Wetenschap op topnivo vraagt heel veel aandacht, toewijding en inzet, die ook met passie gegeven wordt. Dat kan er licht toe leiden dat de wetenschapper met zijn diepteboringen ook steeds meer weet van steeds minder. Zo kan zich de neiging ontwikkelen om de inzichten van het eigen vakgebied te verabsoluteren. Ik kan daarom begrijpen dat Gerard 't Hooft, eminent onderzoeker in de physica en nobelprijswinnaar, in het stuk in Illuster over de natuur en de natuurwetten of juist de afwezigheid daarvan, tot de volgende uitspraak komt:
"Mijn gedachte is heel simpel: in principe worden alle processen die in ons brein plaats vinden wel degelijk door natuurwetten bepaald, maar dat maakt ze niet voorspelbaar en ook niet beheersbaar.
Daarom zeg ik: ik beschik nog steeds over een vrije wil, ook al weet ik dat alles wat er in mijn hersenen gebeurt in wezen door natuurwetten wordt bepaald."
Gerard 't Hooft is een gedreven theoretisch fysicus en heeft begrijpelijk de neiging om in alles en overal het effect van de natuurwetten te zien. Nou is hij ook bepaald niet de eerste de beste; hij heeft niet voor niets de Nobelprijs voor Physica gekregen. Die erkenning tekent hem als een eminent wetenschapper, "een outstanding scientist", iemand die door zijn onderzoek en zijn inzichten wezenlijk en op excellente wijze bijgedragen heeft aan het vergroten van onze kennis en inzicht in de wetmatigheden die aan de natuur en de werkelijkheid ten grondslag liggen. Dus doe je er goed aan om aan zijn woorden serieus aandacht te geven. Ik heb dan ook met grote belangstelling zijn artikel gelezen. Op de eerste plaats omdat de natuur, en in engere zin ook de phsysica mij boeit, alhoewel ik met name van de physica weinig kennis heb, en er weinig of niets meer van begrijp. Maar de wetenschapper die zich door het niet weten en niet begrijpen laat ontmoedigen moet nog geboren worden. Het niet weten en niet begrijpen leidt tot verwondering, motiveert tot kijken en analyseren, en gaat aan kennis en inzicht vooraf. Voila, zie daar de grondhouding van de natuurwetenschapper. En daarmee zal ik als gepensioneerd maar nog steeds gepassioneerd wetenschapper Gerard 't Hooft in zijn artikel bevragen, en hier en daar ook heel eigenwijs zelf met wat beschouwing te voorschijn komen. Ik zie al de glimlach op het gezicht van Gerard.
In het bijzonder de physica is me de laatste jaren ontglipt. Ik heb onvoldoende kennis van en inzicht in de recente ontwikkelingen. Waar ik na mijn afstuderen in de biologie in 1968 nog enige jaren het idee heb gekoesterd, tenminste globaal de physica en zijn antipode de astronomie te kunnen volgen, ben ik de laatste jaren totaal het spoor bijster geraakt. Ik heb me daarmee verzoend door te bedenken dat de physica voor een belangrijk deel zichzelf aan het herhalen is: nog weer een grotere en krachtigere deeltjesversneller, weer nieuwe splitsingsproducten, en dus weer kleinere deeltjes, die soms wel en nog vaker niet bestaan. Bij mij is het denken aan subatomaire deeltjes bij het concrete vormvaste atoommodel van Bohr, met het electron, het neutron en het proton, blijven steken. Daar kon je nog aan rekenen, tegenwoordig kun je nog alleen inschatten. De bonte verzameling aan deeltjes die nog weer daarna gekomen is, is voor mij dus een brug te ver. Nou vind ik dat eigenlijk ook wel een beetje een zorgelijke ontwikkeling. Als ik, die toch een enigszins ingewijde ben, het spoor al bijster ben, hoe moet het dan hen vergaan die ver van de natuurwetenschapsbeoefening afstaan, of die überhaupt niet het voorrecht hebben gehad te kunnen studeren en in literatuur, colleges en praktika kennis te nemen van de als maar voortschrijdende wetenschappelijke inzichten. Daaronder behoren dus ook veel van de politici die over onderzoeksgelden en onderzoeksprioriteiten, en maatschappelijk belang, moeten beslissen.
Het artikel in Illuster (nr 41) handelt over verwondering als drijfveer voor wetenschappelijk handelen, en heeft de titel: "Geen verwondering zonder verklaringsdrang". Een uitspraak die ik zou onmiddellijk wil parafraseren met: “Zonder verwondering geen verklaring”. En daar heb je het al meteen: Gerard denkt in krachten en krachtvelden. Immers een drang is een kracht. Verwondering is mijn inziens het begin, en die behoeft als menselijke respons op de waarneming niet noodzakelijk te leiden tot onderzoek, maar kan evengoed leiden tot poezie of een gedicht in een emotionele ontboezeming. Gerard is een natuurwetenschapper en zoekt naar de wetmatigheden en de oorzakelijke mechanismen die ten grondslag liggen aan de verschillende fenomenen die zich in de realiteit om ons heen aan ons voordoen, en die door beschrijvend en experimenteel onderzoek aan ons geopenbaard kunnen worden. Hij is een theoretisch physicus, en hij houdt zich bezig met onderzoek op het meest fundamentele nivo, ver buiten het directe menselijke waarnemingsvermogen. Een submicro-atomaire wereld die alleen ontsloten kan worden met behulp van uiterst gesophisticeerde en kostbare apparatuur, die doorgaans ook van enorme omvang is: hoe kleiner de deeltjes hoe zwaarder en kostbaarder de apparatuur om ze direct of indirect waar te nemen en te omschrijven. Denk maar aan de deeltjesversneller van CERN.
Om maar eens met een stevige inswinger te komen, wil ik poneren dat de hier boven geschetste uitspraak van G’t H dus minstens een beetje misleidend is. Zeker waar hij nog eens herhaalt te geloven dat “inderdaad de natuurwetten in het algemeen eigenlijk allesbepalend zijn”. Dat hangt er maar van af op welk nivo tussen submicrocosmos en supramacrocosmos je je denken richt. Levensverrichtingen in brede zin zijn in elk geval zeker niet bepaald door de physische natuurwetten, alhoewel ze ten diepste wel een materiele grondslag hebben. Die veronderstelling resp. bewering van Gerard is een simplificatie hoe ingewikkeld die ook is. Natuurlijk is het zo dat in de diepste grond voor alle materie dus ook van de levende materie de physische wetmatigheden gelden, inclusief die van oorzaak en gevolg. De werkelijkheid van het leven is immers in laatste instantie opgebouwd uit moleculen en atomen en wat daar achter ligt. Maar daar zit geen specificiteit noch individualiteit in, en die beide aspecten zijn nu juist kenmerkend voor het leven. De atomen, en subatomaire deeltjes in de hersenen van Gerard zijn met zijn welnemen exact hetzelfde als in die van mij. Daarin ligt zowel enige troost, als het eigenlijke probleem en daarop geeft Gerard met zijn deterministische visie op de werkelijkheid geen antwoord op. De specifieke eigenaardigheden van het leven, die het leven interessant maken, bijv. intelligentie, zelfbewustzijn, en tal van levensverrichtingen kennen duidelijk eigen regels en wetmatigheden: op het nivo van de biologie, de ethologie en oecologie, de psychologie. Je zou een vergelijking kunnen maken met een huis. Een huis is opgetrokken uit beton en bakstenen met een hoop buizen en draden, en een hele rim-ram van schroefjes tot deurklinken en dakpannen, allemaal keurig volgens een bestek en met uitgekiende technieken geconstrueerd, en geassembleerd, in een strakke gedetermineerde (nee, niet deterministische) ordening. Maar het huis is daarmee nog geen thuis met de kenmerkende menselijke warme, en liefdevolle huiselijkheid. Te zeggen dat de bakstenen bepalen wat er aan huiselijkheid gebeurt, is onzinnig. Maar toch vormen die wel een materieel fundament dat het gezinsleven draagt, met een grotendeels statische ordening, waarop zich het leven afspeelt, in al zijn flexibiliteit, en speelsheid. Hoe belangrijk de ordening is, blijkt als er een aardbeving plaats vindt, en de zaak in elkaar stort, zoals betreurenswaardig genoeg nu weer nu in Turkije. Dan is het leven ontregeld en ontredderd, maar niet verslagen en zeker niet liefdeloos.
Een tweede metafoor in een poging om dit belangrijke punt duidelijker te maken: een van de belangrijke natuurkrachten is de zwaartekracht, ontdekt en geformaliseerd door Newton, wellicht de grootste natuurkundige ooit, en waarschijnlijk ontleed, doorschouwd en verrijkt door Gerard. Dank zij de zwaartekracht zijn wij aan het oppervlak verbonden met de aarde, in een physische verhouding die wel liefdeloos is, en beschreven is (nee, niet bepaald) door de wet van de zwaartkracht (zie Wikipedia http://nl.wikipedia.org/wiki/Zwaartekracht#Formule). We vallen niet van de aarde dank zij de aantrekkingskracht van de aarde als geheel. Dezelfde zwaartekracht is, met dezelfde berekenbare wetmatigheid, bepalend voor de ordening en beweging van de planeten in banen rondom de zon, en die zijn uitgaande van de status quo verbijsterend precies voorspelbaar in tijd en plaats. Dat geldt echter niet voor ons mensen. Wij bepalen zelf waar we lopen, waar we heen gaan, wat we gaan doen. De specificiteit van ons denken, voelen en handelen heeft niets met de natuurwetten van doen. De natuurwetten hebben iets van de ezel in een tredmolen. Ik wil en kan het hier niet hebben over de wetmatigheden op het nivo van de thermodynamica en quantummechanica, en wat daar nog weer achter ligt. Daarvoor moeten we luisteren naar eminente specialisten als Gerard ‘t Hooft. Op dat nivo schijnen heel andere regels te gelden, en worden de eigenschappen van de materie veeleer beheerst door toeval en lijkt van enige individualiteit, specificiteit en intentionaliteit helemaal geen sprake te zijn. Gerard haalt heel illustratief de kunstenaar aan die in zijn kunstzinnige uitingen een strict eigen interpretatie geeft van de werkelijkheid met een hoge mate van vrijheid ten aanzien van het werkstuk. Essentieel anders dan wat de levenloze natuur vermag. Die ligt in zijn mogelijkheden rigide vast. Alleen op grond van die rigiditeit, namelijk het vermogen uit te kristalliseren, is het Watson en Crick gelukt om door middel van Röntgendiffractie het DNA te analyseren en de opbouw in moleculaire eenheden te achterhalen. We vergeten wel eens dat het DNA in een levende cel een heel andere en dynamische organisatie moet kennen dan die kristallijne analyseerbare vorm. Op dat nivo heeft het ook geen zin meer om over het DNA op zich te praten, omdat het dan deel uitmaakt van een in hoge mate specifiek en subtiel regulerend interactiesysteem van moleculen en macromoleculen (eiwitten en RNA) structuren (membranen en organellen) en functies (bijv. enzymatische reactieketens), waarin en waarbij "recognition" een essentiele eigenschap is; heel anders en veel ingewikkelder dan in een reageerbuis bij een of andere DNA-test. De vraag hoe een dergelijke organisatie, die zo op het eerste aanvoelen chaotisch overkomt, kan leiden tot de hoge mate van specificiteit, adaptiviteit en intentionaliteit die kenmerkend zijn voor het leven, is een groot raadsel, dat zowel bewondering als verwondering oproept. Niet voor niets dat er mensen zijn, ook (pseudo)wetenschappers die geloven dat de mens en de hele schepping het gevolg zijn van intelligent design, en uitgedacht is en geconstrueerd is door een denkende almacht. Dit is echter geen wetenschappelijke verklaring omdat hij niet benaderbaar is. De vraag hoe het specifieke dan wel tot stand komt is machtig interessant, en wetenschappelijk zeker benaderbaar met onderzoek. Het lijkt wel zo te zijn dat "chaos", met slechts de meest fundamentele en aspecifieke kenmerken, met interacties waarbij het toeval en onbepaaldheid de hoofdrol spelen, ten diepste aan de wortel ligt van de materie en alles wat er uit ontstaan is. Het onderwerp heeft enige analogie met het ontstaan, de ontwikkeling van specifieke bouwplanpatronen uit een simpel bolletje met ogenschijnlijk weinig organisatorische complexiteit, een eitje. Onderzoek naar de oorsprong en het ontstaan van het heelal, waarbij deze condities lijken te gelden, begint me dit overdenkende nog interessanter te worden. Het is verheugend dat de astronoom en natuurkundige Steven Hawkins internationaal zo bewonderd wordt en zoveel belangstelling geniet juist ook van studenten uit allerlei vakgebieden. De fascinatie die van de man uitgaat is enorm en griezelig tegelijk. Hij verbindt in zijn grote denkraam het subatomaire nivo met het stellaire en galactische nivo, op zoek naar een theorie van alles, die misschien helemaal niet bestaat. Misschien is het zelfs zo dat chaos en toevalligheid en het ontbreken van enige andere wetmatigheid de diepste grondslag vormen van ons bestaan en de kern vormen van een dergelijke theorie. Voor wetenschappers als Gerard is er een taak weggelegd om deze inzichten bij het publiek te brengen.
Een tweede metafoor in een poging om dit belangrijke punt duidelijker te maken: een van de belangrijke natuurkrachten is de zwaartekracht, ontdekt en geformaliseerd door Newton, wellicht de grootste natuurkundige ooit, en waarschijnlijk ontleed, doorschouwd en verrijkt door Gerard. Dank zij de zwaartekracht zijn wij aan het oppervlak verbonden met de aarde, in een physische verhouding die wel liefdeloos is, en beschreven is (nee, niet bepaald) door de wet van de zwaartkracht (zie Wikipedia http://nl.wikipedia.org/wiki/Zwaartekracht#Formule). We vallen niet van de aarde dank zij de aantrekkingskracht van de aarde als geheel. Dezelfde zwaartekracht is, met dezelfde berekenbare wetmatigheid, bepalend voor de ordening en beweging van de planeten in banen rondom de zon, en die zijn uitgaande van de status quo verbijsterend precies voorspelbaar in tijd en plaats. Dat geldt echter niet voor ons mensen. Wij bepalen zelf waar we lopen, waar we heen gaan, wat we gaan doen. De specificiteit van ons denken, voelen en handelen heeft niets met de natuurwetten van doen. De natuurwetten hebben iets van de ezel in een tredmolen. Ik wil en kan het hier niet hebben over de wetmatigheden op het nivo van de thermodynamica en quantummechanica, en wat daar nog weer achter ligt. Daarvoor moeten we luisteren naar eminente specialisten als Gerard ‘t Hooft. Op dat nivo schijnen heel andere regels te gelden, en worden de eigenschappen van de materie veeleer beheerst door toeval en lijkt van enige individualiteit, specificiteit en intentionaliteit helemaal geen sprake te zijn. Gerard haalt heel illustratief de kunstenaar aan die in zijn kunstzinnige uitingen een strict eigen interpretatie geeft van de werkelijkheid met een hoge mate van vrijheid ten aanzien van het werkstuk. Essentieel anders dan wat de levenloze natuur vermag. Die ligt in zijn mogelijkheden rigide vast. Alleen op grond van die rigiditeit, namelijk het vermogen uit te kristalliseren, is het Watson en Crick gelukt om door middel van Röntgendiffractie het DNA te analyseren en de opbouw in moleculaire eenheden te achterhalen. We vergeten wel eens dat het DNA in een levende cel een heel andere en dynamische organisatie moet kennen dan die kristallijne analyseerbare vorm. Op dat nivo heeft het ook geen zin meer om over het DNA op zich te praten, omdat het dan deel uitmaakt van een in hoge mate specifiek en subtiel regulerend interactiesysteem van moleculen en macromoleculen (eiwitten en RNA) structuren (membranen en organellen) en functies (bijv. enzymatische reactieketens), waarin en waarbij "recognition" een essentiele eigenschap is; heel anders en veel ingewikkelder dan in een reageerbuis bij een of andere DNA-test. De vraag hoe een dergelijke organisatie, die zo op het eerste aanvoelen chaotisch overkomt, kan leiden tot de hoge mate van specificiteit, adaptiviteit en intentionaliteit die kenmerkend zijn voor het leven, is een groot raadsel, dat zowel bewondering als verwondering oproept. Niet voor niets dat er mensen zijn, ook (pseudo)wetenschappers die geloven dat de mens en de hele schepping het gevolg zijn van intelligent design, en uitgedacht is en geconstrueerd is door een denkende almacht. Dit is echter geen wetenschappelijke verklaring omdat hij niet benaderbaar is. De vraag hoe het specifieke dan wel tot stand komt is machtig interessant, en wetenschappelijk zeker benaderbaar met onderzoek. Het lijkt wel zo te zijn dat "chaos", met slechts de meest fundamentele en aspecifieke kenmerken, met interacties waarbij het toeval en onbepaaldheid de hoofdrol spelen, ten diepste aan de wortel ligt van de materie en alles wat er uit ontstaan is. Het onderwerp heeft enige analogie met het ontstaan, de ontwikkeling van specifieke bouwplanpatronen uit een simpel bolletje met ogenschijnlijk weinig organisatorische complexiteit, een eitje. Onderzoek naar de oorsprong en het ontstaan van het heelal, waarbij deze condities lijken te gelden, begint me dit overdenkende nog interessanter te worden. Het is verheugend dat de astronoom en natuurkundige Steven Hawkins internationaal zo bewonderd wordt en zoveel belangstelling geniet juist ook van studenten uit allerlei vakgebieden. De fascinatie die van de man uitgaat is enorm en griezelig tegelijk. Hij verbindt in zijn grote denkraam het subatomaire nivo met het stellaire en galactische nivo, op zoek naar een theorie van alles, die misschien helemaal niet bestaat. Misschien is het zelfs zo dat chaos en toevalligheid en het ontbreken van enige andere wetmatigheid de diepste grondslag vormen van ons bestaan en de kern vormen van een dergelijke theorie. Voor wetenschappers als Gerard is er een taak weggelegd om deze inzichten bij het publiek te brengen.
Waar het minstens duidelijk is dat op het nivo van de submicrocosmos, waar G'tH zijn inspanningen op richt, de materie onderhevig lijkt aan heel eigen physische wetmatigheden, op hogere nivo's, in de direct waarneembare materiële wereld om ons heen, zijn wel degelijk de ons vertrouwde physich-chemische mechanismen en krachten werkzaam, zeg maar volgens de natuurwetten. We weten bijvoorbeeld allemaal dat processen van groei en morphogenese niet willekeurig zijn. Simpelweg gezegd, een kind lijkt op zijn ouders. Dus er zijn mechanismen werkzaam die patroonvorming en groei beheersen zelfs tot in de kleinste details. Het zal velen verbazen te horen, dat deze processen vaak zeer geordend verlopen, en zelfs zo dat het uiteindelijke organisatiepatroon beschreven kan worden met eenvoudige wiskundige formules. De gulden snede is een bekend voorbeeld (zie Wikipedia). Uit mijn eigen vakgebied kan ik als voorbeeld aanhalen dat het aantal aan de buitenkant waarneembare celgrenzen van een 32-cellig slakkenembryo precies hetzelfde is als het aantal naden bij een leren voetbal en gerangschikt zijn in een vast aantal 5- en 6-hoeken. Merkwaardig nietwaar? Zou je 32 zeepbellen op elkaar kunnen plaatsen, dan kreeg je precies hetzelfde patroon. Veel meer van dit soort relaties waar physisch/chemische eigenschappen en mechanismen, zoals oppervlaktespanning aan het werk zijn, vindt je in het boek Wiskundeboek, Clifford A. Pickover, 2010.
Het is dus zo dat Gerard 't Hooft ten dele zeker gelijk heeft met zijn uitspraak, maar zeer zeker waar het de levende materie betreft niet in absolute zin.
