Oorzaak en gevolg of Kansspel? V.O. de Haan BonPhysics BV, Laan van heemstede 38, 3297 AJ Puttershoek

Oorzaak en gevolg of Kansspel? V.O. de Haan BonPhysics BV, Laan van heemstede 38, 3297 AJ Puttershoek

Email: [email protected]

Samenvatting De geschiedenis van het causaliteitsbegrip en de reacties daarop worden kort beschreven. De relatie tussen het causaliteitsbegrip en onze begrippen van ruimte en tijd wordt geanalyseerd en vanuit bijbelsoogpunt onderzocht. Het positieve denken van Comte wordt aan de kaak gesteld met twee voorbeelden uit de ontwikkeling van de moderne natuurkunde. Hieruit blijkt dat de keuze tussen het begrip oorzaak en gevolg of kansspel een keuze is die wordt voorondersteld door de (geloofs)overtuiging van de wetenschapsbeoefenaar.

Oorzaak en gevolg of kansspel?

1

Inleiding De wetenschap van voor het begin van de twintigste eeuw werd gedomineerd door het idee dat er geen gebeurtenissen waren die zomaar of per ongeluk gebeurden. Vele eeuwen was het logisch te veronderstellen dat alle dingen werden veroorzaakt door iets natuurlijks of iets geestelijks. Dit idee is vertolkt door Hippocrates van Cos (460-377 vChr.): “Ieder natuurlijke gebeurtenis heeft een natuurlijke oorzaak”. Door de succesvolle voorspellingen van de kwantummechanica heeft het begrip kans zich in de wetenschappelijke theorieën gevestigd. Hierbij wordt niet uitgegaan van een onlosmakelijk oorzaak en gevolg begrip, maar wordt verondersteld dat een oorzaak meerdere gevolgen heeft die met verschillende kansen kunnen optreden. In het volgende wordt een korte geschiedenis beschreven van het causaliteitsbegrip en de reacties daarop gegeven [1,2,3]. Hebreeuwse beginsel van causaliteit Er waren Hebreeën die de rol van causaliteit in het heelal al begrepen voor de Babyloniërs en de Grieken. Deze Hebreeën ontkenden kans gebeurtenissen en hun nazaat chaos onder andere in Jesaja 45 [4]: 6 Zo zal iedereen, van oost tot west, weten dat er niets is buiten mij. Ik ben de Heer, er is geen ander 7die het licht vormt en het donker schept, die vrede maakt en onheil schept. Ik ben het, de Heer, die al deze dingen doet…… 9b Zegt klei soms tegen wie hem vormt: ‘Wat ben je eigenlijk aan het maken?’ of ‘Deze pot heeft niet eens oren!’…… 11 Dit zegt de Heer, de Heilige van Israël, die Israël gevormd heeft: Wilden jullie mij ondervragen over het lot van mijn kinderen of mij iets voorschrijven omtrent het werk van mijn handen? 12 Ik ben het die de aarde maakte en de mens op aarde schiep; mijn handen hebben de hemel uitgespannen, ik riep het sterrenleger te voorschijn…… 18 Dit zegt de Heer, die de hemel geschapen heeft –hij is God! -, die de aarde gemaakt en gevormd heeft en die haar heeft gegrondvest – niet als chaos schiep hij de aarde, maar om te bewonen heeft hij haar gevormd: Ik ben de Heer, er is geen ander. Uit deze teksten (en andere) blijkt dat de Hebreeën geloofden in een Schepper, die niet alleen het heelal heeft geschapen, maar die ook het heelal onderhoudt via de wet van oorzaak en gevolg. In het Hebreeuwse idee van causaliteit heeft God het heelal geschapen (veroorzaakt) en zorgen Zijn (geschapen) natuurkundige wetten ervoor dat het heelal in stand wordt gehouden. De Schepper is dus zowel eerste oorzaak als ook de in stand houdende oorzaak. Dit concept van orde en causaliteit is overgenomen door de christelijke visie zoals vermeld in Kolossenzen 1: 16 in Hem is alles geschapen, alles in de hemel en alles op aarde, het zichtbare en het onzichtbare, vorsten en heersers, machten en krachten, alles is door Hem en voor Hem geschapen. 17Hij bestaat voor alles en alles bestaat in Hem. De bijzin “Hij bestaat voor alles” duidt op een typische eigenschap van causaliteit: ieder effect heeft een voorafgaande oorzaak. Babylonische causaliteit In Mesopotamië is het Hebreeuwse beginsel van causaliteit veranderd van vorm. De Mesopotamiërs geloofden dat verschillende goden de gebeurtenissen in de hemel en op aarde controleerden. In eerste instantie dachten zij dat de aarde en de hemel vlakke schijven waren

Oorzaak en gevolg of kansspel?

2

die werden ondersteund door water. Later werd de hemel een halve bol die ruste op het water dat de vlakke schijf van de aarde omringde. Boven de bol was meer water en boven dat water was het rijk van de goden. De zon en de andere hemellichamen waren goden die dagelijks langs de halve starre bol bewogen. De goden controleerden de gebeurtenissen op aarde en daarom werden de bewegingen van de hemellichamen geïnterpreteerd als voorboden van de bemoeienis van de goden met aardse zaken. Het is duidelijk dat in Mesopotamië de wet van oorzaak en gevolg niet werd herkend. Natuurlijke gebeurtenissen konden elk moment gebeuren, zonder verklaring, omdat het aan de luim van de goden hing wat er gebeurde op aarde. Deze verdraaiing van de Hebreeuwse causaliteit maakte dat de Babylonische versie van causaliteit niet bruikbaar was om wetenschap mee te bedrijven, omdat natuurwetten geen invloed op de beslissingen van de goden hebben. Griekse standpunten over causaliteit De vroege Grieken dachten over de wet van oorzaak en gevolg volgens de lijnen van Hippocrates: “Iedere natuurlijke gebeurtenis heeft een natuurlijke oorzaak”. Plato (427-347 vChr.) veronderstelde dat een intellectueel ontwerp en doel de vormende en leidende principes waren van alle natuurlijke processen. Aristoteles (384-322 vChr.) had een uitgebreider idee van causaliteit omdat hij voortborduurde op eerdere zienswijzen. Volgens hem waren er vier hoofdoorzaken aan te wijzen. Ten eerste was er de natuurlijke oorzaak, het primaire materiaal waaruit alle objecten zijn gemaakt. Ten tweede was er de formele oorzaak, het ontwerp, de patronen en de vormen waarin het primaire materiaal wordt gekneed. Ten derde was er de efficiënte oorzaak, die er in voorzag dat het ontwerp werd gerealiseerd. Ten vierde was er de uiteindelijke oorzaak, de doelen waarvoor de objecten waren ontworpen. Atomisme versus causaliteit Een aanval op dit standpunt van causaliteit werd ingeleid door het werk van twee atomisten: Leucippus (440 vChr.) en Democritus van Abdera (420 vChr.). Zij vertelden dat alles in het heelal bestond uit atomen, welke niet meer konden worden gescheiden in kleinere delen. Het aantal atomen was oneindig en zij bewogen zich in een oneindige leegte. Ze bestonden altijd al, konden niet worden gemaakt of vernietigd. De atomisten gingen dus in tegen het idee dat de Schepper uit zichzelf bestond en voor alle dingen. Zij gingen er van uit dat de elementaire deeltjes (die zij atomen noemden) uit zichzelf bestonden voor alle dingen. Een belangrijke pleitbezorger van de atomisten, Lucretius, zei in 50 vChr. dat “Niets kan ooit zijn gecreëerd door goddelijke macht uit niets”. Maar hoe verklaarde het atomisme dat de combinatie van atomen in moleculen, levende cellen, planten en dieren die duidelijk bestonden en zelfs groeien? Lucretius verteld ons dat het allemaal mogelijk is ten gevolge van kansgebeurtenissen: “Ook hier is een punt wat ik jullie graag wil leren. Hoewel atomen door hun gewicht recht naar beneden vallen door de leegte, zwerven ze ook een beetje, op onzekere tijden en op onzekere plaatsen, genoeg zodat je mag zeggen dat ze van richting veranderen.” Het atoom heeft dus het inherente vermogen om te vallen en het inherente vermogen om te zwerven. Hoewel het “zwerven van het atoom” nooit was geobserveerd, ontwikkelde zich dit concept in het tweede principe van atomisme, kans. Epicurus (~342-270 vChr.) heeft dit waarschijnlijk voor het eerst opgeschreven. De atomisten concludeerden dat het een natuurwet was die de Schepper onbelangrijk maakte. De inherente vermogens van het atoom en de wet van de kans maken het mogelijk om zonder interventie van een uitwendige kracht of intelligentie ieder object of wezen wat wij kunnen waarnemen te verklaren. Elk van deze

Oorzaak en gevolg of kansspel?

3

principes van het atomisme gaat in tegen het daarvoor bestaande principe van het Joodschristelijke creationisme. Paulus Apostel Paulus was misschien wel de eerste christen die zich in een debat met Griekse wijsgeren tegen de atomisten verzette. Tijdens zijn toespraak op de Areopagus zegt hij tegen de Epicuriers dat atomen (1) niet eeuwig en uit zichzelf bestaan, (2) niet uit zichzelf kunnen bewegen en (3) geen leven kunnen geven (Handelingen 17:28): 28 Want in Hem leven wij, bewegen wij en zijn wij. Of, zoals ook enkele van uw eigen dichters hebben gezegd: ‘Uit Hem komen ook wij voort’. Paulus besloot zijn getuigenis met referentie aan de opstanding van Christus onderstrepend dat leven door de Schepper wordt gegeven en niet door atomen. De atomisten reageerden hier op met spot en zeiden later nog wel eens met Paulus te zullen praten…. Tijd, ruimte en causaliteit De wet van oorzaak en gevolg hangt nauw samen met het idee van tijd en ruimte. Het gevolg vindt plaats volgend in de tijd op de oorzaak. De oorzaak moet in ruimtelijke uitgebreidheid van het gevolg kunnen worden onderscheiden, anders heeft het verschil tussen oorzaak en gevolg geen betekenis. Voor een goed begrip van causaliteit is dus een goed begrip van tijd en ruimte nodig. De ideeën van Augustinus (354-430) over het probleem van tijd en ruimte zijn gebaseerd op de volgende twee aspecten. (1) Tijd is niet van ons bewustzijn te scheiden: alleen het nu is werkelijk. Verleden bestaat alleen in onze herinnering en toekomst in onze verwachting. Dit noemen we een lineair tijdsbesef. (2) Tijd bestaat alleen in samenhang met de wereld en daarmee met verandering van de wereld. Wereld en tijd zijn tezamen ontstaan. Pas uit de verandering van toestanden, uit het na elkaar van dit en dat, wat niet tegelijk bestaat, komt tijd tot stand. Hierin herkennen we het relativiteitsprincipe. Descartes (1596-1650) omschrijft het wezen van de lichamelijke wereld als een uitgebreidheid in de ruimte. Lichamen zijn in de ruimte en de ruimte bestaat uit lichamen: lege ruimte is niet mogelijk. In het begrip uitgebreidheid ligt reeds de mogelijkheid om bewogen of veranderd te worden. Descartes kwantificeert de ruimte door de ontwikkeling van het cartesiaanse assenstelsel. Hume (1711-1776) was de eerste westerse filosoof die veronderstelde dat causaliteit niet gebaseerd kan zijn op menselijke kennis. Een in de natuur waargenomen verandering (beweging, handeling) wordt met een tweede verandering zo verbonden gedacht dat de tweede als door de eerste bewerkt, als haar noodzakelijk gevolg wordt gezien. Dit kan echter niet experimenteel worden bewezen. Alles wat kan worden waargenomen is een gebeurtenis B in de tijd na een gebeurtenis A. Of dit in de toekomst ook zal gebeuren is nooit zeker. Hume veronderstelt dat het volgen van gebeurtenis B op gebeurtenis A alleen met een bepaalde waarschijnlijkheid kan plaatsvinden. Hij legt hiermee de (filosofische) basis van de veel later ontwikkelde kwantumtheorie. Men kan echter zijn argument dat men niet zeker kan weten dat gebeurtenis B op A volgt, ook toepassen op waarschijnlijkheid waarmee gebeurtenis B op A volgt, met als resultaat dat men niets met zekerheid kan zeggen. Dit is uitgewerkt door Schoppenhauer (De wereld is mijn voorstelling, de wil om te leven) (1788-1860) en Nietzsche (De wereld is de wil tot macht) (1844-1900).

Oorzaak en gevolg of kansspel?

4

Kant (1724-1804) draait de stelling om. Als Hume veronderstelt dat causaliteit niet wordt bewezen vanuit de ervaring, stelt Kant dat causaliteit als axioma moet worden aangenomen en niet uit de ervaring kán stammen. Tegenstelling De (schijnbare) tegenstelling vindt zijn oorzaak in de interconnectie van de begrippen tijd, ruimte en causaliteit. Kennelijk is daar een bepaalde samenhang tussen, waardoor het een niet van het ander is af te leiden. Als we tijd als lineair begrip hanteren: iets wat toen is veranderd is nu anders, dan moet de verandering ergens door zijn veroorzaakt. Tijd wordt voor ons zichtbaar door verandering die plaatsheeft. Maar willekeurige veranderingen kunnen geen tijdsbesef creëren, hiervoor is systematiek of doel of iets dergelijks nodig. Veranderingen kunnen alleen plaatshebben in de uitgebreidheid van het lichaam of de substantie of van wat ook. Uitgebreidheid is daarom een kwaliteit of entiteit die direct met causaliteit te maken heeft. Het idee van een 4-dimensionale ruimte, waarbij de 4e dimensie die van de tijd is, heeft hier misschien iets mee te maken. Zodra je het over deze ruimte hebt, veranderd het causaliteitsprincipe in een geometrisch principe. Causaliteit in de vorm van: iedere verandering wordt veroorzaakt door een verandering, zou je kunnen vertalen in een continuïteit principe. Alle 4-dimensionele lichamen zijn continu. De (westerse) mensen ervaren tijd lineair, verlopend onafhankelijk van ons, wij doorkruisen zogezegd de 4dimensionale ruimte zonder dat we op de tijd as heen en weer kunnen gaan. Terwijl we de 3 andere (ruimtelijke) dimensies gewoon kunnen doorkruisen. Wij lijken geen mogelijkheid te hebben om het voortschrijden van de tijd te beïnvloeden, hoewel de speciale relativiteitstheorie van Einstein (1879-1955) ons anders lijkt te leren [5]. Men moet echter bedenken dat het bij deze theorie gaat om het meten van tijdsverschillen tussen twee gebeurtenissen, niet om het voortschrijden van de tijd. Al onze waarnemingen bevestigen dat. Experimenten die anders doen vermoeden kunnen ook altijd op een tijdslineaire manier worden geïnterpreteerd. Als dit niet het geval is, zou dit leiden tot paradoxen in de werkelijkheid, die niet kunnen worden waargenomen. Causaliteit, de ervaring van het lineair verlopen van de tijd en de cartesiaanse ruimte zijn dus eng verbonden begrippen. Waarom ervaren wij tijd als lineair? Juist vanwege de causaliteit. Of waarom bestaat causaliteit? Juist vanwege het voortschrijden van de tijd. Het axioma van Kant houdt dus ten stelligste in dat causaliteit, tijd en ruimte dezelfde oorzaak hebben. Dit kan men direct vergelijken met wat de Bijbel ons over de begrippen tijd, ruimte en causaliteit leert. We kijken dan naar het scheppingsverhaal uit Genesis 1, waarin de volgende aspecten een rol spelen: 1In het begin schiep God de hemel en de aarde. Er is een begin en God is de primaire oorzaak. God maakte de hemel en de aarde, je zou kunnen zeggen door het maken van deze lichamen maakte God de ruimte. 5bHet werd avond en het werd morgen: de eerste dag. Alle veranderingen die plaatsvinden na de eerste scheppingsdaden nemen een bepaalde tijdsperiode in beslag. Namelijk een dag. Het werd avond, dit lijkt op een onafhankelijk voortschrijden van de tijd. God maakt gebruik van het causaliteitprincipe om dingen te laten gebeuren. 6God zei: ‘Er moet midden in het water een gewelf komen dat de watermassa‘s van elkaar scheidt.’7En zo gebeurde het. God maakte het gewelf [oorzaak] en scheidde het water onder het gewelf van het water erboven [gevolg]. en 9 God zei: ‘Het water onder de hemel moet naar één plaats stromen [oorzaak], zodat er droog land verschijnt [gevolg].’ De totale schepping duurt 7 dagen, dit betekent dat het voortschrijden van de tijd van belang is in de schepping. Veranderingen kunnen alleen plaatsvinden door het voortschrijden van de tijd. Het bovenstaande onderstreept dat het causaliteitsprincipe is ingeschapen.

Oorzaak en gevolg of kansspel?

5

Filosofie en wetenschap Het eind van de middeleeuwen wordt vaak aangeduid als het begin van de ontwikkeling van de westerse wetenschap. Met het benadrukken van het empirische onderzoek en zijn zoektocht naar de juiste wetenschappelijke methode is Francis Bacon (1561-1626) begonnen met het ordenen van de verschillende wetenschapsgebieden. Comte (1798-1857) gaat hierin verder door de (door hem bedachte) ontwikkeling van het menselijk denken te schetsen: Elke tak van onze kennis doorloopt achtereenvolgens drie verschillende stadia, namelijk de theologische of op verbeelding berustende staat, de metafysische of abstracte en de wetenschappelijke of positieve staat. Deze indeling geldt volgens Comte ook binnen elke wetenschap op zichzelf. Alle wetenschappen zijn oorspronkelijk door theologische begrippen overwoekerd, daarna door metafysische speculaties vertroebeld en komen tenslotte in het rijpe stadium van het positieve weten. De stelling van Comte is verder, dat het positieve weten opgedaan in de afzonderlijke wetenschappen het enige middel is om de (logische) wetten van ons denken duidelijk te maken. Uit deze samenvatting van ons weten kunnen dan de bijzondere wetenschappen weer nieuwe stuwkracht ondervinden. Deze grondhouding is duidelijk te herkennen in het maatschappelijk klimaat van onze tijd. Wetenschappelijke uitspraken worden belangrijker geacht dan anderen. Het probleem dat we hier kunnen herkennen is het Baron von Münchhausen syndroom. Een hypothese, gebaseerd op een bepaalde filosofische vooronderstelling, wordt getoetst aan een empirisch gegeven (experiment). De hypothese wordt zodanig aangepast dat het experiment kwantitatief wordt beschreven. Daarna wordt de vooronderstelling tot filosofie verheven, want het experiment laat zien dat het ‘waar’ is. Dat het experiment met een hypothese gebaseerd op een andere filosofische vooronderstelling ook kwantitatief kan worden omschreven wordt voor het gemak maar even vergeten. Voorbeelden Een voorbeeld hiervan is de elektrodynamica [6]. Maxwell (1831-1879) heeft zijn vergelijkingen afgeleid uit de empirische wetten van Ampère (1775-1836), Faraday (17911867) en Gauss (1777-1855) (en anderen). Hij vond dat zijn vergelijkingen duidelijk aanwijzing waren voor het bestaan van de ether. De ether is dan verbonden aan het filosofisch principe van ‘Das Ding an sich’, zonder oorzaak. Zijn voorspelling dat licht elektromagnetisch van oorsprong was, leek dit te bevestigen. De experimenten van Michelson (1852-1931) en Morley (1838-1923) en Einsteins corpusculair en speciale relativiteitstheorie gooide daar roet in het eten, want die leken aan te tonen dat ether niet bestond en licht niet uit golven maar uit deeltjes bestond. Een ander voorbeeld is het elektron als elementair verschijnsel. In eerste instantie had met het over beta-straling, wat van een golfverschijnsel uitging, gebaseerd op de Maxwell vergelijkingen en gerelateerd aan het bovenstaande filosofisch principe. Vanwege bepaalde verstrooiingsexperimenten moest worden aangenomen dat de (elektromagnetische) afmetingen van een elektron zeer klein waren en werd het elektron tot een puntmassa gereduceerd. Hierin herkennen we het vroege atomisme. Later bleek uit diffractieexperimenten dat elektronen zich door twee spleten tegelijk leken te bewegen en werd het elektron weer een golfverschijnsel. Schrödinger (1887-1961) bedacht een mathematische oplossing, die een aantal experimenten kwantitatief goed beschreef en zo is de kwantummechanica geboren, waarmee het elektron eigenlijk alleen nog wiskundig is te beschrijven. Een latere kunstmatige interpretatie van deze wiskundige formulering, de

Oorzaak en gevolg of kansspel?

6

‘Kopenhagen interpretatie’ beschouwt de kwantummechanica als een methode om de kans op een bepaalde gebeurtenis te beschrijven. Hier herkent men het Griekse Epicurisme of de ideeën van Hume. Einsteins standpunt hierover (God dobbelt niet) spreekt boekdelen. Hofer (1970) beschrijft dat deze wiskundige formulering van de kwantummechanica ook kan worden verklaard doordat met de interne structuur van het elektron geen rekening wordt gehouden [7]. Ontwikkelingen in de niet-gevestigde wetenschap (vanaf 1917) tonen aan dat verschijnselen die beschreven worden met de speciale relativiteitstheorie van Einstein ook kunnen worden toegeschreven aan de afmetingen van het elektron [8,9,10]. Door van de hypothese uit te gaan dat het elektron een ring is van lading die zich met de lichtsnelheid rond beweegt, kunnen eigenschappen als inertia en de energie-massa equivalentie worden begrepen, vanuit de (aangepaste) vergelijkingen van Maxwell [11]. Hier keren we dus weer terug naar een pre-Hume oorzaak-en-gevolg verband en het vroege atomisme. Conclusie De afzonderlijke wetenschappen leiden niet tot meer filosofische kennis, maar bevestigen altijd de filosofische vooronderstellingen waarop de wetenschappelijke modellen zijn gebaseerd. De vraag die in de titel wordt gesteld kan dus niet op wetenschappelijke gronden worden beantwoord. De beantwoording ligt in de vooronderstellingen waar de verklarende wetenschappelijke theorie van uitgaat. Of van de (geloofs)overtuiging van de wetenschapsbeoefenaar. Bronvermelding [1] D.L. Bergman and G.C. Collins, “The law of cause and effect”, Foundations of science 7 (3) (2004) www.commonsensescience.org [2] H.J. Störig, “Geschiedenis van de filosofie”, 17e druk, Het Spectrum, Utrecht 1982 (ISBN 9027404798) [3] W.J. Ouweneel, “De zesde kanteling”, Barnabas, Heerenveen 2000 (ISBN 9058291197) [4] De bijbelteksten die hier zijn gebruikt zijn ontleend aan “De Nieuwe Bijbelvertaling”, Nederlandsbijbelgenootschap 2004 [5] A. Einstein, “Zur Elektrodynamik bewegter Körper”, Annalen der Physik 17 (1905) p891-921 [6] J.C. Maxwell, “A treatise an electricity and magnetism”, republication of third edition, Dover Publications Inc., New York 1954 [7] W.A. Hofer, “Internal structure of electrons and photons: The concept of extended particles revisited”, Physica A 256 (1998) p178-196 [8] C. Davisson, “The Electro-Magnetic mass of the Parson Magneton”, Physical Review 9 No 6 (1917) p570-571 [9] D.L. Webster, “The theory of electromagnetic mass of the Parson magneton and other non-spherical systems”, Physical Review 9 No 6 (1917) p484-499

Oorzaak en gevolg of kansspel?

7

[10] T.G. Barnes, R. R. Pemper and H.L. Armstrong, “A classical foundation for electrodynamics”, Creation Research society Quarterly 14 (1977) p38-45 [11] D.L. Bergman, “Spinning charged ring model of elementary particles”, Galilean Electrodynamics 2 No 2 (1991) p30-32

Oorzaak en gevolg of kansspel?

8