EPR

In mijn blogje over gedachtenexperimenten haalde ik het Einstein – Podolsky – Rosen (ofwel het EPR) experiment al even aan. Ik beloofde toen dat ik er nog eens een apart blogje over zou schrijven. Nu het EPR experiment in Delft opnieuw in het echt is uitgevoerd en opnieuw Einsteins ongelijk aantoont kom ik daar natuurlijk niet meer onder uit. Opnieuw, inderdaad, want het experiment was al eens uitgevoerd, maar daar kom ik zo op terug. Eerst maar even de kwestie zelf. Om te kunnen snappen waarom het EPR experiment zo tot de verbeelding spreekt is het misschien nodig iets van de geschiedenis van de moderne natuurkunde te weten.

Het EPR experiment draait om de rol van toeval in de quantummechanica. Die quantummechanica is de natuurkunige theorie die het gedrag van kleine deeltjes (atomen en nog veel kleiner) beschrijft. De theorie is altijd onderwerp geweest van hevige discussie vanwege haar vreemdheid. Op het niveau van de kleinste deeltjes gebeuren dingen die je in het alledaagse leven weinig tegen komt. Zo blijkt dat de warmte in een warm voorwerp alleen vrij kan komen in de vorm van kleine energie brokjes, die een minimum grootte hebben. De manier waarop warmte uit een voorwerp komt is dus eerder te vergelijken met een emmer knikkers, waar je er  één voor één een uit kan halen, dan met een emmer water waar je ook hele minuscule druppeltjes uit kan halen. Eigenlijk kun je zeggen dat de natuur digitaal is en niet analoog. Of zoals natuurkundigen het zien: energie blijkt gekwantiseerd te zijn; daaraan dankt de quantummechanica zijn naam. Dit idee is voor het eerst geopperd door Max Planck in 1900.

Misschien vind je het idee van gekwantiseerde engerige geen opzienbarende ontdekking, maar Planck vond het idee van kwanta zo raar, dat hij er zelf eerst niet echt in geloofde. De enige reden dat hij het opperde was dat de straling die van een warm voorwerp af komt op deze manier goed te beschrijven is. Albert Einstein gaf de quantumtheorie vervolgens een flinke impuls toen hij in 1905 liet zien dat ook het foto-elektrisch effect, het ontstaan van elektriciteit als licht op een metalen plaat valt, goed te verklaren is door de aanname van gekwantiseerde energie. Nu waren er dus twee verschijnselen waar het idee van kwanta voor werkte en two makes a crowd. Voor deze ontdekking kreeg Einstein later de Nobelprijs. Wat volgde in de natuurkunde, waren een aantal duizelingwekkende jaren. Na het idee van energiepakketjes volgde namelijk nog een reeks natuurkundige theorieën die elkaar in vreemdheid naar de kroon staken, maar waarmee wel vaak de uitkomsten van experimenten verklaard en voorspeld konden worden. Einstein zelf was niet onverdeeld positief over deze nieuwe natuurkunde. Hoewel hij er eigenlijk zo’n beetje het startschot voor gegeven had en hoewel hij met zijn relativiteitstheorie toch had laten zien niet wars te zijn van vreemde ideeën over de natuur, zat één aspect van de quantummechanica hem erg dwars. Dit was de rol die toeval toebedeeld kreeg.

Einstein was namelijk een determinist. Hij geloofde, dat als je vandaag een oneindig precieze meting zou doen van het universum en je zou perfecte natuurkunde hebben, dat het universum van morgen  precies te voorspellen moest zijn. De quantummechanica sprak dit idee tegen. Één probleem was het onzekerheidsprincipe van Werner Heisenberg. Dit principe was een van die nieuwe natuurkundige theorieën. Heisenberg stelde dat je nooit tegelijk de snelheid en de plaats van een deeltje precies kon vaststellen. Volgens Heisenberg kon je de eigenschap van een deeltje alleen te weten komen door het te beïnvloeden. Als je de snelheid van een deeltje probeerde te meten beïnvloedde je de plaats en andersom. Met dit onzekerheidsprincipe stak hij een spaak in het deterministische wiel. Hij stelde namelijk dat het heelal onmeetbaar was. Je kun nooit precies weten hoe snel alle deeltjes gingen, tenminste niet als je ook wist waar die deeltjes waren. Het heelal voorspellen zat er dan ook niet in en teletransportatie trouwens ook niet. Toen de schrijvers van Star Trek kritiek kregen op hun verhalen over teletransportatie, omdat dit volgens het principe van Heisenberg onmogelijk was, bedachten ze snel een apparaat dat de Heisenberg compensator genoemd werd. Zo werd de serie gered van de werkelijkheid.

Nu is stellen dat de toestand van het heelal niet precies meetbaar is, nog iets anders dan stellen dat de natuur zich in het geheel niet voorspelbaar gedraagt. Heisenberg beweerde ook niet dat de natuur niet deterministisch is, maar anderen deden dat al heel snel wel. Onzekerheid, zo stelden zij, zit in de natuur ingebakken. Zelfs met een precieze meeting van het heelal, perfecte natuurkunde en eventueel een Heisenberg compensator, zou je volgens hen nog niet kunnen weten hoe het heelal er morgen uit ziet. Dat hangt helemaal van het toeval af. Hun kernidee was het idee van superpositie. Een deeltje dat in superpositie is, is in meerdere toestanden tegelijk. Electronen hebben bijvoorbeeld spin, ze kunnen bij wijze van spreken 1 rechtsom en linksom draaien. Het idee van superpositie stelt dat elektronen tegelijk linksom en rechtsom kunnen draaien. Pas als we de spin gaan meten ‘kiezen’ de elektronen een kant. Dit is een absurd idee en dat vond Einstein ook. Maar dat elektronen blijkbaar twee kanten tegelijk op kunnen draaien, was helemaal niet wat hem het meest dwars zat. Wat Einstein niet beviel was een gevolgtrekking uit deze theorie: als deeltjes in meerdere toestanden tegelijk kunnen zijn totdat ze gemeten worden, dan is de natuur niet deterministisch meer. Zij wordt fundamenteel onvoorspelbaar. Dat vond Einstein maar niets: “God dobbelt niet”, zei hij.

En dus ging Albert Einstein met Boris Podolsky en Nathan Rosen zitten om een gedachtenexperiment te verzinnen waardoor je meteen kon zien dat het idee van superpositie gewoonweg niet waar kon zijn. Om het ongelijk van aanhangers van superpositie aan te tonen gebruikten Einstein, Podolsky en Rosen het idee van tweelingdeeltjes. De toestanden van die deeltjes zijn gekoppeld. We kunnen dus twee deeltjes hebben waarvan we niet weten in welke toestand ze zijn (volgens het superpositieprincipe), maar waarvan we wel weten dat ze een tegengestelde spin hebben. Stel je een tweelingdeeltje voor zeiden de EPR auteurs, waarvan de afzonderlijke deeltjes heel ver, misschien wel een lichtjaar uit elkaar zijn gedreven. Vervolgens meten de we de spin van één deeltje. Dat springt volgens het superpositieprinciepe pas door die meting in een bepaalde spin. Het andere deeltje moet dat dan ook doen: maar… hoe ‘weet’ het ene deeltje dat een ander deeltje een lichtjaar verderop gemeten wordt?. Volgens Einstein kan er niets sneller bewegen dan het licht, dus even een boodschap over zenden kan niet. Er moet een magische werking op afstand zijn òf het superpositieprincipe klopt niet.­­­

In het EPR experiment staat dus met het superpositieprinciepe de vraag of de natuur deterministisch is op het spel. Dat is nogal wat. Toegegeven: het EPR experiment is niet het makkelijkst te begrijpen gedachtenexperiment dat ooit bedacht is, maar als gedachtenexperiment is het vrij overtuigend. Het superpositieprincipe zelf is al niet erg intuïtief, maar als er ook nog magische werking op afstand bij komt kijken, dan kan het toch bijna niet waar zijn. Exit toeval in de kwantummechanica. Toch? Nee dus. De man die Einstein in het ongelijk stelde heette Alain Aspect. Hij voerde in de jaren 80 van de vorige eeuw een experiment uit in de kelders van zijn laboratorium in Parijs waarmee door metingen aan deeltjes vastgesteld kon worden of de werking op afstand die in het EPR gedachtenexperiment zo een belangrijke rol speelt, bestaat. En zijn antwoord was ja. Deze deeltjes blijken te reageren zoals het superpositieprincipe voorspelt. Einstein had ongelijk en de natuur was ondeterministisch.

Hoe spectaculair het experiment van Alain Aspect ook was, het probleem met echte experimenten is dat de uitkomst ook bepaald kan zijn door de experimentele opstelling. Werden de metingen in Aspects experiment wel snel genoeg uitgevoerd? En zaten er geen andere fouten in de opstelling? Het experiment dat de Delfste wetenschappers eind Oktober gedaan hebben zou waterdicht moeten zijn. Alle mogelijke fouten in het experiment van Aspect, zijn geadresseerd. Er is ongelofelijk precieze apparatuur gebruikt. De opstelling gebruikt daarnaast glasvezels die over de hele campus liggen en is daarmee kilometers groot. Met al deze verbeteringen toonde het definitief Einsteins ongelijk aan. Nou ja definitief… ook het Delftse experiment zal wel weer ten prooi vallen aan allerlei kritiek op de details van de opstelling. Want dat is natuurlijk het probleem met echte experimenten: dat er foutjes in kunnen sluipen.

En dat soort foutjes geven weer ruimte om de controverse nog een tijdje te laten bestaan. Tot een nog groter en nog duurder experiment Einsteins ongelijk opnieuw aantoont of tot dat er een theorie bedacht wordt die ook de metingen verklaart, maar die intuïtiever is. Ik zou zelf inzetten op het laatste denk ik. Maar tot een dergelijke theorie gevonden is, is de wereld nog even ondeterministisch. Is dat erg? Ach, misschien is het ook alleen maar erg voor theoretisch natuurkundigen.

Meer Lezen?

Er is rondom het Delftse experiment natuurlijk veel pers geweest, waarvan ik het beeldverhaal over het experiment, dat de Volkskrant publiceerde het meest leeswaardig vond.

Ik schreef zelf al eerder een blogje over gedachtenexperimenten in het algemeen. En over het nut van echte experimenten in de blogjes “waardendragers” en “eksters”. Ook het blogje lableven over Bruno Latour’s studie naar de gang van zaken in een biomedisch laboratorium is gerelateerd aan dit blogje.

[1] Dit is echt ‘bij wijze van spreken’. Electronen kun je niet ‘zien’, ze zien er niet uit als balletjes en ze draaien waarschijnlijk al helemaal niet. Spin is een van de eigenschappen van electronen, maar het is een heel theoretisch/wiskundig concept.

Kennisbronnen

Een van de basisvragen van de kennistheorie is hoe mensen aan kennis kunnen komen. Hoe weet je eigenlijk dat je een mens bent? Of hoe je heet? Of dat de aarde rond de zon draait? En wanneer kan je er zeker van zijn dat datgene wat je weet ook waar is? Filosofen hebben zich natuurlijk met die vraag bezig gehouden en zij komen met vier fundamentele bronnen van kennis: waarneming, geheugen, ratio en getuigenis. Ik weet zeker dat ik de meeste dingen die ik weet op de vierde manier opgedaan heb. Alles wat in dit blogje staat heb ik bijvoorbeeld van anderen geleerd: boeken, persoonlijk contact, internet en tv. Je zou denken dat filosofen dus erg veel aandacht aan getuigenis als bron van kennis gegeven hebben, maar niets is minder waar. Het alfamannetje onder de kennisbronnen is de waarneming.

Waarneming is ook vreselijk belangrijk. Komt niet al onze kennis , inclusief kennis van anderen, uiteindelijk via de zintuigen binnen? John Locke, bijvoorbeeld stelde zich het brein van een baby voor als een onbeschreven blad (een tabula rasa) dat door ervaring gevuld werd. Volgens Locke bouwen mensen hun eerste kennis dus op door ervaring en, zo dacht hij, alleen door ervaring leren we de waarheid. Locke’s theorie was behoorlijk invloedrijk en het was dus eigenlijk wachten op een filosoof die precies het tegenovergestelde beweerde. Berkely bijvoobeeld. Volgens hem kunnen we helemaal niet zeker zijn van onze zintuigen omdat we ons bewust zijn van wat er in het brein gebeurd, niet van wat er in de wereld gebeurd. We zijn ons alleen bewust van onze ideeën en Berkely stelde zich de waarneming voor als bijzonder levendige ideeën die door God in ons brein geplaatst waren. De werkelijkheid? Daar had Berkely niet zoveel mee.

Het ontkennen van de werkelijkheid, dat ging veel filosofen te ver, maar het argument dat we niet kunnen weten of we iets wel echt waarnemen heeft de gemoederen nog lang bezig gehouden. En zo zijn er eigenlijk vier visies op de waarneming ontstaan. Je hebt realisten die beweren dat wat we waarnemen de werkelijkheid is. Je hebt idealisten (zoals Berkely) die zeggen dat de werkelijkheid niet bestaat of in ieder geval niet is wat we waarnemen. Je hebt representationalisten die (met Hume) beweren dat we door ons brein gemaakte representaties van de werkelijkheid waarnemen. Dat is dus geen directe waarneming, maar representationalisen denken wel dat wat we waarnemen werkelijkheidsgetrouw is. Tot slot zijn er ook nog skeptici die simpelweg zeggen dat we niet kunnen weten of we waarnemen. Consensus is er nooit gekomen, de waarneming wordt nog altijd als eerste en belangrijkste kennisbron gezien – en zij blijft onderwerp van stevig filosofisch debat.

Dat is voor het geheugen veel minder het geval. Vreemd eigenlijk. Als ik iets denk te weten haal ik het uit mijn geheugen. Mijn geheugen is dus misschien niet persé de uiteindelijke bron van mijn kennis, maar het is in ieder geval wel de directe bron van mijn kennis. Filosofisch gezien geeft dit wel problemen. Ik denk bijvoorbeeld dat ik mijn ex-vriendin gisteren zag lopen. Kan ik daar op vertrouwen? Een voorbeeld van een theorie die daar antwoord op probeert te geven is de afleidings- of inferentietheorie. Deze stelt dat ik op mijn geheugen kan vertrouwen omdat ik heel veel bewijs heb dat mijn geheugen betrouwbaar is. Dat blijkt namelijk steeds in het alledaagse leven. Ik vraag me af waar ik mijn sleutels gelaten heb, haal uit mijn geheugen dat ze in mijn tas zitten en prompt zitten ze daar. Dat soort dingen. Omdat ik steeds op mijn geheugen kan vertrouwen kan ik er ook wel van uit gaan dat ik mijn vriendin gisteren zag. Jammer genoeg wordt deze theorie door twee stevige problemen geplaagd: de logica rammelt en het bewijs ook – ons geheugen laat ons te vaak in de steek.

Een andere theorie is de behoudstheorie. Die zegt dat je het geheugen gewoon als een opslagplaats moet zien. Ik weet misschien niet zeker dat ik mijn ex gisteren zag, maar ik heb er vandaag precies evenveel bewijs voor als gisteren toen ik dat moment in mijn geheugen opsloeg. Dit is logisch gezien een waterdichte theorie, maar net als bij de afleidingstheorie klopt het niet bij wat we weten van het geheugen. De behoudstheorie gaat er van uit dat er niets aan ons geheugen veranderd als het eenmaal is opgeslagen. Uit onderzoek naar valse herinneringen weten we dat dat niet zo is. Er blijkt bijvoorbeeld dat we onze herinneringen steeds aan passen door nieuwe informatie te mengen met wat al in het geheugen zat. Exit behoudstheorie.

Blijft over wat Micheal Heumer de duale theorie van de herinnering noemt. Ons vertrouwen in een herinnering is volgens hem de optelsom van het vertrouwen dat we hadden toen we de herinnering maakten en ons vertrouwen dat we hem goed bewaard hebben. Het hangt er dus van af of ik mijn ex-gisteren goed gezien heb en of ik goed onthouden heb of ik haar gezien heb. Het kan zomaar zo zijn dat ik een andere vrouw zag die op mijn ex lijkt en dat ik die waarneming in mijn geheugen steeds een beetje bijgesteld heb in de richting van een werkelijke waarneming van mijn ex. Dan werken een onnauwkeurige waarneming en een onnauwkeurig geheugen samen en blijft er niet veel over.

Logisch gezien klopt de duale theorie, maar praktisch gezien hebben we er misschien niet zoveel aan. Als mens heb ik alleen toegang tot je geheugen op dit moment, ik weet niet meer hoe zeker ik er eerst van was. Je kunt de foutbronnen dus niet uit elkaar halen. Al met al is het geheugen dus vrij onbetrouwbaar en is het ook nog eens heel moeilijk om te weten hoe onbetrouwbaar het precies is.

Tijd om de ratio eens onder de loep te nemen. De waarneming en het geheugen mogen dan onbetrouwbaar zijn, mogelijk kunnen we wel door logisch te redeneren tot de waarheid doordringen. Opnieuw discussie natuurlijk. Is het wel mogelijk kennis te hebben die los staat van de waarneming? De empiristen denken van niet. Ervaring is voor hen de enige bron van ware kennis. Maar zij krijgen tegengas van rationalisten. Die hebben filosofen als Plato en Kant als boegbeeld en de visie van Emanuel Kant is nog altijd invloedrijk. Hij dacht dat onze waarneming van de werkelijkheid gevormd wordt door ons aangeboren kenvermogen. Gevoel voor geometrie is een voorbeeld. Het idee van een rechte lijn leer je, zo dacht Kant, niet door ervaring, maar toch heeft iedereen er beschikking over. De rationalistische visie kwam behoorlijk onder druk te staan toen Albert Einstein zijn algemene relativiteitstheorie op het idee van een gekromde ruimte-tijd baseerde. Als Einstein gelijk heeft dat de ruimte krom is en Kant gelijk heeft dat ons aangeboren kenvermogen ons met een waarneming van de ruimte in rechte lijnen heeft toegerust, zit ons aangeboren kenvermogen er dus naast. Exit Kant.

Maar dat is eigenlijk een beetje kort door de bocht. Dat de manier waarop ons brein en zintuigen in elkaar zitten een sterke invloed hebben op hoe wij de wereld waarnemen valt moeilijk te ontkennen. Voor een worm is de wereld een heel andere plek dan voor ons en als wormen een wiskunde zouden ontwikkelen zou die waarschijnlijk wezenlijk anders zijn dan die van ons. We hebben dus wel een aangeboren kenvermogen,  het is alleen moeilijk te zeggen welke kennis we daar onder kunnen rekenen en we kunnen er alleen niet zomaar op vertrouwen dat het ons de waarheid zal vertellen. Denk aan onderzoek in de sociale psychologie aan cognitieve bias. Dat onderzoek laat bijvoorbeeld zien dat we meer waarde hechten aan bewijs dat onze ideeën bevestigd dan aan bewijs dat tegen onze ideeën in gaat. Dat maakt het moeilijke nieuwe ideeën in het juiste licht te beoordelen. Kant had dus waarschijnlijk gelijk dat we een aangeboren kenvermogen hebben alleen lijken we eerder gemaakt te zijn om allerlei misvattingen over de werkelijkheid te huldigen in plaats van om de waarheid te ontdekken. Mede daarom roepen we bij het redeneren de hulp in van denktechnologieën als wiskunde en logica. We vertrouwen er op dat als we deze middelen gebruiken ons kenvermogen kunnen corrigeren. En die technologieën? Die hebben we, net als ons vertrouwen er in, weer van horen zeggen.

Dat brengt ons bij de vierde kennisbron: getuigenis. Hoe kunnen we weten dat we datgene wat we van anderen leren kunnen vertrouwen? Daar hebben relatief weinig filosofen over zich gebogen en de teneur was aanvankelijk niet erg optimistisch. John Locke, bijvoorbeeld, stelde dat anderen een erg onbetrouwbare bron van kennis zijn en ook David Hume zag er weinig in. In een poging om aan te tonen dat wonderen niet bestaan stelde hij dat het vertrouwen dat we in een getuigenis stellen evenredig moet zijn met het onafhankelijke bronnen. Bij de meeste getuigenissen zijn die juist schaars. Hij kreeg tegengas van latere filosofen als Thomas Reid. Die vroeg zich bijvoorbeeld af wat de visie van Hume zou betekenen voor het leren van een kind. Kinderen zullen het moeten doen met zeer weinig bronnen van kennis die zeker niet onafhankelijk genoemd kunnen worden. Daarom poneerde hij een tegengestelde visie die een stuk optimistischer was. Hij stelde dat mensen de aangeboren neiging om in getuigenissen te geloven, maar ook om de waarheid te spreken. De Australische filosoof Tony Coady deed daar nog een schepje boven op door te laten zien dat het onredelijk is om er van uit te gaan dat de meerderheid in een samenleving liegt. De meeste systemen die voor cohesie zorgen in de samenleving, waaronder de taal, zouden daar aan ten onder gaan. Al met al kunnen we onze goedgelovigheid dus best verantwoorden.

We kunnen vraagtekens stellen bij elk van de vier kennisbronnen: de waarneming, het geheugen, de ratio en getuigenis en filosofen hebben dat ook gedaan. Maar dit blogje is uiteindelijk veel optimistischer uitgevallen dan je op het eerste gezicht had kunnen verwachten. Vooruit, we kunnen er niet zeker van zijn dat wat we waarnemen de werkelijkheid is, maar meestal is zij goed genoeg. We kunnen niet zeker weten of we op ons geheugen kunnen vertrouwen, maar vaak genoeg blijkt het er prima van af te brengen. We hebben misschien niet het ‘kenvermogen’ van een waarheidsvinder, maar met wat hulp van wiskunde en logica komen we een heel eind. Niet elke getuigenis is even betrouwbaar, maar we hoeven niet meteen alles wat we van anderen leren in twijfel te trekken. Alles overziend moet je gewoon niet willen zoeken naar een bron van ‘absoluut zekere kennis’, zoals veel filosofen doen. Als je de lat net iets lager legt, dan komen we er met onze vier manieren om aan kennis te komen best uit. En dat blijft toch een geruststellende gedachte.

Meer lezen?

Dit blogje is goeddeels gebaseerd op essays uit “Epistemology” van Robert Audi.

Het idee van de tabula rasa en enkele visies op de betrouwbaarheid van het geheugen zijn impliciet weer gestoeld op de metafoor van de kenniscontainer , die ik eerder kritisch besprak.

In waarheidsinjecties besprak ik twee varianten van de strijd tussen de empiristische en de  rationalistische visie op de waarheid.

Gedachtenexperimenten

Een van mijn favoriete gedachtenexperimenten is dat van het “hamer en aanbeeld”. Het is van Galileo Galilei die tot de conclusie was gekomen dat de valsnelheid niet afhankelijk is van het gewicht van een voorwerp. In de menselijke ervaring komen bewegende dingen vanzelf tot stilstand en vallen zware dingen sneller dan lichte. Dat het gewicht niet van invloed is op de valsnelheid was in de 16e eeuw dan ook een revolutionair idee. Op de middelbare school leer je het met een “echt” experiment. Je docent heeft een buis met daarin een veertje en een kogeltje. Het veertje valt langzamer dan het kogeltje, de docent zuigt vervolgens de buis vacuüm en daarna vallen het veertje en de kogel wel even snel. Slaapverwekkend.

Het probleem met dat experiment, behalve dat het gewoonweg te snel gaat, is dat het voortbouwt op een idee waar Galilei helemaal niet over kon beschikken: dat van lucht en luchtdruk. Ja, zal je zeggen, maar hoe kan hij dat nou niet geweten hebben? Hij ademde toch, dan voel je de luchtdruk toch gewoon? Oh wat zou ik graag willen dat ik hem dat kon vragen, maar het idee dat lucht een gas is, uit bewegende deeltjes bestaat en dat het druk en wrijving uitoefent was nog niet geland in de 16e eeuwse wetenschap. Hij wist het niet.

Een echt experiment uitvoeren zat er dus ook niet in. Hij kon al niet op het idee komen van een vacuüm, laat staan dat hij het echt kon maken. Hij kon natuurlijk wel zware en lichte voorwerpen met dezelfde vorm laten vallen en in de praktijk dokterde hij zijn valtheorie uit met rollende ballen die van hellingen met verschillende steilheden rolden. Ook al niet iets dat tot de verbeelding spreekt.

Daarom bedacht hij het volgende gedachtenexperiment. Stel, zei Galilei, dat je een aanbeeld en een hamer aan elkaar knoopt. Ongeveer zo.

de-vector-van-de-hamer-en-van-het-aambeeld-24689659

Valt dit geheel nu sneller of langzamer dan een aparte hamer en een apart aanbeeld? Als de hamer langzamer gaat, remt zij het aanbeeld en gaat het geheel dus langzamer dan het aanbeeld alleen. Maar het geheel van aanbeeld en hamer is zwaarder dan het aanbeeld alleen, dus zouden aanbeeld en hamer samen juist sneller moeten vallen. Het probleem kan worden opgelost door aan te nemen dat hamer en aanbeeld even snel vallen.

Prachtig, nietwaar? Een bewijs is het natuurlijk niet. Dan had de Griekse filosoof Zeno ook wel bewezen dat een pijl nooit tegen een muur geschoten kan worden en dat een konijn een schildpad nooit kan inhalen. Maar toch is het verschil tussen een goed experiment en een goed gedachtenexperiment kleiner dat je zou denken.

Een goed experiment, of je het nou uitvoert of niet, moet retorisch goed werken: het verhaal moet kloppen. Het experiment moet je gedachten zo op een spoor zetten dat de uitkomst werkelijk als een bom inslaat. De eerste stap in die vertelkunst in de vraag die het experiment stelt. Vallen zware voorwerpen wel echt sneller? Zetten mensen hun morele kompas onder druk van autoriteit uit, of in een groep? Het moeten als het even kan alledaagse, onschuldige vragen zijn. Het is voor het effect van het experiment namelijk belangrijk dat je het antwoord op de vraag allang denkt te weten. Als je geen verwachtingen hebt werkt een experiment niet. Daarom richten onderzoekers het experiment zo eenvoudig en zo puur in als het maar enigszins kan. Je denkt echt dat je zeker weet wat er uit gaat komen. Maar dan komt het natuurlijk. In de uitvoering blijkt het tegendeel. De ontluisterende uitkomst van een goed experiment is dat je al die tijd ongelijk had. Alle voorwerpen vallen even snel. De morele standvastigheid van de mens is flinterdun.

Ik kan erg genieten van goed ontworpen experimenten. Maar ik vind gedachtenexperimenten er toch de mooiste vorm van. Een gedachtenexperiment hoef je niet eens uit te voeren om het overtuigend te laten zijn. Vaak gaat dat natuurlijk mis. Veel theoretisch natuurkundigen zijn goed in gedachtenexperimenten. Einstein was er een kei in. Maar een van zijn bedenksels: het Einstein, Poldofsky, Rosen experiment werd later echt uitgevoerd en stelde hem in het ongelijk. Over dat experiment schrijf ik nog wel eens een blogje. Tot die tijd is het aan de makers van gedachtenexperimenten om te overtuigen zonder dat hun hersenspinsels in het echt getoetst kunnen worden.

Meer lezen?

Ik ga op de waarde van echte experimenten in Waardendragers. Ook mijn blogjes Eksters en Lableven raken aan dit onderwerp.

Waarheidsinjecties

Ik vind discussies over “waarheid” vaak onzin, maar nu wil ik het er toch eens over hebben. Er zijn verschillende visies op de vraag hoe je aan waarheid kan komen en welke visie je aanhangt maakt veel uit voor hoe je de dingen inricht in het leven. Dat is een van de redenen dat filosofen zich vaak buigen over die vraag en het is ook de reden dat ik er nu over begin. Laten we daarom even naar de leercyclus kijken.

Lakatos spuit

Waarschijnlijk heb je een plaatje als dit, of iets wat er op lijkt wel eens gezien. De leercyclus stelt dat leren in rondjes gaat. We hebben kennis of een theorie over de werkelijkheid, die we kunnen toetsen met een experiment, waarvan we de waarnemingen weer veralgemeniseren tot een aangepaste theorie. De leercyclus geld voor al het leren, dus ook voor wetenschappelijk leren. Iets is waar als je de hele cirkel rond kunt, zonder dat je ergens in de problemen komt.

Maar dat komt niet zo vaak voor natuurlijk. De werkelijkheid is ingewikkelder dan we kunnen begrijpen en theorieën zijn slechter dan we zouden willen. Dus als je theorie en je werkelijkheid niet overeen komen: wie vertrouw je dan, de theorie of de werkelijkheid?  Imre Lakatos stelt dat er twee verschillende visies zijn. Er zijn mensen die van de theorie uit blijven gaan, ook al klopt de werkelijkheid niet: zij proberen waarheid boven in het systeem te ‘injecteren’ – laten we dit de idealisten noemen. Er zijn ook mensen die van de werkelijkheid uitgaan, ook al klopt de theorie niet: zij injecteren waarheid onder in het systeem – de realisten of empiristen.

Allebei de stromingen zijn in de geschiedenis van de wetenschap ruimschoots voor handen. Plato was een idealist en ook Euclides, de grondlegger van de meetkunde. Hij ging uit van basisprincipes die zo duidelijk en eenvoudig waren dat ze wel waar moesten zijn -zoals de kortste weg tussen twee punten is een rechte lijn – en bouwde van daar uit zijn meetkunde op. Dat is dus een waarheidsinjectie boven in het systeem: je gaat uit van iets waarvan je zeker weet dat het waar is en de rest leid je dan af. Dat afleiden noemen we deductie en het is een bijzonder sterke vorm van logica. Wat idealisten zeggen is zeker niet altijd waar, maar ze hebben wel de logica aan hun kant. Het is niet verwonderlijk dat deze benadering veel toegepast is in de wetenschap. De Franse filosoof en wetenschapper Descartes deed het zo en ook Einstein werkte voornamelijk op een deductieve manier aan zijn theorieën, hoewel hij zeker geen pure idealist was.

De realisten (of empiristen) werken precies andersom. Zij stellen dat je uit moet gaan van de werkelijkheid en die zo goed mogelijk moet beschrijven: ze injecteren waarheid onderin de leercyclus. Ook dat is trouwens geen nieuw idee: Aristoteles was een empirist en Francis Bacon ook. Maar empiristen hebben een paar problemen. Ten eerste moeten ze het stellen met een veel slechtere vorm van logica: inductie. Het is makkelijker een specifiek geval op een betrouwbare manier van een algemene regel af te leiden dan een algemene regel uit (een aantal) specifieke gevallen. En een tweede probleem is dat veel waarnemingen met meerdere theorieën te verklaren zijn: welke kies je dan? Een derde probleem, ten slotte, is dat goede theorieën vaak nog niet rijp zijn en niet alle bekende feiten kunnen vangen, maar dat dan later blijkt dat de theorie wel een goede basis vormt om al die feiten alsnog in onder te brengen. Lakatos zegt daarover dat veel theorie in werkelijkheid ‘weerlegd geboren’ is.

Voor beide benaderingen is natuurlijk iets te zeggen en beide kampen hebben ook wel iets opgeleverd. Aan de idealisten danken we het idee dat een goede theorie een zekere eenvoud, schoonheid en intrinsieke waarde moet hebben. Aan de empiristen danken we het idee dat theorieën wel ergens over moeten gaan: dat mooie theorieën die de werkelijkheid niet vangen misschien minder bruikbaar zijn dan lelijke theorieën die wel waar zijn. Het zou goed zijn om in balans te leven tussen idealisme en realisme. Ook al schuurt het soms bij allebei de benaderingen.

Maar ik vraag me af of die balans niet zoek is. Als ik kijk naar onze neiging alles te willen vastleggen op camera’s, schoolprestaties van kinderen te meten, resultaat en ontwikkelingsgesprekken te voeren – en vast te leggen, dan vrees ik dat de empiristen teveel ons leven bepalen. In plaats van samen na te denken over wat echt belangrijk is en discussie te voeren over welke gezichtspunten we op menselijk functioneren nodig hebben, meten we ons suf. In plaats van aan idealen of grote ideeën houden we ons vast aan de meetlat, of die nou meet wat we echt willen weten of niet. Misschien heb je je tijdens het lezen van deze blog afgevraagd of ik de empiristen niet wat hard hebt aangepakt en de idealisten wat soepel. De uiteindelijke toets van een idee is toch de werkelijkheid? Eigenlijk is deze blog dan voor jou geschreven. Want in die ‘uiteindelijke toets’ zit een visie op de waarheid (de empiristische visie) die zich vertaald in een waardesysteem en maatschappijbeeld: de ‘meten is weten’ maatschappij. Als je je net als ik afvraagt of die maatschappij wel zo heilzaam is, dan moet je je misschien afvragen of de weg terug niet moet beginnen met een genuanceerdere opvatting van de ‘waarheid’

Meer lezen?

Mijn vorige post, over waardedragers, ging ook over het verband tussen kennis en waarden, maar nam ik het wel op voor de empiristen. En ook in mijn blog over Eksters, gaf ik de empirie ruim baan.