Wetenschappelijke reflecties (4) - Maanblaffer-wetenschap

In 1967 verscheen het verhaal "De Maanblaffers" van Marten Toonder. Daarin wordt verteld hoe de leden van de S.O.P. (Sociale Ontwaak Partij) de gemeente Rommeldam waarschuwen tegen ongewenste vreemdelingen, zogenaamde 'Maanblaffers' die in de gemeenschap zijn geïnfiltreerd. Het gemeentebestuur geeft onmiddellijk de opdracht deze Maanblaffers op te sporen en op te sluiten, maar dat is niet zo eenvoudig. De Maanblaffers vermommen zich goed... dus hoe herken je ze?

De gemeentelijke psycholoog, doctorandus Zielknijper, krijgt de taak de Maanblaffers op te sporen. Hij heeft geen idee wat Maanblaffers zijn, maar hoort wel van SOP-leden dat men ze soms kan herkennen aan hun rode haren, hun grote voeten, of hun afwijkende driftgraad. Al snel zit de halve bevolking van Rommeldam achter de tralies omdat ze afwijkende driftgraden hebben, al worden hun functies in het sociale leven gelukkig al snel overgenomen door de ijverige leden van de Sociale Ontwaak Partij. Tòt heer Bommel en Tom Poes erachter komen dat de SOP-ers robots zijn, die net als het Maanblaffer-idee door de kwaadaardige geleerde Joachim Sickbock zijn bedacht om de macht in de stad over te nemen en de burgemeester en anderen onder de duim te houden door te dreigen hun driftgraden te meten. Als Zielknijper geconfronteerd wordt met de robots en het verzonnen verhaal, is hij geschokt, en roept uit: "Er moet een vreselijke, wetenschappelijke vergissing begaan zijn." Maar dat is zijn laatste fout voor hij ontslagen wordt uit de gemeentelijke gezondheidszorg: zijn vergissing was allesbehalve wetenschappelijk.

Als je een wetenschappelijke meting of diagnose wilt uitvoeren, moet die meting aan verschillende voorwaarden voldoen, zoals uit het verhaal van de Maanblaffers blijkt (waar die regels met voeten getreden worden). Allereerst moet je precies weten wat je meet, je moet je metingen kunnen controleren. Doctorandus Zielknijper wist helemaal niet wat Maanblaffers waren: buitenaardse wezens? Buitenlanders? Leden van een sekte? Idealiter heb je als wetenschapper een objectieve (hoewel misschien dure) test die kan achterhalen of iemand een Maanblaffer is. Bijvoorbeeld, als Maanblaffers buitenaardse wezens zijn, zou je dat moeten kunnen zien aan hun DNA. Als ze buitenlanders zijn, misschien ook, of doordat ze een andere taal verstaan (hersenactiviteitsmetingen). Als ze een gewone sekte of terroristische groep zijn, helpt fysiologisch of psychologisch onderzoek je geen zier (terroristen en andere misdadigers zijn meestal geestelijk volkomen normaal). Voor terroristen en dergelijke moet je dus gewoon politieonderzoek doen, psychologisch onderzoek helpt daarbij niet. De eerste fout die Zielknijper had gemaakt was dus dat hij geen objectief meetbaar, duidelijk gedefinieerd doel had.

De tweede fout die Zielknijper maakte vloeide daaruit voort. Hoewel je rode haren misschien wel objectief kunt vaststellen, heb je voor 'grote voeten' een wat objectiveerbaardere maat nodig (wat is een normale of overmatige voetgrootte voor een man, vrouw of kind?) Zijn mannen met schoenmaat 44+ sowieso verdacht? Of ligt de grens bij maat 47? Het grootste probleem lag echter bij het meten van de zogenaamde 'driftgraden'. Daarbij goot de onderzoeker eerst een flesje met drab over het hoofd van de verdachte persoon, vervolgens gooide hij er een rookbom naar. Tenslotte schold hij de verdachte uit voor slijmjurk en moordenaar.

Het probleem hierbij was natuurlijk dat de driftgraad noch gekwantificeerd werd (als iemand rood aanloopt, ben je dan 1, 2 of 3 punten driftig?) en ook niet in categoriën onderverdeeld (categorie 1: schenkt geen aandacht aan onderzoeker. Categorie 2: schenkt aandacht aan onderzoeker, maar onderneemt geen actie. Categorie 3: verbaal uitschelden. Categorie 4: lichamelijk aanvallen). Zonder een dergelijke kwantificatie en categorisatie (èn onderzoek zodat je weet wat de gemiddelde driftgraad is van de bevolking) is een driftgraadmeting waardeloos en nutteloos.

Nu is het goed mogelijk dat je dit een leuke verklaring vindt voor waarom bepaalde experimenten niet werken, maar vraag je je misschien af wat een stripverhaal als dit met de werkelijkheid te maken heeft. Echte wetenschappers zijn toch niet zo dom?

Het antwoord is: soms wel, en vooral als het psychologen en psychiaters zijn.

Neem bijvoorbeeld de procedures voor het herkennen van ADHDers (waarvan er veel meer lijken te zijn dan we vroeger dachten). Wanneer is iemand ADHDer? Er is wel een definitie (kind let slecht op in de klas), en daar vallen in Nederland ongeveer 3% van de kinderen onder. Maar toen ADHD-onderzoekers naar China gingen en praatten met Chinese leerkrachten, zeiden de Chinese docenten dat zij zo'n 30% ADHDers hadden. Geschokt en verbaasd bezochten de ADHD-experts de Chinese klas, maar konden tot hun verbazing geen ADHDers zien. In tegendeel: de kinderen letten voorbeeldig op. Toen ze de Chinese docenten na afloop confronteerden waren DIE verbaasd "Zagen jullie dan niet dat bijvoorbeeld Jiangfeng wel twee keer uit het raam heeft gekeken? Als dat geen kind met een aandachtsstoornis is..."

Zoals je ziet, krijg je al snel over- of onderdiagnoses als je "aandachtigheid" niet kwantificeert, geen objectief te meten cijfer geeft. Bovendien moet je zeker bij mensen hun gedrag verschillende keren meten: als Jan-Peter vrijdagmiddag het achtste uur moet luisteren naar een lezing over middeleeuwse literatuur, of als Marietje verliefd is, of als Bas zich wat ziek begint te voelen omdat hij een griep heeft opgelopen, kunnen die kinderen tijdelijk "aandachtsgestoord" lijken, je hebt dus altijd meerdere observaties nodig.

ADHD is helaas niet de enige 'slecht wetenschappelijk gedefinieerde' categorie. De situatie bij autisme is zo mogelijk nog erger. Een standaardboek beweert bijvoorbeeld dat je een autistisch kind vaak kunt herkennen omdat het een bijzonder slordige la heeft, of juist een bijzonder nette la. Wat later wordt opgemerkt dat als het normaal gedrag vertoont ("lijkt te vertonen") door bijvoorbeeld een normaal uitziende la te hebben, dat het dan zijn of haar in werkelijkheid afwijkende aard aan het "maskeren" is door zich 'normaal' te gedragen. Het moge duidelijk zijn dat bijvoorbeeld zo'n la-criterium allereerst niet gekwantificeerd (en moeilijk objectiveerbaar) is (wat is de kwantificeerbare opruimingsgraad van een la? 1%, 50%, 90%?), ten tweede kan ELKE toestand van een la een argument zijn voor autisme of die diagnose op zijn minst niet tegenspreken - een 'la-observatie' in deze vorm is wetenschappelijk gezien dus volkomen nutteloos en ook letterlijk 'onwetenschappelijk'.

Deze onwetenschappelijkheid van bepaalde takken van de psychiatrie is niet alleen een theoretisch probleem: het leidt ook tot problemen in de praktijk, die soms zelfs absurd zijn. Zo was er eens een groep psychologen die onderzoek wilde doen naar de interactie tussen staf en patiënten in een psychiatrisch ziekenhuis, en om dat zo onopvallend mogelijk te doen lieten ze zichzelf daarom 'opnemen' als patiënten. De psychiaters die daar werkten vonden het eerst wel raar dat de nieuwe patiënten continu aantekeningen aan het maken waren, maar waren daar al snel aan gewend. Het zou wel bij hun syndroom horen. Het probleem kwam echter toen de psychologen weer naar huis wilden. Wàt ze ook zeiden, de psychiaters waren er heilig van overtuigd dat het geen echte psychologen waren, maar gewoonweg geestelijk gestoorden met 'psychologenwaan', die 'obsessief schrijfsyndroom' vertoonden. Uiteindelijk werden de psychologen pas bevrijd toen hun familie en collega's in actie kwamen.

Het moge uit de bovenstaande verhalen duidelijk zijn dat 'gekte' of afwijkingen nog niet altijd wetenschappelijk degelijk en duidelijk zijn gedefinieerd. Maar het is misschien ook oneerlijk dat van de psychiatrie te eisen. In de zestiende eeuw kon een vooraanstaande chemicus nog met droge ogen beweren dat de 'vuurstof' (flogiston) echt bestond, en dat die, afhankelijk van het oorspronkelijke brandbare materiaal, ìets woog, niets woog, of minder dan niets woog. Naarmate er meer kennis kwam en scheikundigen meer en beter onderzoek deden, werden zulke sprookjes langzamerhand weggeveegd. Geneeskunde, dat complexer is, werd pas later verwetenschappelijkt, rond het einde van de 19e eeuw toen Pasteur de rol van microben in ziektes begon te ontdekken. Psychiatrie heeft het nog moeilijker dan gewone geneeskunde (je kunt de hersenen van een mens immers niet direct waarnemen), maar ik verwacht dat met hersenscans en genetische tests de huidige criteria voor afwijkingen als ADHD en autisme binnen 20-30 jaar in routine objectiveerbaar en kwantificeerbaar zullen worden. De psychiaters doen zeker hun best, maar voorlopig moeten ze nog blijven werken aan verbetering en verwetenschappelijking van hun gebied. Want voorlopig lopen er nog steeds teveel goedbedoelende zielknijpers rond die door hun schijnwetenschappelijke aanpak meer problemen veroorzaken dan ze oplossen. Het zal waarschijnlijk nog jaren duren voordat de psychiatrie net zo degelijk wetenschappelijk onderbouwd is als de scheikunde of biologie. Maar in de tussentijd zou een groter bewustzijn bij psychiaters en behandelaars van wat wetenschappelijk denken nou eigenlijk is, en wat je wel en niet kan weten, alvast heel veel helpen.

Gijs-Gans-energie

Eén van de regelmatig terugkomende personages in de Donald Duck-verhalen is de luie knecht van Oma Duck, Gijs Gans. In tegenstelling tot de stereotype boerenknecht is hij niet handig, taai, hardwerkend en introvert. Zijn twee grootste hobbies zijn slapen en eten, en hij beoefent allebei zoveel dat Oma Duck alle klusjes op de boerderij zelf moet opknappen.

Nu kan een arbeidsrechtenadvocaat zich afvragen hoe realistisch deze situatie is - immers, als een knecht niet productief is zou Oma Duck hem allang in zijn proefperiode ontslagen moeten hebben, vermoedelijk is Gijs gewoon lui omdat dat literair-technisch een beter contrast met Oma vormt, net zoals als Donald niet zo opvliegend en soms dom zou zijn, hij nooit in de penarie zou komen waar we zo graag over lezen.

Toch is de "Gijs-Gans"-persoonlijkheid -zelfs als werknemer- niet zo absurd en onmogelijk als je zou denken. Dat bleek uit één van de verhalen van mijn vader, die voor de val van de Muur Oost-Berlijn bezocht. Oost-Duitsland had toendertijd een volledig gegarandeerde werkgelegenheid. Iedereen kreeg een baan, niemand kon ontslagen worden.

Op een middag had mijn vader honger en ging een restaurant in om eten te bestellen. Hij ging aan een tafeltje zitten en wachtte op de ober. Er kwam geen ober, hoewel er wel duidelijk een paar obers zichbaar waren, achteraan de zaak, die met elkaar en de kok aan het kletsen waren. Mijn vader kuchte. Nog steeds keek geen ober op of om. Uiteindelijk moest mijn vader naar de ober toelopen om eten te bestellen, dat uiteindelijk met de grootste traagheid en tegenzin werd geleverd.

Kwam dat omdat de Oost-Duitsers van nature lui waren? Dat kan bijna niet, omdat ze hun genen delen met hun punktliche en gründliche westerburen. Het probleem lag in de gegarandeerde werkgelegenheid: omdat niemand ontslagen kon worden (en de obers waarschijnlijk tegen hun zin aan het 'werk' waren gezet in het restaurant) hadden ze geen motivatie om de moeite te nemen klanten te bedienen. Want wat hadden ze eraan?

Gijs Gans vertoont dit verschijnsel ook: Oma kan wel mopperen, maar daar trekt Gijs zich niets van aan, dat gemopper is voor hem kennelijk niet erg. En of hij nou werkt of niets doet, hij krijgt toch appeltaart. Waarom dan niet genieten van lekker een dutje doen en dan appeltaart, inplaats van hard te moeten werken en dan appeltaart te krijgen? Gijs is niet lui, maar slim.

De meesten van ons zijn bewust of onbewust net zo slim als Gijs Gans. Als werk niets oplevert, doen we het niet, of stoppen we er na een tijdje mee. De meeste mensen gaan alleen dingen doen die verschil maken. Ons lichaam zelf gebruikt de 'wat levert het op'-regel ook om ons gedrag te regelen. Het zorgt voor honger (een negatief gevoel) zodat we wat te eten gaan zoeken, wat het negatieve gevoel wegneemt. Eten levert dus wart op (een minder naar gevoel in je buik). Als je een volle blaas hebt werkt dat net zo: er zijn geen motivatieproblemen voor mensen die ècht naar het toilet willen, niemand met een overvolle blaas zal zeggen 'wel, in theorie is het wel nuttig naar de WC te gaan, maar ik heb vandaag niet zo'n zin.'

Als er één figuur uit de Donald Duck onlogisch is, is het niet Gijs Gans, maar Midas Wolf. Wàt Midas ook probeert, hij krijgt de biggetjes maar niet te pakken. Voor ons lezers is dat leuk. Maar een echte Midas Wolf zou al snel hernoemd worden tot "Depri Wolf", het signaal van het rekencentrum in zijn hersenen dat het toch geen zin heeft de biggetjes achterna te gaan, en dat hij beter iets anders kan proberen of op zijn minst lamlendig thuis kan zitten om energie te besparen tot betere tijden.

Dit is overigens ook één van de redenen dat je je na een dag waarop je niets hebt kunnen doen vaak veel moeier voelt dan als je veel hebt bereikt. In het eerste geval geven de hersens een signaal "werken helpt toch niet. Stop met werken en spaar energie". In het tweede geval geven de hersenen het tegenovergestelde signaal. "werken wordt beloond. Ga meer werken, hier heb je de nodige energie". Je hersenen zijn slimme investeerders, en weigeren energie ('kapitaal') te steken als de investering niets oplevert (of niets extra's oplevert, dat is eigenlijk hetzelfde), maar hebben wel ineens energie/geld genoeg als er een gouden gelegenheid voorbij komt.

Moeheid (en luiheid) vallen dus zeker te bestrijden: je moet er gewoon voor zorgen dat je òf je werk geestelijk aan de beloning koppelt en je vooruitgang bijhoudt (nog 10 uur schrijven, en dan is mijn proefschrift af. Joepie!) of gewoon vervelende klusjes beloont met iets dat je leuk vindt of waar je waarde aan hecht. Je kunt jezelf, je vrienden of je werknemers overigens ook lui maken door ze onafhankelijk van wat ze ook doen, ze altijd of juist nooit te belonen. Als je ondergeschikte bijvoorbeeld een rapport inlevert, kun je er bijvoorbeeld een korte blik op werken, en zeggen "waardeloos. Maak maar een nieuwe versie". Erger is het natuurlijk als je jezelf lui maakt door alleen maar vervelende, onbelangrijke dingen te doen, of langdurige projecten te hebben en het doel en de vooruitgang uit het oog te verliezen. Maar dat wordt al snel hogere Gijs-Gans-kunde.

De moraal van dit verhaal? Als je je lui of moe voelt op een ander tijdstip dan vlak voor het naar bed gaan ben je dingen aan het doen die je onderbewuste niet belonen. En dat is een goede reden om nog eens na te denken over wat je nou eigenlijk wil, wat je leuk vindt, of je wel de goede dingen doet, en of je de goede dingen ook goed doet, of je jezelf beloont met iets waardevols. Hoewel soms gestimuleerd door onze omgeving, of het nou een hyperkritische leerkracht is of een veel te aardige oma, is moeheid een vervelende manier om je leven door te brengen. Luiheid is daarentegen wel slim, dus luister er naar. Wie weet leer je meer over jezelf en je doelen in het leven dan je ooit had kunnen dromen...

Warme yoghurt en koude koffie

De laatste jaren van zijn leven at mijn grootvader zijn middageten van Tafeltje Dekje (een organisatie die warme maaltijden rondbrengt). Maar het toetje regelde hij altijd zelf. Hij nam altijd Almhof-yoghurt, maar inplaats van die na het warme eten uit de koelkast te pakken, had hij het vaste ritueel dat hij de yoghurt al vóór hij aan zijn middageten begon uit de koelkast haalde en op een warme, zonnige plaats zette, zodat de yoghurt kon opwarmen. Dat vond ik altijd wat absurd, omdat yoghurt bij mijn weten gemaakt is om koud te eten.

Nu was de smaak van mijn grootvader bij het ouder worden wel veranderd - hoewel hij altijd graag een glas bij de maaltijd dronk was hij boven de negentig overgeschakeld op "frisse jonge Zuid-Afrikaanse wijnen", die mijn vader zó wrang vond dat hij veel moeite had zijn gezicht in de plooi te houden als mijn grootvader hem een glas aanbood. Maar wat had Zuid-Afrikaanse wijn te maken met warme yoghurt?

Misschien heb je weleens gesmolten ijs gegeten. Ik in elk geval wel, omdat ik een nogal slecht werkend vriesvak heb. Gesmolten ijs is zoet. Mierzoet. Het is alsof de lage temperatuur van ijs er normaal voor zorgt dat je suiker minder goed proeft, zodat de ijsmakers er een paar extra scheppen indoen. Dat merk je niet bij consumptietemperatuur, maar wel als het ijs om wat voor reden dan ook gesmolten is. Dit is ook één van de reden dat warme frisdrank zo zoet is (de tweede reden is dat het zure koolzuur dat de zoete smaak maskeert er sneller uit ontsnapt bij hogere temperaturen), warm bier niet lekker is (vaak te bitter), en koude koffie alleen door de mensen met de meest geharde smaakpapillen gedronken kan worden.

Maar hoe komt het nou dat eten op een andere temperatuur anders smaakt? Wel, dat komt in essentie door twee processen:

1) smaak wordt voor een groot gedeelte bepaald door reuk, en de temperatuur van eten bepaalt welke aroma's ervan kunnen ontsnappen. Als je moeder vlees braadt of cake bakt ruik je dat door het hele huis, terwijl diepgevroren vlees of cakebeslag nauwelijks geuren verspreidt. De hoge temperatuur van het bakken en braden (en heet serveren!) zorgt ervoor dat er meer aroma's in de neus komen, en in andere verhoudingen dan bij lagere (of hogere) temperaturen. En die geurstoffen/aroma's beïnvloeden de smaak. Vandaar ook dat wijnsnobs hun wijn op een heel precieze temperatuur willen hebben: bij hogere en lagere temperaturen smaakt de wijn nèt iets anders.

2) je smaakpapillen zelf werken beter bij hogere temperaturen; als een smaakpapil een stofje proeft, zet de cel kanalen open die de smaak doorgeven aan de smaakzenuwen. Hoe hoger de temperatuur is, des te sterker gaan de kanalen open, zelfs als de hoeveelheid smaakstof hetzelfde is. Dit verklaart overigens ook waarom sommige experimentatoren iemand iets "zoets" of "zuurs" kunnen laten proeven door gewoon een deel van hun tong wat warmer te maken. Meer informatie over deze smaakkanalen is bijvoorbeeld hier te vinden, een samenvatting van een artikel van Talavera en collega's dat een paar jaar geleden in Nature is verschenen.

Deze processen vullen elkaar overigens aan: reuk en aroma's zijn belangrijker bij hoge temperaturen (omdat meer stoffen dan gasvormig zijn en geroken kunnen worden), de smaakpapillen zijn belangrijker bij lage temperaturen. Yoghurt en ijs zijn "lage temperatuur-voedsel", die te zoet (of zuur?) worden voor normale mensen bij hoge temperaturen. Koffie en thee verliezen hun aroma juist bij lage temperatuur omdat er dan minder gasvormige geurstoffen ontsnappen die geroken kunnen worden.

Als je ouder wordt verlies je heel langzaam smaakpapillen, al begin je daar alleen echt iets van te merken na je vijftigste. Je hebt dan meer smaakstof nodig om evenveel te proeven. Het was achteraf gezien dus logisch dat mijn grootvader zijn yoghurt warm liet worden, anders proefde hij hem nauwelijks. En waarschijnlijk kon hij daarom ook wijn drinken die veel te bitter was voor mijn vader. Voor de rest van ons is het dus misschien een goede tip om bonbons voor onze grootouders niet in een koelbox mee te nemen. En nu heb je een extra en wetenschappelijke reden om naar de aanmaningen van je moeder te luisteren: laat je ijsje niet smelten, en laat je (warme) eten niet koud worden. Dan smaakt het een stuk minder lekker. Al zou ik zelf nog willen experimenteren om erachter te komen bij welke temperaturen spruitjes het minst vies smaken...

EWL vrijdag 15 mei 2009: Mini-jubileum - mijn honderdste post

Vandaag zag ik dat ik 99 stukken had geschreven voor dit blog. Meer dan ik in de hele rest van mijn leven geschreven heb aan columns, puzzels, opiniestukken, wetenschappelijke artikelen, verhalen en musicals! Tijd om heel even stil te staan vóór mijn volgende post.

De "Labnotities van de Verbluffende Lameijerotti" heb ik vooral handig gevonden om ideeën en kennis die ik had te verspreiden over mijn vrienden en kennissen, bijvoorbeeld hoe je effectiever studeert (zoals de encyclopediseer-methode, of eindexamenstrategieën) , en over creativiteit ('de prof met de duizend ideeën'). En soms werkt de inspiratie ook de andere richting op, tenminste twee stukken heb ik op verzoek geschreven, over de effectiviteit van de zelfhulpmethode NLP ('Ratelband en de pudding') en over koolstofopslag om het broeikaseffect tegen te gaan ('Hoe krijg je koolstof weer terug in de grond?'). En er komen ook nog een paar stukken aan naar aanleiding van ideeën van mijn voormalige student Daan.

Ik heb verder veel positieve reacties gehad van mijn vrienden en kennissen. Eén ervan, Siavash, ken ik nog van een informatica-congres, en leest mijn schrijverijen via Google Translate in het Engels. Maar voor de rest heb ik positief commentaar gehad van veel van mijn vrienden en kennissen; Daan, Marie-Jetta, Oswald, Elisabeth, Pieter, Nelleke en dan nog een paar die ik niet vergeten ben maar van wie ik de lofprijzingen nu even niet kan vinden in mijn mailsysteem en die ik dus als goede wetenschapper niet met zekerheid durf te noemen.

Mijn bijdrage aan het internet als geheel is tot nog toe redelijk bescheiden geweest. Meest opvallend was dat mijn stuk over de "Doe het niet"-methode op de lijst van een psychiatrisch super-blog lijkt te staan, dat mijn serie over informatie kennelijk ergens intern op een pokersite staat, en dat ik tenminste een tijd geleden mijn stukken over Archimedes en Primo Levi tegenkwam op een grote blogzoekverzameling. Misschien ben ik nog niet zo beroemd in de Nederlandse "blogosfeer", aan de andere kant ben ik nog maar een paar maanden bezig, en dingen moeten groeien. Bovendien ben ik nog steeds mijn vaardigheden aan het aanscherpen, een van mijn vrienden zei dat hij merkte dat mijn stukken steeds beter werden.

Het meest opvallende (en misschien ook het belangrijkste) is het effect dat dit blog op mij heeft gehad. De discipline nodig voor een dagelijks blog heeft me geholpen veel harder en effectiever te werken aan mijn proefschrift dan voorheen. Ik heb ook herontdekt hoe leuk het is om over dingen te schrijven die mij (en hopelijk ook anderen!) interesseren. Door over wetenschap na te denken is mijn eigen kennis van hoe wetenschap werkt en hoe wetenschappers werken ook met sprongen gestegen. Een van mijn lievelingsafleveringen is nog steeds die waarin ik ontdekte dat professoren eigenlijk net zo werken als popsterren (zie hier). En de kennis die ik op heb gedaan en op aan het doen ben en al het reflecteren helpt me nu ook met een nieuw experimenteel project dat, als het goed gaat, heel erg nuttig zou zijn voor de universiteit Leiden. Maar laat ik daar niet op vooruitlopen.

Kortom: het schrijven van een blog heb ik zelf ervaren als soms tijdrovend of moeilijk, maar zeer belonend. Ik dank al mijn lezers voor hun aanmoediging en steun... en ik zou zeggen: op naar aflevering 200!

Eric-Wubbo

Wetenschappelijke reflecties (3) - wetenschap is geen schoolvak!

De vorige keer vertelde ik dat het wetenschapper zijn heel anders is dan wetenschap op school krijgen. Dus de natuurkunde, scheikunde of biologie die je op school krijgt lijkt niet erg veel op de natuurkunde, scheikunde of biologie zoals die beoefend wordt door natuurkundigen, scheikundigen of biologen.

Dat wil niet zeggen dat een schoolvak niets te maken heeft met zijn wetenschapsgebied: het schoolvak is in de kern de basale kennisstructuur van een vak. Het geeft basale kennis, oftewel feiten en technieken om wetenschappelijke problemen op te lossen. Zelfs Einstein gebruikte soms om nieuwe feiten af te leiden technieken die hij op school had geleerd, bijvoorbeeld differentiëren om uit snelheid de versnelling af te leiden, of integreren om krachten om te zetten naar energie. Een scheikundige die goed heeft opgelet weet wat HNO3 is, en zal de juiste verbindingen selecteren uit het lab als je hem of haar vraagt om natriumnitraat te maken.

Er is dan ook geen reden om lacherig te doen over schoolkennis: hoewel het vaak niet ontzettend uitgebreid is of de meest recente inzichten in een vakgebied heeft verwerkt, en hoewel door de lage motivatie van een deel van de klas een gemotiveerde leerling op school veel minder kan leren in de uren die voor een les staan dan als hij of zij thuis zou studeren, geeft school een goede basis voor verdere studie. Net zoals het leren van het alfabet je in staat stelt te lezen en te schrijven (wat nuttig is), zorgt het leren van zuren en basen, snelheden en krachten dat je een veel groter deel van natuurkundige en scheikundige boeken en tijdschriften kan lezen, begrijpen, en soms zelfs kan verbeteren.

De scheikunde op school is dus een onderdeel van de scheikunde als wetenschap, dus als scheikunde op school je doodverveelt kun je misschien beter geen scheikundige worden (tenzij je een erg oninspirerende docent hebt, dat kan schelen).

Scheikunde als wetenschap is echter meer dan schoolscheikunde: de feiten zijn de basis, net als de noten de basis zijn van een muziekstuk; maar als je noten kunt lezen kun je nog niet automatisch je geld verdienen als professioneel musicus.

Het eerste verschil tussen schoolscheikunde en beroepsscheikunde is dat een beroepswetenschapper problemen opzoekt. Op school heb je de 'luxe' dat een docent of een oefenboek je tot in den treure problemen geeft om op te lossen, als je wetenschapper bent zit je gewoon in een kantoortje, en moet je zelf bedenken welk probleem je wilt gaan oplossen. Op het eerste gezicht lijkt dat ongelofelijk luxe: je kunt de hele dag in je kantoor zitten en niets doen! In werkelijkheid krijg je geen geld als je niets doet en word je ontslagen, dus je moet wel een wetenschappelijk probleem vinden anders heb je al snel een ander probleem - dat van werkloosheid. Schoolproblemen zijn nuttig om te oefenen - maar het zijn geen "echte" problemen omdat het antwoord al bekend is. Je moet dus als wetenschapper op zoek naar problemen, naar vragen waarop het antwoord nog niet duidelijk is, of dingen die we nog niet kunnen maar wel zouden willen kunnen. Bijvoorbeeld: waarom zijn bepaalde materialen supergeleidend en andere niet? Of: hoe kun je mensen immuun maken tegen de varkensgriep? Dingen begrijpen is natuurlijk leuk, maar een wetenschapper moet voortdurend op zoek naar dingen die nog NIET begrepen worden; net als een dokter, om geld te verdienen, niet op zoek moet naar de gezonde mensen in zijn stad, maar naar de paar die toevallig net ziek zijn. Een wetenschapper moet dus per definitie "aan de grenzen van onze kennis" werken - omdat als hij werkt aan iets dat al volkomen begrepen is, hij geen geld krijgt.

Het tweede belangrijke verschil tussen schoolwetenschap en beroepswetenschap is dat de problemen vaak niet al te snel of gemakkelijk op te lossen zijn. Als een wetenschapper moet bepalen welke bacterie een nieuwe ziekte veroorzaakt krijgt hij geen multiple-choice van zijn docent: hij moet zelf bedenken welke methoden hij moet toepassen om het antwoord te achterhalen - en in tegenstelling tot een proefwerk waar je weet dat je een probleem moet oplossen als een zuur-base-probleem omdat het hoofdstuk daarover ging, heeft een wetenschapper van tevoren geen enkele informatie over hoe het probleem op te lossen zou zijn! En zoals gezegd, snel gaat het vaak ook niet: experimenten kosten veel tijd, zeker als je zelf alles moet voorbereiden en je geen TOA hebt die dat voor je doet. Bovendien kan een echte celkweek of synthese of DNA-isolatie dagen duren, en dat is vaak maar één stap van de vele stappen die nodig zijn om een resultaat te krijgen! Wetenschappers moeten geduldig zijn en iets lang vol kunnen houden; terwijl je op proefwerken misschien tien problemen oplost in 45 minuten, kan een wetenschapper gemakkelijk een half jaar of zelfs tien jaar bezig zijn met het oplossen van één probleem!

Het derde verschil is dat je als wetenschapper veel ondersteunende vaardigheden moet hebben die niet in het schoolvak zitten. Omdat je vaak geen leerkracht of oplettende baas hebt moet je jezelf goed kunnen motiveren door te gaan ondanks tegenslag, en om geld te verdienen moet je ook goed worden in het geven van presentaties, het schrijven van artikelen, en het netwerken met andere wetenschappers. Allemaal dingen die je niet op school leert (wel, presenteren tegenwoordig wel), maar die je wel moet ontwikkelen. Als je bijvoorbeeld een hekel hebt aan fondsenwerven (reclame voor jezelf maken), netwerken, of wetenschappelijk-rigoreuze teksten schrijven, is het de vraag hoe gelukkig je zal worden in een wetenschappelijke carrière.

Als je wetenschapper wilt worden, is het dus zeker handig goed te zijn in het betreffende schoolvak, maar het is niet genoeg: je moet nieuwsgierig genoeg zijn om nieuwe problemen te vinden, voldoende vindingrijk en vooral volhardend zijn om die problemen ook op te lossen, en beseffen dat je ook je presentatie-, schrijf- en netwerkvaardigheden zal moeten ontwikkelen. In de praktijk is de eerste factor het belangrijkst: je moet echt willen, je moet nieuwsgierig worden van onopgeloste problemen, dan komt het uithoudingsvermogen hopelijk vanzelf, al zal je zelfs dan vaak nog aanhikken tegen netwerken en communicatie... Maar vragen proberen te beantwoorden die je niet bijster interesseren is in elk geval geen goed idee. En dat is de belangrijkste les van mijn promotieperiode geweest. Dus voor je wetenschapper wilt gaan worden, stel jezelf een vraag. Niet: "Ben ik goed in scheikunde/biologie/natuurkunde" (zoals nogal veel leerlingen lijken te doen), maar "Heeft dit vak (onopgeloste?) problemen die me fascineren?"

Levensmanagement voor dummies

Abraham Lincoln schijnt ooit gezegd te hebben: "Ik interesseer me niet voor het geloof van iemand als zijn hond en kat er niet gelukkiger door zijn." Lincoln had het waarschijnlijk over hypocrisie (zoals de vader die zegt zijn kinderen belangrijk te vinden maar er nooit tijd mee doorbrengt, de baas die zegt dat integriteit een van zijn kernwaarden is maar zijn medewerkers onder druk zet de verkoopcijfers in een rapport "aan te passen" zodat hij een betere indruk maakt bij zijn superieuren, de heilige die onthechting van wereldse goederen bepleit maar zelf een verzameling Rolls Royces aanlegt), maar één ding is me altijd aan deze uitspraak opgevallen: Lincoln had het in plaats van over geloof ook over kennis kunnen hebben.

Vooral om relatie-experts heb ik zelf vaak gegniffeld. Tracey Cox, relatie-expert met verschillende boeken op de markt, heeft zelf nog nooit haar "soulmate" gevonden, en John Gray, auteur van de populaire "Mannen zijn van Mars, vrouwen van Venus"-boeken heeft zelf ook nogal wat relatieproblemen achter de rug, ook in tijd dat hij therapeut was! Nu zal ik niet zeggen dat ik een relatie heb, maar ik zal zeker niet durven te zeggen dat ik er een expert in ben! Idem geldt voor alle goeroes die jou vertellen hoe je rijk kan worden - terwijl zij alleen maar rijk zijn omdat mensen hen betalen om te horen hoe ze rijk kunnen worden! De vroege dood van een beroemde Nederlander die een magnetische "gezondheidsarmband" promootte heeft dat product ook logischerwijs geen goed gedaan.

Nu speelt toeval natuurlijk altijd een rol (een fanatieke jogger kan onder een auto komen of een aangeboren zwak hart hebben), maar over het algemeen is het goed om mensen een beetje te wantrouwen die jou vertellen hoe je iets succesvol kunt doen - maar het zelf niet succesvol schijnen te doen. Ikzelf bijvoorbeeld ben altijd wat skeptisch als ik naar gestresste tijdsmanagementsexperts luister.

Maar die kritische houding mag ik ook wat vaker op mezelf toepassen. Een paar maanden geleden leek ik eindelijk de oplossing te hebben gevonden voor het afschrijven van mijn proefschrift. Ik dacht er zelfs over om daar een lezing over te geven aan mijn worstelende mede-promovendi. Ik had door uitgebreid experimenteren (en HEEL veel mislukkingen) uiteindelijk het volgende programma bedacht, dat iedereen in zeven dagen van uitsteller tot een min of meer productief persoon zou kunnen maken.

1) kies er elke dag voor iets te doen waar je een goed gevoel van krijgt - al is het maar 5 minuten werk. [In mijn geval is dat mijn blog, omdat ik zo mijn kennis en gedachten met anderen kan delen]

Als je die ene taak volbracht hebt, mag je wat mij betreft de rest van de dag computerspelletjes spelen. Maar er is een kans dat je je na 1, 2 of vier dagen (of gelijk!) al zo goed voelt dat je wel meer wilt doen. Doe dan de tweede stap:

2) kies je belangrijkste taak, en ga daar aan werken, volgens de "doe het niet"-methode. Dat betekent: zeg bijvoorbeeld "ik ga niet aan mijn proefschrift werken, ik ga alleen maar mijn computer opstarten, ik ga niet aan mijn proefschrift werken, ik ga alleen maar de "proefschrift"-folder aanklikken..."

Met de "doe het niet"-methode heb je opnieuw een hindernis overwonnen. Misschien gaat alles nu gladjes... misschien ook niet. Voor de onvermijdelijke desillusie van "ik heb de hele dag aan mijn proefschrift gewerkt, en ik heb nog maar vier pagina's af" is er dan nog een derde methode:

3) richt je op handelingen, niet op resultaten. Oké: resultaten zijn belangrijk. Maar bij de meeste dingen in het leven krijg je ze niet meteen. En het is natuurlijk goed om af en toe te kijken of je wel erg efficient handelt. Maar verreweg het belangrijkste is: tel gewoon hoeveel tijd je hebt gewerkt, en geef jezelf daar een compliment voor. Al heb je maar een kwartier aan je proefschrift gewerkt, zeg tegen jezelf: "Ik heb een kwartier aan mijn proefschrift gewerkt vandaag! Joepie!" (dus niet: ik heb 15 uur en 45 minuten niet aan mijn proefschrift gewerkt, of "ik heb maar 1 pagina doorgelezen). Tel je inspanning!

Dat klinkt allemaal misschien mooi. En het werkte ook 6-7 weken redelijk goed voor me. Maar daarna was er weer een instorting. Wat was er misgegaan?

Het basale probleem was dat ik steeds ontevredener werd over mijn vooruitgang (ik werkte hard, maar had weinig resultaten, een bekend fenomeen met proefschriften). En ik begon strengere doelen aan mezelf te stellen ("ik wil morgen 6 uur aan mijn proefschrift werken"). En als ik dan faalde, werd ik moedeloos en ging helemaal niets meer doen. Kortom: ik was de derde regel vergeten.

Mijn project voorlopig is dus uitvinden hoe ik de derde regel kan verfijnen en aanscherpen en nog meer "Eric-Wubbo-bestendig" maken. In elk geval, zoals met deze post zichtbaar is, ben ik weer begonnen met de eerste regel. Doe elke dag iets waar je blij van wordt... Laten we de komende dagen kijken wat er verder van mijn goede voornemens terecht komt...

De slimme abt van Hanoi

"Lang geleden, bij het begin der schepping, toen de wereld net ontstaan was, sprak de oppergod Brahma tegen de monniken van Zijn klooster in de stad Hanoi:
'Aanschouw de binnenplaats'
Tot de verbazing van de monniken waren er op de binnenplaats, die net nog leeg was geweest op wat gras en stof na, drie palen te zien. Op de eerste paal zat een groot aantal gouden schijven, een enorme gouden schijf omringde de onderkant van de paal, een iets kleinere gouden schijf lag daarbovenop, een nog iets kleinere lag daar weer bovenop, totdat er uiteindelijk net onder de top van de eerste paal een piepklein gouden schijfje lag.
'Zoals iedere dag anders moet zijn en alles wat ontstaan is weer moet vergaan, zo zullen jullie Mijn klok bijhouden. Het is jullie taak elke dag een schijf te verplaatsen van de ene naar de andere paal, totdat alle 64 gouden schijven van de eerste naar de laatste paal zullen zijn overgebracht, wat de Laatste Dag zal zijn. Volgens de wetten van de kosmische harmonie mag er nooit een grotere schijf op een kleinere schijf liggen. En maak geen fout in de verplaatsing, of riskeer mijn toorn. Morgen, bij het ochtendgloren, moet de eerste schijf verplaatst zijn."

Ineens was Brahma verdwenen, maar de drie palen met hun gouden schijven stonden nog steeds op de binnenplaats. Alle monniken keken naar de abt, die van de eerste naar de tweede naar de derde paal keek.

"Wat moeten we doen, o abt?"

De abt lachte zenuwachtig.

"Maak jullie geen zorgen. Ik heb alles onder controle." En hij liep snel naar zijn kamer om te mediteren.

Tot diep in de nacht konden de monniken de abt horen ijsberen in zijn kamer. De abt was geen wiskundige (aan het begin van de wereld was de wiskunde namelijk nog niet uitgevonden) en hij had kennelijk veel moeite met het vinden van de juiste eerste stap. Alle monniken waren dan ook al in slaap gevallen toen de prior (de onder-abt) wakker werd van een gebons op zijn deur.

"Opstaan, broeder" - het was de abt. "Ik heb een taak voor je."

Slaapdronken opende de prior de deur, waarna zijn superieur de strategie uitlegde.

"Na veel nadenken, broeder, is het mij duidelijk dat ik als abt veel te belangrijk ben om elke dag met gouden schijven te sjouwen. Zoals ik de belangrijkste persoon hier ben, zo zal ik alleen de belangrijkste en grootste gouden schijf verplaatsen. Jij hebt de opdracht de bovenste 63 schijven naar de tweede paal te plaatsen, daarna zal ik de grootste schijf naar de derde paal verplaatsen, en dan mag jij het werk afronden door de 63 kleinere schijven allemaal keurig daar weer op te stapelen. O ja, en je moet de eerste schijf vóór de komende ochtend geplaatst hebben. Slaap lekker."

De prior was te slaperig om goed te realiseren wat er gebeurd was, maar nadat de abt was vertrokken en luid in zijn cel ernaast lag te snurken, besefte de prior dat hij een probleem had. Drie-en-zestig gouden schijven verplaatsen was veel ingewikkelder dan hij kon oplossen. Maar omdat hij een belangrijke broeder was, waarom kon hij dan niet het trucje van de abt toepassen? Zo werd drie minuten later de kloosteroudste gewekt, met de opdracht de 62 bovenste schijven naar de laatste paal te verplaatsen, zodat de prior de 63e schijf naar de 2e paal kon verplaatsen, waarna de kloosteroudste weer die 62 schijven naar de middelste paal moest verplaatsen zodat alle schijven klaar zouden zijn voor het verplaatsen van de grootste gouden schijf door de abt.

De kloosteroudtse vond dat echter ook te ingewikkeld, en gaf de op één na oudste monnik de opdracht de 61 bovenste schijven naar de middelste paal te verplaatsen, zodat de oudste monnik de 62e schijf naar de derde paal kon verplaatsen, zodat... En omdat er precies 64 monniken in het klooster waren verplaatste de jongste novice de volgende ochtend de eerste gouden schijf, op een manier die Brahma behaagde.

-----------------------------------------------------------------------------------------

Je beseft misschien dat dit maar een sprookje is, en ook nog dat dit een sprookje is dat waarschijnlijk is verzonnen door een wiskundige (immers, wiskunde gaat er gemakkelijk van uit dat de wereld volgens wiskundige regels geregeerd wordt, en bovendien dat alles onveranderlijk is). Het verhaal van de torens van Hanoi is officieel bedacht door de Franse wiskundige Edouard Lucas, hoewel volgens sommigen de echte uitvinder Harrison Heath was, die dol was op schijfpuzzels en aan wie we ook "vier-op-een-rij" te danken hebben.

Maar interessanter dan de ontstaansgeschiedenis van de puzzel is zijn oplossing. De abt lijkt erg flauw doordat hij zijn werk afschuift op zijn ondergeschikten. Maar in werkelijkheid is dat een erg slimme oplossing omdat de abt het probleem kleiner maakt. Een probleem met 64 schijven wordt een probleem met 63 schijven wordt een probleem met 62 schijven... tot het uiteindelijk een doodeenvoudig probleem met één schijf is.

Zo'n aanpak van problemen wordt "recursie" genoemd. Een standaardvoorbeeld van recursie is het berekenen van faculteiten (1! = 1, 2! = 2x1=2, 3!=3x2x1=6, 4!=4x3x2x1=24, 5!=...) die kan worden samengevat tot de volgende twee regels.

Als n=1, dan n! = 1
Als n>1, dan n! = n x (n-1)!

Als je dus 3! wilt berekenen werkt de eerste regel niet, volgens de tweede regel moet je 3 vermenigvuldigen met 2!. Dat weet je ook niet, de eerste regel geldt ook niet voor 2!, maar de tweede regel zegt dat 2!=2x1!. 1! weet je (dat is 1), dus 2! wordt 2x1 = 2, en 3! wordt 3x2=6, wat inderdaad het juiste antwoord is.

De oplossing van de Hanoi-puzzel ziet er zo uit:

Verplaats (n schijven, van bron_toren, via hulp_toren, naar doel_toren)
Als n>=2 schijven:
Verplaats(n-1 schijven, van bron_toren, via doel_toren, naar hulp_toren)
Verplaats schijf van bron_toren naar doel_toren
Als n>=2 schijven:
Verplaats(n-1 schijven, van hulp_toren, via bron_toren, naar doel_toren)

Dit klinkt heel ingewikkeld, maar probeer het eens met 2 schijven. De intuitieve oplossing is de bovenste schijf naar de middelste toren te verplaatsen, de onderste schijf direct naar de doeltoren, en dan de bovenste schijf daarbovenop te plaatsen. En dat klopt ook met het algoritme: als je twee schijven van toren 1 via toren 2 naar toren 3 verplaatst, moet je eerst 1 schijf verplaatsen van toren 1 'via toren 3' naar toren 2. Via toren 3 is hier niet nodig, omdat het er maar eentje is, dus direct van 1 naar 2. Dan de onderste schijf van 1 naar 3, tenslotte de kleinste schijf van de hulptoren 2 naar de doeltoren 3!

De meeste studenten die ik over recursie heb verteld worden in het begin heel erg duizelig, en zelfs verward van het begrip. Recursie is echt iets dat je moet bestuderen, voorbeelden bekijken, en als je dat een paar avonden hebt gedaan voor het slapen gaan begrijp je het ineens. En dat is al snel een "Eureka"-moment waarna het ineens lijkt alsof je veel meer van de wereld begrijpt en een stuk slimmer bent geworden. Bovendien heb je dan ineens een slimme extra methode om sommige ingewikkelde problemen eenvoudig op te lossen, van het ontdekken van het juiste pad in een doolhof tot het vinden van een woord in een woordenboek. Daar vertel ik misschien een volgende keer over, want recursie is verrassend veelzijdig. Maar laten we het nu nog even eenvoudig houden. Als je denkt dat je recursie begrijpt, probeer dan eens te voorspellen naar welke paal de jongste novice de eerste schijf verplaatste. Als je dàt weet, dan zou je alvast een zeer goede indruk maken mocht je ooit solliciteren voor het abt-schap van een door de oppergod aangewezen wereldklok-bijhoudend klooster...