Ockhams scheermes

Wetenschap is eenvoud

Gevangen in de contouren van het internationaal ruimtestation, komt de zon op boven de aarde. Beeld Nasa
Gevangen in de contouren van het internationaal ruimtestation, komt de zon op boven de aarde.Beeld Nasa

De Britse hoogleraar Johnjoe McFadden trekt door de geschiedenis van de wetenschap aan de hand van een middeleeuwse monnik.

Willem Schoonen

Hoe kan het scheermes van een middeleeuwse monnik zo scherp zijn gebleven dat het nu, acht eeuwen later, nog wordt gebruikt in tal van wetenschappen?

Dat kan omdat het een bijzondere monnik was, William of Ockham (1285-1347), en een bijzonder scheermes; geen metalen mes, maar een filosofie, een principe dat het hart is geworden van de moderne wetenschap. “Het is zinloos om met meer te doen wat met minder kan worden gedaan”, luidt de allereerste formulering van Ockhams scheermes.

Het citaat komt uit een geschrift waarin William of Ockham gehakt maakt van de universalia, een erfenis uit de Griekse filosofie die wezenlijk werd geacht voor iedere beschrijving van de werkelijkheid. Volgens Griekse filosofen als Aristoteles was een kers niet alleen rond, rood en sappig, maar ook onderdeel van het universele kers-zijn. William of Ockham liet zien dat die universalia geen bestaande entiteiten waren, maar slechts woorden waarmee we groepen objecten aanduiden. De universalia dóen niets en kunnen weggesneden worden. Je houdt dan een eenvoudiger, maar accurate, beschrijving van de kers over.

Over William of Ockham en zijn scheermes is een nieuw boek verschenen in Nederlandse vertaling: Leven is eenvoudig. Een prachtig boek. En bijzonder, omdat het niet werd geschreven door een historicus of wetenschapsjournalist, maar door Johnjoe McFadden. McFadden is hoogleraar genetica aan de universiteit van Surrey in Groot-Brittannië, en een van de grondleggers van de quantumbiologie, een nog jong vakgebied dat de biologische fenomenen verklaart met quantummechanica. Bekend voorbeeld is het navigatievermogen van trekvogels, maar McFadden werkt zelf onder meer aan een quantumbiologische theorie voor bewustzijn.

Een natuurwetenschapper die de geschiedenis is gaan schrijven, niet van zijn eigen vakgebied maar van wetenschap in brede zin. Zijn boek beslaat de ontwikkeling van de natuurkunde, sterrenkunde, chemie, wiskunde en biologie in de afgelopen acht eeuwen. Een enorm verhaal dat hij helder weet te vatten in nog geen 400 pagina’s, omdat de hele geschiedenis wordt bezien vanuit één perspectief: Ockhams scheermes.

Patronen

De Amsterdamse hoogleraar Rens Bod schreef twee jaar geleden een kennisgeschiedenis die ook zo breed was. En ook die was toch beknopt en goed te volgen, omdat Bod eveneens de geschiedenis bekeek vanuit één perspectief: het perspectief van de mens die patronen wil ontdekken in alles wat hij om zich heen ziet. Een wereld vol patronen heet dat boek.

McFadden laat zien hoe Ockhams scheermes de wetenschappen vooruit heeft geholpen. Doorbraken in de wetenschap kwamen er in veel gevallen op neer dat beschrijvingen van de werkelijkheid, de modellen en theorieën, niet complexer werden gemaakt maar juist eenvoudiger.

Schoolvoorbeeld is het model waarin het universum om de aarde draait, het geocentrisme, dat in de Middeleeuwen de boventoon voerde, tot Nicolaas Copernicus aantoonde dat niet de aarde maar de zon het middelpunt is van ons zonnestelsel. Voor het oog draait de zon dan wel om de aarde, maar in werkelijkheid draait de aarde om de zon (en om haar eigen as).

Drastische omkering

Het ‘heliocentrisme’ dat door Copernicus en later Johannes Kepler en Galileo Galilei naar voren werd gebracht, is een vrucht van Ockhams scheermes, omdat met deze drastische omkering het firmament een stuk eenvoudiger werd. In het geocentrische model moesten er steeds meer bollen, cirkels en andere meetkundige figuren worden bijgehaald om de beweging van de planeten te verklaren. Dat complexe bouwwerk werd vervangen door een simpel plaatje van planeten die elliptische banen om de zon draaien.

Een replica van een afbeelding van het heliocentrisch model van Nicolaas Copernicus. Beeld Getty Images
Een replica van een afbeelding van het heliocentrisch model van Nicolaas Copernicus.Beeld Getty Images

Je kunt nog steeds het zonnestelsel beschrijven met de aarde in het middelpunt, schrijft McFadden. Alle beweging is relatief, en je kunt in het universum ieder standpunt innemen dat je wilt. Het geocentrisme was dus niet ’fout’. Maar het heliocentrisme was beter, omdat het zaken veel eenvoudiger maakt.

Dit is een belangrijk punt in het verhaal. Ockhams scheermes verbiedt je niet om je beschrijving of model van de werkelijkheid uit te breiden met nieuwe variabelen. Dat mag best, áls er maar goede redenen voor zijn.

McFadden illustreert het met een voorbeeld. Sinds Newton weten we dat actie gepaard gaat met reactie. Als je tegen een voetbal schopt, gaat de kracht van je schoen tegen de bal (de actie) gepaard met een even grote kracht van de bal tegen je schoen (de reactie). Deze wet verklaart de beweging van bal en voet in iedere wedstrijd, waar dan ook in het universum.

Maar er is nog een theorie die die bewegingen kan verklaren, namelijk de theorie dat er op de schoen een duveltje zit dat deels verantwoordelijk is voor de actie. En in een derde theorie komt er een engel aan te pas om voor een deel van reactie te zorgen. Theorieën die allemaal waar kunnen zijn, maar die het afleggen tegen die van Newton, omdat zijn beschrijving van de werkelijkheid de eenvoudigste is en toch alle waarnemingen kan verklaren.

Geesten

Het voorbeeld klinkt nu wat banaal, maar is in reële vorm terug te vinden in de zeventiende eeuw, in het beroemdste experiment van de Britse natuurkundige Robert Boyle, de vader van de gaswetten. Naar voorbeeld van een jonge Italiaanse geleerde, Evangelista Torricelli, experimenteerde Boyle met buizen en pompen. In een van die experimenten maakte hij een vat met een zuiger als bodem. Aan de zuiger hing hij een gewicht, en als Boyle nu het vat vacuüm zoog, viel dat gewicht niet naar beneden, maar werd miraculeus in de lucht gehouden.

Volgens de toen gangbare opvattingen kwam dat doordat de natuur een afkeer had van vacuüm, van leegte. Een geest die dit wist en alom aanwezig was, trok aan de zuiger in een poging de leeggezogen ruimte erboven te vullen.

Boyle kon die theorie niet weerleggen. Hoe had hij dat moeten doen? Maar hij had een betere verklaring: de lucht oefende druk uit op de onderkant van de zuiger, terwijl daarboven de luchtdruk weg was. De luchtdruk hield het gewicht omhoog. “Boyle joeg de geesten uit het vacuüm om ruimte te maken voor een eenvoudiger wereld”, schrijft McFadden.

Falsifieerbaarheid wordt gezien als de belangrijkste scheidsrechter tussen wetenschap en onzin of pseudowetenschap. Goede wetenschap kan verschijnselen verklaren en voorspellingen doen die getoetst kunnen worden. Maar, zegt McFadden, ook goede wetenschap is niet altijd proefondervindelijk te weerleggen. Je kunt aan een theorie eindeloos sleutelen om haar met de data in overeenstemming te brengen. Dat gebeurt en dat mag. Maar Ockhams scheermes beslecht de strijd dan in het voordeel van de eenvoudigste theorie. McFadden: “Eenvoud vormt, meer nog dan falsifieerbaarheid, de kern van de wetenschap”.

Dat had de titel van het boek moeten zijn. De titel die het nu heeft meegekregen zet de lezer op het verkeerde been, en kan het in de boekwinkel tussen de esoterische zelfhulpwerken doen belanden. Dat is McFaddens eigen schuld. Zijn oorspronkelijke titel luidt Life is simple, dat letterlijk werd vertaald. Beter was geweest: ‘Wetenschap is eenvoud’.

Johnjoe McFadden, Leven is eenvoudig. Ochkams scheermes en een nieuwe geschiedenis van de wetenschap en het heelal, uitg. Atlas Contact, 397 blz., € 29,99

Lees ook:

De mens is een patroonzoekend dier

Hoogleraar Rens Bod klimt op de barricaden voor goed academisch onderwijs en onderzoek. En hij schreef een indrukwekkend boek, een geschiedenis van de kennis die de mens heeft opgedaan sinds hij voet op aarde zette.

Wilt u iets delen met Trouw?

Tip hier onze journalisten

Op alle verhalen van Trouw rust uiteraard copyright.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@trouw.nl.
© 2022 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden