Mensen zijn niet serieus

Zo nu en dan vraagt iemand me:

'Waarom ben jij toch natuurkunde gaan studeren?'

'Hoe komt het, dat jij je vrolijk kunt maken over zoveel droevig geklungel?'

Ik prevel dan een al of niet ernstig antwoord. Maar nooit heb ik die vragen met elkaar in verband gebracht. Misschien omdat ze niet tegelijkertijd werden gesteld. Toen dat laatst wel gebeurde - de bewuste dame was, meen ik, op zoek naar een geschikte toekomstige echtgenoot voor haar dochter - viel het me in, dat er best een verband zou kunnen zijn. (O ja, de dochter was ca. 55 jaar te jong.)

Ooit doorliep ik de gebruikelijke fasen van brandweerman en tramconducteur. Later werd het zeeman en toen verkeersvlieger. Een bril maakte een eind aan die laatste droom en daarmee aan mijn plannen voor een actieve levensloop. Eigenlijk was het een opluchting, dat ik nu kon gaan studeren, want ik had veel belangstelling voor de 'wereld rondom'. Die maakte, dat ik mij zelfs in de pre-bril fase al wel eens bezorgd had afgevraagd, of er in zo'n cockpit wel genoeg gelegenheid was om er meer van te gaan begrijpen?
Ik koos voor een studie wis-, natuur- en sterrenkunde (WNS). Dat zijn de enige vakken, die de omgeving in al zijn aspecten van heden, verleden, toekomst, groot, klein, dichtbij en veraf adresseren. Ik begreep niet, dat slimme mensen een andere keus kònden maken, indien ze gingen studeren om de omgeving te begrijpen. En ik snap het nog steeds niet. Hieronder zal ik aan de hand van tijd en ruimte uitleggen, waarom. En als je de levende natuur om ons heen erbij betrekt, zie ik vanuit het vertrekpunt 'nieuwsgierigheid' helemaal geen reden voor een andere studiekeuze¹.

TIJD

Systemen die een studie waard zijn.

In de tabel hierboven staan wat onderwerpen, die zich als studieobject aandienden toen ik in 1953 van school kwam. Wat lees je daar?
Het heelal bestaat ongeveer 13,7 miljard jaar, of wel:

430 000 000 000 000 000 seconde

Wij schrijven dat voor het gemak als 4,3 x 10¹⁷ sec. Omdat zulke grote getallen ons voorstellingsvermogen te boven gaan, gebruik ik een oud trucje om te verduidelijken. Stel je voor, dat iemand het ontstaan van het heelal vanaf het begin tot nu toe had gefilmd en dat wij die film versneld zouden afdraaien in drie dagen. Drie dagen filmkijken is nog een hele opgaaf, maar het is tenminste te overzien, al zou het wel een flitsende vertoning zijn natuurlijk. Na twee dagen kijken naar een ondoorzichtige massa, een vuurwerk van fotonen en neutrino's, samenballende sterren en wervelend galactische nevels, zou de aarde in beeld komen: onze eigen planeet. Die eerste twee dagen is louter en alleen het studieterrein van natuur- en sterrenkundigen. Waarom niet van van chemici? Het antwoord daarop is, dat op enkele onbeduidende brokjes stof na, het heelal helemaal niet is opgebouwd uit de materie, die door scheikundigen onder de loep genomen wordt. In feite bestaat het zelfs voor ~ 95% uit materie en energie, die ook voor fysici nog totaal onbekend en dus buitengewoon interessant is.
Hoewel er wel enkele geologen zijn, die zich hebben verdiept in de processen in die jonge aarde, wordt het geologisch gezien pas interessant, als er wat structuur komt, de continenten en de zeeën een plaats gaan innemen, die niet elke dag verandert, kortom het begin van die laatste filmdag op aarde blijft ook voornamelijk het werkgebied van fysici.
2,5 uur voor het einde van de film zien we eindelijk het eerste leven ontstaan en daarmee komt er werk aan de winkel voor paleontologen en biologen.
Mensen, die nog wat andere sporen achterlieten dan louter botresten, verschijnen pas 37 seconden voor het eind van de film. Archeologen moeten dus heel snel werken willen ze in onze bioscoop iets belangrijks ontdekken. Nog erger is het voor geschiedkundigen, die zich beperken tot gebeitelde, of geschreven documenten. Hun werkgebied flitst in 0,12 seconde voor het eind nog even over het doek.
Juristen houden zich bezig met een onderwerp, dat zich in  5 milliseconde afspeelt. 'Business Administrators' tenslotte, breken zich het hoofd over problemen, die pas een fractie van een duizendste seconde voor het einde van de voorstelling op het doek voorbij schieten. Dat is zelfs haast te kort voor een foto.

Natuur- en sterrenkunde houdt zich bezig met het heelal met alles wat daarbinnen zit, van het begin tot nu. Beweringen over het buitentijdse of buitenruimtelijke kunnen niet worden getoetst en zijn daarom niet interessant. De grote opgaaf is: het hele systeem in zijn onderling verband te begrijpen en daaruit conclusies te trekken over het ontstaan, het verloop en de toekomst. Dat is toch een fascinerende bezigheid? Welke andere studie kan zich daarmee meten? Als je alleen let op de omvang van het gebied, gemeten in de tijd, zou je nog kunnen zeggen, dat geologen, biologen en paleontologen toch ook nog wel een substantieel werkterrein beakkeren. Maar, wanneer je niet slechts de tijd, maar ook het aspect ruimte in de beschouwing betrekt, blijken die studies toch ook slechts uiterst marginaal aan het begrip van onze omgeving bij te dragen.

RUIMTE

Voor de verandering ga ik het relatieve ruimtelijke belang van de diverse studiegebieden nu eens van klein naar groot behandelen. Andere studies dan WNS gaan over onderwerpen, die zich op aarde afspelen. De aarde is een planeet, die vanuit de ruimte met wat kunst- en vliegwerk aardig toont. Het is een bol met een diameter van 12600 km.
Het plaatje is door een satelliet gemaakt met de zon in de rug. Toch is het, hoewel waarheidsgetrouw, een tikkeltje misleidend. Wij bewonen namelijk niet de aardbol, maar het aardoppervlak. Daarom ook nog even een schematisch plaatje.

Om de aarde zit een flinterdun laagje gas, meest stikstof. ~20% is zuurstof en een fractie van een % is CO₂. Als je je de aarde voorstelt als een voetbal, dan is dat laagje ongeveer een millimeter dik en alleen daarin kunnen mensen in leven blijven.
Binnen de aardkorst is nog een laagje van minder dan een kilometer, waarin wat mijnwerkers rondkruipen. Verder is het met goede instrumenten mogelijk in een laag van 10-20 km geologisch nog wat te meten; maar daarmee houdt het op. En voorzover bekend is dat flinterdunne schilletje van buitenste korst èn atmosfeer - minder dan half zo dik als de blauwe cirkel in dit schematisch plaatje - het enige plekje in het bekende heelal, waar de menselijke soort gedijt. De rest is universa incognita, of beter uninhabita.
Het studieterrein van alle wetenschappen behalve de natuur- en sterrenkunde is ruimtelijk beperkt tot dat millimeterschilletje (!).

Overigens is ons woonplekje, de aarde, in het zonnestelsel waarvan wij deel uitmaken niet bepaald uniek. Er zijn nog meer planeten, die net als wij op grotere of kleinere afstand rond de zon draaien. Van die naburige planeten weten we langzamerhand aardig wat. Zeker is, dat er geen rechtbanken zijn en dat 'business administration' er niets oplevert.

Bekijken we de hele verzameling zusterplaneten, dan zien we dat de aarde slechts een klein knikkertje is in vergelijking tot andere. Het is dat ze verweg staan, maar anders zou je je een hoedje schrikken, als een gevaarte als Jupiter, zeg op de afstand van onze maan, voorbij zou komen.

Toch zijn planeten, zelfs Jupiter, de grootste in ons zonnestelsel, maar kleine balletjes in vergelijking tot de sterren, waarvan onze eigen zon de dichtstbijzijnde is. Hoe ver is dat?
Als we een lichtstaal in een ringetje om de aarde zouden kunnen leiden, zou die in ongeveer 1 seconde 7,5 keer er om heen draaien. Die afstand, 1 lichtseconde, is 300 000 km. Het licht doet er een goede vijf minuten over om van de zon bij ons te komen en ervoor te zorgen, dat ons woon- en leefschilletje niet afkoelt tot zo'n 260 - 270 ^oC onder nul. Bijna al ons licht en warmte op aarde krijgen wij van de zon. Dat is een grote kernfusiereactor met een redelijk stabiele energieproduktie.

Vergeleken bij die verre enorme zon is onze aarde maar een speldenknopje in het geheel. En dat terwijl de zon zelf ook niet bepaald een reus is onder zijn soortgenoten, de sterren. Het plaatje toont een greep van een aantal zustersterren, die wij met het blote oog aan de hemel op een heldere nacht kunnen waarnemen. Daar tussen is de zon, onze lamp en kachel, maar een bescheiden sterretje. Jupiter zou in dit plaatje nog net één pixel groot zijn. De aarde is op deze schaal totaal onzichtbaar.

Men hoeft niet lang te zoeken om 'in de buurt' sterren te vinden, die nog weer heel wat groter zijn en waarbij vergeleken onze zon in het niet zinkt. Antares en Betelgeuze zijn daarvan voorbeelden. Bij hen vergeleken zou op de schaal van dit plaatje de zon nog maar net één pixel groot zijn.
Als we het hebben over buurtsterren, gaat het over hemellichamen die enkele- tot enkele honderden lichtjaren van ons vandaan staan. (Tussen ons en de zon reist het licht ~ 5 minuten, bij een afstand van 100 lichtjaar doet het licht er honderd jaar over om ons te bereiken. Zo'n ster zien we dus, zoals hij er 100 jaar geleden uitzag!)

De zon, onze lamp en kachel, kan niet oneindig doorgaan met stralen. Er komt een tijd, dat de brandstof, Waterstof, op is. Het is dan omgezet - gefuseerd - in Helium. Dan gaat hij afkoelen ( en wij met hem ). Maar tijdens het afkoelingsproces zal hij opzwellen en afmetingen krijgen, die lijken op die van Antares. In dat proces zal hij waarschijnlijk de binnenplaneten, Mercurius, Venus en Aarde verzwelgen. Gelukkig duurt dat nog wel even.

Ik ben wat lang bij ons zonnestelsel en de nabije sterren blijven stilstaan, omdat het ons eigen buurtje is en we er aardige plaatjes van hebben. Maar in feite is het een onbetekenend klein stekkie in het heelal. De zon - met ons in zijn kielzog - is een van de vele zonnen ( sterren ) van een zwerm, die wereldwijd met de term 'galaxy' wordt aangeduid. De galaxy, waarvan wij met onze zon deel uitmaken, heeft de naam 'Melkweg' gekregen omdat hij aan het firmament bij heldere hemel als een witte, melkachtige, band te zien is. Het stemt tot bescheidenheid, dat 'onze' Melkweg naar schatting uit zo'n 200 - 400 miljard (!) sterren ( zonnen )bestaat. Wie zich dus in zijn baantje om de zon, of a fortiori binnen het aardschilletje van de atmosfeer in het centrum van het heelal waant, zou even iets weg moeten slikken, bij die gedachte. Uniek zijn we bepaald niet.
De Melkweg is een relatief platte schijf met een diameter van ongeveer 100 000 lichtjaar. Een lichtstaal zou er dus 100 000 jaar over doen om van de ene kant naar de andere te reizen. Dat is ongeveer zo lang als onze menselijke soort bestaat. In kilometers is het:
100 000 x 363 x 24 x 60 x 60 x 300 000 =

9,4 x 10¹⁷ km.

Begint het een beetje te dagen? En ligt het niet voor de hand om te veronderstellen, dat wat er zich in dat dunne atmosferische schilletje van de aarde afspeelt, niet van erg veel betekenis kan zijn?
Hoe gek het voor sommigen ook mag lijken, die Melkweg met zijn honderden miljarden sterren is zelf maar een klein onderdeeltje van het heelal. Dat is op het moment nl. zo'n 90 miljard lichtjaar groot, dus ca. 900 000 keer zo groot als de diameter de Melkweg². In dat heelal is onze Melkweg niet de enige galaxy. Integendeel. In 2005 zijn alleen al op het Noordelijk halfrond van de aarde van zo'n 675 000 galaxy's de eigenschappen van het uitgezonden licht in kaart gebracht.

Bijgaand plaatje geeft een beeld van het heelal, waar het niet aan het oog wordt onttrokken door de sterrenmassa van onze eigen Melkweg. Het is gemaakt met de Hubble telescoop vanaf een satelliet. Daar werd de waarneming niet gehinderd door de aardatmosfeer. Dit met hoog oplossend vermogen gemaakte plaatje - het blote oog zou daar niets zien - bevat galaxy's van verschillende leeftijd, afmeting, vorm en kleur. De kleinste, roodste - dat zijn er ca. 100 - zijn enkele van de verste galaxy's die ooit zijn waargenomen door een optische telescoop. Zij vertonen zich hier, zoals ze er uitzagen toen het heelal nog pas 100 miljoen jaar oud was. (Nu is het 13,7 miljard jaar oud.)

Wie het voorgaande goed tot zich laat doordringen, moet mijn conclusie, dat het bestuderen van wat zich afspeelt in dat flinterdunne, blauwe velletje om een onbeduidend speldenknopje als onze aarde, de moeite niet echt waard is. Het is zo futiel, zo onbeduidend... Er blijft dus geen andere keus over dan de studie van ruimte, tijd, materie en energie, kortweg: natuur- en sterrenkunde

LEVENDE WEZENS

Tot slot wil ik nog even iets opmerken over de levende systemen, die we op aarde aantreffen. Als je daar eens objectief naar kijkt, verdwijnt de mensheid met al zijn 'zwaarwichtige' problemen opnieuw in het niets. Wie de moeite zou nemen een kubieke meter aarde onder zijn voeten te onderzoeken, zou daar op zijn minst een miljoen verschillende soorten bacteriën in aantreffen. Tussen die veelheid zou de menselijke DNA-structuur aan een objectieve waarnemer, die ons van buiten gadeslaat natuurlijk nauwelijks opvallen. Maar ook als een intelligente ruimtevaarder van een ander plekje in het heelal, die over de aarde naar huis rapporteert, zijn microscoop zou hebben thuisgelaten, zouden wij hem na een kleine chemische analyse, niet opvallen. Hij zou bijv. constateren, dat de gezamenlijke vliegende insecten hier zes tot tien keer zo veel CO₂ in de atmosfeer brengen als wij met al onze machines en ons gezucht.
Zijn rapport zou vermoedelijk luiden: waterig plekje voornamelijk bewoond door bacteriën en insecten.

Met deze drie beschouwingen heb ik n.m.m. afdoende laten zien dat alleen WNS de nieuwsgierigheid naar het hier en nu, toen en straks, hoe en waarom op een aanvaardbaar niveau kan bevredigen. Uiteraard hoeven anderen hun leven niet naar nieuwsgierigheid te richten. Ze kunnen bv. verkiezen liever hun medemensen te helpen door hen te genezen, als ze ziek zijn. Daarvoor moet je niet alleen wat leren, je moet ook onderzoeken waarom ze ziek worden en of er geen betere middelen te bedenken zijn. Zeer valide en nuttig wetenschappelijk werk dus! Weer anderen houden misschien van schoonheid en harmonie en zoeken hun heil in muziek of andere vormen van kunst. Hele horden voelen zich lekker door te voetballen, te vrijen, bruggen te bouwen, een vliegtuig te besturen en ga zo maar door. Met al die activiteiten kan je eerlijk je brood verdienen en je eigen bestaan verzekeren. Er zijn dus duizende goede motieven om iets anders te doen dan WNS. Maar voor wie wil weten hoe alles in elkaar zit, is er maar een keus en komen alle andere studies op een plaats met een belang, dat vele factoren tien kleiner is.

OM FUTILITEITEN IS HET MAKKELIJK LACHEN

Studies, van wat zich afspeelt in dat dunne woonschilletje van ons, adresseren een minieme futiliteit. Nog erger is het, met studies die zich alleen richten op mensen en hun onderlinge betrekkingen. Ze zijn misschien leuk als spelletje, maar niet van  wezenlijk belang voor het begrijpen van de ruimte en de materie om ons heen. Wie er op uit is macht te verwerven, of geld te verdienen - wat eigenlijk hetzelfde is - moet dat vooral doen. Mij lijkt het een wat omslachtige manier om je lekker te voelen. Zulke inspanningen maken mij niet warm of koud. Dat wordt natuurlijk anders, als de kenners van mens en samenleving allerlei dingen bedenken, die mij hinderen. Dan bekruipt mij soms de lust hun gedachtegang en motieven eens te toetsen. En dan komen vaak argumenten, bevindingen en rare drogredenen aan het licht, die mij nopen tot protesteren en indien mogelijk suggesties te doen voor een betere aanpak. (Stukje schrijven, of een brief, iemand opbellen, e-mailen of een vergadering toespreken. Vroeger ging ik zelfs weleens met een spandoek de straat op.) Maar, als ik mij daar tevoren op bezin, komt steeds de futiliteit van gebeurtenissen in dit minuscule blauwe schilletje, voor mijn geest. Vandaar mijn neiging om er tegelijk een beetje de draak mee te steken; soms zelfs als het om zaken gaat, die anderen heel erg vinden.
Ziedaar het verband tussen de antwoorden op beide vragen van een vooruitblikkende moeder.

Nieuwegein, 2007 08 24.
Herzien 2011 03 13.

1) Er zijn natuurlijk heel veel andere redenen om te gaan studeren dan louter uit 'nieuwsgierigheid'. Uiteraard komen andere vakken dan WNS dan wel in aanmerking! Bovendien zullen goede studenten in andere disciplines daarbij óók nieuwsgierig zijn. Maar hun nieuwsgierigheid is, hoe groot hun interesse in het onbekende in hun vakgebied ook mag zijn, toch niet anders dan een bijkomstigheid. Anders hebben ze een denk- (keuze-)fout gemaakt.
2) Men zou denken het is 13,7 miljard jaar oud en het dijt uit met ~lichtsnelheid dus 2 x 13,7 miljard lichtjaar. Robbert Dijkgraaf wees mij er op dat een foton weliswaar ‘slechts’ die afstand zou hebben afgelegd, maar de uitdijing zelf van de reeds afgelegde afstand doet daar nog een schep bovenop en maakt de lengte naar beide kanten ~ 45 miljard lichtjaar. De diameter is daarom ~ 90 miljard lichtjaar.