Geen twijfel bij wetenschapsquiz

Een quiz is een vraag-en-antwoordspel, zegt de Van Dale. En dat is voor de Nationale Wetenschapsquiz niet anders. Het gaat om de kennis en daar wordt niet aan getornd. Voor de nuance, twijfel of scepsis, ook eigen aan de wetenschap, is weinig ruimte.

Het was een annus horribilis voor de Nederlandse wetenschap. Leken de frauderende kloonwetenschappers en schutterende klimatologen zich tot nu toe in verre oorden te bevinden, in 2011 kwamen de rotte appels uit Tilburg of Rotterdam. De academie schoot in een krampachtige verdediging. Het waren uitzonderingen, heette het. En het systeem zou zichzelf reinigen.

Intussen is de imagoschade enorm. In een tijd waarin de wetenschap toch al was afgezakt tot 'ook maar een mening', verloor de onderzoeker bij velen zijn laatste geloofwaardigheid.

Tegen die achtergrond presenteerden de VPRO en NWO, de financier van wetenschappelijk onderzoek, gisteravond de achttiende editie van de Nationale Wetenschapsquiz. Het is voor NWO vooral een pr-activiteit, maar het is de vraag of dat nog werkt. De quiz blijft lijden aan het manco dat het weetjes zijn, gepresenteerd als harde feiten, terwijl er vaak nog veel meer over te zeggen valt - en die weggelaten extra's knagen aan die zogenaamde zekerheid.

Wetenschap is geen vat met kennis maar een methode om zaken te onderzoeken. Wat wil je precies weten, hoe giet je dat in een hanteerbare, en dus te onderzoeken vraag, en wat doe je met de uitkomsten? Het zou mooi zijn als de Wetenschapsquiz iets daarvan zou weerspiegelen. Het zou het imago van de wetenschap ook weer wat kunnen opvijzelen.

Niettemin heeft de quiz in deze vorm een trouwe schare fans die dit keer gemiddeld slechts zes van de vijftien vragen goed hadden. Vooral het zwembad (vraag 2) en de theedoek (13) braken menigeen op. Twee personen hadden alles goed.

1. Na het inschenken van de drank stijgen champagnebelletjes sneller op dan bierbelletjes van dezelfde grootte. Hoe komt dat?
Een makkelijke vraag om te beginnen, zo leek het. Het grote verschil tussen champagne en bier is - fysisch gezien dan - de concentratie kooldioxide. In champagne zit veel meer prik; de gasdruk is zeker twee, drie keer zo groot. Daardoor groeien de gasbelletjes in champagne nog door terwijl ze omhoog borrelen. En grotere bubbels gaan sneller.

Maar ze willen weten hoe het zit met even grote bubbels. Dan spelen eiwitten een rol en die zijn in bier veel meer voorradig dan in champagne. Ze vormen een strak laagje om de bierbelletjes en die rigide bolletjes ondervinden veel meer weerstand in de vloeistof dan de flexibele champagnebubbels (B).

Deze wetenschap is een mooi staaltje van Frans-Californische samenwerking. Drankwetenschappers hadden altijd meer oog gehad voor het schuim dan voor de bubbels, maar een jonge student uit Reims, Gerard Ligier-Belair verlegde de blik en kwam bij de presentatie van zijn studie tot de ontdekking dat collega's uit Los Angeles hetzelfde hadden gedaan met bier. Ligier-Belair vergeleek de belletjes, ontdekte het eiwit-effect maar plaatste wel de kanttekeningen dat de champagnebubbels over het algemeen veel te snel gaan voor de eiwitten, terwijl de kleintjes aan het glas blijven hangen.

2. De meeste Olympische zwembaden zijn 3 meter diep. Wat gebeurt er met de zwemtijden van de verschillende deelnemers tijdens een Olympische sprintwedstrijd als er gezwommen wordt in een bad van maar 1,5 meter diep?
Een zwemmer stuwt met zijn borstkas een boeggolf vooruit en duwt met zijn arm- en beenslag water naar achteren. Dat water wil terug naar waar het vandaan kwam. Dat gaat met een lichte omweg en als het water daarbij de zijwanden of de bodem raakt (wat in een klein of ondiep zwembad eerder gebeurt) wordt die stroming terug vertraagd. Daardoor bouwt zich rond de zwemmer een grotere druk op van water dat terug wil maar niet terug kan. Hoe harder de zwemmer gaat, des te groter is de tegendruk. Gevolg: de zwemtijden komen dichter bij elkaar (C).

De records die tijdens de Spelen van 2008 in Peking werden gezwommen, werden mede toegeschreven aan de diepte van het bad. Maar het is de vraag of dat een reële, meetbare bijdrage was. In een Olympisch zwembad is de dwarsdoorsnede van de zwemmer toch al klein ten opzichte van die van het bad; zo veel maakt die extra diepte niet meer uit. Bovendien gaat de boeggolf ook in een ondiep bad veel sneller dan de zwemmer, dus dat kan geen grote rol spelen. En dan hebben we het nog niet eens over de turbulentie in het water gehad, de luchtinslag bij de borstcrawl, de nieuwe lijnen die de boeggolf breken of de invloed van de zwempakken destijds.

3. Je kunt bij Facebook heel goed zien hoeveel vrienden jouw vrienden hebben. Hebben mensen op Facebook gemiddeld net zoveel vrienden als hún vrienden?
Niet iedereen heeft even veel vrienden op Facebook. President Obama heeft er bijvoorbeeld zo'n tien miljoen. Oftewel: tien miljoen mensen hebben een vriend (Barack Obama) die tien miljoen vrienden heeft - de meeste mensen komen niet verder dan een paar honderd. Die ene vriend drijft dus bij heel veel mensen het gemiddelde van het aantal vrienden van hun vrienden enorm omhoog. Zo hebben de meeste mensen wel één populair type op hun Facebook-vriendenlijst staan. Gemiddeld hebben de vrienden van iemands vrienden daarom meer vrienden (B). Dit verschijnsel heet de vriendschapsparadox, in 1991 geformuleerd door de Amerikaanse socioloog Scott L. Feld. Voor Obama gaat de paradox niet op, maar zijn inbreng legt bij dit gemiddelde nauwelijks gewicht in de schaal.

4. Je druppelt voorzichtig een waterdruppel van 1 millimeter groot op een metalen plaat waarvan de temperatuur ver onder het vriespunt ligt. Wat is de vorm van de ijsdruppel die zal ontstaan?
Wanneer je voorzichtig met een injectiespuit een miniem druppeltje water op een koude plaat druppelt, zie je dat het een perfecte bolvorm heeft. Het druppeltje is zo klein, dat de zwaartekracht er geen vat op heeft. Maar de vorm blijft niet rond. Een merkwaardige eigenschap van water is namelijk dat het uitzet wanneer het bevriest. Langzaam zie je het druppeltje van beneden naar boven bevriezen. De ijslaag, die van onder naar boven aangroeit in de druppel, drijft het nog onbevroren water in het nauw. Het nog onbevroren water behoudt een beetje een bolvorm door de oppervlaktespanning maar door het uitzetten van het water eindigt de bevriezing van de druppel uiteindelijk in een vlijmscherpe punt (C).

5. Een gps-satelliet wordt vlak voor zijn lancering altijd zo ingesteld dat de interne klok net een fractie langzamer loopt dan klokken op aarde. Waarom doet men dat?
Tot aan het begin van de twintigste eeuw dacht iedereen dat de tijd universeel en constant de secondes wegtikte, maar Albert Einstein maakt met zijn relativiteitstheorie een einde aan deze illusie. De tijd loopt langzamer voor voorwerpen die snel bewegen, en voor voorwerpen die meer zwaartekracht voelen. Daar merken wij op aarde nauwelijks iets van, maar een gps-satelliet vliegt op ruim 20.000 kilometer hoogte en heeft een snelheid van een kleine 15.000 kilometer per uur. Dan is 'Einstein' meetbaar: door de snelheid loopt de klok van de satelliet per dag 7 miljoenste seconde achter, en door de verminderde zwaartekracht 46 miljoenste seconde per dag vóór. Je moet de (atoom)klokken van de satelliet vóór de lancering 39 miljoenste seconde per dag te langzaam laten lopen, opdat ze in de ruimte gelijk lopen. Het zwaartekracht-effect telt daarbij het zwaarst (B).

En dat is geen academische muggezifterij. Het global positioning system bepaalt iemands positie op een paar meter nauwkeurig. Zonder de relativistische correctie zou de fout per dag 10 kilometer groter worden.

6. Je hebt je shirt binnenstebuiten aan en je handen zijn aan elkaar vastgebonden met handboeien. Is het mogelijk om je shirt goed te krijgen zonder je handen los te maken?
Ja dat kan (A). Het is een grappige toepassing van de topologie, de tak van wiskunde die ook wel de rubbermeetkunde wordt genoemd. Wat je moet doen is je shirt over je hoofd heen uittrekken. Het shirt zit nu goed om je handen omdat het eerst binnenstebuiten zat. Als je het shirt nu aan zou trekken, zou het weer binnenstebuiten zitten. Om dat te voorkomen moet je het shirt eerst opnieuw binnenstebuiten zien te krijgen. Dit kun je doen door met wat moeite je shirt in zijn geheel door één van de mouwen te trekken waardoor het binnenstebuiten om je handen komt te zitten. Als je het shirt nu weer aantrekt, zit het goed. Klinkt ongeloofwaardig? Op YouTube is een filmpje te zien dat het bewijst (The shirt off your back).

7. Het is alsof bomen weten waar andere bomen staan. Hoe komt het dat volwassen bomen elkaar niet verdrukken of met hun takken tegen elkaar aan staan?
Een vreemde vraag. Soms staan volwassen bomen wel degelijk met hun takken tegen, of zelfs in elkaar. Natuurlijk, als een boom een deel van het witte licht heeft geabsorbeerd, registreren de lichtreceptoren van nabije bomen dat het licht kleur (rood) is kwijtgeraakt. En dat beïnvloedt de groei (B).

Maar dat is niet het enige. De groei van bomen wordt ook gehinderd als de totale hoeveelheid licht minder is, en ook als de ruimte beperkt is. En dan hebben we misschien wel de belangrijkste factor niet genoemd: de wind. Als de wind door de bomen jaagt, slaan de takken tegen elkaar en breken met name de jonge uitlopers af. Dat remt de groei pas goed.

8. Er bestaat een vrij recent ontdekt ontladingsverschijnsel boven de wolken, dat vernoemd is naar een wezen uit een toneelstuk van:
Hier gaat het over sprites, bliksemflitsen in de stratosfeer. Ze zijn vanaf de aarde niet te zien maar waren al vaker waargenomen door piloten en werden in 1990 voor het eerst met een camera vastgelegd. Later bleek dat hun bestaan al in 1926 was voorspeld maar dat wist toen niemand meer. Een van de ontdekkers, Davis Sentman van de universiteit van Alaska, wilde het fenomeen een naam geven die het verschijnsel wel recht deed maar latere onderzoekers niet op het verkeerde been zou zetten. Zo kwam hij uit bij het woord 'sprite', een dwerg of kobold, maar ook een rakker. Sentman moest meteen denken aan Puck, een sprite uit 'A Midsummer Night's Dream' van Shakespeare (B). Deze introduceert Puck als de 'sluwe en gemene sprite', die 'vrolijke zwerver in de nacht'.

Overigens: Sentman overleed op 15 december aan de gevolgen van een aneurysma.

9. Op Groenland ligt ongeveer 2,9 miljoen km
3

ijs. Stel dat al dat ijs smelt en zich onmiddellijk verdeelt over het hele oceaanoppervlak. Hoeveel meter zeespiegelstijging zou dit aan de Nederlandse kust veroorzaken?
Bij de onheilstijdingen rond de klimaatverandering wordt vaak de ijskap van Groenland genoemd omdat die goed zou zijn voor een zeespiegelstijging van zo'n zeven meter. Dat is echter een gemiddelde. Nu het ijs er nog ligt, is het ook een geweldige massa die het water van alle wereldzeeën naar zich toe trekt. Nederland ligt dicht bij Groenland waardoor ook de Noordzee vierenhalve meter hoger ligt dan zonder die ijskap. Smelt het ijs, dan krijgen we er hier zeven meter bij maar gaan die vierenhalve er ook weer af. Netto dus een stijging van 2 à 3 meter (B).

Overigens: bij dat andere doemscenario, het afbreken van de West-Antarctische ijskap - ook goed voor zeven meter gemiddeld - versterken de twee elkaar en stijgt de zeespiegel hier zo'n negen meter.

10. Een grijs beeldscherm is gevuld met willekeurig geplaatste zwarte en witte stippen. Op het scherm verschijnt steeds een nieuw beeldje waarbij de stippen iets naar rechts zijn verplaatst. We zien dan de stippen vloeiend naar rechts bewegen. Wat gebeurt er nu met de beweging als we bij elk even beeldje (nummer twee, vier, zes, etc.) de witte stippen zwart maken en de zwarte stippen wit?
Dit moet je weten, of eigenlijk: een keer gezien hebben. De bewegingsrichting draait om (C). De wetenschap weet nog niet waarom de mens zo geëvolueerd is dat onze hersenen een bewegingsomkering halen uit een contrastverandering. Maar het is niet anders. De ogen schieten tientallen plaatjes per seconde en elk plaatje wordt door de hersenen vergeleken met het vorige. Kennelijk wordt er niet alleen gekeken of donkere of lichte voorwerpen zijn bewogen, maar worden ook lichte en donkere objecten met elkáár vergeleken. Misschien zit hier nog extra informatie in die de hersenen kunnen gebruiken om beweging beter te zien. Het lijkt meer dan een optische illusie te zijn en echt verband te houden met de manier waarop we beweging zien.

11. Je hebt de keuze om voor het eerst op een ouderwetse hoge bi (vélocipède) of op een moderne ligfiets te rijden. Op welke van deze twee fietsen kun je het makkelijkst je evenwicht bewaren?
Het balanceren op een fiets is te vergelijken met een omgekeerde slinger. De tijd waarin een slinger heen en weer gaat, is alleen afhankelijk van de lengte van het touw. Om de slingertijd bijvoorbeeld twee keer zo groot te maken, moet het touw vier keer zo lang worden. Een lange slinger beweegt veel rustiger. Dat merk je ook aan een bezemsteel die je op je hand probeert te balanceren. Bij een lange steel heb je veel meer tijd om te corrigeren dan bij een korte stok. Zo is het ook bij de lage ligfiets: correcties moeten (te) snel worden uitgevoerd. Een hoge bi is makkelijker in evenwicht te houden dan de lage ligfiets doordat je veel meer tijd hebt om te reageren (A).

12. Een 35-jarige man transplanteert schaamhaar naar zijn hoofd om de snel oprukkende kaalheid, die in zijn familie veel voorkomt, te bestrijden. Hoe ziet hij er tien jaar later uit?
Bij mannen met erfelijke kaalheid hebben de hoofdharen een genetische overgevoeligheid voor het hormoon dihydrotestosteron (DHT), dat uit testosteron ontstaat. DHT laat de haarzakjes uiteindelijk verschrompelen. Schaamhaar heeft deze genetische overgevoeligheid niet, dus het getransplanteerde haar blijft groeien. Maar schaamhaar blijft schaamhaar, ook op het hoofd: het behoudt zijn kleur en vorm, de kans op krullen is dus wel vrij groot (B).

13. Als je een theedoek nat maakt, wordt hij donkerder van kleur. Laat je hem drogen dan wordt hij weer lichter. Wat veroorzaakt deze kleurverandering?
Eerlijk is eerlijk, bij deze vraag stonden wij op het verkeerde been. Het goede antwoord is namelijk B: Doordat de brekingsindex van water dicht bij die van textiel ligt neemt de verstrooiing af.

De brekingsindex van textiel? De index geeft aan welke hoek een lichtstraal maakt als ze van het ene medium (lucht bijvoorbeeld) naar het andere (textiel) gaat. Maar door een lap katoen gaat toch helemaal geen licht? Nee, door een hele lap nauwelijks, maar door één katoenvezeltje wel. Als een lichtbundel op een katoenvezel valt, wordt het meeste teruggekaatst, maar een enkel lichtdeeltje gaat wel door. Om al snel op een volgende vezel te stranden. Gevolg: er komt nauwelijks licht door de theedoek, en omdat de vezels alle kanten op staan, wordt het licht ook naar alle kanten weerkaatst - verstrooid kun je dan ook wel zeggen.

Zit er echter water tussen de vezels in plaats van lucht, dan hoeven de lichtdeeltjes maar één keer die barrière te nemen. Water en katoenvezel hebben ongeveer dezelfde brekingsindex, dus die overgang gaat soepel. Het gevolg is dat veel meer licht in het natte katoen doordringt en minder wordt weerkaatst - waardoor de doek donkerder oogt.

14. Je hebt drie doosjes met bonbons. In het ene zitten twee witte bonbons, in het andere zitten twee pure bonbons en in het derde doosje zitten een pure en een witte bonbon. Je kiest willekeurig één van de drie doosjes en pakt daaruit ook weer willekeurig één van de twee bonbons. Die bonbon is wit. Wat is nu de kans dat de andere bonbon in het gekozen doosje ook wit is?
Ha, een klassieker. Niet zo moeilijk, maar de valkuilen liggen op de loer.

Er zijn drie witte bonbons. Eén van die drie heb je gepakt - en ze hadden alledrie evenveel kans om gekozen te worden. Voor twee van de drie geldt dat de andere uit het doosje ook een witte is. De derde witte bonbon zat bij een pure in het doosje. De kans is dus twee op drie, ofwel 2/3 dat de tweede bonbon uit het gekozen doosje ook wit is (C).

Maar ja, die valkuilen. Veel mensen maken de fout dat ze denken dat de vraag is hoe groot de kans is dat je het doosje met de twee witte bonbons hebt gekozen. Maar je weet al dat er minstens één witte in zat, dus het doosje met de twee pure valt af. De twee overgebleven doosjes zijn niet gelijkwaardig; begin je met het gemengde doosje, dan loop je het risico een pure bonbon te kiezen. De kans is dat je het doosje met de twee witte hebt is dus twee keer zo groot als de kans dat je begon met het gemengde doosje.

15. Een schip dat drinkwater vervoert ligt te wachten in een grote zeesluis. Door een gat in het schip stroomt zeewater het schip in. Om te voorkomen dat het schip gaat zinken, pompt de bemanning het drinkwater de sluis in. Er stroomt net zoveel water het schip in, als de bemanning wegpompt. Het waterniveau in de sluis:
Eindelijk, daar is hij dan: de Archimedes-vraag. De Wet van Archimedes zegt dat de opwaartse kracht gelijk is aan het gewicht van de verplaatste hoeveelheid vloeistof.

Het schip wordt zwaarder omdat zoet water wordt vervangen door zout water dat een hogere dichtheid heeft en dus per liter zwaarder is. Het water in de sluis wordt door het omgekeerde effect juist lichter. Om de boot drijvende te houden moet de opwaartse kracht groter worden (zwaarder schip) waarbij meer vloeistof moet worden verplaatst (lichter water). Door beide effecten stijgt het waterpeil in de sluis (C).

undefined

Meer over

Wilt u iets delen met Trouw?

Tip hier onze journalisten

Op alle verhalen van Trouw rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@trouw.nl.
© 2021 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden