Zware kost – Pagina 5 – Scheikundejongens

Nieuw imago van de scheikunde: Het Ontstaan van Het Leven

Om duidelijk te maken waarom een vakgebied belangrijk is, is het behulpzaam om een “Het Belangrijkste Onopgeloste Probleem” en een “Het Belangrijkste Opgeloste Probleem” te hebben. Die problemen zouden voor iedereen te begrijpen moeten zijn. Ik denk dat het Belangrijkste Onopgeloste in de natuurkunde The Big Bang is (wat gebeurde er de eerste seconde in het heelal?); het Belangrijkste Opgeloste in de biologie is The Origin of Species (hoe differentiëren soorten zich?) en de wiskundigen hebben de priemgetallen.

Het ultieme toonbeeld van de chemie van tegenwoordig is het periodiek systeem der elementen. Je zou kunnen zeggen dat dit het Belangrijkste Opgeloste probleem is. Iedere rechtgeaarde chemicus voelt zich min of meer aangetrokken tot de elementen en het is het ultieme overzicht van de chemie. Maar dat is maar lastig te begrijpen voor niet-chemici. De man op de straat heeft natuurlijk helemaal niks te maken met zuivere elementen. Hoe vaak worden de begrippen ‘lucht’ en ‘zuurstof’ wel niet door elkaar gehaald? En wie weet nou de voordelen van van een periodiek systeem in deze vorm op te noemen, boven andere soorten systemen?

Als Ultiem Probleem zou ik graag het volgende willen promoten: het ontstaan van het leven.

Stanley Miller in 1953, werkt hier aan het Urey--Miller experiment.

Een van de beroemdere pogingen om te begrijpen waar het ontstaan van het leven om draait, is het Urey–Miller experiment. Daarin is gekeken of de bouwstenen die nodig zijn voor leven, spontaan kunnen ontstaan bij bepaalde omstandigheden (zoals luchtvochtigheid, zuurgraad, etc.). Urey en Miller verwarmden water, methaan, ammonia en waterstofgas in een gesloten systeem, leidden dat door een buizensysteempje, lieten bliksem (stroomschokjes) door het gasmengsel en lieten dat weer neerslaan. Na een week werd de “oersoep” bekeken en er werden onder andere aminozuren, suikers, bouwstenen voor nucleïnezuren (DNA en RNA) en glycerine gevonden. Een her-analyse van hun bevindingen in 2008 toonde aan dat ze 22 verschillende aminozuren hebben geproduceerd. Met een vrij simpele scheikundige opstelling zijn de bouwstenen voor leven gemaakt.

Terug naar de Ultieme Vragen. Wat de precieze omstandigheden waren, toen leven ontstond, is natuurlijk praktisch niet te achterhalen. Maar wat wel te achterhalen is, zijn alle mechanismen die nodig zijn om leven te maken. Om aminozuren en suikers te maken uit water, methaan en ammonia (etc.) is nogal wat organische chemie nodig. Om van vetzuren mooie cellen te maken, is veel fysische chemie nodig (zelf-assemblage). En om te begrijpen hoe zoveel elektriciteit zoveel reacties kan laten verlopen, is anorganische chemie nodig. De rol voor biochemici is natuurlijk duidelijk (bijv. hoe vormden de eerste enzymen?). Het onderzoek naar alles wat om dit vraagstuk heen zit, is natuurlijk veel interessanter dan het uiteindelijke antwoord. De reis is belangrijker dan de spreekwoordelijke bestemming.

Natuurlijk zijn er ook nadelen aan dit verhaal. Veel mensen zullen natuurlijk denken dat dit een biologisch probleem is. Ik denk dat de basale vragen in dit Probleem bijna allemaal chemisch van aard zijn. Op het moment dat er cellen gevormd zijn, is er namelijk leven, en dan begint de evolutie. Dat is dan wel weer harde biologie: het ontwikkelen van soorten. Maar totdat de kleinste eenheid van leven (de cel) er niet is, is er geen biologie.

Een ander groot nadeel aan deze promotie heeft ook te maken met de biologie. Niet alle godsdiensten zijn zo gecharmeerd van de evolutietheorie. Zo hoeft — als Het Ontstaan van Het Leven aangenomen wordt als toonbeeld van de chemie — geen steun van een aantal godsdiensten te verwachten. Natuurlijk is het een discussie op zich waard, of kerk en wetenschap zo goed samen gaan, maar misschien kan ik het daar beter een andere keer over hebben.

Ik ben ervan overtuigd dat Het Ontstaan van Het Leven een goed verhaal is, vergelijkbaar met de oerknal en de evolutietheorie. Helaas is de relevantie niet zo duidelijk als in onderzoek naar medicijnen, en blijft Het Ontstaan van Het Leven voor een lange tijd een Onopgelost Probleem, maar in ieder geval is het veel beter te begrijpen het periodiek systeem der elementen.

Meer: de voordelen door The Curious Wavefunction; de nadelen door Everyday Scientist.

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?

Het perspectief rondom een nucleaire ramp

Deze dinsdagochtend las ik in de nrc.next het volgende:

“Energie (…) en de wereld [zijn] nog steeds te belangrijk om over te laten aan deskundigen. Een debat van ondeskundigen over technologie en wetenschap is nodig, niet om specialistische oplossingen te verzinnen, maar om politieke doelen te formuleren en risico’s af te wegen.”

— Marjolein Februari, nrc.next, 22 maart 2010

Ik kan wel huilen. Dit is zo dom op zoveel verschillende niveaus, dat ik niet weet waar ik moet beginnen. Het stuk gaat over de correlatie tussen politieke kleur en levensstijl (zoals een stropdas of een hanenkam). En of we het nu juist wel of niet over kernenergie als oplossing mogen hebben.

We vinden het verschrikkelijk wat er in Japan is gebeurd, maar laat dit duidelijk zijn: er zijn niet veel constructies op aarde die een aardbeving met een kracht van 9,0 op de schaal van Richter kunnen weerstaan. Maar toch zijn er wel verdacht veel artikelen in de krant, bloggers op Internet en nieuwsberichten op radio en tv, die hun zorgen tegen kernenergie willen uiten. Natuurlijk is het altijd goed om een uitgebreide afweging te maken als het gaat om gevaarlijke technologie, maar deze timing is ronduit belachelijk.

Toen er een olieramp in de Golf van Mexico plaatsvond — is die bende trouwens al eens opgeruimd? Hoor ik ook nooit meer wat over — toen hoorde ik niemand over het verbieden van het gebruik van fossiele brandstoffen voor auto’s. En als er een vliegtuig neerstort, houdt dat de uitbreidingen van vliegvelden ook niet tegen. Maar als er zich een natuurramp voordoet, waartegen niets of niemand opgewassen is, gaan we twijfelen aan kernenergie.

Dan nog de inhoud van de berichtgeving: in heel Tokio schijnt geen enkele geigerteller meer te koop zijn. En waarom niet? Zodat mensen zelf kunnen meten dat de berichtgeving van de overheid klopt. Er is daar inderdaad 0,003–0.005 µSv aan straling te meten. En hoe weinig schadelijk dat is, wordt prachtig uitgelegd in dit Kennislink artikel. Laten we niet vergeten dat beton ook radioactief is (70 µSv/jaar) en dat de hoeveelheid kosmische straling waaraan je wordt blootgesteld in een vliegtuig in de orde van ~3–5 µSv/uur is. Tot slot: er wordt pas daadwerkelijk kanker aan straling gekoppeld vanaf 100 mSv/jaar.

De ramp in Japan wordt samengeperst tot de problemen met de kerncentrales. Er werd op een goed moment zelfs gesproken over een melt down van de reactor. Heeft iemand enig idee wat dat is? Als je die kennis uit een film hebt, zou ik niet willen stellen dat je enig idee hebt waar je het over hebt. Supersorry. Het heeft niks te maken met grote explosies, enge groene straling of al dat engs. Wat er gebeurt is dat de reactor oververhit en smelt. Meer niet.

“Maar er kan een kernexplosie plaatsvinden!” Nee helaas, weer mis. Er zijn twee dingen heel belangrijk bij het maken van een atoombom: kritische massa en isotopensamenstelling. En beiden zijn extreem ingewikkeld en duur om in een bom-vorm voor elkaar te krijgen, en beiden zijn niet aanwezig in een kernreactor. Er kan dus onmogelijk een kernexplosie plaatsvinden in de reactoren in Japan. Tenzij iemand besluit er een atoombom op te gooien, maar dan moeten we ons opeens over andere dingen zorgen gaan maken.

Samenvattend wil ik alle journalisten en essayisten die zich druk maken, willen vragen om zich te laten informeren door een expert voordat ze ergens over schrijven. En blijf vooral rustig. Ik weet dat al die hitsigheid lekker verkoopt, maar het is niet waar wat er opgeschreven wordt. Tot slot wil ik jullie alsnog aanraden om het verschrikkelijk goeie Kennislink artikel over radioactiviteit te lezen en te luisteren naar de wijze woorden van The Periodic Table of Videos:

Leesvoer voor wetenschapsjournalisten

Journalisten hebben een ethische code. Het is niet zo alsof elk land er wettelijke regels op na houdt, laat staan dat die code in elk land hetzelfde is. Wel zijn er grote overeenkomsten, zoals de waarde van juistheid, het beperken van laster en het beperken van de schade door berichtgeving. Journalisten handelen in dienst van de maatschappij en zoeken een balans tussen wat mensen willen weten en wat mensen zouden moeten weten. Helaas, doordat de media de afgelopen jaren veranderen, verandert de berichtgeving ook.

Nu kan ik kilobytes uitweiden over journalisten, waarom ze altijd gewantrouwd moeten worden en over nieuwe media, maar daar wil ik het nu niet over hebben. Sinds ik de Scheikundejongens begonnen ben, ben ik met een nieuw soort mens in aanraking gekomen: de wetenschapsjournalist.

Wetenschapsjournalistiek gaat over het begrijpbaar maken van wetenschappelijk onderzoek voor niet-specialisten. Dit betekent — vooral in de scheikunde — dat ingewikkelde en onbekende principes op een vereenvoudigde manier uitgelegd moeten worden. Helaas heb ik het gevoel dat er nu een hele andere soort van ethiek van toepassing is als waar bijvoorbeeld Julian Assange mee te maken heeft. Wat wil de journalist vertellen? Wat voor invloed heeft zijn eigen begrip van de stof op zijn bericht? Wat laat hij weg? Wat versimpelt hij en hoeveel versimpelt de wetenschapsjournalist? Ik geef toe: dit zijn eigenlijk verschrikkelijk ingewikkelde vragen. Ik ben nieuw in dit gebied, maar toch wil ik graag mijn gedachten over deze stof loslaten. Hoewel, de meeste wetenschapsjournalisten zijn nooit opgeleid tot journalist, maar als wetenschapper.

Geef een expliciete bron. Ik lees veel “Er is onderzoek gedaan naar…” en dat kan natuurlijk niet. Noem het onderzoekscentrum, de naam/namen van de wetenschapper(s) en het liefst een directe link naar de bron. Het mooiste is een volledige bronvermelding, inclusief DOI én internetadres, onderaan het artikel. In het uitzonderlijke geval dat een specialist geïnteresseerd is in het onderzoek, moet hij dat na kunnen vinden. Ook moet geïnteresseerd publiek een weg naar het uitgebreidere onderzoek kunnen vinden. Geef ook een bron als toegang tot het betreffende artikel geld kost.
Durf jargon te gebruiken. Schroom niet om eens per artikel de lezer iets te leren. De lezer kan best én het nieuwsfeit én een nieuw woord behappen. Wat mij betreft komt de definitie van “nanomateriaal” nog té weinig langs. Naarmate een bepaalde definitie vaker terug komt, zullen regelmatige lezers hem vanzelf leren. Een ander interessant soort deeltje dat ik nooit woordelijk tegenkom, maar dat wel vaak beschreven wordt, is “colloïde.” Hier en daar een definitie uitleggen, lijkt me vaak niet verkeerd.
Schrijf alleen over onderzoek dat belangrijk is. Het klinkt gek, maar ik kom geregeld artikelen tegen waarvan ik echt niet begrijp waarom dat nou interessant is voor niet-specialisten. Niet alles wat in Nature of Science terecht komt, is interessant genoeg om over te schrijven. Hoe graag die tijdschriften dat ook zouden willen. Vaak is het onderzoek fundamenteel genoeg om niet relevant te zijn voor niet-wetenschappers. Als gedachtenexperiment kun je jezelf afvragen wat voor duidelijke link dit onderzoek heeft met de gewone wereld.
Jij bent degene die hypes creëert. Journalisten schrijven over onderwerpen die mensen bezig houden. Maar als er meer over geschreven wordt, dan dat er onderzoek in gedaan wordt, is er iets mis. Dit is typisch het geval met nanotechnologie. Er wordt veel onderzoek gedaan in dat vakgebied, maar de hoeveelheid “doorbraken” waarover ik lees, zijn buitenproportioneel. Ik vind het hele “bewustwordings”-gedoe rondom nanotechnologie maar niks, maar het schijnt te moeten. Dat betekent niet dat er meer over verteld moet worden, dan mensen interessant vinden. We zitten heel dicht tegen die verzadigingsgrens aan, dus pas op. Schrijf ook eens over wat anders, of zoek naar een andere insteek.
Let op je taal. Er zijn een groot aantal strikte definities en zegswijzen in de wetenschap, die verkeerd gebruikt worden door het algemene publiek. Ik heb het hier niet alleen over het verschil tussen moleculen, metalen en zouten. Ook de woorden vloeistof, fluïdum, glas, kristal, deeltje, golf, kracht, attractie, interactie en zo nog een heleboel worden erg vaak door elkaar gebruikt. Wetenschappers hebben vaak strikte definities (met een reden) en zullen daar niet vanaf wijken. Het is belangrijk om niet te verwarren. Niet elk verschil hoeft uitgelegd te worden, maar het gebruik van woorden moet wel correct zijn.
Schrijf niet over onderzoek waar je niks vanaf weet. Gênant vaak kom ik populair-wetenschappelijke artikelen tegen waarin de wetenschapsjournalist duidelijk te weinig weet. Vooral bij controversiële onderwerpen geeft dit een scheef beeld van de verschillende standspunten. Neem nou de LHC: hoeveel journalisten weten hiervan de gevaren goed in te schatten? Als ik ze zo hoor, maar verdomd weinig.
Als je iets niet begrijpt: vraag hulp. Het kan natuurlijk altijd zo zijn dat jij degene op de redactie bent die het meest geschikt is om over een bepaald onderzoek te schrijven. Maar wat als je er eigenlijk niet genoeg vanaf weet om er een fatsoenlijk verhaal van te maken? Of nog algemener: je wil er een écht goed verhaal van maken, dus wil je een kijk op de zaak van iemand anders. Schroom niet, want er zijn altijd mensen die je iets uit willen leggen. Mail of bel gewoon een universiteit of onderzoekscentrum. Die hebben altijd een afdeling communicatie die je met liefde doorverwijzen naar de beste deskundige. En als dat niet lukt (wat helaas geregeld gebeurt), kun je altijd nog zelf op de site van de universiteit zoeken naar een geschikte deskundige. Krijg je een minder geschikte kandidaat aan de telefoon, dan wil die je best doorverwijzen.
Laat je artikel nakijken. Wij van de Scheikundejongens hechten verschrikkelijk veel waarde aan juistheid. Daarom proberen we elkaars artikelen zoveel mogelijk door elkaar na te laten kijken. En als er iemand van buitenaf een fout tegenkomt, schamen we ons omdat we die fout zelf niet hebben gezien. Gelukkig zijn onze missers meestal taalfouten, maar dat komt natuurlijk omdat we zo gehaaid zijn op het juist uitleggen van fenomenen. Deze tip is gerelateerd aan de vorige: als je zelfstandig een artikel hebt geschreven, maar je weet niet of al je stellingen wetenschappelijk juist zijn, kun je je artikel best ter review bij een collega/wetenschapper leggen.

Recentelijk zijn er wat vrije publicaties onder mijn aandacht gekomen die te maken hebben met wetenschapsjournalistiek. Het gaat hier om drie boeken die gratis en legaal te downloaden zijn: Why And How To Communicate Your Research en Taking Science To People van dr. Frank Burnet en Science And The Media van Donald Kennedy en Geneva Overholser. Deze drie boeken zijn zowel voor wetenschappers die voor een breed publiek schrijven, als voor journalisten die over wetenschap schrijven, als voor een breder publiek, erg interessant. Voormalig wetenschapsjournalist Tim Radford van The Guardian heeft recentelijk zijn ervaring uitgewerkt in 25 tips. Interessant is om na te gaan hoeveel waarde meneer Radford zijn eigen manifesto; ik vind het maar lastig te lezen.

Tot slot wil ik wetenschapsjournalisten die op Internet publiceren, waarschuwen. De kans is erg groot dat scholieren je artikel lezen en gebruiken voor een schoolverslag. Houd dit altijd in gedachten. Je publicatie blijft waarschijnlijk lang rondwaren op het Internet, dus een hoop mensen zouden eruit kunnen willen leren. Zorg er dus voor dat je niemand iets verkeerd aanleert. Het is namelijk maar lastig om van verkeerde gewoontes af te komen.

Boeken via ScienceBase en American Academy of Arts & Sciences