Halfwaardetijd

“Engineers zijn zich bijvoorbeeld veel bewuster van zoiets als de halfwaardetijd van kennis…”. Een professor uit mijn vakgroep wees me op een vrij onschuldige manier op het idee dat kennis, ook wetenschappelijke kennis, een houdbaarheidsdatum heeft.

Nu is dat misschien ook geen wereldschokkend idee. Iedereen die wel eens een dieet gevolgd heeft weet dat “nieuwe inzichten” elkaar snel kunnen opvolgen. Vijf jaar terug werd je nog vooral dik van vetten, tegenwoordig is het vooral suiker en snelle koolhydraten waar je voor op moet passen. Dieetkennis is in no-time achterhaald.

Toch was het voor mij destijds een eye-opener. Ik herkende wel dat wetenschap een race tegen de klok was, maar die race draaide er voor mij hooguit om om het eerst bij de nieuwe inzichten te zijn. Maar de eerste zijn is maar de één kant van de zaak. Je kunt ook het langst overblijven. Of als je het minder goed doet kun je als onderzoeker van achter ingehaald worden door nieuwe of betere inzichten. Wetenschappers hebben strategieën nodig om snel aan nieuwe inzichten te komen, maar ze moeten ook zorgen dat ze de vergetelheid te slim af zijn.

In mijn ervaring houden wetenschappers ook niet van het idee dat de kennis die zij ontwikkelen snel weer achterhaald kan zijn. Daarvoor kost het ontwikkelen van nieuwe inzichten te veel moeite. Alleen al het bouwen van de deeltjesversneller waarmee het Higgs Boson ontdekt is koste meer dan dertig jaar. Daarmee hadden ze het Higgs-deeltje, nog niet gemaakt en al helemaal niet gemeten dat het er echt was. Als je zoveel moeite steekt in het verkrijgen van kennis is het wel zo fijn als die ook een tijdje beklijft.

Nu zullen juist de ontdekkers van het Higgs Boson niet vaak stil staan bij de kans dat binnenkort niemand meer om het deeltje maalt. Het zijn immers wetenschappers. Ik weet niet hoe dieetgoeroes over de houdbaarheid van hun kennis nadenken, maar wetenschappers vormen een beroepsgroep die bij uitstek opgegroeid zijn met het idee dat kennis tijdloos is.

De wiskunde die ze gebruiken stamt immers van Euclides (300 voor Christus); het beeld van het heelal van Copernicus (1550) en Galileï (1600); veel van de Natuurkunde komt van Newton (1700) – en ga zo maar door. Bijna elke wetenschappelijke theorie bouwt voort op een lange traditie van denkers en ideeën. Als daar niet uit te lezen valt dat kennis tijdloos is, dan toch dat goede kennis tijdloos is. Ook veel van de begrippen die we voor wetenschappelijke kennis gebruiken zoals “ontdekking” of “natuurwet” hebben een air van tijdloosheid over zich. Het Higgs Boson kan toch maar één keer ontdekt worden? Hoezo dan halfwaardetijd?

Dat heeft dus met de vergetelheid te maken. Het begrip halfwaardetijd komt uit de natuurkunde en staat voor de tijd die een radioactief element nodig heeft om half zo actief te worden. Die tijd kan erg kort zijn: voor sommige elementen enkele milliseconden of erg lang: Uranium 385, het element dat in kerncentrales gebruikt wordt, heeft een halfwaardetijd van 700 miljoen jaar.

Dit idee van langzaam steeds minder actief worden kun je ook op kennis toepassen. De nieuwe kennis die wetenschappers ontsluiten verliest in de loop der tijd zijn waarde doordat ze steeds minder (her)gebruikt wordt. De halfwaardetijd van nieuwe kennis is dus de tijd voordat deze kennis nog maar half zo relevant is voor de wetenschappers van nu. Euclides wiskunde bleek een lange halfwaardetijd te hebben, terwijl veel van de natuurkunde die Aristoteles omwikkelde het minder lang heeft uitgehouden. Geen van deze theorieën komen in de buurt van de halfwaardetijd van Uranium.

Ik vond het idee van halfwaardetijd van kennis wat ongemakkelijk, maar ook inzichtelijk en nuttig. Het is vast zo dat het Higgs Boson maar één keer ontdekt wordt, maar de theorie waar het deel van uit maakt, nu zo’n 50 jaar oud, heeft misschien zijn langste tijd al gehad; ontdekking van het Boson of niet. Zo gaat het met de meeste kennis. Theorieën blijken bij nader inzien onhoudbaar, ze worden vervangen door andere theorieën, of de vraagstukken waar ze over gaan raken simpelweg uit de mode. Soms is dat, ironisch genoeg, juist omdat er weinig meer aan te ontdekken valt.

Voor wetenschappers, die zoveel moeite doen om aan ‘ware’ kennis te komen en die opgevoed zijn met zoveel helden uit een ver verleden, is het idee dat ware kennis niet hetzelfde is als eeuwige kennis een zure appel om te slikken. Voor de wetenschapper van nu is de kans om de nieuwe Euclides te worden kleiner dan de kans om de loterij te winnen. Maar ze hebben ook strategieën tot hun beschikking, waarmee ze de kans om ingehaald te worden een beetje kleiner maken. Daarover gaat mijn volgende blogje.

Meer lezen?

In een eerder blogje maakte ik al eens gehakt van de mythe van de stokoude kennis die veel wetenschappers aanhangen. In mijn volgende blogje, tijdmeters, bespreek, ik strategieën die onderzoekers van allerlei snit toepassen om met de beperkte houdbaarheid van nieuwe kennis om te gaan.

Kenvermogen

Stel dat wormen ook wetenschappelijke theorieën maakten, zouden die dan andere natuurwetten kennen dan mensenwetenschap? Mijn antwoord op die vraag is ja en om dat toe te lichten heb ik het begrip kenvermogen nodig. Het idee van kenvermogen komt van Emanuel Kant, die het invoerde om een andere filosoof, David Hume te slim af te zijn. Of dat gelukt is weet ik niet, maar hij veranderde wel voor goed hoe we over kennis denken. Dit blogje gaat vooral over Kant’s ideeën, maar laat ik even beginnen bij David Hume.

David Hume was een sceptische filosoof. Zijn centrale gedachte was dat we nergens absoluut zeker van kunnen zijn. Hume’s boek: “An essay concerning human understanding”, was voor Kant een grote schok geweest. Hume had namelijk beweerd dat niemand ooit oorzaak en gevolg waargenomen had. Hume’s inzicht was eenvoudig en elegant. Hij stelde dat we oorzaak en gevolg meestal afleiden uit gebeurtenissen die vaak samen voorkomen. Elke dag zien we dooi bij zonsopgang, waardoor we gaan denken dat de zon dooi veroorzaakt. Maar, we zien die ‘werking’ van de ochtendzon niet daadwerkelijk gebeuren, we zien alleen de samenloop van omstandigheden: zonsopgang – dauw. Daarna verzinnen we het hele ‘oorzaak – gevolg’ verhaal erbij. Ten onrechte want de kou in de nacht veroorzaakt de dauw, niet de ochtendzon.

Maar, hoe zit het met voetbal? Veroorzaakt een schop tegen een bal de beweging van de bal? Ja, natuurlijk doet die dat, maar Hume zou zeggen ‘ik weet het niet’. Wat ik zeker weet, is dat ballen vaak in beweging komen als er voeten tegenaan botsen. Maar dat is ook een samenloop van omstandigheden, net als dauw en ochtendzon en is dus geen bewijs dat de voet de beweging van de bal veroorzaakt. Muggenzifterij natuurlijk, maar het gemene van deze kritiek is wel dat het op werkelijk alle voorbeelden van oorzaak en gevolg van toepassing is. We kunnen dus nooit iets leren over oorzaak en gevolg want we weten het nooit helemaal zeker.

En dat was Kant tegen het zere been. Hij geloofde wel in absoluut zekere kennis en hij had zelf allerlei theorieën op zijn naam staan. Kant was professor. Als Hume gelijk had kwamen niet alleen zijn eigen theorieën op losse schroeven te staan, de hele gevestigde wetenschap uit die tijd stond op het spel. Had Isaac Newton niet beweerd dat de valbeweging werd veroorzaakt door de zwaartekracht? Nu noemde Hume dat niet meer dan een samenloop van omstandigheden! Kant wilde Hume dus graag weerleggen en hij vond eigenlijk dat andere filosofen, die dat ook geprobeerd hadden, geen goed werk geleverd hadden. Daarom begon hij aan zijn eigen versie, die een hele nieuwe hoofdstuk in de kennistheorie zou vormen.

Hoe nemen we eigenlijk waar? De moderne psychologie was in Kant’s tijd nog niet ontwikkeld. Tot Kant ging eigenlijk iedereen van het volgende scenario uit: de werkelijkheid komt via de zintuigen binnen en vormt een afdruk in het brein. Het brein maakt een dus kopie van de werkelijkheid zoals een kopieermachine een kopie kan maken van een bladzijde uit een boek. Misschien is de kopie iets minder goed dan het origineel, maar in de basis is wat het brein ziet een getrouwe weergave van de werkelijkheid. Zo was er al honderden jaren over de waarneming gedacht. En het is ook niet zo gek. Misschien denk je er zelf ook zo over. Dan heb je een filosofische stroming met je mee die tegenwoordig het naïef realisme genoemd wordt, maar waar wel degelijk voorstanders van zijn. De kritiek van Hume was ook op dit idee gebaseerd.

Maar, Kant kwam met iets nieuws. Kant stelde dat de waarneming niet een getrouwe weergave van de werkelijkheid is, maar dat deze gefilterd is door ons kenvermogen. Ons brein is voorgeprogrammeerd om bepaalde dingen wel te zien en andere dingen niet. We zoeken naar connecties tussen dingen die we zien. Ons brein is dus actief op zoek naar betekenisvolle informatie in wat we zien, horen, proeven, ruiken en voelen.

Een voorbeeld. Een rechte lijn is de snelste manier om van A naar B te komen. Maar hebben we dat geleerd uit de ervaring? Weten we dat van de rechte lijn omdat we honderden manieren geprobeerd hebben en na verloop van tijd wel hebben moeten vaststellen dat de snelste manier meestal samenvalt met de rechte lijn? Of zat dat ‘denken in rechte lijnen’ er al in? Is ‘geometrie’ iets waar het brein nu eenmaal geschikt voor is? Dat laatste is wat Kant dacht: het brein is gemaakt om in geometrie te denken en in logica en in oorzaak & gevolg. Het brein voegt dat kenvermogen: het vermogen om waarneming geometrisch, logisch of oorzakelijk, te interpreteren toe aan de waarneming.

Het was een interessant en heel erg nieuw idee in die tijd en het leverde Kant een manier op om de waarheid te redden uit de sceptische handen van Hume. Want door de waarneming te combineren met geometrie, logica en andere dingen waar we, met ons kenvermogen, zeker van konden zijn, konden we alsnog tot absoluut zekere inzichten komen, zo dacht hij. De prijs die Kant betaalde was dat die inzichten dan niet meer over ‘de werkelijkheid zoals-hij-is’ konden gaan, maar over ‘de werkelijkheid zoals-wij-die-waarnemen’. Het kenvermogen is iets dat in mensen zit en andere wezens – wormen – kunnen over een ander kenvermogen bezitten. Nu is het kenvermogen van wormen een beetje mijn ding en waarschijnlijk niet iets waar Kant ooit over nagedacht heeft, maar dat krijg je als je de doos van Pandora opent, nietwaar?

Ik denk zelf dat de eerste stap van Kant: de introductie van het idee van een kenvermogen een briljante denkstap was, maar dat die tweede stap, naar ‘absoluut zekere kennis’ onnodig, ingewikkeld en onhandig was. Kant was vrij voorzichtig geweest met uitspraken over wat er in dat kenvermogen zou zitten, maar Euclidische meetkunde: wiskunde die gebaseerd is op rechte lijnen, was er wel één van. Maar jaren later werden er non-Euclidische meetkundes bedacht. In deze meetkundes gingen wiskundigen uit van de aanname dat de kortste weg tussen twee punten soms wel een kromme lijn kon zijn. Raar idee natuurlijk, maar wéér bijna een eeuw later werden deze nieuwe ‘gekromde ruimte’ meetkundes door Albert Einstein gebruikt voor zijn algemene relativiteitstheorie. Dit was weer de opvolger van de Newtoniaanse mechanica, die Kant nog als absoluut waar zag en had willen redden met zijn idee van kenvermogen. Einstein weerlegde niet alleen Newton, hij weerlegde ook Kant.

Maar, waar Kant door de wis- en natuurkundigen eigenlijk in het ongelijk gesteld werd op zijn specifieke invulling van het idee van een kenvermogen werd hij door psychologen juist in het gelijk gesteld voor het principe ervan. De ecologische psychologie, bijvoorbeeld, is een stroming in de psychologie, die er sterk van uit gaat dat ons brein (evolutionair) gevormd is naar actiemogelijkheden in de omgeving op zoek te gaan en die te ontdekken. Ook veel leerpsychologiën zijn hierop gebaseerd. Iets minder biologisch en meer filosofisch is de notie van de theorie afhankelijkheid van de waarneming dat eigenlijk stelt dat waar we op letten bij het bekijken van de wereld sterk afhankelijk is van de ideeën die we al over die wereld hebben. We zijn op zoek naar oorzaak en gevolg, dat is een bestaand concept. Daarom zien we het ook in de manier waarop voeten ballen in beweging brengen en hoe biljartballen botsen. Veel methodologie van de sociale wetenschappen is rondom die theorieafhankelijkheid van de waarneming, gebouwd.

Het is bijna zeker dat onze evolutie een belangrijke rol gespeeld heeft de manier waarop ons brein betekenis geeft aan de impulsen die het krijgt. Intelligente wormen zouden andere theorieën ontwikkelen dan wij. Ze krijgen andere input, hebben andere problemen op te lossen, zijn op een ander manier geprogrammeerd om de werkelijkheid waar te nemen. Ze leven in andere sociale groepen waardoor andere sociale mechanismen in het denken sluipen. Maar het idee van ‘kenvermogen’ hoeft zich niet tot evolutie te beperken. Misschien is kenvermogen wel niet alleen maar een aangeboren eigenschap. Misschien maakt onze kennis en ervaring wel uit voor hoe we de wereld zien. Dan is kenvermogen meer dan Kant er in zag. Ons brein zit dan vol met filters, biologisch, maar ook cultureel. Dan bepaald dat kenvermogen wel al ons denken, inclusief wat je van dit blogje vindt.

Meer lezen?

Kants visie op kennis is eigenlijk een samensmelting van de empiristische en idealistische visies die ik in waarheidsinjecties besprak. Een alternatieve visie is gegeven door Karl Popper waar ik in groeit kennis? en de drie werelden van Popper al aandacht aan besteedde.

Een goede uitleg van de kennistheorie van Kant vind je in de hoorcolleges van Herman Philipse en Paul van Tongeren