12    Evolutie / Revolutie

Materialisme en de seksuele teeltkeuze
Menno Wiegman

Gezocht: Kosmisch ontwerper
Iris Groen en Sjoert van Velzen
- 1 reactie

Genetische modificatie van planten: een duurzame revolutie?
Jeroen Melief
- 1 reactie

Een bron van inspiratie
Annemie Ploeger
- 1 reactie

De evolutie van taal
Jelle Zuidema
- 3 reacties

Meer van hetzelfde?
Mineke Schipper

De immer veranderende vampier
Sabrina Verbeek
- 5 reacties

Sinds the Sixties
Jetske van Heemstra
- 1 reactie

Che! Een commerciële revolutie
Maud Dahmen
- 2 reacties

Emergentie, evolutie en revolutie in Artificial life
Ella Keijzer

Genetische algoritmen en het handelsreizigersprobleem
Mark Kooijman
- 3 reacties

colofon  issn 1879-8144  2 juni 2007

Alle edities   Vakgebieden            
English   Over Blind       Vacatures
Volg ons:               
© 2004–2019 Blind    disclaimer   cookies

 

BLIND
12
 online interdisciplinair tijdschrift  
BLIND 12
alle edities      



zoeken + vakgebieden       



random editie       



vorige editie       



volgende editie       
naar boven       

Vroeg of laat vraag je het je af: hoe is ons heelal ontstaan? Wetenschappers zijn al sinds mensenheugenis op zoek naar een antwoord op deze vraag. In dit artikel analyseren Iris Groen en Sjoert van Velzen drie theorieën over het ontstaan van ons heelal. Naast de theorieën van de wetenschappers Leonard Susskind en Lee Smolin bespreken ze ook de theorie van Intelligent Design, die ervan uitgaat dat er een ontwerper aan het werk is geweest. Op het niveau van de evolutietheorie is Intelligent Design niet meer serieus te nemen. Is dit in de kosmologie ook zo?

Iris Groen en Sjoert van Velzen hebben afgelopen jaar hun bachelor Bèta-gamma aan de Universiteit van Amsterdam afgerond. Groen doet daar momenteel de research master Cognitive science en de master Wetenschapsfilosofie. Van Velzen doet een master Particle physics en een master Astrophysics aan dezelfde universiteit. Dit artikel is eerder verschenen in het februarinummer van De Gids in 2007.


Lees het artikel

BLIND 12 - Evolutie / Revolutie
sluiten

Hoofdredactie

Inge van der Bijl


Eindredactie

Inge van der Bijl


Redactie

Maud Dahmen
Iris Groen
Elisa Hermanides
Arno Verweij (webmaster)


Redactieraad

prof. dr. Johan van Benthem
drs. Kim van den Berg
dr. Casper de Groot
prof. dr. Michel Haring
prof. dr. Ed van den Heuvel
drs. Machiel Keestra
dr. Bernard Kruithof


klik hier voor huidige redactie


sluiten

Gezocht: Kosmisch ontwerper

              
alle bijdragen van deze auteur
korte inleiding & meer over de auteur
all articles by this author
short intro & about the author
artikel door Iris Groen en Sjoert van Velzen

Een zwoele zomernacht. Door de tentopening kijkt u samen naar de sterrenhemel. Eerst zoeken naar de Grote Beer. Daarna gewoon alleen nog maar kijken. Het lijkt wel alsof er alleen maar meer sterren bijkomen. Dan zijn er altijd weer diezelfde gedachten. Het vreemde idee dat u terugkijkt in de geschiedenis. Besef van de reusachtigheid van het heelal, wat gepaard gaat met een gevoel van nietigheid. De gedachte dat van slechts drie procent van alle aanwezige materie in het heelal de oorsprong bekend is. Wij zijn enkel het schuim op de kosmische zee, denkt u weemoedig. We stellen niets voor in deze oneindigheid.

Maar laten we die gedachte nu eens omdraaien. Laten we eens veronderstellen dat we juist heel bijzonder zijn. Is het niet een wonder dat wij kunnen bestaan in een gigantische leegte? Moeten we daar niet een bepaalde betekenis in zien? Wellicht zijn dergelijke metafysische bespiegelingen niet aan u besteed. Onwetenschappelijk, zult u het noemen, en misschien wel hoogmoedig. Maar als wij nu eens vertellen dat in de kosmologie, een van de spannendste en veelbelovendste gebieden van de wetenschap, serieus over dergelijke vragen wordt nagedacht? Natuurlijk niet naar aanleiding van een romantische nacht onder een heldere sterrenhemel. Het gaat hier om getallen; natuurconstanten om precies te zijn.

Een perfect universum

Als we om ons heen kijken, kunnen we niet anders dan concluderen dat het heelal levensvatbaar is. Natuurkundigen hebben uitgerekend dat deze eigenschap griezelig precies afhangt van de waarden van de natuurconstanten.1 Deze duiken op in de wetten die wetenschappers gebruiken om processen in het heelal te beschrijven. Een minieme verandering in die constanten levert echter heel andere processen op. Als er bijvoorbeeld vlak na de oerknal evenveel materie als antimaterie aanwezig zou zijn geweest, waren er alleen fotonen ontstaan.2 Was de massa van het Z-boson een tikje anders? Dan zouden er geen atomen zijn gevormd.3 Beide situaties zouden een 'leeg' heelal hebben opgeleverd, waarin geen materie zou voorkomen. Dit laatste lijkt toch wel een belangrijke voorwaarde voor het ontstaan van leven. Een vraag waar natuurkundigen mee worstelen is dan ook deze: waarom zijn de natuurconstanten 'precies goed'?

Nog maar pas geleden ontstond er zowel in de media als in wetenschappelijke kringen commotie rond Intelligent Design (ID).4 Deze relatief nieuwe beweging claimt een wetenschappelijk alternatief voor de evolutietheorie van Darwin te bieden. Aanhangers van ID menen op wetenschappelijke wijze aan te kunnen tonen dat het leven op aarde ontworpen is door een (hoger) intelligent wezen. Een variant hiervan, waarover in de media niet zoveel wordt bericht, is dat niet alleen het leven maar ons hele universum door een intelligent wezen zou zijn ontworpen. Dit is in feite ID op kosmologische schaal, waarbij het allemaal draait om de vraag: waarom is het heelal zoals het is?

Hoewel over ID in de biologie nog steeds gedebatteerd wordt in de media, lijkt het erop dat vanuit academisch oogpunt de discussie beslecht is in het voordeel van de evolutietheorie.5 Volgens aanhangers van ID zijn bepaalde verschijnselen der natuur zo complex dat deze onmogelijk door evolutie, of 'toeval' zoals zij het zien, zouden kunnen zijn ontstaan. Door evolutiebiologen wordt hiertegen het bezwaar gemaakt dat zij met het intelligente wezen in feite een god-of-the-gaps ten tonele voeren. Ze beargumenteren dat de voorbeelden van complexiteit die worden gebruikt nog onopgeloste raadsels zijn, maar dat deze gaten in onze kennis in de toekomst zullen worden gevuld zonder dat het nodig is een bovennatuurlijke invloed te veronderstellen.6 Bovendien wordt aan de evolutietheorie veel waarde gehecht juist omdat deze zo goed kan verklaren waarom de natuur is zoals zij is, en waarom levende wezens de eigenschappen hebben die ze hebben.

In de kosmologie is de situatie heel anders. Daar is helemaal geen sprake van één theorie die verklaart waarom de constanten zijn zoals ze zijn. Goed, iedereen is het er zo langzamerhand wel over eens dat er een grote oerknal heeft plaatsgevonden.7 Maar niemand weet waar deze oerknal vandaan kwam of hoe we die moeten beschrijven. Door te proberen uit te vinden wat er gebeurde in de allereerste fractie van de seconde direct na de oerknal, en zelfs wat daarvóór gebeurde, willen kosmologen daar meer grip op te krijgen. Uiteindelijk hopen ze hiermee een antwoord te vinden op de prangende vraag naar het waarom van de eigenschappen van ons heelal. Echter, een volledig antwoord op deze vraag is vanuit natuurkundige hoek absoluut nog niet gegeven. Er bestaan een aantal verschillende theorieën, maar er is geen consensus over de vraag welke van deze de beste verklaring biedt. Er is dus niet zoiets als een natuurkundig equivalent van de evolutietheorie.

Sterker nog, wij zijn van mening dat er momenteel géén natuurkundige theorie is die een betere verklaring biedt voor de eigenschappen van het heelal dan de verklaringen vanuit ID. Eigenlijk bieden beide invalshoeken geen puur wetenschappelijke theorieën. Hiermee bedoelen we te zeggen dat, in tegenstelling tot in de biologie, het in de kosmologie niet mogelijk is om op wetenschappelijke grond een onderscheid te maken tussen ID en natuurkundige theorieën die de waarden van de natuurconstanten trachten te verklaren.

Om dit aannemelijk te maken zullen we dieper in moeten gaan op zowel de argumenten vanuit ID als de verschillende natuurkundige theorieën. Met de nadruk op óns heelal, omdat er in de verschillende natuurkundige theorieën die geformuleerd worden vaak de gedachte blijkt op te duiken dat er misschien wel meerdere heelallen bestaan, ieder met hun eigen natuurwetten en constanten.

Het multiversum

Theoretisch fysicus Leonard Susskind, verbonden aan Stanford University, is een van de grondleggers van snaartheorie. Hij heeft onlangs een boek geschreven met de titel The Cosmic Landscape: String Theory and the Illusion of Intelligent Design.8 Zoals de titel doet vermoeden presenteert Susskind in dit boek een theorie die de eigenschappen van ons heelal verklaart. Om te begrijpen hoe hij hiertoe komt, is het belangrijk om even stil te staan bij snaartheorie. Deze theorie is een van de voornaamste kandidaten om de fysica op grote en kleine schaal, met andere woorden de algemene relativiteitstheorie en de quantummechanica, te verenigen. Het idee is dat de fundamentele legoblokjes van de natuur er niet uit zien als elementaire puntdeeltjes, maar als eendimensionale snaren. Net als vioolsnaren kunnen deze theoretische snaren vibreren, waarbij iedere toestand een ander elementair deeltje voorstelt. Door hiermee te rekenen worden allerlei problemen opgelost die ontstaan bij het combineren van het grote en het kleine. Het is dankzij dit verenigende vermogen dat snaartheorie veel enthousiaste aanhangers heeft.

Een nieuw probleem dat echter ontstaat bij deze theorie is dat de wiskundige vergelijkingen waarmee de snaren beschreven worden niet één oplossing hebben, maar onvoorstelbaar veel. Het landschap waar Susskind in de titel van zijn boek naar verwijst moeten we ons dan ook voorstellen als een landschap bestaande uit al deze mogelijke oplossingen. Iedere oplossing stelt een mogelijke omgeving voor die bestaat uit een combinatie van natuurconstanten, natuurwetten en elementaire deeltjes. Maar het bestaan van een landschap met mogelijkheden biedt natuurlijk nog geenszins een verklaring voor de eigenschappen van ons heelal. Er is dus meer nodig. We kunnen ons voorstellen dat de waarschijnlijkheden van de verschillende oplossingen zich weerspiegelen in het reliëf van het landschap. Het zou dan bijvoorbeeld kunnen dat onze omgeving zich bevindt in een heel diep 'dal' in het landschap. Net als water altijd zijn weg naar het laagste punt vindt, is de specifieke combinatie die ons heelal beschrijft de meest waarschijnlijke of misschien wel de enige oplossing.

Ondanks de hoop van vele fysici is er op dit moment echter geen enkele aanwijzing voor het bestaan van een selectiemechanisme dat, als een soort rivier, vanzelf naar ons universum in het landschap voert. Susskind spiegelt ons dan ook een heel ander scenario voor. Volgens hem zijn alle mogelijke oplossingen ook daadwerkelijk aanwezig als universum. Om taalverwarring te voorkomen wordt het idee van het bestaan van meerdere heelallen het 'multiversum' genoemd. Een proces dat dit multiversum zou kunnen genereren is chaotische inflatie. Dit is een theorie die gebaseerd is op het principe van kosmische inflatie, een proces dat het zeer snel uitdijen van het heelal in zijn allervroegste fase beschrijft. Chaotische inflatie stelt dat een universum te allen tijde bepaalde delen bevat waar inflatie plaatsvindt. Op deze plaatsen ontstaan nieuwe heelallen, die 'pockets' worden genoemd. Zo is ook ons heelal een 'pocketheelal' dat is ontstaan uit een ander universum. Als zodanig is er geen sprake van één oerknal of één begin van de tijd, maar van een continu proces van creatie van nieuwe heelallen. Het multiversum kan dan dus voorgesteld worden als een proces van eeuwige vertakking, waarbij iedere tak andere fysische eigenschappen heeft. Het theoretische landschap van mogelijkheden wordt hiermee een kosmisch landschap van reële pocketuniversums, of the populated landscape zoals Susskind het noemt.

Antropisch denken

Er ontbreekt nog een ingrediënt om vanuit dit idee van het bestaan van een multiversum tot een volledige verklaring van de eigenschappen van ons heelal te komen en dat zijn wij, de mens. De vraag waarom een natuurconstante in ons heelal een bepaalde waarde heeft kan simpel worden beantwoord door te stellen dat alleen deze waarde het mogelijk maakt dat er leven bestaat. Met andere woorden, als alle mogelijke heelallen bestaan, dan bevinden wij ons vanzelfsprekend in een dat levensvatbaar is. Dit vloeit direct voort uit de redenering dat het als levend wezen onmogelijk is een heelal waar te nemen dat geen leven toelaat. Dit laatste wordt het antropisch principe genoemd. Susskind claimt dat met behulp van dit principe het antwoord op de vraag compleet is: wij leven simpelweg in dát pocketuniversum waarvan de natuurconstanten consistent zijn met ons bestaan.

Het antropisch principe is niet door Susskind bedacht. De term werd in 1974 geïntroduceerd door kosmoloog Brandon Carter die in een serie artikelen wees op het bestaan van selectie-effecten tijdens observatie.9 Achteraf gezien betreurt hij de titel 'antropisch principe', omdat dit een directe verwijzing is naar observatie door mensen (antropos betekent mens), terwijl selectie-effecten kunnen gelden voor waarnemers in het algemeen.10 Met een selectie-effect wordt bedoeld dat aan hetgeen dat geobserveerd kan worden beperkingen opgelegd zijn door de eigenschappen van de waarnemer. In het geval van leven in het universum, zoals het principe hierboven is toegepast, betekent het dat een levend wezen per definitie geen omgeving kan waarnemen waarin geen leven mogelijk is. Deze vorm van antropisch principe wordt ook wel het zwakke antropisch principe genoemd. Er bestaat eveneens een sterkere vorm die stelt dat de natuurconstanten in ons heelal zo zijn 'afgesteld' dat er wel leven móét ontstaan. Hier is er sprake van een doel, een bestemming, namelijk de ontwikkeling van leven. De verklaring voor de eigenschappen van ons heelal is dan dat wijzelf hiervan de oorzaak zijn.

Er valt veel aan te merken op het antropisch redeneren. Vooral de sterke vorm lijkt een erg twijfelachtig metafysisch standpunt. Het staat zeker niet vast dat het ontstaan van leven op enigerlei wijze noodzakelijk is, of dat het bestaan van ons universum gedetermineerd is. Vanuit wetenschappelijk oogpunt is deze redenering dan ook slecht houdbaar. Kosmoloog Vincent Icke11 is het er dan ook niet mee eens: 'Wij zijn hier alleen maar door een historisch toeval. Als er vijfenzestig miljoen jaar geleden geen inslag in Yucatán was geweest waren de dinosauriërs nu nog de baas.' Ook aanhangers van ID zijn het niet altijd eens met deze wijze van redeneren, omdat hierbij gesuggereerd wordt dat de mensheid de oorzaak is van het heelal, in tegenstelling tot een ontwerper. Ook zij zeggen dat de eigenschappen van het heelal ons bestaan mogelijk maken, niet andersom.12

Het zwakke antropisch principe daarentegen wordt vaak gepresenteerd als een triviale waarheid of als vrucht van het gezonde verstand. Of dat klopt is ook maar de vraag. Volgens Icke gedraagt de natuur zich helemaal niet volgens de regels van het gezonde verstand. 'Zo'n beetje alles in de theoretische fysica staat haaks op je gezonde verstand [...] dat is juist het aardige ervan, je hebt een heel ander soort verstand nodig dan gezond verstand.' Theoloog en godsdienstfilosoof Willem Drees13 wijst op het feit dat het zwakke antropisch principe geen verklarende kracht heeft: 'Dat je kunt redeneren vanuit het bestaande en daarmee tot bepaalde conclusies kunt komen, dat spreekt vanzelf, maar dat vind ik niet iets heel diepzinnigs.' Er lijken dus nogal wat haken en ogen aan het antropisch principe te zitten. Hoewel Susskind deze bezwaren niet als problematisch beschouwt voor zijn theorie, zijn er andere onderzoekers die de eigenschappen van ons heelal juist zonder het antropisch principe proberen te verklaren. Een voorbeeld hiervan is de theorie van Lee Smolin, theoretisch fysicus aan de Pennsylvania State University. Tussen hem en Susskind is een felle wetenschappelijke discussie gaande over het al dan niet gebruiken van het antropisch principe in de kosmologie.14

Evolutie door zwarte gaten

De theorie van Smolin voorspelt eveneens het bestaan van een multiversum.15 In dit geval worden nieuwe heelallen niet geboren uit chaotische inflatie, maar ontstaan bij de vorming van een zwart gat.

Dit idee is gebaseerd op een andere theorie die algemene relativiteitstheorie met quantummechanica wil verenigen: quantum loop gravity. Deze theorie stelt dat de dimensies waarin alle fysische processen zich afspelen niet continu zijn, maar bestaan uit discrete brokjes. In de algemene relativiteitstheorie vormt zich bij het ontstaan van een zwart gat een singulariteit. Dit is een punt in de ruimtetijd waar natuurwetten hun geldigheid verliezen. Berekeningen vanuit quantum loop gravity laten echter zien dat bij het ontstaan van een zwart gat een zogenaamde bounce optreedt. Hiermee wordt bedoeld dat op de plaats waar de singulariteit zich vormt een nieuw stuk ruimtetijd ontstaat dat uitdijt. Smolin postuleert dat uit iedere bounce een nieuw heelal ontstaat. Dit nieuwe heelal neemt de eigenschappen - dat wil zeggen de natuurconstanten, elementaire deeltjes en natuurwetten - over van het heelal waaruit het is voortgekomen, zij het in iets gewijzigde vorm.

Smolin ziet in de samenhang van de natuurconstanten een kosmisch ecosysteem. Alle onderdelen in het universum vormen een samenhangend netwerk waarbij de delen onderling afhankelijk zijn en elkaar continu beïnvloeden. Dergelijke netwerken zijn in de biologie goed te analyseren met behulp van evolutietheorie. Daarom kwam Smolin op het idee het evolutiemodel toe te passen op het multiversum. De natuurlijke selectie van onderling verschillende heelallen zou dan verlopen op basis van het aantal zwarte gaten dat in een universum aanwezig is. Als een nieuw heelal geen mogelijkheid biedt tot het ontstaan van zwarte gaten heeft het een 'overlevingskans' gelijk aan nul. Het heelal dat in staat is de meeste zwarte gaten te genereren, en daarmee de meeste 'nakomelingen kan baren', heeft dus de grootste overlevingskans. Aangezien een zwart gat ontstaat uit een bepaald soort sterren16 is het belangrijk dat een heelal voldoende levensduur heeft om sterren te kunnen vormen. Deze en andere voorwaarden voor zwarte gaten zijn afhankelijk van de natuurconstanten van het betreffende heelal.

Door middel van dit mechanisme kunnen we voorspellen welke waarden van de natuurconstanten uiteindelijk het meeste voordeel opleveren, namelijk precies die waarden die zwarte gaten mogelijk maken. Volgens Smolin is dit de manier om de eigenschappen van ons heelal te verklaren. Het is simpelweg het heelal dat de meeste zwarte gaten kan genereren. Dit type heelal is dan het meest waarschijnlijk, omdat het de uitkomst is van een selectieproces dat al enige tijd heeft plaatsgevonden. De hogere waarschijnlijkheid van dit heelal zorgt ervoor dat de kans groter is dat we ons in een dergelijk heelal bevinden dan in een ander soort heelal met minder zwarte gaten. Onze aanwezigheid zélf heeft echter geen invloed op deze waarschijnlijkheidsverdeling.

Is het toeschrijven van de eigenschappen van het heelal aan enkel het vermogen zwarte gaten voort te brengen niet een te eenvoudige veronderstelling? Aanhangers van Intelligent Design zullen, analoog aan de bezwaren die door hen gemaakt worden tegen de biologische evolutietheorie, beargumenteren dat de immense complexiteit van heelal niet gereduceerd kan worden tot een blind selectiemechanisme. Dit argument is hier wellicht meer van toepassing dan in de 'gewone' evolutietheorie: in de biologie is de gunstigheid van eigenschappen afhankelijk van de omgeving waarin het organisme zich bevindt, terwijl in de kosmische variant geen sprake is van een veranderende omgeving. Het is hier steeds dezelfde eigenschap die de overlevingskans vergroot. Het is wat moeilijk voor te stellen dat één bepaalde voordelige eigenschap een verklaring kan bieden voor de grote complexiteit van ons heelal. Maar welk alternatief heeft Intelligent Design dan zelf te bieden?

Een kosmisch ontwerp

Enthousiastelingen van Intelligent Design gaan ervan uit dat de eigenschappen van ons heelal het resultaat zijn van fine-tuning. Dit houdt in dat de natuurconstanten bijzonder goed zijn 'afgesteld' op het leven. Deze observatie an sich is volgens ID een aanwijzing voor het bestaan van een ontwerp. In ieder geval geeft het aan dat er iets valt uit te leggen. Net als in de biologie is ook hier de redenering dat deze combinatie van natuurconstanten geen toeval kan zijn. Verder wordt ook het bestaan van orde in het heelal, in de vorm van natuurwetten, aangedragen als een indicatie van het bestaan van een ontwerper. Daar waar wetenschap in staat is bepaalde gebeurtenissen te verklaren met behulp van deze wetten, hoeft de verklaring van deze wetten zelf niet per definitie binnen het domein van de wetenschap te vallen, aldus Rodney Holder, anglicaans priester en theoretisch natuurkundige, die een boek schreef met de titel God, the Multiverse, and Everything: Modern Cosmology and the Argument from Design17. In dit boek betoogt Holder waarom volgens hem een ontwerptheorie een betere verklaring biedt voor fine-tuning dan theorieën die uitgaan van het bestaan van een multiversum.

Zijn betoog bestaat voornamelijk uit kritiek op theorieën zoals die van Susskind en Smolin. Hij beargumenteert dat het veronderstellen van het bestaan van meerdere heelallen een van de belangrijkste principes van de wetenschap schendt, te weten Ockham's razor. Dit is van toepassing wanneer in de wetenschap een keuze gemaakt moet worden tussen twee theorieën. In dat geval dient de eenvoudigste theorie geprefereerd te worden waarvan alle overbodige ingrediënten en aannames als het ware 'afgeschoren' moeten worden. Bedenkers van een theorie moeten er dan ook altijd naar streven een zo simpel mogelijke verklaring te bieden voor datgene dat ze trachten te verklaren. Volgens Holder, die ervan uitgaat dat met 'simpel' zo min mogelijk entiteiten of 'factoren' in een theorie wordt bedoeld, voldoet een multiversum niet aan dit principe. Deze veronderstelt immers het bestaan van allerlei andere onzichtbare universums die volgens hem helemaal niet nodig zijn: het bestaan van een intelligente ontwerper biedt dan een veel eenvoudiger verklaring.

Bovendien, zo beweert Holder, is het laatste eveneens een waarschijnlijkere verklaring. Deze uitspraak onderbouwt hij met behulp van het theorema van Bayes. Dit is een manier om waarschijnlijkheid uit te rekenen die door wetenschappers gebruikt wordt bij het bepalen van de houdbaarheid van bepaalde hypotheses. Het wordt bijvoorbeeld gebruikt om te bepalen hoe groot de kans is dat iemand een bepaalde ziekte heeft op basis van verschillende gegevens. Er wordt dan gekeken naar het resultaat van een diagnostische test (die altijd een kans heeft om een 'vals positief' te geven) en naar het voorkomen van de ziekte onder de populatie. Hierbij wordt de hypothese 'persoon X heeft ziekte Y' getoetst door te kijken naar zogenaamde a priori-waarschijnlijkheden (het voorkomen in de populatie) en a posteriori-waarschijnlijkheden (de uitslag en betrouwbaarheid van de test). Holder past deze berekening toe op het probleem van fine-tuning. Hij berekent de waarschijnlijkheid van zowel de hypothese 'ons universum is onderdeel van een multiversum' als de hypothese 'er is maar één universum dat ontworpen is'. Op basis hiervan concludeert hij dat aan de laatste een grotere verklarende kracht toegedicht dient te worden.

Op beide argumenten valt het een en ander aan te merken. Hoewel Ockham's razor inderdaad een principe is dat bij wetenschappers hoog in het vaandel staat, is het natuurlijk niet zaligmakend. Er zijn ook gevallen waarin de toepassing ervan twijfelachtig is. De formules van Newton voor de zwaartekracht zijn vele malen simpeler dan de vergelijkingen van Einstein die hetzelfde proces beschrijven. Die van Einstein kloppen echter beter met de data, waardoor het de vraag is of Ockham's razor wel zo geschikt is om hier te gebruiken. Het kan eigenlijk alleen toegepast worden als de rivaliserende theorieën beide een even goede verklaring bieden voor het betreffende fenomeen. Maar dit is nu juist de vraag die hier ter discussie staat. Volgens Icke kan Ockham's razor in het debat een bruikbaar argument zijn, 'ik gebruik het ook wel eens om om mij heen te meppen', maar is het vanuit wetenschappelijk oogpunt niet heel waardevol: 'Ockham's razor is in zoverre erg nuttig als je de keuze hebt om een doel te bereiken door ofwel heel veel werk te doen, ofwel heel weinig. Dan ga je eerst maar eens kijken of het met weinig werk kan. En als dat niet lukt, dan gaan we de schouders eronder zetten, en helaas moeten we dan wat meer grond verzetten.'

Wat het theorema van Bayes betreft is het eveneens discutabel of het mogelijk is dit toe te passen op de manier waarop Holder dit doet. De a priori-waarschijnlijkheden zijn hier namelijk erg belangrijk. In tegenstelling tot het ziektevoorbeeld zijn er bij de toepassing van Holder geen bekende meetgegevens waardoor deze waarschijnlijkheden worden bepaald. Holder beredeneert de waarschijnlijkheden dan ook en komt als zodanig tot deze uitkomst, maar wanneer iemand hier a priori heel anders over denkt, zal dat leiden tot een andere uitkomst. Volgens Drees is het theorema een zinvol soort wiskunde als het gaat om concrete empirische zaken, maar is het niet geschikt om hier te gebruiken: 'Hiermee stop je het antwoord dat je wilt hebben er gewoon in. Dan moet je zoveel in de a priori-waarschijnlijkheid stoppen dat zelf weer willekeurig is.' Icke vindt het zelfs baarlijke nonsens: 'De irrationele kant van de mens leent altijd argumenten van de rationele kant [...]. Ze jatten dus gewoon onze termen omdat ze weten hoe krachtig die zijn.'

Het onderbouwen van een ontwerptheorie met wetenschappelijke argumenten blijkt niet zo goed te werken. Ook 'esthetische' opvattingen over hoe wetenschappers te werk zouden moeten gaan zijn niet houdbaar als argument tegen theorieën die uitgaan van een multiversum. Er is echter ook vanuit filosofische hoek kritiek op het multiversum. Hierbij gaat het om de vraag of het bestaan van meerdere heelallen ook daadwerkelijk de waarschijnlijkheid van óns heelal vergroot.

Dobbelstenen

In eerste instantie lijkt het heel logisch dat een multiversum een verklaring biedt voor de eigenschappen van ons heelal. Wanneer er meerdere heelallen bestaan met ieder hun eigen combinaties van natuurconstanten, komt onze combinatie onherroepelijk een keer langs. Maar weten we dan waarom die bepaalde combinatie ónze combinatie is? Volgens filosoof Michael Rota van de University of St. Thomas is dat niet zo. Hij beargumenteert dat het bestaan van meerdere heelallen het niet waarschijnlijker maakt dat dít heelal geschikt is voor leven. De kans dat dit gebeurt is even groot in een multiversum als in een universum. Hierbij maakt hij een vergelijking met de kans dat een dobbelsteen de waarde zes aanneemt: deze kans is altijd gelijk aan 1/6, hoe vaak je ook gooit.

Vanuit dezelfde statistica kun je ook beredeneren dat in een serie van meerdere worpen de kans dat er een keer een zes voorbijkomt wel groter is naarmate er vaker wordt gegooid. Dit komt overeen met het idee dat het bestaan van een multiversum wél de kans op een heelal met de eigenschappen als het onze vergroot. Maar eigenlijk is dit laatste niet het goede standpunt om in te nemen, omdat je dan redeneert vanuit een metagezichtspunt. Wij bevinden ons echter maar in één heelal, 'op de dobbelsteen' als het ware. Wij zien dus alleen die ene worp. Dit probleem is dus alleen overkomelijk als we in staat zouden zijn andere worpen, of andere heelallen waar te nemen. Hiermee bereiken we het grootste struikelblok van het multiversum: falsificeerbaarheid.

Beredeneren en bewijzen

De theorieën van Susskind en Smolin hebben gemeen dat andere universums in het multiversum per definitie buiten onze waarneemhorizon vallen. Dit betekent dat ze niet met ons in causaal verband staan: signalen reizende met de maximale snelheid in de natuur (de snelheid van het licht) kunnen ons zelfs in oneindige tijd niet bereiken. Hierdoor zullen we nooit direct een ander universum waar kunnen nemen. Naast talloze fysische bezwaren18 is dit het belangrijkste filosofische argument dat aangevoerd kan worden tegen deze theorieën: ze zijn niet te toetsen.

Doordat Susskind met behulp van het antropisch principe vastgelegd heeft dat wij alleen maar levensvatbare omgevingen kunnen waarnemen, is zijn theorie onfalsificeerbaar. Wij kunnen dan blijkbaar nooit een ander heelal waarnemen waarin geen leven mogelijk is. Door Smolin worden wel bepaalde voorspellingen gedaan over de waarden van bepaalde natuurconstanten in ons heelal. Waarneming van deze waarden levert dan echter alleen bewijs voor het feit dat wij leven in een heelal waarin veel zwarte gaten voorkomen, maar niet voor het feit dat er daadwerkelijk sprake is van een selectiemechanisme dat zijn invloed uitoefent op meerdere heelallen. Pas wanneer we daadwerkelijk een ander heelal kunnen meten of waarnemen, is het bestaan van een multiversum bewezen. Maar dit is per definitie onmogelijk.

In het geval van ID is de 'ontwerper' echter eveneens per definitie onwaarneembaar: dit levert dus óók een theorie op die niet te falsificeren is. Bovendien hebben we gezien dat pogingen om met behulp van wetenschappelijke methodes het bestaan van ontwerp aan te tonen op niets uitlopen. Het is duidelijk dat de drie besproken theorieën, te weten die van Susskind, van Smolin en van Intelligent Design evenveel moeite hebben met de empirische realiteit. Wij kunnen niet anders dan concluderen dat er op grond van het falsificatieprincipe geen onderscheid te maken valt tussen een ontwerp- en een multiversumtheorie. Natuurkundige en ID-theorieën die de waarden van de natuurconstanten trachten te verklaren zijn derhalve vanuit wetenschappelijk oogpunt equivalent.

Besluit

Deze conclusie wordt vanuit kosmologische hoek ondersteund door Vincent Icke: 'Ik zou die [theorieën] observationeel niet van elkaar kunnen onderscheiden.' Hij is echter geen voorstander van ook maar één van bovengenoemde theorieën. Hij vindt dat de vraag naar de fine-tuning van de natuurconstanten verkeerd is gesteld. Ten eerste is het een te grote vraag: 'Het is denkbaar dat er dingen zijn over ons heelal waar wij als aap te stom voor zijn om ze ooit te bedenken.' Bovendien moeten we niet veel waarde aan de natuurconstanten toe kennen: 'Die overdreven aandacht voor de natuurconstanten komt voornamelijk van mensen die niet weten hoe de historische evolutie van natuurwetten gaat [...]. We weten uit de natuurkunde dat wetten helemaal geen wetten zijn. Ze zijn tijdelijk.' Volgens Icke blijkt uit de geschiedenis van de natuurkunde dat sommige natuurconstanten geïntroduceerd worden op plekken waar we nog niet voldoende kennis bezitten over de onderliggende mechanismen: het komt voor dat een dergelijke constante later 'secundair' blijkt te zijn, ofwel dat het mogelijk blijkt te zijn die constante te verklaren vanuit andere natuurkundige bekende getallen. Daarom concludeert hij: 'Dus wat wij een natuurconstante noemen, is misschien alleen maar een soort brevet van onvermogen. Dat wij nog niet doorzien, met onze beperkte kennis, wat de samenhang tussen die verschillende dingen is.'

Waarom worden de theorieën die de waarden van onze natuurconstanten trachten te verklaren dan toch aangehangen door vooraanstaande wetenschappers? Het lijkt erop dat de voorkeur voor een multiversumtheorie afhangt van het vertrouwen dat er wordt gesteld in de achterliggende wiskunde. Het is mogelijk een onderscheid te maken tussen een logisch/wiskundige en een empirische werkelijkheid.19 Voor de aanhangers van multiversumtheorieën is het voldoende dat het multiversum kan bestaan in een logische werkelijkheid. Het is immers afgeleid uit een mathematisch construct dat de quantummechanica en de relativiteitstheorie verenigt. Het feit dat de stap naar de empirische werkelijkheid niet mogelijk is, vormt voor hen blijkbaar geen bezwaar. Sommigen gaan nog verder en stellen dat de empirische werkelijkheid slechts een benadering is van de logische werkelijkheid.20 Dan is het natuurlijk helemaal niet meer van belang of een multiversum daadwerkelijk kan worden waargenomen of niet. Maar is dit rotsvaste vertrouwen in de logische werkelijkheid wezenlijk anders dan het geloof in een god?

Vanuit godsdienstfilosofisch perspectief onderschrijft Willem Drees eveneens onze conclusie: 'Ik zie niet hoe we daar [tussen de theorieën] op goede gronden een keuze uit kunnen maken.' Hij betoogt echter dat ID en natuurkunde elkaar niet moeten bestrijden maar als twee aparte dingen moeten worden gezien: 'Ik zou überhaupt de geloofsbeleving wat meer loshalen van de sfeer van wetenschappelijke theorieën, het is toch veel meer een bestaansinterpretatie, een manier van in het leven staan en daarmee ook veel meer een cultureel verschijnsel dan een wetenschappelijke theorie. Om geloofsovertuigingen te behandelen alsof het wetenschap is, vind ik meestal tot ongelukken leiden.' Op deze manier hoeft er dus geen sprake te zijn van een conflict tussen de verschillende theorieën, maar beslaan zij beide andere aspecten die van belang zijn voor zingeving van het menselijk bestaan.

Een mogelijk ongeluk wacht in ieder geval voor aanhangers van het kosmische Intelligent Design wanneer zij dezelfde media-aandacht zullen gaan opzoeken als hun collega's in de biologie. Immers, zij zoeken juist de bijzonderheid van het heelal in het feit dat het een immense complexiteit kan voortbrengen. Na het ontwerpen van een perfect heelal zou geen sturing meer nodig moeten zijn. Het is onwenselijk dat een ontwerper die de natuurwetten en natuurconstanten zo heeft afgesteld dat ze tot leven zullen leiden opnieuw zou moeten ingrijpen, omdat dit zou aangeven dat zijn ontwerp niet perfect is. Een ontwerper op kosmische schaal maakt een biologische ontwerper dus overbodig. Hiermee snijden verdedigers van kosmisch ontwerp de pas af van aanhangers van Intelligent Design op biologisch niveau. Wanneer sympathisanten van het grootste ontwerp net als hun verwanten zich voornemen hun gedachtegoed in de schoolboeken te krijgen, wacht hun dus een conflict met zowel de gevestigde wetenschappelijke gemeenschap als ontwerpers van lagere orde. Denkt u daar maar eens over na wanneer u weer eens naar de sterren kijkt.

Noten

1. Bostrom, pp. 11-41.
2. Als materie- en antimateriedeeltjes botsen verdwijnen ze en blijft enkel energie over. Het bestaan van gewone materie is te danken aan het feit dat er net iets meer gewone materie dan antimaterie aanwezig was na de oerknal.
3. Het Z-boson speelt een belangrijke rol bij het verval van neutronen. Een lagere massa van het Z-boson maakt het waarschijnlijker dat neutronen vervallen. Neutronen en protonen vormen samen een atoomkern. Als neutronen te snel vervallen kunnen ze dus geen stabiele atomen vormen.
4. Zie Olde Loohuis.
5. Zie Braeckman.
6. Zie Tamminga.
7. Belangrijk bewijs voor de oerknaltheorie is de microgolf-achtergrondstraling van 3 Kelvin. Deze restwarmte van de oerknal werd in 1948 voorspeld door Alpher, Gamov en Herman en enkele jaren later (per ongeluk) waargenomen door Penzias en Wilson. Ook de verhoudingen waarin waterstof en helium voorkomen worden juist voorspelt door het oerknalmodel (Coles en Lucchin p. 101).
8. Zie Susskind (2005).
9. Zie Carter.
10. Bostrom, p. 6.
11. Vincent Icke is gewoon hoogleraar Theoretische sterrenkunde aan de Universiteit Leiden, en bijzonder hoogleraar Kosmologie aan de Universiteit van Amsterdam. Hij studeerde theoretische natuurkunde en sterrenkunde te Utrecht, en promoveerde in 1972 te Leiden op het ontstaan van sterrenstelsels en grote-schaalstructuur in het heelal. Hij deed postdoctoraal onderzoek aan de universiteiten van Sussex en Cambridge, en aan het California Institute of Technology. Zie http://www.strw.leidenuniv.nl/~icke/.
12. Swinburne, geciteerd in Holder, p. 31.
13. Willem B. Drees is hoogleraar Godsdienstfilosofie aan de Universiteit Leiden. Hij studeerde in 1977 af in Theoretische fysica te Utrecht. Hij studeerde eveneens Theologie/Godsdienstfilosofie aan de Universiteit van Amsterdam en in Groningen. Zijn dissertatie betrof theologische interpretaties van hedendaagse kosmologie. Zie http://www.drees.nl/.
14. Een briefwisseling waarin Leonard Susskind en Lee Smolin hun standpunten verdedigen is te vinden op: http://www.edge.org/3rd_culture/smolin_susskind04/smolin_susskind.html.
15. Zie Smolin.
16. Zwarte gaten kunnen ontstaan uit neutronensterren die door het aantrekken van massa van een buurtster zo zwaar zijn geworden dat ze hun eigen gewicht niet meer kunnen dragen. Neutronensterren ontstaan op hun beurt weer uit sterren die zijn uitgebrand.
17. Zie Holder.
18. Het belangrijkste fysische bezwaar tegen de theorie van Smolin is dat volgens de snaartheorie zwarte gaten geen informatie kunnen doorgeven. Zoals Susskind het stelt: 'the baby will have no special resemblance to the mother' (Susskind, 2004). Een tweede argument is dat om te weten welke combinatie van natuurconstanten de meeste zwarte gaten oplevert, volledig begrepen moet zijn hoe alle processen in de kosmos op elkaar inspelen. Een belangrijk fysisch bezwaar tegen het landschap van Susskind volgt uit de volgende anekdote van Vincent Icke: 'Ik heb een keer een hele mooie wisselwerking meegemaakt op een conferentie tussen Susskind en Erik Verlinde, een van de beroemde broertjes Verlinde. Tijdens de discussie stond Susskind op en zei: 'Maar, er zijn tien tot de driehonderdste oplossingen van de snaar-in-veldtheorie.' En toen stond Erik Verlinde op en die sprak slechts twee woorden: 'Name one.' Oké? Ten to the threehundred solutions to quantum string field theory, name one. Er-is-er-niet-een. En toen ging Susskind weer zitten, die was gewoon met twee woorden afgemaakt.' Hieruit kan worden opgemaakt dat de theorie van Susskind nog behoorlijk controversieel is. Er valt ook bewaar te maken tegen de chaotische inflatie die Susskind gebruikt om zijn landschap te bevolken. Hoewel normale inflatie getest kan worden met data van de microgolf-achtergrondstraling, is chaotische inflatie meer een ad hoc aanname. Het veld dat inflatie aandrijft is vrij te kiezen en staat los van huidige fysica (Coles en Luccin, p. 162).
19. Zie Pigliucci.
20. Zie Tegmark.

Lees nóg een artikel over

biologie

filosofie

natuurkunde


of lees verder in

of deel

                   

Noten en/of literatuur

Bostrom, N., Anthropic Bias: Observation Selection Effects in Science and Philosophy, Routledge, 2002.

Braeckman, J., Oratie aan de Universiteit van Amsterdam, 2006.

Carter, B., 'Large number coincidences and the anthropic principle in cosmology', in: IAU Symposium 63, Dordrecht, 1974.

Coles, P. en Lucchin, F., Cosmology, the Origin and Evolution of Cosmic Structure, New York, 2002.

Holder, D.R., God, the Multiverse and Everything: Modern cosmology and the argument from design, Aldershot, 2004.

Olde Loohuis, L., Het creationisme: Over de grens tussen Geloof en Wetenschap, eigen beheer, 2005.

Pigliucci, M., 'Is phyics turning into philosophy? Sceptical Inquirer, 30, 3, 2006.

Rota, M., 'Multiple universes and the fine-tuning argument: a response to Rodney Holder', in: Pacific Philosophical Quarterly, 86, 4, 2005, pp. 556-576.

Smolin, L., 'Scientific alternatives to the anthropic principle', 2004,
http://arxiv.org/abs/hep-th/0407213

Susskind, L., 'Cosmic Natural Selection', 2004,
http://arxiv.org/abs/hep-th/0407266

Susskind, L., The Cosmic Landscape: String Theory and the Illusion of Intelligent Design, Boston, 2005.

Tamminga, A., 'Intelligent Design: wetenschap of pseudo-wetenschap?', in: BLIND!, 8, 2006,
http://www.ziedaar.nl/article.php?id=243

Tegmark, M., 'Parallel Universes', in: Scientific American, mei 2003.

Reactie van Jos van der Lee

Geplaatst op 1 juni 2010 om 21:02:10

Hierin geef ik Vincent Icke helemaal gelijk.De reden dat de natuurconstanten zo zijn komt omdat noodzakelijkerwijze alle eenheden (m,s,kg etc.) bepaald zijn vanuit verschillende ijkpunten, dus dat betekent dan weer dat ze nu nog verschillend geschaald zijn ten opzichte van elkaar en de natuurconstanten corrigeren deze verhouding.Dat de constanten een vaste waarde hebben komt doordat de genoemde eenheden vanuit een onderliggende realiteit weldegelijk iets met elkaar te maken hebben.Neem bijvoorbeeld de tijdcoördinaat "t" die ruimtelijk gemaakt kan worden door hem met de lichtsnelheid "c" te vermenigvuldigen.Als ruimte en tijd vanuit hetzelfde ijkpunt bepaald waren, dan zou de lichtsnelheid in vacuum de waarde "1" hebben.De natuurconstante lichtsnelheid in vacuum is dan hierbij "opgelost"Iets soortgelijks kunnen we ons bij andere natuurconstanten voorstellen.


Reageren




De redactie behoudt zich het recht voor om reacties in te korten of te verwijderen indien daar reden toe is.


           


Lees nóg een artikel over

biologie

filosofie

natuurkunde



Alle edities   Vakgebieden  
             
Wilt u op de hoogte gehouden worden van nieuwe edities en activiteiten van Blind? Meldt u aan voor onze digitale nieuwsbrief:



Het e-mailadres wordt alleen gebruikt voor toezending van de e-mail met de links naar de nieuwe editie. Het adres staat opgeslagen bij MailChimp. MailChimp hanteert een eigen privacybeleid waarmee u instemt als u zich abonneert op onze nieuwsbrief. Elke nieuwsbrief toont een link waarmee toezending kan worden gestopt. Om uw adres eventueel nog te laten verwijderen uit het opzeggingenbestand stuurt u een e-mail aan redactie@ziedaar.nl.