De regels van het SI-stelsel

In 1960 werd het Internationals Stelsel van Eenheden ingevoerd. Daarmee wordt elke natuurkundige en scheikundige grootheid uitgedrukt in een eenheid. Er zijn een paar basiseenheden, met bijbehorende afkortingen: afstand in meter (m), massa (niet gewicht) in kilogram (kg), tijd in seconde (s), hoeveelheid in mol en zo nog een paar. Daarnaast zijn er ook nog een paar prefixen, ofwel, vermenigvuldigingsfactoren. De belangrijkste zijn kilo- en milli- (k- voor 1000 en m- voor 1/1000 respectievelijk), mega- en micro- (M- voor 10⁶ en µ- voor  10^-6 respectievelijk) en giga- en nano- (G- voor 10⁹ en n- voor 10^-9 respectievelijk). Een compleet overzicht vind je op de Wikipedia-pagina over het SI-stelsel. Alle andere eenheden zijn gebaseerd op deze basis-eenheden.

Dan nog de gróótste muggezifterij: tussen de grootheid en de eenheid hoort een spatie. Dat staat op pagina 133 van de brochure van het SI. Als je fan bent van LaTeX zou je daar nog een halve spatie van kunnen maken (met het numprint package) uit esthetische overwegingen. Let op dat het percentage-symbool (%) in het Engels wél met tussen-spatie wordt gebruikt, maar in het Nederlands niet. Einde discussie.

Volume: mL en ml

Het symbool voor een liter is een grote letter L. Een duizendste van een liter is dus een mL en een ml bestaat niet. Staat er onverhoeds ML op je melk zou ik hem niet kopen. Ik vermoed dat je een nabestelling van je duizend miljoen liter melk zal krijgen en ik denk niet dat je dat op zal maken aan pannenkoekenbeslag.

Het etiket op mijn wasmiddel. De totale hoeveelheid (1,5 L) is foutief zonder spatie, maar correct mét hoofdletter L. Helaas staan de andere hoeveelheden aangegeven met ml. Dat moet natuurlijk in mL zijn.

Massa: kg en KG

Wat ik altijd een beetje vreemd heb gevonden is dat de SI-eenheid voor massa een kilogram is, en niet een gram. Wat nog vreemder is, is de aanduiding op mijn pindasaus.

Ik weet niet wat een Kelvin-Gauss is, maar ik word er niet gelukkig van. Merk op dat de massa van deze bak nu 0,83 kg is.

Hoofdletter K staat voor de temperatuurseenheid Kelvin, hoofdletter G is een Gauss (een magnetische fluxdichtheid). Wowzers.

Energie: calorie en joule

Om mysterieuze redenen die ik niet begrijp, zijn er volksstammen die zich bezighouden met de hoeveelheid ‘voedingswaarde-energie’ die ze naar binnen werken. Laten we vooraan beginnen: de (afgeleide) SI-eenheid voor energie is joule (J), wat overeenkomt met een kg·m²·s⁻². Alle soorten energie kunnen uitgedrukt worden in joule. Soms vinden wetenschappers het gemakkelijker om energie anders uit drukken, bijvoorbeeld in elektronvolt of in 1/cm. Vroeger, toen energie nog niet zo goed begrepen werd, was verbrandingsenergie in calorie een veelvoorkomende eenheid. Één calorie is de hoeveelheid (warmte)energie die nodig is om één gram (zuiver) water één graad Celsius te verwarmen.

Maar nu wordt het lastig: voedsel heeft een bepaalde, gestandaardiseerde voedingswaarde. Als een gemiddeld persoon met een gemiddelde spijsvertering een gemiddelde appel zou eten, zouden de cellen in diens lichaam daar een bepaalde hoeveelheid chemische energie uit kunnen oogsten. Bijvoorbeeld slecht kauwen kan ervoor zorgen dat voedsel onvolledig wordt verteerd. Desalniettemin denken een heleboel mensen, geheel onterecht, dat je met ‘calorieën tellen’ bij kan houden hoeveel dikmakend voedsel je naar binnen werkt. Daar bovenop komt dat het tellen van calorieën verwarrend is, omdat voedingsmiddelen-fabrikanten soms de afkorting cal, soms Cal en soms kcal gebruiken om calorie aan te duiden. Je begrijpt dat duizend cal één kcal is, maar wat veel mensen niet weten is dat een Cal óók een kcal is. Wat sommige etiketmakers ook niet begrijpen, is dat er een verschil is tussen een cal en een kcal. Gelukkig is het verplicht om voedingswaarde-energie altijd (ook) aan te duiden in joule of kilojoule. Maar ja, calorieën tellen doe je natuurlijk niet in joule.

Bestandsgroottes en downloadsnelheden

Tot slot een speciaal en ingewikkeld geval: computerdata. Door een ingewikkelde geschiedenis van onenigheid, SI-adoptie, suffe conventies en commerciële belangen is dit verreweg het slechtst gestandaardiseerd. De basiseenheid van computergeheugen is een bit. Dat is een eentje of een nulletje. Vaak zijn acht bits samen een byte, de kleinste hoeveelheid informatie die van een computergeheugen kan worden gelezen of ernaar kan worden geschreven. Een byte wordt gebruikt voor één karakter en omdat er acht bits in een byte zitten, zijn er historisch 2⁸ karakters mogelijk. Maar nu begint de onduidelijkheid: het symbool voor een bit is een b en een B voor byte. Dit wordt geregeld fout gebruikt.

Je zou nu zeggen dat een kb duizend bits zijn en een kB zijn duizend bytes. Zo is ook een megabit een Mb (of soms Mbit) en een megabyte een MB. Maar omdat er in binaire systemen graag gewerkt wordt met machten van 2, was een kilobyte ooit 1024 bytes (2¹⁰), in plaats van 1000 bytes. Niet dat dat een heel groot verschil maakt (2,4%). Om aan te geven dat er met machten van 2 wordt gewerkt, in plaats van met machten van 10, wordt 1024 bit afgekort met kib (kibibit) en 1024 byte met een kiB (kibibyte). Zo is een MiB ook weer 1024 kB. Let op dat een mb of een mB twee onnozele weergaven zijn van ‘een duizendste van iets ondeelbaars’ en een byte respectievelijk.

Nu datasnelheden. Bestandsgroottes worden vaak weergegeven in veelvouden van bytes. Een downloadsnelheid zou dus weergegeven moeten worden in kB/s of in MB/s. Sommige mensen vinden deelstrepen heel erg lastig en vervangen die dan door een ‘-p-’ (van ‘per’). Maar omdat een snelheid uitgedrukt in bits per seconde een acht keer zo grote numerieke waarde heeft als diezelfde snelheid in bytes per seconde, geven bijna alle aanbieders van dataverbindingen hun snelheden weer in kbps of Mbps. Een bit is helemaal niet nuttig, maar een (veelvoud van) byte(s) wél. Niet incorrect, maar wel voor veel mensen reden tot verwarring. Het eerlijkst zijn de bedrijven die het over MB/s hebben, want als ik een bestand van 700 MB wil downloaden, moet ik mijn theoretische maximale snelheid (afhankelijk van de computer) in het ergste geval ook nog eens door 8*2¹⁰ delen om uit te rekenen hoe lang mijn koffiepauze duurt.

Je kan nu goed zien wanneer computersimulaties handig zijn: zou je nu een heleboel biljartballen op de tafel hebben liggen, dan is dit niet meer redelijk met Excel te doen. Mijn eerste simulatie bestond ook uit een driedimensionale doos met stuiterballen zonder zwaartekracht. Nee, dat is niet helemaal waar. Mijn eerste echte simulatie was drie jaar daarvoor. Ik simuleerde twee puntjes die elkaar (magnetisch) aantrokken, zonder wrijving, zonder zwaartekracht, in twee dimensies. In Excel.

Nu eiwitten. Eiwitten zijn de werkers van alle cellen in alle organismen. Eiwitten zijn verschrikkelijk ingewikkelde dingen. In een cel worden een reeks van aminozuren aan elkaar geregen tot een lange ketting. Die ketting wordt daarna heel specifiek gevouwen en opgepropt. Daarna worden er misschien stukjes vanaf geknipt, andere stukjes van andere kettingen aan geplakt, dán worden er misschien nog wel wat suikers aan geplakt en met een beetje geluk wordt het geheel ook nog eens in een vettige envelop ingepakt om verstuurd te worden. Als het eiwit op de plaats van bestemming is gekomen, wordt het uitgepakt om daar z’n werk te doen. De werking van het eiwit hangt af van de soorten aminozuren waaruit het eiwit opgebouwd is en hoe het eiwit gevouwen.

Structuurformule van alle 20 natuurlijke aminozuren. De aminozuren zijn in deze tabel onderverdeeld naar soort: positief geladen, negatief geladen, polair ongeladen (scheve ladingsverdeling), speciale gevallen (kan bijvoorbeeld zwavelbruggen vormen) en hydrofobe zijketen (‘water-vrezend’). Afbeelding Wikimedia Creative Commons.

Een van de grote vragen in de wetenschap is “Hoe gedraagt een eiwit zich?” Een nog grotere vraag is: “kunnen we voorspellen hoe een eiwit zich gedraagt, als we weten hoe de aminozuur-volgorde is?” En dat is waar de computersimulaties om de hoek komen kijken. Je zou je bijvoorbeeld kunnen afvragen hoe twee eiwitten zich gedragen als ze elkaar tegenkomen. Stel, ze binden zich aan elkaar (“docking“), hoe verandert de stuctuur van die eiwitten dan? Om dit wat inzichtelijker te maken, heb ik twee afbeeldingen voor jullie opgezocht uit m’n persoonlijke archief, van twee eiwitten die aan elkaar gebonden zijn. Het is een beetje lastig om een eiwit weer te geven, want atomen kun je niet zien. Daarnaast hebben de meeste eiwitten geen eigen kleur. De twee meestgebruikte manieren om een eiwit af te beelden heten “ruimtevullend” (links) en “lint” (rechts). De derde “bolletjes-en-stokjes”-weergave is niet zo heel geschikt voor eiwitten, maar wordt wel vaak voor kleinere, organische moleculen gebruikt.

Twee weergaven van twee gebonden eiwitten. Links (ruimtevullend) is het ene eiwit blauw (met het ene gebonden gedeelte paars) en het tweede eiwit bruinig (en het gebonden gedeelte rood). Rechts (lint-weergave) dezelfde twee eiwitten: de ene groen en de andere aqua. Afbeelding © Scheikundejongens

En omdat simulaties van die mooie afbeeldingen geven, heb ik hier nog een gecomputerde plaatjes van een eiwit waar alle drie de soorten weergaven gebruikt zijn voor één en hetzelfde eiwit. Door sommige delen op andere manieren weer te geven — bijvoorbeeld van het bindende gedeelte bolletjes-en-stokjes te gebruiken, en niet-bindende delen lint-weergave — kan een getraind oog enorm veel leren van deze afbeelding.

Een schematische afbeelding van een eiwit waarin alle soorten weergaven gebruikt zijn: lint, ruimtevullend en bal-en-stok. Hier zijn de balletjes van de stokjes weggelaten, maar je zou de aminozuren kunnen herkennen. Afbeelding © Scheikundejongens

Zo. Nu weten we een beetje over simulaties en over eiwitten. Helaas gaat het leven van een wetenschapper niet over rozen. Het simuleren van eiwitten is helemaal niet eenvoudig. Sterker nog, het is een drama: eiwitten in water bewegen de hele tijd. Als er een beetje zout of zuur bij komt, beweegt hij weer anders. En als hij in het ene gedeelte van een cel zit, is hij anders gevouwen dan in een ander gedeelte van een cel. Ook zijn eiwitten veel te groot om “exact” te berekenen hoe ze gevouwen zijn (kwantummechanisch), laat staan dat te berekenen is hoe ze reageren op andere eiwitten.

Wetenschappers zijn al decennia op zoek naar oplossingen voor dat probleem. De eenvoudigste manier is snellere computers kopen. Maar zelfs de grootste en snelste computers op deze aarde zijn nog niet goed genoeg om kleine eiwitten door te rekenen. Wetenschappers moeten wat ze al weten over eiwit-interactie in de simulatie meegeven. In plaats van te berekenen hoe de atomen zich gedragen waaruit het eiwit bestaat, wordt gekeken hoe de aminozuren zich gedragen. De atomen waar de aminozuren uit bestaan, zitten dan vast. Een nog grotere vereenvoudiging is om een aantal aminozuren die achter elkaar zitten, als star te beschouwen. Als een bepaalde reeks aminozuren in een slinger zitten, en die slinger komt voor in een heleboel verschillende eiwitten, dan is het interessant om eens te onderzoeken of die slinger altijd eenzelfde soort functie heeft. Misschien grijpt die slinger wel altijd aan een celwand, of hij houdt water uit de buurt van de bindingsplaats. Of als er een reeks aminozuren een hol buisje vormt, vervoert  het eiwit daar misschien wel iets door. Het is allemaal mogelijk.

Samengevat: eiwitten zijn grote, opgepropte slingers van aminozuren. Om te simuleren hoe eiwitten zich gedragen, wordt bekeken hoe ieder aminozuur zich gedraagt. Aminozuren kunnen ten opzichte van elkaar een beetje bewegen en draaien, maar niet veel. Naast dat twee aminozuren niet op dezelfde plek kunnen zijn, voelen ze elkaar op nog meer manieren. Het is belangrijk om te weten dat er in de natuur 20 verschillende aminozuren zijn. Sommigen zijn een beetje positief of negatief geladen, dus die trekken elkaar aan of stoten elkaar af, net als magneten. Andere aminozuren zijn een klein beetje geladen en kunnen waterstofbruggen met elkaar maken. Eentje bevat een zwavelatoom en kan zwavelbruggen maken. Tot slot zijn een paar aminozuren graag in de buurt van water en anderen niet. Eiwitten zitten meestal in een waterige omgeving (in een cel of in bloed), dus die water-hatende (hydrofoob) aminozuren zullen naar binnen richten en de water-minnende (hydrofiel) aminozuren zullen juist aan de buitenkant van het eiwit zitten.

Zo, nu weten hebben we genoeg voorkennis om perfect te kunnen begrijpen waar Foldit over gaat. Want waar gaat dit verhaal nou heen? Keiharde wetenschap. Sterker nog: zelf keiharde wetenschap beoefenen. Al die computers die de hele tijd eiwitstructuren proberen te berekenen zijn niet zo handig. Ze kosten veel geld, abstracte regels voor het vouwen van eiwitten zijn ingewikkeld en mensen hebben een extreem ontwikkeld ruimtelijk inzicht. Het is een beetje zoals de spellingscontroller op je computer: je tekstverwerker kan je wél vertellen dat “werdt” altijd fout is, maar hij ziet slecht in wanneer een woordkeuze beter kan. Mensen kunnen dat wel.

Foldit is een computerspel waarbij de speler een eiwit zo goed mogelijk moet vouwen. Het spel is gebaseerd op Rosetta@home. De computer berekent hoe goed een vouwing is en geeft aan elke structuur een score mee. Die score is omgekeerd evenredig met de energie van het eiwit. Als je dat een beetje ingewikkelde manier van denken vindt, moet je bedenken dat een hogere score, een betere eiwitvouwing inhoudt. Foldit begint met een serie eenvoudige eiwitten die je laten oefenen met de opbouw van het spel. Eerst krijg je te zien hoe je een eiwit draait, dan mag je hem zelf heen en weer trekken. Je moet erop letten dat een eiwit hydrofobe gedeeltes heeft die liever binnenin zitten, in plaats van naar buiten gekeerd. Later kun je met denkbeeldige elastiekjes bepaalde gedeeltes van eiwitten naar elkaar toe trekken. Al die handelingen zorgen ervoor dat de beste kwaliteiten van de computer samengevoegd worden met de beste kwaliteiten van de gamer. Rekenkracht en inzicht. De perfecte samenwerking.

http://www.youtube.com/watch?v=lGYJyur4FUA

Maar wacht, er is meer! Ook de gamer zal een heleboel handelingen moeten herhalen. Aan het begin van elke nieuwe eiwit-uitdaging, zal de speler een aantal dezelfde dingen doen: eerst een wiggle, dan een shake (of misschien andersom). Dat zijn dingen die de computer ook best zonder de hulp van de gamer kan doen. Om die standaard-handelingen te automatiseren is er een kookboek-functie in het spel geïmplementeerd, genaamd cookbook. Er kan gekozen worden uit een lange lijst handelingen die in een bepaalde volgorde, automatisch uitgevoerd kunnen worden. Eerst selecteren, een shake en dan een wiggle kan geautomatiseerd worden door: select_all() do_shake() do_global_wiggle(). Er schijnt ook een knoppen-gebaseerd GUI-alternatief voor het scripten te zijn, maar daar heb ik nog niet naar gekeken.

http://www.youtube.com/watch?v=lRvNVZPhrB8

Zo’n succesverhaal is niet compleet zonder een aantal succesvolle publicaties in vooraanstaande tijdschriften: Nature, PNAS, Nature Structural and Molecular Biology en Nature Biotechnology zijn maar een paar voorbeelden. Absoluut geen misselijke score.

Foldit is beschikbaar voor Windows, Mac OS X en Linux (link). Het spel is gratis voor iedereen, er zit een duidelijk wedstrijdelement in, maar het is ook prima in single-player mode te spelen. Er zijn nog enorm veel structuren van eiwitten onbekend, dus er is genoeg te doen. Ik stel voor dat jullie je kerstvakantie lekker vullen met hardcore simulaties van eiwitten en de wetenschap een handje helpen.

Meer informatie:

• Foldit: “The Science Behind Foldit”
• Nature “Predicting protein structures with a multiplayer online game”
• PNAS “Algorithm discovery by protein folding game players”
• Ars Technica “Gamers create recipes for protein-folding algorithms”
• Wired Med Tech “Gamers Unravel the Secret Life of Protein”
• Boing Boing “Wasting Time for a Good Cause”
• Kennislink|Biologie “Eiwitten Vouwen — The Game”

Hierover zond Tegenlicht afgelopen maandag een documentaire uit, als vervolg op de pijnlijke aflevering van vorige week over de kenniscrisis in Nederland. Er worden twee dames van het bedrijf International Top Talent gevolgd, die voor het Dutch Polymer Institute op zoek gaan naar vijf PhD-studenten en Postdocs uit China. Eén van de twee dames werkt in China en rekruteert bij top-universiteiten uit dat land goede studenten. Daarbij wordt niet alleen gelet op wetenschappelijke vaardigheden, maar juist ook op hun Engels, persoonlijkheid en motivatie.

De documentaire maakt hiermee nog eens duidelijk dat Nederland wel heel hard roept dat we bij de top 5 van de wereldwijde kennis-economiën willen behoren, maar als dit zo doorgaat, krijgt de Nederlandse industrie een groot probleem.

Bekijk de uitzending hieronder, op de site van Tegenlicht, of op Uitzendinggemist.

Tot slot nóg een kijktip. Morgen om 20:25 op Nederland 3 zendt de Keuringsdienst van Waarde een aflevering uit over het verschil tussen 24- en 48-uurs deodorant. Uit betrouwbare bron heb ik vernomen dat ze op het Scheikunde-practicum van de Universiteit Utrecht geweest zijn om de bestanddelen van de deodoranten te analyseren met AAS. Hopelijk krijgen we dit keer geen fietswrak-achtige toestanden.

Iedere geletterde Nederlander is in staat om het grootste gedeelte van de wetenschappelijke concepten binnen een uur te begrijpen. Een uur uitleg moet genoeg zijn om met onverdeelde aandacht bijna ieder onderzoek uit te kunnen leggen. Met die overtuiging versla ik dit jaar CHAINS 2011. Mijn naam is Aldo Brinkman en ik ben beter bekend van de Nederlandstalige weblog www.scheikundejongens.nl. Sinds een paar jaar schrijf ik samen met een vriend van me elke week een aantal stukjes over de dingen die ons opvallen aan wetenschap, de samenleving en scheikunde in het speciaal. Met kritisch optimisme zal ik 28, 29 en 30 november verslag doen.

CHAINS 2011 is hét Nederlandse congres voor de wetenschappelijke scheikundigen. Omdat honderd jaar gelden Marie Curie de Nobelprijs voor de scheikunde kreeg, vieren wij dit jaar het Internationale Jaar van de Chemie. Een reden voor de organisatie van CHAINS 2011 om groots uit te pakken. Anderhalf duizend wetenschappers zullen zich drie dagen lang in DeFabrique in Maarsen verzamelen om te praten over de huidige stand van de Nederlandse wetenschap. Acht keynote speakers waaronder een Nobel-laureaat, zes parallelle spreeksessies, twee postersessies, drie KNAW Van’t Hoff lezingen, een Marie Curie lezing en de uitreiking van de KNAW Gouden Medaille.

Een meer-dan-ambitieus bijproject is CHAINSreaction: vier vraagstukken die schreeuwen om een oplossing zullen beantwoord worden op het congres. Welke slimme materialen zijn de toekomst; hoe maken we een levende (synthetische) cel; hebben we een BioBased Economy (gebaseerd op niet-fossiele brandstoffen) nodig om de toekomst te overleven; en een nog nader te bepalen vraagstuk. Deze uitdagingen komen uit De Nederlandse Wetenschapsagenda, een uitgave van de Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen (KNAW). De oplossing van déze vragen leiden direct tot een betere, schonere en gezondere samenleving. Ondanks dat het vooral wetenschappers zijn in Nederland die over deze vragen nadenken, verbetert het ook de rest van de wereld.

Maar terug naar de nuchtere belevingswereld: hoe gaat dat aangepakt worden? Kennis en begrip zijn de eerste stappen naar die utopische betere wereld. Diezelfde stappen zullen gezet worden tijdens CHAINS 2011. Daar zullen wetenschappers samenkomen om elkaar te vertellen waar ze mee bezig zijn, en daar zal ík aanwezig zijn om dat te verslaan. Als nieuweling in de wondere wereld van de wetenschap en als groentje in de wereld van de wetenschapsjournalistiek. Hier, op deze weblog op de site van CHAINS 2011 zal ik mijn ervaringen opschrijven en — belangrijker nog — zal ik ook mijn eigen gedachtes over het congres opschrijven.

Update: Ons avontuur bij DWDD ging vanavond niet door, maar we werden wél geïnterviewd door Radio 1. Luister het gesprek hier terug.

Dit jaar gaat de Nobelprijs voor de scheikunde dus naar Daniel Shechtman, voor zijn ontdekking van quasi-kristallen.

Om uit te leggen wat quasi-kristallen zijn, zal ik eerst uitleggen wat gewone kristallen zijn. Volgens de oude definitie, is een kristal een materiaal met een repeterende basiseenheid. Stel je een eenvoudige tegelwand voor met witte tegels. Omdat de tegels zo netjes tegen elkaar aan zitten, herken je al snel een structuur met 2 soorten symmetrie. De eerste is ‘translatie-symmetrie’: als je een tegel denkbeeldig zou verschuiven, komt hij over een andere tegel heen te liggen. De andere symmetrie heet ‘rotatie-symmetrie.’ Omdat de tegels vierkant zijn, zou je een tegel denkbeeldig 90º kunnen draaien, zo dat hij weer precies over een andere tegel heen zou passen. En nog eens 90º, en nog eens. Zou je voor een vierde keer draaien, 360º dus, dan kom je weer op de originele plek uit. Badkamertegeltjes mogen alleen 1/4 deel (90º) gedraaid worden, maar in het algemeen mogen kristallijne structuren alleen 1/2 deel, 1/3 deel, 1/4 deel of 1/6 deel gedraaid worden. De rest is “verboden.”

Een andere speciale eigenschap van een kristal heeft te maken met verstrooiing van straling. Zou je straling op een monster stralen — niet zichtbaar licht, maar röntgenstraling — dan verstrooit die straling in een typisch spikkelpatroon. Aan de hand van dat spikkelpatroon zou je iets kunnen zeggen over de kristalstructuur van het monster. Hier rechts is zo’n verstrooiingspatroon te zien. Als je goed kijkt, zie je dat als je dit patroon 1/6 (360º/6 = 60º) deel zou draaien, dat je dan op hetzelfde patroon uitkomt. Dat betekent dat het kristal dat dit verstrooiingspatroon oplevert, óók steeds 1/6 deel gedraaid kan worden. Denk terug aan het tegelpatroon in het voorbeeld hierboven, dat steeds 1/4 deel gedraaid kon worden.

Nu hebben we de oude theorie van kristallografie op twee manieren beschreven: op een grote schaal (röntgenverstrooiingspatronen) en op de kleine, atomaire schaal (repeterende eenheden die kunnen transleren en roteren). En nu komt de clou van de Nobelprijs van dit jaar: professor Dan Shechtman heeft een materiaal ontdekt dat wél een verstrooiingspatroon heeft, maar géén translationele symmetrie heeft. Eigenlijk geen kristal dus, volgens de oude theorie. Sterker nog, de verstrooiingsstructuur die prof. Shechtman heeft gemeten, had een rotatie-symmetrie van 1/5 deel. En dat is verboden!

Helaas stuitte professor Shechtman op veel verzet. Heel veel verzet. Hij werd bespot en werd gedwongen om zijn baan op te zeggen. Zelfs een andere Nobelprijswinnaar, Linus Pauling, weigerde zijn werk te geloven. Shechtman ging weg bij zijn onderzoeksgroep en jaren later vond hij andere wetenschappers die samen met hem het experiment wilden controleren. Samen met hen publiceerden ze het onderzoek in 1984 en langzaam maar zeker veranderen andere wetenschappers hun mening. Op de lange termijn kreeg Shechtman het respect dat hij verdiende, weer terug. Maar tot die tijd had hij het volgens mij niet gemakkelijk. Ook wetenschappers zijn mensen en ook zij wijken niet graag af van wat ze vroeger geleerd hebben. Maar, zoals professor Shechtman het zelf zegt: “als je een wetenschapper bent, en je gelooft je eigen resultaat, vecht er dan voor. Vecht voor de waarheid. Luister naar anderen, maar vecht voor waar je in gelooft.”

Hoe die ontdekking van Shechtman nou precies in z’n werk ging, vertelt hij in dit uitstekende interview.

http://www.youtube.com/watch?v=EZRTzOMHQ4s

Meer info over de Nobelprijs voor de scheikunde van dit jaar vind je hier:

• Officiële Nobelprijswebsite
• Wetenschap24
• Kennislink
• Periodic Table of Videos
• Groei je eigen kristallen

Het eerste TED-praatje gaat over wat er zal gebeuren als we dat niet doen. David Keith is een klimaatwetenschapper en afgezien van dat ik het niet altijd met zijn strategieën eens ben, is hij wel heel eerlijk (“…this hasn’t been peer reviewed yet…”) en creatief.

Het tweede praatje, door Juan Enriquez, gaat over wat nou ‘bio-energie’ is. Bio-energie is geen ethanol, het is niet de opwarming van de aarde, maar het is olie, aardgas of steenkool. Ik geef toe dat deze meneer een stuk monotoner is en soms (eigenlijk de hele tijd) wel erg kort door de bocht gaat, maar hij heeft zeker wel interessante standpunten. Al ben ik het niet eens met zijn opmerking “We moeten fossiele brandstoffen gaan zien als biologische energie, in plaats van chemische energie of engineering-energie” omdat ik niet zulke dingen ken als biologische energie of engineering-energie. Natuurlijk is deze meneer een hele cynische en zijn manier van denken is sterk commercieel en biologisch, maar toch is het interessant om eens naar zijn standpunt te luisteren.

Wat ik zo speciaal aan prof. MacKay vind, is zijn manier van uitleggen. Klimaatverandering en energiebesparing zijn geen gemakkelijke onderwerpen. Alleen al de wetenschappelijke concepten zijn niet eenvoudig, dus als daar dan ook nog eens morele en culturele overwegingen bij komen, is het goed te begrijpen dat de discussies snel uit de hand kunnen lopen. Ik denk dat het onze plicht als wetenschappers is, om niet-deskundigen uit te leggen zijn wat de feiten zijn. Een extreem handig middel is het concept van prof. MacKay: de gloeilamp. In een eerder filmpje van hem hier, konden we horen hoe hij uitlegde dat een 40 watt lamp elke dag 1 kilowattuur (kWh) gebruikt. Omdat joules en watturen lastige eenheden zijn om mee te rekenen — die eenheden zeggen niet veel mensen wat — introduceert hij de lamp. 24 uur een lamp aan laten is een duidelijk concept. Al het energiegebruik omrekenen naar eenheden van “gloeilampen” is een handig gedachtenexperiment.

Als wij, de Scheikundejongens, diep in ons hart kijken, zullen we ontdekken dat we alleen maar willen uitleggen. Dit soort vereenvoudigende concepten zijn hierin verschrikkelijk belangrijk.

Prof. MacKay is adviseur voor de Britse overheid. Hij adviseert de overheid over energie en klimaatverandering. Om de gevolgen van beslissingen over energie duidelijk te maken in het jaar 2050, heeft hij een een webtool gemaakt. Het is een programmaatje op het Internet waarmee iedereen kan “uitrekenen” wat elke energiebesparing voor nut heeft. Het is niet echt uitrekenen, maar meer het aanvinken van beslissingen. Een korte introductie door prof. MacKay zelf:

http://www.youtube.com/watch?v=lL1iyG2_hOQ

Ik vind dit een heel erg interessante gedachte: zelf kunnen zien wat elke overweging voor gevolgen heeft voor het jaar 2050. Geen geklier met moeilijke formules, niks vergeten en geen “ja maar…”. Als we meer en meer energie willen gebruiken, zullen er ook meer manieren moeten komen om energie op te wekken. Maar als we bepaalde manieren niet willen, dan zullen we ook minder energie moeten gaan gebruiken. Simpel als dat. Ik heb zelf even met de tool gespeeld en ik denk dat dit wel een interessante optie is:

Klik op de afbeelding om te zien of dit een realistisch idee is.

De daadwerkelijke webtool vind je hier en meer informatie over de tool hier. Er is onder het tabblad “Story” ook interessante achtergrondinformatie te vinden. Bekijk ook zeker eens de “Example Pathways”. Laat me alsjeblieft weten wat jullie van dit soort websites vinden, in de commentaren hieronder. Zou er ook een Nederlandse variant moeten komen? Is dit interessant voor het Nederlands scheikundeonderwijs?

Ruim een eeuw geleden, was de natuurkunde af. Dat was in ieder geval de consensus, dat was wat de meeste natuurkundigen geloofden. Er moesten nog wel een hoop dingen gemeten worden, maar hoe die dingen gemeten moesten worden, was al duidelijk. Toen kwam de Duitse Max Planck langs en zei slimme dingen. Veel gedoe en opeens wisten we niets meer. Zo dachten we dat we vast zaten en alles wisten wat er te weten viel, en zo wisten we dat we absoluut niets begrepen.

Nu, honderd jaar later, weten we nog steeds niet goed wat zwaartekracht is, laat staan waar het vandaan komt. Voor alle scholieren die hun Engels nog even bij willen schaven én net zo opgewonden raken van de hoeveelheid dingen die we niet weten, het volgende filmpje.

Via de PhD Comics.