Oorzaak en gevolg of Kansspel?

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