Nederland in Ideeën 2015: Leo Kouwenhoven

 

 

Welkom! Dit bericht is onderdeel van de online tentoonstelling Nederland in ideeën, waarin 93 wetenschappers, ondernemers en kunstenaars antwoord geven op één vraag van Paulien Cornelisse:

‘Welk inzicht uit je vakgebied kan anderen helpen in het dagelijks leven?’

 De tentoonstelling is verspreid over 93 websites. Op deze site vind je het antwoord van Leo Kouwenhoven. Je kunt onderaan dit bericht doorklikken naar het volgende antwoord, of een bezoekje brengen aan de ‘centrale hal’ [link naar nederlandinideeen.nl] van de tentoonstelling.

Ontdekken of falsificeren

Ik word gezien als een van de ontdekkers van het Majorana-deeltje. In 2012 publiceerden wij een artikel in het blad Science met de titel ‘Signatures of Majorana fermions in hybrid superconductor-semiconductor nanowire devices’. Dit veroorzaakte een storm aan media-aandacht, met krantentitels als ‘Deeltje dat revolutie kan ontketenen’. Welnu, die revolutie is nog niet gekomen en de mediastorm is weer gaan liggen. Hoort u nog weleens over dat Majorana-deeltje?

Ik ben er zelf natuurlijk nog wel continu mee bezig. Evenals veel andere wetenschappers. Er zijn inmiddels een paar honderd wetenschappelijke artikelen verschenen die ons werk beschrijven, soms als verdere onderbouwing van onze interpretatie en soms als kritische beschouwing met alternatieve verklaringen. Zo werkt wetenschap en zo hoort het ook. Publiceren betekent niet dat iets waar is, het is slechts het begin van een proces waarin andere wetenschappers de kans krijgen om hun kritische mening te geven. Na verloop van tijd zijn er dan verschillende scenario’s mogelijk. In het eerste, en meest voorkomende, scenario blijkt de theorie na verloop van tijd een storm in een glas water te zijn geweest. De ontdekking was niet fout maar bleek gewoon niet zo interessant. Een ander scenario is dat er achteraf sprake was van een fout, zoals bij die neutrino’s die eventjes sneller dan de lichtsnelheid gingen totdat er een losse kabel in de meetopstelling werd gevonden. In het derde scenario blijkt, met aanvullende inzichten en bewijs, de claim helemaal juist te zijn en breed geaccepteerd te worden als een nieuw wetenschappelijk inzicht. Als zogenaamde ontdekker hoop je natuurlijk op dit laatste scenario en heb je er veel voor over om de wereld te overtuigen. Ontdekkers zijn zeker geen onafhankelijke wetenschappelijke rechters. Dit geldt niet alleen voor mij als Majorana-ontdekker, maar ook voor de ontdekkers van andere deeltjes, of voor kosmologen die ontdekken dat het heelal heel snel uitdijt, om maar wat voorbeelden te noemen.

Wanneer kan een onderzoeker eigenlijk een ontdekking claimen? Of anders gesteld: wanneer zijn meetgegevens een bewijs dat een interpretatie of een theorie waar is? Ik heb daar inmiddels best veel over nagedacht en het antwoord is… nooit! Karl Popper heeft gewoon gelijk met zijn falsificatietheorie: ‘Meetgegevens kunnen alleen theorieën weerleggen, nooit bewijzen.’ Er zijn metingen die in overeenstemming zijn met een interpretatie dat het heelal versneld uitdijt, maar die kunnen nooit het ondubbelzinnige bewijs vormen dat de theorie van een uitdijend heelal waar is. Wel kunnen de metingen een aantal theorieën over het heelal ondubbelzinnig uitsluiten. Strikt gezien gaat wetenschap alleen over theorieën die door metingen uitgesloten zijn, dat is de enige zekere kennis die we hebben. Theorieën die nog niet ontkracht zijn door data, zijn nog slechts hypotheses of speculaties. Er bestaan dus alleen onware theorieën, de rest is nog in een onderzoeksfase. Is de Big Bang-theorie bewezen? Nee. Is de Higgs-theorie bewezen? Nee. Maar beide zijn ook nog niet gefalsificeerd.

Is het handig om zo voorzichtig te zijn voordat we een theorie bewezen achten? Jazeker! Newtons theorieën leken ook ooit volledig bewezen te zijn, totdat de kwantum- en de relativiteitstheorieën betere beschrijvingen gaven. Newtons theorieën zijn, zo bleek, niet helemaal onwaar, maar slechts onder voorwaarden betrouwbaar bij het voorspellen van experimenten. Ook de kwantumtheorie is niet bewezen, maar Einsteins tegenwerpingen tegen kwantum zijn wel helemaal weerlegd. Dat laatste weten we met de zogenaamde Bell-test nu zeker. Dus als u iets stelligs beweert of hoort, bedenk dan, al was het maar voor de lol: hoe zou je deze stelling kunnen falsificeren?

Ben ik zelf nog een ontdekker? Jazeker, ik ben de ontdekker van een experiment dat de Majorana-theorie niet kan weerleggen. Veel andere theorieën zijn wel gefalsificeerd door onze metingen. Het is zelfs zo dat alle andere tot nu toe bekende theorieën zijn weerlegd omdat die allemaal bepaalde voorspellingen geven die in tegenspaak zijn met onze experimenten. We testen de Majorana-theorie nu voor nieuwe voorspellingen over haar eigenschappen. Er is een voorspelling die zegt dat deze deeltjes voldoen aan zogenaamde niet-Abelse statistiek. Wat dat precies betekent maakt even niet uit, behalve dat deze hele specifieke voorspelling experimenteel kan worden getest. En, heel belangrijk, daarmee is de Majorana-theorie falsificeerbaar. Als ons experiment een andere statistiek laat zien dan de niet-Abelse, dan is de Majorana-theorie wetenschappelijk bewezen als onwaar. Stel dat ons toekomstige experiment echter laat zien dat onze nieuwe deeltjes wél niet-Abelse statistiek hebben, dan betekent het dat we de ontdekker zijn van hele unieke, nog nooit eerder gevonden eigenschappen, ongeacht hoe die deeltjes ook mogen heten.

Leo Kouwenhoven

Hoogleraar Natuurkunde TU Delft; directeur QuTech Institute for Quantum Technologie; lid van De knaw en American National Academy of Science

 

Alle antwoorden zijn ook beschikbaar in boekvorm onder de titel Dit wil je weten: Wetenschappers ondernemers en kunstenaars geven adviezen voor het dagelijks leven

Klik hier voor het volgende antwoord

Klik hier voor een bezoekje aan de centrale hal van de expositie

 

Dit stuk heeft 1 reactie

Schrijf een reactie

  1. Uw theorie over falsificaties als wetenschappelijke methode lijkt mij uitermate plausibel, en ik heb dan ook nog geen methode gevonden om de theorie van Popper te falsificeren; dat zou wel eens heel lastig kunnen worden. Dat is tegelijk een gevaar voor de wetenschap: bij theorieën die zeer plausibel klinken worden mogelijk onvoldoende pogingen gedaan om ze te falsificeren, hoewel ze mogelijk ooit als de grootste onzin beschouwd zullen worden.
    Als arts heb ik altijd al met verbazing gekeken naar de volstrekt onzinnige en soms schadelijke theorieën en aansluitend behandelingen die mijn collega’s vroeger (en nog niet eens heel vroeger) toepasten. Dat had weer als gevolg dat ik ben gaan zoeken naar dergelijke zaken die in de toekomst bekeken zullen worden zoals men nu mijn voorgangers bekijkt.