Cosmos (3): Newton, Halley en Hooke. Kometen (bijgewerkte versie)

Het aardige van de serie Cosmos op National Geographic is dat de belangrijkste wetenschappelijke ontdekkingen op een toegankelijke manier worden verteld én uitgebeeld. Maar het gaat verder dan dat. De serie laat ook de wetenschappers, de personen, achter die ontdekkingen zien. Hoe ze tot hun ontdekkingen kwamen en de problemen die ze ondervonden. Ook dat verhaal wordt verteld en door middel van computer animaties tot leven gebracht. Dat zal zeker aanslaan bij de Beavis And Butt head generatie. 

[3] Kometen zijn waargenomen zolang de mens naar de sterren keek. Ze vielen op. Er moeten er wel 100.000 waargenomen zijn door alle beschavingen in het verleden.

De komeet moest een boodschap
van de goden of van God zijn

Kometen moesten een boodschap van de goden of van God zijn. Vrijwel al onze voorouders, iedere beschaving of volk meenden dat kometen slecht nieuws voorspelden. Disaster = dis-aster = bad star! Nu weten we precies waar kometen vandaan komen en waaruit ze bestaan.

De oorsprong van kometen werd in 1950 voorspeld door de Nederlandse astronoom Jan Oort: de Oortwolk (Oort cloud). Kometen bestaan voornamelijk uit ijs. Na duizenden trips rond de zon verliezen ze hun ijs (verdampt). Wat resteert is een asteroïde. Die voorspelling houdt nog steeds stand ondanks het feit dat niemand de Oortwolk gezien heeft. 

De komeet van 1664 joeg golven van angst door Europa. De pest volgde en een grote brand in Londen. [3]

 
Een belangrijk figuur is Edmond Halley, die nu alleen nog maar bekend is van de 'Halley komeet'. Maar Halley was een veelzijdig geleerde, een duizendpoot. Hij maakte o.a. een kaart van de zuidelijke sterrenhemel (klinkt makkelijker dan het was), die van groot belang was voor de scheepvaart (navigatie). En hij voorspelde, 50 jaar van te voren, met nooit eerder vertoonde precisie waar en wanneer de komeet die nu zijn naam draagt zichtbaar zou zijn (eind 1758). Halley berekende dat de komeet iedere 76 jaar terugkomt. Mystici, waarzeggers en profeten hadden nooit een dergelijke preciese voorspelling gedaan. Halley's voorspelling kwam uit. Daardoor verdween de magie van kometen die mensen sinds mensenheugenis angst aanjaagde. Haast niet meer voor te stellen. Maar vanaf toen werd een komeet in plaats van een aankondiging van groot onheil, een stuk steen in de ruimte die gehoorzaamde aan de wetten van de zwaartekracht. En waarvan de baan om de zon gewoon te berekenen en dus te voorspellen was. De volgende keer dat de komeet van Halley langs komt is 2061 (over 47 jaar! dat red ik niet). Dit is dus een voorbeeld van vooruitgang van wetenschappelijk inzicht gekoppeld aan het uitbannen van bijgeloof. Ik heb de indruk dat dit ook een belangrijk doel van de serie is [1].

Wat ik bijvoorbeeld niet wist was dat Halley persoonlijk Newton aangemoedigd had om zijn berekeningen over de planetenbanen te publiceren. (Dit werd later zijn hoofdwerk). Maar aangezien de Royal Society haar totale jaarbudget opgemaakt had aan een megalomaan project: een geïllustreerde encyclopedie van ... vissen (!), dat slecht verkocht, was er geen geld om het zeer belangrijke werk van Newton te publiceren. Daarom liet Halley de publicatie op eigen kosten drukken! De manier waarop de presentator Tyson zich uitlaat over de vissen encyclopedie verraadt zijn mening dat het pure geldverspilling was! en dat Newton veel belangrijker was (waarschijnlijk een anachronisme en het feit dat Tyson astronoom is en geen bioloog). Overigens is Halley en zijn tijd bijzonder boeiend zoals blijkt uit het wiki artikel over hem, met altijd leuke details zoals iemand die een baan niet krijgt omdat hij atheist is...

Over Newton's meesterwerk De Principia Mathematica: waarom zijn de planetenbanen zoals ze zijn? Voordat Newton met een verklaring kwam: God had het zonnestelsel zo geschapen, om redenen die wij niet kennen. Tyson: maar die verklaring sluit de deur naar verder onderzoek. Door Newton werd een 'Meester Klokkenmaker' was overbodig als verklaring: zwaartekracht was de klokkenmaker. Dat waren wetten die de Bijbel niet noemde. De rekenkundige techniek die Newton daarvoor ontwikkelde opende de weg naar de ruimtevaart. Halley had de periode berekend wanneer kometen zouden tergkeren. Newton berekende de banen van kometen. 

Later heeft Halley de eerste kaart gemaakt van het aard magnetisch veld. En nog veel meer.

Robert Hooke liep bijna 200 jaar voor
op aspecten uit Darwins evolutietheorie

Robert Hooke (uitvinder van de samengestelde microscoop en nog eindeloos veel meer) anticipeerde 200 jaar voor Darwin sommige aspecten van Darwins evolutietheorie. Er wordt helaas niet verteld welke aspecten [2].


Noten

1. Volgens een recent rapport van het Sociaal Cultureel Planbureau gaan jongeren (!) in Nederland tegenwoordig weer in 'hemel', 'hel' en 'duivel' en dat soort achterhaalde ideeën geloven. Jongeren!? Zijn dat moderne jongeren? Ze zijn nog conservatiever dan hun ouders! Of zijn 'hemel' en 'hel' onderdeel van hun 'moreel kompas'? Eens afwachten of de bloggende theologen nog iets over dit rapport te zeggen hebben. En over de Cosmos serie natuurlijk...
2. Dit blog is bijgewerkt op 24 juni. Deze aflevering is kort ten opzichte van andere: 32 min. 
3. Dit blog is bijgewerkt op 30 juni 2014. Er ontbraken plm 11 min. 

Vorige blogs over dit onderwerp:

• 22 april 2014 Cosmos: A Spacetime Odyssey (2) Evolutie
• 14 april 2014 Cosmos: A Spacetime Odyssey (1) Neil deGrasse Tyson

Cosmos (2) A Spacetime Odyssey. Evolutie

Deel 2 van Cosmos: A Spacetime Odyssey gaat over evolutie. De vraag is: waar komen alle soorten vandaan? Dat is de vraag naar de oorsprong van de soorten. Dat is de vraag naar The Origin of Species.

Het thema evolutie wordt goed uitgelegd aan de hand van de domesticatie van wolven (survival of the friendliest; artificial selection). Behalve onze gezelschapsdieren hebben we voedsel. We zijn geneigd over het hoofd te zien dat dat vrijwel alle soorten planten en dieren die we nu eten als ons voedsel door mensen zijn geselecteerd in de loop van duizenden generaties uit wilde soorten. Een uitstekende manier om te demonstreren hoe krachtig kunstmatige selectie kan zijn. Ons voedsel hangt af van kunstmatige selectie.

Als kunstmatige selectie zoveel kan
bewerkstelligen in duizenden jaren,
wat zou natuurlijke selectie dan wel niet
kunnen in miljarden jaren?

Als kunstmatige selectie zoveel kan bewerkstelligen in duizenden jaren, wat zou natuurlijke selectie dan wel niet kunnen in miljarden jaren? Een goed punt. En precies het punt dat Darwin ook maakte.

Neil deGrasse Tyson: "Evolutie is, net als de zwaartekracht, een wetenschappelijk feit". Dit is een beetje afgezaagd voorbeeld en niet zo verhelderend. Maar het wordt uitgewerkt in vele populaire evolutie boeken.

Mutatie

De verklaring van evolutie, nl. mutaties in DNA worden fraai uitgebeeld met animaties. Leuk detail daarbij is dat een typisch DNA molecuul is samengesteld uit honderd miljard atomen. We zijn gewend om de lengte van DNA uit te drukken in het aantal baseparen, en dat is bij de mens  3,5 miljard. Het aantal atomen dat er in DNA zit is een originele kijk op de complexiteit van DNA. Dit is een goed punt van Cosmos: voortdurend de verbanden tussen verschijnselen laten zien op moleculaire, biologische en cosmologische schaal.

Natuurlijke selectie

Natuurlijke selectie is het tegenovergestelde van toeval. Individuen krijgen (toevallige) mutaties, maar individuen evolueren niet. Populaties evolueren. Natuurlijke selectie wordt geillustreerd aan de hand van bruine beren die evolueren tot witte ijsberen:

de evolutie van de vacht van de ijsbeer

Het voorbeeld van de ijsbeer vind ik geen gelukkige keuze. De evolutie van een bruine beer naar een ijsbeer is weliswaar makkelijk uit te leggen met een animatie, maar ik vraag me af of het wetenschappelijk goed onderbouwd is met empirisch feiten materiaal [1]. Je treft polar bears dan ook niet aan in evolutiehandboeken, zelfs niet in populaire evolutieboeken en Darwin gebruikte het voorbeeld ook niet. Maar goed, ijsberen zijn genetisch verwant aan andere beren, en een mutatie die het bruine pigment laat verdwijnen is makkelijk voor te stellen (ik weet niet of de preciese mutatie bekend is). Er blijven vragen als: als wit een goede schutkleur is voor ijsberen, waarom is een witte vacht niet voordelig voor een zeehond? (jonge zeehondjes hebben wel een witte vacht). Die witte vacht zou ook een schutkleur kunnen zijn voor zeehonden. Speelt geur in plaats van zicht niet een belangrijke rol? Hoe zit het met de warmtehuishouding van een bruine en witte beer (reflectie van zonlicht)? Dus: er zitten meerdere aspecten aan dit verhaal. Maar je kunt niet alles aan bod laten komen in 45 min.

Weerstand tegen evolutie

Waarom is er zoveel weerstand tegen evolutie? Komt het misschien doordat mensen zich schamen dat we van apen afstammen? Chimpansees gedragen zich vaak 'onfatsoenlijk' in het openbaar zo suggereren de beelden, ze copuleren in het openbaar, ze zijn agressief, maken primitieve geluiden, trekken 'gekke bekken', etc. Met andere woorden: het is genant om van apen af te stammen.

Wij mensen zijn speciaal geschapen, onafhankelijk van alle dieren, door een Perfecte Godheid, bovendien ook nog in Zijn beeld geschapen, "that makes us feel ... special!" (Neil deGrasse Tyson). Dat is natuurlijk zeer aantrekkelijk om te geloven. Dat willen de meesten niet laten vallen ten gunste van het idee dat we 'van apen afstammen'.
Cosmos heeft daar een goed antwoord op: wij zijn ook verwant met bomen! En is dat een probleem? Nee, niemand lijkt dat als probleem te zien. Een antwoord dat die eeuwige focus op apen weghaalt, en die de Tree of Life centraal zet.

Mensen zijn ook genetisch-evolutionair verwant aan bomen!

 

De Tree of Life wordt uitgebeeld aan de hand van een echte boom. Ligt voor de hand. Maar die visualisatie werkt niet zo goed. Er bestaan perfecte animaties van de Tree of Life op het internet: OneZoom:

http://www.onezoom.org/
is een interactieve tool om
de Tree of Life te verkennen.

Het oog

Het oog als voorbeeld van een instrument veel complexer dan alles wat de mens ooit heeft gemaakt. De evolutie van lichtgevoelige pigmenten wordt op een leuke manier in beeld gebracht. Goed punt: om goed te werken zijn er speciale aanpassingen nodig voor ogen op het droge (eerste ogen ontstonden in organismen die in water leefden!).
Waarom is de natuur niet met een schone lei begonnen en ogen opnieuw ontwikkeld voor zien op het droge? (in de lucht). Zo zou een schepper werken, maar zo werkt evolutie niet! Evolutie werkt door aanpassing van het bestaande.
"De complexiteit van het oog betekent geen bedreiging voor evolutie door natuurlijke selectie. Sterker nog: het oog is niet te verklaren zonder evolutie." Goed punt.

Uitsterven

Voor iedere soort die nu bestaat zijn er misschien wel duizend andere uitgestorven. Dit is inherent aan evolutie. In de Tree of Life zijn dat de afgebroken of dode takken.

Andere planeten

De aarde is een geschikte planeet omdat het vloeibaar water heeft. Titan (maan van Saturnus) heeft ook zeeën en rivieren, maar die bestaan uit methaan en ethaan vanwege de temperatuur (180 graden onder nul). Kan daar leven in bestaan? Alle water is bevroren, er kan dus geen leven zijn. In ieder geval geen leven dat van water afhankelijk is. Maar je kunt niet uitsluiten dat er leven bestaat op Titan.

Ontstaan van leven

Neil deGrasse Tyson: Wetenschappers zijn niet bang toe te geven wat ze niet weten. Dat is geen schande. Het is veel erger om net te doen alsof we alle antwoorden hebben.

Animatie: 4 miljard jaar in 40 seconden!

4 snapshots uit de animatie achter elkaar gezet

Cosmos eindigt deze aflevering met een visueel aantrekkelijke animatie van de evolutie van ééncellige tot mens (ook aanwezig in de originele serie van Carl Sagan). Je ziet de ééncellige op een vloeiende manier zich transformeren (staat ook wel bekend als morphing) via allerlei tussenvormen als hydra, vis, reptiel, aap, mensaap tot mens. Maar dit is een uitermate misleidende voorstelling van wat evolutie inhoudt! Evolutie lijkt doelgericht op de mens af te stevenen. Het gaat fundamenteel in tegen wat biologen sinds Darwin onder evolutie verstaan! Sinds Darwin is evolutie een proces van vertakkingen, niet van lineaire transformatie van de ene vorm in de andere. Planten en vogels komen bijvoorbeeld niet in deze animatie voor. Logisch, want dat zijn vertakkingen, en er komen helemaal geen vertakkingen voor in de animatie. Nog erger: de animatie suggereert doelgerichtheid! Evolutie heeft als doel en eindpunt de mens! Hoe misleidend wil je het hebben? Dit gevaar is niet denkbeeldig, het geeft aanleding tot foute vragen zoals: als mensen van apen afstammen, waarom zijn er dan nog apen? (If we are descended from apes, why are there still apes around? )
Ironisch: wat de animatie laat zien is de evolutie opvatting van Lamarck: een serie van continue transformaties zonder vertakkingen:

Het verschil tussen A: transformatie (Lamarck)
en B: vertakkende stamboom (Darwin)

 

Het grote verschil tussen Lamarck en Darwin is dat bij Lamarck vertakkingen afwezig zijn, terwijl bij Darwin vertakkingen de essentie van evolutie zijn. Mijn suggestie: de animatie had afsplitsingen kunnen laten zien die uit beeld verdwijnen en vervagen. Maar dan zou echter nog steeds de doelgerichtheid en lineariteit blijven. Beter dus een animatie van een echte stamboom met aftakkingen zoals in OneZoom.

Het goede van de serie Cosmos vind ik de integratie van verschillede niveaus: atomaire, moleculaire, biochemische, biologische, evolutionaire, geologische, planetaire en cosmologische schaal. Klinkt wat zwaar op de hand, maar de serie doet dat moeiteloos en op een vanzelfsprekende manier (doet een beetje denken aan Big History). Die vakgebieden die wij gecreëerd hebben, komen niet voor in de natuur. Als we een waarheidsgetrouw beeld van de werkelijkheid willen vormen moeten we al die aparte disciplines weer integreren. En dat doet Cosmos op een onovertroffen manier.


Vorig blog over dit onderwerp

Cosmos: A Spacetime Odyssey (1) Neil deGrasse Tyson 14 april 2014

 

Noten

1. Op 8 mei 2014 verscheen er een publicatie in Cell met het resultaat dat ijsberen 500.000 jaar geleden (een half miljoen jaar) van de bruine beer afsplitsten. Hannah Hoag (2014) 'Genome reveals polar bear's youth', Nature 8 May 2014. Science (8 may 2014) heeft er een News artikel over: 'Polar Bear Evolution Was Fast and Furious'.
   

De reactie van Intelligent Design op Cosmos: Casey Luskin Cosmos Episode 2: "Mindless Evolution" Has All the Answers -- If You Don't Think About It Too Deeply March 17, 2014

Cosmos (1) A Spacetime Odyssey. Neil deGrasse Tyson

Op 16, 23 en 30 maart 2014 zond National Geographic de eerste drie delen van de 13-delige serie Cosmos: A Spacetime Odyssey uit, gepresenteerd door de astronoom Neil deGrasse Tyson. Het is een remake van de gelijknamige serie van Carl Sagan die in 1980 uitgezonden werd.

President Obama werd bereid gevonden de serie aan te bevelen aan het Amerikaans publiek:

President Obama beveelt Cosmos aan!

President Obama legt de link met de Amerikaanse ontdekkingsgeest die mensen op de maan heeft gezet en hoopt dat er een nieuwe generatie van avonturiers en onderzoekers geinspireerd wordt door de nieuwe serie. Daarom vindt Obama de serie belangrijk voor Amerika. Als je de inhoud van de serie kent, is dit meer dan een vriendelijk woord, het is een krachtig politiek statement [1]. 

Astrofysicus Neil deGrasse Tyson is de presentator

Presentator van de serie astrofysicus Neil deGrasse Tyson werd persoonlijk door Carl Sagan aangemoedigd om astronoom te worden. Hij is bij uitstek de juiste persoon om het werk van Sagan voort te zetten.
In deel 1 legt hij uit hoe ons 'cosmisch adres' eruit ziet:
1. Aarde
2. Zonnestelsel (Solar System) inclusief Oortwolk (Oortcloud)
3. Melkweg (Milky Way Galaxy)
4. Lokale Groep (Local group)
5. Virgo Supercluster
6. Observable universe: alles wat we op aarde kunnen waarnemen.
Daarbuiten wordt geextrapoleerd naar het multiversum: alles wat verder ligt dan wat we kunnen waarnemen vanaf de aarde.

Als je bedenkt dat in 1599 iedereen wist dat de hemel bestond uit sterren die om de aarde draaien, dan is het wonderbaarlijk hoe sterk onze kennis over het heelal is gegroeid, te beginnen met de uitvinding van de telescoop. Toen was de aarde het middelpunt van het heelal, het heelal was alles wat je met het blote oog kon zien, nu is de aarde een klein, onbeduidend stofje in het onmetelijke heelal. In het jaar 1600 was er maar één man die visionaire vergezichten had over een oneindig heelal: de monnik Giordano Bruno.
Maarten Luther vond het idee van Copernicus dat de aarde niet het centrum van het universum was een belediging voor de Bijbel. 
Bruno was een monnik in Napels, maar een rebel, hij las boeken die de kerk had verboden (Lucretius: 'De Rerum Natura'). Hij zag dat de zon ook maar een ster was en dat het universum oneindig was. Bruno zag God als oneindig, hoe zou God een begrensd universum kunnen scheppen? Dit gedeelte over Bruno wordt uitgebeeld dmv een animatiefilm als een stripheld (dit valt enigszins uit de toon in een serieuze populair-wetenschappelijke documentaire, alsof Bruno een sprookjesfiguur was). 

Bruno werd zowel door de Rooms Katholieke kerk, als de Calvinisten en Lutheranen verbannen vanwege zijn ketterse leer. De Inquisitie ('thougth police') in Italië veroordeelde Bruno tot 8 jaar gevangenis. Ze vreesden voor de autoriteit van de Bijbel en de kerk (zijzelf dus). Bruno werd feestelijk in het openbaar verbrand. 
Tien jaar na Bruno's marteldood keek Galileo door een telescoop en zag dat Bruno gelijk had. Maar Bruno was geen wetenschapper. Z'n visie op de kosmos was een gok. Hij had geen bewijsmateriaal, geen observaties.

Om de tijdsdimensie van het heelal op een begrijpelijke manier voor te stellen perst Neil deGrasse Tyson de totale leeftijd van het universum samen tot één enkel kalenderjaar [3]. 1 januari is het begin van het universum, 31 dec is vandaag. 1 dag is 40 miljoen jaar. Dan zien we het volgende gebeuren:

De cosmische kalender: 13,8 miljard jaar = 1 jaar

 

10 jan   = de eerste sterren ontstaan
31 aug  = onze zon ontstaat
21 sept = leven ontstond op aarde (3,5 miljard jaar geleden) [2]
28 dec  = eerste bloemen ontstonden
31 dec  = de mens verschijnt
31 dec 23 u 59 min 46 sec: cultuur ontstaat (schrift) de laatste 14 seconden.
Mozes:          7 seconden geleden geboren
Boeddha:      6 sec
Jezus:           5 sec
Mohammed: 3 sec
In de laatste seconde ontstond wetenschap (astronomie).

De wetenschappelijke methode is zo krachtig dat het ons binnen 4 eeuwen gebracht heeft van de eerste blik van Galileo door een telescoop naar onze voetafdruk op de maan. Die wetenschap heeft ons onze plaats in ruimte en tijd onthuld. Een geheel nieuw wereldbeeld ontstond, waarvan Bruno in zijn visionaire droom al een glimp opving.


Noten

1. Deze aanbeveling van Obama betekent m.i. een politiek statement vóór het belang van vrije wetenschapsuitoefening niet gehinderd door de 'gedachtenpolitie' van de kerk en The Republican War on Science. Je kunt dit interpreteren als steun voor de opvatting van het wetenschappelijk wereldbeeld van Neil deGrasse Tyson waar geen plaats is voor creationisme en intelligent design. Niet gering voor de president van een christelijk land. Ook legt T de nadruk van de rol van het toeval: als die komeet de aarde niet getroffen had, waren de dinosauriers misschien niet uitgestorven en als de dinosauriers niet uitgestorven waren, waren wij er misschien niet geweest. Ook daar zullen gelovigen niet blij mee zijn. Dat maakt Obama's aanbeveling des te belangrijker.
2. Neil deGrasse Tyson: 'Het ontstaan van het leven is het grootste onopgeloste raadsel van de wetenschap'. ("The Origins of Life is one of the greatest unsolved mysteries of science" !). Leven zou zelfs afkomstig kunnen zijn uit een ander deel van het melkwegstelsel (!) volgens T. Dit verbaast me enigzins. Wetenschappers zijn al veel over het ontstaan van het leven te weten gekomen. Maar kennelijk is dit niet doorgedrongen in de wereld van de astrofysica (denk ook aan astronoom Fred Hoyle: life came from space!).
3. later vond ik een wikipagina over de cosmic calendar. [31 mei 2014]

Bronnen

Dit is het wikipedia artikel over de nieuwe 2014 serie: Cosmos: A Spacetime Odyssey. Volgens het wiki artikel bestaat de serie uit 13 delen! (net als de originele serie). Ik had in eerste instantie de indruk dat het maar 3 waren! Mogelijk/waarschijnlijk  heb ik deel 4 al gemist. Maar er zijn vele herhalingen.

Dit is het wikipedia artikel over de originele 13-delige serie van Carl Sagan uit 1980: Cosmos: A Personal Voyage.
De tekst van de oorspronkelijke serie werd geschreven door Carl Sagan, Ann Druyan (zijn vrouw) en astrofysicus Steven Soter (studeerde bij Sagan). De laatste twee hebben de tekst voor de nieuwe serie bewerkt.

De info op National Geographic over Cosmos is bijzonder verwarrend: welke delen worden wanneer uitgezonden? Er is geen compleet overzicht. Kennelijk is 'Series 0' de eerste drie delen en 'Series 1' de delen 4,5,6? maar de volgorde komt niet overeen met wat er in wikipedia staat, en de tijden van NG komen niet overeen met wat er in mijn tvgids staat.
NB: volgens mijn tvgids worden a.s. zondag 20 april van 12.00 – 17:00 uur de eerste 5 afleveringen herhaald! en vermoedelijk om 22 u deel 6.

Uitzendschema zondagen (extrapolatie): 2014

16 maart deel 1. dit blog
23 maart deel 2. blog
30 maart deel 3. blog
 6 april    deel 4. blog
13 april   deel 5. blog
20 april   deel 6. blog
27 april   deel 7. blog
 4  mei     deel 8. blog
11 mei     deel 9. blog (1), blog (2)
18 mei     deel 10.
25 mei     deel 11.
 1 juni      deel 12
 8 juni      deel 13

herhalingen: in de loop van de week er na. De uitzending duurt 1 uur inclusief drie reclameblokken van 5 min. Er verschijnen geen titels van de afleveringen in beeld.

Neil deGrasse Tyson on Cosmos and Integrating Science into Pop Culture Scientific American, Mar 7, 2014

Dit is een goede review/kritiek van Cosmos: Why Did Cosmos Focus on Giordano Bruno? Posted on March 18, 2014

En deze van P Z Myers: Missing the point of Giordano Bruno

Neil deGrasse Tyson Blasts Creationism In New 'Cosmos' Episode (Video), The Huffington Post.