van Albert Einstein (en Hermann Minkowski). In dit geval zijn wetenschappers tot de duidelijke consensus gekomen dat Einsteins theorie de voorkeur geniet. Deze voorkeur is ondermeer te begrijpen doordat de ethertheorie van Lorentz minder goed samenhangt met andere (latere) theorieën dan die van Einstein (waaronder Einsteins eigen algemene relativiteitstheorie).

Deze casus was ook het onderwerp van Acuña Luongo’s masterscriptie (die online staat), waarmee hij in het academiejaar 2012-2013 een prijs won (zie ook hier). Hij gaf toen dit interview over zijn werk, dat meteen een goede samenvatting geeft.

Lorentz versus Einstein.

Lorentz versus Einstein. (Bron afbeelding: DUB.)

De tweede gevalstudie behandelt de standaard kwantumtheorie (in de formulering van John von Neumann en Paul Dirac) versus de Bohmse mechanica. De mechanica van David Bohm is een verborgen-variabelen theorie die deterministisch is (weliswaar ten koste van niet-lokale effecten). Over de keuze tussen deze theorieën is er nog steeds geen consensus onder natuurkundigen. Beide kampen hebben fervente voor- en tegenstanders. Mijn thesisbegeleider van destijds verkoos bijvoorbeeld de Bohmse theorie (zoals ik eerder vermeldde). De Bohmianen zijn in de minderheid, maar de standaardtheorie geeft aanleiding tot heel wat verschillende interpretaties (waaronder de veel-wereldeninterpretatie), waardoor hun kamp intern sterk verdeeld is.

***

Vorm: onderbepaaldheid van togareglementen

Voor deze gelegenheid mocht ik een toga aan. Of dat terecht was, is nog maar de vraag:

  • In Vlaanderen wordt de titel ‘professor‘ toegekend vanaf het moment dat iemand tot het zelfstandig academisch personeel behoort. De graad (docent, hoofddocent, hoogleraar, gewoon hoogleraar) speelt daarbij geen rol.
  • In Nederland wordt de titel ‘professor’ enkel toegekend aan iemand die de graad van hoogleraar heeft. Nederlandse universitairen die docent of hoofddocent zijn, gelden er niet als professor en zij dragen bij promoties ook geen toga.

Vanaf oktober ben ik onderzoeksprofessor in Leuven in de graad van docent. Het was me dus niet duidelijk of ik dan wel of niet een toga mocht dragen: moet je professor zijn of hoogleraar om een toga te dragen? Aangezien dit in Nederland synoniemen zijn, maar in Vlaanderen niet, is dit niet zo duidelijk.

Zelf zou ik op hoogleraar gokken, maar de thesispromotor besloot dat ze mij – en ik citeer – “bij deze gelegenheid best al in een toga kunnen hijsen”. En aangezien hij hoogleraar is en ik niet, heb ik maar braafjes geluisterd. Hoe zou je zelf zijn? ;-)

Ik heb de toga-situatie aan de KU Leuven nu eens opgezocht: de “professorale toga” wordt er gedragen vanaf de graad van hoofddocent – dus niet door alle professoren, maar de grens ligt evenmin bij de graad van hoogleraar. Extra verwarrend voor Vlaamse hoofddocenten in Nederlandse jury’s, maar in mijn geval suggereert het dat ik vandaag geen toga had mogen dragen. Anderzijds mag ik in Leuven wél een toga dragen, denk ik, namelijk de “doctorale toga”.

Kortom, of ik in Utrecht nu al dan niet terecht een toga heb gekregen, is mij nog steeds niet duidelijk. Om deze puzzel op te kunnen lossen zijn twee doctoraten blijkbaar niet genoeg. ;-)

Aangezien ik zelf geen toga in de kast heb hangen, werd het een Utrechtse leentoga.

Leentoga.

Leentoga.

Het thuisfront had om bewijzen gevraagd, maar er was geen fotograaf aanwezig bij de verdediging. (Dat gebeurt soms wel.) In de vergaderzaal hing er een spiegel naast de kast met baretten, dus maakte ik daar snel een togaselfie.

Togaselfie.

Togaselfie.

Bevindingen: lekker warm, zo’n toga. Daar kan ik wel aan wennen, geloof ik.

Opmerkelijk: de baret moet af tijdens het zitten, behalve voor vrouwen – die mogen zelf kiezen of ze de baret ophouden of niet als ze gaan zitten.

Voornemen: volgende keer niet huppelen, maar waardig schrijden. Dus niet denken “Joepie, ik heb een toga aan”, maar zwaarwichtige dingen denken, die ook de tred wat bezwaren.

Hm, zou “ingetogen” etymologisch verwant zijn aan “toga”, denk je?

Blinde vlek

Dit stukje is in licht gewijzigde vorm als een column verschenen in Eos.
(Jaargang 31, nummer 4.)

Veel excellente vrouwen blijven verrassend lang onzichtbaar voor old boys netwerken.“Waarom hebben we zo weinig studentes fysica?” vroeg de professor. Hij leek te verwachten dat ik hier een pasklaar antwoord op had. Nochtans was ik één van de slechtst gekozen personen om die vraag aan te stellen. Ik was assistent bij de vakgroep natuurkunde, geen socioloog, en dus onbeslagen in het analyseren van menselijke keuzes. Bovendien had ik als meisje wél voor fysica gekozen en waren eventuele blokkades mij klaarblijkelijk ontgaan.

De vraag werd me tien jaar geleden gesteld, maar ze is nog steeds actueel. Intussen heb ik geluisterd naar specialisten en stilaan ontwaar ik de contouren van een antwoord. Maar laten we er eerst een vraagstuk bovenop gooien. Een academische loopbaan verloopt in verschillende stadia: van student, via doctorandus en postdoctoraal onderzoeker, naar professor. Bij iedere carrièrestap stromen er onderzoekers uit, naar functies buiten de universiteit. Vrouwen zijn systematisch oververtegenwoordigd in de uitstroom van deze lekkende pijplijn, waardoor zelfs richtingen die een meerderheid aan vrouwelijke eerstejaars hebben, een overwegend mannelijk professorenkorps behouden. Naast de lagere instroom voor sommige studies, waaronder fysica, is er dus een hogere uitstroom van vrouwen in vrijwel alle domeinen. Hoe is dat mogelijk?

In een recent nummer van EuroPhysics News schrijft Elisabeth Rachlew, een Zweedse emeritus professor in de toegepaste fysica, dat we op dit soort vragen naar één antwoord zoeken. Antwoorden als “vrouwen willen liever moederen” deugen echter niet, want al het beschikbare onderzoek wijst uit dat het om een samenspel van meerdere factoren gaat. Het is een subtiele kwestie die nooit tot één hapklaar antwoord te reduceren valt. Daar helpt geen lievemoederen aan!

Laten we een recent voorbeeld bekijken: in februari van dit jaar publiceerde de International Academy of Quantum Molecular Sciences het programma voor haar congres van 2015. Onder de vierentwintig uitgenodigde sprekers was er geen enkele vrouw. Drie professoren riepen daarom op tot een boycot en hun petitie werd binnen enkele dagen door meer dan duizend mensen ondertekend.

Veel excellente vrouwen blijven verrassend lang onzichtbaar voor old boys netwerken.Hoe is het bestuur van de vereniging voor theoretische chemie tot dit onevenwichtige programma kunnen komen? Van bewust seksisme is er vermoedelijk geen sprake. Als de oorzaak zo zonneklaar was, dan waren de wanverhoudingen trouwens al lang rechtgetrokken. Sociologen benadrukken het belang van onbewuste vooroordelen en informele netwerken, die de status quo – waarin vrouwen ondervertegenwoordigd zijn – mee in stand helpen houden. Het is begrijpelijk als de bestuursleden (overwegend mannelijke professoren) enkel oud-studiegenoten en bekende namen hebben uitgenodigd, want een onderonsje is gezellig. Door niet actief op zoek te gaan naar ander talent, sluiten ze echter – onbedoeld – mensen uit.

Om impliciete vooroordelen te bekampen, moet je mensen eerst bewust maken van deze mechanismen en dan concrete suggesties doen om de ingesleten gewoontes te doorbreken. De vereniging van kwantumchemici herbekijkt inderdaad haar programma. Hopelijk kan dit voorval andere organisatoren ertoe aanzetten vooraf op zoek te gaan naar excellente vakgenoten die zich momenteel in hun blinde vlek bevinden.

Terug naar de originele vraag over de lage instroom van meisjes bij fysica. Die is vermoedelijk het resultaat van even subtiele maar alomtegenwoordige processen van beeldvorming: denk maar aan speelgoedfolders, televisiereeksen, schoolboeken, enzoverder. Terwijl de interne academische keuken bijgestuurd kan worden, hebben we op die algemene culturele context nauwelijks vat. Overigens is het doel niet om de cultuur genderneutraal te maken, integendeel: juist doordat vrouwen een andere positie innemen in onze maatschappij, vormen zij een toegevoegde waarde. Uiteindelijk is de bekommernis om genderevenwicht slechts één facet van een algemener streven naar diversiteit. Een verscheidenheid van achtergronden en stijlen is een belangrijke voedingsbodem voor fris onderzoek. Wetenschap is niet uniseks, maar multicolore.

Tien jaar geleden zag ik niet in hoe een grotere participatie van vrouwen enig verschil zou kunnen maken voor de natuurkunde. Vrouwelijke wetenschappers denken immers niet met hun eierstokken en kracht blijft toch wel gelijk aan massa maal versnelling. Nu vraag ik me vooral af wat we niet zien. Misschien is er een even fundamentele formule als ‘F is m maal a’ nog niet ontdekt, omdat we op halve kracht werken. Kunnen we het ons permitteren om talent te blijven verkwisten?