The Science House Column 006: Modelbouw

Andreas Osiander had dat goed gezien. Hij had, zonder medeweten van de auteur, een gewiekst voorwoordje geschreven in diens boek dat klaar was om gedrukt en uitgegeven te worden. De man die het boek geschreven had, lag op sterven en had misschien ook tot op dat moment gewacht om het boek uit te geven. Het was immers een beetje controversieel.

Maar Osiander had dat dus goed gezien. Omdat hij vreesde dat de grote heren van het Vaticaan ontstemd zouden zijn (hijzelf was dat eigenlijk ook wel een beetje) schreef hij dat de theorieën van het boek niet noodzakelijk hoefden overeen te komen met de werkelijkheid, maar dat ze eerder nut hadden om goede berekeningen te maken. Het boek ging dus over een model van de werkelijkheid zonder ook maar de pretentie te hebben de werkelijkheid zelf te beschrijven. Daarmee was toch minstens een halve eeuw miserie gespaard. Copernicus kon rustig sterven en zijn boek over het heliocentrisme kon zonder veel problemen uitgegeven worden. Pas met Galilei werden ze wakker in Rome en gingen de poppen aan het dansen.

Kijk hier voor de bijhorende afbeelding.

Het voorwoord van Osiander kan je beschouwen als een sluwe zet. Zuiver wetenschappelijk gezien had de man echter overschot van gelijk. Iedere theorie beschrijft een model van de werkelijkheid, niet de werkelijkheid zelf. Alle mooie formules, lineaire, kwadratische, vector- en differentiaalvergelijkingen, matrix- en tensoralgebra zijn slechts een wiskundige constructie waarmee men vat wil krijgen op wat er buiten gebeurt. Zolang de waarnemingen overeenkomen met dat model vindt men dat oké. Maar iedere keer kan het mislopen. Het 500 jaar oude voorwoord van Osiander kan je zelfs beschouwen als de grondslag van de kwantumtheorie, althans hoe ze erover dachten in Kopenhagen: of we nu echte deeltjes of golffuncties of weet-ik-veel-wat-moeilijk-te-vatten-theoretische-concepten gebruiken om het gedrag van materie te beschrijven – wat telt is dat de berekeningen overeenkomen met wat we meten.

Aristoteles had zijn model van de zwaartekracht: alle ‘zware’ voorwerpen vallen naar beneden omdat dat hun natuurlijke plaats is… Tja, ietwat krakkemikkig maar toch goed voor bijna 2000 jaar gerommel in de marge. Rond de jaren 1600 begon het wat te pruttelen. Eerst fantaseerde Descartes nog met een of andere soort wervels die planeten in hun baan hielden. Maar dat model ging even snel dood als Descartes zelf. Dan kwam Newton. Die had al wat beter gekeken, minder gefantaseerd en meer gerekend en kwam af met zijn gravitatietheorie. En ja hoor – de hele wereld dacht dat Newton het licht gezien had. De werkelijkheid was getemd. Einstein ging er niet mee akkoord en verving de theorie van Newton door zijn algemene relativiteitstheorie. En die beschrijft de werkelijkheid behoorlijk aardig. De gravitatiegolven die de theorie voorspelde zijn o zo moeilijk te detecteren maar uiteindelijk toch waargenomen. Maar als we naar het piepkleine gaan, dan begint de theorie wat te sputteren. En zo loopt het verder. Keer op keer. 

Dus alle theorieën die we leren op school zijn niet ‘waar’. Ze beschrijven slechts een wiskundig model van de ‘waarheid’ en kunnen steeds vervangen worden door andere betere modellen. Handig eigenlijk - met een beetje oratorisch en filosofisch talent, kan je dus hopen je hiermee door je examens te kletsen. De vrees is echter niet ongegrond dat een beetje leraar of prof dan ook het wiskundig model van de ‘buis’ zal bovenhalen. Helaas wordt dat voor jou dan werkelijkheid.

Copernicus stierf. Osiander ook natuurlijk. Pas een dikke zestig jaar later ontdekte Kepler dat het relativerende voorwoordje niet door Copernicus was geschreven. Ondertussen was hij naarstig bezig met het in detail bestuderen van de werkelijkheid van de baan van Mars. Want hij wilde Copernicus gelijk geven als die in zijn boek beweerde dat de Aarde (en de andere planeten) rond de Zon draaiden. In cirkels.

Helaas - hij kwam uit op ellipsen.

Maar dat is dan weer een model.

Tekst: Ignaas Declercq, The Science House