Gisteren wilde ik een oude zieke oudtante opvrolijken en ging langs in het verzorgingstehuis waar ze tijdelijk zit tot haar heup is opgeknapt. Mijn andere oudtante, haar zus, was er ook, en we kletsten gezellig over het dagelijks leven en de musical die ik aan het schrijven ben, tot ik bedacht dat ze het misschien leuk zouden vinden te zien dat weer een van mijn stukken gepubliceerd was, waarop ik het tijdschrift uit mijn tas haalde. In mijn enthousiasme had ik echter één detail over het hoofd gezien... dat tijdschrift was de "Spino".
Voor degenen die de "Spino" niet kennen: de Spino is het tijdschrift voor jonge humanisten, en voor degenen die ooit van humanisten gehoord hebben maar geen idee hebben wat dat nou precies zijn: humanisten zijn mensen die niet bij een kerk aangesloten zijn, en soms niet eens in God geloven. Vroeger waren humanisten vaak mensen die riepen dat God niet bestond (geen wonder dat Christenen een hekel aan hen hadden), tegenwoordig zijn humanisten milder, en vragen doorgaans alleen maar dat het mensen is toegestaan geen godsdienst aan te hangen. Maar zelfs dat is eigenlijk al teveel gevraagd, naar de reactie van mijn oudtantes te beoordelen.
Mijn jongste oudtante (een prille 85 jaar) begon gelijk over het Darwinjaar, dat dat zo'n onzin was, want een mens kon toch nooit uit een dom beest als een aap ontstaan (voor degenen onder jullie die dat ook wonderbaarlijk vinden, kijk eens of je in de bibliotheek de boeken van Frans de Waal kan vinden, zoals “De aap en de sushimeester” en “Chimpanseepolitiek”; apen kunnen heus wel denken, al is het nog niet zo goed als mensen. Het zijn bovendien razendinteressante boeken). Ik knikte beleefd, beseffend dat het verdraaid moeilijk was om me hier uit te praten (evolutie aannemelijk te maken is moeilijk tegenover iemand die 85 jaar lang is opgevoed in wonderen te geloven). Maar ik besefte ook iets anders: namelijk dat mij inderdaad immoreel gedrag verweten kon worden.
Immers, als ik mensen vertel dat evolutie echt is, zouden mensen kunnen gaan denken dat de Bijbel niet waar is - en dat ze dus niet in God hoeven te geloven, als er toch onzin in de Bijbel staat. En dan zouden de kerken leegstromen... en zou de wereld daar echt een betere plaats van worden?
Wetenschappers kunnen eerlijk zijn, maar de boodschap die wetenschappers geven is in veel opzichten "onblij": de aarde is niet het middelpunt van het universum, de mens is niet het hoogtepunt van de schepping, het leven heeft waarschijnlijk geen doel en of we eeuwig leven is uitermate twijfelachtig. Stel je voor dat iedereen dat zou geloven! De wereld zou waarschijnlijk inderdaad killer en harder zijn, met een gevoel van zinloosheid, minder troost voor nabestaanden, minder hoop op een beter leven voor de verdrukten...
Er is wel een lichtpuntje: onblijde boodschappen kunnen doorgaans niet concurreren met blijde boodschappen. Mensen willen horen dat ze speciaal en uitverkoren zijn, dat ze eeuwig zullen leven en een beter leven zullen krijgen in het hiernamaals, dat er een wereld zal komen vol liefde en zonder oorlog. Het is net als het kopen van dagcreme: hoewel dagcreme helemaal niet helpt tegen rimpels, zullen de meeste mensen toch de dagcreme kopen van de man die belooft dat de rimpels zullen verdwijnen, inplaats de identieke dagcreme van de eerlijke wetenschapper die zegt dat dagcremes toch niets uitmaken. Mensen verkiezen toch hoop boven wanhoop, al is de wanhoop beter beargumenteerd.
Het is de taak van de wetenschappers om bepaalde onaangename boodschappen te verkondigen - zoals over het broeikaseffect en het gat in de ozonlaag - zodat we er met ons allen wat aan kunnen doen om de mensheid en de wereld te redden. Maar pratend met mijn oudtantes besefte ik dat geen van tweeën er iets aan zou hebben in evolutie te geloven. Als ze veel gelukkiger zijn met hun huidige geloof, is het dan echt moreel om hen die mooie wereld af te nemen? Misschien dat de uiteindelijke oplossing een soort "tolerant" geloof is, dat beseft dat wetenschap nooit zal weten of God bestaat, en of er een doel is voor het leven - maar dat wetenschap ook nooit zal kunnen bewijzen dat het niet zo is. Er is wetenschappelijk geen bezwaar tegen in God te geloven, hoop te hebben op eeuwig leven en je naasten lief te hebben. En... als er twee gelovigen zouden zijn, en de een besteedt zijn leven aan het verkondigen dat de wereld in zes dagen geschapen is, en de tweede besteedt zijn leven aan het helpen van de noodbehoevenden, het troosten van de verdrietigen, en het hoop geven aan de hopelozen - op welke van de twee zou God het meest trots zijn?
woensdag 25 februari 2009
dinsdag 24 februari 2009
Hoe werkt wetenschap (11) – een artikel schrijven
Een wetenschappelijk artikel schrijven is in principe erg eenvoudig: je schrijft eerst op wat je wilde bereiken of uitzoeken (bijvoorbeeld: een methode ontdekken om aardbeien in kamelen te veranderen), dan wat je gedaan hebt (toverformule 101a, 101b en 101c gebruikt) en tenslotte de resultaten (101a veranderde de aardbeien in aardappels, 101b veranderde de aardbeien in stropdassen, en 101c veranderde de aardbeien in belastingambtenaren). Als je dat hebt gedaan zet je er een samenvatting boven (“Formules 101a, 101b en 101c zijn niet geschikt om aardbeien in kamelen te veranderen”) en een pakkende titel “Failure of spells 101a, 101b and 101c to transform strawberries into camels”. Als je je bijzonder creatief voelt kun je nog een discussie toevoegen over wat je denkt dat de resultaten betekenen, of hoe je het anders kunt aanpakken. Globaal bestaat een artikel dus uit:
-Titel (waar gaat het over)
-Samenvatting (zodat mensen weten wat je hebt ontdekt, en erachter komen of ze door moeten lezen)
-Inleiding: wat is het probleem of raadsel, wat wilde je bereiken
-Methoden: wat heb je gedaan
-Resultaten: wat gebeurde er
(eventueel) Discussie/conclusie: als het niet werkte – waarom denk je dat het niet werkte. Als het wel werkte – hoe kan het beter, of kun je de methode/uitvinding ook op andere dingen toepassen?
Als je het zo leest is het schrijven van een wetenschappelijk artikel dus niet zo moeilijk. Maar er is in de praktijk één groot probleem. Het artikel moet namelijk ook nog indrukwekkend zijn.
Als ik zeg dat een artikel indrukwekkend moet zijn, gaat het er niet alleen om dat het resultaat van je onderzoek indrukwekkend is, bijvoorbeeld dat je een nieuw geneesmiddel tegen kanker hebt ontdekt. Het gaat er vooral om dat andere wetenschappers de indruk krijgen dat jij als wetenschapper intelligent en kundig bent. Maar het probleem is juist dat wetenschap zo ingewikkeld is dat zelfs de slimste wetenschappers soms gewoon dingen uitproberen, en dat er vaak iets heel anders uitkomt dan je verwacht (zoals ook beschreven in mijn stuk over wetenschappelijke verrassingen).
Ik heb verteld dat mijn boodschappenmandjes-onderzoek ontstond omdat een van mijn professoren zei “zou het niet leuk zijn om dat te doen?” Dat is de waarheid, maar die kun je helaas niet zo in een artikel zetten. Sommige professoren raden dan ook aan te beginnen met de resultaten, en de inleiding zo te maken dat het lijkt alsof je altijd al die resultaten wilde. Bijvoorbeeld, als je een middel tegen verkoudheid wilde maken maar de stof die je hebt gemaakt zorgt ervoor dat je haar groen wordt, dan ga je niet in je inleiding schrijven “We wilden eigenlijk een geneesmiddel tegen verkoudheid maken, maar dat lukte niet”. In de wetenschap gaat bijna niets zoals je bedoelt of verwacht – maar in artikelen moet je wèl doen alsof alles gepland was. Dit zou je de Eerste Grote Bluf van de wetenschap kunnen noemen: doen alsof je wilde bereiken wat je bereikt hebt. Het is net alsof Hillary Clinton zou zeggen dat ze altijd minister van buitenlandse zaken heeft willen worden, en om dat te bereiken zich kandidaat heeft gesteld voor president. Het artikel over het groene haar zou dus iets zeggen als “Vele mensen zijn verveeld door de saaie 'natuurlijke' haarkleuren als blond, rood of bruin, dus gingen wij op onderzoek uit naar stoffen die haren een andere kleur zouden geven – maar zonder het gedoe van haren verven!”
Het schrijven van een wetenschappelijk artikel is dus een stuk moeilijker is dan gewoon vertellen wat je hebt gedaan – je moet een mooi klinkende reden bedenken voor je onderzoek, al had je die misschien helemaal niet. Ik kon dus niet zeggen dat mandjesanalyse een idee van mijn professor was dat me wel interessant leek – dus moest ik iets verzinnen dat een stuk indrukwekkender klonk. En dat was niet makkelijk. Hoe het me gelukt is... (wordt vervolgd)
-Titel (waar gaat het over)
-Samenvatting (zodat mensen weten wat je hebt ontdekt, en erachter komen of ze door moeten lezen)
-Inleiding: wat is het probleem of raadsel, wat wilde je bereiken
-Methoden: wat heb je gedaan
-Resultaten: wat gebeurde er
(eventueel) Discussie/conclusie: als het niet werkte – waarom denk je dat het niet werkte. Als het wel werkte – hoe kan het beter, of kun je de methode/uitvinding ook op andere dingen toepassen?
Als je het zo leest is het schrijven van een wetenschappelijk artikel dus niet zo moeilijk. Maar er is in de praktijk één groot probleem. Het artikel moet namelijk ook nog indrukwekkend zijn.
Als ik zeg dat een artikel indrukwekkend moet zijn, gaat het er niet alleen om dat het resultaat van je onderzoek indrukwekkend is, bijvoorbeeld dat je een nieuw geneesmiddel tegen kanker hebt ontdekt. Het gaat er vooral om dat andere wetenschappers de indruk krijgen dat jij als wetenschapper intelligent en kundig bent. Maar het probleem is juist dat wetenschap zo ingewikkeld is dat zelfs de slimste wetenschappers soms gewoon dingen uitproberen, en dat er vaak iets heel anders uitkomt dan je verwacht (zoals ook beschreven in mijn stuk over wetenschappelijke verrassingen).
Ik heb verteld dat mijn boodschappenmandjes-onderzoek ontstond omdat een van mijn professoren zei “zou het niet leuk zijn om dat te doen?” Dat is de waarheid, maar die kun je helaas niet zo in een artikel zetten. Sommige professoren raden dan ook aan te beginnen met de resultaten, en de inleiding zo te maken dat het lijkt alsof je altijd al die resultaten wilde. Bijvoorbeeld, als je een middel tegen verkoudheid wilde maken maar de stof die je hebt gemaakt zorgt ervoor dat je haar groen wordt, dan ga je niet in je inleiding schrijven “We wilden eigenlijk een geneesmiddel tegen verkoudheid maken, maar dat lukte niet”. In de wetenschap gaat bijna niets zoals je bedoelt of verwacht – maar in artikelen moet je wèl doen alsof alles gepland was. Dit zou je de Eerste Grote Bluf van de wetenschap kunnen noemen: doen alsof je wilde bereiken wat je bereikt hebt. Het is net alsof Hillary Clinton zou zeggen dat ze altijd minister van buitenlandse zaken heeft willen worden, en om dat te bereiken zich kandidaat heeft gesteld voor president. Het artikel over het groene haar zou dus iets zeggen als “Vele mensen zijn verveeld door de saaie 'natuurlijke' haarkleuren als blond, rood of bruin, dus gingen wij op onderzoek uit naar stoffen die haren een andere kleur zouden geven – maar zonder het gedoe van haren verven!”
Het schrijven van een wetenschappelijk artikel is dus een stuk moeilijker is dan gewoon vertellen wat je hebt gedaan – je moet een mooi klinkende reden bedenken voor je onderzoek, al had je die misschien helemaal niet. Ik kon dus niet zeggen dat mandjesanalyse een idee van mijn professor was dat me wel interessant leek – dus moest ik iets verzinnen dat een stuk indrukwekkender klonk. En dat was niet makkelijk. Hoe het me gelukt is... (wordt vervolgd)
maandag 23 februari 2009
Liefde is een eiland van emoties – in een oceaan van uitgaven
Op Valentijnsdag had ik toevallig zin in lekker eten. Helaas: de restaurants zaten vol. En dat was ergens wel logisch. Valentijnsdag is officieel een dag van liefde. Maar als je rondkijkt zie je dat in de praktijk Valentijnsdag ook (of misschien vooral!) een dag van luxe is – de bioscopen worden druk bezocht, de goede restaurants zijn volgeboekt, en de snoepwinkels zijn gevuld met knalroze en suikerzoete liefdessnoepjes. Het is gemakkelijk cynisch te doen over de winkeliers die feestdagen commercialiseren en de oprechte emoties van mensen uitbuiten om er zelf beter van te worden. Maar het echte verhaal achter de Valentijnsaankopen is veel verrassender.
“Liefde is een eiland van emoties in een oceaan van uitgaven”, zei een wijsgeer eens, vèr voordat Valentijnsdag populair was. Julius Caesar was er al berucht om dat hij geld leende van Romeinse geldschieters om gouden sieraden te kopen voor Gallische schonen. Denk aan de romantische dingen die je in films ziet: in romantische films rijdt de man in een sportauto in plaats van in een lelijk eendje, het paar eet in een duur restaurant in plaats van bij de McDonalds, de vrouw krijgt rozen inplaats van de halfgeknakte margrieten die de bloemist had weggegooid.
Mocht je ooit nog een romantische film zien, let dan maar eens op in hoeveel gevallen rijkdom tentoon wordt gespreid in plaats van armoede. Dat is het eerste dat opvalt: romantiek is rijk. En sommigen van jullie zal misschien ook een tweede ding zijn opgevallen: in verreweg de meeste gevallen is het de man die zijn rijkdom tentoon moet spreiden.
Dat is omdat rijkdom voor veel mensen (en vooral voor mannen) een zogenaamde “fitnessindicator” is – ofwel iets dat de kwaliteit van een man aangeeft. Een slimme, ondernemende man zal veel meer geld verdienen dan de gemiddelde man, en meer vrouwen aantrekken omdat vrouwen graag slimme, ondernemende zonen en dochters willen hebben, die ook weer meer partners aantrekken etc. Hoewel het ook had kunnen zijn dat de evolutie ervoor gezorgd zou hebben dat vrouwen een voorkeur hebben voor domme losers, is het nou eenmaal niet zo, misschien omdat miljonair zijn moeilijker is dan arm zijn, en iets zegt over je “kwaliteit”. En als je toch een man moet hebben, kan het maar beter een goede zijn!
De winkeliers en restaurateurs zijn dus niet de schuldigen van het ontzettende materialisme die liefde lijkt op te roepen en te vereisen. Mocht je zelf als jongen een meisje willen versieren, is het bij het nog romantischer te maken van je versierpogingen de vraag die je jezelf moet stellen: hoe zou ik hier meer geld aan kunnen uitgeven (zolang je geen gouden ringen geeft aan onbekende vrouwen, maar dat is weer een ander verhaal). Maar degenen die niet rijk genoeg zijn of het milieu willen sparen zijn niet bij voorbaat afgeschreven. Want je kunt het ook proberen met een liefdesgedicht, een serenade, of een origineel uitje – creativiteit wordt ook enorm gewaardeerd, misschien omdat het een teken is dat je slim bent, net als rijkdom een soort teken van slimheid is. Al kost creativiteit inderdaad veel meer moeite dan voor de standaard-aanbiedingen te kiezen. Geen wonder dat de restaurants op Valentijnsdag vol zijn...
“Liefde is een eiland van emoties in een oceaan van uitgaven”, zei een wijsgeer eens, vèr voordat Valentijnsdag populair was. Julius Caesar was er al berucht om dat hij geld leende van Romeinse geldschieters om gouden sieraden te kopen voor Gallische schonen. Denk aan de romantische dingen die je in films ziet: in romantische films rijdt de man in een sportauto in plaats van in een lelijk eendje, het paar eet in een duur restaurant in plaats van bij de McDonalds, de vrouw krijgt rozen inplaats van de halfgeknakte margrieten die de bloemist had weggegooid.
Mocht je ooit nog een romantische film zien, let dan maar eens op in hoeveel gevallen rijkdom tentoon wordt gespreid in plaats van armoede. Dat is het eerste dat opvalt: romantiek is rijk. En sommigen van jullie zal misschien ook een tweede ding zijn opgevallen: in verreweg de meeste gevallen is het de man die zijn rijkdom tentoon moet spreiden.
Dat is omdat rijkdom voor veel mensen (en vooral voor mannen) een zogenaamde “fitnessindicator” is – ofwel iets dat de kwaliteit van een man aangeeft. Een slimme, ondernemende man zal veel meer geld verdienen dan de gemiddelde man, en meer vrouwen aantrekken omdat vrouwen graag slimme, ondernemende zonen en dochters willen hebben, die ook weer meer partners aantrekken etc. Hoewel het ook had kunnen zijn dat de evolutie ervoor gezorgd zou hebben dat vrouwen een voorkeur hebben voor domme losers, is het nou eenmaal niet zo, misschien omdat miljonair zijn moeilijker is dan arm zijn, en iets zegt over je “kwaliteit”. En als je toch een man moet hebben, kan het maar beter een goede zijn!
De winkeliers en restaurateurs zijn dus niet de schuldigen van het ontzettende materialisme die liefde lijkt op te roepen en te vereisen. Mocht je zelf als jongen een meisje willen versieren, is het bij het nog romantischer te maken van je versierpogingen de vraag die je jezelf moet stellen: hoe zou ik hier meer geld aan kunnen uitgeven (zolang je geen gouden ringen geeft aan onbekende vrouwen, maar dat is weer een ander verhaal). Maar degenen die niet rijk genoeg zijn of het milieu willen sparen zijn niet bij voorbaat afgeschreven. Want je kunt het ook proberen met een liefdesgedicht, een serenade, of een origineel uitje – creativiteit wordt ook enorm gewaardeerd, misschien omdat het een teken is dat je slim bent, net als rijkdom een soort teken van slimheid is. Al kost creativiteit inderdaad veel meer moeite dan voor de standaard-aanbiedingen te kiezen. Geen wonder dat de restaurants op Valentijnsdag vol zijn...
EWL maandag 23 februari 2009
Een tijdje geen updates - het in mijn leven verwerken van bloggen ging niet altijd even gemakkelijk, en ik heb (excuses voor de onaangekondigdheid!) een week of twee vrijaf genomen om mijn strategieën te herzien. Maar ik blijf schrijven over wetenschap en het leven leuk vinden, en zal het dus weer gaan proberen! Zoals gezegd wordt - het gaat er in het leven niet om dat je nooit valt, maar dat je weer terugstuitert. En dat stuiteren zal ik zowel doen met enthousiasme als met ... liefde!
woensdag 11 februari 2009
Archimedes en de kroon van de tiran
Toen ik op de lagere school zat, hadden al mijn klasgenoten een idool – meestal een popster, of een voetbalheld. Maar als mij om mijn idool werd gevraagd, vond ik het moeilijk antwoord te geven. Ik luisterde niet naar popmuziek, en hield niet van voetbal. Waarom zou ik dan zoals een zanger of voetballer willen worden? Toch stond ik niet helemaal boven de idolenverering; er was iemand die ik erg bewonderde, een wetenschapper. Niet Einstein (al was dat een erg aardige man), niet Newton (al was dat een ontzettend akelige persoon), maar Archimedes.
Archimedes van Syracuse (±287 v Chr - 212 v Chr) is bij de meeste mensen hoogstens bekend als de bebaarde man die in zijn bad zat, “Eureka” (Grieks voor “ik heb het gevonden”) riep en uit zijn bad sprong en naakt over straat rende. Maar dat is lang niet het enige wat hij heeft gedaan. Hij was een wiskundige, die het getal pi benaderde en bewees dat een bol die precies in een cylinder paste 2/3 van het oppervlak en het volume van de cylinder had. Hij was een natuurkundige, die voor het eerst de wet beschreef dat de opwaartse druk op een voorwerp in water gelijk is aan het gewicht van de verplaatste vloeistof (daarom kunnen metalen schepen met veel lucht erin dus op water drijven, zolang ze maar niet lek zijn), en een uitvinder, die verschillende wapens zou hebben ontworpen om de Romeinen uit zijn woonplaats Syracuse (een havenstad in Sicilië) te houden, onder andere een soort enorme kraanhaak waarmee vijandige schepen uit het water konden worden getild. Maar Archimedes heeft ook een schroef uitgevonden om water omhoog te hevelen, de "schroef van Archimedes", die nog altijd in veel landen gebruikt wordt om akkers van water te voorzien.
Archimedes was dus geen superspecialist in een klein vakgebiedje (al wordt hij zeker beschouwd als een van de grootste wiskundigen aller tijden), maar een soort all-round wetenschapper/uitvinder/Willie Wortel. Het verhaal van de “Eureka” komt ook van zo'n moment, waarop hij als de slimmerik van Syracuse te hulp werd geroepen.
Syracuse had in die tijd namelijk een tiran, Hiëron II. Dat Hiëron een tiran was betekent overigens niet dat hij een slecht persoon was – tiran was de titel die de Grieken (Syracuse is nu deel van Italië, maar was toen een Griekse kolonie) aan een staatshoofd gaven die geen koning was. Dat betekent niet dat Hiëron geen koning wilde worden, en hij had een goudsmid opdracht gegeven om een gouden kroon voor hem te maken. Toen echter de goudsmid de bestelde kroon leverde en Hiëron verzekerde dat het echt puur goud was, begon de tiran te twijfelen. Was die goudsmid wel eerlijk, of had hij het goud met andere metalen gemengd zodat hij meer in rekening kon brengen voor het “echte goud”? Maar hoe kom je erachter of een voorwerp echt van zuiver goud is? Op dat moment besloot Hiëron het erkende genie van Syracuse, Archimedes, om hulp te vragen.
Hoe bepaal je nou of iets puur goud is zonder het te beschadigen? In die tijd had je nog geen massaspectroscopie, en de kroon omsmelten om te kijken of het metaalmengsel puur goud was kon natuurlijk niet. Maar als de tiran een vraag stelde, kon je beter antwoord geven. En dat antwoord kon beter goed zijn. Archimedes heeft er ongetwijfeld lang over zitten peinzen, tot hij naar het badhuis ging (in die tijd had je nog geen douches thuis). En terwijl hij zich in het water liet glijden en zag dat er water over de rand van zijn bad liep – dat was waarschijnlijk het moment van de flits van inzicht.
Toen Archimedes zich in bad liet glijden liep er natuurlijk evenveel water uit het bad als er Archimedes IN het bad ging, dat wil zeggen dat het volume van het water dat eruit liep gelijk was aan het volume van de Archimedes die erin ging. Het was dus doodgemakkelijk om het volume van Archimedes te bepalen door te meten hoeveel water er over de rand gespoeld was, al kon je dat niet netjes met wiskunde berekenen omdat Archimedes geen mooie kubus of bol was. En als het met Archimedes kon – dan ook met een kroon! De kroon wegen was gemakkelijk, en door het in water onder te dompelen en te kijken hoeveel water over de rand liep was het mogelijk te bepalen wat het volume van de kroon was. Archimedes wist hoe zwaar elke kubieke centimeter goud was (19,3 gram). Zilver en alle andere bekende metalen waren een stuk lichter; zilver zo'n 10 gram per kubieke centimeter, lood 11 gram per kubieke centimeter (je zou dus eigenlijk moeten spreken van goudzwaar inplaats van loodzwaar, goud is veel zwaarder dan lood). Als de kroon dus 450 gram woog, en 30 cm^3 water uit de pot deed lopen waarin hij was ondergedompeld, was de dichtheid dus 450g/30 cm^3 = 15 g/cm^3 – dat is lichter dan goud, dus dan zou de goudsmid stiekem goedkopere metalen door de kroon gemengd hebben.
De kroon was inderdaad lichter dan hij zou zijn als hij van puur goud was geweest, en Archimedes stelde Hiëron hiervan op de hoogte. De geschiedenis vermeldt niet wat er toen met de goudsmid is gebeurd, al was het in die tijd niet verstandig om een tiran voor de gek te houden.
Op het graf van Archimedes in Syracuse staat een cylinder met een bol die er precies in past - van al zijn prestaties was Archimedes het meest trots op zijn bewijs dat de bol in de cylinder precies 2/3 van het volume en het oppervlak van de cylinder heeft. Hij zou waarschijnlijk zuchten als hij zou weten dat hij door de meeste mensen juist niet herinnerd wordt om zijn briljante wiskundige bewijzen, maar wegens die ene keer dat hij naakt over straat liep. Zo gaat het in het leven. Maar mocht het hem troosten: hij is in elk geval mijn idool.
Archimedes van Syracuse (±287 v Chr - 212 v Chr) is bij de meeste mensen hoogstens bekend als de bebaarde man die in zijn bad zat, “Eureka” (Grieks voor “ik heb het gevonden”) riep en uit zijn bad sprong en naakt over straat rende. Maar dat is lang niet het enige wat hij heeft gedaan. Hij was een wiskundige, die het getal pi benaderde en bewees dat een bol die precies in een cylinder paste 2/3 van het oppervlak en het volume van de cylinder had. Hij was een natuurkundige, die voor het eerst de wet beschreef dat de opwaartse druk op een voorwerp in water gelijk is aan het gewicht van de verplaatste vloeistof (daarom kunnen metalen schepen met veel lucht erin dus op water drijven, zolang ze maar niet lek zijn), en een uitvinder, die verschillende wapens zou hebben ontworpen om de Romeinen uit zijn woonplaats Syracuse (een havenstad in Sicilië) te houden, onder andere een soort enorme kraanhaak waarmee vijandige schepen uit het water konden worden getild. Maar Archimedes heeft ook een schroef uitgevonden om water omhoog te hevelen, de "schroef van Archimedes", die nog altijd in veel landen gebruikt wordt om akkers van water te voorzien.
Archimedes was dus geen superspecialist in een klein vakgebiedje (al wordt hij zeker beschouwd als een van de grootste wiskundigen aller tijden), maar een soort all-round wetenschapper/uitvinder/Willie Wortel. Het verhaal van de “Eureka” komt ook van zo'n moment, waarop hij als de slimmerik van Syracuse te hulp werd geroepen.
Syracuse had in die tijd namelijk een tiran, Hiëron II. Dat Hiëron een tiran was betekent overigens niet dat hij een slecht persoon was – tiran was de titel die de Grieken (Syracuse is nu deel van Italië, maar was toen een Griekse kolonie) aan een staatshoofd gaven die geen koning was. Dat betekent niet dat Hiëron geen koning wilde worden, en hij had een goudsmid opdracht gegeven om een gouden kroon voor hem te maken. Toen echter de goudsmid de bestelde kroon leverde en Hiëron verzekerde dat het echt puur goud was, begon de tiran te twijfelen. Was die goudsmid wel eerlijk, of had hij het goud met andere metalen gemengd zodat hij meer in rekening kon brengen voor het “echte goud”? Maar hoe kom je erachter of een voorwerp echt van zuiver goud is? Op dat moment besloot Hiëron het erkende genie van Syracuse, Archimedes, om hulp te vragen.
Hoe bepaal je nou of iets puur goud is zonder het te beschadigen? In die tijd had je nog geen massaspectroscopie, en de kroon omsmelten om te kijken of het metaalmengsel puur goud was kon natuurlijk niet. Maar als de tiran een vraag stelde, kon je beter antwoord geven. En dat antwoord kon beter goed zijn. Archimedes heeft er ongetwijfeld lang over zitten peinzen, tot hij naar het badhuis ging (in die tijd had je nog geen douches thuis). En terwijl hij zich in het water liet glijden en zag dat er water over de rand van zijn bad liep – dat was waarschijnlijk het moment van de flits van inzicht.
Toen Archimedes zich in bad liet glijden liep er natuurlijk evenveel water uit het bad als er Archimedes IN het bad ging, dat wil zeggen dat het volume van het water dat eruit liep gelijk was aan het volume van de Archimedes die erin ging. Het was dus doodgemakkelijk om het volume van Archimedes te bepalen door te meten hoeveel water er over de rand gespoeld was, al kon je dat niet netjes met wiskunde berekenen omdat Archimedes geen mooie kubus of bol was. En als het met Archimedes kon – dan ook met een kroon! De kroon wegen was gemakkelijk, en door het in water onder te dompelen en te kijken hoeveel water over de rand liep was het mogelijk te bepalen wat het volume van de kroon was. Archimedes wist hoe zwaar elke kubieke centimeter goud was (19,3 gram). Zilver en alle andere bekende metalen waren een stuk lichter; zilver zo'n 10 gram per kubieke centimeter, lood 11 gram per kubieke centimeter (je zou dus eigenlijk moeten spreken van goudzwaar inplaats van loodzwaar, goud is veel zwaarder dan lood). Als de kroon dus 450 gram woog, en 30 cm^3 water uit de pot deed lopen waarin hij was ondergedompeld, was de dichtheid dus 450g/30 cm^3 = 15 g/cm^3 – dat is lichter dan goud, dus dan zou de goudsmid stiekem goedkopere metalen door de kroon gemengd hebben.
De kroon was inderdaad lichter dan hij zou zijn als hij van puur goud was geweest, en Archimedes stelde Hiëron hiervan op de hoogte. De geschiedenis vermeldt niet wat er toen met de goudsmid is gebeurd, al was het in die tijd niet verstandig om een tiran voor de gek te houden.
Op het graf van Archimedes in Syracuse staat een cylinder met een bol die er precies in past - van al zijn prestaties was Archimedes het meest trots op zijn bewijs dat de bol in de cylinder precies 2/3 van het volume en het oppervlak van de cylinder heeft. Hij zou waarschijnlijk zuchten als hij zou weten dat hij door de meeste mensen juist niet herinnerd wordt om zijn briljante wiskundige bewijzen, maar wegens die ene keer dat hij naakt over straat liep. Zo gaat het in het leven. Maar mocht het hem troosten: hij is in elk geval mijn idool.
maandag 9 februari 2009
Hoe werkt wetenschap (10) - het artikel
Niemand weet waarom de Chinezen de wereld niet hebben veroverd. Ze hadden lang voor de Europanen al het buskruit uitgevonden, samen met het kompas, het papier, de boekdrukkunst en automatisch openende deuren. Ze hadden zo'n grote voorsprong op Europa en het Middenoosten dat je duizend jaar geleden zou denken dat China in 1500 en zeker in 2000 verreweg het machtigste en rijkste land ter wereld zou zijn. Een van de grootste raadsels in de wereldgeschiedenis is waarom China het niet werd. Waarom gingen de Chinezen niet door met al hun mooie uitvindingen en wachtten ze de Europeanen in de 19e eeuw niet op met laserkanonnen? Wat was er mis gegaan met de Chinese wetenschap?
Ik weet het niet zeker, maar ze hadden in elk geval één probleem: als ze al iets ontdekten, werd de kennis vaak niet gedeeld. Dus met de dood van de wetenschapper verdween de kennis weer. Isaac Newton zei eens dat hij alleen zover kon kijken omdat hij op de schouders van reuzen stond – en de enige manier om kennis te bewaren is hem op te schrijven en rond te sturen zodat anderen hem zien – zoals bijvoorbeeld met een wetenschappelijk tijdschrift. En hoewel de Chinezen het papier en de boekdrukkunst hebben uitgevonden, vonden de Europeanen 344 jaar geleden het wetenschappelijk tijdschrift uit.
Nu hebben alle beroepen en hobbies wel een tijdschrift – van tijdschriften voor apothekers tot tijdschriften voor tegelverzamelaars. Maar het is misleidend een wetenschappelijk tijdschrift met zulke tijdschriften te vergelijken. Als je de krant een paar maanden niet leest, gebeurt er niets ergs met je. Als mijn vader zijn ziekenhuisapothekers-tijdschrift eens een keer niet doorbladerde, had dat geen gevolgen voor zijn werk. Maar voor een wetenschapper is het tijdschrift het bloed van het vak. Als je de tijdschriften in je vakgebied niet leest is er een grote kans dat je onderzoek doet dat al door iemand anders is gedaan, of je doormoddert met achterhaalde technieken, en in het algemeen het lachertje bent op congressen. Als je de tijdschriften niet leest, moet je maar een ander beroep gaan zoeken. Het lezen van wetenschappelijke tijdschriften is geen “extra”. Het is niet “optioneel”. Het is bittere noodzaak. Als je de tijdschriften niet bijhoudt (en dat kan intensief zijn – sommigen suggereren dat de optimale balans is dat je de helft van je werkweek leest!) word je snel afgeschreven.
Naast de noodzaak om te lezen is er een tweede verschil met normale tijdschriften: de noodzaak erin te schrijven! Iedere wetenschapper moet schrijven in wetenschappelijke tijdschriften. Geen publicaties? Geen baan. En ja, dat betekent ook dat wetenschappers die niet kùnnen schrijven wel móeten schrijven, en dat dus niet alle wetenschappelijke artikelen goed leesbaar zijn. Sommige wetenschappers schrijven soepel en super, voor andere artikelen moet je ongeveer een aspirine nemen en op een rots-eiland gaan zitten om je er doorheen te worstelen.
Je onderzoek opschrijven in artikelen is dus niet alleen noodzakelijk om ervoor te zorgen dat de wetenschap vooruit gaat, maar ook voor je eigen carrière/beroemdheid (zie mijn artikel over hoe je professor wordt), en ook doodgewoon dat je een baan houdt of een nieuwe baan kunt krijgen.
Nou is het schrijven van artikelen niet iets dat je je doorgaans voorstelt bij wetenschappelijke arbeid. Je ziet in cartoons meestal wetenschappers in witte jassen met borrelende kolven, maar nooit een wetenschapper die in normale kleren achter zijn computer zit en de woorden eruit probeert te persen. Ik ken niemand die wetenschapper is geworden om artikelen te schrijven - en voor de meeste beginnende wetenschappers is het schrijven van een artikel iets dat ze liefst zo lang mogelijk voor zich uitschuiven, het is vaak helemaal niet interessant om datgene wat je allang begrijpt uitgebreid en pietepeuterig nauwkeurig op te schrijven, met vaak een professor of recensenten die erop aandringen dat je het moet herschrijven. Van één van mijn artikelen heb ik 12 versies, telkens verbeteren, en nog eens verbeteren. En nog eens verbeteren... en niemand weet wanneer (en of!) het ooit goed genoeg zal zijn. Een artikel schrijven kan soms een gebed zonder einde lijken, en je leert er weinig van. Op een tijdsmanagementcursus voor promovendi was probleem nummer 1: hoe dwing ik mezelf om een artikel te gaan schrijven? Als je wetenschap leuk vindt, is een van de dingen die het meeste tegenvalt dat je ineens artikelen moet gaan schrijven. Dat hadden de meeste mensen niet gedacht! Mocht je zelf ooit wetenschapper worden, dan zul je misschien aan dit stuk terugdenken, en zeggen "hij had gelijk. Maar ik had niet gedacht dat het zo erg was!" Maar dat is het dus wel.
Hoe normale wetenschappers zich ertoe zetten artikelen te schrijven weet ik nog steeds niet. Volgens mij zijn sommigen zo verzot op roem dat ze helemaal verliefd worden op het idee dat hun artikel in druk verschijnt, en alle moeite die het kost valt weg met het oog op die glorie. Andere wetenschappers zien artikelenschrijven misschien meer iets als drie maal in de week een uur fitness (of in dit geval, eens per twee maanden twee weken lang jezelf opsluiten in je kamer om te schrijven); gewoon iets dat niet persé leuk is, maar er gewoon bijhoort. Maar zelfs ik, die een ongelofelijke hekel aan artikelschrijven heb, kom er uiteindelijk niet onderuit: als ik wil dat mijn werk een bijdrage aan de menselijke kennis levert, moet ik publiceren. Anders is mijn harde werk voor niets geweest.
Kortom: artikelen zijn het levensbloed van de wetenschap, al is het schrijven ervan iets waar bijna niemand aan denkt bij het kiezen van een carrière als wetenschapper, en voor degenen die wel wetenschappers zijn vaak een bittere appel om doorheen te bijten. Maar zonder artikelen kunnen we niet. En de wetenschap ook niet. Dus is het doorbijten. Volgende keer - hoe deed ìk het met die moleculaire boodschappenmandjes?
Ik weet het niet zeker, maar ze hadden in elk geval één probleem: als ze al iets ontdekten, werd de kennis vaak niet gedeeld. Dus met de dood van de wetenschapper verdween de kennis weer. Isaac Newton zei eens dat hij alleen zover kon kijken omdat hij op de schouders van reuzen stond – en de enige manier om kennis te bewaren is hem op te schrijven en rond te sturen zodat anderen hem zien – zoals bijvoorbeeld met een wetenschappelijk tijdschrift. En hoewel de Chinezen het papier en de boekdrukkunst hebben uitgevonden, vonden de Europeanen 344 jaar geleden het wetenschappelijk tijdschrift uit.
Nu hebben alle beroepen en hobbies wel een tijdschrift – van tijdschriften voor apothekers tot tijdschriften voor tegelverzamelaars. Maar het is misleidend een wetenschappelijk tijdschrift met zulke tijdschriften te vergelijken. Als je de krant een paar maanden niet leest, gebeurt er niets ergs met je. Als mijn vader zijn ziekenhuisapothekers-tijdschrift eens een keer niet doorbladerde, had dat geen gevolgen voor zijn werk. Maar voor een wetenschapper is het tijdschrift het bloed van het vak. Als je de tijdschriften in je vakgebied niet leest is er een grote kans dat je onderzoek doet dat al door iemand anders is gedaan, of je doormoddert met achterhaalde technieken, en in het algemeen het lachertje bent op congressen. Als je de tijdschriften niet leest, moet je maar een ander beroep gaan zoeken. Het lezen van wetenschappelijke tijdschriften is geen “extra”. Het is niet “optioneel”. Het is bittere noodzaak. Als je de tijdschriften niet bijhoudt (en dat kan intensief zijn – sommigen suggereren dat de optimale balans is dat je de helft van je werkweek leest!) word je snel afgeschreven.
Naast de noodzaak om te lezen is er een tweede verschil met normale tijdschriften: de noodzaak erin te schrijven! Iedere wetenschapper moet schrijven in wetenschappelijke tijdschriften. Geen publicaties? Geen baan. En ja, dat betekent ook dat wetenschappers die niet kùnnen schrijven wel móeten schrijven, en dat dus niet alle wetenschappelijke artikelen goed leesbaar zijn. Sommige wetenschappers schrijven soepel en super, voor andere artikelen moet je ongeveer een aspirine nemen en op een rots-eiland gaan zitten om je er doorheen te worstelen.
Je onderzoek opschrijven in artikelen is dus niet alleen noodzakelijk om ervoor te zorgen dat de wetenschap vooruit gaat, maar ook voor je eigen carrière/beroemdheid (zie mijn artikel over hoe je professor wordt), en ook doodgewoon dat je een baan houdt of een nieuwe baan kunt krijgen.
Nou is het schrijven van artikelen niet iets dat je je doorgaans voorstelt bij wetenschappelijke arbeid. Je ziet in cartoons meestal wetenschappers in witte jassen met borrelende kolven, maar nooit een wetenschapper die in normale kleren achter zijn computer zit en de woorden eruit probeert te persen. Ik ken niemand die wetenschapper is geworden om artikelen te schrijven - en voor de meeste beginnende wetenschappers is het schrijven van een artikel iets dat ze liefst zo lang mogelijk voor zich uitschuiven, het is vaak helemaal niet interessant om datgene wat je allang begrijpt uitgebreid en pietepeuterig nauwkeurig op te schrijven, met vaak een professor of recensenten die erop aandringen dat je het moet herschrijven. Van één van mijn artikelen heb ik 12 versies, telkens verbeteren, en nog eens verbeteren. En nog eens verbeteren... en niemand weet wanneer (en of!) het ooit goed genoeg zal zijn. Een artikel schrijven kan soms een gebed zonder einde lijken, en je leert er weinig van. Op een tijdsmanagementcursus voor promovendi was probleem nummer 1: hoe dwing ik mezelf om een artikel te gaan schrijven? Als je wetenschap leuk vindt, is een van de dingen die het meeste tegenvalt dat je ineens artikelen moet gaan schrijven. Dat hadden de meeste mensen niet gedacht! Mocht je zelf ooit wetenschapper worden, dan zul je misschien aan dit stuk terugdenken, en zeggen "hij had gelijk. Maar ik had niet gedacht dat het zo erg was!" Maar dat is het dus wel.
Hoe normale wetenschappers zich ertoe zetten artikelen te schrijven weet ik nog steeds niet. Volgens mij zijn sommigen zo verzot op roem dat ze helemaal verliefd worden op het idee dat hun artikel in druk verschijnt, en alle moeite die het kost valt weg met het oog op die glorie. Andere wetenschappers zien artikelenschrijven misschien meer iets als drie maal in de week een uur fitness (of in dit geval, eens per twee maanden twee weken lang jezelf opsluiten in je kamer om te schrijven); gewoon iets dat niet persé leuk is, maar er gewoon bijhoort. Maar zelfs ik, die een ongelofelijke hekel aan artikelschrijven heb, kom er uiteindelijk niet onderuit: als ik wil dat mijn werk een bijdrage aan de menselijke kennis levert, moet ik publiceren. Anders is mijn harde werk voor niets geweest.
Kortom: artikelen zijn het levensbloed van de wetenschap, al is het schrijven ervan iets waar bijna niemand aan denkt bij het kiezen van een carrière als wetenschapper, en voor degenen die wel wetenschappers zijn vaak een bittere appel om doorheen te bijten. Maar zonder artikelen kunnen we niet. En de wetenschap ook niet. Dus is het doorbijten. Volgende keer - hoe deed ìk het met die moleculaire boodschappenmandjes?
EWL Maandag 9 februari 2009 - Weer aan de slag
Vandaag de suggesties van mijn promotor voor mijn Future Perspectives binnengekregen. Dat wordt dus corrigeren. Maar eerst de scene voor de musical af!
zaterdag 7 februari 2009
Waarom kranten altijd slecht nieuws hebben
Bij het doorkijken van mijn boekenkast kwam ik laatst weer een eigenaardig boek tegen, lang geleden gekocht. Dat boek is het enige boek dat ik ooit gezien heb waarin een hoofdstuk staat over hoe je saai kunt worden.
Nu kun je je afvragen waarom iemand nou saai zou willen worden, maar interessanter zijn juist de tips in dat hoofdstuk. Trek allereerst een lusteloos gezicht, ga langzaam praten, en kruid je monoloog gul met afgezaagde uitdrukkingen als "Eigen haard is goud waard" of "zoals het klokje thuis tikt, tikt het nergens". Maar één tip is de belangrijkste: praat alleen over de dingen die goed zijn gegaan.
Je herkent dat misschien van een dia-avondje van vakantiedia's van je familie. Oom Joop en Tante Nelleke zijn juist naar Korea gegaan, en dia na dia stroomt aan je ogen voorbij met de ene tempel waar je zo lekker kon eten naar die ruïne waar oom Joop bìjna zijn teen gestoten had. De kamer is donker, en je voelt jezelf steeds meer wegzakken...
Maar waarom is iets nou eigenlijk saai? Of (belangrijker!) hoe kan jij een verhaal vertellen zodat je publiek je smeekt door te gaan?
Allereerst: waarom zijn dingen saai? Denk daar maar eens over na tijdens de volgende saaie les of saaie oom. Onder schrijvers is in elk geval het verhaal bekend van Jack en Jill. Jack en Jill zijn allebei gezonde, aantrekkelijke, intelligente jonge mensen, die elkaar op de universiteit ontmoeten. Het is liefde op het eerste gezicht, en de ouders en alle vrienden van Jack en Jill zijn blij dat ze elkaar gevonden hebben. Ze krijgen gelijk na hun afstuderen allebei leuke, goed betaalde banen, trouwen op een prachtige dag, krijgen twee aantrekkelijke, gezonde, intelligente en gelukkige kinderen, verdienen veel geld, gaan met pensioen, en blijven kerngezond tot ze allebei plotseling en pijnloos op dezelfde dag overlijden op 95-jarige leeftijd, en naast elkaar begraven worden op het kerkhof.
Je hebt misschien al door waarom dit verhaal saai is: er zitten geen problemen in! Denk aan alle werken uit de wereldliteratuur: Romeo en Julia hadden een probleem (hun ouders konden elkaar niet luchten of zien), Frodo had een probleem (hij heeft negen zwarte rijders achter hem aan die hem willen doden en zijn toverring willen afpakken), Oliver Twist (gevangen in een bedompt armenhuis waar hij nooit genoeg te eten krijgt), Moby Dick (kapitein Ahab die Moby Dick wil doden omdat die zijn been afgescheurd heeft). Zelfs in de Donald Duck zie je de problemen, van Donald die niet op hoedenjacht meewil met Katrien, tot Dagobert Duck wiens dubbeltje wordt bedreigd door Zwarte Magica.
Een probleem kan daarbij zowel betekenen dat een persoon iets waar hij of zij van houdt kwijt dreigt te raken, of juist iets wil dat hij of zij nog niet heeft. Dagobert Duck heeft het probleem dat Magica zijn geluksdubbeltje wil stelen, Magica heeft het probleem dat ze het geluksdubbeltje wil hebben maar niet heeft! Welk boek, welk verhaal, welke televisieserie je ooit bekijkt, je kunt altijd een probleem vinden dat ervoor zorgt dat mensen iets doen, en wat ook de spanning erin houdt.
Maar waarom horen we dan zo graag over problemen? Wel, ik vermoed dat verhalen vroeger vooral dienden om ons te leren hoe we met problemen om moeten gaan. Van iemand wiens leven perfect is kunnen we niets leren, we kunnen wèl leren van de worstelingen en hoe iemand ongeluk en tegenspoed heeft overwonnen. Miljonair worden als je vader miljardair was is eenvoudig - miljonair worden als je ouders geen cent hebben... dat is pas leerzaam!
En ja.. waarschijnlijk zitten de kranten daarom zo vol met ellende. Goede berichten zijn waarschijnlijk niet leerzaam genoeg, hoewel de meeste mensen niet zullen beseffen waarom ze dat slechte nieuws nou zo interessant vinden. Dus als jij nog eens een verhaal wilt houden, vraag je dan af: "Wat was mijn probleem?" Wedden dat mensen dan veel beter luisteren...
Nu kun je je afvragen waarom iemand nou saai zou willen worden, maar interessanter zijn juist de tips in dat hoofdstuk. Trek allereerst een lusteloos gezicht, ga langzaam praten, en kruid je monoloog gul met afgezaagde uitdrukkingen als "Eigen haard is goud waard" of "zoals het klokje thuis tikt, tikt het nergens". Maar één tip is de belangrijkste: praat alleen over de dingen die goed zijn gegaan.
Je herkent dat misschien van een dia-avondje van vakantiedia's van je familie. Oom Joop en Tante Nelleke zijn juist naar Korea gegaan, en dia na dia stroomt aan je ogen voorbij met de ene tempel waar je zo lekker kon eten naar die ruïne waar oom Joop bìjna zijn teen gestoten had. De kamer is donker, en je voelt jezelf steeds meer wegzakken...
Maar waarom is iets nou eigenlijk saai? Of (belangrijker!) hoe kan jij een verhaal vertellen zodat je publiek je smeekt door te gaan?
Allereerst: waarom zijn dingen saai? Denk daar maar eens over na tijdens de volgende saaie les of saaie oom. Onder schrijvers is in elk geval het verhaal bekend van Jack en Jill. Jack en Jill zijn allebei gezonde, aantrekkelijke, intelligente jonge mensen, die elkaar op de universiteit ontmoeten. Het is liefde op het eerste gezicht, en de ouders en alle vrienden van Jack en Jill zijn blij dat ze elkaar gevonden hebben. Ze krijgen gelijk na hun afstuderen allebei leuke, goed betaalde banen, trouwen op een prachtige dag, krijgen twee aantrekkelijke, gezonde, intelligente en gelukkige kinderen, verdienen veel geld, gaan met pensioen, en blijven kerngezond tot ze allebei plotseling en pijnloos op dezelfde dag overlijden op 95-jarige leeftijd, en naast elkaar begraven worden op het kerkhof.
Je hebt misschien al door waarom dit verhaal saai is: er zitten geen problemen in! Denk aan alle werken uit de wereldliteratuur: Romeo en Julia hadden een probleem (hun ouders konden elkaar niet luchten of zien), Frodo had een probleem (hij heeft negen zwarte rijders achter hem aan die hem willen doden en zijn toverring willen afpakken), Oliver Twist (gevangen in een bedompt armenhuis waar hij nooit genoeg te eten krijgt), Moby Dick (kapitein Ahab die Moby Dick wil doden omdat die zijn been afgescheurd heeft). Zelfs in de Donald Duck zie je de problemen, van Donald die niet op hoedenjacht meewil met Katrien, tot Dagobert Duck wiens dubbeltje wordt bedreigd door Zwarte Magica.
Een probleem kan daarbij zowel betekenen dat een persoon iets waar hij of zij van houdt kwijt dreigt te raken, of juist iets wil dat hij of zij nog niet heeft. Dagobert Duck heeft het probleem dat Magica zijn geluksdubbeltje wil stelen, Magica heeft het probleem dat ze het geluksdubbeltje wil hebben maar niet heeft! Welk boek, welk verhaal, welke televisieserie je ooit bekijkt, je kunt altijd een probleem vinden dat ervoor zorgt dat mensen iets doen, en wat ook de spanning erin houdt.
Maar waarom horen we dan zo graag over problemen? Wel, ik vermoed dat verhalen vroeger vooral dienden om ons te leren hoe we met problemen om moeten gaan. Van iemand wiens leven perfect is kunnen we niets leren, we kunnen wèl leren van de worstelingen en hoe iemand ongeluk en tegenspoed heeft overwonnen. Miljonair worden als je vader miljardair was is eenvoudig - miljonair worden als je ouders geen cent hebben... dat is pas leerzaam!
En ja.. waarschijnlijk zitten de kranten daarom zo vol met ellende. Goede berichten zijn waarschijnlijk niet leerzaam genoeg, hoewel de meeste mensen niet zullen beseffen waarom ze dat slechte nieuws nou zo interessant vinden. Dus als jij nog eens een verhaal wilt houden, vraag je dan af: "Wat was mijn probleem?" Wedden dat mensen dan veel beter luisteren...
donderdag 5 februari 2009
Hoe werkt wetenschap? (9) Correlatie - maar dan van moleculen
De vorige keer schreef ik over correlatie, en hoe belangrijk correlatie in de wetenschap is. Als dingen telkens met elkaar of na elkaar voorkomen, is er een verband tussen - maar ook als ze elkaar lijken te vermijden kan er iets aan de hand zijn!
Ik onderzocht de correlatie met atoomgroepen in mijn moleculen/"winkelmandjes"- welke stukken molecuul komen bijzonder vaak of bijzonder weinig samen in één molecuul voor?
Dit was leuk onderzoek, een soort puzzel: de computer produceerde paren molecuulfragmenten, en het was dan mijn taak om te bedenken of het te verklaren was.
De computer produceerde tientallen paren fragmenten waar iets "mee aan de hand was". En dan moest ik uitzoeken waarom die fragmenten zo vaak of zo weinig samen in een molecuul voorkwamen. Ik heb van die paren drie hieronder afgebeeld als voorbeeld.
De eerste twee paren kwamen veel vaker samen in een molecuul voor dan je zou verwachten - en het laatste paar veel minder vaak dan je zou verwachten. Volgens de berekeningen die ik had gedaan konden deze correlaties onmogelijk toeval zijn. Dus er was een verband! Maar wat? Voor degenen die er zelf over na willen denken heb ik 'witruimte ingevoegd zodat mijn antwoorden (nog) niet verklapt worden. Als je ongeduldig bent of het echt niet weet, lees dan gerust verder.
Zo... je hebt zelf even kunnen nadenken - maar ìk kon natuurlijk in de database kijken naar wat voor moleculen de beide fragmenten bevatten. Het eerste paar was afkomstig van een wel zeer bekende groep verbindingen...
Paar 1:
De vijfring met de CH2OH-groep is typisch voor suikers. Ik heb hier fructose afgebeeld, maar er zijn tientallen soorten suikers en honderden suikerachtige stoffen door chemici gemaakt. Kortom: de vijfring met O en de CH2OH komen vaak samen voor omdat er veel stoffen zijn die ontworpen zijn op basis van suikers.
Paar 2:
Als het derde molecuul je bekend voorkomt (ik kon het natuurlijk zien in de database) goed gedaan! Het is "dihydrocholesterol", ofwel een stof die naast cholesterol in het lichaam voorkomt. Kennelijk hebben chemici ook geexperimenteerd met verbindingen die heel erg op cholesterol lijken; misschien om aderverkalking tegen te gaan?
Paar 3:
Paar 3 is een vermijdend paar. Waarom komen die twee groepen niet vaak naast elkaar voor? Wel, de eerste ring (de benzeenring) wordt vooral gebruikt in stoffen die scheikundigen in laboratoria maken, de 'kunstmatige' stoffen. De tweede ring (de vijfring met zuurstof) komt vooral voor in natuurlijke stoffen. Dat zijn twee verschillende soorten stoffen, dus daarom lijkt het alsof deze twee ringstrtucturen elkaar vermijden.
Naast deze drie paren had ik nog tientallen andere combinaties van fragmenten, vaak bleek dat er een bepaald bekend medicijn bestond die die twee fragmenten bevatte en waarvan heel veel variaties gemaakt waren om te kijken of er een stof was die nog beter werkte dan het oorspronkelijke medicijn. Ik had zelfs nog meer kunnen uitzoeken in de database, maar dit leek al goed genoeg om aan anderen te laten zien, ofwel: ik kon een artikel erover gaan schrijven! Maar wat een artikel schrijven nou precies betekent voor een wetenschapper bewaar ik voor de volgende keer.
Ik onderzocht de correlatie met atoomgroepen in mijn moleculen/"winkelmandjes"- welke stukken molecuul komen bijzonder vaak of bijzonder weinig samen in één molecuul voor?
Dit was leuk onderzoek, een soort puzzel: de computer produceerde paren molecuulfragmenten, en het was dan mijn taak om te bedenken of het te verklaren was.
De computer produceerde tientallen paren fragmenten waar iets "mee aan de hand was". En dan moest ik uitzoeken waarom die fragmenten zo vaak of zo weinig samen in een molecuul voorkwamen. Ik heb van die paren drie hieronder afgebeeld als voorbeeld.
De eerste twee paren kwamen veel vaker samen in een molecuul voor dan je zou verwachten - en het laatste paar veel minder vaak dan je zou verwachten. Volgens de berekeningen die ik had gedaan konden deze correlaties onmogelijk toeval zijn. Dus er was een verband! Maar wat? Voor degenen die er zelf over na willen denken heb ik 'witruimte ingevoegd zodat mijn antwoorden (nog) niet verklapt worden. Als je ongeduldig bent of het echt niet weet, lees dan gerust verder.
Zo... je hebt zelf even kunnen nadenken - maar ìk kon natuurlijk in de database kijken naar wat voor moleculen de beide fragmenten bevatten. Het eerste paar was afkomstig van een wel zeer bekende groep verbindingen...
Paar 1:
De vijfring met de CH2OH-groep is typisch voor suikers. Ik heb hier fructose afgebeeld, maar er zijn tientallen soorten suikers en honderden suikerachtige stoffen door chemici gemaakt. Kortom: de vijfring met O en de CH2OH komen vaak samen voor omdat er veel stoffen zijn die ontworpen zijn op basis van suikers.Paar 2:
Als het derde molecuul je bekend voorkomt (ik kon het natuurlijk zien in de database) goed gedaan! Het is "dihydrocholesterol", ofwel een stof die naast cholesterol in het lichaam voorkomt. Kennelijk hebben chemici ook geexperimenteerd met verbindingen die heel erg op cholesterol lijken; misschien om aderverkalking tegen te gaan?
Paar 3:
Paar 3 is een vermijdend paar. Waarom komen die twee groepen niet vaak naast elkaar voor? Wel, de eerste ring (de benzeenring) wordt vooral gebruikt in stoffen die scheikundigen in laboratoria maken, de 'kunstmatige' stoffen. De tweede ring (de vijfring met zuurstof) komt vooral voor in natuurlijke stoffen. Dat zijn twee verschillende soorten stoffen, dus daarom lijkt het alsof deze twee ringstrtucturen elkaar vermijden.Naast deze drie paren had ik nog tientallen andere combinaties van fragmenten, vaak bleek dat er een bepaald bekend medicijn bestond die die twee fragmenten bevatte en waarvan heel veel variaties gemaakt waren om te kijken of er een stof was die nog beter werkte dan het oorspronkelijke medicijn. Ik had zelfs nog meer kunnen uitzoeken in de database, maar dit leek al goed genoeg om aan anderen te laten zien, ofwel: ik kon een artikel erover gaan schrijven! Maar wat een artikel schrijven nou precies betekent voor een wetenschapper bewaar ik voor de volgende keer.
EWL Donderdag 5 februari 2009 - doe het niet!
Toen ik net AIO was had ik een collega-AIO die zijn proefschrift aan het schrijven was. Als ervaren AIO had hij een gouden tip voor me: word nooit AIO. Nu was dat een beetje lastige tip, want ik was al AIO. Als ik geen AIO was geworden was ik nooit op het lab gekomen om de tip te krijgen geen AIO te worden en was ik dus toch AIO geworden, en omdat ik toch AIO was geworden was ik mijn collega tegengekomen om het advies te krijgen dat ik...- kortom, het was een advies dat niet op de goede tijd of aan de juiste persoon gegeven was. Toch heeft het motto "doe het niet" ook een betere kant, heb ik geleerd uit een Engels boek over tijdsmanagement (Mark Forster, "Do it Tomorrow"). Als je ergens geen zin in hebt, zoals "proefschrift schrijven", zeg dan tegen jezelf "ik ga niet aan mijn proefschrift schrijven. Ik ga alleen maar de blaadjes op m'n bureau leggen... Ik ga niet aan mijn proefschrift schrijven, ik ga alleen maar kijken of het artikel compleet is... Ik ga niet aan mijn proefschrift schrijven, ik ga alleen maar het eerste blad doorlezen..." enzovoorts. Op dit moment heb ik de "Doe het niet"-techniek hard nodig, wilskracht is niet bijzonder sterk de afgelopen twee dagen. Moet goed op mezelf letten: goed eten, goed slapen, soms ontspannen, en als zelfs dat niet helpt: gaan sporten!
De diamanten in de oven
Een tijdje geleden luisterde ik naar het verhaal van een enthousiaste jonge spreekster die een succescoach had. En van die succescoach had ze een stuk bergkristal gekregen, met de boodschap dat een mens net is als dat stuk kristal: als je maar hard genoeg perst, word je een diamant.
Die coach had het goed bedoeld, maar ze was geen chemicus. Bergkristal (siliciumoxide, SiO2) wordt nooit diamant, net zoals lood niet in goud kan worden veranderd door er veel druk op te zetten. Maar wat ècht verbluffend is, is dat diamant wèl kan ontstaan uit een veel onwaarschijnlijkere stof dan zo'n hard wit stuk bergkristal; diamant kan namelijk ontstaan uit het zwarte, ondoorzichtige, zachte, vettige grafiet (hieronder afgebeeld). Dat is pas een wonderbaarlijke transformatie!
Het klinkt nogal ongeloofwaardig. Grafiet is zacht (een van de zachtste mineralen die er bestaat), zwart, vettig, het wordt gebruikt als smeermiddel en als kleurstof in je potlood. Diamant is keihard, de hardste stof die de mens kent, doorgaans wit, doorzichtig, helder, en het wordt gebruikt om door het hardste materiaal heen te boren. Diamant lijkt veel meer op een stuk steen zoals het kwarts van de coach dan op zo'n zwarte vettige viezige stof als grafiet.
Toch is een diamant van hetzelfde materiaal gemaakt als grafiet, namelijk koolstof. Er is zelfs een rijke chemicus geweest die om dat te bewijzen een aantal diamanten op een bakblik zette en in de oven schoof. Hij stookte de oven flink heet, en wat zag hij toen hij het bakblik eruit haalde? Als diamanten èchte stenen waren geweest had hij een serie roodgloeiende stenen gezien. Maar hij zag niets. De diamanten waren volledig verbrand tot CO2, in rook opgegaan.
Maar hoe kunnen twee stoffen die van hetzelfde materiaal zijn gemaakt (koolstof) zo enorm verschillen?
Grafiet en diamant zijn waarschijnlijk de spectaculairste en bekendste voorbeelden wat in de scheikunde “metamorfen” heten, een stof/element die verschillende verschijningsvormen kan hebben onder dezelfde omstandigheden. (Een ander voorbeeld is bijvoorbeeld de "tweeling" rode fosfor en witte fosfor). De atomen zijn precies hetzelfde, maar ze hebben zich anders met elkaar verbonden.
In grafiet vormen de koolstofatomen een vlak netwerk, een beetje zoals een visnet (zie afbeelding). Hoewel de atomen in elke laag sterk met de andere atomen in hun laag verbonden zijn, is er nauwelijks verbinding tussen de lagen. Een stuk grafiet lijkt dus op een stapel papier; je kunt het moeilijk doormidden slaan, maar als je eroverheen wrijft vliegen de papieren de kamer door. Diamant pakt het anders aan – hier is elk atoom niet verbonden met drie andere atomen in dezelfde laag, maar met vier atomen, boven en voor en linksachter en rechtsachter. Als je een atoom naar boven probeert te trekken wordt hij tegengehouden door de drie atomen onder hem waaraan hij verbonden is – probeer je het naar voren te trekken dan trekken de twee of drie atomen aan de achterkant terug. Naar links? Er zijn drie atomen rechts eraan verbonden die het atoom tegenhouden... Welke kant je ook optrekt, er zijn altijd twee of drie bindingen met andere atomen die losgetrokken moeten worden. En als biljarden atomen allemaal elkaar stevig vasthouden in alle richtingen dan heb je een ontzettend sterk netwerk.
Nu lijkt het raar dat een stof twee vormen heeft. Is er dan niet zoiets als een "beste vorm" waarin stoffen voorkomen?
Wel, wat de “beste” vorm is hangt af van de omstandigheden. Bij heel hoge druk is diamant de “beste” vorm van koolstof, omdat hij het compactst is (dichtheid 3,52 g/cm^3), terwijl grafiet een dichtheid van rond de 2,15 gram per cm^3 heeft. Je kunt het vergelijken met een forensentrein. Als de trein nog redelijk rustig is gaat er één persoon per coupé zitten. Als de trein vol zit zitten er vier mensen per coupé, en ook nog mensen in het gangpad. Vinden die mensen het leuk om in het gangpad te staan? Nee! Maar ze moeten wel omdat het zo druk is. Zodra het minder druk in de trein is gaan de mensen zich weer verspreiden. En wat dat betreft zijn koolstofatomen net mensen.
In onze wereld, met onze miezerige luchtdruk, is grafiet de stabielste vorm van koolstof, de koolstofatomen kunnen relaxt loungen, zogezegd. Diamant is de verplichte vorm diep in de aardkorst bij een druk van duizenden atmosferen. Onder druk wordt grafiet zeker diamant.
Nu heb je misschien een idee om rijk te worden. Als je grafiet koopt (wat heel goedkoop is), en dat flink gaat persen, dan moet je diamanten krijgen toch? Zeker als je het flink verhit (elke chemische reactie, ook structuurverandering, gaat sneller bij hogere temperatuur). En dat kan inderdaad. Maar het is erg lastig. Je hebt heel hoge drukken nodig en heel hoge temperaturen, en dan nog zijn de diamanten die je eruit krijgt meestal klein en niet mooi. Tegenwoordig kunnen diamantmakers wel redelijke kunstmatige diamanten maken, maar het is moeilijk, en je hebt er veel kennis en erg goede apparatuur voor nodig. Niet iets dat je in je tuinschuurtje doet.
En er is nog een tweede addertje onder het gras met een metamorf als diamant. Zodra je diamanten boven de grond haalt, proberen de koolstofatomen zich een beetje te ontspannen. Ze gaan wat wiebelen, proberen de benen te strekken (figuurlijk uiteraard), en langzaam... heel langzaam vormt die schitterende diamant zich om tot een lelijk, goedkoop stuk grafiet. Leuk voor de koolstofatomen, niet leuk voor hun eigenaar. Gelukkig is de temperatuur hier zo laag dat de omzetting maar heel erg langzaam gaat. Je diamanten gaan dus heus wel een paar miljoen jaar mee. Maar uiteindelijk, als je ze lang genoeg met rust laat, worden al je dure diamanten doodordinaire stukjes grafiet. Maar elk nadeel heeft z'n voordeel: je kunt er dan wel veel beter mee schrijven.
Die coach had het goed bedoeld, maar ze was geen chemicus. Bergkristal (siliciumoxide, SiO2) wordt nooit diamant, net zoals lood niet in goud kan worden veranderd door er veel druk op te zetten. Maar wat ècht verbluffend is, is dat diamant wèl kan ontstaan uit een veel onwaarschijnlijkere stof dan zo'n hard wit stuk bergkristal; diamant kan namelijk ontstaan uit het zwarte, ondoorzichtige, zachte, vettige grafiet (hieronder afgebeeld). Dat is pas een wonderbaarlijke transformatie!
Het klinkt nogal ongeloofwaardig. Grafiet is zacht (een van de zachtste mineralen die er bestaat), zwart, vettig, het wordt gebruikt als smeermiddel en als kleurstof in je potlood. Diamant is keihard, de hardste stof die de mens kent, doorgaans wit, doorzichtig, helder, en het wordt gebruikt om door het hardste materiaal heen te boren. Diamant lijkt veel meer op een stuk steen zoals het kwarts van de coach dan op zo'n zwarte vettige viezige stof als grafiet.
Toch is een diamant van hetzelfde materiaal gemaakt als grafiet, namelijk koolstof. Er is zelfs een rijke chemicus geweest die om dat te bewijzen een aantal diamanten op een bakblik zette en in de oven schoof. Hij stookte de oven flink heet, en wat zag hij toen hij het bakblik eruit haalde? Als diamanten èchte stenen waren geweest had hij een serie roodgloeiende stenen gezien. Maar hij zag niets. De diamanten waren volledig verbrand tot CO2, in rook opgegaan.
Maar hoe kunnen twee stoffen die van hetzelfde materiaal zijn gemaakt (koolstof) zo enorm verschillen?
Grafiet en diamant zijn waarschijnlijk de spectaculairste en bekendste voorbeelden wat in de scheikunde “metamorfen” heten, een stof/element die verschillende verschijningsvormen kan hebben onder dezelfde omstandigheden. (Een ander voorbeeld is bijvoorbeeld de "tweeling" rode fosfor en witte fosfor). De atomen zijn precies hetzelfde, maar ze hebben zich anders met elkaar verbonden.
In grafiet vormen de koolstofatomen een vlak netwerk, een beetje zoals een visnet (zie afbeelding). Hoewel de atomen in elke laag sterk met de andere atomen in hun laag verbonden zijn, is er nauwelijks verbinding tussen de lagen. Een stuk grafiet lijkt dus op een stapel papier; je kunt het moeilijk doormidden slaan, maar als je eroverheen wrijft vliegen de papieren de kamer door. Diamant pakt het anders aan – hier is elk atoom niet verbonden met drie andere atomen in dezelfde laag, maar met vier atomen, boven en voor en linksachter en rechtsachter. Als je een atoom naar boven probeert te trekken wordt hij tegengehouden door de drie atomen onder hem waaraan hij verbonden is – probeer je het naar voren te trekken dan trekken de twee of drie atomen aan de achterkant terug. Naar links? Er zijn drie atomen rechts eraan verbonden die het atoom tegenhouden... Welke kant je ook optrekt, er zijn altijd twee of drie bindingen met andere atomen die losgetrokken moeten worden. En als biljarden atomen allemaal elkaar stevig vasthouden in alle richtingen dan heb je een ontzettend sterk netwerk.
koolstofatomen in grafiet (links) en diamant (rechts)
Nu lijkt het raar dat een stof twee vormen heeft. Is er dan niet zoiets als een "beste vorm" waarin stoffen voorkomen?
Wel, wat de “beste” vorm is hangt af van de omstandigheden. Bij heel hoge druk is diamant de “beste” vorm van koolstof, omdat hij het compactst is (dichtheid 3,52 g/cm^3), terwijl grafiet een dichtheid van rond de 2,15 gram per cm^3 heeft. Je kunt het vergelijken met een forensentrein. Als de trein nog redelijk rustig is gaat er één persoon per coupé zitten. Als de trein vol zit zitten er vier mensen per coupé, en ook nog mensen in het gangpad. Vinden die mensen het leuk om in het gangpad te staan? Nee! Maar ze moeten wel omdat het zo druk is. Zodra het minder druk in de trein is gaan de mensen zich weer verspreiden. En wat dat betreft zijn koolstofatomen net mensen.
In onze wereld, met onze miezerige luchtdruk, is grafiet de stabielste vorm van koolstof, de koolstofatomen kunnen relaxt loungen, zogezegd. Diamant is de verplichte vorm diep in de aardkorst bij een druk van duizenden atmosferen. Onder druk wordt grafiet zeker diamant.
Nu heb je misschien een idee om rijk te worden. Als je grafiet koopt (wat heel goedkoop is), en dat flink gaat persen, dan moet je diamanten krijgen toch? Zeker als je het flink verhit (elke chemische reactie, ook structuurverandering, gaat sneller bij hogere temperatuur). En dat kan inderdaad. Maar het is erg lastig. Je hebt heel hoge drukken nodig en heel hoge temperaturen, en dan nog zijn de diamanten die je eruit krijgt meestal klein en niet mooi. Tegenwoordig kunnen diamantmakers wel redelijke kunstmatige diamanten maken, maar het is moeilijk, en je hebt er veel kennis en erg goede apparatuur voor nodig. Niet iets dat je in je tuinschuurtje doet.
En er is nog een tweede addertje onder het gras met een metamorf als diamant. Zodra je diamanten boven de grond haalt, proberen de koolstofatomen zich een beetje te ontspannen. Ze gaan wat wiebelen, proberen de benen te strekken (figuurlijk uiteraard), en langzaam... heel langzaam vormt die schitterende diamant zich om tot een lelijk, goedkoop stuk grafiet. Leuk voor de koolstofatomen, niet leuk voor hun eigenaar. Gelukkig is de temperatuur hier zo laag dat de omzetting maar heel erg langzaam gaat. Je diamanten gaan dus heus wel een paar miljoen jaar mee. Maar uiteindelijk, als je ze lang genoeg met rust laat, worden al je dure diamanten doodordinaire stukjes grafiet. Maar elk nadeel heeft z'n voordeel: je kunt er dan wel veel beter mee schrijven.
woensdag 4 februari 2009
Hoe werkt wetenschap? (8) - Obama en de boom, ofwel: correlatie
De vorige keer vertelde ik hoe ik door fragmenten te tellen erachter was gekomen dat een heleboel molecuulringen nauwelijks door chemici gebruikt werden. En dat is handig te weten voor die chemici, zodat ze niet vergeten ook naar die andere ringen te kijken. Maar was dat voldoende voor een artikel? Misschien wel, maar andere onderzoekers hadden ook al iets gepubliceerd over ringen en dergelijke. Niet precies wat ik had gedaan, maar het leek er wel op.
Dus besloot ik het onderzoek uit te breiden zodat ik zeker iets nieuws erin had. En dat lag ook voor de hand, want je hebt geen winkelmandjesanalyse nodig om te zien hoeveel pindakaas er in een supermarkt wordt gekocht – daarvoor hoef je alleen maar na te gaan hoeveel potten je afgelopen jaar hebt moeten bestellen. Maar bij winkelmandjes gaat het erom welke dingen samen worden gekocht – dus welke fragmenten zaten samen met elkaar in één molecuul?
Nu bestaat er in de wetenschap zoiets als de “nul-hypothese”. De nul-hypothese betekent grofweg dat je er vantevoren vanuit gaat dat dingen niets met elkaar te maken hebben. Bijvoorbeeld, als Obama niest op TV en een boom in je tuin valt om, hebben die twee dingen waarschijnlijk niets met elkaar te maken (de nulhypothese). Als je echter tien bomen in je tuin hebt staan, en elke keer als je Obama hoort niesen valt er eentje om, dan lijkt er wel iets aan de hand te zijn. Met elke nies/omvallende boom wordt het toevalliger, en op een gegeven moment zou een wetenschapper (na vijf, tien of honderd bomen, afhankelijk van hoe zeker je wilt zijn en van hoevaak bomen spontaan omvallen) zeggen dat dit waarschijnlijk geen toeval meer is, en dat het waarschijnlijker is dat er wèl een verband is dan dat er geen verband is.
Hoe doe je dat nou met winkelmandjes?
Stel dat een supermarkt op een dag duizend klanten heeft. Van die duizend klanten kopen 100 klanten één of meer potten pindakaas, en 200 kopen één of meer potten aardbeienjam. Hoeveel mensen (verwacht je) zouden zowel pindakaas èn aardbeienjam kopen als de aankopen niets met elkaar te maken hebben?
A) 0 mensen
B) 20 mensen
C) 100 mensen
D) 200 mensen
Het goede antwoord is B: 100 van de 1000 mensen kopen pindakaas (0,1 deel of 10%) en 200 kopen aardbeienjam (0,2 deel of 20%). Je verwacht dus dat er 20 mensen (0,1*0,2*1000 of 10% van 20% van 1000 is 10% van 200 = 20) zowel aardbeienjam kopen als pindakaas. Dus 20 mensen kopen allebei, 80 mensen kopen alleen pindakaas, 180 mensen kopen alleen aardbeienjam, en de andere 1000-20-80-180 = 720 mensen kopen noch pindakaas, noch aardbeienjam.
Maar wat als nou niemand die pindakaas heeft gekocht aardbeienjam heeft gekocht? Of als iedereen die pindakaas heeft gekocht ook aardbeienjam heeft gekocht. Kan dat ook? Ja, dat kan, maar is het dan nog toeval? Zijn er (als niemand beide koopt) mensen die alleen zoet of alleen hartig broodbeleg kopen, of is er een populair recept dat pindakaas en aardbeienjam mengt?
Er bestaan mooie wiskundige formules (de binomiaalverdeling, met hier een leuke rekenmachine daarvoor) om te berekenen hoe "toevallig" het is als iets gebeurt. Bijvoorbeeld, als aardbeienjam en pindakaas totaal onafhankelijk van elkaar gekocht worden, is het mogelijk dat alle mensen die pindakaas kopen (100) ook aardbeienjam kopen. Maar die kans is 0,0000000000000000000000000000000000001%. Kortom, dat zou hoogstens eens in de biljoen jaar voorkomen. Als je een slimme supermarktmanager of een wetenschapper bent ga je dan denken: "dit KAN toeval zijn. Maar hoogstwaarschijnlijk is het geen toeval - er is een verband, een reden waarom pindakaaseters ook aardbeienjam kopen" - en dan kan je gaan onderzoeken wat die reden precies is.
Dat is het verhaal van aardbeienjam en pindakaas. Maar toen ik die analyse deed op mijn moleculen bleken ook heel veel combinaties van molecuulstukken veel meer of veel minder voor te komen dan je verwacht. Wat ontdekte ik? (En wat betekende het?) Maar dat bewaar ik voor de volgende keer...
Dus besloot ik het onderzoek uit te breiden zodat ik zeker iets nieuws erin had. En dat lag ook voor de hand, want je hebt geen winkelmandjesanalyse nodig om te zien hoeveel pindakaas er in een supermarkt wordt gekocht – daarvoor hoef je alleen maar na te gaan hoeveel potten je afgelopen jaar hebt moeten bestellen. Maar bij winkelmandjes gaat het erom welke dingen samen worden gekocht – dus welke fragmenten zaten samen met elkaar in één molecuul?
Nu bestaat er in de wetenschap zoiets als de “nul-hypothese”. De nul-hypothese betekent grofweg dat je er vantevoren vanuit gaat dat dingen niets met elkaar te maken hebben. Bijvoorbeeld, als Obama niest op TV en een boom in je tuin valt om, hebben die twee dingen waarschijnlijk niets met elkaar te maken (de nulhypothese). Als je echter tien bomen in je tuin hebt staan, en elke keer als je Obama hoort niesen valt er eentje om, dan lijkt er wel iets aan de hand te zijn. Met elke nies/omvallende boom wordt het toevalliger, en op een gegeven moment zou een wetenschapper (na vijf, tien of honderd bomen, afhankelijk van hoe zeker je wilt zijn en van hoevaak bomen spontaan omvallen) zeggen dat dit waarschijnlijk geen toeval meer is, en dat het waarschijnlijker is dat er wèl een verband is dan dat er geen verband is.
Hoe doe je dat nou met winkelmandjes?
Stel dat een supermarkt op een dag duizend klanten heeft. Van die duizend klanten kopen 100 klanten één of meer potten pindakaas, en 200 kopen één of meer potten aardbeienjam. Hoeveel mensen (verwacht je) zouden zowel pindakaas èn aardbeienjam kopen als de aankopen niets met elkaar te maken hebben?
A) 0 mensen
B) 20 mensen
C) 100 mensen
D) 200 mensen
Het goede antwoord is B: 100 van de 1000 mensen kopen pindakaas (0,1 deel of 10%) en 200 kopen aardbeienjam (0,2 deel of 20%). Je verwacht dus dat er 20 mensen (0,1*0,2*1000 of 10% van 20% van 1000 is 10% van 200 = 20) zowel aardbeienjam kopen als pindakaas. Dus 20 mensen kopen allebei, 80 mensen kopen alleen pindakaas, 180 mensen kopen alleen aardbeienjam, en de andere 1000-20-80-180 = 720 mensen kopen noch pindakaas, noch aardbeienjam.
Maar wat als nou niemand die pindakaas heeft gekocht aardbeienjam heeft gekocht? Of als iedereen die pindakaas heeft gekocht ook aardbeienjam heeft gekocht. Kan dat ook? Ja, dat kan, maar is het dan nog toeval? Zijn er (als niemand beide koopt) mensen die alleen zoet of alleen hartig broodbeleg kopen, of is er een populair recept dat pindakaas en aardbeienjam mengt?
Er bestaan mooie wiskundige formules (de binomiaalverdeling, met hier een leuke rekenmachine daarvoor) om te berekenen hoe "toevallig" het is als iets gebeurt. Bijvoorbeeld, als aardbeienjam en pindakaas totaal onafhankelijk van elkaar gekocht worden, is het mogelijk dat alle mensen die pindakaas kopen (100) ook aardbeienjam kopen. Maar die kans is 0,0000000000000000000000000000000000001%. Kortom, dat zou hoogstens eens in de biljoen jaar voorkomen. Als je een slimme supermarktmanager of een wetenschapper bent ga je dan denken: "dit KAN toeval zijn. Maar hoogstwaarschijnlijk is het geen toeval - er is een verband, een reden waarom pindakaaseters ook aardbeienjam kopen" - en dan kan je gaan onderzoeken wat die reden precies is.
Dat is het verhaal van aardbeienjam en pindakaas. Maar toen ik die analyse deed op mijn moleculen bleken ook heel veel combinaties van molecuulstukken veel meer of veel minder voor te komen dan je verwacht. Wat ontdekte ik? (En wat betekende het?) Maar dat bewaar ik voor de volgende keer...
EWL dinsdag 3 februari 2009 – Victorie!
Eindelijk de eerste versie van mijn “future perspectives” af en ingeleverd. Misschien tijd om mezelf op iets leuks te trakteren. Misschien naar de bioscoop, of eens tijd vrij nemen om een paar vrienden/kennissen te e-mailen... In elk geval zou ik zeggen tegen mezelf: ga zo door!
maandag 2 februari 2009
Emile Ratelband en de pudding
Een heleboel Nederlanders zullen van Emile Ratelband gehoord hebben. Hij is een nogal opvallend persoon. En wat wil je: mensen die continu “Tsjakka!” roepen en anderen aanmoedigen over hete kolen te wandelen hebben we niet zoveel. Maar dat is niet de reden waarom ik het vandaag over Emile wil hebben: ik heb van een lezer het verzoek gekregen het eens te hebben over de methode die Ratelband gebruikt: NLP.
NLP, de afkorting voor neurolinguïstisch programmeren, is een vertakking van de psychologie die zich bezighoudt met hoe de gedachten van mensen hun gedrag beïnvloeden – en zich daarbij vooral toespitst op hoe je succesvoller kunt zijn door anders te denken. Nou is Emile een groot voorstander van succesvol zijn (Tsjakka!) maar wèrkt NLP nou echt?
Er is wel het een en ander aan te merken op het idee dat gedachten allesbepalend zijn. Het TV-programma “Kopspijkers” liet eens een acteur verkleed als Emile Ratelband per ongeluk met een startpistool een andere beroemdheid doodschieten, waarop “Emile” probeerde zijn fout ongedaan de maken door de 'dode' toe te roepen 'Tsjakka! Leef! Leef! Je kunt het! Dood zijn zit alleen tussen je oren!'
Kopspijkers was natuurlijk niet echt een wetenschappelijk programma – maar wat kan je als wetenschapper zeggen van de zin en onzin van Ratelband en NLP?
Nou zijn er twee manieren om een methode zoals NLP wetenschappelijk te analyseren. De eerste is kijken naar de natuurwetten zoals je die kent, en dan kijken of de methode kan werken. Bijvoorbeeld, volgens de natuurwetten zoals wij die kennen is het onmogelijk goud uit lood te maken door het lood toe te zingen, en iemand die claimt dat hij dat kan doen is hoogstwaarschijnlijk een bedrieger of een domoor (ik zeg hoogstwaarschijnlijk, want in de wetenschap is geen enkele wet ooit 100% zeker, hoogstens 99,99999999999999999999999999% zeker). Met deze vuistregel kun je zeggen dat astrologie en homeopathie vrijwel zeker niet werken (althans, niet beter dan een nepvoorspelling of neppillen), omdat hun werking volgens de natuurwetten zoals wij die kennen onmogelijk is. Maar psychologen kunnen veel trucjes met de geest uithalen – mensen maken bijvoorbeeld quizzen beter als ze eerst een lijst met kenmerken van professoren moeten opschrijven (misschien handig te onthouden voor bij je volgende proefwerk). Dus NLP is niet fundamenteel onmogelijk. Dan is het tijd voor de tweede soort analyse: testen of het werkt.
De test heb ik al kort besproken in mijn stuk over Coke Zero. Bij een test vraag je je niet af of iets kan werken, maar gewoon of iets werkt. Je neemt dus twee groepen mensen, één groep laat je een NLP-cursus volgen, de andere groep niet, en je kijkt wat er met de mensen uit die twee groepen gebeurt (een echt goede wetenschapper zou drie groepen mensen nemen, waarbij de derde groep mensen nep-NLP krijgt, terwijl ze denken dat het echt is). Hebben de mensen in de NLP-groep na een jaar een hoger salaris dan de anderen? Een leukere vriend/vriendin? Hebben ze minder stress, zijn ze gelukkiger (dat moet je mensen niet vragen, maar je kunt het meten aan bijvoorbeeld hoeveel stresshormonen er in hun bloed zitten). Als NLP echt helpt zul je verschillen zien tussen de groepen mensen, zelfs als niet alle NLP-ers goed hebben opgelet tijdens de cursus. Hoe sterker het effect van NLP, des te groter het verschil zal zijn tussen de NLP-groep en de controlegroep. Zoals de Engelsen zeggen: “the proof of the pudding is in the eating” – je weet pas hoe goed een pudding is als je hem proeft. En met NLP en alle andere zelfhulpmethoden, onderwijsmethoden en medicijnen werkt dat net zo.
Als wetenschapper kun je er dus achterkomen of NLP werkt, maar tot zover zijn de onderzoeken niet echt enthousiast over NLP (kijk maar op wikipedia (NL/EN)); sommige aannames van NLP lijken niet te kloppen, en een Amerikaans onderzoeksinstituut dat NLP uitprobeerde om sociale vaardigheden bij mensen te vergroten haalde geen goede resultaten. Er kan misschien iets goeds in NLP zitten, maar dat is in elk geval niet verschrikkelijk duidelijk.
De enige manier om van NLP rijk en beroemd te worden lijkt voorlopig te zijn dat je NLP leert aan anderen en ze daar flink voor laat betalen. Ratelband zelf kan in elk geval goed van NLP eten. Misschien zelfs wel pudding...
Hoe werkt wetenschap (7) - Een berg data
Toen ik mijn programma voor het splitsen van moleculen in “winkelmandjesfragmenten” eenmaal goed had werken en het op een database had toegepast, had ik een heleboel getallen. Ik had enkele tienduizenden computerbestanden gemaakt, met één samenvattend hoofdbestand waarin regels stonden als:
1: 1 2
2: 3 4 5
3: 1 3 6
4: 1 3
5: 3 6 7 8
…
en nog zo'n 250000 regels van dat type. Elke regel gaf aan welk fragment in welk molecuul zat (bijvoorbeeld, molecuul 2 bestond uit fragmenten 3, 4 en 5). In een ander bestand kon ik weer ontdekken welk fragment met welk nummer werd bedoeld, 3 was bijvoorbeeld een benzeenfragment.
Nu kun je een computer redelijk snel 250000 moleculen laten splitsen en er zulke mooie lijstjes van laten maken, maar je kunt een computer niet laten nadenken over wat al die getallen nou betekenen! Daar moet je als wetenschapper zelf over nadenken. Maar ik kan heus geen kwart miljoen regels doorlezen, onthouden en ook nog vergelijken!
Hoe zou jij beginnen te kijken of je iets interessants kan ontdekken in duizenden getallen?
Ik begon in elk geval met een soort “hitlijst” te maken – ik was namelijk benieuwd naar welke fragmenten het meest, welke het minst voorkwamen. Bij de ringen zag de top-3 er zo uit:
Opvallend is dat de drie meest voorkomende ringen alledrie zesringen zijn, en erg op elkaar lijken. Zouden zesringen verder populair zijn? Ja, alle andere ringen in de top-10 zijn of zesringen, of twee zesringen aan elkaar geplakt. Er is één vijfring, en één vijfring die aan een zesring is geplakt (zie het plaatje hieronder voor de vierde tot tiende plaats).
Helaas betekende dat dat ik alleen iets bekends had ontdekt: zesringen en vijfringen zijn de meest stabiele ringen in de scheikunde, omdat de bindingen van een koolstofatoom van nature een hoek maken van 108 graden (als het koolstofatoom vier enkelvoudige bindingen heeft) tot 120 graden (met een dubbele binding). Een vierkant is te gespannen (hoeken van 90 graden) en als de ring veel groter wordt wordt het steeds moeilijker hem te sluiten, omdat de uiteinden elkaar niet goed meer kunnen vinden (ze zijn te ver van elkaar) en de tussenliggende atomen elkaar in de weg gaan zitten. Dat is ook waarom je in je scheikundeboeken bijna alleen maar zesringen en vijfringen ziet. Controleer maar!
Dat mijn topringen de theorie van de scheikunde bevestigden was natuurlijk wel leuk, maar ik had iets bekends ontdekt, en daar zou ik nooit een artikel over kunnen schrijven of beroemd mee kunnen worden. Dus moest ik verder nadenken. Ik ging toen kijken naar de getallen; en ik zag dat terwijl de tweede ring anderhalf keer zo vaak voorkwam als de derde ring, de eerste ring twintig keer zo vaak voorkwam als de tweede ring! Beneden aan de lijst (er zaten meer dan 13000 verschillende typen ringen/ringstructuren in de database) waren er duizenden ringen die maar één keer gemaakt waren. De verhoudingen waren dus ontzettend scheef, er waren een paar beroemde ringen die in bijna alle moleculen voorkwamen, en een heleboel ringen die bijna nooit gebruikt waren. En toen besefte ik dat ik iets belangrijks te pakken had. Chemici waren als koks die in een reusachtige supermarkt van keuzes bijna alleen maar de aardappels kochten. Ze maakten heel goed gekookte aardappels, gebakken aardappels, gestoofde aardappels, geflambeerde aardappels, gepocheerde aardappels – misschien omdat aardappels (of hier: de benzeenring) zo lekker gemakkelijk om mee te werken zijn. Dat betekende dat chemici door gewoon op mijn lijst te kijken een heleboel meer mogelijkheden zouden hebben om moleculen te maken waar ze normaal net zo min aan dachten als koks met een aardappelfixatie. Ik had Nieuws. En daar kun je een artikel van maken... Al is dat nog niet het einde van dit verhaal.
1: 1 2
2: 3 4 5
3: 1 3 6
4: 1 3
5: 3 6 7 8
…
en nog zo'n 250000 regels van dat type. Elke regel gaf aan welk fragment in welk molecuul zat (bijvoorbeeld, molecuul 2 bestond uit fragmenten 3, 4 en 5). In een ander bestand kon ik weer ontdekken welk fragment met welk nummer werd bedoeld, 3 was bijvoorbeeld een benzeenfragment.
Nu kun je een computer redelijk snel 250000 moleculen laten splitsen en er zulke mooie lijstjes van laten maken, maar je kunt een computer niet laten nadenken over wat al die getallen nou betekenen! Daar moet je als wetenschapper zelf over nadenken. Maar ik kan heus geen kwart miljoen regels doorlezen, onthouden en ook nog vergelijken!
Hoe zou jij beginnen te kijken of je iets interessants kan ontdekken in duizenden getallen?
Ik begon in elk geval met een soort “hitlijst” te maken – ik was namelijk benieuwd naar welke fragmenten het meest, welke het minst voorkwamen. Bij de ringen zag de top-3 er zo uit:
Opvallend is dat de drie meest voorkomende ringen alledrie zesringen zijn, en erg op elkaar lijken. Zouden zesringen verder populair zijn? Ja, alle andere ringen in de top-10 zijn of zesringen, of twee zesringen aan elkaar geplakt. Er is één vijfring, en één vijfring die aan een zesring is geplakt (zie het plaatje hieronder voor de vierde tot tiende plaats).
Helaas betekende dat dat ik alleen iets bekends had ontdekt: zesringen en vijfringen zijn de meest stabiele ringen in de scheikunde, omdat de bindingen van een koolstofatoom van nature een hoek maken van 108 graden (als het koolstofatoom vier enkelvoudige bindingen heeft) tot 120 graden (met een dubbele binding). Een vierkant is te gespannen (hoeken van 90 graden) en als de ring veel groter wordt wordt het steeds moeilijker hem te sluiten, omdat de uiteinden elkaar niet goed meer kunnen vinden (ze zijn te ver van elkaar) en de tussenliggende atomen elkaar in de weg gaan zitten. Dat is ook waarom je in je scheikundeboeken bijna alleen maar zesringen en vijfringen ziet. Controleer maar!Dat mijn topringen de theorie van de scheikunde bevestigden was natuurlijk wel leuk, maar ik had iets bekends ontdekt, en daar zou ik nooit een artikel over kunnen schrijven of beroemd mee kunnen worden. Dus moest ik verder nadenken. Ik ging toen kijken naar de getallen; en ik zag dat terwijl de tweede ring anderhalf keer zo vaak voorkwam als de derde ring, de eerste ring twintig keer zo vaak voorkwam als de tweede ring! Beneden aan de lijst (er zaten meer dan 13000 verschillende typen ringen/ringstructuren in de database) waren er duizenden ringen die maar één keer gemaakt waren. De verhoudingen waren dus ontzettend scheef, er waren een paar beroemde ringen die in bijna alle moleculen voorkwamen, en een heleboel ringen die bijna nooit gebruikt waren. En toen besefte ik dat ik iets belangrijks te pakken had. Chemici waren als koks die in een reusachtige supermarkt van keuzes bijna alleen maar de aardappels kochten. Ze maakten heel goed gekookte aardappels, gebakken aardappels, gestoofde aardappels, geflambeerde aardappels, gepocheerde aardappels – misschien omdat aardappels (of hier: de benzeenring) zo lekker gemakkelijk om mee te werken zijn. Dat betekende dat chemici door gewoon op mijn lijst te kijken een heleboel meer mogelijkheden zouden hebben om moleculen te maken waar ze normaal net zo min aan dachten als koks met een aardappelfixatie. Ik had Nieuws. En daar kun je een artikel van maken... Al is dat nog niet het einde van dit verhaal.
zondag 1 februari 2009
EWL Zondag 1 februari 2009 - de populaire tante
Ik was dit weekend bij mijn moeder in Hilversum, wat doorgaans erg gezellig is, en ook deze keer. We gaan wandelen in de bossen (die mis ik wel in Leiden), cappuchino en chocolademelk drinken en taart eten in een theehuis, en naar de bioscoop of een video huren. Maar dit weekend wilde ik ook één van mijn oudtantes bezoeken, die lag namelijk in het ziekenhuis. Na het middageten gingen mijn moeder en ik dus naar streekziekenhuis Hilversum, waar we een leeg bed aantroffen. Een vriendelijke dame wees ons iets verderop, naar het trappenhuis, waar in een nis mijn oudtante zat, omringd door zes of zeven familieleden en vrienden (de twee bezoekers per bed-regel was opgelost door mijn tante op een stoel te zetten). Mijn moeder en ik zijn toen maar naar huis gegaan. Ik ben blij dat mijn tante bezoek heeft - sociale contacten zijn gezond. Maar het herinnert me weer aan het algemene verschijnsel van spitsuren: iedereen gaat omdat bepaalde tijden/dagen voor IEDEREEN het gemakkelijkst zijn. Tantes krijgen dus tijdens bezoekuren òf teveel òf te weinig bezoek. Misschien zou ze toch moeten gaan werken met een agenda...
Abonneren op:
Posts (Atom)