Op zoek naar bewijs? In het meeste onderzoek bestaat niet zoiets. Flickr / Paul Mazumdar, CC BY-NC
Als astrofysicus leef en adem ik wetenschap. Veel van wat ik lees en hoor is geschreven in de taal van de wetenschap die voor buitenstaanders weinig meer lijkt dan jargon en wartaal. Maar één woord wordt zelden gesproken of gedrukt in de wetenschap en dat woord is "bewijs". In feite heeft de wetenschap weinig te maken met het 'bewijzen' van iets.
Deze woorden hebben mogelijk een bezorgde uitdrukking over je gezicht doen sluipen, vooral omdat de media ons voortdurend vertelt dat de wetenschap dingen bewijst, serieuze dingen met mogelijke gevolgen, zoals kurkuma kan 14-medicijnen blijkbaar vervangenen meer frivole dingen zoals wetenschap hebben dat bewezen mozzarella is de optimale kaas voor pizza.
Zeker, de wetenschap heeft deze en vele andere dingen bewezen. Niet zo!
De weg van de wiskundige
Wiskundigen bewijzen dingen, en dit betekent iets heel specifieks. Wiskundigen leggen een bepaald stel basisregels uit, bekend als axioma's, en bepalen welke beweringen waar zijn binnen het kader.
Een van de bekendste hiervan is de oude geometrie van Euclid. Met slechts een handvol regels die een perfecte, vlakke ruimte definiëren, hebben talloze kinderen de afgelopen millennia gezweet om te bewijzen Pythagoras's relatie voor rechthoekige driehoeken, of dat een rechte lijn op maximaal twee locaties een cirkel kruist, of een groot aantal andere uitspraken die waar zijn binnen Euclid's regels.
Terwijl de wereld van Euclid perfect is, gedefinieerd door zijn rechte lijnen en cirkels, is het universum dat we bewonen dat niet. Geometrische figuren getekend met papier en potlood zijn slechts een benadering van de wereld van Euclides waar waarheidsverklaringen absoluut zijn.
In de afgelopen eeuwen zijn we ons gaan realiseren dat geometrie ingewikkelder is dan die van Euclides, met wiskundige grootheden zoals Gauss, Lobachevsky en Riemann geeft ons de geometrie van gebogen en kromgetrokken oppervlakken.
In deze niet-euclidische geometrie, we hebben een nieuwe reeks axioma's en basisregels, en een nieuwe reeks verklaringen van absolute waarheid die we kunnen bewijzen.
Deze regels zijn uiterst nuttig voor het navigeren rond deze (bijna-) ronde planeet. Een van de EinsteinDe (vele) grote prestaties waren om aan te tonen dat krommende en kromtrekkende ruimtetijd zelf de zwaartekracht kon verklaren.
Toch is de wiskundige wereld van niet-Euclidische geometrie puur en perfect, en dus slechts een benadering van onze rommelige wereld.
Wat is wetenschap eigenlijk?
Maar er is wiskunde in de wetenschap, huil je. Ik heb net een lezing gegeven over magnetische velden, lijnintegralen en vectorberekeningen, en ik weet zeker dat mijn studenten het er snel mee eens zijn dat er veel wiskunde in de wetenschap is.
En de aanpak is hetzelfde als andere wiskunde: definieer de axioma's, onderzoek de consequenties.
Einstein is beroemd E = mc2, getrokken uit de postulaten van hoe de wetten van elektromagnetisme worden gezien door verschillende waarnemers, zijn speciale relativiteitstheorie, is hiervan een goed voorbeeld.
Maar dergelijke wiskundige bewijzen zijn slechts een deel van het verhaal van de wetenschap.
Het belangrijke stukje, het stukje dat de wetenschap definieert, is of dergelijke wiskundige wetten een nauwkeurige beschrijving zijn van het universum dat we om ons heen zien.
Om dit te doen moeten we gegevens verzamelen, door observaties en experimenten van natuurlijke fenomenen, en deze vervolgens vergelijken met de wiskundige voorspellingen en wetten. Het woord dat centraal staat in dit streven is "bewijs".
De wetenschappelijke detective
De wiskundige kant is puur en schoon, terwijl de observaties en experimenten worden beperkt door technologieën en onzekerheden. Het vergelijken van de twee is verpakt in de wiskundige velden van statistiek en inferentie.
Velen, maar niet alle, vertrouwen op een specifieke benadering van deze bekend als Bayesiaanse redenering om observatie- en experimenteel bewijs op te nemen in wat we weten en om ons geloof in een specifieke beschrijving van het universum bij te werken.
De enige weg is naar beneden voor deze appels. Flickr / Don LaVange, CC BY
Geloof betekent hier hoe zeker je bent in een bepaald model als een nauwkeurige beschrijving van de natuur, gebaseerd op wat je weet. Zie het een beetje als de gokkansen op een bepaald resultaat.
Onze beschrijving van de zwaartekracht lijkt redelijk goed, dus het is waarschijnlijk favoriet dat een appel van een tak op de grond valt.
Maar ik heb minder vertrouwen dat elektronen kleine lussen van roterende en ronddraaiende snaren zijn die worden voorgesteld door de super-snaartheorie, en het kan een duizend-op-een-afstand zijn dat het nauwkeurige beschrijvingen van toekomstige fenomenen zal bieden.
Dus, wetenschap is als een doorlopend rechtszaaldrama, met een voortdurende stroom van bewijs die aan de jury wordt gepresenteerd. Maar er is geen enkele verdachte en er worden regelmatig nieuwe verdachten binnengereden. Gezien het groeiende bewijs, werkt de jury voortdurend zijn mening bij over wie verantwoordelijk is voor de gegevens.
Maar er wordt nooit een oordeel uitgesproken over absolute schuld of onschuld, omdat er voortdurend bewijs wordt verzameld en meer verdachten voor het gerecht worden geparadeerd. Het enige wat de jury kan doen, is beslissen dat de ene verdachte schuldiger is dan de andere.
Wat heeft de wetenschap bewezen?
In wiskundige zin heeft de wetenschap, ondanks alle jaren van onderzoek naar de werking van het universum, niets bewezen.
Markeer de plek waar niets werd bewezen. Flickr / Rob, CC BY-NC-ND
Elk theoretisch model is een goede beschrijving van het universum om ons heen, althans binnen een bepaald bereik van schalen dat het nuttig is.
Maar onderzoek naar nieuwe gebieden onthult tekortkomingen die ons geloof verminderen in de vraag of een bepaalde beschrijving onze experimenten nauwkeurig blijft vertegenwoordigen, terwijl ons geloof in alternatieven kan groeien.
Zullen we uiteindelijk de waarheid kennen en de wetten die echt de werking van de kosmos beheersen in onze handen houden?
Hoewel onze mate van geloof in sommige wiskundige modellen sterker en sterker kan worden, zonder een oneindige hoeveelheid testen, hoe kunnen we er ooit zeker van zijn dat ze de realiteit zijn?
Ik denk dat het het beste is om het laatste woord over te laten aan een van de grootste natuurkundigen, Richard Feynman, waar het om draait als wetenschapper:
Ik heb benaderende antwoorden en mogelijke overtuigingen in verschillende graden van zekerheid over verschillende dingen, maar ik ben absoluut niet zeker van iets.
{vembed Y=Na-KzVwu6es}
Over de auteur
Geraint Lewis, hoogleraar astrofysica, Universiteit van Sydney
Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.
Verwante Boeken
Klimaatverandering: wat iedereen moet weten
door Joseph Romm
De essentiële inleiding over wat de bepalende factor van onze tijd zal zijn, Klimaatverandering: wat iedereen moet weten® is een overzicht van de wetenschap, conflicten en implicaties van onze opwarmende planeet. Van Joseph Romm, Chief Science Advisor voor National Geographic's Jaren van leven gevaarlijk series en een van de "100-mensen van Rolling Stone die Amerika veranderen" Klimaatverandering biedt gebruiksvriendelijke, wetenschappelijk rigoureuze antwoorden op de moeilijkste (en vaak gepolitiseerde) vragen rond wat klimatoloog Lonnie Thompson "een duidelijk en aanwezig gevaar voor de beschaving" heeft geacht. Beschikbaar op Amazon
Climate Change: The Science of Global Warming and Our Energy Future tweede editie
door Jason Smerdon
Deze tweede editie van Klimaatverandering is een toegankelijke en uitgebreide gids voor de wetenschap achter het broeikaseffect. Prachtig geïllustreerd, de tekst is gericht op studenten op verschillende niveaus. Edmond A. Mathez en Jason E. Smerdon geven een brede, informatieve inleiding tot de wetenschap die ten grondslag ligt aan ons begrip van het klimaatsysteem en de effecten van menselijke activiteit op de opwarming van onze planeet. Matthez en Smerdon beschrijven de rollen die de atmosfeer en de oceaan hebben spelen in ons klimaat, introduceren het concept van stralingsbalans en verklaren de klimaatveranderingen die zich in het verleden hebben voorgedaan. Ze beschrijven ook de menselijke activiteiten die het klimaat beïnvloeden, zoals uitstoot van broeikasgassen en aerosolen en ontbossing, evenals de effecten van natuurlijke verschijnselen. Beschikbaar op Amazon
The Science of Climate Change: een hands-on cursus
door Blair Lee, Alina Bachmann
De wetenschap van klimaatverandering: een hands-on cursus maakt gebruik van tekst en achttien hands-on activiteiten de wetenschap van het broeikaseffect en de klimaatverandering uitleggen en onderwijzen, hoe mensen verantwoordelijk zijn en wat kan worden gedaan om het tempo van de opwarming van de aarde en de klimaatverandering te vertragen of te stoppen. Dit boek is een complete, uitgebreide gids voor een essentieel milieuthema. Onderwerpen die in dit boek worden behandeld zijn onder meer: hoe moleculen energie uit de zon overbrengen om de atmosfeer, broeikasgassen, het broeikaseffect, het broeikaseffect, de industriële revolutie, de verbrandingsreactie, feedbacklussen, de relatie tussen weer en klimaat, klimaatverandering, te verwarmen, koolstofputten, uitsterven, koolstofvoetafdruk, recycling en alternatieve energie. Beschikbaar op Amazon
Van de uitgever:
Aankopen op Amazon gaan om de kosten van het brengen van je te bekostigen InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, en ClimateImpactNews.com zonder kosten en zonder adverteerders die je surfgedrag volgen. Zelfs als u op een link klikt maar deze geselecteerde producten niet koopt, betaalt alles wat u bij hetzelfde bezoek op Amazon koopt, een kleine commissie. Er zijn geen extra kosten voor u, dus draag alstublieft bij aan de moeite. Je kan ook gebruik dan deze link te gebruiken op elk gewenst moment voor Amazon, zodat u ons kunt helpen onze inspanningen te ondersteunen.
