Evolutie en natuurkunde

648 views

Published on

In 2010 verscheen er een bundel essays bij Kok Kampen onder de redactie van Alfred Driessen en Gerard Nienhuis. De titel was: Evolutie: wetenschappelijk model of seculier geloof, Pleidooi voor intellectuele bescheidenheid.
In de tweede bijdrage gaat Alfred Driessen, emeritus hoogleraar natuurkunde aan de Universiteit Twente, met de ogen van een natuurkundige naar evolutie kijken. Hij tracht aan te tonen dat het al dan niet verwijzen naar toeval reeds een grensoverschrijdende stap is. Want hiermee verlaat de natuurwetenschapper c.q. bioloog het terrein van natuurwetenschap, science, om zich te begeven in de wereld van de ideeën en geesteswetenschap. Daarnaast argumenteert hij dat het kunnen ontleden van biologische systemen tot de kleinste bouwstenen (moleculen en atomen) niet betekent het geheel zonder meer vanuit deze deeltjes kan worden geconstrueerd. Dit kan erop wijzen dat het evolutie proces iets subtieler kan zijn dan alleen met een blokkendoos te spelen.

Published in: Education
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
648
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
18
Actions
Shares
0
Downloads
6
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Evolutie en natuurkunde

  1. 1. Alfred Driessen: Evolutie en natuurkunde pagina 1 Evolutie bekeken met de bril van een natuurkundige door Alfred Driessenovergenomen uit: Evolutie: wetenschappelijk model of seculier geloof Pleidooi voor intellectuele bescheidenheid Redactie Prof. A. Driessen en Prof. G. Nienhuis © 2010 Uitgeverij Kok – Kampen www.kok.nl ISBN 978 90 435 1767 60. IntroductieIntroductieIn de tweede bijdrage gaat Alfred Driessen, emeritus hoogleraar natuurkunde aan de UniversiteitTwente, met de ogen van een natuurkundige naar evolutie kijken. Hij tracht aan te tonen dat het aldan niet verwijzen naar toeval reeds een grensoverschrijdende stap is. Want hiermee verlaat denatuurwetenschapper c.q. bioloog het terrein van natuurwetenschap, science, om zich te begeven inde wereld van de ideeën en geesteswetenschap. Daarnaast argumenteert hij dat het kunnenontleden van biologische systemen tot de kleinste bouwstenen (moleculen en atomen) niet betekenthet geheel zonder meer vanuit deze deeltjes kan worden geconstrueerd. Dit kan erop wijzen dat hetevolutie proces iets subtieler kan zijn dan alleen met een blokkendoos te spelen.BiografieProf. dr. Alfred Driessen (1949) studeerde natuurkunde in Keulen en Bonn rondde in 1973 zijn studieaf aan de Universiteit van Amsterdam. Na zijn promotie (1982) aan de dezelfde universiteit en eenpostdoc periode werkte hij vanaf 1988 aan de Universiteit Twente op het gebied van geintegreerdeoptica en werd daar in 2003 als hoogleraar benoemd van geintegreerd optische microsystemen.Vanaf zijn studentenjaren is hij geinteresseerd in filosofische vraagstukken, met name de filosofievan de natuurwetenschappen. Sinds 2008 heeft hij zijn werk aan de Universiteit sterk gereduceerden werkt hij intussen uitsluitend in enkele maatschappelijk georienteerde instellingen. Hij publicieertvoornamelijk over onderwerpen uit de (technische) wetenschappen en in geringere mate uit hetoverlap gebied van wetenschap en filosofie.1. InleidingIn het Darwinjaar 2009 is er een hernieuwde belangstelling voor het werk van Darwin dat uiteindelijktot de evolutietheorie heeft geleid. Deze theorie heeft een grote impuls gegeven aan de biologischewetenschappen omdat hiermee een veelvoud van feiten en fenomenen steeds meer een innerlijkesamenhang tonen. Want in het licht van de evolutie is de grote uniformiteit in de levende natuur eenvanzelfsprekendheid. Daarnaast wordt de historische ontwikkeling van het DNA begrijpelijk en kan ersamenhang gevonden worden in de fossiele gegevens. Het is daarom niet te verwonderen dat demeeste biologen evolutie als een goed ontwikkelde en in vele details bewezen theorie beschouwen.
  2. 2. Alfred Driessen: Evolutie en natuurkunde pagina 2Wat kan een natuurkundige hieraan toevoegen? Eerst natuurlijk, denk ik, zou een natuurkundige eendiep respect voor het werk van zijn collegas in de biologie moeten betuigen. Als natuurkundige benje gewend alles tot relatief eenvoudige systemen te reduceren. Want alleen deze zijn toegankelijkvoor de beschikbare natuurkundige experimenten en theorieën1. In de biologie echter gaat het nietalleen om uiterst complexe structuren zoals die bij voorbeeld ook in de scheikunde wordenbestudeerd. Het gaat vooral om de functie die deze structuren hebben. Denk bij voorbeeld aan groeiop basis van celdeling of ook aan voortplanting door het samenbrengen van ei en zaadcel. Het isduidelijk dat voor de studie van biologische objecten eigen theorieën en eigen methodes moetenworden ontwikkeld. Zoals later opnieuw wordt opgemerkt is biologie niet alleen toegepastescheikunde en deze op haar beurt ook niet alleen toegepaste natuurkunde.Toch kan een natuurkundige wel degelijk iets betekenen voor de ontwikkeling van een biologischetheorie. Men mag bij voorbeeld verwachten dat fundamentele wetten zoals de gravitatiewet geldenvoor biologische objecten net zo als voor een emmer water of zand. De natuurkunde geeft in ditopzicht een zeker kader waarbinnen de biologische wetten hun geldigheid hebben. Ook op hetgebied van fundamentele vragen op het gebied van wetenschapstheorie kunnen inzichten van denatuurkunde verhelderend voor de biologie werken. Iedere natuurwetenschappelijke discipline heefteen bovenlaag waar logische en methodische veronderstellingen op een systematische manierworden beschouwd. Sinds Aristoteles wordt deze bovenlaag van de natuurkunde als metafysicaaangeduid, dwz dat wat na de fysica, de natuurkunde komt. Het blijkt nu dat de bovenlaag wel temaken heeft met de wetenschap in de onderlaag, maar desondanks behoort tot een anderwetenschapsgebied, namelijk de filosofie. De bovenlaag van een gebied van science (natuurkunde) isniet meer natuurwetenschap maar geesteswetenschap en valt daarmee binnen degeesteswetenschappen, de humanities. In analogie tot de fysica en metafysica zou men ook bij debiologie een onderscheid kunnen maken tussen biologie en de bovenlaag.Wat de bovenlaag van de biologie betreft kunnen wij helaas geen eigen naam bij Aristoteles vinden.Zijn metafysica was zo breed dat veel daaruit ook voor de bovenlaag van de biologie bruikbaar is. Bijgebrek aan een betere uitdrukking kunnen wij deze bovenlaag de metabiologie noemen. In diebovenlaag kan de wetenschapsfilosoof reflecteren over de betekenis van biologische kennis en, meeralgemeen, natuurwetenschappelijke kennis voor een algemeen wereldbeeld.De grens tussen beneden- en bovenlaag is misschien niet in alle details exact vast te leggen, maarbestaat wel degelijk. In de natuurkunde zijn hierover hele polemieken gevoerd. Ongeveer 20 jaargeleden heeft een bekende Nederlandse natuurkundige, Ad Lagendijk, zijn inaugurele rede gehoudenover De arrogantie van de fysicus2. Op de hem eigen manier stak hij daarbij de draak met de jachtvan sommige collegas op de theorie van alles. Het is een altijd aanwezige verleiding het eigenvakgebied als normatief of beslissend voor alle wetenschapsgebieden te beschouwen. Een meerexpliciete waarschuwing over de noodzaak van beperking tot het eigen vakgebied komt van DeBroglie, een van de grondleggers van de kwantummechanica en Nobelprijswinnaar. Hij schreef in1947: Wetenschap eindigt vaak in metafysica, zonder het door te hebben. Dat is niet de veiligstemanier om metafysica te bedrijven.3 Hiermee is natuurlijk niet gezegd dat de natuurkundige ofbioloog niet over de grondslagen en implicaties van zijn vak mag reflecteren. Dit is beslist nodig,maar dit zou dan wel met de houding van een wetenschapsfilosoof moeten gebeuren, met dedaarmee verbonden methodes en begrippen. De Broglie zegt hierover: Naarmate de wetenschapvordert, is het noodzakelijk in de theorie begrippen uit de metafysica te introduceren, zoals tijd,ruimte, objectiviteit, causaliteit, individualiteit3.In het vervolg zullen de toch enigzins abstracte overwegingen in twee gevallen nader wordenuitgewerkt. De eerste gaat om het begrip toeval en het tegenovergestelde daarvan, namelijk opzet.De vraag zal zijn of een natuurkundige met zijn methodes op ondubbelzinnige wijze toeval kanbevestigen of uitsluiten. Alleen als dit mogelijk is, mag men van een (natuur-) wetenschappelijkeconclusie spreken; in het andere geval is het een filosofische conclusie binnen het kader van demetafysica of metabiologie. Het andere voorbeeld gaat dieper in op een van de grote filosofische
  3. 3. Alfred Driessen: Evolutie en natuurkunde pagina 3kwesties, namelijk of het geheel meer is dan de som van de delen. Aangetoond zal worden dat er inde natuurkunde sterke theoretische en experimentele aanwijzingen zijn die dit bevestigen. Het blijktdat het begrip reductionisme dat vaak in de wetenschap gehanteerd wordt alleen met de nodigenuances kan worden gebruikt. Ten slotte wordt de draad van het verhaal weer opgepakt om te kijkenwat de overwegingen voor de biologie en specifiek voor de evolutietheorie kunnen betekenen.2. Kan een natuurkundige onderscheid maken tussen toeval en opzet?In het volgende gaat het om het sleutelbegrip "toeval" en "opzet" dat in de reflectie over evolutievaak wordt gebruikt. Als wij in plaats van "opzet" de Engelse term "design" gebruiken ziet menonmiddellijk dat de gedachten van natuurkundigen over deze term zeker ook voor een bioloogbetekenis hebben. De vraag is of het al dan niet verwijzen naar toeval een wetenschappelijkeconclusie is van een natuurwetenschapper of misschien eerder het resultaat van een overweging ophet metaniveau. Om dit vast te kunnen stellen zullen wij ons afvragen of een natuurkundigeonderscheid kan maken tussen toeval of opzet, d.w.z. of er een methode of procedure bestaat omtoeval of opzet aan te tonen dan wel uit te sluiten.Sinds de opkomst van de kwantummechanica in het begin van de vorige eeuw weten wij dat denatuurkundige wetten op microscopische schaal een statistisch karakter hebben. Een gebeurteniskan altijd slechts met een bepaalde graad van waarschijnlijkheid worden voorspeld. En dat is nietwegens gebrek aan informatie over het systeem maar omdat de wetten van de kwantummechanicageen deterministische voorspellingen toelaten maar alleen voorspellingen met een statistischewaarschijnlijkheid. Het introduceren van zogenaamde verborgen variabelen - de zogenoemde hiddenvariables - die het determinisme door een achterdeur zouden binnenlaten leidt in sommige gevallenzelfs tot tegenspraak met het experiment, zie bij voorbeeld het experimentele werk over schendingvan de Bell-ongelijkheden.In een van zijn lezingen gebruikte John Bell een expliciete manier om de rol van toeval en opzetnader te onderzoeken4. Hij ontwierp een Gedankenexperiment waarin perfecte munten wordenopgegooid, waarbij iedere worp met gelijke waarschijnlijkheid een kruis of munt liet zien. Dit is eenperfect analogon van een kwantummechanisch systeem dat met gelijke waarschijnlijkheid in een vande twee eindtoestanden kan geraken. Met behulp van een toevalsgetalgenerator van een computergenereerde hij een reeks uitslagen en visualiseerde die in een grafiek, waarbij hij een H (head)plaatste voor kruis en een spatie voor munt, zie Afbeelding 1. Hij introduceerde daarna een magischekracht die enkele van de munten na de worp stiekem nog een keer omdraaide. Hij verkreeg daarmeeAfbeelding 2. Voor een natuurkundige zijn beide afbeeldingen gewone grafische representaties vaneen experimentele observatie van een kansproces. Legt men de beide afbeeldingen over elkaar, zieAfbeelding 3, dan komen de letters EPR te voorschijn met een knipoog naar het beroemde artikel vanEinstein, Podolski en Rosen5. Wat kan men daaruit concluderen? Twee gebruikelijke representatiesvan een zuiver kansproces blijken samen een structuur te bevatten die helemaal niet meer zotoevallig is. Er moet daarbij worden vermeld dat het resultaat van Afbeelding 3 voor eennatuurkundige net zo toevallig of bedoeld kan zijn als Afbeelding 1 of 2. En er bestaat eenvoudigweggeen natuurkundige procedure of apparaat om in Afbeelding 2 opzet of bedoeling van de magischekracht aan te tonen of uit te sluiten.Wat betekent dit? Nu begeven wij ons op een metaniveau, want de lettercombinatie EPR is alleenopvallend op dat niveau, niet op het niveau van de natuurwetenschappen. Het betekent datconclusies over opzet, intentionaliteit, bedoeling, design of het erkennen daarvan niet tot hetdomein van de natuurwetenschappen hoort. Het enige wat gezegd kan worden is of opzet al dan nietwaarschijnlijk is. Binnen zijn eigen discipline is een natuurkundige in zekere zin blind voor hetonderkennen van toeval of opzet.Nu terug naar biologische systemen. Zijn dat niet in het algemeen macroscopische systemen, waarde klassieke fysica een afdoende beschrijving geeft? Het blijkt dat ook in biologische systemenbewegingen en veranderingen hun oorsprong vinden in microscopisch kleine centra, namelijk
  4. 4. Alfred Driessen: Evolutie en natuurkunde pagina 4zenuwcellen of DNA-complexen. Als men tot de schaal van de moleculaire biologie gaat worden danook volgens verwachting statistische eigenschappen waargenomen in de vorm van ruis6. Blijkbaarspelen ook hier de statistische wetten van de kwantummechanica een beslissende rol. Het is daaromte verwachten dat wat voor de natuurkundige geldt evenzeer van toepassing is op de bioloog. H HHH HH H H HHHH H H HH H H H H HHH H HHH H H H HHH H HHH HHHHHH HHHHH H HH HHHHH H HH HHH H HHHHHH H HHHH HHH H H HH H HHHH HH H H H H H H H HH HHH HHHH HH HHHH HHHHH H H H H HH H H HH H H HH H H HHH H H H HH HH H HHHH HH HH HH HH H HH H HH H H H HHH HH H H H HH H HHH HH HH HH H H HHHH H H HH H H HHHH H HH H H H H HHHH HH H HH HHHH HHHH H H H H HHH H HHH HH H H H HHH H HHHH H HH H H HH HH H H HHHH HHH H H H HHH H HHH H HH HHHHH HHHHH H H H HHH HHHH HH HH HH H H HHH H HHH H HH HHHHH HHHHH H H H HHH H HH HHHHH HHH HHHH H H HHH HH H H H HHH HHHHH H H H HH HH HHH HHHH H H HHH HH H H H HHH HHHHH H HHHH HHHHHH H HH H HHH HHHH HHH H H HH H H H HHH HHH HHH H H H HH HHH HHHH HHH H H HH H H H HHH HHHHHH H H HHH HH H HH H H HHH HH H H HH H H HHH H H HH H HHH H HHHH H HH H H HHH HH H H HH H H HHH HH HH H HH HH HH HH HHH H H HHH H H H H H HHH HHH H H HHH HH HHH H HH H H H H HH H H HH H HHHHHHH HHHH H H HHH HH HHHHH H HHHH HHH H H H HH HHH H H HHH H HHH H H HHH HHHHH HHH H HHH H H H HHH H HH HHH HHH H HHH HHH H H H HHHHH H HHHH H HHHH H H H HH H H H H H HH H H H HH H H H H HHH HH HH HHHH HH H HH H HH H HH H H HHH H HHHHHH H H H HH HH HH H HHHHHH HH H HH HHHHH H HHH H HH H HH HH HHHH HHHHH HHHHHHHHHH HH HH H H HHH H H HHHH H H HHHH H HH HH HH H HHHHH H HH H H HH H H H HH H H H HH H HHHH H H H H HHHHH HH H HH H HHHH H HHHH H HHH H HH H HH H HH H HH HH HHH H H HHH HHH H H HHHHH H HH H H HH H H HHH HH H HH HH HH HHHH HHH HH H H H H H HHH HH HHHHHHH HHH H H H HHHH H H H H H HH H H H HH H H H H H HH HHHH HHH HH HH H HH HHH HH HH H HHH HHHHHHHH H HH H HHHHHH H H H HH HH H H H HHH H H H HHH HH HHH H HH H HHHHH HH H HHH H HH HH H HH H HHH H HHH H HHHHHH HHH HHH H HHHHH HHH HHHHH HHH H HHHH HHH H H H HHH HHH HHHHHH HHH H HHH HH H HHH H HH HH H H HHHH HHHH H H HH H H HH HH H H HH H HHH H HHHH HH HH H H HH H HH H H HHHH H H HHHHH H H HH HHH HHH HH HHHH H HHHHH HH H H HH H H HH H HHH HH H HH H HHHHH H H HH HHHHH HHHH HH + H HH H HH H HHHH H H H HH HH HH HHHHHH H H H HH H H HHHHH HHH HHH H H HHH HH H HHH H H HHH HHHHH HH H HH HHH HH H HHH H H HH H H HHHHHHH HHHH HH HHHH H H H H H H HHHHHHHH HH H HHH H HHHH HH HH H H HH H HH H H HHHHH H H HH HHH HHHH H H HHHHH HH H H HH H H HH HHHHH H HHH H H H H HHHH HHHHH H H H HHH HHHH HH H H HH H H H HHHH H H H H H HH HHHH H HH H HHHH H H H HHH H H H HH H H H HHHH HHH HHHH HHHH HH H H H HHHH HHH HH H HH HHH H HHHHH H HHHHH H HH HH H H H H HHHH HHHH HHH H HH H HHH H HHHH HHH H HHH H HH H HHH HHH H HH H HH HH H H HH H HHHHHH HH HHH H HHH H H HH HH H HHHH HH HH H H H HH H H H HHH HH H HHH HHHHHH HH H HHH H H H H H H HHH H H HHH HH H HH HHHH HHH H HH H HH H H HHHH H H H HHH H HHH HH HHHH H H H HHHH HHH H HH HH H H HHHHHH H H H HHH HH H H HHHH H H HH H H H H H H HHHHHH H H H HH HH HHH H H H HH H HHHH HHH HHHH H HH HHH H H H H HH H HHHH H HH HH HH HH H H H H H HHH HHH H H H H HH H H H HHH HH HHH HHH HHHH H H HH H HH H H HHH H HHH HHH H HH HHHHH HHH H H H HH H HH H H H HH H H H HH H HHH HH H HHH H H HH H H HH HH H HH H H H H H H H HHHHH H HH HH H HH H HH H H HH HH H HH H HHHHH HH HH HH HH H H H H H H H HHH HH HHH H HH H HHHHHHH HH H HH H H H H HHHHHH HHHHHHHHHHHHHH H HHH HH HHH H HHHH H HHH H HH HHHH H HH H HHHH H HH HHH H H HHH H HH HH H HHHH HH H H HHHHHHHHHH HH H HH HH HH HH H H HHH HH H HH H H HHH HH H HH H HHH HH HH HHHH H HH H HHH H HHH HH HHHHH H H HH H H HH H H HH H H HH HHHHHH H H H H H H HH HHH HH H H H H H HH H HH H H H H HH HH H HHH H H H HHHH H H H HH H H H H H H H HH H H HHHH H HH HHHHHHH HH HHHH H H H H H H H H HH HH HH H H HHHH H HH HHHHHHH HH HHHH H HH H HHHH HHH HH H H HHH HH HHHH H HH H H H H HHH HH H H HHH H H HHH HH HHHH H HH H H H H HH HHH H HH H H H HHH HH HH H H HH HH H H HHH HHHHH HH HH HHHH H HHH HH HH H H HH HH H H HHH HHHH HHHHHHH HHH H HH H HH HH H H H H HH HH H H H HH HH H HHH HH H HH HH H H H H HH HH H H HHHHH HHH H HH HH HHH HH HH HH H HHH HHHH H H HHH HH HH HHH H HH H H HH HHHHH HH H HH H H H HHH HH HH HH H HHHHHH H HHHH HHH HHHHH HH H H HH HHHHHHHHHH H H H H H H HHHH H H HHH HH H HHHHHHH HH H HHH HHHH H HHHHHHH HH HH H HH HHHHHHHHHHHH H H HHH H HH H H HHHHHHH H HHH HHH HHHHH H H HHHH H HHHH H H HH HHHHH HH H H HHH HH HH HHH H HH HHHH H H H H HH HHHHH HH HH H HH HH HH H HHH HH HH HH HHHH HH H HH H HHH H HH HH H H HH HHH H H H H H H H H H HHHHH H HH H HHH H HH HH H H HH HHH H H HH H HH H H HH H H HH H HH H H H HHH HHH HH H HHH HH H HH HH HH HH HH H H H HH H HH H H H HHH HHH HH H HHH HH H H HH HHHHHHHH HHH HH H HHH HH HHH H H H H H H H H H H HHH HH H HH HHHHH HH HHH H H H H HH H H HH HH H HHHH H HHHHH HH HHHH HH HH H H HH H H H HHHH H H HH HH HHH H HHH HHHHH H HH HH HH H H HH H H HHH H H HH H H HHH H HHHHHHHHHH H HH H H H H HHH H H H H H H H HHH HHH HH HH H HHHH HH H H HHHH H HH HHHH HH HHHHHHH H H H HHHHHH HHHH H HH HH HHH HHH H H HHHHHHH HH HHH H H HHHHHHH HH HHHHH HH HHHH H HHH HHHH H H HH HHHH H HH HH HHHHH HHH H HH HH HH HHHH HHH HHH H HHHH H H H H HHHH HHHH H HHHH HHH H HHH H H HHH HH HHH HH H HH HHHH HHH HHH HHHH H H H H H HH H HHHHHHHHHHH HH H HH HHHH HHHHH H HH H H H HH H HHH H HHH H HH HHH H H HHHH H HHH HHH HH H H HHHH HHHH HHH HHH HHHH HH Afbeelding 1 Afbeelding 2 HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH HH HHH HHHH HHHH HHHH HHH HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH HH HHH HH HH HHH HH HH HHH HHH HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH HHH HH HHHH HH HH HHHH HHH HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH HHHHHH HHH HH HH HHHHH HHHHH H HHHHHHHHHH HHH H HHH H HH HHHHH HHHHH H H H HHH H HHHHH HH HHHHHHHHHH HHH HHHH H H HHH HH H H H HHH HHHHH H HHHHH HHH HHHHHHHHHHH HHH H HHHH HHH H H HH H H H HHH HHHHHH HHHH H HHH HHHHHHHHHHHH H HH HH H H HHH HH H H HH H H HHH HH HHH HHH H H HHHHHHHHHH HH H HHHHHHHHHHHHH H HH H HHH HH HHHHHHHH HHHH HH HH HHH HHH HHH HHHHHHHHHH HHHHH HHHHHHHHHHHHHHH H H H H HHH HHHH HHH HHH HHH HH HHH HH H HHHHHHHHHH H H HHHHHHHHHHHHHHH H HHH HH HHH HHHHH HH H HH HH HHH H H HHHH H HHHHHHHHHHH H HHH HHHHHHHHHHHHHHH HH HHHH HHHHHHH H HHHHHHHHHH HHHH H H HH HHHHHH HHHHHHHHHHHH HH HHHHHHHHHHHHHH HHHH H HHH HHH HHH H HHHHH HH HHH HHH H H HHHHHHHHHHH H HHHHHHHHHHHHHHHHHH H HHHH HH H HHHHHH HHH HH HH HH HH HHHH H H HHH HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH HHHHH HHHH HHHHHH HHH HH HHH HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH HH HHHHHH HHH HHH HHH H HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH HH HH HHHHHHHHH HHHHH HHHH H HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH HH HHHHHHHHHH HHHHHH HHH HH HHHHHHHHHHHHHH HHHH HHH H HH H HHH H HHHH H HH H HHHHHH HH H HHHHHHHHHH HHH HH H HHH H HH HH H H HH H H HHHH HHHHH HHH HHHHHHHHHHH HHH HHHHH H HH H H H HHHHH H H HH HHH HHHH HHH HHHH HHH HHHHHHHHHHHH HHH HH H HHHHH HH H H HH H H HH HHHHH HHHHHH HH HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH H H HHHH HHHH HHHHH HHHH HH HH HHH H H H HH HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH H HHH H HHHHH HHHHH H HHH HHH HHH H HHHHH HHH HH HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH H HH HH HHHHHHH HH HHH H HHH HHHH H HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH H H HHHH HH HHHH H H HHH H HHHHH HH H HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH H H H HHHHHH H H H HH HH HHHHH HHH HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH HHH H HH H H H HH HH HHHHH H = HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH H HH HH H HH H HH HHHH HH HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH H HH H H HH HH H HH HH HHHHH H H HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH HHHHHHHHHHHHHHHHH HHH HHHH HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH HHH HHH HH HHHHHHHHHHHHHH H HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH HHHH HHHHHH HH HHHH HHHH HH HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH HHHHH HHH HHHH HHH HHH HH HH H HHHHHHHHHHH HH H H HHHH H H HH HHHHHHH HH HHHH H HH HH HHHH H H HHHHHHHHHH H H HHH HH HHHH H HH H H H H HH HHH HHH H HHH HHHHHHHHHHH H HHH HH HH H H HH H HH H H HHH HHHH HHHHHHH HHHHH HHHHHHHHHH HH H HH HH H H H H HH HH H H HHHHHH HH HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH HH HH HHHHH HHHH H H HH HHHH HH HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH H HHHH HHHHH HHHHH HHH HHH HH HH HH HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH H HHHHHHH HHH HHHHH HHHH HHHHH HH HHHHHHHHHHHHH HHHHHHHHHHHHHHHHHHHH H HH HHHHH HH HH HH HHH HHH HH HH H HHH HHH HHH HHHHHHHHHHHHHHHH H HH H HHH H HH HH HH H H HH HHH H H HHH HH HH H HHHHHHHHHHH H H H HH H HH H H H HHH HHH HH H HHH HH H HH HHH HH HHHHHHHHHH HHH HH H HH HHHHH HH HHH HHH H H H H HH HH HH HH H H HHHHHHHHHHHHH H HHH HHHHHHHHHHHH HH HHH HHHHH HH HH H H HH H H HHH HHHHH H H HHHHHHHHHH HHH HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH HHH HH HH HHHHH HHHH HHH HHHHH HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH HHH HHHHHHH HHHH HHHH HHH HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH HHH HHH HHHHHH HHHHHHH HHHHH HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH HHHHHHHHHHH HHHH HH HHHH HHHHHH HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH HHHHHH HHHH HHHHHH HHHHH Afbeelding 33 Is het geheel meer dan de som van de delen, of wat is leven?Het is een feit dat biologisch materiaal tenminste tot op heden niet kan worden gesynthetiseerddoor uitsluitend gebruik te maken van chemische elementen. Nog minder geldt dat voor een cel. Hetleven in al zijn verschijningsvormen, van de meest primitieve, zoals een virus, tot de hogere niveausin flora en fauna, blijft een mysterie. Sommigen menen dat het een kwestie van tijd is dat dewetenschap leven zal kunnen verklaren, en zelfs in staat zal zijn biologische processen te
  5. 5. Alfred Driessen: Evolutie en natuurkunde pagina 5reproduceren. Om zo ver te kunnen komen zou men de chemische processen moeten ontrafelen enin detail de onderliggende fysische fenomenen moeten bestuderen. In deze visie, wordt biologietoegepaste scheikunde, die op haar beurt weer toegepaste natuurkunde is. Anderen geven devoorkeur aan een holistische visie en beschouwen levende materie als iets dat niet tot levenlozeblokken kan worden gereduceerd.Niet alleen de wetenschapper houdt zich bezig met de fundamentele aspecten van leven. Ook defilosofen hebben vanaf de Griekse oudheid diepe gedachten over het leven ontwikkeld. Invergelijking met levenloze dingen kwam Aristoteles tot de conclusie dat bij levende wezens op deeerste plaats een nieuw niveau van informatie aanwezig is. De naam organisme duidt reeds op deaanwezigheid van een structuur bestaande uit delen met verschillende functies. Deze informatie(vorm in de filosofische vaktaal)7 is er niet alleen voor verantwoordelijk dat het levende wezen iszoals het is, maar ook voor het gedrag en de verdere ontwikkeling in de tijd. Hierbij moet mendenken aan groeien en herstel na een verwonding en ook aan voortplanting. Bij Democritus, degrondlegger van het atomisme en in zekere zin een voorloper van Aristoteles was de informatie in dedingen beperkt tot het geometrische patroon waarin de extreem kleine deeltjes gerangschikt waren.Deze deeltjes, die hij atomen noemde, waren allen aan elkaar gelijk en ondeelbaar (daarvan de naama-tom, Grieks voor ondeelbaar). Met dit model maakt Democritus aannemelijk dat alle ons bekendedingen uiteindelijk kunnen worden gereduceerd tot elementaire deeltjes. Maar aan de sterkeeenheid in de levende wezens wordt hierbij geen recht gedaan. Een deling van een steen levertgewoon 2 stenen op, de deling van een zoogdier, zoals een hond, levert iets geheel nieuws op,namelijk de twee delen van een dood wezen.Het reductionisme in zijn meest consequente variant is wijd verbreid onder wetenschappers. Hetgeheel is niet meer dan de som van de delen. Dat we nu nog gedwongen zijn het geheel afzonderlijkte beschouwen is alleen maar het gevolg van de nu nog gebrekkige stand van de wetenschap. In feiteis alles, inclusief planten, dier en mens niets anders dan een agglomeratie van elementaire deeltjesmet een bepaalde rangschikking. Bekend is de visie van Descartes in de 17e eeuw. Voor hem warenlevende wezens niets anders dan complexe machines, zoals een horloge. Voor velen is dit schokkend,maar het geeft toch uitdrukking aan een belangrijke waarneming. Als wij het lichaam van een levendwezen, bij voorbeeld een mens, analyseren vinden wij uiteindelijk niets anders dan wat wij van delevenloze materie kennen. De wetten van de natuurkunde zijn net zo geldig voor de ingenieur alsvoor de bioloog en de arts. Deze waarneming alleen is niet in staat het volledige spectrum vanbiologische fenomenen te verklaren, maar wel sluit die zekere vormen van het vitalisme8 uit. Daarinwordt namelijk gesteld dat bepaalde niet lokaliseerbare substanties verantwoordelijk zijn voorspecifieke biologische functies.De theoretische natuurkundige en Nobelprijs winnaar P.W. Anderson bracht in een artikel van 19729in Science een belangrijk argument naar voren dat rechtstreeks met ons probleem te maken heeft.Hij maakt namelijk onderscheid tussen de weg van het complexe systeem naar de delen(reductionisme) en de omgekeerde weg van de delen naar het geheel (constructionisme). Hij schrijft:De hypothese van een reductionist betekent beslist niet dat de hypothese van een "constructionist"juist is. Het vermogen alles tot eenvoudige fundamentele wetten te reduceren is niet voldoende omuitgaande van deze wetten een reconstructie van het heelal te maken. Hij aanvaardt de stelling vande reductionist zonder daarbij bij voorbaat uit te sluiten dat het geheel onderworpen is aan nieuwewetten die alleen op het hogere niveau verschijnen.In zijn artikel brengt hij enkele voorbeelden van zijn vakspecialisme naar voren waarbij hij aantoontdat bij toenemende schaal en complexiteit een verschuiving te vinden is van kwantitatieve naarkwalitatieve veranderingen. Dat betekent dat er reeds in de natuurkunde relatief eenvoudigesystemen bestaan die niet begrepen kunnen worden in termen van de wetten en eigenschappen vande afzonderlijke delen. De door Anderson genoemde voorbeelden kunnen niet binnen de klassiekenatuurkunde van voor 1930 worden begrepen. Concepten uit de kwantummechanica zoalssuperpositie en verstrengeling (entanglement) spelen hierbij een belangrijke rol. De daarmeeverbonden fenomenen zoals supergeleiding, superfluiditeit en fotonverstrengeling zijn reeds veledecennia bekend en worden intensief bestudeerd met het oog op veelbelovende toepassingen. Het
  6. 6. Alfred Driessen: Evolutie en natuurkunde pagina 6is niet de bedoeling deze voorbeelden hier nader te bespreken. Maar het is belangrijk op te merkendat zelfs in relatief eenvoudige systemen in de levenloze natuur nieuwe wetmatigheden een rol gaanspelen die niet op de afzonderlijke delen kunnen worden toegepast. Maar als men het geheel gaatontleden, dan vindt men in overeenstemming met het reductionisme slechts de delen met hunwelbekend gedrag.4. DiscussieNa de overwegingen in de twee voorgaande secties is het nu tijd om de rode draad van de inleidingweer op te pakken. Het ging erom na te gaan of de natuurkundige met de resultaten van zijnvakgebied relevante bijdragen kan leveren tot een beter begrip van evolutie. Tegelijk zou eenvergelijking met fysica en metafysica een scherpere scheiding mogelijk maken tussen evolutie alsscience en evolutie als filosofisch wereldbeeld (metabiologie). De grote uitdaging daarbij is te komentot een visie die rekening houdt zowel met de sterke eenheid van levende organismen als met dewetten van de levenloze natuur, die immers ook in levende materie gelden.In sectie 2 werd onderzocht of een natuurkundige in staat is met zijn methodes toeval of opzet teonderscheiden. Het bleek dat het statistische karakter van de natuurwetten op microscopischeschaal dit onderscheid fundamenteel onmogelijk maakt. Het is te verwachten dat ook de bioloog nietover gereedschap beschikt om dit onderscheid te maken. Er is de schrijver in ieder geval geengefundeerde claim in de literatuur bekend. Deze overweging leidt tot een belangrijke conclusie: Alseen bioloog meent te moeten constateren dat in de biologische objecten een ontwerper of zelfs eenschepper zichtbaar wordt dan kan hij zich daarbij niet op de natuurwetenschappen beroepen. Zo’nuitspraak is niet die van een natuurwetenschapper, maar van een beoefenaar van degeesteswetenschappen, of van iemand die uiting geeft aan zijn diepe overtuigingen. Hetzelfde moetgezegd worden als met evenveel nadruk geclaimd wordt dat alles toeval is en meer niet. Ook hierspreekt niet de natuurwetenschapper. Beide klassen van uitspraken behoren bij het metaniveauwaarbij de natuurwetenschappelijke feiten in het kader van een bepaalde metafysica of een bepaaldwereldbeeld worden geanalyseerd.In de derde sectie ging het om de verhouding tussen het geheel en zijn delen. Als het geheel kanworden verkregen door het zuiver geometrisch rangschikken van de delen dan zou evolutie van heteenvoudige tot het complexe een enigzins inzichtelijk proces kunnen blijken. Verstoringen van deruimtelijke verdeling van de delen zouden immers vroeger of later tot een nieuw complex geheelkunnen leiden. Maar in dat beeld blijft de verbazingwekkende organische eenheid van de hogerelevende wezens volledig onderbelicht. Volgens de bovengenoemde visie van Anderson moet menechter genuanceerder naar de overgang van de delen naar het geheel kijken. Het blijkt dat zelfs inrelatief eenvoudige systemen het geheel niet kan worden geconstrueerd uit alleen de delen en debijhorende wetten. Het is daarom te verwachten dat ook de meest complexe systemen, de levendewezens, niet uitsluitend uit de delen en de bijhorende wetten kunnen worden geconstrueerd. Deextreme uitspraak van Karl Marx, Der Mensch ist was er ißt (de mens is wat hij eet) gaat niet alleentegen de overtuiging van veel mensen in maar is ook wetenschappelijk gezien op zijn minsttwijfelachtig.Voor de bijhorende powerpointpresentatie zie:http://www.slideshare.net/ADriessen/905-evolutie
  7. 7. Alfred Driessen: Evolutie en natuurkunde pagina 75. Literatuur1 A. Driessen Complexiteit, NTvN2 A. Lagendijk, De arrogantie van de fysicus, inaugurele rede 19893 De Broglie, Revue de metaphysique et de morale, 1947, 3, p 278.4 voor een transcript van deze voordracht zie: John S. Bell, in Mathematical Undecidability, QuantumNonlocality and the Question of the Existence of God, A. Driessen and A. Suarez, eds., Kluwer AcademicPublishers, 1997.5 A. Einstein, B. Podolsky and N. Rosen, Can quantum-mechanical description of physical reality be consideredcomplete?, Phys. Rev. 47, 777-780 (1935).6 zie bij voorbeeld: Blake, W.J., Kærn, M., Cantor, C.R., & Collins, J.J., Noise in eukaryotic gene expression,Nature 422, 633-637 (2003).7 Voor de materie-vorm leer van Aristoteles, het Hylemorfisme, zie bij voorbeeld Störig, Geschiedenis van defilosofie, Aula pockets, het Spectrum, 1994.8 W.M. Kruseman, Vitalisme en Mechanisme, Synthese (Springer), 1, December 1935, pp 21-24.9 P.W. Anderson, More is different, Science, 177, pp 393-396 (1972)

×