Evolution blog

23 June 2014

Cosmos (13e en laatste deel) The Pale Blue Dot en vijf adviezen voor wetenschappelijk onderzoek

Eratosthenes, een geleerde en de bibliothecaris van de bibliotheek van Alexandrië berekende als eerste de omvang van de aarde. Alle kennis van die tijd was in die bibliotheek opgeslagen in boekrollen. Naar schatting een half tot 1 miljoen boekrollen! Ongekend. In de 4e eeuw na Christus werd de bibliotheek vernield door een menigte [1].

De eerste globe werd door Martin Behaim in 1492 geconstrueerd. Hij onderscheidde drie continenten: Europa, Afrika en Azië (Amerika ontbrak). Hij meende dat daarmee de geografie van de aarde compleet was. Hij had geen flauw idee van Amerika.

In 1912 nam Victor Hess stralingsdetectors mee in een luchtballon. Hij vond dat op 5 km hoogte de radioactieve straling tweemaal zo hoog was als op de grond. De straling werd niet minder door een zonsverduistering, dus was niet van de zon afkomstig. En was overdag even sterk als 's nachts. Hess ontdekte kosmische straling. De wetenschappers van die tijd konden het niet verklaren.

Fritz Zwicky, ontdekker van de supernova

Fritz Zwicky ontdekte in 1933 een exploderende ster die hij supernova noemde. Na hun ineenstorting werden het neutronensterren.

Vera Rubin ontdekte wat Zwicky in 1933 al 'dark matter' (donkere materie) had genoemd. Onzichtbaar, behalve de zwaartekracht die het uitoefent op sterren. Alle waarneembare sterren en sterrenstelsels bij elkaar maken maar 5% uit van de materie in de kosmos. En dan is er zelfs nog meer 'dark energy' in het universum.

Edwin Hubble ontdekte in 1929 dat het universum expandeert. Later ontdekten astronomen dat die expansie zo'n 14 miljard jaar geleden begon: de 'Big Bang'. Tegen de verwachting in ontdekten astronomen in 1998 dat de expansie niet vertraagt, maar juist versnelt. De oorzaak? 'Dark energy' oftewel: 'we weten het niet'.

"Dat we het niet alles weten geeft niet. We kunnen beter toegeven dat we niet alle antwoorden hebben, dan geloven in iets wat niet klopt. Als we doen alsof we alles weten, ontdekken we nooit hoe het echt zit."

De ontdekkingen van de Voyager 1 en 2: de eerste actieve vulkaan op een ander hemellichaam, nl. op de maan IO van de planeet Jupiter. De maan Europa heeft tweemaal zo veel water als wij op aarde. De ringen van Saternus bleken uit ijsklompen te bestaan. Voyager 2 gaf voor het eerst beelden van de buitenste planeet Neptunus. De maan Triton heeft geisers die kokende stikstof 8 km de ruimte in spuiten.

Gelukkig heeft de aarde niet vaak last van supernova explosies. De laatste was 2 miljoen jaar geleden. Mangaanknollen op de bodem van de oceaan zijn het bewijs van een supernova explosie die gevolgen had voor de aarde. Bacteriën nemen mineralen op uit het zeewater. Een supernova produceert een radioactieve vorm van ijzer dat niet op aarde geproduceerd kan worden, en die komt voor in de mangaanknollen. Dus het verband tussen supernova en mangaanknollen is hiermee gelegd.

Kun je de tijdsduur van één miljard jaar voorstellen? Als je de tijd sinds de Big Bang samenperst in 1 aarde-jaar, dan is een miljard jaar ongeveer één maand. wat gebeurde er 1 miljard jaar geleden op aarde? Supercontinent Rodinia is zonder dieren en planten; er was in die tijd te weinig zuurstof om een ozonlaag te vormen; door UV straling kon het land niet gekoloniseerd worden. Rodinia leek meer op Mars dan op de huidige aarde. Het leven bestond uit eencelligen in de oceanen.

Astronoom Carl Sagan (de oorspronkelijke maker van de Cosmos serie) kwam op het idee de Voyager voordat hij te ver van de aarde verwijderd was, nog eenmaal zijn blik terug naar de aarde te richten. Dat gaf de beroemde 'pale blue dot' foto: de aarde was nog net zichtbaar als een klein blauwe stipje. We horen de stem van Carl Sagan die in dichterlijke bewoordingen beschrijft wat dat beeld bij hem oproept:

Sagan: "The Earth is a very small stage in a vast cosmic arena"
citaat uit wiki: Pale Blue Dot

"Our planet is a lonely speck in the great enveloping cosmic dark."

"It has been said that astronomy is a humbling and character-building experience. There is perhaps no better demonstration of the folly of human conceits than this distant image of our tiny world. To me, it underscores our responsibility to deal more kindly with one another and to preserve and cherish the pale blue dot, the only home we've ever known."

Dit zijn bijna religieuze woorden van een niet-religieus mens. En dat allemaal opgeroepen door die ene foto van de pale blue dot. Zie voor het complete citaat de wikipagina.

Vijf adviezen voor wetenschappelijk onderzoek

Ter afsluiting van de serie Cosmos een take-home message: wetenschappelijk onderzoek is gebaseerd op 5 elementaire regels:

Twijfel aan een autoriteit. Geen enkel idee is waar omdat iemand het zegt. "Nullius in verba: Take nobody's word for it. See for yourself" (afl 3).

Denk zelf na. Twijfel aan jezelf. Geloof niet ergens in omdat je het wilt. In iets geloven maakt het nog niet waar.

Test ideeën door waarneming en experiment. Als jouw favoriete theorie geen stand houdt in een goed opgezette test, dan is de theorie fout. Get over it! Follow the evidence wherever it leads!

Als je geen bewijsmateriaal hebt, onthoud je van oordelen.

Misschien wel de meest belangrijkste: je kunt het fout hebben. Zelfs de beste wetenschappers hadden foute ideeën (Newton, Einstein, etc) omdat ze mensen zijn. [6] [7] [8] [9]

De nummering is enigszins onzeker omdat Tyson de regels niet nummert in de uitzending [2]. In het boek Cosmos staan worden 2 regels genoemd (zie: Postscript 29 juni).
Deze gezamenlijke waarden ondermijnen fanatisme en onwetendheid (in het kort gezegd).

Naschrift

Ik kwam in een recent comment op dit blog [3] een voorbeeld tegen van misbruik van autoriteiten. Een ongeverifieerd citaat van Albert Einstein werd gebruikt als argument voor een bepaald standpunt. Het probleem hiermee is: een uitspraak van Einstein is niet waar omdat de uitspraak van Einstein afkomstig is! Zelfs de beste wetenschappers kunnen het fout hebben [4]. Zeker als ze niet als expert maar als privé persoon spreken. Bovendien, genie of niet, geen enkel idee is waar omdat iemand het zegt. Bovendien, is het gebruik van zo'n citaat strijdig met de 2e regel "Geloof niet ergens in omdat je het wilt. In iets geloven maakt het nog niet waar."
Tenslotte: die 5 regels zijn niet 'waar' omdat ze van Sagan afkomstig zijn!!! Dat moet duidelijk zijn als je de regels begrijpt en toepast.

Religies en kerken werken met dogma's. Een dogma is volgens de RK kerk een waarheid die 'geopenbaard' is én door de kerk als zodanig erkend is [5]. Iedereen die de vijf regels begrijpt, begrijpt dat de waarheid niet op deze wijze gevonden kan worden. Een religieus dogma is het tegenovergestelde van een wetenschappelijke theorie. Religieuze dogma's zijn in strijd met alle 5 regels hierboven. Om dat uit te werken laat ik als oefening over aan de lezer.

Cosmos boek en DVD

Er is eind 2013 een paperback herdruk van Sagan (1980) Cosmos verschenen met een inleiding van Ann Druyan en een voorwoord van Neil deGrasse Tyson bij Ballantine Books. Het bevat een kleurenkatern en een paar zwart-wit tekeningen. De inhoud is niet geüpdatet, er is geen literatuur toegevoegd aan de literatuurlijst achterin in het boek zodat helaas alle literatuur van vóór 1980 is. Toch is het boek de moeite waard om er veel meer in staat dan in de tv serie verteld kon worden. Op 10 juni 2014 is de DVD van Cosmos uitgebracht.

Postscript 27 juni 2014

Het nut van de vijf regels:

De vijf regels geven een beeld van hoe de wetenschap is, of wil zijn. In theologische kringen bestaan krankzinnige vooroordelen, en koppig in stand gehouden mythes over wat wetenschap is:

"Ook durf ik uit het boek te concluderen dat het hedendaagse “sciëntisme” dat toch boogt op een absolute kennis die ons door de natuurwetenschappen geopenbaard moet worden... " (hier)

Absolute kennis? Geopenbaard? Is er in die 5 regels iets terug te vinden van streven naar 'absolute kennis' die door de natuurwetenschap 'geopenbaard' zou worden? In tegendeel! Centraal staat de menselijke feilbaarheid, de mogelijkheid dat je je kunt vergissen, en hoe je fouten kunt vermijden of elimineren. Wetenschappelijke kennis is nooit absoluut! En wordt al helemaal niet geopenbaard! Dat is juist het grote verschil met religie!

Postscript 29 juni 2014

In de tv serie worden 5 regels voor wetenschapsbeoefening genoemd. in het boek staan er twee:

There are no no sacred truths; all assumptions must be critically examined; arguments from authority are worthless.
Whatever is inconsistent with the facts must be discarded or revised. We must understand the cosmos as it is and not confuse how it is with how we wish it to be. The obvious is sometimes false; the unexpected is sometimes true.

Noten

Vernield door: 'the mob'(?) = criminele organisatie, maffia (?), mensenmenigte.
Gedeeltelijk komt deze lijst overeen met die in het hoofdstuk 'The Fine Art of Baloney Detection' in Sagan's The Demon-Haunted World. (baloney = onzin). Nuttig om na te lezen.
Citaat: "Als dit universum in zijn miljoenvoudige orde en precisie het resultaat van een blind toeval zou zijn, dan is dat net zo geloofwaardig als wanneer een drukkerij explodeert en alle druklettertjes weer op de grond terecht komen in de voltooide en foutloze vorm van het woordenboek." (hier)
Dubbele Nobelprijswinnaar Linus Pauling had de structuur van DNA fout en propageerde een onbewezen en extreem hoge dosis vitamine-C therapie. Einstein zelf maakte later in zijn loopbaan een theoretische fout.
"Dogma is more narrowly defined as that part of doctrine which has been divinely revealed and which the Church has formally defined and declared to be believed as revealed."! Catholic Answers
Confucius' great wisdom: "A man who has committed a mistake and doesn't correct it, is committing another mistake." (bron: 'Seeking Wisdom: From Darwin to Munger') zou ook toegevoegd kunnen worden als regel 7! [toegevoegd 5 juli 2014]
A. Atsou-Pier zei: "Regel 6 : de wetenschapper onthoudt zich van uitspraken die buiten zijn discipline dan wel buiten het bereik van de wetenschap vallen." [toegevoegd 5 juli 2014]
Steven Pinker: "if you detect a flaw in this argument, it is reason that allows you to point it out and defend an alternative." (The Better Angels of Our Nature, p. 809) [toegevoegd 23 juli 2014]
Dit kwam ik later tegen: Fallibilism (voorloper van Popper's falsificationism): the philosophical principle that human beings could be wrong about their beliefs, expectations, or their understanding of the world, and yet still be justified in holding their incorrect beliefs. [toegevoegd 1 aug 2014]

Compleet overzicht Cosmos blogs:

14 april 2014 Cosmos (1) A Spacetime Odyssey. Neil deGrasse Tyson
22 april 2014 Cosmos (2) A Spacetime Odyssey. Evolutie
29 april 2014 Cosmos (3) Newton en Halley. De opkomst van de natuurwetenschap
30 april 2014 Cosmos (4) De ontdekking van het licht (Mozi, Ibn al-Haytham, Herschel, Fraunhofer)
1 mei 2014 Cosmos (5) een telescoop is een tijdmachine (Michell, Herschel, Faraday, Maxwell, Einstein)
2 mei 2014 Cosmos (6) The planet of the tardigrades
20 mei 2014 Cosmos (7) Clair Patterson's zoektocht naar de leeftijd van de aarde en lood in ons milieu
21 mei 2014 Cosmos (8) het classificeren van de sterren: Annie Jump Cannon, Henrietta Swan Leavitt, Cecilia Payne
26 mei 2014 Cosmos (9a) de rusteloze aarde en massa uitstervingen;
27 mei 2014 Cosmos (9b) De rusteloze aarde heeft het lot van het leven op aarde bepaald (deel 2)
4 juni 2014 Cosmos (10) Michael Faraday legde de basis voor de moderne natuurkunde en communicatietechnieken
5 juni 2014 Cosmos (11) Zal de menselijke beschaving overleven?
10 jun 2014 Cosmos (12) Het kwetsbare klimaat van planeet Aarde
23 jun 2014 Cosmos (13 en laatste deel) The Pale Blue Dot en vijf adviezen voor wetenschappelijk onderzoek

(De data zijn blog datums. De titels van de afleveringen zijn van mij)

16 June 2014

Ocean Cleanup Foundation is gestart met crowdfunding. Doe mee!

Boyan Slat start het crowdfunding project

Een Delftse student Boyan Slat wil iets gaan doen aan de vervuiling van de oceanen door plastic. Hij heeft een Stichting The Ocean Cleanup opgericht en die stichting is gestart met crowfunding om haar doel te realiseren. Ze zitten nu op een kwart van de 2 miljoen die ze nodig hebben om het project uit te voeren. Er zijn al meer dan 11 duizend crowdfunders.

Er zijn nog 89 dagen te gaan (3 maanden). U kunt hier meedoen. Ik heb een paar dagen geleden mijn bijdrage geleverd. Ik vind het zondermeer een goede doelstelling. Als niemand iets doet gebeurt er niets. En er moet iets gebeuren. (zie hieronder). De Stichting heeft een uitgebreide feasibility study (rapport van 500 paginas) uitgevoerd met positief resultaat.

Een prototype van de Ocean Cleanup machine
die automatisch plastic verzameld
en wordt aangedreven door zonne-energie

Bezwaren als 'je moet bij de bron beginnen, anders ben je aan het dweilen met de kraan open' zijn onzin, want dat lost het probleem van het plastic dat nu in de oceanen drijft niet op. En dat plastic veroorzaakt de dood van honderden, zo niet duizende dieren. Dus daar moet nu wat aan gebeuren.

Ik heb het feasibility (haalbaarheids) rapport niet gelezen, het is een kwestie van vertrouwen [1]. Pragmatisch ingesteld, accepteer ik het risico dat het project mislukt of niet voor 100% zijn doelstellingen haalt, en dat ik een bedrag verlies ter grootte van een avondje uit eten of een aardig boek. Dat zou voor mij een acceptabel verlies zijn. De winst is dat er begonnen wordt met het uitvoeren van een concreet plan om de oceanen plasticvrij te maken. Thuis op de bank voor de tv zitten en roepen 'Wat erg!' is voor mij geen optie.

Verder ben ik sterk gemotiveerd door 2 uitzendingen van Kassa Groen: Wat gebeurt er met plastic? De documentaire ‘Bag It!’ die het programma vrijdag 13 juni uitzond zet het wereldwijde plastic afval probleem in zijn wetenschappelijke en sociale context. Dat heeft mij over de streep getrokken om mee te doen. Het OceanCleanup project wordt niet besproken in die documentaire omdat de documentaire uit 2010 is, maar is nu weer zeer actueel.

Laysan albatros komt voor in de documentaire Bag It!

Vrijwel iedere dode Laysan albatros op de Hawaii eilanden heeft plastic in zijn maag. En dat plastic is tevens de doodsoorzaak [2]. Dit is een van de vele voorbeelden uit de documentaire.

Dode albatros uit de wikipagina marine debris
Je kunt het plastic zien!

De overblijfselen van een Laysan albatros jong met plastic.
Great Pacific garbage patch (wikipedia)

18 juni 2014: Obama to create world's largest ocean preserve

Noten

Ik ken één persoon die meegewerkt heeft aan de feasibility studie: Marleen Roelofs en die vertrouw ik! Ze blogt op Op zoek naar de klepel, maar heeft zelf niet over het project geblogd om te voorkomen dat ze reclame maakt voor haar eigen project. Daarom doe ik het maar. Bovendien, is de studie beoordeeld door 3 onafhankelijke wetenschappers (peer-review) hoor ik net. Zie gratis te downloaden rapport.
Volgens het wiki artikel heeft de Laysan albatros ook nog last van vele andere bedreigingen. Aan het plastic gevaar wordt nauwelijks aandacht besteedt. Op de wikipagina marine debris staat een foto van een dode albatros met plastic in zijn maag (dat zou een Laysan albatros zijn gezien de link).

10 June 2014

Cosmos (12) Het kwetsbare klimaat van planeet Aarde

Venus is een paradijs geweest met oceanen en misschien leven. Toen ging het mis. Het werd een hel. De oceanen zijn miljarden jaren geleden verdampt naar de ruimte. Het oppervlakte is heet genoeg om lood te smelten. Het verschil tussen hemel en hel is een kwetsbaar evenwicht. Veel kwetsbaarder dan je zou denken.

De atmosfeer van Venus bestaat nu uit een dichte mist van zwalvelzuur dat bijna alle zonlicht tegenhoudt. Het beetje zonlicht dat er doorheen komt wordt binnen gehouden door CO2 in de atmosfeer. Maw: het broeikas effect (greenhouse effect).

Venus en aarde begonnen met evenveel koolstof!

Belangrijk: Venus en de Aarde begonnen met dezelfde hoeveelheid koolstof. Op Venus zit nu vrijwel alle koolstof in de atmosfeer. Op aarde is het meeste koolstof opgeslagen in carbonaatgesteente zoals de beroemde krijtrotsen van Dover (Engeland). Dat hebben eencellige algen op de bodem van de oceaan afgezet. Het CO2 is opgelost in de oceanen en is afkomstig van vulkanen. Later heeft de rusteloze aarde die enorme krijtlagen omhoog geduwd. Ook zijn koraalriffen met CO2 gebouwd. Het resultaat was dat er maar uiterst lage concentraties CO2 overbleven in de atmosfeer van de aarde. Minder dan 3 moleculen CO2 per tienduizend moleculen of: 300 per miljoen. Zonder CO2 zou de aarde bevroren zijn. En met de dubbele hoeveelheid, 600 per miljoen moleculen CO2, wordt het klimaat onaangenaam heet.

Daarom is het op Venus zo'n hel en is er geen leven mogelijk

Op Venus bleef het CO2 uit vulkanen zich ophopen in de atomosfeer omdat er geen oceanen waren die het op konden vangen. Op aarde loste het CO2 op in de oceanen.

Chemicus-oceanograaf Charles Keeling heeft zich verdienstelijk gemaakt door CO2 gehalte in de lucht te meten (1958). Hij ontdekte dat het CO2 gehalte was gestegen vanaf de opkomst van de landbouw. Bewijzen zijn gevonden in diepe ijslagen in Groenland en Antarctica. Het CO2 gehalte is nu 40% hoger dan vóór de industriële revolutie. Greenhouse effect, broeikas effect: it's all just basic physics. Een klein beetje broeikas is goed, te veel is rampzalig.

Zijn vulkanen de oorzaak van gestegen CO2 gehalte? Alle vulkanen bij elkaar stoten 500 miljoen ton CO2 uit. Maar dit is nog geen 2% van wat de mens jaarlijks uitstoot (30 miljard ton)! Die hoeveelheid komt overeen met de hoeveelheid kolen, olie en gas die de mensheid verbrandt. Bovendien is vulkansich CO2 fysisch te onderscheiden van ons industrieel CO2. We hebben de pech dat de energiebron (fossiele brandstoffen) van onze wereldeconomie toevallig broeikasgas eigenschappen heeft. Zichtbaar maken van CO2 in de lucht zou helpen om ons te overtuigen!

In 1896 de wetenschapper Arrhenius al dat een verdubbeling van de CO2 het ijs op Antarctica zou smelten.
Guy Calendar verzamelde in 1938 bewijsmateriaal dat zowel CO2 als de gemiddelde temperatuur stegen.
Carl Sagan (de bedenker van de serie Cosmos) berekende in 1960 in zijn proefschrift voor het eerst het runaway broekasteffect op Venus.
Tyson legt uit waarom we het klimaat kunnen voorspellen maar niet het weer op iets langere termijn (10 dagen).
Wat maakt het uit als Noordpool ijs smelt? IJs reflecteert zonlicht, water absorbeert zonlicht en wordt warmer, waardoor meer ijs smelt, waardoor meer water zonlicht kan opvangen. Ma.w.: een moeilijk te stoppen positieve feedback loop.
Permafrost herbergt genoeg koolstof om het CO2 gehalte in de atmosfeer te verdubbelen. Als het ontdooit komt dat vrij.

Komt klimaatopwarming door verhoogde activiteit van de zon? Nee, de feiten wijzen uit dat de zon niet de oorzaak van opwarming is.

In 1978 construeerde Augustine Mouchot de eerste zonnecollector. Deze zette opgevangen zonnewarmte om in beweging. Mouchot kreeg erkenning maar steenkool werd zo goedkoop dat niemand meer belangstelling had voor zonne-energie.
In 1913 bouwde de Amerikaan Frank Shuman in Egypte een zonnecollector die een stoommachine aandreef. Het was een overweldigend succes. Zijn energieopwekking was goedkoper dan kolen. Maar met de opkomst van goedkope olie had niemand meer belangstelling.

Bemande ruimtevaart (Apollo project) gaf voor het eerst een blik vanuit de ruimte op onze aarde. Dit onthulde dat we allemaal op het oppervlakte van een bol leven, waarbuiten we niet kunnen leven. We zitten allemaal in hetzelfde schuitje. Als dat bootje zinkt, gaat iedereen ten onder.