De Magie van Wetenschap

In het programma De Magie van Wetenschap van de omroep HUMAN worden zeven briljante wetenschappers geportretteerd uit allerlei disciplines: van wiskundige Hendrik Lenstra en theologe Ellen van Wolde tot stamcelonderzoeker Hans Clevers. Het programma wordt gepresenteerd door mathematisch fysicus, en tevens voorzitter van de Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen, Robbert Dijkgraaf.

Afgelopen zondag was het de beurt aan theoretisch fysisch-chemicus Theo Odijk. Odijk kreeg op zijn zevende een scheikundeboek van zijn vader en was gelijk verkocht. Ook ontdekte hij al vroeg zijn liefde voor wiskunde. Tekenend is bijvoorbeeld dat hij als tiener raketten bouwde en dat hij van te voren wou kunnen uitrekenen hoe hij een raket moest bouwen om een bepaalde hoogte te kunnen bereiken.

Odijk is door rugproblemen al een tiental jaar aan bed gekluisterd. Dit is erg vervelend, maar tegelijk geeft hem dit wel de tijd om diep over van alles na te denken. Een erg indrukwekkende reportage. Bekijk de aflevering hieronder of op uitzendinggemist. Andere afleveringen uit deze serie vind je hier.

Get Microsoft Silverlight
Bekijk de video in andere formaten.

Waarom sneller autorijden dom is

Het nieuwe kabinet heeft een heleboel nieuwe plannen. Als student ben ik het natuurlijk niet eens met de meeste plannen die te maken hebben met onderwijs en als onderzoeker ben ik het niet eens met een aantal van de investeringsplannen. Al die ideeën hebben voors en tegens en daar zou ik ellenlange artikelen over kunnen schrijven. Iedereen zou z’n ongezouten mening kunnen geven en met opgeheven kin zouden we uitgepraat raken.

Nu is er een discussie waar we erg kort over kunnen zijn, die ik graag even wil behandelen. Een simpele ja/nee-kwestie. Moeten we dit doen, of niet. Er wordt ook erg kort gesproken over deze kwestie, maar helaas komt de tegenpartij op een andere uitkomst dan ik. En een erg domme uitkomst ook. Ik zal het jullie uitleggen. De stelling:

Is het een goed idee om de maximum snelheid op bepaalde autosnelwegen te verhogen van 120 km/h naar 130 km/h?

Natuurlijk is het lekker om wat harder op het gaspedaal te kunnen drukken, maar getallen liegen niet, dus we doen een sommetje. Meestal zitten we in de auto om ergens te komen, dus de eerste vraag die we onszelf stellen is de volgende:

Hoeveel sneller is het als een auto van Groningen naar Weert rijdt (~300 km) en in plaats van de volle afstand 120 km/h, 130 km/h rijdt?

Dan is er nog een tweede vraag die wij onszelf moeten stellen. We geven om het milieu, dus is de volgende deelvraag:

Hoeveel meer brandstof verbruikt een auto die van Groningen naar Weert rijdt (nog steeds ~300 km) en in plaats van de volle afstand 120 km/h, 130 km/h rijdt?

Beiden niet zo lastig uit te rekenen, toch? Als je het leuk vindt (en dat doe je), stop hier met lezen en reken het zelf eerst even uit. Of als je geen pen en papier bij de hand hebt, doe een snelle berekening of gok uit je hoofd.

(300 km) / (120 km/h) = 2,5 h
(300 km) / (130 km/h) = 2,31 h
2,5 h - 2,31 h = 12 minuten

Als je het héle stuk 130 km/h zou rijden, ben je 12 minuten sneller.

Dan het brandstofverbruik. Eerst dit: 1 L brandstof is direct om te rekenen tot ~2,5 kg CO2, dus brandstofverbruik uitdrukken in liter of gram CO2 komt op hetzelfde neer. De belangrijkste bijdrage aan snelheidsafhankelijk verbruik zit ‘m in de luchtweerstand. De luchtweerstand schaalt met het kwadraat van de rijsnelheid — het motorvermogen is het product van de uitgeoefende kracht en de rijsnelheid en schaalt dus met de derde macht van de rijsnelheid. Dat betekent dat als een auto x keer zo hard zou rijden, hij x2 keer zoveel arbeid moet verrichten. Lang verhaal kort:

[(130 km/h) / (120 km/h)]2 = 1,174

Dat betekent dat een auto die 130 km/h rijdt, 17 % méér brandstof verbruikt dan eenzelfde auto die 120 km/h rijdt. Om dit in context te zetten: een auto kan 300 km met 130 km/h rijden, maar op dezelfde tank kan hij ruim 350 km rijden bij 120 km/h (van Groningen tot voorbij Brussel). Samengevat: om 7 % eerder op de plaats van bestemming aan te komen, verbruikt een auto 17 % meer brandstof.

Kortom, welke prutser heeft bedacht dat deze snelheidsverhoging een goed idee is? Mijn advies: afzetten en vervangen door een bèta.

Dank voor het na-rekenen Freddy

Chemische tuin deel 2

Een jaar geleden schreef ik al eens iets over de chemische tuin. Een langdurig experiment dat vooral mooi is. Destijds beloofde ik meer te vertellen over de harde theorie achter de chemische tuin, maar dat is er nooit van gekomen. Gelukkig is daar de Periodic Table of Videos.

Mathematica

Er zijn een aantal computerprogramma’s waar ik extreem blij van word. Soms zijn dit programma’s waar geen equivalent van bestaat, soms gênant veel uitgebreider dan die van de concurrent. Je voelt aan alles dat er tijd en energie in is gestoken, dat het veel gebruikt wordt en dat er veel mensen verliefd op zijn. Een van die programma’s is Mathematica. Alleen de naam al is mooi en eenvoudig.

In 1988 kwam de eerste versie uit van Mathematica en twee weken geleden versie 8. Dit is direct al het eerste dat diep respect af dwingt: 28 jaar in de computerwereld overleven, is enorm. Mathematica is bedacht en gemaakt door Stephen Wolfram. Hij schreef zijn eerste wetenschappelijke artikel toen hij 15 was, heeft theoretische fysica gestudeerd en is nu een gerespecteerde wetenschapper. Zijn programma wordt in enorm veel velden gebruikt, zo ook in de scheikunde. Als ik iets simpels moet programmeren, pak ik meestal Mathematica erbij. Het leuke is dat er meer dan 3000 functies beschikbaar zijn, zodat je niet precies uit hoeft te schrijven wat je eigenlijk wil. 1+1 geeft 2 en Integrate[2,x] geeft 2x. Normaal is het programmeren van een integraal uitrekenen niet zo simpel, dus scheelt dit veel tijd. Twee nadelen van Mathematica zijn de prijs (€150 voor studenten; €295 voor privégebruik) en het formele taalgebruik (wat je schrijft is wat je krijgt).

Een jaar geleden schreef ik al over Wolfram|Alpha. Dit is een project dat uit Mathematica komt en waarbij feiten beschikbaar worden gemaakt voor iedereen. In tegenstelling tot Wikipedia is alle data betrouwbaar en kun je als student of wetenschapper hiernaar refereren als bron. Omdat Wolfram|Alpha gebouwd is op Mathematica, zou de gebruiker formeel taalgebruik moeten invoeren om exacte antwoorden te krijgen, maar omdat er zoveel mensen natuurlijke talen gebruiken (“how long is the emipire state building”) krijgen linguïsten een enorme set aan data. Er kan onderzocht worden hoe mensen het liefst vragen stellen aan een computer waardoor Wolfram|Alpha weer verbeterd kan worden.

Dit jaar gaf Stephen Wolfram een praatje op TED. Daar vertelt hij in 20 minuten over zijn zoektocht om kennis berekenbaar te maken. Hij vertelt over hoe hij begon met Mathematica en “A New Kind of Science”, en uitkwam op Wolfram|Alpha. Hij spreekt ook over wat berekenbare kennis nou betekent voor de wetenschap en hoe hij eerst dacht dat hij een heel stel hersenen zou moeten simuleren om dit te bereiken. Tot slot vraagt hij zich hardop af hoe de wetenschap de absolute natuurwetten kan achterhalen en of dat überhaubt wel lukt met een computersysteem als deze. Het praatje is in 20 talen ondertiteld, maar pas op, het is van een hoog intellectueel niveau.

Een hemel voor documentaire-liefhebbers

Bij tijd en wijle surf ik met mijn bladeraar naar een aangename stek op het Internet: TED. Daar worden fantastische praatjes verzameld die tussen de 2 minuten en 2 uur duren. Er gaat genoeg geld om in het organiseren van dit soort lezingen en de opnames zijn vrij te bekijken en te distribueren. En dat doen we dan ook graag als er wat moois tussen zit.

Nu struikelde ik net op een soortgelijk initiatief: Documentary Heaven. De hemel voor alle documentaire-liefhebbers. Sinds juli 2009 hebben de makers zich maar één doel gesteld: interwebbers vermaken met documentaires. Tot nu toe zijn er al meer dan 1250 video’s. Helaas zijn de meeste in een verschrikkelijke kwaliteit, in het Engels, flash en met een beetje reclame, maar er zitten wel juweeltjes tussen. Ik denk dat veruit de beste die ertussen zit, “The Pleasure of Finding Things Out” is, over Richard Feynman.

Een aantal andere interessante documentaires omvatten, maar zijn niet gelimiteerd tot: “The Six Billion Dollar Experiment” over de LHC, “Absolute Zero” over de zoektocht naar het absolute nulpunt en “Hoffman’s Potion” over LSD en de chemicus Albert Hoffman. Have a nice friday.

Dank voor de tip Ionica