Streven. Jaargang 60

[p. 71]

Wetenschap binnenste buiten
De geheimen van de materie
Geert Verschuuren

Elke cultuur heeft z'n eigen heilige koeien. In onze cultuur zijn dat de wetenschappers. Ze worden vol ontzag met rust gelaten. Wat wetenschappers beweren - in de naam der wetenschap - is orakeltaal.

Dit jaar heeft Streven over dit onderwerp een nieuwe rubriek. Een rubriek waarin de wetenschap aan het woord komt. Maar niet met de pretentie dat zij het laatste woord heeft. In deze nieuwe rubriek willen we verder kijken dan de wetenschappelijke neus lang is. En daar heb je een filosofische bril voor nodig.

Elke maand een nieuwe bijdrage vanuit filosofische optiek, over een actueel onderwerp uit de natuurwetenschappen dat kritisch uiteen wordt gerafeld. Een analyse die soms tot op het bot gaat. Een kijk die het doen en laten van wetenschappers wat meer transparant wil maken. Kortom, een visie die soms nieuw, soms anders, soms gewaagd, soms onverwacht is, maar - zo hopen we - nooit vervelend.

Wat er zoal ter sprake komt? Een kleine greep uit de onderwerpen is wellicht voldoende om u nieuwsgierig te maken. Wat dacht u van DNA als geheim van het leven? En onze ethiek, ligt die genetisch verankerd? Hoe menselijk is de wetenschap? Is Adam noodgedwongen gezwicht voor moeder Aap? Kunnen machines denken? En hoe denkt de menselijke machine?

Vele vragen die de wetenschap al beantwoord lijkt te hebben. Of misschien toch niet? Om daarachter te komen moet je de wetenschap soms binnenste buiten keren.

* * *

Wat weten we van de wereld om ons heen? In een bepaald opzicht veel, namelijk veel meer dan honderden of zelfs tientallen jaren geleden bekend was. In een ander opzicht valt het toch wat tegen wat we nu precies weten. Met name in de quantummechanica stoten we op een aantal situaties waar nog geen bevredigende verklaring voor is.

[p. 72]

Dat lijkt een tegenspraak, maar deze tegenstrijdigheid is biologisch gezien best te begrijpen. Onze kennis mag dan niet perfect zijn, in de praktijk blijkt die kennis wel gewoon te ‘werken’ - anders gezegd: we kunnen er gericht mee ingrijpen. Dat is ook niet zo vreemd, want in de loop der evolutie werden de zintuigen ‘getest’ op hun vermogen om informatie goed op te vangen en werden de hersenen ‘getraind’ om deze informatie zodanig te verwerken dat een reactie daarop in de meeste gevallen adequaat en doeltreffend is. Een verkeerde reactie kan namelijk fataal zijn, en daar ligt nu juist het aangrijpingspunt voor het mechanisme van de natuurlijk selectie.

Kortom, in de evolutie wordt gedrag geselecteerd in de mate waarin het succesvol is. Uiteraard is succesvol gedrag mede gebaseerd op wat een organisme van zijn omgeving ‘weet’. Maar of deze kennis ook tot in details overeenkomt met de details van de omgeving zelf, is niet relevant zolang het gedrag dat daaruit voortvloeit maar adequaat en succesvol is. Het beeld dat een organisme van zijn omgeving heeft, is goed genoeg zolang het maar geen aanleiding geeft tot gedrag met een negatieve selectiewaarde. Dat is wat de natuur vraagt.

De wetenschap vraagt meer - althans de meeste wetenschappers verlangen meer dan een theorie die ‘werkt’. In de zuivere of fundamentele wetenschappen verlangt men meer dan een theorie die succesvolle voorspelling en beheersing mogelijk maakt. In dat soort wetenschappen is men niet alleen op zoek naar een succesvol maar tevens naar een waarheidsgetrouw beeld van de wereld om ons heen. Bijvoorbeeld: bestaat licht nu uit golven of uit deeltjes? Om licht te kunnen zien maakt dat niet uit. Maar om licht te begrijpen wél.

Het realisme-debat

Hiermee zijn we in het zogenaamde realismedebat beland. De kern van dit filosofische debat is de vraag of de wereld werkelijk is zoals wij ons die voorstellen? Of is zo'n ideale voorstelling, gezien ons biologische verleden, wat te hoog gegrepen? Gelukkig heeft de wetenschap ons methoden aangereikt waarmee we onze eisen wat kunnen opschroeven. Aan het bestaan van atomen, bijvoorbeeld, durft tegenwoordig bijna niemand meer te twijfelen dankzij vele nieuwe waarnemingstechnieken. Maar in de quantummechanica blijft het aanmodderen. Zijn de theorieën uit de quantummechanica een volledige afspiegeling van de werkelijkheid?

Om een lang verhaal kort te maken: het lijkt erop dat er, onafhankelijk van de waarneming, weliswaar een fysische werkelijkheid bestaat - zoals het realisme beweert - maar deze werkelijkheid blijkt te veranderen zodra wij er kennis van nemen. Laten we het elektron als

[p. 73]

voorbeeld nemen. De spin van een elektron kan positief of negatief zijn. Pas ná een meting weten we of de spin nu positief of negatief is. Tot aan het moment van de meting zitten we dus met een onzekerheid.

Deze onzekerheid valt op minstens twee manieren te verklaren. De interpretatie à la Einstein is dat een elektron wel degelijk een bepaalde intrinsieke spin heeft, maar dat deze mede afhangt van een aantal variabelen die zich nog aan ons oog onttrekken. Elke gebeurtenis heeft nu eenmaal een oorzaak! Later weten we misschien meer, maar op dit moment moeten we nog gissen. Als Einstein gelijk heeft, zou er dus ook in het quantumbereik sprake zijn van strikte causaliteit en onwrikbaar determinisme; onzekerheid zou slechts een kwestie van onvolledige kennis zijn. In principe ligt de achterliggende werkelijkheid ‘vast’ en is die voor ons toegankelijk, zegt deze interpretatie. Als we maar geduld hebben...

De laatste tijd - mede op grond van ingenieuze experimenten - kiezen de meeste fysici voor een andere interpretatie, oorspronkelijk afkomstig van Niels Bohr. Deze zegt dat een elektron pas een spin heeft zodra we die meten. Een elektron dat niet wordt gemeten, verkeert in een ‘superpositie’ van twee toestanden - dat wil zeggen een onduidelijke mengvorm van twee mogelijkheden, die zich mathematisch laat beschrijven in een golffunctie. Zekerheid krijgen we pas na meting van de spin. Volgens deze laatste interpretatie bestaat er dus geen onafhankelijke werkelijkheid met een strikt determinisme en een onwrikbare causaliteit, los van de vraag of wij die werkelijkheid waarnemen of niet. Wat we waarnemen verandert door deze waarneming. Een wereld onafhankelijk van onze waarneming is er misschien wel, maar voor ons niet als zodanig toegankelijk; het is een vreemde werkelijkheid die verandert zodra wij er kennis van nemen.

Kleine oorzaken met grote gevolgen

Deze laatste interpretatie lijkt onontkoombaar, tenzij... Tenzij ook de waarnemer volledig gedetermineerd zou zijn en het al vooraf vastligt wanneer hij of zij gaat meten en wat de uitslag zal zijn. Als alle oorzaken vaste gevolgen hebben, zou onze toekomst volledig in de ijzeren greep van het verleden moeten zitten. In dat geval zou Einstein dus toch gelijk hebben. Maar wie deze consequentie wil aanvaarden - voor zover er dan nog wat te ‘willen’ valt - heeft zich daarmee verder aan het realismedebat onttrokken, want argumenten en experimenten doen dan niet meer ter zake.

Toch schuilt er in ons spreken over oorzaken en gevolgen iets merkwaardigs. Wij mensen, inclusief de wetenschappers, zeggen het zo gemakkelijk: ‘Elke gebeurtenis heeft een oorzaak’. Maar wat is dat voor

[p. 74]

een uitspraak? Zeg je dan zoiets als ‘Elke vrijgezel is ongehuwd’? Nee, want die laatste uitspraak zegt niets over vrijgezellen, maar hoogstens iets over onze taal. Wie zijn taal goed kent, weet dat we iemand die gehuwd is geen vrijgezel mogen noemen. Zoiets vind je in een woordenboek; daar hoef je niet veel levenservaring voor te hebben. Maar met ‘Elke gebeurtenis heeft een oorzaak’ ligt dat anders. In zo'n geval helpt een woordenboek ons niet veel verder. Daar is wat meer levenservaring voor nodig.

Waar lijkt de uitspraak ‘Elke gebeurtenis heeft een oorzaak’ dan wél op? Eerder op zoiets als ‘Elke vrijgezel is een feestnummer’. Of vrijgezellen feestnummers zijn weet je namelijk pas als je wat ouder bent en je je ogen de kost hebt gegeven. Misschien is het waar, misschien ook niet. Is dat ook niet zo met oorzaken? Moet je daar niet heel wat oorzaken voor hebben gezien? Ja, op het eerste gezicht wel, maar bij nader inzien toch ook weer niet. Welk onderzoek zou je immers moeten doen om er achter te komen of elke gebeurtenis een oorzaak heeft? Stel dat je een gebeurtenis tegenkomt die geen oorzaak heeft. Wat dan? Vertel je dan aan iedereen dat niet alle gebeurtenissen een oorzaak hebben? Ze zullen je in je gezicht uitlachen, of anders zullen ze je vertellen dat je nog maar eens verder moet zoeken. Stel je voor dat de dokter tegen je zegt dat je ziekte geen enkele oorzaak heeft. U zult hem zeggen: blijf zoeken, dokter, want elke gebeurtenis heeft toch een oorzaak! Misschien komt hij daarna met de verkeerde oorzaak aandragen, maar aankomen met ‘géén oorzaak’ kan niet.

Kortom, er is iets merkwaardigs aan de hand met de uitspraak ‘Elke gebeurtenis heeft een oorzaak’. De filosoof Immanuel Kant heeft dit probleem al lang geleden gesignaleerd: een uitspraak als deze heeft betrekking op onze ervaring, maar komt toch niet uit die ervaring voort. Het lijkt hier om een typisch filosofisch probleem te gaan, maar volgens bepaalde wetenschappers is het biologisch op te lossen. Daarvoor hebben zij de evolutionaire kennistheorie ontwikkeld.

Een vrucht van de evolutie?

Deze theorie probeert de ontwikkeling van onze kennis te verklaren met het principe van de natuurlijke selectie uit de evolutietheorie. Volgens deze biologische zienswijze is de filosofische visie van Kant slechts tot op zekere hoogte juist. Als individu heeft elk mens in zijn kennisarsenaal een bepaald type uitspraken opgeslagen liggen. Een daarvan is ‘Elke gebeurtenis heeft een oorzaak’. Zo'n uitspraak heeft weliswaar betrekking op onze ervaring, maar toch hebben we er nauwelijks voor hoeven leren. We ‘wisten’ het al voordat we ervarin-

[p. 75]

genopdeden. Het hoort als het ware bij onze kennisuitrusting. Dat alle gebeurtenissen oorzaken hebben hoef je als mens niet meer te leren. Zo ‘kijken’ mensen nu eenmaal naar de wereld.

Tot zover het verhaal op het niveau van het individu. Maar op het niveau van de soort ligt de situatie anders. Op dat tweede niveau zou Kant geen gelijk hebben, want ook ‘kant-en-klare’ kennis is in de loop van de evolutie wel degelijk op basis van ervaring opgebouwd. Een kwestie van vallen en opstaan dus. De natuurlijke selectie heeft een slachting gehouden onder de ‘slechte’ kennispatronen. En de ‘goede’ bleven over. Een van die goede denkpatronen was het idee van ‘Elke gebeurtenis heeft een oorzaak’; het bleek in de natuur wonderwel te werken.

In die zin zou de mensheid als geheel een ‘leer’-proces hebben doorgemaakt en het resultaat daarvan ligt sindsdien bij elke mens afzonderlijk in zijn genetische materiaal opgeslagen. Dat is (voor)kennis in de vorm van aangeboren structuren en ideeën. Dergelijke structuren zijn het resultaat van natuurlijke selectie en adaptatie. We hebben ze van onze voorouders in de genen meegekregen.

Zo luidt ongeveer het verhaal van de epistemologische kennistheorie. Met deze theorie zou te verklaren zijn dat onze (voor)kennis zo goed ‘past’ op de wereld om ons heen. Deze ‘voorkennis’ is gedurende een lange periode uitgetest. Maar daarmee hebben we ook haar beperkingen aangegeven. De evolutie heeft onze voorkennis uitgetest in onze dagelijkse leefwereld, dat is het macrodomein van planten en dieren. Maar het kennisprincipe van oorzaken en gevolgen is nooit uitgetest in de micro-wereld van de quantummechanica, want die kennen we pas sinds de wetenschap het bereik van elementaire deeltjes voor onze ervaring heeft ontsloten. Misschien is het oorzaak-gevolg-principe, dat zo handig is in de macrowereld van levende wezens, wel minder toepasselijk in de microwereld van elementaire deeltjes.

En daarmee zijn we terug in het realisme-debat: is de wereld werkelijk zoals we ons die voorstellen? Uitgerekend Charles Darwin, de vader van de evolutietheorie, heeft zich al eens de vraag gesteld hoe betrouwbaar het menselijk denken is, als dit denken het produkt is van natuurlijke selectie. Misschien past ons enige bescheidenheid.