Presentatie Henk de Regt

Is de natuur symmetrisch?
Een wetenschapsfilosofische
beschouwing
Henk de Regt
Faculteit Wijsbegeerte, VU Amsterdam
Studium Generale UT
14 februari 2006
Opzet van de lezing
• Wat is symmetrie?
• Fysici over schoonheid en symmetrie
• ‘Wetenschappelijke esthetiek’: een kwestie
van smaak?
• Leidt schoonheid tot waarheid?
Wat is symmetrie?
• X is symmetrisch als X invariant is onder
een bepaalde transformatie.
• Ruimtelijke symmetrieën:
– Translatie
– Rotatie
– Spiegeling (reflectie, pariteit)
Translatie-symmetrie
NaCl-kristalstructuur
Rotatie-symmetrie
Reflectie-symmetrie
Symmetrie van natuurwetten
• Natuurwet (theorie) heeft bepaalde symmetrie als
zij geldig blijft onder bepaalde transformatie, bv:
– Translatie in de ruimte
– Rotatie in de ruimte
– Translatie in de tijd
• Wet heeft tenminste één symmetrie, anders is het
geen wet.
Zoektocht naar symmetrie
• Relativiteitstheorie
• Deeltjesfysica: ‘interne’ symmetrie.
• Antimaterie: C-symmetrie (charge
conjugation) tussen deeltje en antideeltje:
– Elektron-positron (1932)
– Proton-antiproton (1955)
– Neutron-antineutron (1956)
CP Invariantie
Schending van reflectiesymmetrie (pariteit)
gevonden in 1956.
Gecombineerde CPsymmetrie bleek wel
behouden.
Fysici over schoonheid en
symmetrie
• Einstein liet zich vaak
leiden door esthetische
overwegingen
• SRT (1905):
symmetrie-argument
“It is more important to
have beauty in one’s
equations than to have
them fit experiment.”
Paul Dirac
Esthetische criteria in
wetenschap
• Symmetrie
• Analogie / model
• Visualisatie / abstractie
• Metafysica
• Eenvoud
J.W. McAllister, Beauty and Revolution in Science
Wat is mooier?
Zee: “When the beholder is a physicist, beauty
means symmetry.”
Kleiss: “Symmetrie-eis zit in ’t hoofd van fysici.”
Schending CP-invariantie
1956: CP-symmetrie tussen deeltjes en antideeltjes.
1964: CP-symmetrie geschonden bij verval Kmesonen (in ca. 0,2 % van gevallen).
Big Bang: iets meer materie dan antimaterie
 wij danken ons bestaan aan ‘symmetriebreking’!
Esthetiek in wetenschap:
een kwestie van smaak?
• Subjectieve esthetiek vs. objectieve wetenschap
• Empirisme vs. rationalisme
– Moderne wetenschap is empiristisch: baseer kennis op
onbevooroordeelde waarneming en experiment.
– Dirac rationalistisch …?
• Doel van wetenschap: waarheid, niet schoonheid
Empiristische wetenschap
Empirische cyclus:
Theorie
Empirische wet
deductie
Nieuwe empirische
wet
Empirische feiten
inductie
Rock bottom of knowledge
• Context van rechtvaardiging vs. Context van ontdekking
Thomas Kuhn: The Structure of
Scientific Revolutions
Kuhn’s model van wetenschap
• Paradigma / normale wetenschap
– gebonden aan metafysische vooronderstellingen
(bv. symmetrie).
• Anomalie  crisis  revolutie.
– revolutionaire wetenschappers zijn deels
gemotiveerd door esthetische overtuigingen.
Revolutie in de astronomie:
van geocentrisch naar
heliocentrisch wereldbeeld
Ptolemaios
Copernicus
Revolutie in de fysica:
van klassieke naar relativistische
fysica
Isaac Newton
Albert Einstein
McAllister over esthetiek in
wetenschap
• Esthetische inductie: esthetiek inductief afgeleid
van empirisch succes  esthetische canon
• Revolutie = breuk met esthetische canon – ten
gunste van empirisch succes.
• McAllister vs. Kuhn?
– paradigma-esthetiek met empirisme verzoend
– rol van esthetiek tijdens revoluties.
Leidt schoonheid tot
waarheid?
Realisme
Instrumentalisme
• Theorie = ware
beschrijving van
onderliggende
structuur
• Theorie = instrument
voor empirische
voorspellingen
• ‘Geen wonder’
argument
• ‘Pessimistische
inductie’ argument
Conclusies
• Esthetische oordelen zijn subjectief, maar
wetenschappers die erop vertrouwen zijn
niet irrationeel.
• Schoonheid is geen indicator voor waarheid
maar (soms) wel voor empirisch succes.
Literatuur
• A. Zee, Fearful Symmetry (Princeton University
Press (1986, 2e ed. 1999).
• J.W. McAllister, Beauty and Revolution in Science
(Cornell University Press, 1996).
• H.W. de Regt, ‘Beauty in Physical Science circa
2000’, Int.Stud.Phil.Sci. 16 (2002) 95-103.