Sinds de publicatie door Darwin van "The origin of species." in 1859 is het Darwinisme niet meer uit de actualiteit geweest.Zowel de vurige aanhangers als de tegenstanders van zijn evolutietheorie (of moet men liever zeggen :zijn stevig gefundeerde hypothese over het mechanisme van de evolutie van de soorten ?)zijn regelmatig aan bod gekomen.Getuigen hiervan zijn de ontelbare gepubliceerde boeken en essays en de verhitte discussies rond deze theorie.Sinds 1859 is er stilaan het begrip neo-Darwinisme ontstaan.Deze term werd voor de eerste maal gebruikt na 1896 door August Weismann (1834-1914) die de onmogelijkheid van de overerving van de verworven kenmerken onderstreepte en benadrukte dat de natuurlijke selectie het enige belangrijkste proces was dat zou rekening houden met de biologische evolutie.Een synthese van de moderne evolutie theorie werd voorgesteld door Julian Huxley in 1942.In deze synthese werd de bevolkingsgenetica (population genetics) geïntegreerd in de natuurlijke selectie samen met de erfelijkheidswetten van Gregor Mendel.De ontwikkelingen die geleid hebben tot deze synthese ("History of evolutionary thought.") kunnen in de volgende fazen onderverdeeld worden:
-1859-1899.
In de 19e eeuw waren Lamarckisme,orthogenese (progressieve evolutie) en "saltationisme" (evolutie door sprongen of mutaties) enkele alternatieven die de aandacht kregen.Darwin zelf gaf echter geen nauwkeurige verklaring over de manier van ontstaan van nieuwe soorten omdat belangrijke aspecten hem toen onbekend waren.Het neo-Darwinisme kreeg dus vaste grond toen het begrip van de evolutie via natuurlijke selectie werd geassocieerd met de genetica en de daaraan verwante processen.
-1900-1915.
De ontdekking van de erfelijkheidswettenvan Gregor Mendel kreeg een bredere bekendheid door de werken van Hugo de Vries over de chromosomen.De chromosomen bleken de essentiële bouwstenen te zijn waarop de natuurlijke selectie kon ingrijpen.De aanvankelijke formulering van de wetten van de erfelijkheid van Gregor Mendel waren niet voldoende omdat ze niet compatiebel waren met de natuurlijke selectie en het saltationisme (sprongsgewijze mutaties). De werken van T.H.Morgan toonden kort daarna aan dat er een rechtsreeks verband bestaat tussen de genetica van Mendel en de theorie van de chromosomen.Eerder dan aan de schepping van een nieuwe soort in een enkele stap waren de mutaties verantwoordelijk voor de verhoging van de genetische variatie in een bevolking.De theorie van Darwin werkt niet op het individu maar vereist een groot aantal varianten om de natuurlijke selectie haar invloed te laten gelden.
-De bevolkinggenetica ("Population Genetics.")
De bevolkingsgenetica toonde echter aan dat de genetica van Mendel compatiebel was met de voornaamste elementen van het neo-Darwinisme.
-De moderne synthese.
De eerste wetenschapper die in de richting van een moderne synthese wees was Theodosius Dobzhansky (een russische medewerker van T.H.Morgan) die met zijn studie van de vlieg Drosophila Melanogaster aantoonde dat de genetica kon toegepast worden op natuurlijke populaties. ("Genetics and the origin of species",T.Dobzhansky,1937).Ernst Mayr was ook een belangrijke voorstander van deze vernieuwde versie van het Darwinisme.("Systematics and the origin of species.-1942).
-Grondbeginselen van de moderne synthese.
Volgens de moderne synthese van de jaren 1930-1940 ontstaat de genetische variatie in populaties bij toeval door allerlei mutaties bv.door fouten in het kopiëren van DNA en door recombinatie ("crossing over" of vermenging van homologe chromosomen gedurende de reproductie faze -meiose-).De evolutie zorgt er in eerste instantie voor dat de verandering van de frekwentie van de chromosomen wijzigingen zich doorzet naar opeenvolgende generaties indien ze gunstig zijn voor het voortbestaan van de soort..Het ontstaan van een soort (speciation) gebeurt geleidelijk als de populatie op reproductief vlak geïsoleerd wordt bv. door een geografische begrenzing. --------------------------------------------------------------------------------------------------
INTERMEZZO.
Een goede illustratie van een Darwiniaans mechanisme vindt men in het proces waarbij bepaalde bacterie stammen resistent worden tegen antibiotica.Een bacterie populatie,aanwezig in een organisme, gedijt zeer goed zolang er geen externe factoren hun overleving en hun reproductie komen verstoren.Er zijn wel toevallige mutaties aanwezig maar deze worden geëlimineerd.Als er plots aan antibioticum verschijnt is dit een drastische omgevingsverandering waaraan de bacterie zich moet aanpassen.De niet gemuteerde bacterie worden vernietigd en van de gemuteerde zijn er die dan een voordeel hebben en dus blijven voort bestaan omdat ze een overlevingskans hebben.Stilaan nemen ze de overhand en de bacterie wordt dan in deze nieuwe omgeving resistent.Om de nadelige effecten van de bacterie te elimineren moet men ervoor zorgen dat ze zo snel mogelijk en volledig uitgeroeid worden.Vandaar de noodzaak een behandeling met antibioticum niet voortijdig te stoppen;dit ter verduidelijking. -------------------------------------------------------------------------------------------------- -Latere vooruitgang.
De moderne synthese van de evolutie werd daarna verder ontwikkeld door de inzichten eraan toe te voegen volgens dewelke de genen centraal waren in het proces (1960).De synthese zoals ze nu begrepen wordt omvat begrippen en ontwikkelingen die voor Darwin niet bekend waren toen hij aan zijn natuurlijke selectie werkte. (DNA-Genetica).Dit maakt zijn werk des te genialer ! Een bijzondere interpretatie van het neo-Darwinisme is nu ook geassocieerd met de werken van Richard Dawkins (The Selfish Gene) die uitgaan van het standpunt dat de genen de enige werkelijk belangrijke eenheden waarop de selectie kan werken.Dawkins breidde zijn visie uit naar niet-biologische systemen die een zelfde selectie patroon vertonen zoals voor de "memen".Dit is een heel ander verhaal die een afzonderlijke behandeling verdient.
In de post-Darwin periode van de 20e eeuw verdient Stephen Jay Gould (1941-2002) zeker een bijzondere plaats.Hij was een Amerikaans paleontoloog,geoloog en evolutiebioloog.Vanaf 1967 werkte hij aan de Universiteit van Harvard waar hij vanaf 1973 hoogleraar geologie werd.In 1972 stelde hij samen met Niles Eldredge de theorie van het "punctuated equilibrium" voor.Hij verdedigde de evolutietheorie en bestreed het creationisme.Hij bestempelde wetenschap en religie als niet-overlappende terreinen (NOMA=Non Overlapping Magisteria).Stephen J.Gould liep ook niet warm voor sociobiologie en de daarvan afgeleide evolutionaire psychologie.Samen met Richard Lewontin bracht Gould het begrip "spandrel" (zwik) in zwang voor een eigenschap waar niet op geselecteerd wordt maar die een noodzakelijke gevolg is van andere eigenschappen."Punctuated equilibrium" is een onderdeel van de evolutietheorie die een verklaring geeft voor plotselinge sprongen in de evolutionaire lijnen van fossiele soorten.(="onderbroken evenwichten"),terwijl het Darwinisme meer het accent legt op het "gradualisme".Het idee achter het "punctuated equilibrium"is dat soorten gedurende lange tijd geen of nauwelijks evolutionaire veranderingen kennen (een evenwicht of equilibrium) en daarna gedurende een geologische korte tijd relatief sterke wijzigingen ondergaan (een onderbreking of punctuation).Volgens de theorie zouden overgangen tussen soorten dus zeer zeldzaam zijn,wat echter niet schijnt te stroken met de werkelijkheid.Een interessant aspect van het punctualisme is dat de natuurlijke selectie die in de klassieke evolutietheorie als het ware als de motor van de evolutie fungeert,hier eerder als een rem gezien wordt.Zolang de omgeving niet verandert,zo redeneert het punctualisme,zorgt de selectie ervoor dat de soorten niet (of veel minder !) veranderen.Zodra er echter een grote ecologische verandering plaats vindt (bv.een ramp veroorzaakt door de inslag van een groot meteoriet) is de rem los en kunnen soorten op vrij korte tijd sterk veranderen omdat mutaties niet meer onmiddellijk uitgewied worden.Daarna volgt een periode van stabilisatie waar de selectie-rem in werking treedt. N.B.Met uitzondering van de tijdschalen die in beide theorieën gehanteerd worden,is er blijkbaar geen incompatibiliteit tussen Darwin en Stephen J.Gould. "Punctuated equilibrium :An alternative to phyletic gradualism".Men kan hierover blijkbaar nog oneindig discussieren. Het wetenschappelijk "Magnum Opus" van Stephen J.Gould is:" is: "The structure of Evolutionary Theory-2002." Stephen J.Gould bekijkt de grondleggers van de "Moderne Synthese" van het neo-Darwinisme(de biologen die in de jaren 20 en 30 van de 20e eeuw de evolutietheorie van Darwin gelinkt hebben met de erfelijkheidswetten van Gregor Mendel) met grote argwaan.Zij waren immers degenen die voeding gaven aan de genetisch deterministische opvatting van de biologie;een visie die Gould verafschuwde.Zo heeft iedere visie zijn plus en zijn min punten en is de polemiek rond de evolutie ver van gedaan.Reden temeer om de benaming "theorie" voorzichtig te gebruiken en liever spreken van aanvaarbare hypothese tot er experimentele bewijzen gevonden worden.Dit is de gangbare werkwijze in de natuurwetenschappen.In de evolutie is de falsificeerbaarheid niet zo evident.Misschien zal in het kader van de vooruitgang van de moleculaire biologie dit wel eens kunnen tot stand komen.
Tot er in de 19e eeuw een snelle opkomst van de theorieën over de evolutie begon,was er in de pre-darwinisme periode reeds een evolutie gedachte aanwezig.Verschillende filosofen van de oudheid (o.a.Griekenland en Rome) waren van mening dat de natuur een grote variëteit aan schepsels voortbrengt,op eerste zicht willekeurig.Deze diverse schepsels (soorten zou men nu zeggen) konden volgens hen slechts blijven bestaan indien ze konden instaan voor hun overleving en zorgen voor hun reproductie (bv.Empedocles,Democritos,Lucretius en anderen maar vooral Aristoteles). Tot in de 19e eeuw kreeg de godsdienst stilaan vat op de meningen over de evolutie.Zoals voor de plaats van de aarde in het zonnestelsel ten tijde van Galilei had de kerk van Rome een eigen visie die ze als dogma aan de gelovigen imponeerde.Dit duurde tot in de 20e eeuw toen paus Johannes-Paulus II erkende dat het darwinisme een aanvaarbare hypothese was. In de pre-Darwin periode was het echter Jean-Baptiste de Lamarck die de voornaamste evolutionist was en een belangrijke rol speelde in de vorming van de gedachten over de evolutie (einde 18e eeuw-begin 19e eeuw)Het is tegen zijn evolutietheorie dat Darwin,Wallace en anderen zich verzet hebben. Lamarck was een franse plantenfysioloog en zooloog die leefde van 1744 tot 1829. Zijn voornaamste werk was:"Philosophie zoologique.1809"Deze theorie van de biologische evolutie houdt in dat soorten evolueren door overerving van verworven kenmerken of kenmerken die gemodificeerd werden door gebruik of onbruik van lichaamsdelen of weefsels (lichaam betekent hier "soma"). Het Lamarckisme wordt beschouwd als onverenigbaar met de centrale doctrine van de moleculaire biologie die de overerving van informatie door lichaamsdelen (soma)onmogelijk acht.In het Lamarckisme is er geen plaats voor genetische overerving maw voor overerving door "germen" of anders gezegd door geslachtscellen o.a. bij de "eukaryoten" (dit zijn organisme met een omsloten kern in de cellen waarin het erfelijk materiaal-DNA vervat zit).De theorie van Lamarck refereert naar wat genoemd werd :"Heritability of acquired characteristics-or soft inheritance".Hij stelde voor dat individuele inspanningen gedurende het leven van organismen het voornaamste mechanisme was dat de adaptatie van de soorten veroorzaakt.Een wereldwijd bekend voorbeeld van Lamarckisme is de hypothese dat de giraffen een lange nek krijgen door zich voortdurend in te spannen om hoger gelegen bladeren in eucalyptusbomen te kunnen eten.De lange nekken zouden dan overgeëefd kunnen worden.Als anecdote kan men verwijzen naar de enorme spierontwikkeling verworven door de "body builders";tot nu toe echter is er geen enkele nakomleling van een body-builder die de spiermassa van zijn ouder overgeërfd heeft.Dit zou pas Lamarckisme zijn. De genetica van Gregor Mendel en de moderne evolutie theorie hebben geleid tot het verlaten van de evolutie volgens Lamarck.Er moet wel opgemerkt worden dat sommige aspecten van het Lamarckisme zelfs door Darwin niet als volledig waardeloos gevonden werden.Hij was eerlijk genoeg om dit in te zien.Dit blijft echter wel zeer sterk beperkt tot de hypothese van de "pangenesis" in de plantenwereld.Op een volledig ander gebied wordt in de 20e eeuw de gedachte van "soft inheritance" teruggevonden in de evolutie van culturen en gedachten,gekend als theorie van de "memen" ("memetics" volgens Richard Dawkins).Deze "soft inheritance" is echter een niet-genetische en niet-permanente overerving.Het is wel een vorm van neo-lamarckisme die de overervingstheorie ziet als een modificatie en een uitbreiding van de oorspronkelijke visie,beinvloed en gestuurd door omgevingsfactoren.Dit lijkt in het kader van moderne moleculaire biologie wel aanvaarbaar.Deze variante versie steunt echter wel op erfelijke overervingsmechanismen.Het hoofdargument tegen het Lamarckisme is dat er geen experimentele evidentie kan gevonden worden voor dit mechanisme.Moderne aspecten van de moleculaire biologie,gekend als epigenetica,schijnen min of meer te doen denken aan Lamarck maar dit is bedriegelijk.In feite kunnen de epigenetische waarnemingen tenslotte herleid worden tot een uitbreiding van de klassieke genetica en vallen onder het Darwinisme.
De natuurwetenschapper Charles R.Darwin is een der meeste vooraanstaande biologen van de 19e eeuw.Darwin werd geboren in 1809 in Shrewsbury (Engeland).Van 1825 tot 1828 studeerde hij geneeskunde in Edingburg;daarna studeerde hij enige tijd in Cambridge (Christ's College) om clergyman te worden maar werd snel geboeid door de natuurwetenschap.Hij kreeg een uitgelezen kans om in deze richting voort te gaan toen hij door kapitein Fitzroy van de Beagle werd gevraagd een reis rond de wereld op zijn schip te maken en er natuurobservaties te doen bij dieren en mensen populaties.Hij vertrok uit Devonport op 27 december 1831 en kwam terug in Falmouth in 1836.In en rond zuid-amerika deed hij een groot aantal waarnemingen.De meest gekende zijn de observaties van de vinken op de Galapagos eilanden.Deze vinken behoren allen tot dezelfde soort en hebben verschillende vormen van bek die elk aangepast zijn aan de wijze van vergaren van hun voeding op de diverse eilanden.Bij zijn terugkomst in Engeland analyseerde hij verder deze observaties die in zijn wereldberoemde boeken vermeld werden.Vanaf 1837 vorderde zijn werk met de hem kenmerkende grondigheid en met heel veel geduld.Dit leidde tot de publicatie van zijn meesterwerk in 1859:"On the origin of species by means of natural selection,or the preservation of favoured races in the struggle for life." (Over het ontstaan van de soorten door middel van de natuurlijke selectie,of het behoud van bevoordeelde rassen in de strijd om het leven.)
2-DE NATUURLIJKE SELECTIE.
De natuurlijke selectie is het proces in de natuur dat ertoe leidt dat individuen die het minst aan hun omgeving zijn aangepast de kleinste overlevingskansen hebben.Hierdoor raakt een populatie (groep individuen) steeds beter aangepast aan het milieu.Charles Darwin verklaarde in 1859 de aanpassingen van een populatie aan het milieu als volgt:Individuen van één soort verschillen in allerlei eigenschappen;dit veroorzaakt verschillen in levenskansen en voortplantingsstrategieën.Deze verschillen zijn grotendeels erfelijk.Ondanks een toename van het aantal individuen blijft de bevolkingsdichtheid vrijwel gelijk omdat veel nakomelijngen worden geëlimineerd.De beste aangepaste vormen dan steeds een grotere deel van de bevolking.In de huidige evolutietheorie wordt de natuurlijke selectie beschouwd als de belangrijkste richtinggevende kracht.Darwin noemde zijn werk:"The origin of species." een theorie van de natuurlijke selectie;men kan echter discuteren over de terminologie.Is theorie wel de juist gekozen benaming?In feite kon men die toen niet falsifieren maar het was wel een hypothese die zo duidelijk bleek te zijn dat ze snel als theorie beschouwd werd.Het is pas later ,na 1859,dat men over elementen kon beschikken om aan het werk van Darwin als theorie een wetenschappelijke basis te geven. Hiervoor gelden voornamelijk: -de erfelijkheidswetten van Gregor Mendel. -de ontdekking van de chromosomen. -de kennis van de structuur van DNA en de moleculaire biologie. In het begin van de 20e eeuw begon men te spreken van neo-darwinisme. Er zijn ook belangrijke citaten van Darwin zelf die de moeite waard zijn vermeld te worden: -Over zijn bevindingen sprak Darwin als volgt: "I HAVE CALLED THIS PRINCIPLE ,BY WHICH EACH SLIGHT VARIATION,IF USEFUL,IS PRESERVED BY THE NAME:NATURAL SELECTION." -Maar hij voegt er nog aan toe: "I AM CONVINCED THAT NATURAL SELECTION HAS BEEN THE MOST IMPORTANT BUT NOT THE EXCLUSIVE MEANS OF MODIFICATION."
Hiermee liet hij de deur open voor wat later genoemd werd de "omgevingsfactoren", ook grotendeels gekend als "Nature by Nurture." Deze opmerking is ontmoedigend voor talrijke darwinisten die alles willen reduceren tot de oorspronkelijke natuurlijke selectie.Darwin liet deze laatste beginnen bij het ontstaan van het leven op aarde maar voorzag ook belangrijke uitbreidingen in de toekomst: "IN DE VERRE TOEKOMST ZIE IK NIEUWE TERREINEN VOOR VEEL BELANGRIJKE ONDERZOEKEN.DE PSYCHOLOGIE ZAL OP EEN NIEUW FUNDAMENT WORDEN GEPLAATST,DAT VAN DE NOODZAKELIJKE VERWERVING VAN ALLE MENTALE KRACHTEN EN VERMOGENS DOOR MIDDEL VAN EEN GELEIDELIJKE OVERGANG.ER ZAL LICHT GEWORPEN WORDEN OP HET ONTSTAAN VAN DE MENS EN ZIJN GESCHIEDENIS." Dit begint men meer en meer te begrijpen via de vooruitgang in de neurobiologie.Dit is echt een visionair standpunt van Darwin.
-Het aspect toeval was Darwin ook niet vreemd: "I AM INCLINED TO LOOK AT EVERYTHING AS RESULTING FROM DESIGNED LAWS ,WITH THE DETAILS ,WHETHER GOOD OR BAD ,LEFT TO THE WORKING OF WHAT WE MAY CALL "CHANCE".NOT THAT THIS NOTION SATISFIES ME.I FEEL MOST DEEPLY THAT THE WHOLE SUBJECT IS TOO PROFOUND FOR HUMAN INTELLECT.A DOG MIGHT AS WELL SPECULATE ON THE MIND OF NEWTON.(Uit Carl Zimmer,"Evolution-The triumph of an Idea."
Andere wetenschappers hebben analoge uitspraken gedaan: -Theodosius Dobzhansky.(Bioloog): "Niets in de biologie heeft zin behalve in het licht van de evolutie." -Julian Huxley: -"As a result of thousand of million years of evolution,the universe is becoming conscious of itself." In "Integrated principles of zoology." (P.Hickman,L.Roberts,A.Larson) vindt men interessante citaten,zoals:
-"The history of life shows perpetual change which we call evolution." -"Darwin rejected the notion that evolution proceeds toward predetermined goals." Darwin schreef ook het volgende: -"I am aware that if we admit a first cause,the mind still craves to know whence it came from and how it arose."(Darwin,1973) Deze woorden verhitten nog steeds de gemoederen van veel mensen. Als voorbereiding op de 150e verjaardag in 2009 van de publicatie van "The origin of species." (1859-2009) is een website in de maak waar talrijke informaties over Darwin zullen te vinden zijn. www.darwinproject.ac.uk
Dat in de 19e eeuw de natuurwetenschap rijp was de komst van een theorie over de evolutie van de soorten getuigt het werk van Alfred,Russel Wallace. A.Wallace (1823-1913) was een engelse natuurwetenschapper die talrijke soorten observeerde en bestudeerde in Brazilië (1848-1853) maar hoofdzakelijk in het maleisisch archipel (oa.Java,Sumatra,Borneo tot Nieuw-Zeeland en Australië). Onafhankelijk van Darwin kwam hij tot de conclusie omtrent de evolutie van de soorten en van de natuurlijke selectie.Toen hij ingelicht werd over de werken van Darwin stuurde hij hem in 1858 een exemplaar van zijn geschriften over de natuurlijke selectie:"On the tendency of varieties to depart indefinitely from the original type." Darwin herkende daarin zijn eigen theorie die hij samengesteld had sinds 1844 en waarvan de publicatie in voorbereiding was.Hij nam op zich zijn werk samen met dat van Wallace gezamenlijk te presenteren in 1858 voor de Linnean Society of London.Darwin respecteerde Wallace en vice versa.Zij werden nooit tegenstanders.Beiden verwierpen de opvatting van Lamarck omtrent de overerving van verworven kenmerken (zie bericht over Lamarckisme). Al zijn de werken van deze twee wetenschappers in grote lijnen identiek toch verschillen ze qua interpretatie.Bij Wallace is er o.a. sprake van spiritualiteit in zijn visie van de evolutie terwijl dit bij Darwin niet aanwezig is.
Zoals in alle takken van de natuurwetenschappen is onderzoek in de kosmologie een menselijke activiteit.Hierdoor heeft de kosmologie ook een weerslag op de menselijke samenleving.Maar bij de kosmologie komt er wel een supplementair aspect bij omdat de mensen steeds op zoek zijn naar hun oorsprong en hier ook hun plaats in het universum willen kennen.Omdat de oorsprong niet voor wetenschappelijk onderzoek vatbaar is komen in deze zoektocht niet-wetenschappelijke visies aan bod.De oorsprong van het universum is ingebed in metafysische/filosofische beschouwingen waarin godsdiensten ,van welke aard ook,een fundamentele rol spelen.Er zijn in de loop van de geschiedenis talrijke pogingen geweest om de schepping (of de oorsprong) van het universum te beschrijven.Er is geen betere manier om de evolutie van de gedachtegang op dit gebied te situeren dan enkele citaten van verschillende benaderingen aan te halen o;a.:
-Trinh Xuan Thuan:F/Vietnam-Astrofysicus.
In zijn interview uit "Le monde s'est-il créé tout seul ?"(CollectionsEntretiens/Clés,Albin Michel 2008)geeft deze wetenschapper wat voor hem het antropisch principe betekent.Van dit principe zijn er twee versies gekend.In zijn zwakke vorm is het het universum gekenmerkt door een aantal vaste fysische constanten die de veschijning van de mens op aarde mogelijk maakte.
-"Ne peut-on considérer comme quelque peu miraculeuse cette majestueuse structure cosmique dont témoigne l'univers,riche aussi de désordre,de chaos,d'incertitude mais si parfaitement réglée qu'elle a donné naissance à la conscience ?."
-"Dès le début l'univers contient en germe les conditions requises pour l'émergence d'un être vivant conscient."
-"S'il n'existe qu'un seul univers,le nôtre,un principe créateur a forcément dû en régler les paramètres dès le début,pour qu'apparaissent la vie et la conscience." Dit is analoog aan wat de fysicus Freeman Dyson schreef: "L'univers savait quelque part que l'homme allait venir."
Er is ook een sterke vorm van het antropisch principe.Volgens deze versie is het universum ontstaan door de tussenkomst van een scheppende entiteit. Volgens Trinh Xuan Thuan: -"Pour ma part le principe créateur n'est pas un Dieu personnifié qui intervient dans les affaires humaines,mais c'est un principe panthéiste omniprésent dans la nature,comme l'entendaient Spinoza et Einstein."
Over deze scheppende kracht,welke die ook zij,is een tekst van Christian de Duve (B,.prof.em.UC Louvain,geneesheer/bioloog,Nobelprijs winnaar)uit zijn boek: "Life evolving:Molecules,Mind and Meaning." Hierin geeft hij blijk van een intuitie.
-"Much has changed ,in and around me,since the day ,in front of a burning campfire,I first became aware of the mysteries of the universe.The naïve beliefs of my childhood have been severely shaked.But my sense of wonder remains unaltered.My whole life as a scientist has been permeated with the conviction that I was participating in a meaningful and revealing reality.I have experienced the joy of learning,the almost voluptuous thrill of understanding,the rare flash of illumination ,the austere satisfaction of observing the rules of scientific game,based on intellectual rigor and integrity.I have shared these emotions and imperatives vicariously with other scientists.And I have also vibrated in different registers,in resonance with poets,writers and musicians who have moved me by their works and performances.On exceptional occasions ,I felt close to something ineffable,utterly mysterious but real,at least to me,an entity that ,for want of a better term,I call ULTIMATE REALITY."
Niet iedere wetenschapper is het trouwens eens met de antropische visie. Zo noteert Ilya Prigogine (B,.prof.em.ULB,Nobelprijs scheikunde):
-"Notre présence au monde est naturelle et notre travail de création prolonge celui de la nature.L'homme n'était pas attendu par le cosmos."
Er zijn zelfs wetenschappers die nog meer radicale standpunten innemen,zoals Jacques Monod (F-Biologie/médecin,Nobelprijs geneeskunde) in zijn boek. "Le hasard et la nécessité."
-"L'ancienne alliance est rompue,l'homme sait enfin qu'il est seul dans l'immensité de l'univers d'où il a émergé par hasard."
In het oude Griekenland schreef Democritos reeds: -"Tout ce qui existe dans l'univers est le fruit du hasard et de la nécessité."
Er zijn dus duidelijk twee visies over de oorsprong van het universum:de antropische visie en deze die de noodzakelijke ingreep van een scheppende entiteit verwerpt.Tussen deze twee kiezen is een zaak van iedere mens afzonderlijk,zolang er geen toetsbare bewijzen zijn van de werkelijke oorsprong.Dit lijkt er echter niet zo snel aan te komen.In dergelijke situaties is de keuze van Einstein misschien een verstandelijke optie:
-"I believe in Spinoza's God who reveals himself in the orderly harmony of what exists,not in a God who concerns himself with fate and actions of human beings."
-"The main source of the present-day conflicts between the spheres of religion and science lies in the concept of a personal God."
-"I cannot conceive a genuine scientist without a profound faith.The situation may be expressed by an image:science without religion is lame (vleugellam),religion without science is blind." http://condor.stcloudstate.edu/einstein
Er is over deze problematiek nog veel te zeggen.Dit zal later uitgebreid behandeld worden in andere bijdragen van EX LIBRIS.
"THE ULTIMATE MYSTERY OF THE COSMOS IS ITS EXISTENCE." ARMAND DELSEMME,OUR COSMIC ORIGINS.
De kosmologie is een tak van de fysica. en mag dus als natuurwetenschap beschouwd worden.Het is wel de meest boeiende tak met de meest ingrijpende invloed op de nieuwsgierigheid van de mens sinds hij zijn zoektocht naar de kennis van de wereld begon.Vanaf het pril begin van zijn bestaan heeft de "homo sapiens" zijn blik naar boven gericht,van waar voor hem de grootste geheimen afkwamen.Doorheen alle culturen uit alle werelddelen is de kosmische werkelijkheid steeds ingebed geweest in een mythische omgeving waarin de metafysica en een godsdienstige achtergrond steeds aanwezig waren.De oorzaak daarvan ligt in het feit dat de werkelijke oorsprong van de kosmos niet kan achterhaald worden.Dit belet echter niet dat men belangrijke aspecten van de kosmologie als alle andere natuurwetenschappelijke takken kan behandelen.Voor de kosmologie gelden dus ook de diverse fazen van het wetenschappelijk onderzoek-Observatie-Experimenteren en formuleren van hypothesen-Toetsing van de hypothesen op hun validiteit-(Eventuuel)Voorstelling van een theorie en tenslotte openbaar maken van de resultaten.
OBSERVATIE
In geen enkele tak van de natuurwetenschap is de observatie zo doorslaggevend geweest als in de kosmologie.Doorheen de eeuwen heen heeft de observatie gebruik kunnen maken van steeds meer gesofistikeerde apparatuur.Het begon nochtans zeer simpel met de visuele waarnemingen.De intrede van eenvoudige telescopen bracht in de 15e eeuw een echte omwenteling in de observatie o.a. door de werken van Galilei.Daarna ging het steeds verder tot de Hubble ruimte telescoop,de ruimtesatellieten,de radiotelescopen en zoveel andere moderne technieken.De waarnemingen werden meer en meer ondersteund door de baanbrekende evolutie in de spectroscopie.Dit alles is sinds de tweede helft van de 20e eeuw geholpen geweest door de vooruitgang in de computer technologie.De kosmologie kan als wetenschap dus nu beroep doen op een weelde aan observatie resultaten.
EXPERIMENTEN.
Op experimenteel vlak is voor de kosmologie de situatie helemaal anders dan in de andere takken van de natuurwetenschap.Door de aard zelf van de studie van de kosmos zijn experimenten niet eenvoudig en soms onmogelijk uit te voeren.Het is enkel in het speciaal gebied van de fysica van de hoge energieën ,nauw verbonden met de studie van de materie in de kosmos, dat experimenten kunnen uitgevoerd worden.Dit is het domein van de experimenten met de deeltjes versnellers (particle accelarators).
HYPOTHESEN.
Indien in de kosmologie experimenten schaars zijn (zelfs onbestaande) is dit niet he geval voor het formuleren van hypothesen.Deze zijn echt zeer talrijk en hebben quasi allen betrekking tot het achterhalen van de oorsprong van het kosmos,zijn samenstelling en zijn toekomstige evolutie.De hypothesen moeten natuurlijk steeds zo goed mogelijk aan de werkelijkheid getoetst worden.Hiervoor maakt men meestal gebuik van de inductieve methode (logica).Deze vertrekt van enkele premissen en van een beperkt aantal waarnemingen.De deductieve logica komt hier minder aan bod;hierin ligt een van de moeilijkheden van de kosmologie als wetenschap.Indien men van hypothesen vertrekt moeten deze in elk geval zeker voldoen aan het falsificatie beginsel van K.Popper.Een glimp via www.google.com met de zoektermen (Cosmology and falsification)toont duidelijk aan dat aan deze eis ruimschoots aandacht geschonken wordt.
Enkel in een beperkt aantal gevallen heeft men in de kosmologie een theorie kunnen formuleren.Dit is bv. het geval voor de evolutie van de sterren en voor de nucleosynthese in de schoot van de sterren.Veel verder komt men zelden. Enkele citaten zijn hier op hun plaats om het kader te situeren.
-Govert Schilling (Nl,wetenschapsjournalist/astronomie) EOS,April 2008 bl.46,"Onbegrijkelijk heelal." -"Al eeuwenlang breken astronomen en filosofen zich het hoofd over het heelal.Pas de laatste decennia is de kosmologie in een stroomversnelling geraakt en is er sprake van een echte wetenschap.Maar het universum is er bepaald niet begrijpelijker op geworden."
-"Kosmologie is nu een bloeiend deelgebied van de moderne sterrenkunde,waarin men niet meer zonder grote telescopen,extreem kachtige computers en dure satellieten experimenten kan uitvoeren."
-"Toch lijkt het erop dat de kosmologie -de wetenschap die zich bezig houdt met het ontstaan,de evolutie en de structuur van het heelal als geheel-altijd raakvlakken blijft vertonen met de metafysica."
-"De vragen naar de oorsprong van het universum lagen eeuwen geleden meer op het terrein van de religie dan op het vlak van de wetenschap.Zelfs nu dat GENESIS verdrongen is door de oerknal,komen wij via de kosmologie in aanraking met termen en begrippen die onze voorstellings- en waarnemingsvermogen te boven gaan."
-"Misschien was het wel onvermijdelijk dat de kosmologen ooit tot de conclusie zouden komen dat ook het heelal als geheel niet uniek is maar deel uitmaakt van een eindeloos Multiversum ,ook zijn we wellicht nooit in staat daarvan absolute zekerheid te krijgen."
Henri Atlan (F,Bioloog) Le monde s'est-il créé tout seul ?-Collection entretiens/clés,Albin Michel 2008, Interview.
-"L'origine du monde comme totalité est une question métaphysique d'ordre du mythe,pas une question scientifique."
Stephen Hawking:(UK,Fysica/Astronomie,Univ.Cambridge) (Het Heelal).
-"Wij moeten altijd uitgaan van de kwantum theorie van de zwaartekracht om te begrijpen hoe het heelal begon." Men is momenteel druk bezig deze twee wetenschappelijke theorieën,die op eerste zicht elkaar schijnen uit te sluiten,te verenigen.Het einddoel is echter zeker nog niet in zicht.
Armand Delsemme:US,Astronomy,-Our Cosmic origins.
-"Leading to the Big Bang is a quantum fluctuation of a symmetric ball with the dimensions of an atom."
F.Adams&G.Laughlin:US,Astrofysici/Nasa. "The five ages of the universe.-Inside the physics of eternity."
-"We can put an optimistic face on an incertain future.Although our comfortable world is destined to pass away,a wide variety of fascinating physical,astronomical,biological and perhaps intellectual events are waiting to unfold as our universe continues its voyage into the dark."
PS.Voor een meer diepgaande analyse van de oorsprong van het heelal kan men refereren naar het boek van Leo Apostel (B,Filosoof,em.prof. UGent en VUB) "OORSPRONG-Inleiding tot een metafysica van het ontstaan van mens,leven en heelal." (Hoofdstuk 4. (VUB Press,2000)
Ref:Vrije en aangepaste vertaling van "La vraie fausse erreur d'Einstein.",Alain Riazuelo,Science et Vie,Hors Série,242,mars 2008 (L'Univers d'Aujourd'hui)p 52-57.
Uit wat bestaat het universum ? Uit atomen natuurlijk,ook uit licht en uit neutrinos ,ontwijkende deeltjes gevormd tijdens sommige nucleaire reacties.Maar daarbuiten is 96% van de inhoud vandaag nog onbekend.Erger nog,van deze 96% weet men dat het gaat over een soort materie die men op aarde niet kent.Een derde van deze onbekende materie is gekend als "zwarte materie",waarschijnlijk samengesteld uit elementaire deeltjes die men hoopt te ontdekken in de deeltjes versnellers.De andere 2/3 vertegenwoordigt het grootste raadsel van de moderne kosmologie.De aandacht vestigen op wat genoemd wordt de "kosmologische constante" is sinds de laatste tijd aan de orde van de dag.Men spreekt ook over de "donkere energie" waarvan de geschiedenis door onvoorziene wendingen gekenmerkt is.Alles begint in 1916.Einstein zoekt een model van het universum voor zijn algemene relativiteitstheorie die hij pas uitgewerkt heeft.Hij weigert echter te aanvaarden dat het universum een uitzettinsfaze kent.Voor hem,zoals vroeger voor Newton,is het universum statisch.Hij komt dan te staan voor een moeilijk probleem:door de zwaartekracht,die een aantrekkingskracht is,kan het universum niet statisch zijn.Een inkrimping van het universum moet noodzakelijlk volgen op de expansie.Om zijn statisch model te redden bedenkt Einstein een universum gevuld met een entiteit die overal en altijd een afstotende kracht op de materie uitoefent en die de aantrekkingskracht van de gravitatie exact compenseert. De "kosmologische constante" is geboren.Tussen 1917 en 1922 vinden de astronomen Arthur Eddington en Willem de Sitter dat het model van Einstein grote tekortkomingen vertoont.Volgens dit model mag de verhouding materie dichtheid/kosmologische constante niet veranderen.Een dergelijke configuratie is echter niet stabiel.Een lichte stijging van de verhouding leidt tot inkrimping en een lichte daling tot een uitdijing van het universum.Het model van Einstein is echter niet totaal uit te sluiten.Een eerste genadeslag voor de kosmologische constante is de ontdekking door Edwin Hubble in 1922 dat de sterrenstelsels zich van ons verwijderen met een snelheid die groter is naarmate de sterrenstelsels verder van ons zijn.(N.B.In de vergelijkingen van Einstein heeft de kosmologische constante de dimensie van materie) Dit betekent dat het universum uitdijt en dat de kosmologische constante overbodig is.Einstein bestempelde deze constante als " de grootste blunder van mijn leven".Maar had hij werkelijk ongelijk? De kosmologische constante geraakte in diskrediet tot aan de ontdekking van de quasars in 1963.
Eindelijk de evidentie...
De quasars zijn buitengewoon heldere (lichtgevende) objecten en zijn uitzonderlijk zeldzaam in het universum.De dichtste quasar is op 2 miljard lichtjaren van ons verwijderd. (N.B.1 lichtjaar is gelijk aan de lichtsnelheid-300.000 km/sec-vermenigvuldigd met het aantal seconden in een jaar-3.15x10 exp(5) seconden-;Dit komt neer op een afstand van ongeveer 10 exp(12) km !!) De kosmologische constante kon een uitleg bieden voor sommige anomalieën waargenomen bij de observatie van de quasars.Dit bleek als uitleg toch nog onvoldoende te zijn.De kosmologische constante werd dan terug verlaten tot in 1998 toen supernova stelsels werden ontdekt.De ontploffing van deze sterrenstelsels op het einde van hun leven is minder lichtgevend dan voorzien.De lichtemissie van deze supernovae kan echter best worden verklaard door de kosmologische constante terug in te voeren maar twijfel bleef toch bestaan.
Kritische dichtheid en materie dichtheid.
Een eeuw na de invoering van de kosmologische constante moet men die wel in overweging nemen om talrijke waarnemingen zoals de kosmische achtergondstraling te kunnen uitleggen.Talrijke interpretatie pogingen hebben geleid tot de conclusie dat de kosmologische constante in feite niets anders zou kunnen zijn dan de "vacuum energie" voorspeld door de fysica van de hoge energieën van materie deeltjes.Hier treden vacuum fluctuaties op die een belangrijk rol spelen.Enorme aantallen materie en antimaterie deeltjes duiken plotseling op uit he vacuum en vernietigen zich onmiddelijk.Deze fluctuaties van het vacuum bestaan dus en bezitten a priori een energie die men kan berekenen en waarvan het effect op de expansie van het heelal hetzelfde effect hebben als de kosmologische constante.Er blijven nog onopgeloste vragen om de ware natuur van de kosmologische constante ,anders genoemd "de donkere energie",te beschrijven.De geschiedenis van de kosmologische constante gaat verder en is in de 21e eeuw nog niet aan haar laatste wendingen toe.Dit wordt zeker vervolgd.
Referentie: Vrije en aangepaste vertaling van "La révolution du Big Bang.",Anne Debroise, Science et Vie,Hors Série 242,2008;"L'univers d'aujourd'hui." p 42-54.
Het toneel situeert zich 13,7 miljard jaren geleden.De temperatuur is dan onvoorstelbaar hoog: 10 exp 32 graden.Bij deze temperatuur is de materie volledig instabiel.De materiedeeltjes ondergaan zulke heftige botsingen dat ze elkaar eerst vernietigen in een energie opwelling om daarna terug te voorschijn te komen.Iedere materie deeltje bezit een energie van ongeveer 1 miljard joule.Dit is het vermogen geproduceerd door een kerncentrale gedurende 1 seconde.De levensduur van een deeltje is dan zo kort dat een hypothetische waarnemer dit deeltje onmogelijk zou kunnen observeren.Het kader is dan ook ultramicroscopisch klein.Nochtans is daar alles aanwezig geconcentreerd in een ongelooflijk klein volume-kleiner dan een speldenkop-wat nodig is om de honderde miljarden sterrenstelsels van het huidige universum te vormen.Deze uitbarsting van geweld is de geboorte van het universum.Om het nauwkeuriger te formuleren,dit toneel situeert zich 10 exp(-43) seconde na de geboorte van het universum.Dit wordt beschreven als de Big Bang theorie ( maar men zou beter moeten zeggen de Big Bang hypothese want men heeft dit tot nu toe niet kunnen waarnemen) die nu wel algemeen aanvaard wordt. -------------------------------------------------------------------------------------------------- Om een idee te krijgen van deze reusachtige afmetingen,die voor een gewone sterveling onvoorstelbaar zijn volgt nu een kleine illustratie:
Om dit begrip te vatten moet men weten dat tot 1920,niemand,zelfs Einstein niet, het universum zich anders kunnen voorstellen dan Aristoteles(384-322 v.C): beperkt in omvang en onbeweeglijk.Toen Einstein in 1917 zijn algemene relativiteitstheorie uitwerkte bleek zijn voorstelling niet overeen te stemmen met een statisch universum.Einstein trachtte hiervoor een uitweg te vinden.Deze beeldenstormer was bezig de fysica op haar grondvesten te doen daveren door de visie van Newton te verwerpen.Om uit de impasse waarin zijn universum visie toch verzeild was geraakt te komen besloot hij zij vergelijkingen te verbeteren door een constante "lambda" in te voeren.Dit is de beruchte "kosmologische constante".Einstein noemde dit later "de grootste blunder van zijn leven".Later bleek echter dat er voor zijn kosmologische constante wel een aanvaardbaar uitleg bestond en zijn kosmologische constante werd in ere hersteld.Dankzij de ingreep van Einstein werd het universum opnieuw statisch.In de jaren 1920 hernam de russische fysicus Alexandre Friedmann de vergelijkingen van Einstein en kwam uit op een alternatieve zienswijze:het universum,vertrokken van niets (?),dijt uit sedert 10 miljard jaren en zal als volgt voort gaan,het is zeker in een uitzettingsperiode maar zal een maximum bereiken en nadien krimpen en in elkaar storten,een Big Crunch,om daarna opnieuw uit te zetten.Einstein herkende dat de mathematische vergelijkingen van Friedman juist waren maar kon deze zienswijze niet aanvaarden.Dit werd trouwens door anderen ook niet ernstig genomen omdat toen de oorsprong en het einde van het universum tot de religie behoorden.Als Friedmann suggereerde dat "de schepping van de wereld uit het niets ontstond werd dit als een provocatie beschouwd.Het is echter (oh ironie !) een katholieke priester van de Leuvense Universiteit,Georges Lemaître,die een uitweg vond.In 1927 publiceerde hij zijn hypothese van een universum in expansie en stelde hij het bebrip "oeratoom" (Hypothèse de l'atome primitif) voor.De Big Bang hypothese was geboren.
De Rode Verschuiving (Red Shift).
De astronomie was toen is volle beweging.Men begon sterrenstelsels waar te nemen en te identificeren.Maar men stelde ook vast dat de sterrenstelsels (galaxieën) zich van elkaar verwijderden.In 1929 publiceerde de astronoom Edwin Hubble zijn werk die de eerste steunpilaar van de "Big Bang" werd. Door de straling uitgezonden door de sterrenstelsels bij verschillende golflengten te observeren bemerkte hij dat hoe verder de sterrenstelsels verwijderd zijn hoe meer het spectrum van het uitgezonden licht naar het rood verschoven was.Dit is het Doppler effect.Hieruit kan men besluiten dat de meeste sterrenstelsels zich van ons verwijderen.Het gevolg hiervan is dat het universum uitdijt en bijgevolg betekent dit dat in het verre verleden het universum veel meer geconcentreerd was. In dezelfde periode toonde George Gamow aan dat de geboorte van het universum moest leiden tot een samenstelling met 92% waterstof,7% helium en een kleine hoeveelheid zwaardere elementen.Dit is exact wat in het universum waargenomen wordt. Dit kan geen toeval zijn.De publicatie van deze resultaten in 1948 is een tweede steunpilaar voor de "Big Bang".Tenslotte vonden A.Penzias en R.Wilson toevallig in 1964 de derde steunpilaar van de "Big Bang" : de straling afkomstig van de eerste fotonen vrijgemaakt in het universum 300.000 jaren na zijn geboorte.Dit is de kosmische achtergrondstraling,zodanig afgezwakt dat ze enkel als radiogolven momenteel kan waargenomen worden.In 1992 bracht de sonde COBE (Cosmic Background Explorer) daarvan de experimentele bevestiging.Deze achtergondstraling is zeer homogeen verdeeld in alle richtingen met minieme fluctuaties van ongeveer 0.01%.Deze fluctuaties zijn aan de oorsprong van de vorming van de sterrenstelsels.
De oersoep van materiedeeltjes en energie.
Er is echter één groot probleem.Waarom is het universum zo homogeen ? Alan Guth bracht hiervoor de oplossing door zijn "inflatie theorie" in 1980. Een minieme fractie van een seconde na zijn geboorte werd door een enorme blaaskracht het zeer klein primitief universum tot een omvangrijk heelal uitgezet.De afmeting van het primitief universum werd met een factor 10 exp(26) vermenigvuldigd in minder dan een duizendste van een seconde,van de afmeting van een speldenkop tot de afmeting van 10 maal onze sterrenstelsel (de melkweg).Deze enorme inflatie vormt een glad,homogeen universum.Dit was de derde steunpilaar van de "Big Bang" .Daarna werden nog bewijzen bekomen via experimenten met deeltjes versnellers.Alles was echter nog niet gezegd want men kan slechts gaan tot 10 exp(-43) seconde als ultieme limiet.Verder gaan is nu niet mogelijk.Noch de kwantum theorie,noch de algemene relativiteitstheorie laten dit toe.Men weet niet in welke toestand de materie verkeerde en welke kracht(en) toen speelde(n).De elektronucleaire kracht wedijverde met de zwaartekracht (gravitatie).Men zal wellicht nooit deze toestand nabootsen in een laboratorium op aarde.De experimenten gaan echter wel door in centra zoals de CERN in Genève waar ultrakrachtige versnellers in 2008 in werking zullen treden.Na de inflatie was het universum leeg en koud.Dit vacuum is echter zeer bijzonder want het lijkt gevuld te zijn met "vacuum energie".Vogens de vergelijking E=Mc(2) van Einstein vertegenwoordigt deze vacuum energie ook een virtuële massa.Dit gebeurt ook na 10 exp(-32) seconde.Er komen dan nieuwe krachten te voorschijn.De elektronucleaire kracht wordt gesplitst in elektrozwakke- en elektrosterke kracht.
Een orgie van lichtenergie.
De eerste ogenblikken van deze materie zijn stormachtig.Als energie materie genereert komen gelijke hoeveelheden materie en antimaterie te voorschijn.Deze zijn niet compatiebel en vernietigen elkaar met productie van lichtenergie en de cyclus kan opnieuw beginnen.Er blijft echter een onevenwicht tussen materie en antimaterie,ten voordele van de eerste.Nu zijn we al bij 10 exp (-12) seconde na de Big Bang en de temperatuur is gedaald tot 10 exp (15) graden.Vanaf dit ogenblik komt men in een gebied dat met deeltjes versnellers kan bestudeerd worden.De materie is dan in de vorm van een plasma. Het universum treedt uit de schaduw.Structuren beginnen te ontstaan 1 seconde ongeveer na de Big Bang.De temperatuur daalt verder tot 10 miljard graden.De interactie tussen protonen en neutronen leidt tot de vorming van atoomkernen.De elektronen vinden stilaan de weg naar de atoomkernen.Men is dan drie minuten na de Big Bang en de wereld van de nuleosynthese is begonnen.Het licht kan vrijkomen en de visuele waarneming van het universum mogelijk maken omdat de fotonen niet meer geremd worden door interactie met de elektronen.Het universum is dan 300.000 jaar oud en begint dus licht te emitteren en is dus niet meer opaak.
Een onvoltooide constructie.
In de schoot van de gaswolken worden sterren geboren tengevolge van de gravitatiekracht die deze wolken in elkaar doen storten.Door deze ineenstorting wordt het inwendige van de sterren verwarmd.Nucleaire reacties treden op en maken energie vrij (bv.de zon)Deze processen gaan nu sedert miljarden jaren steeds verder.Zelfs al blijven er schaduwzijden over,de "Big Bang" is een stevige hypothese geworden die echter zeker nog niet alles kan verklaren,verre van.
Waarom wordt de mens aangetrokken tot een leven gewijd aan de wetenschap? Deze vraag beantwoorden is niet zo eenvoudig omdat er vele aspecten moeten bekeken worden.Zeer eenvoudig gesteld komt het op neer dat iemand "verwondering" voelt voor de wereld rondom hem en dat hij vurig wenst de kern van de werkelijkheid te begrijpen.Zoals Virgilius schreef in Georgia,2490: "Felix qui potuit rerum cognoscere causas."(Gelukkig is hij die de oorzaken van de werkelijkheid kan kennen)Maar dit moet niet tot in het absurd nagestreefd worden.Er zijn limieten.Dan is het waar wat Erasmus citeert uit Sophocles in "De lof der Zotheid":"Je leeft het gelukkigst als je niets weet." Er moet dus een goed evenwicht gevonden worden.Sommige citaten maken duidelijk wat wetenschappers inspireert: -"It is of paramount importance that the outside world is something independent of man,something absolute and the quest for the laws which apply to this absolute appeared to me as the most sublime scientific pursuit in life."(Max Planck-Autobiografie) -"I became a scientist because I was fascinated by the world around me and I wanted to to know what made it work.The burning desire for wealth creation never entered my soul.As a result of commercialization,science,engineering and technology are not as much fun as they used to be when those of my generation were young scientists."(George Porter,UK,Nobel prijs Chemie,1966-The independent,01.12.90-Interview). Ik heb dit weerhouden omdat ik George Porter gekend heb en het voorrecht heb gehad onderzoek te kunnen doen in zijn laboratorium in Engeland. De fascinatie voor kennis van G.Porter komt neer op de volgende citaten: -"Desire is the very essence of man." (Spinoza) -"En mens zonder verlangen is een dode mens." (Herman Van Rompuy) -Uit een heel andere hoek is de uitspraak van Ulrich Walter,astronaut fysicus van de shuttle missie in 1993: "Ik ben wetenschapper geworden omdat ik de innerlijke behoefte heb om erachter te komen waarom de dingen zijn zoals ze zijn." Dit is,kort en bondig,waarover het hier gaat. -Tenslotte nog enkele zinnen van Etienne Vermeersch ,filosoof/ethicus ,.prof.em.U.Gent.:"De twee wetenschappen die mij van kindsbeen af het meest hebben geboeid,zijn de natuurkunde en de biologie.De eerste omdat ze een inzicht schenkt in de samenhang van de totale werkelijkheid;de tweede omdat ze ons dichter brengt tot het begrijpen van het raadsel dat we zelf zijn..." Het wordingproces van een wetenschapper begint vroeg in het leven en wordt duidelijker tijdens de adolescentie wanneer een richting aan de volwassenheid moet gegeven worden.Enkele basisvereisten moeten wel aanwezig zijn.Er moet een duidelijke genetische component bestaan,al is het zeer moeilijk dit concreet te omschrijven.Verder spelen nog omgevings- en opleidingsaspecten een belangrijk rol.Omdat de mens een sociaal wezen is,is het weinig waarschijnlijk dat men veel wetenschappers zal vinden die volledig zelfstandig en solitair hun activiteiten uitgevoerd hebben.Dit is zeker waar vanaf de industriële revolutie in de 18e eeuw.Tijdens de vroegere perioden in de geschiedenis zal men wel solitaire wetenschappers ontmoeten maar,zelfs in de griekse oudheid ,werden deze wetenschappers ook beinvloed door de maatschappij waarin ze leefden.Dit was zo in de tijd van Aristoteles (384-322 v.C).Later ,zelfs Newton die toch gekend is als een solitaire persoonlijkheid moest dit bekennen: "I seem to have been only like a boy playing on a seashore and diverting myself in now and then finding a smoother pebble or prettier shell than ordinary whilst the great ocean of thruth lays all undiscovered before me." Het volgend citaat van Newton is nog veel duidelijker:"If I have see further than others it is because I have stood on the shoulders of giants." Zelfs Einstein kon niet aan deze externe invloeden ontsnappen.De start van zijn relativiteitstheorie mag wel gezien worden aan een zeer persoonlijke geweldige intuitie,hij kon die echter slechts verder verdiepen door veelvuldige gesprekken met vrienden,collega's en ook met zijn vrouw Mileva.Om tot de uiteindelijke theorie te komen had hij wel de hulp nodig van anderen o.a. meer onderlegde mathematici zoals Herman Minkovski voor de speciale relativiteit en Marcel Grossmann voor de algemene relativiteit. Hier mag nog onderstreept worden dat de eenvoud en de nederigheid een echte wetenschapper siert. -"De ware wijsheid is de gezellin van de eenvoud." (I.Kant) -"The highest happiness of man as a thinking being is to have probed what is knowable and quietly revered what is unknowable."(Goethe)(Epitaaf van Max Planck). -"I was born not knowing and had only a little time to change that here and there."(Richard Feynman). Om te eindigen komt nu een bondige beschrijving van mijn eigen weg in de wetenschap.Over de genetische achtergrond kan ik niets zeggen voor de eenvoudige reden dat ik ze niet ken;toch twijfel ik niet dat die bestaat.De belangstelling voor de natuurwetenschappen is stilaan gegroeid tijdens de laatste twee jaren van het secundair onderwijs.Omgeving en opvoeding hebben ongetwijfeld een grote rol gespeeld.Ik heb het voorrecht gehad een bezielende wetenschapleraar te hebben.Zijn prachtige lessen over scheikunde en over kosmologie en de lezing van boeken over de toen actuele aspecten van de chemische industrie en over de snel opkomende kennis van de structuur van de materie hebben mij gemotiveerd om chemie als wetenschappelijke richting te kiezen,meer in bijzonder de organische chemie...de wonderbare wereld van de koolstof chemie.Deze richting heb ik gevolgd doorheen de verschillende levensfazen.Van de organische chemie als basis voor het levensonderhoud van de familie ben ik geëvolueerd naar biologie o.a.de moleculaire biologie.De belangstelling voor kosmologie/fysica is ook steeds levendig geweest.Dit alles vormt het kader van permanente bezigheden.Ik kan hierover een citaat aanhalen om dit te illustreren: -"Het vullen van de tijd met systematisch vorderende bezigheden die een belangrijk nagestreefd doel als gevolg hebben is het enige zekere middel om blijmoedig te leven en het levenseinde met een voldaan gevoel tegemoet te zien." (I.Kant,Brevier V-556)
De mens is in essentie een sociaal wezen.Het is dan ook niet te verwonderen dat zijn activiteiten als natuurwetenschapper een weerklank vinden in de maatschappij.Omdat de laatste faze in het wetenschappelijk onderzoek erin bestaat in het openbaar maken van een theorie,ontstaan na formulering van een hypothese,is het evident dat de maatschappij hiervan zal kunnen gebruik maken om allerlei toepassingen te realiseren.Reeds in de oudheid stelde Confucius (China,351-479 c.C) dat:"The essence of knowledge is,having it,to apply it."Dit geldt voor alle soorten kennis en zeer zeker voor de kennis in de natuurwetenschap.Men heeft hieruit te snel de conclusie getrokken dat de natuurwetenschap onderverdeeld kon worden in fundamentele en toegepaste wetenschap.Dit is echter niet juist.Zoals Louis Pasteur al zei:"Il n'existe pas de science appliquée mais des applications de la science.",of volgens André Oosterlinck,ex-rector van de K.U.Leuven,"Wetenschappelijk onderzoek heeft twee doelen:gewoon belangloos meer willen weten en dienen als basis in een kennismaatschappij."Beide aspecten van de natuurwetenschap worden hierin verenigd.De natuurwetenschap is,in se,neutraal;ze is noch goed noch slecht.Het is enkel bij de aanwending ervan door de maatschappij dat er een gevaar schuilt.Men moet altijd de visie van François Jacob (F,Nobelprijs winnaar) voor ogen hebben.Hij formuleerde het prachtig als volgt:"De waarheid vertellen is niet genoeg.De hele waarheid dient te worden verteld.Niets geheim houden,daarin ligt de grote verantwoordelijkheid van de wetenschapsbeoefenaar.Niets van wat hij vermoedt ten aanzien van de mogelijke toepassingen of risico's mag hij in het vage laten."Dit is van kapitaal belang als men wenst aan de toepassingen van de wetenschap een ethisch en moreel aanvaardbaar karakter te geven.Dit kan men illustreren in diverse gebieden.Zo is de wetenschap die aan de basis ligt van de kernenergie strikt genomen neutraal.Als men de toepassingen ervan bekijkt vindt men echter zowel positieve als negatieve aspecten.De toepassing van de kernsplitsing en van de kernfusie om de maatschappij te voorzien van de noodzakelijke energie is een positief aspect.Maar zelfs in dit geval moet men rekening houden met de opmerking van François Jacob.Hier zijn ook ethische aspecten aan verbonden.De toepassing in het aanmaken van atoombommen is het meest dramatisch negatief aspect van de kernenergie.Er zijn nog talrijke andere gebieden in de natuurwetenschap waarvoor analoge scenario's kunnen beschreven worden.Zeer nadrukkelijk aanwezig in de huidige tijd zijn de positieve en negatieve aspecten van de biotechnologie.Deze is afgeleid van de vooruitgang van de moleculaire biologie die op zich neutraal is.Wat men ermee doet bepaalt of de toepassingen een positief of een negatief karakter krijgen. ------------------------------------------------------------------------------------------------ In een recent boek van P.Van Eersel,"Le monde s'est-il crée tot seul?" (Collection Entretiens/Clés , Albin Michel/C.L.E.S,2008) komt een interview voor met de onlangs overleden Ilya Prigogine,prof .em.ULB,Nobelprijs Chemie. Het volgende fragment behandelt de problematiek van de rol van de wetenschapper in de maatschappij en is sterk verwant met de uitspraak van François Jacob,maar wel benaderd vanuit een maatschappij standpunt: "Les scientifiques ont un rôle fondamental dans la société:notre vie n'est plus concevable sans information,sans technique,sans médecine.....Mais ce rôle énorme n'est pas sans danger.La société dépend tellement des progrès et des changements de la science qu'il est nécessaire de lui garantir le droit de pouvoir se rendre compte de la direction ou la science va......La société doit avoir le droit de s'exprimer et éventuellement de poser son veto,même si,à certains moments,le résultat sera négatif pour la science." --------------------------------------------------------------------------------------------- In de relatie tussen de wetenschapbeoefening en de maatschappij schuilt nog een ander potentieel gevaar.Vanaf de industriële revolutie en,meer nadrukkelijk,vanaf de 20e eeuw,zijn steeds meer middelen nodig om wetenschappelijk onderzoek uit te voeren.Er moet dus meer en meer beroep gedaan worden op financiering door de overheid en door de economische sector (de bedrijven).Op zich is dit heel normaal en er is niets mis mee.Problemen ontstaan er wel als de toepassingen van de wetenschap aangewend worden om de winsten te maximaliseren.Winst op zich is noodzakelijk om de financiering mogelijk te maken.Niet alles kan echter gedragen worden door de overheid die steeds beroep moet doen op beperkte belastingsinkomsten.Overdreven winsten,zeker als ze gebaseerd zijn op bedriegelijke informatie of op geheimhouding van sommige aspecten van de toepasssingen ,worden zeker door de meeste mensen als onethisch of,nog erger,als immoreel beschouwd.Uit de actualiteit der laatste jaren zijn er helaas duidelijke voorbeelden hiervan aan het licht gekomen.Een democratisch controle is hier dus wel op zijn plaats maar het is echter niet gemakkelijk dit te realiseren. ------------------------------------------------------------------------------------------------- Als aanvulling zijn er nog citaten van de astrofysicus Trinh Xuan Thuan ( uit "Le monde s'est-il crée tout seul?": "La science est un outil qui en soi n'est ni bon ni mauvais,qui n'impose aucune morale ou éthique.Ce sont ses applications techniques qui peuvent nous faire du bien ou du mal." "La science n'engendre pas la sagesse....parce qu'elle n'impose pas de vue philosophique,la science ne peut pas nous guider quand il s'agit de morale et d'éthique." "Confronté à des problèmes éthiques et moraux,notamment en génétique,le scientifique a besoin de la spiritualité pour l'aider à ne pas oublier son humanité."
Het toeval in het wetenschappelijk onderzoek (serendipity).
In de uitvoering van de experimentele faze van het wetenschappelijk onderzoek kunnen soms toevallige waarnemingen gedaan worden.Door attent te zijn tijdens het onderzoek kan een wetenschapper dikwijls baat hebben bij een nauwkeurige evaluatie van zulke toevaltreffers en daardoor ook zijn werk voor een stuk flink vooruit helpen.Soms kan men nieuwe aspecten en toepassingen ontdekken.Het is wel nuttig de woorden van Louis Pasteur in herinnering te brengen:"Dans les champs de l'observation,le hasard ne favorise que les esprits préparés."Hiermee bedoelde Pasteur dat door onoplettentheid of overhaasting waardevolle feiten aan de aandacht ontsnappen.Dit aspect van toevallige ontdekkingen wordt algemeen gekend als "serendipiteit(serendipity)" maw de gave om toevallige waardevolle dingen te ontdekken.Serendipity stamt af van een oud perzisch toververhaal ,vermeld door Horace Walpole.Het verhaal is gekend als "De Drie Prinsen Van Serendip."(Serendip is de oude perzische naam van Sri Lanka).Toen ze op reis waren deden ze dikwijls,door toeval en wijsheid, ontdekkingen op gebieden waar ze niet op zoek waren.Een versie van Serendipity luidt: "....the effect by which one accidentally discovers something fortunate,especially while looking for something else entirely."Om een nuttig effect te sorteren moet serendipiteit samengaan met "wijsheid" ofwel met de gave correlaties te vinden tussen toevallige observaties en het onderzoek zelf.Sommige wetenschappers zijn niet bereid toevallige observaties te vermelden en rangschikken die meestal als vergissingen of artefacts terwijl andere openlijk aanvaarden dat serendipiteit wel een rol kan spelen en af en toe een doorslaggevende betekenis hebben. Er zijn in de natuurwetenschappen zeer veel gevallen van serendipiteit bekend. Drie markante voorbeelden zijn: -De ontdekking van penicilline door Alexander Fleming. Fleming was vergeten cultuurmedia voor bacterieën te ontsmetten toen hij op reis vertrok.Bij zijn terugkomst vond hij deze cultuurmedia verontreinigd door schimmels (penicillium notatum).Op sommige plaatsen waren de bacterieën vernietigd.Zijn aandacht werd hierdoor getrokken en zo werd penicilline gevonden.Fleming had ervaring opgedaan op het gebied van antibacteriële stoffen en was dus enigszins voorbereid om aan deze waarneming zijn volle aandacht te schenken. -De X-stralen (of beter de Roentgen stralen) werden toevallig waargenomen door W.Roentgen tijdens het onderzoek van cathodestraal buizen (bv.deze die gebruikt werden in de eerste vorm van TV toestellen).Hij merkte op dat sommige fluorescerende media (bv.schermen),gesitueerd op enige afstand van zijn meetopstelling,oplichtten.Door absorberende materialen (bv.beenderen) tussen de cathode buis en het fluorescerend scherm te plaatsen kon hij foto's maken van inwendige skelet structuren zoals de hand van zijn vrouw. -De ontdekking van LSD door Albert Hoffmann.(Overleden in 2008) Deze wetenschapper beschrijft zelf beter het aspect serendipiteit in het kader van zijn onderzoek:"It is true that my discovery of LSD was a chance discovery,but it was the outcome of planned experiments and these experiments took place in the framework of systematic pharmaceutical,chemical research.It could better be described as serendipirty." Men komt beter tot de uitspraak van Pasteur over "Les esprits préparés" als men weet dat de meeste "toevallige ontdekkingen" gebeuren in het kader van de eigen specialiteit van de onderzoeker. Talrijke voorbeelden uit zeer diverse takken van de wetenschap worden vermeld in:www.wikipedia.org/serendipity. Aan de hand van deze voorbeelden kan men verder de serendipiteit beter illustreren. In mijn eigen onderzoek heb ik verschillende malen toevallige waarnemingen gedaan tijdens het uitvoeren van experimenten.Door voldoende aandacht aan deze observaties te schenken werd,tot driemaal toe,het onderzoek beinvloed en in een vruchtbare richting gestuurd.
Falsificatie theorie in het wetenschappelijk onderzoek.
Een belangrijke faze in het processus van het wetenschappelijk onderzoek is het formuleren van een theorie op basis van een hypothese na het verzamelen van observaties en experimentele data.Om door iedereen aanvaard te kunnen worden moet echter de theorie op haar validiteit getoetst worden.Een techniek om dit te doen berust op de falsificatie theorie bestudeerd en beschreven door Karl Popper. Karl Popper (1902-1994) was de meest vooraanstaande wetenschapsfilosoof van de 20e eeuw (na Bertrand Russell).Hij werd geboren in Oostenrijk,emigreerde in 1937 naar New Zealand om te ontsnappen aan het Nazi regime en kwam daarna in 1946 naar Londen waar hij werkte aan de London School of Economy.Zijn werk "The Logic of Scientific Discovery" (1959) is algemeen herkend als een klassiek in zijn genre.In verschillende domeinen toonde Popper aan dat theorieën die in het begin wetenschappelijk schenen daarna degenereren tot pseudo-wetenschappelijke dogma's (bv.psychoanalyse en marxisme).Dit bracht Popper tot het formuleren van zijn falsificatie beginsel als demarcatie tussen wetenschap en niet-wetenschap.De toepasbaarheid van de falsificatie theorie werd prachtig gedemonstreerd in het geval van de algemene relativiteitstheorie van Einstein.Deze theorie voorzag dat een lichtstraal afgebogen kon worden door een massief lichaam (licht van een ster bij het passeren langs de zon).Dit werd effectief waargenomen tijden een zonne-eclips.De relativiteitstheorie werd dan gepromoveerd tot echte wetenschap en Einstein werd op slag wereldberoemd.Voor Popper was dit niet het geval voor de psychoanalyse en voor het marxisme.In deze gevallen kan er geen falsificatie toegepast worden omdat er steed een ad hoc hypothese kan geformuleerd worden waardoor deze theorieën steeds compatibel blijven met de feiten.Het zijn dus geen echte wetenschappelijke theorieën;in het beste geval is psychoanalyse een pseudo-wetenschap.Karl Popper is wel zo eerlijk om op te merken dat door de vooruitgang een theorie die aanvankelijk als niet-wetenschappelijk bestempeld werd toch nog kan herzien worden en de status van goede wetenschap kan krijgen.Met de vooruitgang op het gebied van de neurobiologie zou dit voor de psychoanalyse misschien wel het geval kunnen zijn.In de laatste jaren schijnt alles in deze richting te wijzen.Voor het marxisme is het wel hopeloos.Een analyse van de falsificatie in het geval van de algemene relativiteitstheorie is goed beschreven in http://www.quackfiles.com.In "Science as falsification" formuleerde Popper zijn visie in zeven belangrijke criteria.Enkele citaten van Karl Popper illustreren de falsificatie van een theorie in het wetenschappelijk onderzoek: a)"We weten nooit of iets waar is;we kunnen alleen weten of iets onwaar is." b)"Hoeveel feiten je ook verzamelt,er blijven er altijd oneindig veel die je niet gezien hebt." Voor a en b is de formulering van Karl Popper duidelijk in de volgende citaten uit "Science as falsification." "With Einstein's theory the situation was strikingly different.Take one typical instance-Einstein's prediction,just then confirmed by the finding of Eddington's expedition.Einstein's gavitational theory had led to the result that light must be attracted by heavy bodies (such as the sun),precisely as material bodies were attracted.As a consequence it could be calculated that light from a distant fixed star whose apparent position was close to the sun would reach the earth from such a direction that the star would seem to be slightly shifted away from the sun;or,in other words,that stars close to the sun would look as if they had moved a little away from the sun,and from one another.This is a thing which cannot normally be observed since such stars are rendered invisible in daytime by the sun's overwhelming brightness;but during an eclipse it is possible to taken photographs of them.If the same constellation is photographed at night one can measure the distance on the two photographs,and check the predicted effect."
What makes a theory scientific? "The big question about a theory is whether it's right or wrong. Unfortunately,it's impossible to know that a scientific theory is right.The theory may agree beautifully with all the evidence,today.But science isn't like mathematics.There can be no guarantee about what evidence we will discover tomorrow.So,we go for the next best thing,which is proving theories wrong.That's easy.You just find some evidence that contradicts what the theory says.The theory is the falsified and stays that way.So,a scientific theory is one which can in principle be falsified.The theory has to make strong statements about evidence.If the statements aren't strong,then the theory fits any evidence and is unfalsifiable.That's bad.It's bad for three practical reasons.First,a theory which can't make predictions is a dead end.Second,it would be useless.Oil companies are very pleased that geologists can predict where to drill for oil.And third,if we have two rival theories,we want to use evidence to choose between them.If they are unfalsifiable,then evidence doesn't do that for us."
De belangrijke fazen van het wetenschappelijk onderzoek.
Hoe in de natuurwetenschappen een onderzoek ondernomen wordt hangt af van zeer uiteenlopende factoren zoals persoonlijke of maatschappelijke belangen.In ieder ondezoek onderscheidt men echter drie belangrijke fazen:de observatie-het experiment -het openbaar maken van de resultaten en/of de theorie.Iedere faze is onontbeerlijk maar het fundamenteel belang van de experimenten is voor iedereen duidelijk zoals blijkt uit de volgende citaten: -Max Planck,de grondlegger van de kwantum theorie,formuleerde het zo in 1900:"Experiments are the only means of knowledge at our disposal.The rest is poetry,imagination."Planck schijnt dus ook het aspect verbeelding in dit citaat te onderstrepen. -Volgens een van de vaders van het elektromagnetisme Michaël Faraday ( de andere is J.C.Maxwell) zijn de data verzameld in de experimenten doorslaggevend:"The facts are the gifts of experiments;without experiments I am nothing." -Dichter bij ons stelde de nederlandse Nobelprijs winnaar Martinus Veltman het zo:"Physics implies that the theoretical ideas discussed must be supported by experimental facts."(zie Facts and Mysteries in elementary particle physics). -Tenslotte nog twee citaten van Henri Poincaré:"It is by logic that we prove but by intuition that we discover." en "L'expérience est la source de la vérité."Men kan niet beter de complementariteit expriment/verbeelding uitdrukken.De experimentele faze kan op haar beurt onderverdeeld worden in de volgende stappen:de analyse van de gegevens bekomen door observatie en door metingen,aan de hand van deze analyse het formuleren van een hypothese,de toetsing van de hypothese op haar geldigheid en,als alles gunstig verloopt,de formulering van een theorie die geopenbaard moet worden om tenslotte aanvaard te kunnen worden. Nu moeten echter nog belangrijke opmerkingen gemaakt worden.Normalerwijze wordt een wetenschappelijk onderzoek uitgevoerd op basis van een referentiekader algemeen aanvaard door de wetenschappelijke gemeenschap op het ogenblik van de uitvoering van het experiment.Dit referentiekader wordt ook paradigma genoemd.Een wetenschappelijke theorie is echter nooit een dogma.Het gebeurt dikwijls dat,na het formuleren van een theorie,feiten aan het licht komen die in het kader van de theorie niet kunnen uitgelegd worden of dat,door de evolutie van de meet- en observatie technieken nieuwe inzichten ontstaan.Het is dan tijd om het gevolgde referentiekader aan te passen.Dit noemt men dan een "paradigma shift".De basis van een paradigma shift werd grondig bestudeerd door Thomas Kuhn (USA 1922-1996) in zijn belangrijk werk van 1962:"The structure of scientific revolutions.-SSR."Om dit aspect van het wetenschappelijk onderzoek te illustreren kan men best enkele voorbeelden van paradigma shift beschrijven.Een eerste voorbeeld vindt men in de astronomie.Tot het begin van de 17e eeuw werd algemeen aanvaard dat de zon rond de aarde draaide.Dit was niet zo verwonderlijk omdat de obervatiemogelijkheden herleid waren tot een eenvoudige visuele waarneming van de opkomende en ondergaande zon.Deze visie werd aanvaard als dogma door de toen gevestigde macht,zeer specifiek door de Katholieke Kerk.Dit kwam neer de mens op aarde centraal te stellen.Hieraan twijfelen werd gelijk gesteld aan ketterij.Sommige hebben door er aan te twijfelen hun leven door verloren (G.Bruno).Op basis van waarnemingen met zelf geconstrueerde telescopen begon Galilei in deze periode belangrijke ontdekkingen te doen door observatie van de hemellichamen.Hiermee begon hij een aanval te doen op de toen gangbare visie.Hij werd daarvoor door de Kerk zeer zwaar gestraft.Zijn visie leidde tot een paradigma shift: niet de zon draaide rond de aarde maar wel andersom de aarde draaide rond de zon.Toen begon men te spreken van "heliocentrisme".De visie van Galilei werd echter verder onderschreven en bestudeerd door geleerden zoals N.Copernicus (men begon dan ook te spreken van de Copernicaanse revolutie) en J.Kepler.Tenslotte werd het geheel van waarnemingen in de astronomie verder uitgebouwd door de grote Isaac Newton.Dit allemaal tijdens de 17e eeuw.Newton gebruikte voor de eerste keer de wiskunde als instrument om de toenmalige kennis een stevige logische basis te geven.Hij beschreef dit allemaal in zijn wereldberoemd werk :"Philisophiae Naturalis Principia Mathematica."In die tijd werd de wetenschap nog als een tak van de filosofie beschouwd.Wie zich nu in de 21e eeuw wetenschapper noemt moet de "Principia" als een fundament van de moderne wetenschap beschouwen.De werken van Newton werden samengevat in de wetten van de zwaartekracht (gravitatie) en vormden het kader van de "Mechanica van Newton".Voor ons dagelijks leven is deze mechanica nog steeds van toepassing.Nochtans.....op het einde van de 19e euw werden waarnemingen gedaan in de astronomie die niet in overeenstemming waren met de theorie nan Newton.Er was dus nood aan een nieuw paradigma shift.Het is Albert Einstein die hiervoor gezorgd heeft met zijn speciale relativiteitstheorie van 1912 en enkele jaren later met zijn algeme relativiteitstheorie die de gravitatiewetten van Newton een nieuwe dimensie gaven namelijk de intieme koppeling van ruimte en tijd en de kromming van de ruimte door de materie.De gevolgen van dit paradigma shift zijn nu nog van kracht.Ze zijn echter niet direct waarneembaar,althans niet in het dagelijks leven.Het is wel de moeite waard te signaleren dat de moderne veel geprezen GPS systemen gebaseerd zijn op de werken van Einstein.Omdat de zoektocht naar kennis in de natuurwetenschap nooit ten einde is,zijn er nu reeds prille aanwijzingen dat er aan de theorie van Einstein hier en daar onvolmaaktheden blijven kleven.Dit is een bewijs dat de zoektocht van de mens naar de kennis van de werkelijkheid steeds voortgaat en,wie weet, misschien nooit zal eindigen. Een analoge evolutie kan beschreven worden voor wat betreft de kennis van de structuur van de materie:van de "ondeelbare" atomen van Democritos tot de hedendaagse fysica van de hoge energîeën die in de 21e eeuw een nieuw elan zal krijgen door de geplande experimenten met de LHC versneller van de CERN in Genève. Er staat ons zeker nog meer te wachten in de natuurwetenschap.
De verbeelding is een essentieel element in de beoefening van de natuurwetenschappen.Uit de literatuur zijn er markante voorbeelden van deze stelling.De allerbelangrijkste is (volgens mij) deze van Albert Einstein die zei dat de verbeelding belangrijker was dan de kennis:"L'imagination est plus importante que le savoir."Niemand wist dit beter dan Einstein want aan de oorsprong van de relativiteitstheorie in 1912 werd er door hem gebruik gemaakt van "gedachte experimenten (Gedanken experiment)" waarin de verbeelding een hoofdrol gespeeld heeft.Een andere groot geleerde die de verbeelding aanprees was Friedrich August Kékulé (1829-1896).Deze duitse geleerde is aan de basis van de chemische structuur van de aromatische structuren (zoals benzeen).Hij is een tijd leraar geweest aan de Universiteit van Gent en is uitzonderlijk hoog gewaardeerd in België;vandaar de regelmatige organisatie van de Kékulé cyclus door de KVCV (Koninklijke Vlaamse Chemische Vereniging) die belangrijke evoluties in de wetenschap aan het groot publiek voorstelt aan de Universiteit van Antwerpen.Kékulé spoorde de wetenschappers aan om te "dromen":"Lernen wir traümen dann finden wir vielleicht die Wahreit".Hiermee bedoelde hij dat een wetenschapper soms over de bekomen resultaten van zijn experimenten moet kunnen "dromen" maw zich erover bezinnen vooraleer een hypothese te formuleren.Persoonlijk ben ik tijdens mijn wetenschappelijke loopbaan geconfronteerd geweest met netelige punten waarvoor op eerste zicht geen verklaring voor gegeven kon worden.Het heeft mij dikwijls geholpen een tijdje afstand te doen van het experimenteel werk en mij in bezinning te verdiepen bv gedurende lange wandelingen en ook soms met een probleem te gaan slapen;de volgende dag scheen er een verklaring in zicht te komen.Dit noem ik echt het "traümen" van Kékulé.Zelfs in de tijd van prestatiedruk,ook in de wetenschap,zou het goed zijn deze gouden regel af en toe te volgen.
Over de essentie van de natuurwetenschap en de eigenschappen ervan.
De beoefening van de natuurwetenschap vertoont een reeks typische aspecten die goed verwoord worden door talrijke belangrijke wetenschappers zoals A.Einstein die schreef dat het doel van iedere intellectuele activiteit is het geheimzinnige tot iets begrijpelijks terug te brengen of zoals Marie Curie die zei:"Ik behoor tot degenen die van mening zijn dat er een grote schoonheid verborgen ligt in de wetenschap".De belangstelling van de mens voor de kennis van de natuur is een fundamentele eigenschap van zijn soort.Van in de tijd van de prehistorie is de mens steeds op zoek geweest naar een uitleg voor de stimuli die op hem afkwamen uit de buitenwereld door zijn zintuigen maar ook vanuit het binnenste van zijn eigen lichaam.Met de evolutie van het bewustzijn en de hiermee gepaard gaande steeds groeiende werking van de cognitieve eigenschappen is onze soort nu meer dan ooit op zoek gegaan naar de kennis van de werkelijkheid;deze zoektocht is zeker nog ver van gedaan.Alles begon met de VERWONDERING zoals Aristoteles het reeds formuleerde.Maar de VERWONDERING moet steeds gepaard gaan met de noodzakelijke VERBEELDING.Hiervan getuigen een reeks citaten die verder zullen aangehaald worden.
