Categorie: Maar waaróm nou?

Een kort grafisch overzicht van wat we niet weten

De eindexamens zijn bezig en dat betekent dat een hoop middelbare scholieren straks aan de volgende stap in hun leven gaan beginnen. Het VWO leidt scholieren op, zodat ze straks aan de universiteit kunnen beginnen. De universiteit leidt op diens beurt weer op, om onderzoeker te worden. En onderzoekers kijken naar alles wat we niet weten.

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.

Homeopatie werkt niet

Homeopathie is een ‘alternatieve geneeswijze’. Dat betekent dat de theorie van de homeopathie geen onderdeel uitmaakt van de moderne wetenschap. We weten dat homeopathie niet werkt en niet deugt als theorie.

In de homeopathie worden geneesmiddelen opgelost en daarna verdund. Door op een bepaalde manier te verdunnen, zou de werkzaamheid toenemen, naar mate er meer verdund wordt. Dit gaat natuurlijk direct in tegen de regel in de geneeskunde en farmacie, waarin werkzaamheid en giftigheid juist positief afhangen van de concentratie: hoe geconcentreerder het geneesmiddel, hoe werkzamer het wordt. Na een te hoge concentratie is de werking te sterk, worden de bijwerkingen te sterk en maakt dat het giftig. In de homeopathie worden geneesmiddelen juist meer werkzaam naarmate ze meer verdund worden.

Een andere tegenstelling in de homeopathie heeft ook te maken met verdunningen. Er zou namelijk oneindig vaak verdund kunnen worden. Een zuiver geneesmiddel wordt de (moeder)tinctuur genoemd, die verdund kan worden tot meer werkzame verdunningen. Tien maal verdunnen wordt ook wel D1 genoemd, honderd maal verdunnen D2, et cetera. D60 is de meest gebruikelijke verdunning die goed genoeg werkt voor de meeste toepassingen. Dat betekent dat 1 op de 1060 moleculen in de (hypothetisch perfecte) oplossing, de originele tinctuur is. Vergelijk: in 1 liter water zitten 1025 moleculen. Helaas zijn er op aarde veel en veel minder moleculen dan dat, dus de kans dat je in je homeopathisch verdunde D60-medicijn werkzame stof zal vinden is nul.

Een laatste tegenstelling tussen homeopathie en de moderne wetenschap die ik wil noemen, is de kijk op het lichaam. In de wetenschap wordt het lichaam gezien als een verzameling chemische reacties. Dat zijn allemaal kleine mechanismes die op elkaar inspelen en ziekte is op die manier een defect in een van de mechanismen. In de homeopathie daarentegen is ziekte een verstoring in de levenskracht van een mens of dier. Zo’n verstoring wordt nooit veroorzaakt door iets van buitenaf, zoals bacteriën of virussen, maar door een negatieve state-of-mind. Die verstoring moet niet hersteld worden door een tegengestelde kracht uit te oefenen, maar moet verholpen worden door juist een gelijke kracht uit te oefenen. Een medicijn tegen malaria zou dezelfde symptomen moeten geven op een gezond persoon, als malaria zelf.

Nu wil ik een heel belangrijk punt maken: homeopathie werkt niet. Dat betekent niet dat homeopathische medicijnen geen effect hebben, maar dat de theorie niet deugt en niet uitlegt hoe ziekte en genezing werkt.

Een tinctuur of een homeopathisch verdund medicijn — dat wil zeggen dat er geen werkzame moleculen in het medicijn zitten — kán wel een resultaat hebben. Dit resultaat wordt toegeschreven aan het placebo-effect. Dit is een zuiver psychologische effect dat sterk wordt bepaald door de culturele achtergrond van de patiënt. Het beeld van de patiënt over de werking van een medicijn is sterk verantwoordelijk voor het daadwerkelijke effect van het medicijn. Het placebo-effect is niet hetzelfde als homeopathie, omdat het een goed bewezen theorie is, die wél onderdeel is van de moderne wetenschap. Helaas wordt het nog maar matig begrepen, omdat er erg veel factoren meespelen in de psychologie, maar dat betekent niet dat het niet waar is. In het onderstaande Engelstalige filmpje hieronder kun je meer leren over de rare resultaten van het placebo-effect.

Nogmaals: homeopathie is een theorie die niet waar is — dat wil zeggen, geen onderdeel is van de wetenschap — en de positieve resultaten van homeopathische medicijnen zijn niet sterker dan het placebo-effect.

Over de Bunsenbrander

Vorige week donderdag was de 200ste geboortedag van de Duitse scheikundige Robert Bunsen (1811–1899). Zelfs Google vierde dat met een speciale Google Doodle. Chemici kennen Bunsen voornamelijk van de brander die zijn labassistent en hij uitvonden. Zelfs nu wordt die soort branders nog op menig laboratorium gebruikt om reactiemengsels te verwarmen, glaswerk te steriliseren of glas zacht genoeg te maken om het te kunnen bewerken.

De bunsenbrander werkt eenvoudig: door een rechtopstaand metalen koker wordt (meestal) methaangas gestuwd, dat bovenaan verbrand. Onderaan de koker zitten een aantal gaatjes waarmee lucht bijgemengd kan worden. Hierdoor komt er meer of minder zuurstof in het gasmengsel en wordt het methaan onvolledig of volledig verbrand. De onvolledige verbranding geeft een gele vlam van gloeiende roetdeeltjes; de volledige verbranding geeft een ruisende blauwe vlam. De blauwe vlam bestaat uit twee delen: een buitenste, lichtblauwe vlam en een binnenste donkerder blauwe vlam. Het heetste gedeelte van de vlam is het topje van de binnenste blauwe vlam, het minst hete gedeelte de rest van de binnenste blauwe vlam.

Iedere rechtgeaarde chemicus kent Bunsen natuurlijk van zijn bunsenbrander, maar wat niet veel mensen weten, is dat hij indrukwekkend onderzoek heeft verricht naar de het licht dat bepaalde elementen uitzenden door verwarming. Als een zuiver element verwarmd wordt, nemen de atomen in het materiaal beetjes warmte op. Na een tijdje kunnen die atomen die warmte weer los laten. Omdat atomen maar hele strikte hoeveelheden warmte op kunnen nemen, kunnen ze ook maar diezelfde hoeveelheden warmte los laten. Die energieën kunnen we zien als uitgezonden licht. Vroeger op de middelbare school had ik een zwart/wit BINAS, met maar een paar kleurenpagina’s. Een aantal van die kleurenpagina’s gingen over de speciale energieën (kleuren licht) die atomen op konden nemen en los konden laten: emissie en absorptie spectra.

Door zijn onderzoek naar die spectra, ontdekte Bunsen samen met zijn collega Gustav Kirchhoff, de elementen rubidium en cesium. Die laatste kennen jullie vast wel. Als je namelijk een brokje cesium in water gooit, reageert het heftig. De video van de Periodic Table of Videos (PToV) hierover is zeker de moeite waard. Een andere video van de PToV gaat over Robert Bunsen:

Tot slot: het verhaal gaat dat Robert bij zijn geboorte 200 gram woog, en dat “zijn luchtpijp dicht zat.”

Mogen mensen een mening hebben over wetenschap?

Wie mag er op welk moment zijn mening geven? Sinds Pim Fortuyn rond 2001 zich met de nationale politiek ging bemoeien, was dit een enorm belangrijke vraag. Het antwoord is ondertussen bijna gelijk aan onze Zeitgeist: iedereen zou alles moeten kunnen zeggen. Ik weet niet of ik het daarmee eens ben.

Laten we onderscheid maken tussen meningen (ik vind chocoladetaart lekker), feitelijkheden (Nederland ligt in Europa) en dingen waarover je in discussie kan gaan omdat ze niet zeker zijn (een achtdaagse week zal op de lange termijn voor wereldvrede zorgen). Over die eerste twee is niet te onderhandelen. Voor de stellingen kunnen argumenten verzameld worden, maar het is onmogelijk om het ermee oneens te zijn. Iedereen die ontkent dat ik chocoladetaart lekker vind, is een leugenaar.

Maar nu de politiek. Politiek is het proces waarbij mensen of een groep mensen een collectieve beslissing maken. In onze democratie is er een groep mensen die voor een veel grotere groep mensen beslissingen maakt. Zij beslissen of we soms 130 in plaats van 120 km/h mogen rijden en of dat nanomaterialen verboden moeten worden. Die kleine groep mensen maakt alle beslissingen, gebaseerd op wat waarheid is. Helaas zijn er een heleboel dingen niet te controleren (zal een achtste dag mensen écht gelukkiger maken), dus worden er maar schattingen gemaakt. En over dat soort inschattingen gaan de meeste discussies in de politiek.

Helaas pindakaas, ik beschrijf hier een ideale wereld. We gaan er namelijk vanuit dat de politici genoeg tijd hebben om zich te informeren, maar belangrijker nog: we gaan ervan uit dat ze slim genoeg zijn om beslissingen af te kunnen wegen. Politici zijn meestal namelijk niet opgeleid in meer dan één vakgebied, sterker nog, het vakgebied waar de meeste politici over beslissen heeft absoluut niks te maken met waar ze voor opgeleid zijn. Dit is een kort-door-de-bocht argument om aan te geven waarom politici meestal geen verstand hebben van hoe ze feiten over een bepaald onderwerp moeten interpreteren.

Laten we er nu vanuit gaan dat politici slimmer zijn dan de meeste mensen. Lijkt me niet een hele onredelijke aanname. Mijn stelling is nu, dat de meeste politici maar matig — niet slecht, maar matig — in staat zijn, de meeste van hun beslissingen goed te maken. Ik vind dat er meer mensen bij politieke beslissingen betrokken moeten worden, die speciaal van maar een klein aantal dingen verstand hebben. Die mensen heten natuurlijk “specialisten”, “deskundigen” of soms zelfs “wetenschappers.” Ik heb er namelijk absoluut geen vertrouwen in dat er tegenwoordig veel mensen in de politiek zitten die erg veel verstand hebben van de gespecialiseerde dingen waarover ze beslissen. Het is namelijk zelfs voor wetenschappers lastig om gevaren en kansen in te schatten, dus mensen die er niet voor hebben geleerd, zullen die inschattingen alleen nog maar slechter doen.

Een extreem voorbeeld ging toevallig deze week viral op Internet. Een Tweede Kamerlid Lilian Helder brak mijn klomp door de volgende domme dingen te zeggen:

Een uitspraak als “ik vind dat je persoon A niet met persoon B mag vergelijken” is belachelijk. Wat jij daarover vindt is natuurlijk volstrekt onafhankelijk van de waarheid. Jij kan best vinden dat ik geen chocoladetaart lust, of dat Nederland niet in Europa ligt, maar de waarheid is de waarheid. Ongeacht je mening. Als er nou zulke domme mensen in de Kamer zitten, wil ik echt Nederland oproepen om eens serieus na te denken over de hoeveelheid deskundigen die beslissingen maken. Ook wil ik de politiek oproepen om misschien eens na te gaan denken over een CITO-toets voor mensen die in de Kamer willen.

Filmpje via Dumpert, comic van DoYouKnowFlo?

Ode aan superlijm

Afgelopen zaterdag, 26 maart, is Harry Coover op 94-jarige leeftijd overleden. Ik had nog nooit van de beste man gehoord, maar hij blijkt een belangrijke ontdekking op zijn naam te hebben staan: superlijm. Coover studeerde en promoveerde aan de Cornell Universiteit (VS) en werkte veertig jaar lang voor Kodak: van 1944 tot 1973 als chemicus en van 1973 tot 1984 als vicepresident van het bedrijf. Na zijn pensioen bleef hij nog bij Kodak betrokken als adviseur en in 2009 kreeg hij de National Medal of Technology and Innovation uitgereikt door president Obama. Na zijn lange carrière had hij welgeteld 460 patenten op zijn naam staan. Één daarvan kennen we allemaal: superlijm. Maar wat is superlijm eigenlijk en hoe werkt het?

Superlijm en varianten zoals secondelijm bestaan uit een verzameling organische stoffen die onder de cyanoacrylaten vallen. Een cyanoacrylaat is een ester van cyanoacrylzuur en een alcohol zoals methanol of ethanol. Verder bevat een cyanoacrylaat nog twee kenmerkende groepen: een dubbele binding tussen twee koolstofatomen (C=C) en een cyano-groep (-C≡N).

De originele superlijm bestaat uit methylcyanoacrylaat (in de figuur hieronder, voor de pijl). De eigenschappen van de lijm zijn te beïnvloeden door de methylgroep (-CH3) te vervangen door iets anders. Voor bijvoorbeeld medische toepassingen wordt butyl– of octylcyanoacrylaat gebruikt. Laatstgenoemde is wat minder sterk, maar tegelijk ook wat flexibeler.

Maar hoe plakt superlijm dan? Methylcyanoacrylaat is een vloeistof, maar als het in contact komt met een beetje vocht (uit de lucht, of van de oppervlakken die je wilt lijmen), gaat het polymeriseren. Daardoor ontstaan hele lange ketens van wat heet poly(methylcyanoacrylaat) (zie figuur hierboven, na de pijl). Hierdoor wordt de lijm hard. De twee oppervlakken die je wilde lijmen, worden nu bij elkaar gehouden door de vanderwaalskrachten tussen het oppervlak en de lijm. Dat werkt vooral goed als de oppervlakken een klein beetje ruw zijn. Aangezien de lijm in het begin een vloeistof was, worden alle kleine oneffenheden in het oppervlak goed opgevuld. Daardoor is er veel contact-oppervlak en dus veel vanderwaalsattractie.

De polymerisatie van superlijm verloopt razendsnel, veelal binnen 10 seconden. Dat is natuurlijk heel handig, maar wel een reden om te zorgen dat je het niet op je vingers krijgt. Je vingers zijn tenslotte ook vochtig, dus die plak je met superlijm binnen enkele seconden aan elkaar.

Coover is helaas niet rijk geworden van zijn uitvinding. Toen superlijm populair werd, was het patent alweer verlopen en mochten ook andere fabrikanten cyanoacrylaten gebruiken als lijm. Meer over de ontdekking van superlijm zie je in de video hieronder, gemaakt door de United States Patent and Trademark Office vanwege het winnen van de eerder genoemde National Medal.