voorpublicatie

We zijn als Einsteins vlo: we hebben ons maar neer te leggen bij ons beperkte waarnemingsvermogen

Beeld Studio Vonq

Kunnen we alles kennen? Dat is een illusie. We hebben ons maar neer te leggen bij ons beperkte waarnemingsvermogen.

‘Stel je een vlo voor, die volledig platgedrukt leeft op het oppervlak van een bol. Die geplette vlo heeft misschien wel wetenschappelijke talenten, hij zou natuurkunde kunnen studeren, en zelfs een boek kunnen schrijven. Maar zijn wereld kent slechts twee dimensies. Hij kan een wiskundig begrip hebben van een derde dimensie, maar zien kan hij die niet. De mens verkeert in dezelfde positie als deze onfortuinlijke vlo, zij het dat hij niet twee- maar driedimensionaal is. De mens kan zich een wiskundige voorstelling maken van een vierde dimensie, maar hij kan die niet zien, hij kan die niet voor zijn geestesoog halen of er een fysieke representatie van maken. De vierde dimensie bestaat alleen in zijn wiskunde. Zijn brein kan hem niet vatten.”

Het lucht op als een geleerde toegeeft dat ook hij moeite heeft iets te begrijpen. En de geleerde die hier aan het woord is niet de minste: Albert Einstein. De man die een eeuw geleden de natuurkunde overhoop trok met zijn relativiteitstheorie, verwoordt bescheiden en treffend hoe het komt dat die wetenschappelijke revolutie ook nu nog niet tot normale stervelingen als ons is doorgedrongen.

Die vlo van Einstein is een prachtig symbool voor de beperkte reikwijdte van kennis en waarneming. Het oog van de vlo reikt niet verder dan zijn tweedimensionale wereld. Wat daarbuiten ligt, kan hij niet waarnemen. Hij heeft geen idee wat daar is, tenzij dat buitenuniversum sporen nalaat in zijn tweedimensionale wereld. Einsteins tijdgenoot Werner Heisenberg verwoordde eenzelfde gedachte in 1958: de bestaande concepten dekken slechts een deel van de werkelijkheid; het resterende, onverklaarde deel is oneindig. Einstein en Heisenberg behoren tot de grootste wetenschappers van de twintigste eeuw. En juist zij zijn zich steeds bewust geweest van de grenzen van hun waarneming en van alles wat we nog niet kennen en misschien niet kúnnen kennen.

Dat besef is niet doorgedrongen tot de sciëntisten, die menen dat alles uiteindelijk door science - natuurwetenschappen - te verklaren valt. Dat denken is vooral in zwang onder evolutionair psychologen en breinonderzoekers. De bescheidenheid en verwondering van de Einsteins en Heisenbergs heeft bij hen plaatsgemaakt voor een idee van almacht van de wetenschap, de heilige overtuiging die buigt voor de wetenschappelijke methode. Wat drie eeuwen geleden begon als Verlichting ontwikkelt zich langzamerhand tot verblinding.

Illusie

Einsteins vlo mag dan staan voor de bescheiden plaats die de mens inneemt en voor de grenzen van zijn waarneming, dat die vlo natuurkunde zou gaan studeren en een boek schrijven is natuurlijk onzin. Dat is wat een vlo, of enig ander dier, juist níet kan. Wetenschap is voorbehouden aan de mens, die daarin verdraaid goed is gebleken. Voor zover bekend heeft de mens als enige wezen op aarde voldoende hersencapaciteit om zijn omgeving niet alleen waar te nemen, maar er ook hypotheses over te formuleren en die abstracte wetmatigheden te toetsen.

Dat doet de mens al duizenden jaren; vooral in de laatste drie eeuwen, sinds het begin van de vermaarde Verlichting, gaat het hard. Wetenschap is de grootste missie van de mensheid tot nu toe, en de meest succesvolle. Ontelbare verschijnselen die voor bovennatuurlijk, mystiek of transcedent werden gehouden, hebben een wetenschappelijke verklaring gekregen - van donder en bliksem en de beweging der planeten tot de opbouw van materie uit elementaire deeltjes en de verschillen tussen dode en levende materie. Dat wekte de illusie dat geen geheim bewaard blijft; wetenschap zou uiteindelijk alle vragen beantwoorden.

Deze illusie heeft een naam: sciëntisme. Deze denkrichting pretendeert dat alles verklaarbaar is; waar geen wetenschappelijke verklaring voor bestaat, kan geen enkele betekenis hebben. Veel wetenschappers zijn geneigd hun methode toe te passen op alles wat ze in het leven tegenkomen, om alles door een wetenschappelijke bril te bezien, ook dingen die zich daar niet voor lenen. Daarmee sluiten ze als vanzelf andere bronnen van kennis uit of vinden die waardeloos. Terwijl zij uit eigen ervaring beter moeten weten.

De hersenwetenschapper weet dat hij zelf zijn artikel heeft geschreven en dat niet zijn brein een willoze hand de pen deed oppakken. De fysicus weet dat hij zelf wordt geroerd door Brahms, en niet zijn elektronen. De hoogleraar heeft doorgaans geen logische verklaring voor die briljante ingeving die zijn loopbaan bepaalde. En hij kan zelden verklaren hoe hij tot het onderzoeksobject is gekomen dat hij zijn leven lang is blijven volgen. En toch koestert hij de illusie dat dat allemaal uiteindelijk een wetenschappelijke verklaring zal krijgen.

Bezweken dogma's

Waarom denk je dat? Het is niet logisch. En het is ook niet in lijn met de geschiedenis tot nu toe. Die geschiedenis wordt getekend door dat enorme, uitdijende reservoir van wetenschappelijke kennis. Menig dogma is bezweken onder empirische bewijzen. De wetenschap heeft talloze malen laten zien dat ideeën die, zeker in kerkelijke kringen, wijdverbreid waren niet strookten met de feiten. Maar de wetenschap heeft ook vaak haar neus gestoten, en is zelf voor onneembare hindernissen komen te staan.

Vermaard is het voorbeeld van de Britse natuurkundige William Thomson (1824-1907, bekend als Lord Kelvin), een van de grootste wetenschappers van de negentiende eeuw. In een lezing begin vorige eeuw riep Kelvin dat de natuurkunde af was; zij had alles ontdekt wat er te ontdekken viel, er moesten alleen nog details worden ingevuld. Niet lang na die stellige conclusie werden de elementaire bestanddelen van atomen ontdekt, kwam Einstein tot zijn relativiteitstheorie en zette de kwantummechanica het beeld dat de natuurkunde van de werkelijkheid had, compleet op zijn kop.

Einstein liet zien dat tijd een dimensie is, net als drie dimensies van ruimte. De werkelijkheid werd een ruimtetijd van vier dimensies. Een ruimtetijd die allerlei vormen kan aannemen, afhankelijk van de aanwezige materie, maar ook afhankelijk van positie en snelheid van de waarnemer. Tijd werd een relatief begrip; twee gebeurtenissen die voor de ene waarnemer na elkaar kwamen, konden voor een andere waarnemer samenvallen. 

Snelheid kreeg een plafond waarmee de natuurkunde geen rekening had gehouden: de lichtsnelheid. Niets bleek sneller te kunnen gaan dan licht, ook de zwaartekracht niet. Die zwaartekracht was bij Einstein niet meer een kracht die onmiddellijk in werking trad omdat massa’s elkaar aantrekken (zoals bij Newton, die de appel van de boom zag vallen), maar werd een kromming van de ruimtetijd, die zoals alles gebonden is aan dat plafond van de lichtsnelheid.

Als je dit niet begrijpt, maak je dan vooral geen zorgen, want met deze wetenschappelijke ontwikkelingen ontsteeg de werkelijkheid ieder voorstellingsvermogen. Het werd nog ingewikkelder met de kwantummechanica, want daarin bleken deeltjes niet meer te bestaan, tenminste niet als kleine biljartballetjes die om elkaar heen draaien. 

Een elektron, zo’n negatief geladen deeltje dat in de oude werkelijkheid rond de atoomkern draaide, als een planeet om de zon, werd een golf. Niet een echte, fysische golf, maar een golf van waarschijnlijkheid, een golf die niet meer was dan de waarschijnlijkheid om het deeltje ergens aan te treffen. De fysische werkelijkheid, een deeltje met een massa en een snelheid, werd een wiskundige werkelijkheid, een golf van waarschijnlijkheid.

En denk nu niet: ja, dat is de wiskundige voorstelling van zaken; dat elektron ís wel ergens, maar we weten niet precies waar. Want dat is de werkelijkheid niet. Niet meer sinds Heisenberg aantoonde dat plaats en snelheid nooit beide met zekerheid kunnen worden vastgesteld. Je kunt de plaats misschien met enige nauwkeurigheid bepalen, maar dan heb je geen weet van de snelheid. En kun je de snelheid bepalen, dan weet je niet precies wáár het deeltje is.

Bijzonder eiland

Misschien denk je onwillekeurig dat het hier gaat om een technische beperking die we ooit zullen overwinnen. Maar de boodschap van de kwantummechanica is dat dit het is. Dit ís de werkelijkheid. In de werkelijkheid hébben elementaire deeltjes plaats noch snelheid. Ze kunnen die krijgen zodra ze worden waargenomen, maar dan nooit beide met zekerheid. En zo lang ze niet worden waargenomen hebben ze plaats noch snelheid. Ze zijn, dat is het enige wat zeker is.

Niet kunnen weten doet zich, behalve in deze onvoorstelbare natuurkunde, ook in alledaagse vormen voor. Zoals in het weer. Dat wordt bepaald door bekende natuurkundige wetten voor het gedrag van gassen, vloeistoffen, warmte, temperatuur en beweging. En toch is niet met zekerheid te voorspellen op welke plek morgen een lokale bui valt en op welke straathoek een windvlaag opsteekt. De onvoorspelbaarheid van het weer is geen technische beperking, het is zijn ware waard, het is de werkelijkheid.

Wiskundigen hebben eeuwen de illusie gekoesterd dat ze een wereld konden bouwen die volledig logisch was en consistent, en die geen geheimen, tegenspraken of onoplosbare paradoxen zou opleveren. Totdat het bewijs werd geleverd dat dat onmogelijk was, een wiskúndig bewijs nota bene. Dat bewijs werd bijna een eeuw geleden op tafel gelegd door de Oostenrijker Kurt Gödel.

Het resultaat van Gödels bewijsvoering laat zich illustreren met de paradox van filosoof Bertrand Russell over een bijzonder eiland. Er is op dat eiland maar één kapper, en de wet zegt dat die kapper iedereen moet scheren die niet zichzelf scheert, en alleen die mag hij scheren. Dat levert voor de kapper een onoplosbaar probleem op, want als hij zichzelf niet scheert onttrekt hij zich aan zijn wettelijke plicht, en scheert hij zichzelf wel, dan handelt hij in strijd met diezelfde wet. Wiskundigen hebben zich decennia het hoofd hierover gebroken. Gödel liet zien dat de paradox onoplosbaar is.

Dat Gödel met wiskunde bewees dat ook een wiskundige wereld niet volledig kenbaar kon zijn, was een klap voor het sciëntisme dat een eeuw geleden hoogtij vierde. En dat in een periode waarin relativiteit en kwantummechanica de wetenschap al voor grote onbekendheden hadden gesteld. In de negentiende eeuw was de allure van de wetenschap gezwollen tot grootheidswaan: de wetenschap zou alle raadsels oplossen en alle problemen overwinnen.

Nieuwe orthodoxie

Door de nieuwe, onzekere werkelijkheden waarop de wetenschap een eeuw geleden stootte, bond het sciëntisme in, maar na de Tweede Wereldoorlog maakte het zich weer breed. Er kwamen nieuwe wetenschappelijke revoluties en technologieën, die tot dan onbegaanbare terreinen openlegden. DNA werd ontdekt, de erfelijke code. De biochemische machine van het leven werd ontrafeld. Er kwamen technieken om in de hersenen te kijken en het brein te ontrafelen, en denken en bewustzijn te ‘meten’. Het voedde, opnieuw, het idee dat heel de mens viel te reduceren tot verklaarbare chemie en natuurkunde. Zo groeide het sciëntisme uit tot wat wel een ‘nieuwe orthodoxie’ mag heten.

Die kwalificatie heeft betrekking op het geloof dat de wetenschap, met name de natuurwetenschappen, in staat zal zijn alle kennis te produceren die de mensheid nodig heeft om haar vragen en problemen op te lossen. Dan ga je er dus van uit dat wat de mens is en gewaarwordt, de hele werkelijkheid waarin hij leeft, wetenschappelijk te vatten is.

Maar geen wetenschap kan bewijzen dat het ook zo is - het is geen feit maar een overtuiging. Die overtuiging wordt luid verkondigd door uitgesproken sciëntisten, zoals de Amerikaanse filosoof Alex Rosenberg schrijft in zijn ‘Atheist’s Guide to Reality, Enjoying Life Without Illusions’ (2012): “Alles, inclusief de keuzes die ik maak en inclusief mijn gevoel dat dat vrije keuzes zijn, is bepaald door een eerdere staat waarin het universum verkeerde, plus de werking van de wetten van de natuurkunde. Punt uit.” Ook de Nederlandse neurowetenschappers Dick Swaab en Victor Lamme behoren tot de overtuigde sciëntisten.

In veel gevallen wordt die overtuiging echter niet expliciet gemaakt, maar ligt zij besloten in de wetenschap zelf. Vooral in de wetenschappen van het leven: de biologie, de hersenwetenschappen en de evolutionaire psychologie. Het zijn de drijvende krachten van het hedendaagse sciëntisme.

Veel natuurkundigen zijn er wel van overtuigd dat ze ooit antwoord vinden op alle vragen die het universum stelt, maar hebben van hun illustere voorgangers geleerd voorzichtig te zijn in hun pretenties. Daar kunnen de sciëntisten nog wat van leren. 

Willem Schoonen (1958) is ex-hoofdredacteur, en nu wetenschapsjournalist van Trouw. Hij doceert aan de Hogeschool voor Toegepaste Filosofie.

Over het boek vindt op 4 oktober om 16.00 uur op de VU een minisymposium plaats. Zie: uitgeverijbalans.nl/ aanmelden

Deze tekst komt uit het dinsdag te verschijnen:
Een klok weet niet hoe laat het is. En andere raadsels waar de wetenschap geen antwoord op heeft
Willem Schoonen
Balans; 256 blz., € 20

Lees ook:

We leken steeds slimmer te worden, maar nu lijkt die trend op zijn retour

Zo'n beetje de hele twintigste eeuw steeg het IQ in ontwikkelde landen. Nu lijkt die trend op zijn retour. Wetenschappers kunnen er met hun steeds dommere hoofd niet bij.

Ook met de simpelste vraag kom je al snel aan de grenzen van de biologie

Hoe meer we over de natuur weten, hoe minder we snappen; twee biologen leggen uit waarom dat niet erg is.

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.
© 2019 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden