Kurt Gödel, een bekende mathematicus & denker uit de twintigste eeuw, werd in zijn jeugd al ‘Meneertje Waarom’ genoemd vanwege zijn onverzadigbare nieuwsgierigheid. Hij wilde een verklaring vinden voor alles wat hij waarnam. Daarom stelde hij vragen, zocht naar bewijs & dacht hij na over zijn eigen denken. Hij ontdekte zo bijvoorbeeld dat zelfs logica haar beperkingen heeft – dat sommige waarheden nooit helemaal te bewijzen zijn.
Ironisch genoeg raakte Gödel er aan het eind van zijn leven stellig van overtuigd dat hij zou sterven door vergiftiging. Hij wilde daarom alleen nog maaltijden eten die voorgeproefd waren door de enige persoon die hij vertrouwde; zijn echtgenote Adele. Alleen op die manier, dacht hij, kon hij er absoluut zeker van zijn dat er niets mis was met zijn eten. Maar toen Adele ziek werd en in het ziekenhuis belandde, stierf Gödel helaas de hongerdood.
Waarschijnlijkheid
Soms kan absolute zekerheid eisen gevaarlijk en zelfs dodelijk zijn. Toch is het eisen van absolute zekerheid voor tegenstanders van effectief klimaatbeleid een gangbare manier om de wetenschap te ondermijnen. Ze stellen dat we moeten wachten met klimaatbeleid tot we “het echt zeker weten”.
Maar dat is een onmogelijke verwachting. Wetenschappers zullen immers nooit stellig beweren dat ze ergens 100% zeker van zijn. Dat is niet hoe wetenschap werkt. Wetenschappers zijn wantrouwend en begrijpen dat we ten onterechte de neiging hebben om te geloven dat al onze overtuigingen de conclusie zijn van een logisch denkproces. Om te voorkomen dat ze ook in die valkuil trappen, pakken wetenschappers het daarom anders aan.
Wetenschap gaat over onzekerheidsvermindering. Wetenschappers proberen, met alle kennis, ervaring & methodes die ze hebben, te bewijzen dat hun eigen stelling, of die van een andere wetenschapper, niet klopt, dat er geen alternatieve verklaringen zijn. Vervolgens geven ze aan hoe waarschijnlijk ze denken dat de bewering is. Wetenschappelijke onzekerheid of waarschijnlijkheid is dus geen onwetendheid, maar een onderdeel van wetenschap; het motiveert wetenschappers om steeds een stapje verder te komen.
Stelligheid
Omdat journalistiek, onderwijs & publiek de wetenschap graag koppelen aan feiten & exacte antwoorden lijkt het soms alsof wetenschappers met dubbelzinnige woorden als ‘onzekerheid’, ‘risico’ & ‘theorie’ voortdurend twijfelen, doelpalen verzetten of iets te verbergen hebben. Dat beeld wordt versterkt doordat influencers, politici, belanghebbenden, journalisten & burgers er vaak geen enkel probleem mee hebben om zich wel stellig uit te spreken. Soms onbewust, bijvoorbeeld door een gebrek aan kennis of als gevolg van vooringenomenheid, of omdat stellig zijn nu eenmaal daadkrachtig overkomt, en soms … als misleidende strategie.
Journalisten hebben daarnaast zo af en toe de neiging om ‘beide kanten’ van een verhaal evenveel aandacht te willen geven. Een techniek die, wanneer er sprake is van gelijkwaardige argumenten, kan werken bij politieke kwesties of meningsverschillen. Maar het werkt niet zo goed als het over wetenschap gaat. Vooral niet wanneer een expert tegenover een leek of een pseudo-expert wordt geplaatst. Het zorgt dat het publiek de indruk krijgt dat er meer twijfel is dan daadwerkelijk het geval is.
Twijfel
Hoe gemakkelijk en kwalijk twijfel zaaien is, liet de Republikeinse strateeg Frank Luntz zien. Hij kwam er tijdens een marktonderzoek achter dat de publieke opinie over klimaatbeleid afhing van de vraag of het publiek dacht dat deskundigen het oneens waren over door de mens veroorzaakte opwarming van de aarde. Hij adviseerde Republikeinse politici vervolgens om te blijven hameren op het gebrek aan wetenschappelijke zekerheid. Het resultaat van de desinformatiecampagne die toen op gang kwam, is dat slechts een kleine meerderheid van de bevolking, ook in Nederland, denkt dat de huidige klimaatverandering grotendeels door de mens veroorzaakt wordt. En dat terwijl maar liefst 97% van de klimaatwetenschappers het erover eens is dat de mens, voor het eerst in de geschiedenis van de planeet, de veroorzaker is van klimaatverandering.
Pas jaren later ontdekten sociale wetenschappers dat juist het communiceren van consensus een belangrijke rol speelt bij de publieke acceptatie van klimaatverandering en de steun voor effectief klimaatbeleid. Door het communiceren van de consensus is toen een begin gemaakt met het opruimen van de schade die het gevolg was van de desinformatiecampagnes. In de afgelopen paar jaar is het publieke bewustzijn van de wetenschappelijke consensus over de oorzaak van klimaatverandering gelukkig toegenomen.
Dit heeft echter geleid tot een nieuw argument van tegenstanders van effectief klimaatbeleid; zij zeggen nu dat consensus geen wetenschappelijk argument is. En dat is waar. De bewijsvoering voor door de mens veroorzaakte opwarming van de aarde is niet gebaseerd op een consensus van 97%, maar op overweldigend wetenschappelijk bewijs. Bevindingen die de strenge criteria en eindeloze discussies onder deskundigen hebben doorstaan. Wetenschappelijke consensus is geen onderdeel van dat bewijs, het is het gevolg. Het publiek vertrouwt bij het vormen van een mening over complexe zaken zoals klimaatverandering vaak op de inzichten van deskundigen. Juist daarom vallen tegenstanders van effectief klimaatbeleid de consensus onder wetenschappers aan, en is het belangrijk om te blijven communiceren dat zo’n 97% van de klimaatwetenschappers het erover eens is dat het klimaat verandert door menselijk toedoen.
Zekerder
Conclusies trek je onder andere op basis van beschikbare informatie. En klimaatwetenschappers hebben een boel informatie om hun wetenschappelijke conclusies op te baseren. Ze beschikken over de kennis, vaardigheden & ervaring die nodig zijn om de kwaliteit van het bewijsmateriaal te beoordelen en, wat misschien nog belangrijker is, om het in de context van het grotere geheel van kennis te plaatsen. Wetenschappelijke verklaringen in bijvoorbeeld scheikunde, natuurkunde & sociologie zijn nooit onomstotelijk bewezen. Maar een groep deskundigen heeft het wel VEEL minder vaak mis dan een niet-deskundige die eigen onderzoek doet, gewoon vragen stelt en gebruik maakt van een zoekmachine, een kristallen bol of de onderbuik.
Dit blog is deel 2 in een mini-serie over zekerheid. Deel 1 vind je hier.
Klimaatverandering 
De betekenis van het begrip “wetenschappelijke consensus” wordt vaak verkeerd begrepen. Het is nooit het definitieve bewijs dat iets waar is. Het leveren van absoluut bewijs dat iets waar is, is, zoals Nienke hierboven aangeeft, principieel onmogelijk.
Die “consensus” in de wetenschap is niets meer of minder dan de mate waarin wetenschappers het eens zijn dat alle beschikbare evidentie de betreffende kennis ondersteunt en dat er heel weinig kans meer is dat die kennis zal kunnen worden gefalsificeert (bewezen dat het niet waar is). Zie ook een eerdere blog van mijn hand(https://klimaatveranda.nl/2020/02/21/is-er-bewijs-dat-co2-emissies-het-klimaat-opwarmen/).
De zekerheid die de maatschappij hieraan kan ontlenen is dat de overgrote meerderheid van wetenschappers ervan overtuigd is dat de beschikbare evidentie voldoende is om er menselijk gesproken zeker van te zijn dat de klimaatwetenschap een en ander goed begrijpt en dat de kans dat het tóch anders zal blijken te zijn zeer, zeer klein is. Zie ook; https://www.sciencealert.com/scientists-are-as-sure-as-you-can-be-in-science-that-humans-caused-climate-change
LikeLike
Mijn complimenten voor de heldere uiteenzetting over de relatie tussen de (on)zekerheden van wetenschappelijke uitspraken en de betekenis van de mate van consensus bij de onderzoekers voor de geïnteresseerde leek. Klein aandachtspuntje voor de tekst: het is “ten onrechte” in plaats van “ten onterechte”.
LikeLike
Tinus,
klimaatwetenschappers zijn het slechts over één ding eens: de functie van fossiel stoken in de geobserveerde globale opwarming. De rest zijn hypotheses die praktisch (niet theoretisch) onmogelijk falsifieerbaar zijn om het in versleten popperiaanse termen uit te drukken. Het onoplosbare wetenschappelijke probleem is vertraging van fysische effecten op ecologische dynamiek.
Alle factoren in de klimaatverandering zijn anno 2022 fast moving targets voor de wetenschap. Hoe je dat aan burgermans verstand peutert is een onmogelijke opgave.
LikeLike
Goff,
Je maakt een karikatuur van de klimaatwetenschap. Er mag dan geen glazen bol zijn om exact te voorspellen waar jouw ‘fast moving targets’ heen gaan, dat betekent nog niet dat er niks over te zeggen is.
Bovendien zijn toekomstprojecties maar een klein onderdeel van de klimaatwetenschap. Het vakgebied gaat over veel, veel meer.
LikeLike
Hans,
Nou, karikatuur is niet mijn bedoeling. Ik meen te weten dat het gros van klimatologische publicaties zelfkritisch grossiert in de kwalificatie ‘veel is nog onzeker’ en in de kwalificatie ‘verder onderzoek is nodig’. Ik meen ook te weten dat menig klimatoloog constateert dat zijn/haar object van onderzoek sneller verandert en/of grotere ecologische impact heeft dan vijf jaar geleden werd gedacht.
Ik doelde met mijn reactie op Tinus niet op ‘toekomstprojecties’ (jouw woorden) maar op de onmogelijke opgave om burgermans (ook in het parlement) aan het verstand te peuteren dat er weinig te falsifieren is bij hypotheses over fast moving targets. En Tinus legde nogal wat gewicht op de waarde/functie van falsifieren in de wetenschap. Kortom, het popperiaanse wetenschapstheoretisch concept dat een eeuw oud is is een eeuw oud. De wereld is in de tussentijd dermate radicaal verandertd dat Popper er geen idee van kon hebben. En daarmee ook de wetensdchapspraktijk. Falsificatie is klimatologisch uit, onzekerheid is in. Behalve dan de rol van CO2-concentratie in de atmosfeer en de ecologische implicaties van de opwarming.
LikeLike
Goff,
Onzekerheid is onderdeel van wetenschap. Van elke wetenschap. En dat is geen enkele onderbouwing van je ongenuanceerde bewering dat klimaatwetenschappers het maar over één ding eens zouden zijn. (Die bewering is al te weerleggen met de vaststelling dat klimaatwetenschappers het ook eens zijn over onzekerheden, die ook onderdeel zijn van de wetenschappelijke kennis.) Natuurlijk zijn er onzekerheden en zijn die aanzienlijk. Ik heb ook nergens het tegendeel beweerd. Maar onzekerheid is niet hetzelfde als onwetendheid. Die denkfout hebben we hier al regelmatig besproken.
En falsifieerbaarheid blijft wel degelijk belangrijk in de wetenschap. Natuurlijk is er meer dan falsifieerbaarheid alleen, maar dat betekent nog niet dat Popper in zijn gheel heeft afgedaan. Falsifieerbaarheid en onzekerheid sluiten elkaar ook helemaal niet uit, zoals jij suggereert.
LikeGeliked door 2 people
Hans,
Poppers honderd jaar oude recept voor het wetenschappelijk bedrijf is compleet passé. Falsifieerbaarheid en onzekerheid sluiten elkaar inderdaad niet uit zoals je zegt. De reden is dat ze epistemologisch niets maar dan ook helemaal niets met elkaar te maken hebben, Falsifieerbaarheid is een methodologisch a priori, onzekerheid is een empirisch a posteriori.
Nogmaals, ik heb al moeite om het jou uit te leggen, laat staan dat Tinus het burgermans (ook in het parlement) kan uitleggen. Op de opmerking van Tinus over het gewicht van falsificatie heb ik gereageerd. Hoop dat het wat zo duidelijker is waar ik op doelde.
LikeLike
Goff,
Weet je waarom je ‘moeite hebt om het uit te leggen’? Omdat je alleen maar stellingen poneert. Zonder het minste beetje onderbouwing.
En ondertussen lijk je zelf niet te begrijpen waar het in de reactie Tinus om ging: dat de wetenschap nooit absolute zekerheid kan geven. Een constatering van Popper die nog steeds helemaal overeind staat.
Daar laat ik het maar even bij.
LikeGeliked door 3 people
Golf, je hebt duidelijk mijn eerdere gastblog hier (https://klimaatveranda.nl/2020/02/21/is-er-bewijs-dat-co2-emissies-het-klimaat-opwarmen/), waar ik in mijn reactie ook al naar verwees,niet gelezen of niet willen begrijpen. Daarin leg ik het verschil tussen het begrijpen van vooral de fysica van de atmosfeer en de stralingsinteractie van het systeem aarde met het universum enerzijds en toekomstverkenningen via scenario’s uit.
Jouw reactie laat zien dat je dat verschil niet begrijpt.
Ik laat het hierbij.
Jouw opmerkingen verder in deze discussie laten zien dat je niet bereid bent tot zinvolle discussie. Je stelt van alles zonder enige onderbouwing.
LikeGeliked door 3 people
@Tinus,
“…dat je niet bereid bent tot zinvolle discussie.”
Tja, ik begon deze discussie hier 4 oktober 2022 om 21:11 | met commentaar op jouw reactie op het blogstuk. Mijn commentaar was dat er heel weinig te falsifieren valt in een razendsnel veranderende klimatologische realiteit en dat dit feit aan de zekerheidsbehoeftige ‘maatschappij’ (jouw woorden) niet is uit te leggen. Ik wees daarmee op een probleem van wetenschapscommunicatie.
Overigens weet jij helemaal niks over mijn begrip van het verschil tussen “…de fysica van de atmosfeer en de stralingsinteractie van het systeem aarde met het universum enerzijds en toekomstverkenningen via scenario’s …“ (jouw woorden). Tinus, ik ben echt wel ingelezen in de ins en outs van de klimatololgische methodologie inclusief haken en ogen.
@Hans,
wat wil je van me? Onderbouwing van mijn epistemologische insteek? De zoveelste variant op de open deur waar het blogstuk van Nienke over gaat dat zekerheid niet bestaat? Uitleg met literatuur verwijzing dat falsifieerbaarheid à la Poppereen achterhaald recept is voor klimatologen?
Heren, ik herhaal wat ik 5 oktober 2022 om 19:08 | liet weten: “Falsifieerbaarheid is een methodologisch a priori, onzekerheid is een empirisch a posteriori.
Bezwaren? Ik hoor het graag.
LikeLike
Goff,
‘wat wil je van me?’
Je zou om te beginnen eens op kunnen houden met je te doen alsof jij de wijsheid in pacht hebt over wat interessant of relevant is. Als jij iets een ‘open deur’ vindt, wil dat nog niet zeggen dat dat voor alle lezers zo is. Als jij een blogstuk of discussie niet interessant vindt, dan kun je je er ook gewoon buiten houden.
LikeLike
Hans.
“Als jij iets een ‘open deur’ vindt, wil dat nog niet zeggen dat dat voor alle lezers zo is.”
Tja, met ‘alle lezers’ heb ik niks te maken als ik me tot jou richt met de opmerking
“Falsifieerbaarheid is een methodologisch a priori van 100 jaar geleden, onzekerheid is een empirisch a posteriori anno 2022.”
Dus nogmaals, mijn vraag was of je die epistemologische observatie bezwaarlijk vindt.
LikeLike
“Tja, met ‘alle lezers’ heb ik niks te maken”
Dat kan leiden tot een wederkerig gevoel bij die andere lezers.
LikeGeliked door 2 people
Goff,
Het is heel simpel: een stelling die niet falsifieerbaar is, is per definitie onwetenschappelijk. Alleen al daarom is falsifieerbaarheid nog steeds een cruciaal criterium in de wetenschap. Jouw ‘epistemologische observatie’ slaat nergens op.
Verder constateer ik dat je het ene moment roept dat je ‘het niet uit kunt leggen aan burgermans’ en het andere moment dat iets een ‘open deur’ is. Ofwel: het is niet goed of het deugt niet. En daar ben ik wel klaar mee.
LikeGeliked door 3 people
@Hans
“Het is heel simpel: een stelling die niet falsifieerbaar is, is per definitie onwetenschappelijk.·
Nee Hans. We hebben hierover eerder de degens gekruist en ik heb je toen voorgelegd dat de wetenschappelijke bedrijvigheid zich helemaal niks aantrekt van het falisicatie-ingredient van Poppers recept. Een recept overigens door hem 100 jaar geleden bedoeld om wetenschap (hij bedoelde: Newton) te onderscheiden van pseudo-wetenschap (hij bedoelde: Marx, Freud).
Elke onderzoekspraktijk anno 2022 is gebaseerd op een combinatie van meerdere (deel)theorien waarbinnen er per definitie maar één hypothese getest wordt. Vooral in de klimatologie is dat relevant vanwege de observatie/meting/constatering van razendsnel veranderende objecten in het klimaatsysteem. Er valt in dergelijke omstandigheden klimatologisch helemaal niks te falsificeren. Klimatologie is observatie. Met de natuurwetten als nooit gefalsieerde basis.
“…constateer ik dat je het ene moment roept dat je ‘het niet uit kunt leggen aan burgermans’ en het andere moment dat iets een ‘open deur’ is.”
Leuk geprobeerd maar in die drogredenering trap ik niet. Open deuren voor jou en mij en Tinus en Nienke, gesloten deuren voor ‘burgermans’. Zie die maar open te krijgen.
LikeLike
Goff,
Misschien heeft iemand anders nog zin om in te gaan op je inhoudsloze gewichtigdoenerij. Ik begin er niet meer aan.
LikeGeliked door 1 persoon
Een opmerking nog. Vanuit pseodosceptische kringen verneem ik inmiddels dat men het eens is met de ‘epistemologische observatie’ van Goff Smeets. Al verbindt met er een andere conclusie aan. Dat zou te denken moeten geven.
LikeGeliked door 1 persoon
“Inhoudsloze gewichtigdoenerij.”
Tja Hans dat is een kwalificatie zonder enig argument.
En vervolgens je slotopmerking dat het “te denken geeft” dat in peudosceptische kringen mijn epistemologische observatie onderschreven wordt. Op dergelijk suggestief post scriptum heb ik geen weerwoord.
Ik zet er een punt achter. Niet vanwege de reacties op mijn bijdragen in dit discussiedraadje. Maar vanwege de introductie in dit draadje van de ‘like’-optie achter elke reactie. Het is m.i. bizar. Ik zet er niet alleen een punt achter maar ben weg van hier. Groet aan jou, Hans, en aan alle meelezers.
LikeLike
Ik heb nog wat zitten denken over die ‘epistemologische observatie’ van Goff Smeets en de bijval die die krijgt van sommige pseudosceptici. Er is nog wel iets over te zeggen dat in het verlengde van het stuk van Nienke ligt.
De voorste voorhoede van de theoretische natuurkunde is tegenwoordig een bron van nieuwe ideeën in de wetenschapsfilosofie. Die zijn dan gerelateerd aan de theorievorming over onderwerpen als de binnenkant van zwarte gaten, de allereerste milliseconde na het ontstaan van het universum, of superdeterminisme (de gedachte dat er onbekende mechanismes zitten achter kwantumverschijnselen). Daar ontstaan nieuwe onzekerheden, omdat de natuurkunde of de wiskunde zoals we die kennen er mogelijk niet meer van toepassing zijn. Er is dan geen wetenschappelijke basis meer, met axioma’s en paradigma’s die als basis te gebruiken zijn voor zoiets als logische falsifiëring.
Voor de klimaatwetenschap is dat allemaal niet relevant. Klimaatwetenschap gaat over thermodynamica en stromingsleer in een complex dynamisch systeem. Kennis van thermodynamica en stromingsleer is er in overvloed. Complexe dynamische systemen zijn wat lastiger, maar ook daar is er een aardige theoretische basis. Vorig jaar is daar nog een Nobelprijs voor toegekend.
Klimaatwetenschap is geen kosmologie of kwantumfysica. Het is volkomen logisch en terecht dat daar een meer traditionele benadering wordt gevolgd.
LikeGeliked door 1 persoon
Best Hans,
Wij nemen waar dat kooldioxide bepaalde golflengtes juist wel of juist niet absorbeert of emitteert. Dit is met klassieke natuurkunde niet te verklaren. Dit is toch echt een quantummechanisch effect.
Onze atmosfeer warmt niet op door het absorberen van een ir-foton waardoor een kooldioxide atoom in een vibratie- of rotatietoestand komt. Immers dit voegt niets toe aan de kinetische energie. Hiervoor is eerst een botsing nodig met een ander atoom uit de atmosfeer. Bij die botsing worden de verschillende energieniveaus herverdeeld, wat over blijft is kinetische energie, nu warmt de atmosfeer wel op. Andersom kan net zo goed.
Allemaal quantummechanica…
LikeLike
Hallo Fulco,
Ik ben het met je eens dat de kwantumfysica (absorptie en emissie van infrarode warmtestraling door CO2, CH4, etc.) één van de basistheorieën is van de klimaatwetenschap. Zie bijvoorbeeld dit blogstuk van Jos en dit artikel van prof. Pierrehumbert in het vakblad Physics Today:
Infrared radiation and planetary temperature
Wat Hans bedoelt is, denk ik, dat dit netwerk van basistheorieën inmiddels zeer uitgebreid empirisch getoetst is onder heel veel verschillende omstandigheden. De quantummechanica is allang geen ‘hypothese’ meer, maar een algemeen geaccepteerde theorie met een gigantisch brede en diepe empirische bevestiging. Een theorie die men tot in het extreme op de pijnbank gelegd heeft en waarvan de falsifieerbare voorspellingen telkens niet-gefalsifieerd zijn.
Een dergelijke theorie is het hoogst haalbare in de (empirische) wetenschappen. Beter dan dit bestaat er niet, zoals de thermodynamica, Maxwell-theorie, speciale en algemene relativiteitstheorie en ook de kwantumfysica.
Wil dit zeggen dat er NOOIT een aanpassing, uitbreiding of opvolger van die theorie nodig gaat zijn? Bijvoorbeeld aan de binnenkant van zwarte gaten of in de eerste 10^-24 seconde van het bestaan van het universum? Welnee, dat is heel wel mogelijk.
Waar het om gaat: dat heeft geen impact op absorptie en emissie van warmtestraling in onze dampkring (of in de dampkring van andere planeten en sterren), behalve misschien ooit voorbij 12 posities achter de komma.
Het ‘netwerk’ van theorieën (in de zin van Willard Van Orman Quine) waar de klimaatwetenschap op berust, is falsifieerbaar én niet-gefalsifieerd. Wat ook geldt voor de specifieke uitspraken en voorspellingen van de klimaatwetenschap zelf.
LikeLike
Fulco,
Wat is je punt? Ik heb nergens beweerd dat traditionele wetenschapsfilosofie onbruikbaar zou zijn voor elk willekeurig kwantumeffect. Ik had het over iets totaal anders: openstaande vragen in de verre voorhoede van de theoretische natuurkunde.
Overigens is daar de traditionele wetenschapsfilosofie nog steeds niet totaal onbruikbaar. Je moet er alleen wat beter nadenken bij het toepassen ervan.
LikeLike
Aanvulling: het gaat in de klassieke natuurkunde altijd over zogenaamde emergente verschijnselen: fenomenen op macroschaal, die op microschaal terug te voeren zijn op kwantumgedrag. Maar dat betekent zeker niet dat je de volledige klassieke natuurkunde nu moet behandelen alsof het kwantummechanica is. In de meeste gevallen kun je prima uit de voeten met emergente grootheden als temperatuur, druk, energie, enzovoort.
Als er iets is dat het wetenschappelijk inzicht van sommigen in de weg staat, dan is het wel hun neiging om dingen nodeloos ingewikkeld te maken.
LikeLike
Hans, Bob, Fulco
Ik vind dit een interessant punt. Aan de ene kant berusten alle fysische processen op kwantummechanica. Aan de andere kant kunnen we de natuur macroscopisch beschrijven zonder al te veel kwantummechanica in te zetten, zoals Hans hierboven zegt.
De vraag rijst: kan een bepaald verschijnsel cruciaal van kwantummechanische processen afhangen, zodat je een macroscopisch effect ziet dat vanuit klassiek oogpunt onverklaarbaar is?
Volgens mij heeft Fulco daar zo’n proces te pakken. Toch, als je eenmaal weet dat CO2 warmtestraling absorbeert, zie je op grote schaal niets van de kwantumvreemdheid terug in de vergelijkingen. Je hoeft geen kwantummechanische redeneringen op te zetten om het gevolg te begrijpen en door te rekenen.
Zijn er überhaupt macroscopische systemen die iets kunnen dat klassiek onverklaarbaar is? Als dat niet zo is, dan heeft Hans zonder meer gelijk. Maar hierboven zegt hij niet voor niets “*In de meeste gevallen* kun je prima uit de voeten met emergente grootheden als temperatuur, druk, energie, enzovoort”.
In de biologie zijn er meerdere processen die een macroscopisch effect van kwantummechanica laten zien: waarnemen van een magnetisch veld door trekvogels, ruiken van stoffen, de meeste enzymatische reacties, en mogelijk zelfs de snelheid waarmee gunstige mutaties in DNA ontstaan (zie Life on the Edge: https://www.goodreads.com/book/show/24040194-life-on-the-edge).
Nu is het aardse klimaat, net als het leven zelf ook een complex systeem. De vraag is: zitten daar misschien ook feedbacks in die op een essentiële manier van kwantummechanica afhangen? Geen idee. Maar: het aardse klimaat zit samen met het aardse leven in één systeem, dus via levensprocessen kan toch kwantummechanica erin sluipen.
Je zou dan een feedback-loop moeten aanwijzen waarbij een veranderende gemiddelde temperatuur op aarde leidt tot een evolutionair patroon in bepaalde levensvormen dat weer invloed op de temperatuur heeft. Als die evolutie via sneller-dan-klassiek-verklaarbare mutaties gaat, dan heb je een ingang voor kwantummechanica in de klimaatwetenschap. Misschien krijgen we een groter albedo doordat kleine wezens op land of in de zee meer licht gaan terugkaatsen, of misschien gaat de biomassa meer energie opnemen (op tijdschalen waar wij nu niets aan hebben).
Misschien moet je de klimaatwetenschap wel splitsen in een deel dat gaat over processen die los van het leven voorkomen, en in een deel dat aangeeft welke invloed het leven op het klimaat heeft.
Dan is de invloed van de kwantummechanica verpakt in de biologie en hoeft de klimaatwetenschap zich er niet rechtstreeks op te beroepen.
LikeLike
Dirk,
Misschien zijn (in de huidige tijd) sommige processen in neuronen in mensenbreinen wel de belangrijkste kwantumverschijnselen met invloed op het klimaat.
LikeLike
👍
LikeLike
Hi Dirk,
“Zijn er überhaupt macroscopische systemen die iets kunnen dat klassiek onverklaarbaar is?”
Nou en of 🙂
Ons complete universum zou niet kunnen bestaan zónder de quantummechanica. Daar kwam men gedurende de tweede helft van de 19e eeuw geleidelijk, stapje voor stapje, achter. Het bleek namelijk dat de klassieke natuurkunde onvermijdelijk tot een ultraviolet catastrophe zou leiden, zoals dat heette:
https://en.wikipedia.org/wiki/Ultraviolet_catastrophe
De ‘ultraviolet catastrophe’ hield in dat, volgens de klassieke natuurwetten, alle warmte die een object zou uitstralen naar oneindig moest gaan, hoe korter de golflengte. Als dat waar zou zijn… zou alle materie in het universum moeten verdampen in een enorme explosie van ultraviolet licht en van röntgen-straling. En dat was niet zo, observationeel gezien.
Dus moest de klassieke natuurkunde wel onjuist zijn of althans onvolledig. Volgens de klassieke natuurkunde kan licht- en warmtestraling niet zó werken, zoals het volgens de observationeel ontdekte stralingswet van Planck doet. Vervolgens ontwikkelde Max Planck een verklaring voor zijn empirisch gevonden stralingswet en dit was de kwantummechanica:
https://physicsworld.com/a/max-planck-the-reluctant-revolutionary/
‘Das Plancksche kohlekorn theorie’ heette het in het Duits. Hij kon daaruit perfect zijn stralingswet afleiden. Zonder die stralingswet zou alles in ons heelal compleet onherkenbaar zijn. Een paar jaar later ontdekte Albert Einstein het foto-elektrisch effect, of beter gezegd: Einstein ontwikkelde een verklaring voor dit effect. Deze verklaring hield hetzelfde in als wat Planck al voorstelde: energie kan alléén ‘pakket-gewijs’, in discrete en ondeelbare eenheden, uitgewisseld worden tussen materie en straling.
Dus ook fotocellen, zonnecellen en CCD’s in digitale camera’s kunnen niet werken indien je alleen van de 19e-eeuwse natuurkunde uit zou gaan. Ze kunnen bestaan doordat de kwantummechanica geldt. Overigens, dit geldt ook voor alle halfgeleiders en IC’s en daarmee voor onze iPhone’s en computers. 🙂
LikeLike
Bedankt Bob,
de ultraviolet catastrophe kende ik nog niet, heel interessant.
In dat geval haalt de kwantummechanica het perspectief onderuit dat dingen als ruimte, tijd, energie continu zijn, ofwel oneindig deelbaar. De wereld blijkt korrelig te zijn.
Ik heb nog niet zo goed uitgedrukt wat ik bedoelde. Tot nu toe zijn alle voorbeelden van het stramien dat de kwantumverschijnselen zelf alleen maar op heel kleine schaal zichtbaar zijn. Hun totale effect is wel op grote schaal meetbaar.
Maar de vraag is: kunnen de typische kwantumverschijnselen ook op grotere schaal zichtbaar zijn? Dus dat een groter aantal deeltjes kwantummechanisch gekoppeld zijn. Zoals je bij supergeleiding ziet. Het lijkt erop dat het leven grossiert in dat soort dingen. En dat geeft levende wezens extra mogelijkheden om in de wereld zaken te doen.
LikeLike
Dirk,
Wat jij beschrijft gebeurt in een Bose-Einsteincondensaat. Daarin versmelten meerdere deeltjes in een enkele golffunctie (als ik het goed begrijp). Dat gebeurt wel alleen bij extreem lage temperatuur, dus in levende wezens zal het niet voorkomen.
Er wordt wel gezocht naar mogelijkheden om het ook bij minder extreme omstandigheden voor elkaar te krijgen. Zie bijvoorbeeld deze video.
LikeLike
Fascinerend filmpje! Het is bijna alsof ik het begrijp.
Een picoseconde heb je een condensaat op kamertemperatuur.
Het leven slaagt er ook in om een voldoend aantal femto seconden dit soort condities te creëren. Geen condensaat, denk ik, maar wel kwantumtunneling. Zie bijvoorbeeld:
https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_biology#Enzymatic_activity_(quantum_biochemistry).
De kwantumbiologie laat zien dat het leven flink zijn best doet om te profiteren van een aantal kwantumverschijnselen, en slaagt erin om de condities die daarvoor nodig zijn, net lang genoeg in stand te houden op de schaal die er toe doet, en dat is een “macroscopische schaal”, i.e. het gaat om meerdere protonen en elektronen tegelijkertijd.
Maar de stand van de kwantum biologie is zodanig dat het laaste woord hierover nog niet gezegd is.
Toch heeft het mijn kijk op wat het leven kan bereiken in de wereld behoorlijk beïnvloed.
LikeLike