Dit is een artikel uit het NRC-archief
Bekijk hele krant

NRC Handelsblad

Natuurkunde

Wereldse wetenschap

Waartoe wetenschap? Het antwoord vond fysicus Frans Saris na een sabbatical: wetenschap moet welzijn bevorderen. Margriet van der Heijden

Fysicus Frans Saris (67) woont in een wit boerderijtje bij een Noord-Hollands dorp. De serre kijkt uit op een weiland en bomen. Er vliegt een Vlaamse gaai door de tuin.

In de vorige eeuw, vertelt Saris, wilden lokale kunstenaars en filosofen hier hun eigen ‘Walden’ stichten. De laatste jaren rukt het dorp op – aan de andere kant van Saris’ huis wordt een groot schoolgebouw opgetrokken.

Pien Saris brengt thee. Zij vertaalde het afgelopen jaar alle eerder verschenen columns en essays van haar man in het Engels, voor de bundel Darwin meets Einstein die onlangs verscheen.

Het liefst, zegt Saris, had hij dat boekje persoonlijk overhandigd aan de vrienden en oud-collega’s voor wie hij het heeft samengesteld. Het zou een reis zijn geworden langs Chalk River in Canada, langs Cornell University bij Ithaca (New York) in de Verenigde Staten en dan verder de hele wereld over. Van alle oud-collega’s daar heeft hij nooit echt afscheid genomen toen hij in 2007 met pensioen ging. “Want geleidelijk ben ik in het universitaire bestuur terechtgekomen, een heel ander gremium.”

Wat hem bij herlezing van de stukjes opviel, zegt Saris verder, is dat ze, vanaf het allereerste begin 25 jaar geleden, steeds gaan over de vraag: Waartoe wetenschap? “Met die vraag heb ik mijn hele leven geworsteld. En nu weet ik het antwoord. Dat wilde ik óók via dit boekje aan de wereld laten weten.”

En wat is het antwoord?

Saris: “Laat me bij het begin beginnen. Ik ging natuurkunde studeren om de fundamentele bouwstenen van de natuur te ontdekken, en ik ben inderdaad in het fundamentele onderzoek verder gegaan. Ik heb in Duitsland in 1974 en 1975 twee belangrijke Röntgenprijzen gekregen voor de ontdekking van de chemie van twee atomen die botsen.”

Saris bestudeerde wat er gebeurt wanneer je twee zware atomen met een kleine deeltjesversneller, zoals een Van der Graaffgenerator, een beetje versnelt (tot 100 kilo-elektronvolt) en dan laat botsen. Niet zo dat de atomen uit elkaar spatten dus, maar zo dat ze ketsen en weer wegspringen.

Heel eventjes, 10-15 seconden, bevinden de twee atoomkernen zich dan samen in hun gemeenschappelijke elektronenwolk. En in die korte tijdsspanne rangschikken de razendsnelle elektronen zich alsof ze inderdaad één zware gezamenlijke kern zien.

Saris wuift naar het boekje. “In mijn stukje erover beschrijf ik hoe gallium en germanium zo als het ware eventjes het zware europium vormen. En als je dan via röntgenstralen de eigenschappen van de elektronen meet, verkrijg je effectief alle informatie over dat zware atoom die je nodig hebt.”

Saris had dus een manier gevonden om zware atomen te bestuderen, die in werkelijkheid nooit kunnen bestaan omdat ze wegens hun instabiliteit direct uit elkaar vallen. “Maar het was een ontdekking van het type dat de Amerikanen ‘gee whizz’ noemen. Je denkt ‘jeetje, wat geweldig’, en vervolgens gaat het idee als een nachtkaars uit. Je kunt er verder namelijk niks mee.

“Tegelijk was het verrassend en interessant, zodat ik er de hele wereld mee rond kon reizen. Ik heb er bijvoorbeeld een lezing over gegeven in de collegezaal waar Dmitri Mendelejev ooit stond, met boven mijn hoofd een kaart van zijn periodiek systeem.”

Maar reizen en interessante mensen ontmoeten bleek niet genoeg?

“Nee, ik heb eind jaren ’70 dat vakgebied vrij bewust verlaten. Ik vroeg me af: waar besteed ik eigenlijk mijn leven aan?”

Saris ging ‘silicium doen’, en dat was fantastisch, zegt hij. “Ik heb mee mogen werken aan de ontwikkeling van de microchip, waarvan silicium de grondstof is. Het sloot zelfs enigszins aan bij mijn eerdere werk omdat ionenimplantatie [het ‘verrijken’ van silicium met metaalionen, mvdh] een belangrijk aspect was, en daar heb je kleine deeltjesversnellers bij nodig.

“Het was geweldig om drie redenen: je kreeg voor dit soort onderzoek heel gemakkelijk geld, iedereen begreep waar je mee bezig was, en je kon de hele wereld over reizen. En toch bekroop me opnieuw het gevoel: is dit het nou?”

Het was onderzoek naar toepassingen waarmee geld valt te verdienen; ‘gericht op welvaart’, zoals u dat in uw bundel noemt.

“Ja, alles draaide om competitie. Om vragen als: wie is de nummer één? Wie krijgt het meeste geld? En niet: waar leidt dit toe? Op een gegeven moment vond ik dat beperkt de moeite waard. Daar komt bij: als je over de wereld reist zie je een hoop ellende. Ik vroeg me af: hoe komt het dat wetenschappers daar de rug naar keren?

“In 1995 ben ik toen voor een sabbatical naar Australië gegaan, naar Martin Green die aan de University of New South Wales zonnecellen ontwikkelde – die ook van silicium worden gemaakt. En dat onderzoek vond ik veel waardevoller. Dat gaat om welzijn. Om duurzame ontwikkeling, en daar ben ik me toen op gaan richten.”(Zie kader.)

Maar welvaart en welzijn kun je toch niet helemaal scheiden?

“Nee, en ik ben ook niet tegen welvaart, maar onderzoekers moeten óók nadenken over biodiversiteit, gezondheid, voedsel, energie, demografie.”

Moet onderzoek zich vooral op die zaken richten? Is dat het antwoord?

Ongeduldig: “Wat ik bepleit in mijn boekje is een evolutionaire benadering van de wetenschap. In de evolutie gaat het om mutaties, om selectie en om reproductie.

“De mutaties, de kleine variaties in het erfelijk materiaal die tot nieuwe eigenschappen kunnen leiden, kun je in de wetenschap vergelijken met het opborrelen van nieuwe ideeën, met invallen en creatieve momenten. Daar moet je ruim baan aan geven: laat duizend bloemen bloeien.

“Maar niet alles draagt vrucht. In de natuur zorgt het proces van selectie ervoor dat mutaties die tot een gunstige eigenschap leiden, in een bepaalde omgeving overleven. En de mens”, Saris zegt het met enige nadruk, “is de eerste diersoort die zijn omgeving enigszins kan beïnvloeden, en daarmee zijn eigen evolutie. Wetenschappers moeten in deze selectiefase aanvoelen welke bloemen vrucht zullen dragen of niet. Ze zouden zich er rekenschap van moeten geven dat ze niet alle creatieve ideeën hoeven na te jagen. Ze zouden moeten afwegen of een idee kan bijdragen tot ons welzijn. En als dat het geval is, er hogere prioriteit aan moeten geven.”

Je kunt ook zeggen: wetenschap wil de natuur doorgronden. En selectiemechanismen hebben we al: neem het scheermes van Ockham en het falsificatieprincipe van Popper .

“Dan zeg ik: ook het toegepaste onderzoek, dat vaak lange trajecten beloopt, kent heel veel interessante momenten en geeft nieuwe inzichten in de natuur. Toegepast onderzoek staat, dat is eerder ook al door anderen gezegd, niet lijnrecht tegenover fundamenteel onderzoek dat de natuur wil doorgronden. Nogmaals: ik denk dat welzijn het doel moet zijn.”

Wat is welzijn?

“Ik denk dat welzijn in elk geval samenhangt met duurzaamheid, en de beste definitie van duurzaamheid is nog steeds die van Brundtland [de Noorse politica, red.], vind ik: ‘het voorzien in de behoeften van de huidige generatie zonder daarbij de behoeften van de toekomstige generaties in gevaar te brengen.’”

Maar soms is moeilijk te voorspellen of een ontdekking in een behoefte gaat voorzien. Na de ontdekking van de elektriciteit duurde het bijvoorbeeld nog lang voordat we gloeilampen hadden en straatverlichting.

“Ja, maar onderzoekers die brullen dat het dus om l’art pour l’art gaat, onderzoek om het onderzoek, zijn heel verkeerd bezig. Het gaat erom zoveel mogelijk ideeën – mutaties – te ontwikkelen. Daarna kies je – selecteer je – met welk onderzoek je verder gaat. Dat vergt een breed onderzoekssysteem waarin ook veel aandacht is voor toegepast onderzoek. Met breed geformuleerde universiteiten, en met brede onderzoeksgroepen die óók de studenten vasthouden die willen bijdragen aan een betere wereld.”

Al dat onderzoek en het opleiden van al die onderzoekers die duizend bloemen moeten laten bloeien, vergt dat extra investeringen?

“In het stukje The Scientific Life in de bundel, beschrijf ik hoe de industrie wereldwijd een einde heeft gemaakt aan grote laboratoria, zoals Bell Labs en Philips Natlab, waar onderzoekers vrijelijk hun eigen ideeën konden volgen. Er zijn onderzoeksgroepen voor in de plaats gekomen die helemaal ten dienste staan van de betreffende industrie. Die trend zie ik overslaan naar de universiteiten. Captains of industry roepen voortdurend dat de wetenschap zich ten dienste moet stellen van de economie, en zo van de samenleving.

“De reflex van veel wetenschappers is om meteen terug te roepen dat dat niet moet. Dat zij geen bemoeienis van buiten willen. Maar ik zeg: wetenschappers moeten de samenleving bedienen met onderzoek waardoor de samenleving beter kan overleven. Dat is wat onderzoek de moeite waard maakt. En de samenleving zal dat waarderen, denk ik.’’

U gelooft ook meer in de benadering van Charles Darwin, die wilde achterhalen hoe de natuur werkt, dan in die van Albert Einstein, die wilde weten hoe de natuur in elkaar zit?

“Ja, wij fysici hebben heel lang gedacht dat we helemaal zouden begrijpen hoe alles werkt, als we de natuur maar reduceerden tot atomen en vervolgens tot nog kleinere deeltjes. Maar die reductionistische benadering is beperkt. Op hogere niveaus kunnen nieuwe verschijnselen optreden, ‘emergente verschijnselen’. In de biologie bijvoorbeeld. De elementaire deeltjes op kleine schalen zeggen niets over zulke verschijnselen. Dat kunnen ze niet, want die komen voort uit complexe processen op die hogere niveaus.”

Uitdrukkingen als ‘God particle’, voor het Higgsdeeltje waar deeltjesfysici op jagen, zijn u dus ook niet welgevallig?

“Nee, dat vind ik pure onzin. Een paar jaar geleden woonde ik de lezing bij die de beroemde Amerikaanse snarenfysicus Brian Greene gaf voor koningin Beatrix. Majesteit, zei Greene, ik zal u uitleggen waar alles van gemaakt is. En hij gaf een prachtige show waarin hij duidelijk maakt dat snaren het antwoord waren.

“Na afloop kreeg ik de de eer om hem de eerste vraag te mogen stellen en ik vroeg: waar zijn snaren van gemaakt? Dat heeft hij weggewuifd, alsof het niet interessant was. Maar volgens mij zit daar juist de crux: je kunt je af blijven vragen of er nog kleinere deeltjes zijn. Of er nóg iets achter zit.

“Een ander voorbeeld: het elektron. We doen of we dat deeltje door en door kennen. Maar we weten er niets van. Het is een deeltje én een golf. Het is ondeelbaar, een puntdeeltje dat geen ruimte inneemt dus. Maar het heeft wel een massa en het tolt wel om zijn as! Hoe kan dat? Eigenlijk moet je gewoon zeggen dat we niet weten wat het elektron is. Maar deeltjesfysici hebben de les van de quantummechanica overgeslagen. Of beter: van wat de quantummechanica betekent. De quantummechanica beschrijft hoe de natuur werkt. Dat wisten zowel Bohr als Heisenberg. Alleen: Einstein wist dat niet.”

Einstein is een probleem voor de fysica?

“Ja, een tijdje geleden was er een verkiezing van de beste natuurkundige aller tijden. Mijn collega Sander Bais hield een pleidooi voor Einstein en die werd ook verkozen. Maar als ik gevraagd was, dan had ik voor Niels Bohr gepleit. Want hij liet de beperkingen van de natuurkunde zien. De les van de quantummechanica, volgens Bohr, is dat de wetenschap ons niet kan leren wat de natuur is en waarom, maar wel hoe de natuur werkt. En dat er méér werkt dan alleen atomen en moleculen.”

Valt de jacht op dat Higgsdeeltje met de lhc-versneller bij Genève voor u daarmee onder wat u in uw bundel ‘decadent onderzoek’ noemt?

“Nou, waar het me om gaat is dat de grootste waarde niet schuilt in het allergrootste of het allerkleinste, maar in de menselijk maat. Dat zei Hendrik Casimir [fysicus en directeur van Philips Natlab, mvdh] trouwens al. Decadent wordt het als men wel enorm opgewonden is over dat nieuwe deeltje en tegelijk met de rug naar de problemen in de samenleving gaat staan.”

Daarom moeten we de wetenschap bijsturen?

“Lees filosoof Francis Bacon nog maar eens. Die schreef al dat de wereld beter wordt als we ons méér van de wetenschap bedienen. En onderzoek dat de samenleving bedient is niet minder interessant: ook daarin kun je ongehoord creatief zijn en je kunt er minstens zoveel lol in hebben.”