De boeken Deel I Hippocrates, Aforismen (ca. 420 v.C.) Plato, Timaeus (ca. 360 v.C.) Aristoteles, Fysica, Boek VII (ca. 330 v.C.) Aristoteles, Over de geschiedenis van de dieren (ca. 330 v.C.) Archimedes, De zandrekenaar (ca. 250 v.C.) Lucretius, Over de natuur van de dingen (ca. 60 v.C.) Ptolemaeus, Almagest, (ca. 150) Nicolaas Copernicus, Commentariolus (1514) Nicolaas Copernicus, Over de omwentelingen van de hemellichamen (1543) Deel II Francis Bacon, Het nieuwe instrument (1620) William Harvey, Over de beweging van het hart (1628) Galileo Galilei, Dialoog over de twee belangrijkste wereldsystemen (1632) Robert Boyle, De kritische chemicus (1661) Robert Hooke, Micrografijie (1665) Isaac Newton, De wiskundige beginselen van de natuurfijilosofijie (1687/1713/1726) Deel III Georges-Louis Leclerc, Comte de Bufffon, De algemene en bijzondere natuurlijke historie (1749-1788) James Hutton, Theorie over de aarde (1785) Georges Cuvier, Inleidend discours (1812) Charles Lyell, Grondslagen van de geologie (1830) Arthur Holmes, De ouderdom van de aarde (1913) Alfred Wegener, Het ontstaan van de continenten en oceanen (1915) Walter Alvarez, T. rex en de krater des doods (1997)
Deel IV Jean-Baptiste Lamarck, Zoölogische fijilosofijie (1809) Charles Darwin, Het ontstaan van soorten (1859) Gregor Mendel, Verhandeling over kruisingsexperimenten met planten (1865) Julian Huxley, Evolutie, de moderne synthese (1942) James D. Watson, De dubbele helix (1968) Richard Dawkins, De zelfzuchtige genen (1976) E.O. Wilson, Over de menselijke natuur (1978) Stephen Jay Gould, De mens gemeten. De geschiedenis van de intelligentietest (1981) Deel V Albert Einstein, Relativiteit. Speciale en algemene theorie (1916) Max Planck, De oorsprong en ontwikkeling van de quantumtheorie (1922) Erwin Schrödinger, Wat is leven? (1944) Edwin Hubble, Het rijk van de galactische nevels (1937) Fred Hoyle, Het wezen van het heelal (1950) Steven Weinberg, De eerste drie minuten. Nieuwe inzichten over het ontstaan van het heelal (1977) James Gleick, Chaos. De derde wetenschappelijke revolutie (1987)
Inhoud De boeken
5
Voorwoord
11
– Of hoe dit boek te gebruiken
Deel I Het prille begin 1. De eerste wetenschappelijke teksten
19
De eerste geschreven poging om de wereld in natuurkundige termen te begrijpen
2. Voorbij de mens
27
De eerste allesomvattende verhandelingen over het universum
3. Verandering
35
De eerste evolutietheorie
4. Zandkorrels
41
Wiskunde voor het eerst gebruikt om het universum te meten
5. De leegte
55
De eerste verhandeling over de natuur waarin volledig afstand wordt gedaan van het goddelijke
6. Het geocentrisch universum Het invloedrijkste wetenschappelijke boek van de geschiedenis
61
7. De laatste klassieke astronoom
73
Een andere verklaring van het universum, met betere wiskunde, maar niet met meer bewijs
Deel II De geboorte van de wetenschappelijke methode 8. Een nieuw voorstel
83
Aristoteles betwist, de eerste verwoording van de wetenschappelijke methode
9. Directe bewijsvoering
91
De weerlegging van een van de grootste klassieke autoriteiten door waarneming en experimenten
10. Het einde van Aristoteles
99
Een klassieke autoriteit ten val gebracht ten gunste van waarneming en bewijsvoering
11. Apparatuur en hulpmiddelen
111
De experimentele methode verbeteren door de natuur te vervormen en de zintuigen te verwijden
12. Regels voor het redeneren
129
De experimentele methode toegepast op het gehele universum
Deel III De aarde ontcijferd 13. De genese van de geologie De creatie van de aardwetenschap
143
14. De wetten van de nieuwe wetenschap
157
De huidige vorm van de aarde, door twee verschillende theorieën verklaard
15. Een langzame, aanhoudende geschiedenis
173
Uniformitarianisme wordt de norm
16. De onbeantwoorde vraag
181
De ouderdom van de aarde berekend
17. De rentree van de grootse theorie
189
Continentendrift
18. Catastrofe, een reprise
199
Herintroductie van de buitengewone gebeurtenis in de geschiedenis van de aarde
Deel IV Het leven ontcijferd (Speciaal met betrekking tot onszelf) 19. Biologie
209
De eerste systematische poging tot een beschrijving van de geschiedenis van het leven
20. Natuurlijke selectie
219
De eerste naturalistische verklaring van het ontstaan van soorten
21. Erfelijkheid
231
De wetten en mechanismen van erfelijkheid onthuld
22. Synthese Ontdekkingen op celniveau en het grootse verhaal van de evolutie samengevoegd
237
23. Het geheim van het leven
245
Het mysterie van de erfelijkheid aangepakt door de biochemie
24. Biologie en lot
261
De opkomst van het neodarwinistisch reductionisme en het verzet daartegen
Deel V De kosmos ontcijferd (De werkelijkheid) 25. Relativiteit
279
De grenzen van de newtoniaanse fysica
26. Drommelse quantumsprongen
293
De ontdekking van toevallige subatomaire zwenkingen
27. De triomf van de grote oerknal
309
Een terugkeer naar de vraag over het prille begin alsook een overdenking van het einde
28. Het vlinderefffect
327
Complexe systemen en de (huidige) grenzen van ons voorstellingsvermogen
Dankwoord
333
Noten
335
Literatuur
359
Index
375
Voorwoord – Of hoe dit boek te gebruiken
Alle kennis loopt het risico haar wetenschappelijk karakter te verliezen als men de voorwaarden vergeet waaronder ze is ontstaan, de vragen die ze heeft beantwoord, en de taken die ze van oorsprong dient. ‒ Benjamin Farrington, Greek Science: Its Meaning for Us
Dit is geen geschiedenis van de wetenschap. Door veel schrijvers is een groot aantal (en zeer uitgebreide) historische overzichten van de wetenschap geschreven. Over van alles: Griekse wetenschap, de wetenschap van de Renaissance en van de Verlichting, Victoriaanse wetenschap, moderne wetenschap, wetenschap en maatschappij, wetenschap en fijilosofijie, wetenschap en godsdienst, wetenschap en ‘het volk’. Natuurlijk hebben deze overzichten hun waarde, maar de aard van de wetenschap zelf lijkt in alle details verloren te gaan. Het merendeel van het ‘volk’, doorsnee burgers die niet wetenschappelijk zijn geschoold, heeft nog altijd niet een helder beeld van wat de wetenschap eigenlijk doet – of van wat haar betekenis is. De meesten van ons komen met wetenschap in aanraking door nieuwsberichten, interactieve grafijieken en soundbites. Hierdoor kunnen we een vage, onvolledige indruk van de relevante feiten krijgen, maar de voortdurende wetenschappelijke twisten van de eenentwintigste eeuw tonen aan dat feiten alleen niet afdoende zijn. Beslissingen die van invloed zijn op het onderzoek naar stamcellen, de opwarming van de aarde, het onderwijzen van de evolutieleer op basisscholen – al dit soort beslissingen worden genomen door kiezers (of onafhankelijk door hun vertegenwoordigers), die in feite niet begrijpen waarom biologen stamcelonderzoek belangrijk vinden, hoe milieuwetenschappers tot de conclusie kwamen dat de aarde opwarmt,
of wat de grote oerknal werkelijk is (noch ‘groot’ noch ‘knallend’, zie hoofdstuk 27). Dit boek biedt dan ook een ander soort historisch overzicht. Het volgt het spoor van belangrijke wetenschappelijke geschriften – de essays en boeken die het meest van invloed zijn geweest op het wetenschappelijk onderzoek en het verloop ervan hebben veranderd. Dit boek is bedoeld voor de geïnteresseerde leek met een open, leergierige geest. Het laat zien dat wetenschap een zeer menselijk streven is: geen volmaakte handleiding voor de waarheid, maar een diep persoonlijke, soms gebrekkige, vaak misleidende, dikwijls briljante manier om de wereld te begrijpen. Elk deel bestaat uit een chronologische reeks belangrijke wetenschappelijke geschriften, vanaf de antieke werken van Hippocrates, Aristoteles en Plato tot de moderne boeken van Richard Dawkins, Stephen Jay Gould, James Gleick en Walter Alvarez. Alle hoofdstukken geven historische, biografijische en technische informatie die de lezer nodig heeft om de boeken te kunnen begrijpen, en ze eindigen met aanbevolen edities van deze boeken. Van de oudere boeken die niet per se helemaal hoeven te worden te gelezen, kunt u op de website van dit boek een samenvatting vinden; de links staan aan het einde van elk hoofdstuk. (De website vermeldt ook of versies als e-boek verkrijgbaar zijn, maar deze zijn voor veel boeken van voor de twintigste eeuw nog moeilijk te vinden.) Dit boek pretendeert niet een alomvattend overzicht van belangrijke wetenschappelijke boeken te geven, zodat lezers over mijn keuze kunnen kissebissen. Veel belangrijke wetenschappelijke boeken staan niet op mijn lijst. (Zoek je naar lijsten met ‘belangrijke wetenschappelijke boeken’, dan zul je er honderden vinden.) Ik heb voor deze selectie gekozen om te illustreren hoe we denken over wetenschap en niet om louter en alleen de nadruk te leggen op bepaalde wetenschappelijke ontdekkingen. Het is dus een selectief, maar geen uitputtend overzicht. Het eerste deel, ‘Het prille begin’, gaat over de oorsprong van de westerse wetenschap. Het tweede deel, ‘De geboorte van de wetenschappelijke methode’, behandelt om welke redenen en op 12
welke manier de wetenschappelijke methode is ontstaan die wij nu vanzelfsprekend vinden. De rest van het boek is een inleiding tot de belangrijkste boeken op drie verschillende terreinen: de wetenschap van de aarde, de wetenschap van het leven, en de wetenschap van de kosmos. Deze volgorde is bewust gekozen. Met betrekking tot de tijdrekening van de aarde heeft de geologie het referentiekader ontwikkeld dat een basisvoorwaarde werd voor de moderne biologie. Datzelfde referentiekader, uitgebreid met bespiegelingen over de aard en omvang van het ruimtetijdcontinuüm, vormt het onderwerp van de kosmologie. In de laatste drie delen zal de alerte lezer een verandering opvallen: na 1940 zijn de genoemde ‘klassieke’ werken meestal boeken die de nieuwe theorieën of ontdekkingen bekend hebben gemaakt aan de wereld, en niet de tijdschriftartikels of conferentieverslagen die deze ontdekkingen en theorieën introduceerden bij andere wetenschappers. Als je wilt weten wat de catastrofeleer inhoudt, lees dan Walter Alvarez’ boek T. rex en de krater des doods (1997) en het artikel Extraterrestrial Cause for the Cretaceous-Tertiary Extinction (1980; ‘Buitenaardse oorzaak van de massasterfte tijdens de overgang van het Krijt naar het Tertiair’) van Alvarez en drie coauteurs. Om de oerknal te begrijpen, lees de bestseller De eerste drie minuten van Steven Weinberg in plaats van de (vele) wetenschappelijke verslagen over kosmische achtergrondstraling, die aan dat boek voorafgingen. Vanaf 1945 werd wetenschapsbeoefening meer en meer een zaak van specialisten.* Wetenschappers streven naar academische erkenning, de belangstelling van hun collega’s, en (soms) een fijinanciële beloning op basis van zorgvuldig onderzoek naar * Deze specialisatie kent veel oorzaken; een centrale rol speelde waarschijnlijk grote investeringen door westerse bedrijven in onderzoeksprojecten voor commercieel gewin, en de toenemende rol van de universiteiten om wetenschappers op te leiden (en te betalen), maar er zijn ook andere factoren van toepassing. Dit verschijnsel valt echter buiten het bereik van dit boek, maar geïnteresseerde lezers kunnen hiervoor terecht bij John J. Beer en W. David Lewis, ‘Aspects of the Professionalization of Science’, Daedalus 92, nr. 4 (herfst 1963), 764-784; of hoofdstuk 8 van I. Bernard Cohen, Revolution in Science (Harvard University Press, 1985).
13
aparte puzzelstukjes. Een generalistische beschrijving van een compleet wetenschappelijk domein is zelden een prioriteit. Wetenschappelijke theorieën worden opgezet, geëvalueerd, ondersteund en verworpen door een wetenschappelijke gemeenschap die steeds meer alleen met en tegen zichzelf praat – vaak in een voor buitenstaanders onbegrijpelijke taal. De dubbele helix en De zelfzuchtige genen zijn belangrijke boeken voor de biologie, maar in een volstrekt andere betekenis dan bijvoorbeeld De motu cordis (‘Over de beweging van het hart’) van William Harvey. Harvey legde zijn ontdekkingen zowel aan zijn collega’s als aan het algemene publiek voor, maar James Watson en Richard Dawkins konden met hun oorspronkelijke verhandelingen alleen bij hun academische collega’s terecht. (Parasites, Desiderata Lists and the Paradox of the Organism – ‘Parasieten, wenslijstjes en de paradox van het organisme’ – bereikte slechts een relatief klein publiek.) In plaats daarvan moeten moderne wetenschappers hun werk populariseren: samenvoegen, simplifijiceren, en uitleggen. Toch vervulden zowel De dubbele helix en De zelfzuchtige genen als Over de beweging van het hart dezelfde taak: ze openden voor ons allen een nieuwe denkwijze over de natuurlijke wereld. De lezer hoeft echt niet elke tekst die ik bespreek te lezen. Kies de belangrijkste boeken uit, waar je mee wilt beginnen. Als je vooral in biologie of kosmologie bent geïnteresseerd, hoef je niet alle teksten te lezen die ik in deel I en II aanbeveel voor je aan de aanbevolen teksten in deel IV en V begint. Lees in elk geval wel mijn hoofdstukken over de boeken en hun achterliggende ideeën. Biologen die zich in het ontstaan van het leven verdiepen, worden nog steeds beïnvloed door het platoons idealisme; Charles Lyells negentiende-eeuwse geologische theorieën beïnvloeden nog steeds ons begrip van de menselijke evolutie; de quantumtheorie kampt nog steeds met de methode van Francis Bacon. Als we wetenschap willen interpreteren, moeten we iets van haar verleden weten. We moeten ons niet alleen voortdurend afvragen: ‘Wat hebben we ontdekt?’, maar ook: ‘Waarom hebben we ernaar gezocht?’ Anders zullen we nooit kunnen begrijpen 14
waarom we tegenwoordig bepaalde wetenschappelijke kennis prijzen of afkeuren. En evenmin zullen we dan een onderscheid kunnen maken tussen beloften die de wetenschap kan nakomen en beloften die met een secuur scepticisme tegemoet moeten worden getreden. Pas dan kunnen we de wetenschap gaan begrijpen. *** Een opmerking over het gebruik van de begrippen ‘theorie’ en ‘hypothese’ Ik gebruik deze termen door elkaar door heel het boek heen. Een eenentwintigste-eeuwse wetenschapper zou kunnen zeggen dat een theorie meer allesomvattend of duurzamer is dan een hypothese of dat theorieën een betere wiskundige onderbouwing hebben. Beide begrippen verwijzen evenwel naar een theoretische structuur die op bewijsmateriaal is gebaseerd. Aangezien het niet altijd duidelijk is wanneer een hypothese een theorie wordt, en aangezien ook wetenschappers uit andere eeuwen en andere disciplines deze begrippen in een andere context hebben gebruikt, heb ik ervoor gekozen dit onderscheid verder niet te maken. Een opmerking van de vertalers De door Suzan Wise Bauer geselecteerde geschriften zijn zowel oorspronkelijk Engelstalige als naar het Engels vertaalde werken. Van een beperkt aantal werken is een Nederlandse vertaling beschikbaar. In de lopende tekst hebben we doorgaans titels in het Nederlands vertaald weergegeven, ook als deze (nog) niet in een Nederlandse vertaling beschikbaar zijn. Als van een geschrift een Nederlands vertaling beschikbaar is, hebben we dat expliciet vermeld in de bibliografijie aan het einde van elk hoofdstuk. De verwijzingen in de noten zijn verder niet bewerkt en geven dan ook de vindplaatsen in de oorspronkelijk Engelstalige versies weer, die Susan Wise Bauer heeft gebruikt.
15
