30 mei 2014

Emanuel Rutten: fine-tuning is een heel goed argument voor God

Emanuel Rutten
"Een heel goed argument voor het bestaan van God is het fine tuning argument." [16 min 33 sec in de uitzending] 
Dit zei wiskundige-filosoof Emanuel Rutten in het programma Andries (donderdag 28 mei 214).

In het fine-tuning argument gaat het om de verklaring van de preciese afstelling van de variabelen in wiskundige beschrijvingen van de werkelijkheid.
Rutten legt uit: "Variabelen in de wiskundige beschrijvingen van de fysische werkelijkheid zijn empirisch zoals bijvoorbeeld de sterkte van de zwaartekracht. Zijn die variabelen ietsjes anders dan zou er geen universum ontstaan zijn waar leven mogelijk is. Dat is een ontdekking van de afgelopen decennia". [17:53]. Hier blijkt waar het hem omgaat: om de mogelijkheid van leven, niet om een indrukwekkende maar levenloze cosmos. Dan vraagt hij zich af:
"Waarom hebben die constanten nu precies die waarden die leven mogelijk maakt?" [18:23]
Daarna herhaalt hij nog een keer 'leven mogelijk maakt' [19:04]
Ietsje verder maakt een claim die er oppervlakkig gezien hetzelfde uitziet, maar cruciaal verschilt:
"Die getalletjes zijn gewild opdat er leven zou ontstaan" [20:32]
Dat is een cruciaal verschil: leven mogelijk maken en leven laten ontstaan. Waarom is dat een cruciaal verschil? Omdat de fysische constanten zó kunnen zijn dat er leven mogelijk is maar het leven desondanks niet ontstaat. Bijvoorbeeld omdat er voor het ontstaan van het leven bepaalde specifieke moleculen bij elkaar moeten komen. En als dat niet gebeurt dan ontstaat er geen leven. Enzovoort.

Een tweede probleem met de formulering van zijn fine-tuning argument is: die leven mogelijk maakt. Leven is niet per definitie menselijk leven. En ook niet dierlijk leven. Een planeet waar de evolutie niet de kans krijgt verder te komen dan alleen bacterieën is heel goed mogelijk. Als je de serie Cosmos hebt bekeken dan weet je dat er tijdens 3 miljard jaar planetaire geschiedenis heel wat fout kan gaan.

Dit probleem is veel fundamenteler dan je zou denken. Het is namenlijk helemaal niet mogelijk om fysische constanten zó te fine-tunen dat er automatsich leven ontstaat. Fysische fine-tuning is hoogstens een noodzakelijke voorwaarde, maar géén voldoende voorwaarde voor het ontstaan van leven. Laat staan intelligent leven. De mens is gewoon een zoogdier en een primaat. Het verschil tussen primaten en de mens kan niet zitten in de fine-tuning van cosmologische variablen. Want primaten en mensen leven in hetzelfde heelal en zijn samengesteld uit exact dezelfde moleculen.

Ook hebben er te veel toevallige factoren een rol gespeeld in het leven op aarde dat de mens noodzakelijkerwijs zou moeten ontstaan.
Datzelfde geldt ook voor het ontstaan van eukaryoten (planten en dieren) dat geheel afhankelijk is van een min of meer toevallige samenkomst van twee ééncelligen (symbiosis theorie, Lynn Margulis).

Het hele fine-tuning argument is dus helemaal géén fine-tuning voor het ontstaan van leven of de mens, maar voor een heelal waarin complexe chemische verbindingen kunnen ontstaan. Als het al een argument voor het bestaan van een Grote Fine-Tuner is, dan had die God complexe chemie op het oog en liet hij het van toeval afhangen wat er verder nog ontstond.

Vraagje als uitsmijter: hoe zou het komen dat de mens –als je de leeftijd van het heelal op 1 kalenderjaar stelt– pas op 31 dec ontstaan is? (Zie: Cosmos deel 1). Hint: er zijn héél veel gebeurtenissen nodig met niet al te grote waarschijnlijkheid voordat de mens ontstond.

Postscript 1 juni 2014
 
Fine Tuning van variabelen in de cosmologische theorie suggereert een statisch heelal. Maar na de Big Bang waren er helemaal geen atomen en moleculen, ondanks fine-tuning. Er ontstaan pas Helium en Waterstofatomen na 379.000 jaar. De rest van de atomen ontstaan nog veel later door secundaire processen. De Graphical timeline from Big Bang to Heat Death geeft een aardig overzicht. Fine-tuning-voor-leven is misleidend omdat het selectief kijkt naar de korte periode (enkele tientallen miljarden jaren) van het universum dat er (1) leven mogelijk is en (2) de nog kortere periode dat er feitelijk leven is, en het negeert verreweg de langste periode dat er géén leven mogelijk is. Niet alleen onze zon dooft binnen een paar miljard jaar, in een volgend tijdperk zullen er überhaupt geen sterren meer zijn. Dus: géén leven. Het universum eindigt in een periode van volstrekte duisternis (zonder atomen, moleculen, sterren) die vele malen langer duurt dan de periode dat er leven is. Het leven is een kort en voorbijgaand verschijnsel in het universum. Het is dus zeer selectief om juist die periode er uit te pikken en claimen dat die periode 'gewild was' (zoals Emanuel Rutten het uitdrukt). 
Ter overpeinzing: de mens zegt van zichzelf dat hij het doel van het universum is! Hoe arrogant en subjectief is het om dat van jezelf te zeggen! Het universum denkt er anders over.

Noten

Zie voor een verdere uitwerking van dit betoog o.a. mijn bespreking van Nature's Destiny (Michael Denton) en deze en deze op mijn website.

Emanuel Rutten heeft een blog getiteld Wijsgerige Reflecties

Zie hier info over de Chronologie van het universum

29 mei 2014

Evolutionair psycholoog Mark van Vugt ontvangt JJ Groen Prijs 2014

Prof dr Mark van Vugt
De JJ Groenprijs 2014 is toegekend aan prof. dr. Mark van Vugt (VU Amsterdam) voor zijn baanbrekend onderzoek naar leiderschap, conflictbeheersing en conflictregulatie, sociale coöperatie en de daarmee samenhangende groepsprocessen. De prijs van 40.000 euro wordt aan hem toegekend vanwege de unieke interdisciplinaire invalshoek die hij bij zijn onderzoek hanteert. De prijs werd op 22 mei 2014 uitgereikt tijdens een symposium "Darwin in een maatschappelijke context".

Mark van Vugt schreef recentelijk het populair-wetenschappelijke boek 'Naturally Selected: The Evolutionary Science of Leadership' (2011); 'De natuurlijke leider. Waarom sommige mensen leiden en andere volgen. Lessen uit 2,5 miljoen jaar leiderschap' (2011).

Het onderwerp van de lezing die Mark van Vugt tijdens het symposium hield  vond ik verrassend en verfrissend:


'Mismatch: lessen uit de evolutionaire psychologie voor een duurzame samenleving'

Hij vertelde waarom het zo moeilijk is mensen over te halen duurzame keuzes te maken (denk aan klimaat, energie, vervoer, voedsel, afval) en hoe je dat wel zou kunnen. Hij gaf 5 redenen voor niet duurzaam gedrag: 1) eigenbelang, 2) overwaardering van het heden ten opzichte van de toekomst, 3) relatieve status, 4) kopieer gedrag, 5) mismatch psychologie - omgeving. Dus: duurzaam denken en handelen sluit niet aan bij onze pscyhologie die we uit het verleden hebben meegekregen. Als we mensen succesvol willen overhalen duurzaam te denken, dan moeten we rekening houden met die menselijke beperkingen.
Zijn betoog is gebaseerd op een aantal onderzoeken die hij heeft gedaan in de loop van de jaren. Op zijn website staan een aantal publicaties over sociale psychologie en duurzaamheid:

Who cares about the environmental impact of cars? Those with an eye toward the future. (2004)
Nice guys finish first: The competitive altruism hypothesis (2006)
'Averting the Tragedy of the Commons: Using Social Psychological Science to Protect the Environment' (2009)
Triumph of the Commons (Helping the world to share environmental resources) (2009).
Does Green Improve Your Self-control? Why nature makes you consider the future () is een blog in Psychology Today.
Darwin's invisble hand: Market competition, evolution and the firm (2013)

Het doet me deugt dat een evolutionair psycholoog zijn kennis en kunde toepast op het terrein van duurzaamheid. Het is een goed voorbeeld van onderzoek dat relevant is voor de maatschappij. Voor mij wordt er een nieuwe benadering op het gebied van duurzaamheidsvraagstukken opengelegd. Mogelijk kan dat tot een betere strategie leiden om mensen over te halen duurzamer te denken en te leven. Ik denk niet dat dat de hoofdreden is voor de prijs, maar wat mij betreft is onderzoek naar 'de psychologie van onduurzaam gedrag' alleen al de prijs waard.

27 mei 2014

Cosmos (9) De rusteloze aarde heeft het lot van het leven op aarde bepaald (deel 2)

De titel 'Rusteloze aarde' is een titel die ik zelf gegeven heb aan deel 9 van de serie Cosmos (er verschijnen geen titels in beeld in de documentaire). Uit het resterende gedeelte van deel 9 blijkt dat het een goed gekozen titel is. Hierbij het vervolg.

Dat zonlicht hier niet kan komen,
wil niet zeggen dat er geen licht is.
De Mid-Atlantic Ridge is de langste bergketen op aarde en is een harde aanwijzing van continental drift. Beneden 1000 meter in de oceaan is er geen zonlicht. Dat zou in principe leven onmogelijk maken. De hoogste bergen van de MA-Ridge steken 4 km boven oceaanbodem uit. En de Mariana trog is 10 km diep. De druk is daar enorm hoog, toch is er leven. Er wordt door dieren licht geproduceerd d.m.v. bioluminescentie [1] (zie foto). Ondanks het feit dat op grote diepte geen zonlicht is, en dus geen fotosynthese, is er toch veel leven, zelfs dieren [2]. De energiebron: chemosynthese (chemische energie). Dat proces vervangt hier fotosynthese als basis voor de voedselketen. Chemosynthese op basis van waterstofsulfide: schaaldieren eten bacterien, en die worden op hun beurt weer door grotere dieren gegeten.

Nog een voorbeeld van de rusteloze aarde: Hawai is door een vulkaan uitbarsting op de zeebodem ontstaan.


Nog een voorbeeld: het binnenste van de aarde is niet soliede en bewegingsloos.
Dat is een illusie omdat we zo kort leven. Het is een vloeibare hete massa. Wij leven op een afgekoelde, uiterst dunne, relatief stevige korst aan de oppervlakte.
De energie voor die beweging in de kern van de aarde is warmte overgebleven van de vorming van de aarde en radioactief verval.
Door die bewegelijke kern ontstaan er zo nu en dan aardschokken en aardverschuivingen. Die vinden niet plaats omdat iemand zich misdragen heeft en gestraft wordt, maar door willekeurige krachten van de aarde [3].


één van onze voorouders gedurende het Trias
(geen naam)
We zijn aangekomen in het TRIAS, 200 milj jaar geleden. Op het einde van het Trias is er weer een massa uitsterven (maar niet zo groot als vorige). Oorzaak (?): meteoriet inslag (Tyson noemt geen naam). Weinig dieren van meer dan 50 kg overleefden de meteoriet inslag van het late Krijt. (Tyson is niet duidelijk in benamingen van perioden, een plaatje van een tijdlijn zou geholpen hebben). Vermoedelijk bedoelt hij Cretaceous–Paleogene extinction event. Het gevolg:
maandenlang stoflaag in atomosfeer; de dinoasuariers stierven uit. Kansen voor andere, kleinere diersoorten: 'The Planet of the mammals'.


Weer een voorbeeld van de rusteloze aarde: 5,5 miljoen jaar geleden ontstaat de Middellandse Zee. Een gigantisch grote droge zoutwoestijn veranderde binnen een jaar in een zee. (niet de zondvloed: deze is niet waargenomen door mensen!). En tegelijkertijd aan de andere kant van de wereld: Noord- en Zuid Amerika dreven naar elkaar toe (landengte van Panama). Gevolg: andere zeestromen, en die beinvloeden weer het klimaat.
India was nog een eiland.
 

Verder: verdroging en afkoeling in Afrika, oerwouden maakten plaats voor graslanden. Toen leefden de voorouders van de mens nog in bomen, maar moesten zich aanpassen aan het leven op de savanne. Ze moesten op de grond leven temidden van roofieren. Ze liepen, of renden, op hun twee achterpoten (benen). Wij hebben ons bestaan misschien wel te danken aan geologische verschijnselen die klimaat en zeespiegel wijzigden.

Behalve de omstandigheden van de planeet Aarde zelf, hebben ook de andere planeten van ons zonnestelsel ons beinvloed. Venus en Jupiter deden de aardas hellen, en werd de baan van de aarde om de zon iets veranderd. Dit veroorzaakte periodieke ijstijden, of juist warmere Noordpoolzomers. Groeiend landijs betekent lagere zeespiegels en droogvallende kustgebieden. 10.000 jaar geleden kwamen de ijstijden en zeespiegelfluctuaties tot stilstand. De eerste civilisaties ontstonden in rivierdelta aan zee. Landbouw. Beschaving. En dat allemaal door geologische en planetaire krachten.

We kunnen nog 50.000 jaar verder met dit interglaciale tijdperk ... als we niet te veel CO2 dumpen door fossiele brandstoffen in hoog tempo te verbranden. Het
tempo ligt hoger dan klimaatveranderingen die vroeger tot massa uitstervingen leiden.

Tyson vergelijkt het leven op aarde met een estafette wedstrijd. Iedere generatie geeft het stokje door aan de volgende. Tot nu toe zijn alle hindernissen overwonnen! Het huidige leven heeft een zeer instabiele aarde overleeft: overstromingen, droogtes, hittes, ijstijden, vulkaanuitbastingen, zeespiegelstijgingen, continental drift, asteroïden, giftige gassen, smog, etc. 


Tyson: "De dinosauriërs zagen die asteroïde
niet aankomen. Wat is ons excuus?"
Ieder van ons maakt tijdens zijn leven zo'n 27.000 aardasomwentelingen mee en zo'n 75 baantjes rond de lokale ster [4], staande op een dunne aardkorst en ademend in een relatief dunne en kwetsbare atmosfeer. Alle dynamiek van de aarde is onverschillig ten aanzien van het leven. De rusteloze aarde heeft het lot van al het leven op aarde bepaald.

Dat we iets begrijpen van onze komaf is een grote prestatie van de mens. Waarom we hier zijn, begrijpen we pas goed als we naar het totaalplaatje kijken.






Postscript 29 mei 2014


In de Nature van donderdag 29 mei staat een interview met Neil deGrasse Tyson. Het blijkt dat de serie Cosmos in 181 landen en 45 talen uitgezonden wordt! Tyson was verrast door de grote belangstelling van journalisten en de blogosfeer. Op de vraag wat mensen er mee naar huis zouden kunnen nemen antwoord Tyson dat hij blij zou zijn als mensen door de serie anders naar de wereld om hen heen zouden kijken, en zouden begrijpen dat de wereld gekend kan worden door wetenschappelijke methodes en dat die methodes de beschaving hebben voortgebracht die we nu als vanzelfsprekend aannemen. Tyson vertelt hoe hij als 17-jarige Carl Sagan ontmoette en door hem aangemoedigd werd astronoom te worden. 

Noten
(De blogtekst is een zo goed mogelijke weergave van Cosmos, de noten zijn van mij)

  1. Maar dat is geen gratis licht van de zon! Bioluminescentie kost energie!
  2. Volgens mij GEEN zoogdieren!
  3. Vroeger waren aardbevingen, etc. een straf van God, nu vinden de meeste moderne gelovigen dat niet meer. Maar wél dat God alle gruwelijkheden op aarde van de afgelopen duizenden en miljoenen jaren heeft laten passeren. Hopelijk helpt de serie Cosmos gelovigen een handje hun wereldbeeld te updaten: Download now the latest update of your worldview.
  4. De getallen zijn van mij, het idee is van Tyson.


Vorige blogs over Cosmos:


  1. 14 april 2014 Cosmos: A Spacetime Odyssey (1) Neil deGrasse Tyson
  2. 22 april 2014 Cosmos: A Spacetime Odyssey (2) Evolutie
  3. 29 april 2014 Cosmos (3): Newton en Halley. De opkomst van de natuurwetenschap
  4. 30 april 2014 Cosmos (4) De ontdekking van het licht (Mozi, Ibn al-Haytham, Herschel, Fraunhofer)
  5. 1 mei 2014 Cosmos (5) een telescoop is een tijdmachine (Michell, Herschel, Faraday, Maxwell, Einstein)
  6. 2 mei 2014 Cosmos (6) The planet of the tardigrades
  7. 20 mei 2014 Cosmos (7) Clair Patterson's zoektocht naar de leeftijd van de aarde en lood in ons milieu
  8. 21 mei 2014 Cosmos (8) het classificeren van de sterren: Annie Jump Cannon, Henrietta Swan Leavitt, Cecilia Payne
  9. 26 Mei 2014 Cosmos (9) de rusteloze aarde en massa uitstervingen
(de data zijn blog datums; afleveringstitels zijn van mij)

26 mei 2014

Cosmos (9) de rusteloze aarde en massa uitstervingen

In de 9e uitzending van Cosmos (11 mei 2014) zien we de rusteloze en steeds veranderende aarde en de atmosfeer, met een aantal bijbehorende massa uitstervingen van het leven op aarde. We maken kennis met een aantal onorthodoxe wetenschappers die een revolutie teweeg brachten in de kennis van onze aarde.

Tyson bij een fossiele boom
Gedurende het Carboon was er twee maal zoveel zuurstof in de atmosfeer dan nu [1]. Er zijn fossielen gevonden van reuzen insecten, waaronder de beroemde reuze libellen.
Waar komt al die zuurstof vandaan? Waarom was de zuurstofconcentratie toen zo hoog? Die zuurstof was afkomstig van bomen. Bomen werden mogelijk gemaakt door lignine dat de nodige stevigheid gaf om groot en hoog te worden. Tot dan toe waren er voornamelijk kruidachtige planten (?). Het 'nadeel' van lignine is dat het moeilijk verteerbaar is! [2]
Bacterien en schimmels konden lignine niet verteren, en termieten zouden pas over 100 miljoen jaar evolueren.
Dode onverteerbare bomen hoopten zich op in de grond, er ontstaan wereldwijd 'begraven bossen'.
 Bomen (net als alle planten) bestaan dankzij fotosynthese:
fotosynthese: zonlicht + water + CO2 ➞ glucose + zuurstof
verbranding: glucose + zuurstof ➞ water + CO2 + chemische energie
Verbranding is in feite fotosynthese in de omgekeerde richting: zuurstof wordt verbruikt en CO2 komt weer in de lucht. Het vergaan van dood plantmateriaal is verbinden met zuurstof. Maar, als bomen begraven worden zonder dat ze afgebroken worden (vergaan), dan verdwijnen de koolstofverbindingen (bijv. lignine, cellulose) in de bodem. En omdat er daarbij géén zuurstof verbruikt wordt, hoopt zuurstof zich op in de atmosfeer. Dat is volgens Tyson de verklaring dat 300 miljoen jaar geleden het zuurstofgehalte in de atmosfeer steeg. Zo had ik er nog niet tegenaan gekeken.
Deze berg is ontstaan door het leven dat floreerde in het Perm
Na het Carboon kwam het  Perm. In Siberie vonden lava erupties plaats gedurende honderden miljoenen jaren; de grootste en langdurigste vulkaan uitbarstingen allertijden. Dat stootte enorme hoeveelheden van het broeikasgas CO2 uit met als gevolg klimaat opwarming (zie gastbijdrage serie van Nand Braam over Herman Philipse!).
Bomen waren ondertussen verandert in steenkoolafzettingen. De lava die vrijkwam bij de vulkaan erupties in Siberie verhitte de steenkool en dreef methaan en zwavelgas de grond uit. Er ontstond smog. Zwavelgas blokkeerde het zonlicht en verduisterde de planeet. Ongunstig voor plant en dier. Perioden van koude werden afgewisseld met hete jaren (broeikas). Dit waren té sterke klimaat schommelingen voor veel soorten. Bovendien begon methaanrijk ijs op de bodem van de oceaan te smelten. Het methaangas kwam vrij en kwam in de atmosfeer terecht. Het methaangehalte in atmosfeer begon te stijgen. Methaangas is een veel sterker broeikasgas dan CO2. Het klimaat werd nog warmer. Bovendien tastte methaan de ozonlaag  aan waardoor meer voor het leven schadelijk UV licht de aarde bereikte.
Er ontstond zuurstofgebrek in de zee, bijna alle soorten vissen stierven uit. Bacteriën floreerden en produceerden dodelijk waterstofsulfide (rotte eieren lucht!). Dit doodde bijna alle land- planten en dieren! Dit was de 'Great Dying' (Permian–Triassic extinction event). Het scheelde niet veel of al het leven op aarde was uitgestorven [3]. Het duurde lang voordat het leven zich hersteld had. In die tijd was de aarde de Planet of the Death.


220 miljoen jaar geleden bestond er een supercontinent, er was geen Atlantische oceaan die Amerika en Europa-Afrika scheiden [4]. Het ontstaan van de Atlantische oceaan was een ingrijpende verandering voor de aarde en het leven. Grappig is de opmerking dat de mensheid duizenden jaren niets geweten heeft van dat hele verhaal, omdat de sporen diep op de bodem van de oceaan verborgen lagen. Onwetende mensheid! 

In 1570 maakte de Vlaming Abraham Ortelius
de eerste moderne wereldatlas
In 1570 maakte de Vlaming Abraham Ortelius de eerste moderne wereldatlas. Het viel hem op dat de continenten aan beide kanten van de Atlantische oceaan in elkaar pasten, en suggereerde dat de continenten door aardbevingen en overstromingen uit elkaar zijn gedreven. Dat werd vergeten.

Alfred Wegener pakte de draad weer op.
Alfred Wegener had de overeenkomst van fossiele planten aan beide kanten van de Atlantische oceaan opgemerkt in de literatuur:

Het verbaase Wegener dat fossielen van een fossiele varen
aan beide kanten van de Atlantische Oceaan gevonden waren.
Nog opvallender was de vondst van identieke dinosauriers aan beide kanten.
Dit soort informatie werd door geologen verklaard door het aannemen van landbruggen waar de dieren over heen trokken (kennelijk in twee richtingen):

Begin 20e eeuw legden geologen de oversteek over
de oceanen uit door landbruggen
en die daarna weer verdwenen! Maar, dacht Wegener, waarom zou een bergketen doorlopen op een ander continent? En waarom zou je dezelfde aardlagen terugvinden in Brazilië en Zuid-Afrika? En: hoe konden tropische planten gebloeid hebben op de bevroren vlakten in het Noordpoolgebied? Wegener's verklaring was dat er ooit één supercontinent was geweest: Pangea. De meeste geologen maakten zijn theorie belachelijk. Hoe konden continenten door de soliede bodem van de oceaanbodem bewegen? Daar had Wegener geen antwoord op. Hij werd een excentriekeling (eccentric person, oddball, crackpot) op wetenschappelijke congressen. Hij verdween tijdens een Noordpool expeditie (zie het boeiende wikipedia verhaal). Hij heeft nooit geweten dat hij erkend zou worden als de grootste geoloog in de geschiedenis. 
"Wetenschappers zijn mensen met blinde vlekken en vooroordelen"
Marie Tharp, een vrouwelijke geologe werkte geduldig aan het in kaart brengen van de bodem van de Atlantische oceaan, maar werd niet voor vol aangezien door haar college's. Zij ontdekte de Mid-Atlantic Ridge. Later bleek dat de locaties van aardbevingen op de oceaanbodem samen te vallen met de MA-ridge. De smoking gun van Wegener's continental drift. Een nieuwe wereld atlas kon gemaakt worden, nu inclusief de oceaanbodem. 

Dit is een boeiende en belangrijke uitzending, boordevol belangrijke inzichten die overduidelijk alles met evolutie te maken hebben. Maar ik ben nog maar op de helft! Morgen verder!
 
Noten

  1. "The atmospheric content of oxygen also reached their highest levels in history during the period, 35% compared with 21% today." (wikipedia) dat is dus minder dan 2x zo hoog.
  2. de vraag is: nadelig voor wie? kennelijk niet voor de bomen zelf! Als er een stof is die in het milieu terecht komt en niet verteerd kan worden door bv micro-organismen, dan is dat per definitie milieuverontreiniging! Lignine is dus het plastic van die tijd! Gisteren verscheen er een nieuwsbericht: The old adage in the pulp industry has been that one can make anything from lignin except money.". Dus: de industrie heeft nog steeds moeite met lignine! [27 mei 2014]
  3. Dit weinig bekende gegeven weerlegt het idee van Gaia (Lovelock), dat het systeem aarde zichzelf in leven houdt en het klimaat binnen levensvriendelijke grenzen zou houden. En het is in strijd met creationisme, Intelligent Design en Theistische Evolutie.
  4. Zie deze animatie van het uiteengaan van N-Z-Amerika en Europa-Afrika. 

Vorige blogs over Cosmos:
  1. 14 april 2014 Cosmos: A Spacetime Odyssey (1) Neil deGrasse Tyson
  2. 22 april 2014 Cosmos: A Spacetime Odyssey (2) Evolutie
  3. 29 april 2014 Cosmos (3): Newton en Halley. De opkomst van de natuurwetenschap
  4. 30 april 2014 Cosmos (4) De ontdekking van het licht (Mozi, Ibn al-Haytham, Herschel, Fraunhofer)
  5. 1 mei 2014 Cosmos (5) een telescoop is een tijdmachine (Michell, Herschel, Faraday, Maxwell, Einstein)
  6. 2 mei 2014 Cosmos (6) The planet of the tardigrades
  7. 20 mei 2014 Cosmos (7) Clair Patterson's zoektocht naar de leeftijd van de aarde en lood in ons milieu
  8. 21 mei 2014 Cosmos (8) het classificeren van de sterren: Annie Jump Cannon, Henrietta Swan Leavitt, Cecilia Payne
De data zijn blog datums, de titels van de afleveringen zijn van mij.

21 mei 2014

Cosmos (8) het classificeren van de sterren: Annie Jump Cannon, Henrietta Swan Leavitt, Cecilia Payne

Deel 8 van de serie Cosmos op National Geographic uitgezonden op zondag 4 mei. 

Het sterrenbeeld de Plejaden of Zevengesternte was al in de Oudheid bekend en er ontstonden mythen om hun ontstaan en betekenis te verklaren.
Pas een paar duizend jaar later ontdekten drie briljante wetenschappers de ware aard van de sterren.
Zij verlichtten het pad naar de moderne astrofysica
Astronoom Edward Charles Pickering huurde een groep vrouwen (in die tijd uniek) in om het arbeidsintensieve werk van het classifiseren van sterren uit te voeren. Het hoofd van het team was Annie Jump Cannon (ze was doof geworden door roodvonk [1] in haar jeugd), ze classifiseerde een kwart miljoen sterren! Een andere vrouw in het team Henrietta Swan Leavitt (ook doof) ontdekte een wet die nog steeds geldt in de astronomie. Sterren werden geclassifiseerd op basis van spectraallijnen. De Britse Cecilia Payne [2] voegde zich bij het team. Later legde ze het verband tussen het spectrum van een ster en hun temperatuur. Ze ontdekten dat sterren een miljoen keer meer waterstof en helium dan metalen bevatten. Dit revolutionaire resultaat werd niet geaccepteerd door het astronomie establishment. Haar proefschrift wordt achteraf beschouwd als het meest briljantste ooit in de astronomie.

Onze eigen zon
Over 4 - 5 miljard jaar is de kern van de zon zo heet
dat Helium gaat fuseren tot Koolstof en Zuurstof.
Over een miljard jaar is onze zon 10% feller dan nu. Met grote gevolgen voor de aarde. Op het einde van haar levensloop fuseert Helium in de kern van de zon tot Koolstof en Zuurstof [3]. De zon wordt een 'rode reus'. Het leven op aarde wordt dan onmogelijk. Hopelijk is het (intelligent) leven dan gemigreerd naar andere planeten (!) zegt Tyson. Uiteindelijk wordt de zon een 'witte dwerg'. Niets is er over gebleven van de aarde en het leven op die planeet.

Het lot van andere sterren is zeer divers en afhankelijk van hun eigenschappen.

Aboriginals in Australië (met zijn heldere nachten) zagen een emu in de donkere plekken tussen de sterren van het melkwegstelsel:

Aboriginals zagen een emoe in de melkweg

Carinanevel: 'een machine die sterren maakt'. Eta Carinae heeft de maximale omvang die een ster kan bereiken. Hypernova.

De mens en zijn artefacten bestaan uit sterrenstof (stardust):
  • silicium in het gesteente
  • zuurstof in de lucht
  • koolstof in ons DNA
  • ijzer in onze wolkenkrabbers
  • zilver in onze sieraden
Deze aflevering vertelt de geschiedenis van de astronomie door middel van de personen die belangrijke ontdekkingen deden, vaak onder moeilijke omstandigheden. Een belangrijk bestanddeel van het verhaal zijn de animaties die historische figuren tot leven wekken. Zodoende is de uitzending geen droge opsomming van feiten. Verder ook computersimulaties van astronomische verschijnselen.

Ik zie nog 5 wetenschappelijke adviseurs op de aftiteling van deze aflevering.

Noten
  1. Roodvonk (scarlet fever) is tegenwoordig te bestrijden met antibiotica. Door haar doofheid kon ze moeilijk sociale contacten leggen en is ze nooit getrouwd en had geen kinderen (dit is een voorbeeld van natuurlijke selectie in actie: geen kinderen. Tenminste, als er variatie in erfelijke weerstand tegen roodvonk is. Ook seelctie via gevaren en risico's die doofheid anderszin kan opleveren)
  2. In Engeland mochten vrouwen in 1923 geen wetenschappelijke graad behalen, daarom kwam ze naar Amerika. 
  3. De zuurstof en koolstof die wij op aarde hebben is niet afkomstig van onze zon. Die ontstaan pas over 4 -5 miljard jaar op het einde van de levensloop van de zon. Helium heeft zich in de kern opgehoopt; de kern stort in totdat deze heet genoeg is om Hleium tot Zuurstof en Koolstof te laten fuseren. De kern is dan heter dan ooit. Daarna wordt de zon een rode reus. etc. Dit is het verhaal van Tyson. [22 mei nav vraag Cor]
Vorige blogs over dit onderwerp:
  1. 14 april 2014 Cosmos: A Spacetime Odyssey (1) Neil deGrasse Tyson
  2. 22 april 2014 Cosmos: A Spacetime Odyssey (2) Evolutie
  3. 29 april 2014 Cosmos (3): Newton en Halley. De opkomst van de natuurwetenschap
  4. 30 april 2014 Cosmos (4) De ontdekking van het licht (Mozi, Ibn al-Haytham, Herschel, Fraunhofer)
  5. 1 mei 2014 Cosmos (5) een telescoop is een tijdmachine (Michell, Herschel, Faraday, Maxwell, Einstein)
  6. 2 mei 2014 Cosmos (6) The planet of the tardigrades
  7. 20 mei 2014 Cosmos (7) Clair Patterson's zoektocht naar de leeftijd van de aarde en lood in ons milieu


20 mei 2014

Cosmos (7) Clair Patterson's zoektocht naar de leeftijd van de aarde en lood in ons milieu

Thema: The True Age of the Earth.

James Usscher
Hoe oud is de aarde?  James Usscher baseerde zich op stambomen in de Bijbel en berekende dat de wereld begon op zaterdag (!) 22 okt 4004 voor Christus, 6 uur s avonds! [1].
Pas later werpt de wetenschap zich op de ouderdom van de aarde op basis van constant radioactief verval van uranium tot stabiel lood. Om de uitgangsconcenraties te achterhalen worden intacte ijzerasteroïde fragmenten van de krater in Arizona gebruikt. Die fragmenten bevatten het loodgehalte toen de aarde gevormd werd. 
Het loodgehalte in deze meteoriet is
hetzelfde als toen de aarde ontstond

De opgave is dus om de uranium en loodgehaltes nauwkeurig te bepalen. Uraniumconcentraties waren consistent. Maar loodconcentraties liepen ver uiteen.

Geoloog Harrison Brown (1947): liet zijn promovendus Clair Patterson het loodgehalte in zirkonen (Zircon) uitzoeken. Het zou geen probleem moeten zijn. 
Maar Patterson was 6 jaar bezig loodverontreinigingen in de omgeving te elimineren om zuivere metingen te kunnen krijgen. Uiteindelijk lukte het: de aarde is 4,5 miljard jaar oud!

We zien een uitstapje naar de Romeinse tempel Forum Romanum, gewijd aan de God Saturnus. De Romeinen gebruikten overvloedig veel lood voor alles en nog wat, tegen beter weten in. De symptomen van loodvergiftiging komen overeen met de duistere kanten van de God Saturnus. 
Nu weten we dat lood giftig is omdat lood voor het lichaam lijkt op zink en ijzer en concurreert met die elementen. Lood blokkeert neurotransmitters.


Patterson krijgt onverwachts bezoek van de olieindustrie...
Maffia-achtig tafereel: bezoek van de olie- en loodindustrie uitgebeeld als een stel intimiderende heren die niet van plan waren een eerlijke wetenschappelijke discussie met Patterson aan te gaan. Eerst suggereerden ze om een ander onderwerp te kiezen, en toen Patterson dat weigerde dreigden ze hem met stopzetting van de financiering van zijn onderzoek. (tetra-ethyl-lood in benzine als antiklopmiddel).

De loodfabrikant huurde een wetenschapper in om te bewijzen dat lood ongevaarlijk was, en overal in het milieu voorkomt. Die probeerde twijfel te zaaien over de gevaren van lood. Niemand ging er decennia lang tegen in.
Maar Patterson was ondertussen een expert geworden in het meten van zeer lage concentraties lood. Hij ging de loodconcentraties van zeewater meten op verschillende dieptes. Hij vond dat aan de oppervlakte de concentraties honderd maal hoger waren dan op grote diepte. Patterson publiceerde zijn bevindingen in Nature. De financiering van Patterson's onderzoek werd onmiddelijk stopgezet. Hij had de pech dat hij door de olie industrie gefinancieerd werd. Maar gelukkig werd hij door de overheid gesteund en kon zo hij loodverontreiniging in de verste uithoeken van de aarde onderzoeken. IJs van vóór de industriële revolutie! Loodgehalte van vroeger waren altijd lager. 'Mass lead poisoning on a unprecendented scale'...
Patterson vocht nog 20 jaar tegen de loodindustrie voordat lood eindelijk werd verboden in de USA. [2] 


Clair Patterson


Patterson, de man die de leeftijd van de aarde bepaalde, werd onbedoeld ook een strijder voor de volksgezondheid.

Dit verhaal was mij grotendeels onbekend. Een zeer geslaagde aflevering wat mij betreft. Door de zoektocht naar de ouderdom voor de aarde te combineren met de strijd tégen loodvergiftiging en vóór volksgezondheid (met Patterson als centrale figuur) wordt duidelijk dat zuiver wetenschappelijk onderzoek op een onverwachte manier van cruciaal belang kan zijn voor maatschappij, volksgezondheiden en milieu. We zijn getuige van de strijd tussen 'de machten van het Kwaad' (de olie industrie) en 'het Goede' (de eenzame wetenschapper die ten koste van zijn eigen baan opkomt voor de gezondheid van duizenden en duizenden kinderen die het slachtoffer zijn van loodvergiftiging).

Noten
  1. Die berekening en de waanzinnige precisie doet nu komisch aan, maar het was misschien wel de eerste systematische poging om de leeftijd van de aarde te berekenen. In feite was het een berekening van de tijdsduur dat  geschreven documenten terug gaan in de tijd van het volk dat die documenten naliet en natuurlijk niet van de ouderdom van de aarde.
  2. Dit verhaal heeft grote overeenkomsten met het twijfel zaaien aan het verband tussen roken en kanker, en CO2 uitstoot en klimaatopwarming.
Vorige blogs over dit onderwerp:

19 mei 2014

Vliegen zonder oefenen en zonder leren: pimpelmezen vliegen uit


First flight of a blue tit from G Korthof on Vimeo.

Gisteren, 18 mei, rond 1 uur 's middags zijn binnen 1 uur alle 6 pimpelmezen uitgevlogen. Het is fascinerend om er naar te kijken. Ik had het geluk om het moment van uitvliegen op foto en film vast te kunnen leggen.
Het wonderlijke is dat die beestjes opgegroeid zijn in een donker hol met 1 lichtopening bovenin, je ziet bijna niets, je kunt je nauwelijks bewegen omdat je met 5 anderen opgescheept zit, laat staan dat je kunt oefenen met vliegen. Je hebt niets van de buitenwereld gezien tot vlak voor het moment dat je je kop voor het eerst door de opening steekt. Je hebt nog nooit bomen, mensen, huizen, honden, katten, etc gezien, en toch presteer je het om in een rechte lijn weg te vliegen. Niemand heeft je leren vliegen. De eerste keer is raak. Je valt niet naar beneden (de nestkast hangt op 2 meter hoog). Je ouders zijn er niet bij. Je kunt zomaar op een dun, bewegend takje landen en je evenwicht bewaren terwijl je daarvoor alleen maar op de bodem van een nestkast hebt gezeten. Een zeer bijzondere prestatie! Zeker als je dat vergelijkt wat een mensenbaby presteert... Op het filmpje hoor je onze merel nog wat zingen ter begeleiding. Je ziet het jong op het filmpje aarzelen voordat hij de sprong waagt. Direct daarna het volgende jong. Het is lopende band werk. Ze verlaten alle zes het ouderlijk huis om nooit meer terug te komen.

Eén dag vóór het uitvliegen.
(foto fractie van een seconde voor landing).

15 mei 2014

Het genetisch alfabet is uitgebreid met twee letters

Vandaag publiceerde het tijdschrift Nature [1,2] een onderzoek waarin wordt aangetoond dat DNA met twee nieuwe bases (d5SICS en dNaM [3]) gevormd kan worden en dat een bacterie dat nieuwe DNA kan copieren alsof het zijn eigen DNA was. Dit is voor het eerst dat DNA met nieuwe bases in een levend organisme functioneert. Tot nu toe was dit alleen in vitro gelukt.

De universele standaard basen in DNA zijn de beroemde: A,T,C,G. Daar zijn nu twee aan toegevoegd. Vanaf nu kunnen we de vraag Waarom DNA? Wat zijn de voordelen van DNA? serieus onderzoeken. Want zonder alternatieven kun je de prestaties van DNA niet vergelijken met alternatieve erfelijkheids moleculen. DNA had het absolute monopolie. Je kunt dan hoogstens vaststellen dat DNA aardig voldoet als erfelijkheidsmolecuul. Maar dat wisten we al zo'n 3,5 miljard jaar. Want zolang doet DNA al dienst als drager van de erfelijkheid. Nu zijn er concurrenten op het toneel verschenen. Althans, in het lab. 

Een bacterie met eigen DNA en plasmid DNA.
De gele stip is een nieuwe base.
Gewijzigde figuur uit wikipedia.
De onderzoekers hebben DNA gesynthetiseerd met de nieuwe base. Dat hebben ze ingebracht in de bacterie E. coli. Bovendien hebben ze de bacterie zodanig gemodificeerd dat hij/zij de nieuwe bases uit het kweekmedium opneemt en inbouwt in nieuwe copieën van het plasmide DNA. Het reparatiesysteem van de bacterie accepteerde het vreemd DNA. Het werd niet verwijderd of afgebroken. De nieuwe bases interfereren niet met de bestaande machinerie, voor zover bekend. Ik verwacht dat de nieuwe bases zich alleen kunnen handhaven op de lange termijn als ze voordelen hebben voor de bacterie.

Er zitten verschillende aspecten aan nieuw DNA. Het eerste is: kun je met die nieuwe bases een stabiele en regelmatige dubbele helix structuur maken? Daarvoor moeten de afmetingen en de orientatie van de bases correct zijn, en ze moeten met elkaar paren zoals A paart met T en C met G. De paring moet specifiek zijn. De  nieuwe bases mogen niet met A,T,C,G paren. En niet met zichzelf [6]. Alleen met de andere base van het paar. Watson en Crick hadden het maar makkelijk! Ze wisten al dat ze de structuur van DNA moesten bepalen op basis van A,T,C,G. Niks geen gezeur over alternatieve bases. [5]

Een tweede aspect is: kan de machinerie van de cel dat DNA kopieren? (polymerase enzymen). Dat is nu gelukt.

Een derde aspect is: kan het nieuwe DNA afgelezen worden en kan er een eiwit geproduceeerd worden? (translatie). Dat is nog niet aan de orde. Daarom kunnen we de vraag nog niet beantwoorden of deze nieuwe bases gelijkwaardig of zelfs superieur zijn aan de bestaande 4 bases.

Een vierde aspect is: kan de cel de bases zelf produceren? (anders is de cel afhankelijk van inport uit de omgeving). Nog niet geprobeerd.

De onderzoekers zijn nog niet zover dat het nieuwe DNA ook afgelezen kan worden en er een eiwit geproduceerd kan worden. Maar potentieel kun je die twee nieuwe bases ook laten coderen voor de oude vertrouwde 20 aminozuren, maar ook voor een hele reeks nieuwe, niet natuurlijke aminozuren. Die zouden ingebouwd kunnen worden in eiwitten, zodat je eiwitten hebt met niet-natuurlijke aminozuren. Deze eiwitten kunnen eigenschappen heb die met geen enkel natuurlijk eiwit te realiseren zijn.

Een vijfde aspect is: werkt dit ook in DNA van planten, dieren en mensen (eukaryoten)? De bacterie (prokaryoot) heeft relatief simpel DNA. Mensen (en alle eukaryoten) hebben chromosomen. Dat is DNA verpakt in zeer specifieke eiwitten (histonen, etc). Hoe reageren de nieuwe bases met histonen? Hoe is de stabiliteit van het nieuwe DNA wanneer het miljoenen bases lang is? etc etc etc. Voorlopig zijn dit theoretische overwegingen omdat geen enkele ethische commissie nieuwe bases in het DNA van de mens zal toelaten. Het is überhaupt nog niet geprobeerd in planten en dieren. Zelfs nog niet in het eigen DNA van de bacterie (zie plaatje) voor zover mij bekend. Maar bacterieën zou je kunnen laten evolueren door natuurlijke selectie in het lab om steeds beter met het nieuwe DNA om te gaan. En dat is een hele klus, want er zijn tientallen enzymen betrokken bij DNA en bij eukaryoten honderden. Evolutie heeft er lang over gedaan om de machinerie te perfectioneren en alles op elkaar af te stemmen.

Een zesde aspect is: hadden deze nieuwe bases een rol kunnen spelen bij het ontstaan van het leven? Hadden ze een kans gemaakt om de standaard bases van DNA te worden? Zouden ze een één van de twee baseparen hebben kunnen vervangen? Of als derde basepaar kunnen fungeren? Het is nu nog te vroeg om deze vragen allemaal te kunnen bantwoorden. Maar een belangrijke mijlpaal in het onderzoek is bereikt.

Een Engelse versie van dit blog is ook op Panda's Thumb verschenen.

Noten
  1. Denis A. Malyshev et al (2014) A semi-synthetic organism with an expanded genetic alphabet, Nature, 15 May 2014. (dit is het originele artikel)
  2. Ross Thyer, Jared Ellefson (2014) Synthetic biology: New letters for life's alphabet, Nature, News and Views, 15 Mei 2014 (online 7 May 2014) (dit is een begeleidend commentaar in hetzelfde Nature nummer)
  3. Op deze pagina vindt je plaatjes van de nieuwe bases.
  4. Robert F. Service "Creation's Seventh Day", Science, Volume 289, issue of 14 Jul 2000 p 232-235. (dit is een kommentaar 14 jaar geleden op eerdere pogingen nieuwe bases te ontwikkelen).
  5. Dit is natuurlijk enigszins ironisch uitgedrukt. Ik heb geblogd over de keuzemogelijkheden voor de structuur van DNA op 25 jan 2012 Wat waren de keuzemogelijkheden voor de structuur van DNA in 1953? Inderdaad, Watson en Crick hadden geen last van alternatieve bases, maar ze hadden in principe bijv. A met A kunnen laten paren.  [16 mei 2014]
  6. 'Niet met zichzelf'. Dat is niet een absolute eis. Het hangt er van af. Als je nieuwe bases kunt ontwerpen die in gepaarde vorm even breed zijn (dezelfde afmetingen) als alle andere gepaarde bases, dan zijn ze geschikt voor DNA. Het grappige is dat Watson en Crick in 1953 vlak voordat ze de juiste structuur van DNA ontdekten ook overwogen hebben om A met A etc te laten paren. Daar is zelfs een afbeelding van (zie mijn blog van 25 jan 2012). Ze kwamen er al gauw achter dat DNA dan dikkere en dunnere plekken had en dat zou problemen op leveren. Zie p.145 James D. Watson The Double Helix. (penguin paperback). [17 mei 2014]
Vorige blogs over dit onderwerp:

Vooral van belang is de serie Waarom DNA? (10 jan 2012)
t/m Waarom DNA? (5) XNA: een belangrijke stap naar functioneel alternatief DNA (20 april 2012)

12 mei 2014

Klimaatverandering. Herman Philipse. Lezing 3 en 4

Gastbijdrage Nand Braam
 

Lezing 3: Hoe te handelen bij onzekerheid?

Das grüne paradoxon van Hans Werner Sinn (econoom) laat zien dat bij onzekerheid vaak gekozen wordt voor korte termijn politiek.
Bijvoorbeeld Canada had in het Kyoto-protocol een CO2-reductie beloofd van 6 % in 2009 t.o.v.  1990. Daarna werden grote teerzandlagen ontdekt in Canada, waaruit olie gewonnen kan worden. Dat werd in 2009 dus 17% vermeerdering van de CO2-productie voor Canada t.o.v. 1990. In 2011 stapte Canada uit het overleg. De vertoning was zo genant dat Canada zich hieruit alleen kon redden door zich terug te trekken. Kortom: hoe kunnen we free-riders straffen?
Bij de huidige onzekerheid kunnen we het volgende doen:
  1. Terugdringen CO2-uitstoot. Mitigatie is zeer kostbaar. Alle grote landen moeten meedoen. Strafmaatregelen voor landen die niet meedoen.
  2. Adaptaties.  Mitigatie is een wereldwijd probleem, adaptatie een lokaal probleem. Nederland moet nadenken/berekeningen maken over dijkverhogingen (gebeurt al volop). Arme landen lopen veel grotere risico’s (moreel probleem voor de rijke landen). Adaptatie is niet altijd mogelijk. Bijvoorbeeld als het gaat om de verzuring van de oceanen bij hogere CO2-concentraties in de lucht, is adaptatie eigenlijk niet mogelijk.
  3. Geo-engineering. Toepassen van technieken die de opwarming van de aarde tegengaan. Het bekendste voorbeeld is de opslag van CO2 ondergronds. Speculatiever is het verminderen van de zonne-invloed door Aardse verwitting (geeft meer weerkaatsing van zonlicht) of soort spiegeltjes in de lucht laten zweven (albedo-verhoging; meer weerkaatsing van het zonlicht)
Kunnen  de kosten van investeren in klimaatmaatregelen afgewogen worden tegen de voordelen op lange termijn? Moeilijk. Bijvoorbeeld: als we de dijken in Nederland met 1 meter verhogen (kosten nu …. Euro), wat levert ons dat op over bijvoorbeeld 100 jaar (in euro)??.
Voorbeeld: Nederland kocht in 1626 Manhattan van de Indianen voor 26 dollar. Met een rekenrente van 4% zou dat nu 152 miljard dollar zijn. Wat hebben we aan dat soort berekeningen?

Bij de onzekerheden moeten we ook rekening houden met belangrijke omslagpunten:
  1. Smeltend landijs in Groenland en Antarctica; minder weerkaatsing zonlicht: zichzelf versnellend albedo-effect.
  2. Onder de toendra’s in het Noordpool-gebied bevinden zich grote hoeveelheden methaan. Als de permafrost ontdooit, komen er grote hoeveelheden methaan vrij (de methaan-bom). Methaan is een zeer sterk broeikasgas. Methaan wordt in de atmosfeer echter langzaam geoxideerd. Moeilijk in te schatten probleem.
  3. Het eventueel doodgaan van de koraalriffen zal funest zijn voor de visstand wereldwijd.
  4. Een andere tijdbom is de snelle aantasting van de oerwouden in het amazone-gebied.
Benadering: Voorzorgsbeginsel of verwachte waardebeginsel? Handelen volgens het voorzorgsbeginsel betekent bijvoorbeeld: tot ieder prijs voorkomen dat de “methaanbom” ontploft.

Herman Philipse kiest voor het voorzorgsbeginsel bij CO2-mitigatie. Dan dus bijvoorbeeld 10 % van het BNP per jaar investeren in maatregelen om CO2-mitigatie te bevorderen.



Vierde lezing: wat moeten we doen?

Uitgangspunt: geen pessimisme als zelfvervullende profetie maar ook niet teveel optimisme. Een realistische benadering dus volgens Philipse. Maar Philipse liet nu juist blijken tijdens deze lezingen behoorlijk pessimistisch te zijn. Maar goed het woord realistisch doet het altijd beter dan het woord pessimistisch, zeker in wetenschappelijke kringen.
Onze uitdaging in getallen: stel: we willen CO2equivalent-concentratie in 2050 beperken tot max. 500 ppm. [NB: dit is wellicht te hoog: 96% kans dat de temperatuur dan meer dan 2ºC stijgt t.o.v. pre-industrieel niveau; 44% kans meer dan 3ºC! Maar: we zitten nu al rond 450 ppm CO2equivalent-concentratie (402 ppm CO2)]. Dan moeten we de mondiale CO2-uitstoot in 2050 reduceren tot 50% van het 1990 niveau (we zitten nu ruim 60% boven het 1990 niveau). Dat betekent gemiddeld per persoon wereldwijd een reductie van 7-8 ton CO2equivalent per jaar naar 2 ton per jaar (groei wereldbevolking in acht genomen). Een bijna onmogelijke taak.
Domeinen van handelen:
  1. Opvangen en opslaan C02
  2. Overstappen naar uitstootvrije energie
  3. Stoppen ontbossing met name in Brazilië en Indonesië; internationale hulp is nodig
  4. Delen technologie met ontwikkelingslanden
  5. Meer investeren in onderzoek
Nivo’s van handelen: Individu, bedrijf, lokale gemeenschappen, land, wereld. Op individueel nivo is de invloed gering. Wat zou het individu toch kunnen doen tegen klimaatopwarming?:
  1. Niet reizen met het vliegtuig
  2. Auto de deur uit
  3. Huis isoleren
  4. Wordt vegetariër (18% CO2-equivalenten uitstoot komt op rekening van vleesproductie en consumptie)
  5. Politiek activisme: klimaatprobleem hoog op agenda zetten; Nederland is nauwelijks meer aanwezig in de debatten.
Middelen op het nivo van landen : marktwerking; CO2-belasting, emissiehandel of regulering?
Elke maatregel apart heeft zijn beperkingen. Waarschijnlijk is een mix van maatregelen het beste.
Op wereldschaal is internationale harmonisatie erg belangrijk.
  1. Voeg wereldbank en IMF samen tot een WEO (World Environment Organisation).
  2. doelstelling globale emissiereductie per decennium.
  3. ontwikkelingslanden moeten snel meedoen (2020) want: in 2050 wonen daar 8 der 9 miljard mensen.
  4. per land invoering emissiebelasting of –handel.
  5. internationale samenwerking om ontbossing te stoppen.
  6. ontwikkelen en delen technologieën.
  7. adaptatiehulp arme landen.

Dit slagveld overziende is mijn (Nand Braam) tip aan u, als u op korte termijn op individueel nivo iets substantieels wilt doen tegen de klimaatopwarming en hetgeen u geheel en al zelf in de hand heeft:
Eet zo weinig mogelijk vlees.
 
Vorig blog over dit onderwerp:

Klimaatverandering. Herman Philipse lezing 1 en 2 (5 mei 2014)

05 mei 2014

Klimaatverandering. Herman Philipse lezing 1 en 2

Gastbijdrage Nand Braam

De afgelopen tijd hield Prof.dr.mr. Herman Philipse een viertal lezingen over klimaatverandering in het kader van de Studium Generale aan de Universiteit Utrecht. Hij gaf een filosofische analyse van onze grootste uitdaging, zoals hij het zelf noemt. De vier lezingen zijn hier te beluisteren, daar zijn ook de handouts van de 4 lezingen te vinden.

Voor de overzichtelijkheid hier een korte samenvatting van de lezingen van Herman Philipse.

Lezing 1: Een historisch overzicht van het klimaatprobleem

Sinds de oprichting van het IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) in 1988 in Toronto is er eigenlijk onder klimaatwetenschappers nauwelijks twijfel meer over de opwarming van de aarde sinds 1950 (deel 1 vijfde klimaatrapport IPCC , 2013). Zeer waarschijnlijk is de menselijke invloed dominant bij deze opwarming. In deel 2 van het vijfde rapport (1 maart 2014) worden de gevolgen uitgelegd van deze opwarming. Niemand zal ongeraakt blijven. 

Is de mens in het antropoceen de architect van zijn eigen ondergang? De antropogene uitstoot van CO2 neemt nog steeds exponentieel toe. Het gehalte in de atmosfeer is gestegen van 280 ppm vóór de industriële revolutie tot 400 ppm nu. Noch onze morele vermogens noch de politiek zijn voldoende uitgerust om het probleem snel op te lossen.

Het is gemakkelijk te vluchten in vals bewustzijn of foptimisme (overdreven optimisme, zodanig dat je jezelf fopt). [1]

Er is eigenlijk geen tijd te verliezen. De aanpassingen moeten we snel doen. Probleem is dat in de media er ruim baan gegeven wordt aan klimaatsceptici. Tegenover één mening (van het IPCC) moet voor het noodzakelijke tegenwicht een andere mening komen te staan volgens de media voor het zogenaamde evenwicht in de discussie. Maar de klimaatsceptici zijn ruim in de minderheid en hebben geen goed onderbouwd verhaal. 

Opwarming tot een verhoging van 2 graden hoeft niet gevaarlijk te zijn. Opwarming komt door opvangen van infrarood licht bij uitstraling ervan door de aarde door de volgende moleculen in de atmosfeer: H2O, CO2, CH4,O3, N2O, chloorfluorkoolwaterstoffen (cfk’s). 

CO2 is het grootste probleem omdat het niet of nauwelijks afgebroken wordt in de natuur. In 1624 ontdekte van Helmont het CO2 als sylvester-gas. Reeds in 1827 voorspelde Fourier het broeikaseffect. 

Arrhenius voorspelde al in 1896 bij een verdubbeling van het CO2-gehalte een stijging van de gemiddelde temperatuur op aarde van 4- 6 graden Celcius. Helemaal geen slechte schatting volgens de huidige klimaatmodellen. 

Klimaatverandering is een hot item in de wetenschap . Er verschijnen ca. 10.000 papers per jaar over klimaatverandering. 

Fingerprinttechniek laat zien dat van alle mogelijke oorzaken voor opwarming het effect van broeikasgassen in de lagere atmosfeer het sterkst is. Vooral door de extra uitstoot van CO2 door menselijk toedoen sinds 1950. 

Toename onzekerheid in causale keten:
  1. Antropogene factoren; er zijn redelijk betrouwbare schattingen te maken van de antropogene productie van broeikasgassen.
  2. Grotere onzekerheid over opname CO2 in klimaatsysteem. Redelijk zeker is dat nog veel CO2 in de oceanen zal worden opgenomen.
  3. Nog grotere onzekerheid  over de daadwerkelijke opwarming.  Hoeveel zal de zeespiegel stijgen? Gevolgen?
  4. Grootste onzekerheid rondom H2O als broeikasgas. Als er meer waterdamp in de lucht komt (door hogere temperatuur), kan het ook zijn dat er meer wolkenformaties komen met als gevolg een groter albedo-effect (terugkaatsing zonlicht), een temperatuurverlagende factor.



Tweede lezing: Waarom is het klimaatprobleem zo moeilijk voor ons?

Omdat het uiteindelijk een moreel/ethisch probleem is.

Eigenlijk zou de CO2-uitstoot nu drastisch teruggebracht moeten worden, maar praktisch is dat politiek niet haalbaar. Steven Gardner pleit voor een “moral storm” zoals de inspanningen na de Tweede Wereldoorlog (Marshall-hulp , opbouw EEG etc) om een groot deel van de wereld weer op orde te krijgen.


Aanpassingen zijn moeilijk. CO2 blijft gemiddeld heel lang in de atmosfeer en hoopt zich op in het klimaatsysteem.  Als het zeenivo in Nederland meer dan 1 meter gaat stijgen, wordt aanpassing moeilijk. Hoe snel moeten we de CO2-uitstoot beperken?  Moeten we toe naar een systeem dat ieder mens dezelfde footprint krijgt voor wat betreft CO2? Een inwoner van de VS heeft nu de grootste footprint op dit gebied. De emissie-handel blijkt niet te werken.


Bezitters van fossiele brandstoffen (de oliesjeiks e.a ) compenseren voor inkomensverlies als de rest van de fossiele brandstoffen in de aarde moet blijven zitten?


Omdat de relatie oorzaak-gevolg eigenaardig  is, is het moeilijk om grip te krijgen op het probleem.


Auto/brommer-rijder schuldig aan CO2-uitstoot. Wat te doen? 


Vleeseter schuldig. Wat te doen?


We kennen individuele veroorzakers van extra CO2-uitstoot, bedrijven, landen (via de energiecentrales bv.). De gewone strafbepalingen werken niet.


Ook de verantwoordelijkheid is diffuus van aard. De verwachting is dat bij een hoger gehalte CO2 in de atmosfeer dan 560 ppm (nu ca. 400 ppm) de temperatuurstijging 4- 6 graden zal zijn. Dat zou desastreus zijn. Als dan over 500-600 jaar de zeespiegel zo hoog staat dat we kunnen spreken over een nieuwe zondvloed, voelen we ons daar dan nu verantwoordelijk voor of niet?


Het morele probleem is ook terug te zien in de kloof tussen arm en rijk. De nare gevolgen van het broeikaseffect zijn in eerste instantie voor de arme landen veel erger dan voor de rijke landen. Nederland is in staat de dijken substantieel te verhogen, arme Delta-landen niet.



De hamvraag is: bij onzekerheid niet handelen of uit morele overwegingen bij onzekerheid wel handelen? Het is zeer verleidelijk voor onze generatie om de problemen door te schuiven naar de volgende generaties. Het klimaatprobleem is een zeer ingewikkeld probleem, veel ingewikkelder dan het “prisoners-probleem” of het “’dorpsweide-probleem.”  Er zijn bij het klimaatprobleem heel veel spelers. Bovendien kennen we elkaar niet goed. Er is bovendien geen wereldbestuur met de mogelijkheid van bindende juridische sancties. Verder hebben we nog te maken met “Das grüne paradoxon” ( Hans Werner Sinn; econoom).  Deze paradox houdt bijvoorbeeld het volgende in: als de olieproducenten vrezen dat overgeschakeld gaat worden op groene energie, worden prijsverlagingen doorgevoerd om de klant te verleiden toch fossiele brandstoffen te blijven gebruiken tegen gereduceerde prijzen. Dat werkt, zodat we nu zelfs zien gebeuren dat goedkope steenkool en goedkoop schaliegas volop worden gebruikt. Resultaat: uitstoot CO2 neemt niet af.

Morele vermogens worden helaas grotendeels gedreven door de hersendelen die over emoties gaan en niet door de hersendelen die over de ratio gaan.

Een emotionele benadering van het klimaatprobleem zal niet werken. Voorzover bedrijven willen vergroenen zal de internationale competitie er vaak toe leiden dat er geen echt duurzaam beleid van de grond komt in zo’n bedrijf, maar dat het een goedkoop PR-praatje wordt.
 
Voor landen geldt dat ook. De Europese landen zijn strenger dan bijvoorbeeld China en India, maar doordoor wordt de concurrentiepositie voor de Europese landen slechter. Alle landen zullen moeten samenwerken. Echter er is geen wereldregering.
 
Herman Philipse is uiterst negatief over de rol van Nederland in dit geheel. Van koploper zijn we geworden tot een land dat geen visie meer heeft op het klimaatprobleem. De VVD is bang voor het populisme van de PVV. In de VVD is er altijd een krachtige autolobby geweest. Rutte met zijn propageren van visieloosheid, krijgt er opvallend vaak van langs van Philipse.

Noten
  1. Noot van de blog eigenaar: ik had ten onrechte een vermeende typefout 'foptimisme' vervangen door 'optimisme' (Gert Korthof, 9 mei)

Aanvullende literatuur:
  1. Klimaatverandering…. Hoezo klimaat verandering; Feiten fabels en open vragen, Pier Vellinga, 2011, Balans 
  2. Vijfde rapport IPCC:
  3. Wel ingelichte kringen 

02 mei 2014

Cosmos (6) The planet of the tardigrades

Het zesde deel van de Cosmos serie gepresenteerd door Neil deGrasse Tyson uitgezonden op National Geographic.

The planet of the tardigrades
tardigrades kunnen overleven onder de meest
extreme omstandigheden, zoals de buitenaardse ruimte
Voor ieder van ons mensen zijn er minstens een miljard tardigrades. Ze bestaan al 500 miljoen jaar. Ze hebben alle grote massa uitstervingen overleefd. Ze leven in een druppel water, maar kunnen ook een jaar zonder water overleven. Wat extreem is. Vandaar dat we de aarde ook wel noemen: The planet of the tardigrades.

Planten nemen CO2 op,
maken er suiker van
en scheiden zuurstof uit
Planten kunnen zonder ons, wij kunnen niet bestaan zonder planten. We eten planten en ademen hun zuurstof in en verbruiken ze in de vorm van fossiele energie.
Zo ziet fotosynthese er op moleculaire schaal uit!
Fotosynthese wordt uitgebeeld als een fabriek op moleculaire schaal, compleet met lopende band [1], die een miljard maal vertraagd wordt getoond. Anders zou het te snel gaan om te kunnen volgen.
Bladgroen (chlorophyl) is een 3 miljard jaar oude zonnecollector. Als wij fotosynthese kunnen nabouwen in het lab zijn we onafhankelijk van fossiele brandstoffen! Dan kunnen we 'fossiele energie' zelf maken! Dan raakt het nooit op!

Charles Darwin voorspelde [2] dat er een vlinder moest bestaan op Madagaskar die een bepaalde orichidee moest kunnen gebruiken als voedselplant. In 1903 (dus na zijn dood!) werd de mot Xanthopan morgani  gevonden en gefilmd:

Een nachtopname van de mot bij de orchidee:
De mot komt op de orchidee af en
slurpt het pollen op met een tong van 30 cm
Precies zo als Darwin had voorspeld.

Onze voorouders hebben bestaan uit moleculen waar wij nu ook weer uit bestaan. Recycling van moleculen. Nog een band met onze voorouders van miljoenen jaren geleden.

Het oude Griekenland, (nu Turkije...) legde de grondslag voor democratie en mensenrechten. Maar nog belangrijker was het idee dat natuurgeweld geen straf of beloning was van de goden, maar kwam door natuurlijke processen die wij konden begrijpen. De eerste die dit inzicht had was Thales van Milete. Helaas hebben geen van zijn geschriften het overleefd.

Goed wordt uitgelegd waarom het element koolstof zo bijzonder is, zo geschikt als basis voor leven. (alles met computer animaties!). Op meesterlijke wijze wordt verder uitgebeeld hoe geur werkt, aanraking op moleculaire schaal. Op speelse wijze wordt vloeiend overgestapt naar de bouw van de atoomkern. En naar kernfusie in de zon. De stabiliteit van de zon maakt het leven op aarde mogelijk (evolutie!). De zon produceert alleen helium. Grotere sterren fuseren helium tot koolstof en zuurstof. Dus de zuurstof en koolstof op aarde zijn niet van onze eigen zon afkomstig. Ijzer en dergelijke nog zwaardere elementen worden geboren in nog zwaardere sterren.

Met cultuurhistorische terugblikken naar het oude Egypte, en een evolutionaire terugblik 10 miljoen jaar geleden toen onze voorouders in de bomen van Afrika slingerden, en de cosmische blik naar het begin van de tijd toen het heelal 380.000 jaar oud was. Verder kunnen we niet kijken. Verder kunnen we niet terug in de tijd.

Noten
  1. Intelligent Design aanhangers zijn ook gek op de fabrieks metafoor. Zij zeggen: zie je wel! geen fabriek zonder ontwerper!
  2. Ik kom hier later nog op terug.

Vorige blogs over dit onderwerp: