Archief voor Auteur: Sylvia Wenmackers

Sylvia in Wonderland

Het Vrijheidsbeeld van New York is helemaal groen doordat het koper oxideerde. De vlam van de toorts blinkt in de zon; deze is met bladgoud bedekt.Intussen ben ik terug uit New York en is het tijdsverschil van zes uur weer redelijk verwerkt. Ook buiten het Progic-congres was er heel wat te beleven. De foto’s waarmee ik thuiskom, getuigen al eens van beroepsmisvorming. Ook nu is dat niet anders: hier volgt een verslag aan de hand van 4 × 4 foto’s en één filmpje. Ik begin met de kernthema’s van dit blog – wetenschap, filosofie en kunst – en eindig met een paar favoriete foto’s hors catégorie.

In het hart van Manhatten ligt Central Park. In het park is er altijd veel beweging, maar de ingrediënten ‘zon’ en ‘weekend’ zorgen voor echte topdagen. Mensen komen er wandelen of joggen, zonnen of frisbee spelen, bootje varen of vliegeren, picknicken of rolschaatsdansen. Ik maakte er volgend filmpje van een zeepbelkunstenaar. De bellen zijn zo groot, dat je kunt zien dat ze niet ineens uit elkaar spatten, maar dat het een tijdje duurt voor de ene kant ‘weet’ dat de andere kant van de bel aan het barsten is. (In het filmpje gebeurt dit van rechts naar links.)

Aan de westkant van Central Park ligt het natuurhistorisch museum. De foto linksboven in Fig. 1 is er gemaakt: het gaat om versteend fossiel van een ammoniet (een uitgestorven verwant van de inktvis). Er zijn slechts drie soorten edelstenen die afkomstig zijn van levende wezens: parel, amber en ammoliet – de schaal van een ammoniet. Zowel zeepbellen als ammoliet zijn iriserende materialen: ze zijn gedeeltelijk transparant en hebben hun mooie parelmoerkleuren te danken aan meervoudige reflecties en interferentie van het witte omgevingslicht.

Het natuurhistorisch museum herbergt een grote collectie fossielen, waaronder skeletten van grote dinosauriërs. De collectie opgezette dieren en etnografische voorwerpen geeft het de sfeer van een ouderwets museum. Frisser en meer naar mijn smaak was het planetarium en de (beperkte) tentoonstelling over fysica en sterrenkunde. Daar begroette ik het Hertzsprung-Russelldiagram (linksonder): long time no see, old friend!

Het boekje “Totally irresponsible science” (rechtsboven) spotte ik in de etalage van Pylones tussen vele andere kleurrijke hebbedingetjes. In de hoofdbibliotheek van New York liep er een tentoonstelling over diverse manieren om informatie te bewaren. Naast de allereerste kopie ooit, stond daar te blinken een fonograaf van Edison (rechtsonder)! Hoewel ik er eerder over schreef, had ik nog nooit een exemplaar in het echt gezien. De cilinder links is een originele wasrol.

Wetenschap in New York.

Figuur 1: Wetenschap in New York.

De drukke straten van NYC lijken niet meteen aan te moedigen tot filosofische reflectie. Toch waren er ook buiten het congres enkele sporen van wijsbegeerte te vinden. Op de metro zag ik zowaar iemand Hegel lezen! Misschien had hij ook de reclame gezien voor “Sustainable happiness“, een affiche voor filosofiecursussen in de metro (Fig. 2 linksboven). “Vakanties komen en gaan. Kleren raken afgedragen. Bankrekeningen schommelen op en af. Maar filosofie gaat een leven mee,” aldus de reclame. Of misschien zag hij een taxi met reclame voor Zadig & Voltaire (linksonder), het kledingmerk dat zijn naam ontleent aan de Franse filosoof Voltaire en zijn boek over de Babylonische wijsgeer Zadig. Of vond hij een onweerstaanbaar koopje in de filosofie-afdeling van boekenwinkel The Strand (rechtboven), waar ik zelf een herdruk kocht van de Engelse vertaling van het bekende essay over kansen van Laplace.

Rechtsonder zie je me poseren bij het beeld van “De denker” voor de ingang van Philosophy Hall, het filosofiegebouw van de Columbia Universiteit. Een andere exemplaar van dit bekende beeld van Rodin is te vinden in het Metropolitan Museum of Art, maar dat brengt me alweer bij het derde thema: kunst.

Filosofie in New York.

Figuur 2: Filosofie in New York.

Kunst is er in New York te vinden in overvloed. Om de selectie enigszins te beperken, bespreek ik hier enkel Belgische kunst die in NYC tentoongesteld staat. Na ons bezoek aan het toch al gigantische Metropolitan Museum ten oosten van Central Park, namen we ook nog een kijkje in haar iets meer afgelegen afdeling voor middeleeuwse kunst: The Cloisters. Hier staat ondermeer de Mérode-triptiek van de Vlaamse Primitief Robert Campin. Ik wist helemaal niet dat dit werk zich in New York bevond en het was dan ook een leuk weerzien met deze afbeelding van de annunciatie (Fig. 3 linksboven) die we in de les kunstgeschiedenis op de tekenacademie destijds uitvoerig hebben besproken. In The Cloisters hangen er ook mysterieuze doeken met eenhoorn-motieven (linksonder), waarover weinig meer geweten is dan dat ze vermoedelijk in Brussel geweven zijn.

Ook in het Museum of Modern Art, of MoMA, is er Belgisch werk te bewonderen. Ze hebben enkele stukken van Marcel Broodthaerts en in een klein hoekje van een doek van Ensor trof ik de griezel-met-snottebel aan op de foto rechtsboven.

Belgisch bier wordt overal geprezen alsof elk glas een kunstwerk is, getuige hiervan de Stella-reclame in de New Yorkse metro (rechtsonder).

Belgische kunst in New York.

Figuur 3: Belgische kunst in New York.

Heel New York is een soort Wonderland, dus het beeld in Central Park van Alice met haar kat Dinah, het konijn en de gekke hoedenmaker is heel toepasselijk. Het koper van dit beeld is niet groen geoxideerd zoals het Vrijheidsbeeld, maar blijft blinken, doordat kinderen het als klimrek gebruiken en zo voortdurend opblinken. Het is ook een favoriete fotolocatie voor volwassenen, dus klom ik op de schoot bij Alice en poseerde voor de foto in Figuur 4 (linksboven). Voor echte Alice-fans is er in New York meer moois te vinden, zoals de mozaïeken “The Way out” in de metrohalte van de vijftigste straat. En voor sprookjesfans in het algemeen is ook het beeld van Hans Christian Andersen in Central Park een verplichte tussenstop.

Als het regent in New York, trekken alle modegevoelige schoolmeisjes rubberlaarsjes aan onder hun schooluniform. Ook werkende vrouwen doen mee en nemen in hun handtas een tweede paar schoenen mee voor op kantoor. Rubberlaarzen zijn te krijgen in ouderwets groen, stijlvol zwart of in allerhande felle kleuren en met vrolijke motiefjes (linksonder). En als het regent in New York, druppelt het in Brussel: dat wordt dus uitkijken tot de trend ook hier op straat te spotten is. (Of loop ik hopeloos achter en is het hier al passé?)

Het viel ook op dat de tatoeages in New York talrijker, kleurrijker en groter zijn dan in België. Oorzaak en gevolg zijn niet gemakkelijk te onderscheiden: voelen mensen in de drukke metropool een grotere behoefte om zich van anderen te onderscheiden, of worden mensen met extremere stijlen meer door de stad aangetrokken – wie zal het zeggen? Ik ben een grote fan van toeval en kansen, maar het lijkt me toch geen goed plan om je te laten tatoeëren door een tatoeëur die zich “Chance” laat noemen (rechtsboven).

Tot slot wil nog mijn vriend en moeder bedanken voor het heerlijke reisgezelschap (rechtsonder). Bedankt ook om mijn leven te redden, telkens als ik midden op straat een foto stond te maken en niet door had dat het licht voor voetgangers al op rood stond… You’re the best!

New York is een soort Wonderland.

Figuur 4: New York is een soort Wonderland.

Klinkende munt in New York

Mijn artikel over de loterijparadox bracht me tot in New York.De Columbia Universiteit ligt in New York, vlakbij Central Park. Hier werd er de voorbije twee dagen een congres gehouden met als naam Progic – een samentrekking van “probability” en “logic”. Deze samenkomst over de raakvlakken tussen waarschijnlijkheid en logica wordt om de twee jaar georganiseerd; volgende keer is het iets dichter bij huis: in München.

Elke editie van Progic heeft een specifiek thema; deze editie eerde het werk van Haim Gaifman, professor emiritus aan de Columbia Universiteit. Hij gaf zelf de laatste lezing van de bijeenkomst, waarin hij de diverse thema’s overliep waaraan hij in de loop der jaren heeft gewerkt, zoals het onderscheid en de overeenkomsten tussen objectieve en subjectieve waarschijnlijkheid. Hij besprak ook een aantal probabilistische puzzels. Een leuk voorbeeld dat hij gebruikte: “Alice schoot een pijl af. De pijlpunt landde in het midden van deze cirkel.” Dan volgde een tekening van een cirkel met precies in het midden inderdaad een pijl. De vraag is: wat is de kans dat dit gebeurde? Het antwoord is: dat hangt ervan af! Je weet immers niet of eerst de cirkel getekend werd en Alice dan moest schieten, of dat de cirkel achteraf getekend is, bijvoorbeeld om de landingsplaats aan te duiden. Dit lijkt misschien een flauw grapje, maar er zijn meer complexe situaties waar precies dit soort onduidelijkheid ervoor zorgt dat verschillende mensen tot verschillende kansbepalingen komen.

Om professor Gaifman te eren, werden er gerenommeerde sprekers uitgenodigd: zaterdag waren er lezingen van Dana Scott en Rohit Parikh (wie ik recent in Maastricht ontmoette) en zondag van Jeff Paris. Oorspronkelijk was voorzien dat ook Horacio Arló Costa een lezing zou geven op Progic, maar hij is twee maand geleden onverwacht overleden. Daarom was er zaterdag na de gewone lezingen een herdenkingssessie, waarbij bevriende collega’s herinneringen aan hem uitwisselden. Een doctoraatsstudent van Horacio Arló Costa presenteerde gezamenlijk werk, zodat zijn ideeën toch vertegenwoordigd waren op Progic.

Naast de uitgenodigde sprekers waren er ook een aantal ingezonden bijdragen. Mijn eigen bijdrage (waarvan de slides hier staan) ging over de loterijparadox. In mijn proefschrift heb ik een analyse van deze paradox voorgesteld in termen van “relatieve analyse” – een vorm van niet-standaard analyse ontwikkeld door Karel Hrbacek. Het formalisme is gebaseerd op het idee dat er op een gegeven ogenblik slechts eindig veel reële getallen een unieke naam hebben gekregen; naar de rest kun je enkel op een indirecte manier verwijzen. (Zo is “een getal groter dan een miljard” een indirecte verwijzing, waarvan “een triljard” een uniek benoemd voorbeeld is.) De getallen die zo groot zijn dat ze geen unieke naam hebben, worden ultragrote getallen genoemd; ze zijn relatief oneindig. Het inverse van een ultragroot getal is een ultraklein getal, of een relatieve infinitesimaal. Ik pas het idee van ultrakleine getallen toe op kansen: hiermee beschrijf ik kansen die – door een bepaalde persoon en in een bepaalde context – niet van nul worden onderscheiden, hoewel ze toch niet helemaal nul zijn.

Het punt met infinitesimalen is dat ze individueel verwaarloosbaar zijn, maar collectief heel substantieel kunnen zijn. Om dit uit te leggen gebruik ik volgende cartoon (naar een idee van Dr. Lachowska).

Het collectieve belang van relatieve infinitesimalen.

We moeten op de kleintjes letten.

Na afloop van elke lezing is er gelegenheid tot vragen stellen. Rohit Parikh stak zijn hand op, maar in plaats van met een vraag kwam hij met een verhaal voor de dag. “Jouw infinitesimalen doen me denken aan een sufi-verhaal”, zei hij en begon te vertellen:

Er was eens een verkoper van geroosterde walnoten. Een arme man kwam bij zijn kraam en genoot zichtbaar van de geur van de noten. ‘Heb je de walnoten geroken?’ vroeg de verkoper. ‘Ja,’ zei de man. ‘Dan moet je me daarvoor betalen,’ eiste de verkoper.
De man knikte instemmend, nam twee munten uit zijn zak en liet ze rinkelen tussen zijn gesloten handen. De verkoper strekte zijn arm uit om de munten in ontvangst te nemen. ‘Heb je de munten gehoord?’ vroeg de man. ‘Ja,’ zei de verkoper. ‘Goed, dan heb ik je betaald,’ zei de man.

Een kleine zoektocht op internet leverde een tiental varianten op van dit verhaal. Blijkbaar is het in alle werelddelen bekend. De aard van het eten varieert, maar het gaat altijd om geroosterd of gebakken voedsel. Het is ook niet altijd het geluid van munten dat als betaalmiddel wordt gebruikt, maar soms ook muziek (tromgeroffel).

Dit verhaal is wetenschappelijk te verantwoorden: het feit dat je eten kunt ruiken, wijst erop dat er moleculen van de etenswaren in je neus terecht zijn gekomen. De hoeveelheid moleculen die nodig is om iets te ruiken is relatief infinitesimaal ten op zichte van de hoeveelheid moleculen die je binnenkrijgt als je eet. Het geluid van geld echter brengt zelfs geen infinitesimaal van een cent in het laatje.

Rara, waar ben ik?

Volgens mij luidt de wet van Murphy voor blogs als volgt:

“Naarmate de locatie interessanter is, stijgt de kans dat de stekker van je laptop er niet in het stopcontact past.”

Meer nieuws volgt zodra ik een internationale stekker gevonden heb…

Murphy calling.

Dear blog, this is Murphy calling. I am having so much fun here in... tuut tuut tuut.

Aanvulling na de vouw.
(meer…)

Een kopje fysica

Ik heb mijn koffie het liefst met suiker en fysica. Bron: http://luke-b.deviantart.com/art/Coffee-Physics-22284243.In mijn vorige post schreef ik over druppels die op het oppervlak van dezelfde soort vloeistof blijven drijven. Vandaag probeer ik dit fenomeen te verklaren aan de hand van fysica. Een allesomvattende verklaring heb ik niet – dus aanvullingen of verbeteringen zijn altijd welkom! -, maar een aantal aspecten zijn me wel al duidelijk geworden.

Een eerste element van de verklaring is oppervlaktespanning. Zuiver water heeft een hoge oppervlaktespanning: de vloeistof probeert haar contactoppervlak met de omgevende lucht zo klein mogelijk te maken. Daardoor valt regen als nagenoeg bolronde druppels uit de lucht en niet als platte schijfjes, ringetjes of andere leuke vormen. Door detergent bij het water te voegen verlaag je de oppervlaktespanning van water. Daarom kun je wel zeepbellen blazen, maar geen waterbellen. Ook de toevoeging van andere vloeistoffen, zoals koffie of melk, heeft een verlagend effect op de oppervlaktespanning van water. In het druppelexperiment treedt er zowel oppervlaktespanning op aan het oppervlak van het grootste volume vloeistof als bij dat van het drijvende druppeltje. Deze effecten lijken elkaar tegen te werken: een hoge oppervlaktespanning zorgt ervoor dat het onderste vloeistofoppervlak meer gewicht kan dragen zonder te barsten, maar ook dat er slechts zeer kleine druppels gevormd kunnen worden. Vice versa voor lage oppervlaktespanning. Het slagen van het druppelexperiment lijkt dus een gouden middenwaarde te vereisen qua oppervlaktespanning.

Een tweede cruciaal element is de beweging van de onderstaande vloeistof. Als je de onderstaande vloeistof stilstaat en je er slechts één druppel op laat vallen, zal die niet blijven drijven. Het komt erop aan om de druppels met een goede frequentie te laten vallen. Hierdoor wordt het oppervlak van de onderstaande vloeistof aan het trillen gebracht, ook met een vaste frequentie. De heen-en-weer-gaande beweging van de vloeistof zorgt ervoor dat er een beetje lucht wordt meegesleept. Het is op dit laagje van vers aangevoerde lucht dat het druppeltje kan blijven liggen. De druppeltjes drijven dus eigenlijk niet op de vloeistof, maar zweven er net iets boven.

Een derde element is de hoogte van waarop je de druppels laat vallen. Als je dit te hoog doet, gaat de druppel onder in de vloeistof. Daarbij ontstaat er een soort kroon van terugspattende druppels, die in beeld gebracht kunnen worden met een hogesnelheidscamera. Dit levert prachtige resultaten op, maar het is niet het effect waarover ik het nu wou hebben.

Met een lepeltje is het moeilijk om de frequentie, de valhoogte en de grootte van de druppels te regelen, maar een eenvoudige opstelling met een regelbare pomp zou soelaas kunnen brengen.

Tot nu toe heb ik geen systematische experimenten gedaan met een thermometer, maar het lijkt erop dat ook de temperatuur van de vloeistoffen een grote rol speelt. Bij pure koffie lijken de druppels enkel te drijven op een hoge temperatuur (zoals in de koffiezet), maar als je de oppervlaktespanning met melk heb verlaagd, begint het pas te lukken wanneer de koffie voldoende is afgekoeld. De temperatuur heeft ook een invloed op de oppervlaktespanning, dus of dit een onafhankelijke parameter is, is lang niet zeker.

In het geval van de koffiezet speelt ook het Marangoni-effect een rol net als bij de ‘tranen’ van wijn, maar bij koffie wordt het effect veroorzaakt door temperatuurverschillen in plaats van door het verdampen van alcohol: de stomende druppels vallen op koffie die al een beetje is afgekoeld. Hierdoor is er een verschil in oppervlaktespanning en dit heeft een gunstig effect op de aanvoer van verse lucht (Figuur 1). Deze situatie lijkt op het Leidenfrost-effect, waarbij druppels op een hete bakplaat lijken te dansen; ook daarbij zweven de druppels op een dun laagje lucht.

Marangoni-effect

Figuur 1: In een koffiezetapparaat draagt thermische Marangoni-convectie bij aan het in stand houden van de drijvende druppels. De oppervlaktespanning van de dampend hete druppels is lager dan die van de iets minder warme koffie in de pot. De tegengestelde beweging van vloeistof aan het oppervlak zorgt voor aanvoer van verse lucht, waarop de druppel kan drijven. Bron: https://people.ifm.liu.se/boser/surfacemodes/solution050810.pdf

Het leuke aan het bekijken van deze druppels is de variatie. Minuscule druppeltjes stuiteren zeer snel in het rond. Doordat ze op een luchtlaagje zweven, bewegen ze haast wrijvingsloos. En als ze botsen, zie je impulsbehoud in actie, net als bij biljart. Aan de andere kant is het leuk om zeer grote, platte druppels te zien. Deze liggen haast bewegingsloos en slokken zo nu en dan een kleinere druppel op. Door hun grootte en levensduur hebben ze iets onwerkelijks. (Grote druppels kun je het gemakkelijkste maken met vloeibaar wasmiddel: als je de maatdop rustig vult, wordt de drijvende druppel gemakkelijk meer dan een centimeter breed.)

Dat het weldegelijk om (volle) druppels gaat en niet om (holle) bubbels, kun je duidelijk zien: bubbels gaan continu over in het vloeistofoppervlak, waardoor dit oppervlak omhoog kromt, terwijl druppels op het oppervlak drijven, waardoor dit een beetje naar beneden indeukt (Figuur 2). Nog duidelijker is het als een druppel in de richting van een bubbel beweegt: door het verschil in kromming, lijken de twee elkaar af te stoten. Bubbels onderling bewegen naar elkaar toe en vormen zo schuim. Als ze geen te hoge beginsnelheid hebben, gaan ook druppels samen zitten, in een gemeenschappelijk kuiltje. Soms combineren ze dan tot een grote superbubbel.

Bubbel en druppel.

Figuur 2: Door de schaduw zie je duidelijk dat de bubbel (onderaan links) het koffieoppervlak omhoog buigt, terwijl de druppel (bovenaan rechts) het oppervlak indeukt.

Ik vraag me af hoeveel mensen deze druppeltjes spontaan herontdekt hebben. In elk geval was ik niet de eerste: in 1979 schreef Jearl Walker in de rubriek “The Amateur Scientist” van American Scientist er een artikel over: “Drops of liquid can be made to float on the liquid. What enables them to do so?” Ook hij wijst op het belang van het trillen van het vloeistofbad en maakte een opstelling waarbij de frequentie van de trilling ingesteld kon worden (door middel van een luidspreker).

Het bestuderen van het effect is echter geenzins beperkt tot amateurwetenschappers. Ik had er vijf jaar geleden misschien beter zelf een artikel over geschreven, want in tussentijd zijn er al heel wat studies over verschenen! Ondermeer aan de universiteit van Luik wordt er onderzoek naar gedaan (publicatie 1 en 2), maar zij zijn beslist niet de enige (publicatie 3 en 4). Dit onderwerp leent zich ook prima voor een leuk project voor fysicastudenten.

Als je barista ook fysicus is, tja, dan krijg je dit.Fysici zijn dol op druppels: je kunt ze niet alleen gebruiken om materialen mee te karakteriseren (deze techniek, contacthoekmeting, heb ik toegepast in mijn eigen onderzoek), maar je kunt ze zelfs vanop afstand besturen (met behulp van trillingen). Ook koffie leent zich tot verder natuurkundig onderzoek. Eén van mijn collega’s kreeg op haar solliciatiegesprek de vraag waarom koffie die karakteristieke randen achterlaat (in plaats van homogeen op te drogen); van dit effect bestaan intrigerende filmpjes. Als je een fysicus die ook barista is interviewt, krijg je te horen waarom koffie donker is en melk wit. En natuurlijk kun je wetenschap gebruiken om uit te zoeken waar de smaak en het aroma van koffie vandaan komen.

Wiskundigen blijken machines te zijn die koffie omzetten in stellingen (volgens Rényi), maar als je aan een wiskundige vraagt of hij koffie of thee wil, zegt hij ‘ja’. (Hier maak ik me ook wel eens schuldig aan. Hoewel dit een nutteloos antwoord lijkt, zit er toch veel informatie in: ja, ik wil iets drinken en het is geen limonade, icetea of vodka.) Ik schreef al dat filosofen graag koffie drinken. Nu blijken ook fysici grote afnemers. Toch is er een verschil: in tegenstelling tot de fysicus zal de filosoof nooit of te nimmer een scheutje Dreft in de koffie doen, gewoon om eens te testen of de druppels dan nóg groter worden… (Het antwoord is ‘nee’.)

Voor mij nog een kopje koffie, alstublieft, want op het vorige staat te veel schuim.

Zwevende druppels

Koffie kan op koffie drijven.Ga er maar even rustig voor zitten, neem een kopje koffie en geniet van deze post waarin alles kan: koffiekan, theekan en koffie kan op koffie drijven.

In een ouderwets koffiezetapparaat zie je soms wonderlijke taferelen. Een dans van druppeltjes. Sommige druppels koffie weigeren om kopje onder te gaan, maar blijven koppig drijven op het oppervlak. Sommige druppels overleven het secondelang – lang genoeg om tegen de rand van de koffiepot aan te stuiteren en daarop terug te kaatsen, of tegen andere druppels te botsen. Bij nader inzien is het geen dans, maar biljart. Als je geen idee hebt waarover ik het heb, bekijk dan onderstaand filmpje. Voor alle duidelijkheid: het gaat om de druppels (100% koffie), niet om belletjes of schuim (dun laagje koffie gevuld met lucht).

Het filmpje is geen topkwaliteit, maar je kunt het spektakel live zien in je eigen keuken. Als je geen ouderwetse koffiezet hebt, kun je proberen om in een kopje koffie met melk druppels op te lepelen, zoals in het tweede filmpje.

Zelfs op icetea kun je druppels laten drijven: neem een plastic fles en tik tegen de rand op de hoogte van het vloeistofoppervlak. Gebruik een merk dat niet te sterk bruist, anders maak je enkel schuim.

Als je er eenmaal op begint te letten, dan zie je dit effect plots overal. Mij zijn de drijvende koffiedruppels zo’n jaar of vijf geleden voor het eerst opgevallen, maar ik ben nog steeds even enthousiast als ik het in een andere vorm zie opduiken. In mijn stukje over beroepsmisvorming vermeldde ik al dat afwassen voor een fysica zoals ik geen straf is: het schuim is interessant om naar te kijken en zelfs het geluid van de zachtjes afbrekende schuimlaag is een streling voor het oor. Maar ook tussen het schuim is er heel wat te zien: onderstaand filmpje toont hoe ook druppels afwaswater voor korte tijd op het oppervlak van het water in de bak kunnen drijven. Vaak botsen ze tegen de schuimlaag aan de rand of tegen elkaar.

(Als je erin slaagt om de effecten van schuim en magnetisme te mengen, dan wordt het pas echt exotisch mooi!)

Deze afzonderlijke waarnemingen smeken om een gemeenschappelijke, fysische verklaring. Waarom lukt het niet met zuiver water (tenzij misschien in Tibetaanse klankschalen), maar wel met afwaswater, ice tea en koffie? Waarom lukt het niet met koude zwarte koffie, maar wel met koude koffie-verkeerd? Volgende keer probeer ik op deze vragen te antwoorden.

Beroepsmisvorming

In bomen zitten is een eigenaardige gewoonte.Het leek wel een sprookje: een jonge vrouw vertelde hoe fijn ze het vond om in bomen te klimmen. Eigenlijk was ze daar al iets te oud voor, maar gelukkig vond ze een leuke jongen die ook graag in bomen zat. Dit is het eerste fragment dat ik ooit zag van een BBC3-reeks die “Freak like me” bleek te heten. Op YouTube zijn er andere fragmenten van te bekijken over mensen en de rare gewoontes die ze erop nahouden. De Nederlandse omroep maakte dit jaar een eigen versie, “Van de gekke“, maar die heb ik (nog) niet bekeken.

Aan deze reeks moest ik weer denken toen ik op Tales of the crib Liliths lijstje met rare gewoontes las. Ik vind het heerlijk om over andermans gekte te horen, maar ik moet bekennen: zelf heb ik ook een paar vreemde gewoontes. Zo vind ik het leuk om met pauwen te praten: als ik ‘peyó’ of ‘perú’ roep, dan roepen ze terug, echt waar! Ook geef ik de auto een schouderklopje (of eigenlijk een dashbordklopje) als hij me zonder sputteren door een benarde verkeerssituatie heeft geholpen – dat heb ik van vriendin H. overgenomen.

Andere rare gewoontes situeren zich in de categorie “beroepsmisvorming”. Als ik een gebouw zie waarvan de balkonnen uitsteken in de vorm van “\exists” (de existentiekwantor uit de logica, te lezen als “er bestaat”), dan is mijn dag goed. Ik heb mijn blauwe Olympus compactcamera altijd bij me en kom geregeld thuis met foto’s zoals die in de collage hieronder.

Beroepsmisvorming.

Op en rond het Sint-Pietersplein in Gent zijn er tal van logische en wiskundige symbolen te vinden, zoals epsilon, de existentiële quantor, pi en verwijzingen naar oneindig.

Omdat ik zowel fysicus als filosoof ben, betaal ik de tol van beroepsafwijkingen dubbel. Ik staar al eens iets te lang naar het schuim in de afwasbak, want de fysicus in mij is verzot op oppervlaktespanning en diffractiekleuren. Maar ook filosofen hebben allerlei typische afwijkingen; er bestaat zelfs een zelfhulpblog voor partners van filosofen.

Met een klein briefje kun je het leven redden van een filosoof.Eten blijkt een centraal probleem voor filosofen: we vergeten het en hebben dus iemand nodig om ons daaraan te helpen herinneren. Tegen dat ik door heb dat ik moet eten, ben ik niet meer in staat om zelf iets te koken. Hoe deze overduidelijke fabricagefout toch door de mazen van de evolutie is kunnen sluipen, is mij een raadsel! Ik ben dan ook zeer dankbaar dat mijn vriend voor me kookt.

Dat filosofen vergeten te eten, dat komt door Plato. Volgens Plato was het lichaam een last – “een bron van eindeloze moeilijkheden” – iets dat een filosoof voortdurend afleidt van zijn taak. Als je mij niet gelooft, dan moet je het maar eens aan Bertrand Russell vragen. Nu ja, de man is dood, dus bellen heeft geen zin, maar sla er gerust zijn Geschiedenis van de Westerse filosofie eens op na (op p. 137 in de vertaling door Rob Limburg):

Ik heb vele filosofen gekend, die vergaten te eten, en dan nog bleven lezen, wanneer zij eindelijk aten. Deze mensen handelden in de geest van Plato: zij onthielden zich niet door een speciale zedelijke inspanning, maar interesseerden zich nu eenmaal meer voor andere dingen.

Als je in de tekst “lichaam” vervangt door “internet” en “lezen” door “surfen”, dan klopt de uitleg ook voor vele niet-filosofen, volgens mij. ;-) Iets verder, op dezelfde pagina, staat er nog een grappig stukje:

Blijkbaar moest de filosoof op dezelfde afwezige manier trouwen en kinderen verwekken en grootbrengen, maar sinds de emancipatie van de vrouw gaat dit zo gemakkelijk niet meer. Geen wonder dat Xantippe een helleveeg was.

(Xantippe was de tweede vrouw van Socrates, die met lede ogen moest aanzien hoe haar man niets nuttigs bijdroeg aan het dagelijkse leven.) Die Russell toch, de schavuit.

Veel filosofen drinken te veel koffie. (Dat komt niet door Plato, maar door de cafeïne.) Deze verslaving heeft weinig vat op mij, maar ik hou erg van een koekje in de namiddag en meestal maak ik daar dan wel koffie bij. Soms ben ik nog zo aan het nadenken, dat ik wel de waterkoker aanzet, maar het water te vroeg op de koffie giet, zodat ik een lauwe vieze brij bekom en opnieuw moet beginnen. “Verstrooid ben je al, nu alleen nog professor worden”, zegt mijn moeder als ik haar zoiets vertel.

Beroepsziekte voor filosofen: papiersnee, in het oog.Tijdens mijn jaren in de materiaalfysica heb ik nooit een ongeluk meegemaakt in het labo. Een hele opluchting, want waterstoffluoride – om maar iets te noemen – is eng spul. Echte beroepsziekten zijn er gelukkig niet verbonden aan het filosofenbestaan, tenzij de kwalen die eigen zijn aan alle zittende beroepen, zou je denken. Toch ben ik tijdens het schrijven van mijn doctoraat naar de dokter moeten gaan voor een arbeidsongeval: een papiersnee… in mijn oog! Eerst dacht ik nog dat mijn oog gewoon geïrriteerd was, maar toen ik eindelijk weer iets kon zien, bleek dat ik dubbel zag, door één oog. Volgens de optica kan dat niet met een bolle lens, maar je moet geen fysicus zijn om te weten dat er dan iets mis is. En ja, er bleek een sneetje te zitten in mijn ooglens. Na een week was het wondje mooi geheeld en sindsdien heb ik om dubbel te zien gewoon weer beide ogen nodig. Oef!

Het moet het toppunt van verstrooidheid zijn: met de hoek van een blad in je eigen oog prikken. Ik ken echt niemand die al ooit zoiets doms heeft gedaan, dacht ik nog, maar toen ik het voorval aan mijn moeder vertelde, zei ze: “O, dat heb je als kind ook eens gehad”.

Lof der wetenschap

Lof der wetenschap.“Als je vruchten wilt plukken van de boom der wetenschap, moet je haar eerst laten bloesemen” schreef ik aan het einde van een vorige post. Deze zin deed me denken aan het stuk over de liefde uit “De profeet” van Kahlil Gibran. Als je in die tekst overal “liefde” vervangt door “wetenschap”, blijkt het geheel nog verbazend veel steek te houden. Als je nog iets meer woorden vervangt, krijg je onderstaande tekst.

Toen zei Almitra: “Spreek tot ons over de wetenschap”.
En hij hief zijn hoofd op en liet zijn blik over de schare gaan en zij verstomde. En met een machtige stem zei hij:
“Als de wetenschap je wenkt, volg haar dan, al zijn haar wegen nóg zo zwaar en steil. En zouden haar vleugels je willen omhullen, laat haar dan, al zou het zwaard dat verborgen zit onder haar veren je kunnen verwonden. En als ze je toefluistert, schenk haar dan je volledige aandacht, terwijl haar stem je vooroordelen verbrijzelt zoals de noordenwind door je tuin woedt en haar maakt tot een dorre woestenij.
Want zo de wetenschap je kroont, ze kruisigt je ook en ofschoon ze dient voor je groei, zal ze je ook snoeien.
Zo ze opstijgt om je dorste en teerste takken te strelen die bevend trillen in de zon, zo daalt ze ook af naar je wortels en rukt hun houvast aan de aarde los.
Als korenschoven gaart ze je bijeen.
Ze dorst je tot je naakt bent.
Ze want je tot je vrij bent van je kaf.
Ze maalt je tot je blank bent.
Ze kneedt je tot je soepel bent en wijst je dan toe aan haar heilig vuur zodat je worden zult tot heilig brood voor het feestmaal aan de universiteit.
Dit alles doet de wetenschap opdat je de geheimen leert kennen van je eigen hart die van het universum.

Maar als je in je angst alléén de zoete zekerheden der wetenschap zoekt, is het beter dat je je naaktheid bedekt, haar dorsvloer verlaat en een wereld betreedt zonder seizoenen, waarin je zult denken maar niet je volle gedachten en waarin je zult begrijpen maar niet je volle begrip. De wetenschap geeft enkel zichzelf en put slechts uit haar eigen bron. Zij bezit niet en wil evenmin in bezit genomen worden want ze is zichzelf genoeg. Als je de wetenschap liefhebt, zeg dan niet: “De kennis is in mijn hoofd”; zeg liever: “Ik ben in het hart van de kennis” en tracht niet de loop van het wetenschappelijk onderzoek te bepalen, want de wetenschap richt, zo zij je waardig acht, jóuw loop.

De wetenschap kent geen ander verlangen dan zichzelf te vervullen, maar als je de wetenschap wél liefhebt en de wijsheid begeert, laat deze verlangens dan zijn:
Je kennis uit te diepen als een snelvlietende beek die haar melodie zingt in de nacht.
De pijn te kennen van te veel inzicht.
Gewond te raken bij je pogingen het universum te doorgronden, en vrijwillig en vreugdevol te bloeden.
Bij het ochtendgloren te ontwaken met een gevleugeld hart, dankbaar voor weer een dag van nieuwe vonsten.
Te rusten op het middaguur en de vervoering der wetenschap te overpeinzen.
In de avond vol dankbaarheid huiswaarts te keren en in te slapen met een gebed voor je onderzoek in je hart en een loflied op je lippen.”

(Vrij naar Kahlil Gibran, het stuk over de liefde uit “De profeet”.)

Vlechtwerk

Een wan is een platte mand met twee handvaten.Mijn familienaam, Wenmackers, verwijst naar het beroep wannenmaker. Dit is een typisch oud ambacht uit het Maasland, waar sommige mandenvlechters zich specialiseerden in het vlechten van platte manden waarmee men het kaf van het koren kon scheiden: de wan.

In de Nederlandse Maasgemeente Stein staat er een beeldje van een wannenmaker. Iets verder van huis, in het Parijse Musée d’Orsay, hangt het schilderij “Le vanneur” (of “De wanner”) van Jean-François Millet. Helaas mag je daar geen foto’s maken, maar gelukkig is er het internet voor plaatjes bij praatjes (en zijn sommige mensen minder gezagsgetrouw). Dit is het schilderij:

Le vanneur van Jean-Francois Millet (rond 1848).

Le vanneur. Jean-Francois Millet schilderde deze korenwanner omstreeks 1848. Tegenwoordig hangt het werk in Musée Orsay. Bron van de afbeelding: http://www.flickr.com/photos/havala/3974553755/.

Als filosoof is “Wenmackers” wel een toepasselijke naam: in mijn beroep probeer ik immers ook om hulpmiddelen te maken waarmee je het kaf van het koren kunt scheiden… In plaats van wissen gebruik ik ideeën, maar het vereiste vlechtwerk is gelijkaardig.

Liefde voor de wetenschap (en een beetje geld)

Vooralsnog hebben wetenschappers nog geen geldboom kunnen kweken.Mensen die wel eens een rekening met mij gedeeld hebben, zullen weten dat ik geldblind ben. Of het een officiële ziekte is weet ik niet, maar dit is het enige symptoom: vanaf het moment dat er een euroteken achter de getallen staat, kan ik niet meer optellen of delen. (En nee, als fysicus is het geen optie om de eenheid weg te laten!) Toch moet ik het in dit stuk over het slijk der aarde hebben. Maar geen nood: ter compensatie eindig ik lyrischer dan normaal.

Een universiteit is te vergelijken met een bedrijf. Er is een hiërarchisch systeem met een rector en vice-rector aan het hoofd, daaronder decanen die de diverse faculteitsraden voorzitten, en daaronder groepsleiders die verantwoordelijk zijn voor de onderzoekers in een specifiek gebied. Er is vastgoed met soms prachtige gebouwen die in een oud stadscentrum geïntegreerd zijn, of een campus met nieuwe gebouwen als op een bedrijventerrein. Er is competitie met andere universiteiten. Er is een strategisch plan. Er zijn veel cijfertjes, en vaak staan er ook eurotekens achter.

Toch heeft een univertiteit een fundamenteel ander doel dan andere bedrijven: haar doel is niet om winst te maken, maar om nieuwe kennis te scheppen, oude kennis te bewaren en jonge mensen met deze verzamelde kennis op te zadelen. Hoewel een universiteit dus geen financieel oogmerk heeft, is er wel geld nodig om nieuwe kennis te vergaren. Veel geld. Voor de aanschaf en het onderhoud van infrastructuur, bibliotheken en computers, voor het betalen van lonen, voor de inrichting en de werkingskosten van laboratoria, et cetera. Universiteiten worden grotendeels betaald door de overheid, met belastingsgeld dus. Als je belastingen betaalt, draag je zo ook een beetje bij aan de beurs van jonge onderzoekers en het loon van professoren. Nu zijn deze mensen je daar heel dankbaar voor, maar ik kan me zo voorstellen dat je toch iets méér in ruil wil. Dat krijg je ook. Universiteiten stellen immers hun bevindingen vrij ter beschikking “voor de maatschappij” en dus ook voor jou.

Dat is althans het idealistische principe. Nu is het wel zo dat universiteiten soms patenten nemen op hun bevindingen en zo dus toch commercieel voordeel halen uit hun hoofdactiviteit. Ook wordt er aan contractonderzoek gedaan: daarbij voert de universiteit een onderzoek uit op vraag van en betaald door een bedrijf. Dit roept vragen op over de onafhankelijkheid van universitair onderzoek, maar op deze zogenaamde “derde geldstroom” wil ik nu niet verder ingaan. (Als je daar meer over wilt lezen, klik dan bijvoorbeeld door naar “We’re only in it for the money” van Jean Paul Van Bendegem in De Morgen.)

Wetenschappelijk onderzoek, zoals verricht aan universiteiten, levert vaak toepassingen op die maatschappelijk belang hebben: vondsten die het leven gemakkelijker maken, of die economisch nut hebben.Heel wat lopend onderzoek is gericht op het oplossen van een concreet, praktisch probleem. Zo gaat er momenteel veel aandacht naar nieuwe manieren om energie op te wekken en te transporteren (denk maar aan batterijen voor elektrische wagens). Natuurlijk zijn er ingenieurs nodig om deze nieuwe technologieën te realiseren, maar ook fundamenteel onderzoek is onontbeerlijk om telkens frisse ideeën te laten ontluiken.

Puur onderzoek is een noodzakelijke (maar daarom geen voldoende) voorwaarde voor innovatie.

Puur onderzoek is een noodzakelijke (maar daarom geen voldoende) voorwaarde voor innovatie. Bron van de afbeelding: http://www.delta.tudelft.nl/nl/archief/artikel/is-fundamenteel-onderzoek-een-garantie-voor-innovatie/17198.

Nu zou de indruk kunnen ontstaan dat universiteiten volledig ten dienste moeten staan van de directe noden van de maatschappij. Waarom belastingsgeld besteden aan de studie van poëzie, of filosofie, als je ditzelfde geld ook aan de ingenieurs kunt geven – en misschien een beetje aan de natuurwetenschappers, als ze plechtig beloven dat ze toepassingsgericht zullen werken?

Nu zou ik de stelling kunnen verdedigen “iets weten is een doel op zich“, iets waar ik ten volle van overtuigd ben. Mij lijkt het een diepmenselijk verlangen om te weten: hoe zit dat heelal om ons heen in elkaar en hoe spiegelt het zich in de wereld binnen ons? Toegegeven, heel wat mensen lijken enkel geïnteresseerd in wat hen direct aanbelangt (“Wanneer rijdt de bus die ik moet nemen om naar het strand te gaan?”) en vaak ook nog wel in andere mensen (Hoe verklaar je anders het succes van roddelblaadjes?). Dat onderzoekt de universiteit natuurlijk niet (al kan ze wel uitzoeken wat de optimale manier is om lijnbusroutes op te stellen, of waarom mensen zo graag roddelen). Hoe ik iemand die zich verder geen vragen stelt moet overtuigen van mijn stelling – dat meer weten een doel op zich is -, daarover moet ik eerst nog eens goed nadenken. Ik weet niet of het mogelijk is om iemand die een andere mening is toegedaan hiervan te overtuigen. Het is zoiets als l’art pour l’art: ofwel hou je van kunst en dan snap je het, ofwel hou je er niet van en dan snap je het nut er gewoon niet van.

De transistor heeft drie 'pootjes' en ontelbare toepassingen.Zelfs als je van kunst en wetenschap houdt, zou je je kunnen afvragen of de overheid dat moet betalen. Het antwoord is ja. Dit antwoord kan ik wél verdedigen, denk ik, ongeacht wat je van weten-om-het-weten-zelf vindt. Bij gebrek aan munitie kun je namelijk nog altijd de vijand zijn eigen geweer op zijn kop slaan. Ondanks het feit dat ik dit niet eens het belangrijkste argument vind, ben ik ook van deze verdediging volledig overtuigd: als we alleen doelgericht onderzoek financieren, zal de ontwikkeling van onze technologie binnenkort stagneren.

Ook als je alleen meer geïnteresseerd bent in toepassingen, moet je toegeven dat fundamenteel onderzoek onontbeerlijk is. Niet zelden gebeurt het dat een oud theoretisch concept plots praktisch toepasbaar blijkt. Voorbeelden hiervan zijn de laser en de transistor. Als mensen in het verleden dus nooit aan onderzoek zonder onmiddellijk nut hadden gedaan, zouden we nu veel minder toepassingen vinden. Als we dit toepassen op de vraag welk onderzoek we vandaag moeten financieren, kunnen we dus maar beter ook schijnbaar nutteloos, puur onderzoek investeren. Nutteloos onderzoek is noodzakelijk onderzoek, vindt ook Bas Haring. Zelfs al komen er maar een handvol toepasbare ideeën uit, dit zouden wel dingen kunnen zijn die de wereld volledig veranderen. De transistor was eerst een theoretisch concept, maar is onmisbaar in al onze elektronica en de invloed van elektronica op onze economie hoef ik hopelijk niet uit te leggen? Denk maar aan de verkoop van computers en gsm’s, het stijgende aandeel van internetwinkels en het grote aantal elektronische betalingen in alle andere vormen van handel.

Bloesem heeft geen direct economisch nut, maar is toch onontbeerlijk voor de kersenboer.Hoe kun je iemand die niet in het nut van puur onderzoek gelooft, toch overtuigen om dit laatste te financieren? Ik heb een idee! Schrijf een wedstrijd uit en laat het prijzengeld betalen door bedrijven die willen investeren in innovatie. Alle onderzoeksgroepen van alle univeristeiten mogen meedoen. De wedstrijd wordt gespeeld in twee ronden. In de eerste ronde is het doel om een onderzoeksvoorstel te schrijven dat zo weinig mogelijk vatbaar is voor toepassingen. In de tweede ronde worden alle voorstellen openbaar gemaakt en moeten de deelnemende groepen trachten zoveel mogelijk toepassingen te bedenken voor de voorstellen van hun concurrenten. Het prijzengeld wordt in twee gedeeld: de helft gaat naar de groep met het voorstel dat het minste toepassingen heeft opgeleverd en de andere helft gaat naar de groep die de beste toepassing heeft bedacht voor een concurrerend voorstel. Zo wordt de hoofdstroom van het pure onderzoek gestimuleerd, terwijl er ook een stimulans is voor concrete resultaten.

Als je te veel bemest, sterven de gewassen af. Als je te hard aandringt, gaat het meisje op de loop. Liefde laat zich niet afdwingen en wetenschap evenmin. Als je vruchten wilt plukken van de boom der wetenschap, moet je haar eerst laten bloesemen. En niets belet je om ook van de bloei te genieten, al is deze in economisch opzicht nutteloos.

Edit: Vorige maand verscheen er in Nature een artikel van wiskundige Peter Rowlett over zeven onverwachte toepassingen van wiskunde, die in sommige gevallen pas eeuwen later gevonden werden. Toegang tot het artikel in Nature is betalend, maar de pdf is ook hier te vinden.