Eureka 46 by Universiteit Leiden

Interview met

Jaargang 12 â&#x20AC;&#x201C;oktober 2014

Nummer 46 Eureka! is een uitgave van de studievereniging De Leidsche Flesch in samenwerking met de Faculteit der Wiskunde en Natuurwetenschappen van de Universiteit Leiden. De Leidsche Flesch is de studievereniging van de opleidingen Natuurkunde, Sterrenkunde, Wiskunde, Informatica en Informatica & Economie.

Richard Gill

Why JPEGs Look Yucky Moleculaire geleiding: THE GAME

Redactioneel

Inhoud

Lieve lezer, Het maken van de Eureka! is een overzichtelijk proces. Iedere maand is er een deadline; op de eerste van de maand moeten de artikelen binnen zijn, een maand later moet de eindredactie alle stukken gecontroleerd hebben en vervolgens heeft vormgever Balyon een maand de tijd om de Eureka! er uit te laten zien zoals de redactie dat wil. Iets waar hij tot nu toe iedere keer in slaagt, ook al weten we van te voren vaak niet hoe we willen dat de Eureka! er uit komt te zien. En vervolgens begint dat hele proces opnieuw, voor de volgende editie. Voor de meeste artikelen zijn we afhankelijk van anderen; ze worden voornamelijk geschreven door professoren, promovendi en studenten van onze opleidingen. Vaak geeft dit nog flink wat stress, als iets op het laatste moment toch niet doorgaat moet er snel een vervangend artikel geregeld worden. Bij sommige edities gaat alles goed, bij andere gaat juist alles mis en blijkt op het laatste moment dat meerdere artikelen niet doorgaan. Gelukkig doet onze eindredactie niet moeilijk als een artikel een keer iets later is, en zelfs de vormgever kan soms wel een week extra wachten op het laatste artikel. Toch geeft dit nooit een fijn gevoel en dus proberen we alles op tijd af te hebben. (Hoewel ook de artikelen die we zelf schrijven nog wel eens te laat zijn…). Ik weet niet of dit typisch is voor een blad dat gemaakt wordt door studenten, van wie de voornaamste bezigheid gewoonlijk studeren (of feesten) is, maar ik denk (hoop) dat ook professionele tijdschriften last hebben van deadlinestress. Uiteindelijk kunnen we onszelf in ieder geval geruststellen met de gedachte dat er tot nu toe toch altijd weer een nieuwe Eureka! uit is gekomen, waaraan meestal niet af is te zien dat de redactie flink heeft moeten zweten om alles op tijd af te krijgen. Ook deze keer is het gelukkig allemaal goed gekomen, met gave artikelen van onder anderen Owen Biesel en Gerard Nienhuis, en ik denk dan ook dat je deze Eureka! met veel plezier zult lezen! Ellen

Hoofdredacteur Eureka! Masterstudent wiskunde

Interview Richard Gill Richard Gill staat bekend om zijn werk in de forensische statistiek en zijn betrokkenheid bij onder meer de rechtszaak tegen Lucia de Berk. Eureka! interviewde hem over deze zaak en over zijn huidige bezigheden.

Lees verder op pagina 22



06 Moleculaire Geleiding – Jan van Ruitenbeek

Ellen Schlebusch

✉

ellen@deleidscheflesch.nl

Eureka! nummer 46 – oktober 2014

Lees verder op pagina 6



Nieuws

Moleculaire geleiding: THE GAME Thermische pleziertjes

6 10

The Gibbs Phenomenon:

Fotoreportage de Burcht

Why JPEGs Look Yucky

De Burcht is het enige bouwwerk in Leiden dat ouder is dan de stad zelf. Eureka! maakte een fotoreportage van dit mottekasteel.

Fotoreportage: de Burcht

De natuurkunde voorbij

Interview met Richard Gill

De Leidsche Flesch

Puzzel

Lees verder op pagina 16



12 The Gibbs Phenomenon – Owen Biesel One of the greatest mathematical successes of all time is the Fourier transform. The theory is beautifully symmetric and has a broad array of applications, from physics, to sound, to image compression. The JPEG file format uses Fourier transforms to compress images. So if Fourier transforms are so successful both practically and theoretically, why are JPEGs so notorious for ugly “artifacts” appearing around sharp transitions? Lees verder op pagina 12

Eureka! is een uitgave van de studievereniging De Leidsche Flesch in samenwerking met de Faculteit der Wiskunde en Natuurwetenschappen van de Universiteit Leiden. De Leidsche Flesch is de studievereniging van de opleidingen Natuurkunde, Sterrenkunde, Wiskunde, Informatica en Informatica & Economie.



Eureka! nummer 46 – oktober 2014

Nieuws

Prijzen

Spinozapremie uitgereikt aan Dirk Bouwmeester Tijdens een feestelijke uitreiking op 9 september heeft de natuurkundige Prof. Dr. Dirk Bouwmeester in het bijzijn van Koning Willem-Alexander een Spinozapremie in ontvangst genomen. De Spinozapremie is de hoogste Nederlandse onderscheiding in de wetenschap en wordt ook wel de ‘Nederlandse Nobelprijs’ genoemd. Er waren dit jaar vier Nederlandse wetenschappers die de premie van 2,5 miljoen euro voor wetenschappelijk onderzoek in ontvangst mochten nemen. Naast Dirk Bouwmeester was er nog een tweede Leidse winnaar, de archeologe Prof. Dr. Corinne Hofman. Bouwmeester wil het geld gebruiken om in samenwerking met een groep wetenschappers aan het LUMC verder onderzoek te doen naar een therapie voor Duchenne spierdystrofie. Daarnaast wil hij een deel gebruiken om te onderzoeken hoe quantummechanica verbonden kan worden met de relativiteits theorie.

Mr. K.J. Cathprijs voor student-ondernemer Wouter Bruins Wouter Bruins kreeg tijdens de opening van het academisch jaar de Mr. K.J. Cath-prijs. Deze prijs wordt eens in de twee jaar uitgereikt aan studenten en/of medewerkers van de Universiteit Leiden. Wouter Bruins kreeg de prijs omdat hij met zijn bedrijf In Ovo en met het oprichten van het platform Vrijplaats Universiteit Leiden, die beide in de vorige editie van Eureka! in het nieuws waren, de universiteit op een positieve manier onder de aandacht brengt.

Openingen

Prins Constantijn opent Leiden Centre of Data Science

Het academisch jaar is geopend De jaarlijkse opening van het academisch jaar vond 1 september plaats in de Pieterskerk. Er werd onder andere een toespraak gegeven door staatssecretaris Dekker van Onderwijs, Cultuur en Wetenschap. Daarnaast was er ook aandacht voor de Massive Open Online Courses (MOOCs) die tegenwoordig op veel universiteiten, waaronder Universiteit Leiden, worden gegeven. Naast de universitaire opening vond dit jaar voor het eerst ook een facultaire opening plaats op 2 september met onder andere een goochelshow en improvisatietoneel, onder leiding van Peer Mascini. Dit was een groot succes. Foto facultaire opening: Pim Rusch 4

Eureka! nummer 46 – oktober 2014

Op 4 september heeft Prins Constantijn van Oranje het Leiden Centre of Data Science geopend. Het centrum stimuleert onderzoek naar data en samenwerkingen tussen verschillende wetenschappers uit verschillende disciplines op dit gebied. Met de grote toename in de hoeveelheid data die verzameld wordt, is dit soort onderzoek steeds belangrijker. Na de openingsceremonie vonden een demomarkt en miniconferentie plaats, waar de rol van grote hoeveelheden data in onderzoek centraal stond.

wetenschap

Eureka! nummer 46 â&#x20AC;&#x201C; oktober 2014

wetenschap

Moleculaire geleiding:

the game Door Jan van Ruitenbeek

Het gebruik van individuele organische moleculen als geleiders maakt verschijnselen van de kwantummechanica zichtbaar bij kamertemperatuur. Bovendien biedt de organische chemie de mogelijkheid om de eigenschappen in detail te ontwerpen, waarmee vele toepassingen in beeld komen, maar de weg naar deze toepassingen blijkt weerbarstig. In dit artikel wordt een kort overzicht gegeven van de ontwikkelingen. Om het onderzoek een sprong vooruit te helpen is een nieuw instrument ontwikkeld, waarmee we scanning tunneling microscopie de derde dimensie in brengen.

Over de auteur: Jan van Ruitenbeek Jan van Ruitenbeek is hoogleraar in de experimentele natuurkunde. Hij is gepromoveerd in Nijmegen en verbleef daarna drie jaar in Grenoble, aan het Hoge Magneetvelden Laboratorium. Sinds 1988 is hij verbonden aan de Universiteit Leiden. Zijn onderzoeksgebied is de nanofysica, met speciale belangstelling voor elektronentransport in de kleinst mogelijke structuren. Daarnaast is hij directeur van de Casimir Research School (Delft-Leiden) en voorzitter van de Nederlandse Natuurkundige Vereniging.

â&#x153;&#x2030; 6

ruitenbeek@physics.leidenuniv.nl

Eureka! nummer 46 â&#x20AC;&#x201C; oktober 2014

Figuur 1. Geavanceerdere versie van de oorspronkelijke breekjunctiemethode. In dit geval zijn vrij hangende bruggen van goud gefabriceerd met behulp van elektronenbundellithografie. De bruggen zijn enkele micrometers lang en kunnen worden gebroken door het substraat waarop ze zijn aangebracht voorzichtig te buigen. Door het substraat terug te laten veren kan een contact van een enkel atoom worden ingesteld. Wanneer moleculen op het oppervlak worden aangebracht kan contact met een enkel molecuul worden gemaakt.

Bij organische materialen kunnen we denken aan plastic, hout of katoen. Dit zijn niet de eerste materialen die je zou willen gebruiken als elektrische stroomgeleiders. Toch weten we sinds het werk van MacDiarmid, Shirikawa en Heeger (Nobelprijs Chemie 2000) dat plastics door middel van dotering veranderd kunnen worden in goede geleiders. Dotering wil zeggen dat er ladingsdragers worden aangebracht met behulp van geladen onzuiverheden. Op de schaal van nanometers is het mogelijk om stroom te sturen door organische materialen. De verplaatsing van lading binnen een enkel molecuul speelt immers een centrale rol in de beschrijving van chemische reacties (electron transfer). De vraag die al snel op kwam was: wanneer we nu in staat zouden zijn om elektrische contacten aan te brengen op een enkel molecuul, zouden we dan moleculen kunnen ontwerpen die een specifieke functie hebben in een elektronisch circuit? De organische chemie zou dan geweldige mogelijkheden bieden om identieke structuren op moleculaire schaal te ontwerpen en te synthetiseren. Het heeft even geduurd voordat de technieken beschikbaar kwamen om de geleiding op moleculaire schaal daadwerkelijk experimenteel te onderzoeken. Maar ook op iets minder kleine schaal wordt het al interessant: dunne lagen van organische moleculen kunnen zich gedragen als halfgeleiders. Verschillende soorten van die lagen kunnen dan een zogenaamde p-n-junctie vormen, waarmee onmiddellijk een hele reeks toepassingen in beeld komt. De bekendste hiervan is de OLED (organic light emitting diode), die nu al wordt toegepast in smartphone- en televisiedisplays met een buitengewoon heldere kleuren.

Maar al deze mooie toepassingen maken nog geen gebruik van specifiek ontworpen eigenschappen van individuele moleculen, waarmee de mogelijkheden van toe te passen verschijnselen veel groter zouden kunnen worden. Het onderzoek naar geleiding van individuele moleculen wordt in Leiden en Delft in nauwe samenwerking uitgevoerd door de groep van Herre van de Zant (Delft), de groep van Sense Jan van der Molen (Leiden) en mijn eigen groep. Breekjuncties en STM

Een molecuul is natuurlijk bijzonder klein (ongeveer een nanometer) en de standaard microfabricagetechnieken zijn bij lange na niet toereikend om op gecontroleerde wijze een moleculaire geleidende brug te maken. Alle oplossingen die voor dit probleem zijn bedacht gebruiken een of andere vorm van zelforganisatie: laat het molecuul zelf zijn positie tussen de metalen elektrodes vinden. De eerste van dergelijke technieken is gebaseerd op de mechanisch controleerbare breekjunctietechniek (Figuur 1) die in mijn groep werd ontwikkeld in de jaren 1990. Veel studenten hebben er kennis mee kunnen maken bij het practicum Natuurkundig Onderzoek. Chris Muller, die de techniek in Leiden heeft ontwikkeld tijdens zijn promotie, heeft de eerste experimenten aan organische moleculen uitgevoerd tijdens zijn postdoctoraal onderzoek in de groep van Marc Reed in Yale. Hij gebuikte zijn eerder ontwikkelde methode om een metaaldraad gecontroleerd en geleidelijk te breken, maar nu deed hij dat terwijl de draad was ondergedompeld in een oplossing van moleculen. De draad was van goud en de moleculen hadden aan beide uiteinden een zwavelgroep. Weinig stoffen binden sterk aan goud, maar zwavelgroepen zijn daarop een uitzondering en maken de binding daarom vrij selectief. Uit het gedrag van de elektrische geleiding van het contact tijdens oprekken, vlak voordat de brug brak, vond men aanwijzingen dat zich spontaan een brug van een enkel molecuul vormde tussen de twee uiteinden van de gouddraad. Hoewel de aanwijzingen sterk waren bleef jarenlang twijfel bestaan over de interpretatie van dit experiment. Twee grote problemen bleven de voortgang enige jaren tegenhou-

Zouden we moleculen kunnen ontwerpen die een specifieke functie hebben in een elektronisch circuit?

Eureka! nummer 46 â&#x20AC;&#x201C; oktober 2014

wetenschap Figuur 2. Scanning tunneling microscoop in het Kamerlingh Onneslaboratorium die gebruikt kan worden tot zeer lage temperaturen (0,3 K), bij magneetvelden tot 10T, en gekoppeld is aan een ultrahoog vacuüm preparatiekamer.

den. Om te beginnen was er geen methode om in beeld te brengen hoe de moleculaire brug eruitziet; de vorming van de brug kon alleen indirect worden afgeleid uit de waarde van de gemeten weerstand en het gedrag van stroom als functie van de spanning. Bovendien waren de experimenten niet in detail reproduceerbaar: Iedere keer dat een draad in het laatste stadium van breken aanwijzingen liet zien voor de vorming van een moleculaire brug kon, bijvoorbeeld, de weerstand wel een factor 10 of meer van de eerdere meting verschillen. Er werden twee benadering gekozen. De eerste benadering, geïntroduceerd door Nongjiang Tao en zijn groep aan Arizona State University, was die van massale statistiek. De achterliggende gedachte is dat de wijze waarop een molecuul zich bindt aan een goudoppervlak grote variatie kan vertonen. In zijn experimenten gebruikte Tao een eenvoudige versie van een scanning tunneling microscoop (STM, zie kader). Deze experimenten deden zij met de naald van de STM en het metaaloppervlak (beide van goud) ondergedompeld in een oplossing van de moleculen, bij kamertemperatuur. Ze brachten de naald met opzet diep in contact met het oppervlak en verbraken het contact dan weer. Door dit proces vele honderden, of zelfs duizenden malen te herhalen en steeds het verloop van de elektrische weerstand te volgen tijdens het breekproces, verkregen zij informatie over de vorming van moleculaire bruggen uit het gemiddelde over heel veel microscopische configuraties van de contacten. Men vond brede pieken wanneer de gevonden waarden van de elektrische geleiding worden weergegeven in

een histogram, op logaritmische schaal. Niettemin is gebleken dat de positie van de piek een goede indicatie geeft van de werkelijke waarde van de elektrische geleiding van een enkel molecuul, en is er veel voortgang geboekt in het in kaart brengen van de systematiek van geleiding door moleculen. In onze onderzoeksgroep kozen we voor een andere benadering van het bovengenoemde probleem. We gebruikten breekjuncties bij zeer lage temperaturen en concentreerden ons op zeer kleine eenvoudige moleculen die konden dienen als modelsystemen. Dit maakt het mogelijk gevoelige technieken te gebruiken om veel te weten te komen over de eigenschappen van de geleidende brug. We bestudeerden simpele moleculen zoals H2, H2O en benzeen, waarbij het mogelijk bleek om specifieke trillingstoestanden van het molecuul in de brug te detecteren, als kleine verstoringen in de stroom als functie van de spanning. Daarmee kon onomstotelijk worden aangetoond dat het molecuul in kwestie de geleidende brug vormde. Daarnaast gebruikten we andere technieken, zoals de meting van de intrinsieke ruis in de stroom (hagelruis), waaruit we konden concluderen dat de brug inderdaad door slechts één enkel molecuul wordt gevormd. Beide benaderingen kennen grote nadelen. De statistische methode is snel en toepasbaar op bijna alle complexe moleculen, maar geeft slechts zeer globale informatie. Allerlei verschijnselen die de moleculaire bruggen juist zo interessant zouden moeten maken verdrinken in de middeling. De breekjunctietechniek bij lage temperatuur is alleen praktisch toepasbaar voor zeer eenvoudige moleculen.

Waarom gebruiken we de STM niet om de moleculen in beeld te brengen?

Eureka! nummer 46 – oktober 2014

De volgende generatie: STM in de derde dimensie

De oplossing lijkt voor de hand te liggen: waarom gebruiken we de STM niet waar deze voor bedoeld is, om de moleculen in beeld te brengen? Inderdaad is dat de benadering die wij, en enkele andere onderzoeksgroepen, recent hebben gekozen. Er zijn echter diverse drempels: om de sterke thermische beweeglijkheid van de moleculen te vermijden moet het experiment worden gekoeld tot vlakbij het absolute nulpunt; om zuiver met één soort moleculen te werken moet het oppervlak eerst atomair schoongemaakt worden, en daarvoor is ultrahoogvacuümapparatuur nodig; verder moeten de moleculen in zeer kleine hoeveelheden

Figuur 3. Boven: Principe van de 3D-aansturing van het STM-experiment met visuele terugkoppeling van een computersimulatie. Linksonder: Jacob Bakermans bestuurt de STM en de simulatie door bewegen van zijn hand in de ruimte. Voor scherpere beeldherkenning wordt een LED-lampje gebruikt. Rechtsonder: Momentopname van een computersimulatie van de STM-naald, het metaaloppervlak en een rijtje daarop gedeponeerde atomen.

op het oppervlak kunnen worden gedeponeerd. Al deze extra eisen leiden tot een experimentele opstelling zoals weergegeven in Figuur 2, die veel complexer is dan het bescheiden instrument bij kamertemperatuur dat Tao c.s. gebruikten, een instrument dat op een tafelblad past. Toch blijft er nog tenminste één uitdagend probleem over. We kunnen de moleculen nu wel in beeld brengen terwijl ze op het oppervlak liggen, maar het wordt pas interessant wanneer we een chemische binding tot stand kunnen brengen tussen een uiteinde van één van die moleculen en de naald, zodat het molecuul tussen naald en oppervlak wordt opgespannen. Op het moment dat we dat doen zijn we ook blind geworden, omdat we dan de beeldvormende mogelijkheden van de STM verliezen. We weten dan nog steeds niet hoe het molecuul zich schikt in het contact. We denken dit nu grotendeels te kunnen oplossen met twee toevoegingen die we sinds enkele maanden hebben ontwikkeld. Ten eerste is het nodig om de beweging van de naald langs een complex pad in de ruimte te sturen om het molecuul zo voorzichtig mogelijk los te pellen van het oppervlak. Hiervoor is een driedimensionale interactieve aansturing gemaakt op het principe van een Wii gamecomputer. De beweging van de hand van de experimentator wordt gevolgd door twee camera's en vertaald naar eenzelfde beweging van de naald op nanoschaal. Ten tweede, om visuele terugkoppeling

We bestudeerden simpele moleculen zoals H2, H2O en benzeen.

Scanning Tunneling Microscoop Een STM is een instrument dat gebruikt kan worden om structuren op atomaire schaal aan een metaaloppervlak in beeld te brengen. Het principe is heel eenvoudig: een atomair scherpe naald tast het oppervlak af door er in een rasterpatroon overheen te bewegen. Dit aftasten gebeurt zonder het oppervlak daadwerkelijk aan te raken, namelijk door gebruik te maken van de quantummechanica: de elektronen zitten niet rigide opgesloten binnen een geleider, maar hebben een kleine kans om in het vacuüm rond de geleider door te dringen. Die waarschijnlijkheid om een elektron buiten de geleider aan te treffen neemt echter heel snel (exponentieel) af met de afstand tot de geleider. In de STM wordt hiervan gebruik gemaakt door de naald op afstand van ongeveer een nanometer van het oppervlak te brengen. De elektronen hebben dan een kleine kans om over te steken van de naald naar het metaaloppervlak, en vice versa. We meten dan een kleine stroom, die exponentieel afneemt met de afstand tussen de naald en het oppervlak. Nu wordt tijdens het aftasten van het oppervlak via een rasterpatroon een terugkoppelmechanisme gebruikt om de stroom constant te houden door de afstand te regelen. Dit terugkoppelsignaal geeft de informatie over het hoogteprofiel en kan bewerkt worden tot een hoogteplaatje van het oppervlak. Voor de zeer fijne mechanische verplaatsing wordt gebruik gemaakt van piëzo-elektrische materialen.

te hebben van wat er gebeurt, is een computersimulatie ontwikkeld die real-time uitrekent hoe we verwachten dat de atomen aan het oppervlak en het molecuul dat we oppakken reageren op de beweging van de naald. Zoals geïllustreerd in Figuur 3 wordt dit op een computerscherm in beeld gebracht en de simulatie wordt aangestuurd door dezelfde 3D-bewegingssensor. De waargenomen variaties in de geleiding geven een terugkoppeling naar de werkelijkheid. Deze nieuwe instrumentatie is ontwikkeld door een team van senior wetenschappers Christian Wagner en Federica Galli, promovendus Sumit Tewari, en met een bijzonder belangrijke inbreng van bachelorstudent Jacob Bakermans. In de komende jaren zal deze apparatuur worden ingezet om de kwantumverschijnselen in de geleiding door organische moleculen te onderzoeken, met speciale aandacht voor de kracht die de elektrische stroom uitoefent op de atomen in het geleidingspad. Het langetermijnperspectief is het ontwikkelen van een motor op de nanoschaal aangedreven door een gelijkstroom. ! Eureka! nummer 46 – oktober 2014

wetenschap

Thermische plez Door Boris Kingma en Wouter van Marken Lichtenbelt, Vakgroep Humane Biologie, Universiteit Maastricht

Onschuldig ijsje

In een warme zomermaand geniet je van het warme weer. Eigenlijk zou je het liefst zo min mogelijk kleren aandoen, maar sociale overwegingen doen je anders beslissen. Vanuit thermisch perspectief bevind je je net buiten de thermoneutrale zone; je zweet een beetje om de kerntemperatuur te handhaven. Toch ben je comfortabel, zeker nu je de Italiaanse ijswinkel in het vizier hebt. Drie bolletjes op een hoorntje, pistache, limoen en komkommer… Binnen een paar minuten is het ijsje op. Je geniet nog na, totdat je het plots wel erg warm krijgt en het zweet uit je lichaam gutst. Het weer is hetzelfde gebleven. Heb je je lichaam op het verkeerde been gezet? Ja. Omdat het ijs heerlijk langs je verhemelte en je slokdarm naar beneden glijdt registreert je lichaam dat de kerntemperatuur zakt en het zweten overbodig wordt. Daarom wordt het zweten verminderd, maar de omgeving is nog net zo warm, dus je huid warmt flink op. Na een tijdje is het

effect van het ijs voorbij, maar ben je intussen al aanzienlijk opgewarmd. Nu moet het lichaam dus extra hard werken om de zaak weer op orde te krijgen. Het zweet breekt je uit… en dat terwijl het zo’n rustig dagje was [1]. Warm bad

Heb je wel eens in een zwembad gezwommen waarvan de watertemperatuur 28°C was? Fris hè?! Maar heb je ook wel eens eerst in een bad van 25°C en aansluitend in een bad van 28°C gezwommen? Aangenaam warm hè? Na een tijdje ebt het warme gevoel weg en blijkt het water toch fris. Twee keer in een bad van 28°C en toch is de ervaring compleet anders; hoe kan dat nu? Misleiding?

Dit zijn zomaar twee anekdotes over temperatuurervaringen in de praktijk. In Maastricht proberen we dit onderwerp middels model en experiment beter te

Figuur 1: De gemodelleerde relatieve vuurfrequentie van temperatuurgevoelige neuronen versus tijd. De rode lijn geeft de categorie van warmtegevoelige neuronen weer, de blauwe lijn geeft de koudegevoelige neuronen weer. De startconditie is neutraal, vervolgens stap je in een bad van 25°C en aansluitend in een bad van 28°C. Beide badtemperaturen zijn in principe koud, maar bij de overgang van 25°C naar 28°C ervaar je het water korte tijd als warm. In de grafiek is dat te zien als het gebied waar de rode lijn boven de blauwe lijn komt.

Eureka! nummer 46 – oktober 2014

begrijpen. Neem nu het verhaal van het koude badwater. Het blijkt een samenspel van temperatuursensitieve neuronen, die de thermoreceptie van het lichaam verzorgen. Deze neuronen zijn ruwweg te verdelen in twee categorieën: ‘koude’- en ‘warmte’-sensitief. Beiden hebben een karakteristieke verdeling van de vuurfrequentie versus de weefseltemperatuur[2]. Echter, bij opwarming wordt de vuurfrequentie van koudegevoelige neuronen onderdrukt, zodat tijdelijk het signaal van de warmtegevoelige neuronen overheerst (vice versa voor afkoeling). Als de temperatuur stabiel is overheerst de karakteristieke vuurfrequentie weer. Zo kan je je lichaam dus tijdelijk voor de gek houden en een schijnbaar paradoxale waarneming verklaren aan de hand van neurofysiologie. Zie Figuur 1 voor de gemodelleerde versie van bovenstaand verhaal. Meten, modelleren, meten, enzovoort

In Maastricht combineren we basaal thermofysiologisch onderzoek met mathematisch modelleren. Dat dient ten minste twee doelen. De kennis van de thermofysiologie kan bijvoorbeeld worden omgezet in een vorm die toepassing vindt in de gebouwde omgeving. Het modelleren van binnenklimaatregelingen en slimme meters kan leiden tot meer tevredenheid, gezondheid én tot energiebesparingen in woningen en kantoren. Bovendien kunnen met modellen die zowel het gedrag als de fysiologie van de mens inbouwen reëlere kostenramingen voor de woningexploitatie worden gemaakt. Aan de andere kant kunnen modellen inzichten bijstellen en leiden tot nieuwe hypotheses, bijvoorbeeld dat een verandering in temperatuur tot meer comfort en zelfs genoegen kan leiden dan een strak centraal geregelde binnentemperatuur in kantoren [3]. Thermofysiologisch onderzoek heeft zich jarenlang vooral gericht op extreme omstandigheden, hitte of vrieskou, en veel onderzoek werd gefinancierd door defensie en brandweer. In Maastricht richten we

ziertjes ons op de meer dagelijkse klimaatomstandigheden: binnenshuis. We doen dat door naar de warmtebalans te kijken. De warmteafgifte berekenen we uit antropometrische gegevens, temperatuurgradiënten tussen de huid en de omgeving, en andere fysische parameters zoals luchtvochtigheid en windsnelheid. De warmteproductie meten we met gaswisseling (O2-gebruik en CO2-productie) in speciale respiratiekamers. Zo zijn we erachter gekomen dat de mens zonder te rillen zijn warmteproductie kan opkrikken en die kennis heeft vervolgens geleid tot de ontdekking van speciaal bruin vet dat helpt bij het stoken. Een van de interessantste bevindingen is het bestaan van enorme individuele verschillen tussen mensen en tussen groepen van mensen. Sommige mensen kunnen in milde kou geen extra warmte produceren, terwijl anderen zonder te rillen 30% extra warmte kunnen genereren. Ook het thermisch comfort en daaraan gekoppelde thermische gedrag verschilt enorm tussen mensen. Je hebt verschillende categorieën: er zijn mensen die houden van warmte, of juist van kou, maar er zijn ook mensen die het niets uitmaakt. Tenslotte heb je mensen die zeer kritisch zijn [4]. Deze verschillen hopen we in de nabije toekomst te kunnen verklaren met behulp van een aantal meten-modelleren iteratieslagen. ! 1. Benzinger, T.H., Heat regulation: homeostasis of central temperature in man. Physiol Rev, 1969. 49(4): p. 671-759. 2. Hensel, H., Thermoreception and Temperature Regulation. Monographs of the Physiological Society. 1981, London: Academic Press Inc. LTD. 3. Lichtenbelt, W., et al., Cold exposure--an approach to increasing energy expenditure in humans. Trends Endocrinol Metab, 2014. 25(4): p. 165-7. 4. Jacquot, C.M., et al., Influence of thermophysiology

thermal

behavior: the essentials of categorization. Physiol Behav, 2014. 128: p. 180-7.

Over de auteurs: Wouter van Marken Lichtenbelt en Boris Kingma Wouter van Marken Lichtenbelt is van origine bioloog en is gepromoveerd op de energiehuishouding van de groene leguaan. Nu is hij hoogleraar Ecological Energetics and Health bij de Universiteit Maastricht. Boris Kingma is gepromoveerd op het wiskundig modelleren van thermoregulatie van de mens en vervult momenteel postdoctoraal onderzoek met als thema fysiologische drijfveren van gedrag. Beiden zijn gelieerd aan de vakgroep Humane Biologie binnen het Maastricht UMC+. Het hoofdthema van de onderzoeksgroep is het verklaren van individuele verschillen in lichaamstemperatuurregeling, thermisch comfort en gedrag van de mens. Hierbij wordt gekeken naar verschillende fysiologische parameters zoals energiegebruik, lichaamstemperatuur en hartslag, evenals psychologische parameters zoals thermische sensatie en comfort.

✉ ✉ 

b.kingma@maastrichtuniversity.nl markenlichtenbelt@maastrichtuniversity.nl www.thermu.eu

Eureka! nummer 46 – oktober 2014

wetenschap

The Gibbs Phenomenon:

Why JPEGs Look By Owen Biesel

why are JPEGs so notorious for ugly “artifacts"

Eureka! nummer 46 – oktober 2014

1 The Fourier Transform

One of the greatest mathematical successes of all time is the Fourier transform. The theory is beautifully symmetric and has a broad array of applications, from physics, to sound, to image compression. The Fourier transform separates a periodic function into its constituentsines and cosines, the way a prism separates white light into its component colors. Our ears perform a Fourier transform when they hear a major chord and perceive it as three distinct notes sounding together. In quantum mechanics, a version of the Fourier transform relates position and momentum. On the other hand, the JPEG file format uses Fourier transforms to compress images. So if Fourier transforms are so successful both practically and theoretically, why are JPEGs so notorious for ugly “artifacts” appearing around sharp transitions? To answer this question, we first need to understand how Fourier transforms work. We will consider the Fourier series associated to a periodic function. Specifically, suppose we have a function f that repeats with period 2π, like this triangular wave:

bk =

1 π

2π

f (x) dx

if k = 0

0 2π

f (x) cos(kx) dx

0 2π

if k ≥ 1

(2)

f (x) sin(kx) dx 0

For our example triangular wave, the function f is odd, so all the ak vanish. The first few bk are b1 ≈ 1.654, b2 ≈ 0.4135, b3 = 0, and b4 ≈ −0.1034. Graphing the sum 1.654 sin(x) + 0.4135 sin(2x) − 0.1034 sin(4x), we see that it is very close to the original triangular wave: 2 1 π

−π

2π

−1

−2 π

−π

{

1 2π 1 π

ak =

− 2π

that for every ε > 0 we can ensure that the graph of a partial sum is always within ε of f’s graph if we include enough terms. The Fourier coefficients ak and bk can be calculated with the following formulas:

2π

−1 −2

We can ask for a decomposition of f into a sum of sines and cosines with the same period, called a Fourier series: f (x) = a0 + a1 cos(x) + a2 cos(2x) + a3 cos(3x) + . . . + b1 sin(x) + b2 sin(2x) + b3 sin(3x) + . . .

(1)

A sufficient condition for such a decomposition to exist is for f to be both continuous and piecewise-C1, which means that f is the concatenation of finitely many continuously differentiable functions over the course of each period. In this case, the infinite sum in (1) converges absolutely to f(x) for each value of x. Moreover, the series of functions converges uniformly to f; this means

So one way to approximate any continuous and piecewise-C1 periodic function is to find its Fourier series, and then keep only as many terms as are necessary to achieve the desired precision. An entire function is reduced to the data of a handful of Fourier coefficients! 2 The Gibbs Phenomenon

But what happens if the function we are approximating is discontinuous? So long as f is at least integrable, we can still use (2) as definitions of ak and bk, and ask whether it equals the resulting Fourier series. As an example, let f be the “square wave” shown in blue below, which is not continuous but is at least piecewise continuously differentiable. The Fourier coefficients calculated as in (2) are all zero, except for bk = for k odd. Overlaid on the graph of f is the sum of the first four nonzero terms of its Fourier series. Eureka! nummer 46 – oktober 2014

wetenschap

−4π

−3π

−2π

−π

2π

3π

4π

1 4 sin(x) + sin(3x) π 3 1 1 + sin(5x) + sin(7x) 5 7

The approximation seems reasonable so far—what can we say in general? The square wave is a periodic function that is not continuous, but still piecewise-C1. If f is a piecewise-C1 periodic function, then f’s Fourier series converges to f(x) for almost every value of x— all except possibly the jump discontinuities. There, the Fourier series converges to the value halfway between f’s left- and right-hand limits. However, the jump discontinuities cause more problems than this pointwise convergence indicates. The Fourier series’ convergence is no longer uniform: any continuous approximation has to interpolate between f’s left- and right-hand limits at each jump discontinuity, so it cannot live within ε of f’s graph if ε is too small. But surprisingly, interpolation is not the only problem. The graph of each approximation overshoots the jump, swinging briefly lower than necessary at one end and higher than necessary at the other. And perhaps even more surprisingly, this overshoot does not go away when we add more terms:

} ≈ 0.18

5 terms

10 terms

25 terms

50 terms

No matter how many terms of the Fourier series we include, at every jump discontinuity the approximation will swing about 18% past its target value before resuming its role as an approximation to the original function. This is true for any jump discontinuity for a piecewise-C1 function! Including more terms merely 14

pushes the overshoot closer and closer to the jump. The persistence of the 18% overshoot is called the Gibbs phenomenon, named for J. Willard Gibbs, the same scientist who brought us the Gibbs free energy in thermodynamics, as well as the vector cross product. In 1898 (with a correction in 1899), he published a paper on the difference between the graph of the limit of a Fourier series and the limit of the graphs themselves. He was not, however, the first to notice that the square wave’s Fourier series has persistent overshoots; this observation was explained as early as 1848 by Henry Wilbraham. The Gibbs phenomenon is also visible in JPEG image compression: an algorithm that works by taking the Fourier series of small segments of the picture (each extended to be odd and periodic) and storing only the first few coefficients, rounded to take up lesscomputer memory. The picture is then reconstructed by using the stored coefficients to build a Fourier approximation. If the colors in the picture change gradually, then this approximation will closely resemble the original picture and take up a lot less space on the drive. But if there is a sudden jump in the color, say from light to dark, the Gibbs phenomenon is visible as an overshoot: briefly getting too bright before getting too dark, and then backing off.

Eureka! nummer 46 – oktober 2014

An enlarged section of an image before and after conversion to JPEG.

3 Why the Gibbs Phenomenon Happens

There are two natural questions to ask about the Gibbs phenomenon: First, why does it happen at all? Second, why is the percentage of overshoot the same for every jump discontinuity? We will answer the second question first, since it is easier.

Imagine that we have calculated the percentage over shoot for a single periodic piecewise-C1 function h, that has a single jump discontinuity at 0. If h’s Fourier approximations have a persistent overshoot of X% there, then every piecewise-C1 function’s jump discontinuity will also have an X% overshoot in its Fourier approximation. Why? Let f be a piecewise-C1 function. We can write f as the sum of a continuous piecewise-C1 function f˜with several shifted and scaled copies of h. Then the Fourier series for f will be the sum of f˜ ’s and the copies of h’s. If we include enough terms that f˜ is well-approximated, then the X% overshoots from the approximated copies of h will produce X% overshoots in the Fourier approximation to f, as claimed. We have now shown that all the percentage overshoots at jump discontinuities are the same, but we still have not answered the first question: Why is there any overshoot at all? First we will reason heuristically about why overshoots should be persistent, and then we will calculate the limiting overshoot precisely. Consider the square wave. The Fourier approximation obtained by including the first N terms of its Fourier series is the best (in the sense of least-squares) possible using sines and cosines with periods of at least 2π/N. Near the origin, this amounts to trying to approximate a step function (from constantly −1 to constantly +1) with a trigonometric series. Including more terms in the series, allowing smaller periods, is roughly equivalent to zooming in horizontally on the jump, which does not change the step function. So near the square wave’s jump discontinuities, we should expect its Fourier approximation with N2 terms to look like the approximation with N1 terms, compressed horizontally by a factor of N2/N1. The horizontal compression will not eliminate any overshoot by the cruder approximation, though. That overshoot will persist no matter how many terms are included. Let us see how this works concretely. The Fourier series for the square wave is

4 π

sin(x) +

1 1 sin(3x) + sin(5x) + . . . 3 5

whose n-th nonzero term is So the approximation obtained by including N of these terms is To find the maximum value this approximation attains, we set its derivative to 0. This derivative is , which we can rewrite with trigonometric identities as . The smallest positive value of x where this derivative vanishes is x = π/2N, at which point the Fourier approximation will have reached the value . For large N, we will be integrating over values where x ≈ 0, for which sin(x) ≈ x. Then the maximum value the Fourier approximation attains is

where in the latter integral we have changed variables to u = 2Nx. The function is a famous one; it is the “sine integral” function Si(t), whose value at t = π is about 1.85194. Then the maximum value the approximation reaches is about (1.85194) ≈ 1.17898. Thus the total overshoot, from the low point before the jump discontinuity to the high point after, is about 17.9% larger than the original function’s jump. By the above reasoning, every jump discontinuity of every piecewise-C1 function will thus have a 17.9% overshoot in its Fourier approximations. This is the Gibbs phenomenon. !

About the author – Owen Biesel Dr. Owen Biesel received his PhD from Princeton University and is now a postdoctoral researcher in the mathematics department at Leiden University. His current research is in extending Galois theory to finite extensions of commutative rings, but his interests extend to graph theory, analysis, machine learning, and the mathematics of music.

✉ 

bieselod@math.leidenuniv.nl www.math.leidenuniv.nl/~bieselod Eureka! nummer 46 – oktober 2014

fotoreportage

DE BURCHT Tekst en fotoâ&#x20AC;&#x2122;s: Pim Overgaauw

De Burcht is een zogenaamd mottekasteel: een versterking op een door mensen opgeworpen heuvel. De heuvel werd tussen 800 en 1150 na Christus aangelegd en is daarmee het enige bouwwerk van Leiden dat ouder is dan de stad zelf. Het verhaal gaat dat er al vanaf de vierde eeuw een groot verdedigingswerk op de plek van de Burcht en de heuvel stond. Door de snelle groei van de stad in de veertiende eeuw verloor de Burcht haar militaire functie. Toen de heuvel en het gebouw in 1651 door het stadsbestuur gekocht werden, veranderde de Burcht in het stadspark dat we nu kennen.

De toegangspoort is gebouwd in de jaren na 1651. De leeuw boven de poort (1662) is van beeldhouwer Rombout Verhulst.

Toegangspoort Sinds 1653 staat aan de voet van de heuvel deze smeedijzeren poort. Deze werd ontworpen door Willem van der Helm. 16

Eureka! nummer 46 â&#x20AC;&#x201C; oktober 2014

IJzeren voorpoort

Op de plaats van de hoofdpoort stond voor 1650 nog een toren.

Hoofdpoort

De buitenkant van de hoofdpoort wordt bekleed door wapens van Leidse burgemeesters.

Wapenschild

Oude poort

Dit was ooit de enige toegang tot de Burcht.

Put

Er bestaan vele legenden over deze put; hij werd echter alleen gebruikt voor drinkwater.

Eureka! nummer 46 â&#x20AC;&#x201C; oktober 2014

Wetenschap

De natuurkunde Door Gerard Nienhuis

Natuurkunde is overal

Als natuurkundigen naar de wereld kijken, dan zien ze een fysisch systeem. Vreemd is dat niet: de natuurkunde is een basisvak binnen de natuurwetenschap en het doel van de natuurwetenschap is het begrijpen en beschrijven van verschijnselen in de waarneembare wereld. Wat we in de wereld waarnemen is straling in de vorm van licht en materie. De natuurkunde beschrijft de wereld in termen van materie en straling en richt zich daarbij op de meest eenvoudige processen en op de kleinste bouwstenen. Materie zoals we die om ons heen zien, is opgebouwd uit atomen. Straling bestaat uit elektrische en magnetische velden. De buitenkant van atomen bestaat uit elektronen die de krachten en bindingen tussen atomen bepalen. Die wisselwerking is geheel elektromagnetisch van aard. Elektronen zijn elementaire deeltjes, terwijl de kern van de atomen een gecompliceerde inwendige structuur heeft. Maar die inwendige structuur van de atoomkernen speelt bij alledaagse energieĂŤn vrijwel geen rol. De natuurkundige basis van de alledaagse wereld om ons heen is daarmee in enkele zinnen geschetst. Die werkelijkheid doet zich aan ons voor als uiterst gevarieerd en complex. De natuur om ons heen is wisselvallig en grillig. Dat ervaren we in de onzekerheden van het eigen leven en in de alledaagsheid van het weer. In de levende natuur zien we schoonheid en wreedheid en in het gedrag van anderen en van onszelf herkennen we goed en kwaad. Maar de grenzen daarvan zijn niet altijd aan te geven. Het is bepaald niet evident dat achter die verwarrende verscheidenheid orde schuilgaat. Orde zien we vanouds in de verschijnselen die met de hemellichamen samenhangen. De regelmaat in de afwisseling van eb en vloed, van dag en nacht en van zomer en winter geeft ritme aan het leven. Daardoor is elke nieuwe dag niet alleen een unieke gebeurtenis die de

Conscious events have no causal power Thomas Huxley 18

Eureka! nummer 46 â&#x20AC;&#x201C; oktober 2014

onherroepelijkheid van het verglijden van de tijd aantoont, maar ook een herkenbare en vertrouwde ervaring. Juist de combinatie van het onvoorspelbare avontuur van het leven op aarde en de regelmatige orde van de hemel maakt dat we ons in het leven en in de wereld thuis kunnen voelen. Eenzelfde tegenstelling ervaren we tussen levende organismen en niet-levende objecten. Er is lang gedacht dat voor levende organismen eigen natuurwetten gelden en dat achter het leven een speciale levenskracht, een vis vitalis, schuilgaat. Universele bouwstenen, universele wetten

Door de ontwikkelingen van de natuurkunde heeft de tegenstelling tussen hemel en aarde haar fundamentele karakter verloren. De klassieke mechanica, waaraan vooral de naam van Isaac Newton is verbonden, verklaart niet alleen de waargenomen beweging van de planeten, maar is evenzeer geldig voor de beweging van voorwerpen op aarde. De waarneembare materie in het heelal geeft dezelfde atomen te zien die we ook in het laboratorium aantreffen en hun gedrag gehoorzaamt dezelfde wetten. Ook de gedachte aan een aparte levenskracht is al lang verlaten. Levende systemen bestaan uit dezelfde bouwstenen als de niet-levende materie. Een zuurstofatoom in een DNA-molecuul in een levende cel heeft precies dezelfde eigenschappen als een zuurstofatoom in de atmosfeer. Ook voor de atomen in levende systemen gelden dezelfde natuurwetten. Het verschil tussen levende en niet-levende materie ligt uitsluitend in de mate van complexiteit van de structuren. Gebleken is dat achter alle verschijnselen wetmatigheden schuilgaan. Deze wetmatigheden worden weergegeven in fundamentele fysische theorieĂŤn, die met wiskundige zekerheid en precisie aangeven hoe een natuurlijk proces verloopt vanuit een gegeven beginsituatie. Soms wordt een fundamentele theorie vervangen door een nieuwe, met een groter geldigheidsgebied. Maar daarbij blijft het wetmatige karakter van

voorbij de natuurlijke processen behouden. De geldigheid van een theorie is universeel en houdt niet op bij de grenzen van de aarde. Voor eenzelfde systeem in vergelijkbare omstandigheden blijft een theorie geldig, waar of wanneer dan ook in het heelal. Een fysische theorie geldt ongeacht plaats en tijd. De reikwijdte van de natuurkunde is daarmee alomvattend geworden. Achter de zichtbare dingen ligt een wiskundig gestructureerde orde, die een eigen sobere maar weergaloze schoonheid kent. Het boeiende en verrassende is dat wij mensen die orde kunnen ontdekken. Het is een boeiend mysterie waarom dat zo is, en waar die orde vandaan komt. Waarom is de natuur niet in haar fundamenten chaotisch, zoals de onvoorspelbaarheid van het leven suggereert? De natuurkunde is een prachtige wetenschap en het is een voorrecht om daarin te kunnen werken. Natuurwetenschap als wereldbeschouwing

De wereld kan worden beschouwd als niets meer dan een kosmisch fysisch systeem, bestaande uit materie en straling in ruimte en tijd. Maar het is de vraag of daarmee alles is gezegd. Wie meent dat dat het geval is, aanvaardt de natuurwetenschap als basis van een wereldbeschouwing, een levensbeschouwing en een mensbeschouwing. In onze cultuur, en zeker onder natuurwetenschappers, wordt dit beeld van de wereld als uitsluitend een materieel-fysisch systeem vaak stilzwijgend en als vanzelfsprekend aanvaard. De natuurwetenschappen hebben dan ook een natuurlijke hiërarchie, waarin de biologie gefundeerd is in de moleculaire biologie, met chemische processen van macromoleculen als basis. De grondslagen van de chemie worden geleverd door de natuurkunde, terwijl sterrenkunde niets anders is dan natuurkunde toegepast op buitenaardse objecten en verschijnselen. Het fysische wereldbeeld houdt in dat van alle gebeurtenissen de diepste oorzaken fysische oorzaken zijn, en dat alle gebeurtenissen als fysisch proces zijn op te vatten. Als wereldbeschouwing geldt dit beeld als objectief en neutraal, maar het is niet zonder gevolg, met name voor het mensbeeld. De hiërarchie van de vakwetenschappen wordt dan ook doorgetrokken naar de menswetenschappen. Het zieleleven van de mens wordt dan gezien als product van zijn lichamelijke constitutie. De

De natuurwetenschap is zinloos, omdat die geen antwoord geeft op de enige belangrijke vraag: hoe moeten we Lev Tolstoj leven? psychologie heeft als grondslag de neurologie, zoals de neurologie op haar beurt de biologie danwel de biochemie als basis heeft. In het fysische wereldbeeld is alles in beginsel te reduceren tot fysica. Aan Lev Tolstoj, de beroemde Russische schrijver, wordt de uitspraak toegeschreven dat de natuurwetenschap zinloos is, omdat die geen antwoord geeft op de enige belangrijke vraag: hoe moeten we leven? Andere vragen die mensen bezighouden en duidelijk buiten het bereik van de natuurwetenschap vallen, zijn: Zijn wij bedoeld? Waar gaat het om in het leven? Hoe moeten we samenleven? Die vragen behoren tot het domein van kunst, literatuur, levensovertuiging, religie, filosofie, …. Kenmerkend voor deze menselijke activiteiten is dat ze niet tot consensus of definitieve antwoorden leiden. Elk antwoord roept nieuwe vragen en nieuwe discussie op. Voor sommigen is dat een reden om levensvragen zoals de genoemden als nietzinvolle vragen te zien. In elk geval kunnen we vaststellen dat een aantal begrippen die binnen de menselijke cultuur en de samenleving algemeen gebruikelijk zijn, in de natuurwetenschap geen plaats hebben. Voorbeelden zijn begrippen als bedoeling, betekenis, zin, goed en kwaad, en mooi en lelijk, die verwijzen naar een intentie of naar een oordeel. De natuurwetenschap beperkt zich tot antwoorden op vragen naar feitelijkheden en kent alleen verklaringen in termen van causaliteit. Processen worden beschreven als causale ketens van oorzaak en gevolg, waarbij omstandigheden wisselen volgens vaste wetten. De natuurwetenschap beschrijft wat het geval is, zonder beoordeling in Eureka! nummer 46 – oktober 2014

wetenschap

termen van ethiek of esthetiek. De natuurwetenschap beschrijft niet wat het geval zou moeten zijn. Juist in die beperking ligt de kracht van de natuurwetenschap. Over natuurwetenschappelijke verklaringen is consensus mogelijk, hoezeer de beoefenaren ook verschillen in cultuur en in levensvisie. Geestelijke vermogens

Het beeld van de wereld als fysisch systeem voldoet volledig als we de aarde en het leven even wegdenken uit het heelal. Dat maakt geen verschil voor de kosmos als geheel, met zijn honderd miljard sterrenstelsels, elk met honderd miljard sterren en met planeten rond veel van deze sterren. De vele spectaculaire verschijnselen en extreme omstandigheden die in het heelal optreden kunnen dan geen kwaad aanrichten. Of beter gezegd, het begrip kwaad heeft geen betekenis als er geen kwetsbaar leven is. Het fysisch wereldbeeld roept echter nieuwe vragen op als we ons rekenschap geven van het bestaan van bewust leven. We kunnen denken aan geestelijke vermogens, zoals denkvermogen, zelfbewustzijn, beleving, vrije wil en overtuigingen. We weten dat mensen deze vermogens hebben en vermoeden dat dat in verschillende mate ook voor dieren geldt. Deze vermogens staan natuurlijk niet los van materiële processen, die optreden in de hersenen en het zenuwstelsel. Maar ze verwijzen ook naar intenties en bedoelingen; ze betreffen bewuste keuzen, of de ervaring van emoties; ze doen een beroep op betekenis. Dat zijn alle aspecten die zelf niet materieel van aard zijn en die geen plaats hebben in een natuurwetenschappelijke beschrijving. Het is bepaald niet evident dat ze fysische processen als hun diepste oorzaak hebben. Laten we ter wille van de argumentatie aannemen dat het fysische wereldbeeld algemeen geldig is, en ook toepasbaar op de menselijke geest. Die opvatting heeft krachtige verdedigers, met Dick Swaab (‘Wij zijn ons brein’) en Victor Lamme (‘De vrije wil bestaat niet’) als recente spraakmakende voorbeelden. Deze visie houdt in dat materiële oorzaken alleen materiële effecten hebben, en omgekeerd,

Subjective feelings are the data that a philosophy of mind has to explain. John Searle 20

Eureka! nummer 46 – oktober 2014

dat elk effect uiteindelijk materiële oorzaken heeft. De geest is dan een bijproduct van complexe materiële structuren en processen. Er zijn dan alleen oorzaken (bijvoorbeeld van gedrag), geen redenen. Gedachten zijn dan fysische processen, die kunnen worden beschreven in termen van hersenactiviteit. Dat roept de vraag op hoe gedachten dan betekenis kunnen hebben en ergens over kunnen gaan. Fysische processen hebben immers geen betekenis, en verwijzen nergens naar, anders dan naar hun eigen verloop. De vrije wil is, zoals alles, onderworpen aan fysische wetmatigheid, en daarmee een illusie. Onze handelingen en gedachten verlopen als een keten van oorzaak en gevolg, net zoals elk ander fysisch proces. Onze wilservaring is daarvan op zijn hoogst een bijverschijnsel en geen oorzaak. Dat houdt strikt genomen in dat wij allen ontoerekeningsvatbaar zijn. Het indeterminisme van quantumprocessen verandert dat niet fundamenteel. Niemand zal bestrijden dat materiële invloeden effecten op de geest kunnen hebben. Dat blijkt bijvoorbeeld uit de toepassing van geestverruimende middelen en psychofarmaca. Maar volgens het fysische wereldbeeld is het omgekeerde niet mogelijk: de geest kan geen materiële effecten hebben. Een vroege verdediger van deze visie is Thomas Huxley, die al in de 19e eeuw schreef: ‘Conscious events have no causal power’. Wie niet onmiddellijk overtuigd is door deze uitspraak heeft blijkbaar ook twijfels over het fysische wereldbeeld. Natuurkundigen aanvaarden vaak deze wereldbeschouwing als vanzelfsprekend, terwijl anderen even vanzelfsprekend menen dat de ziel, of de geest (the mind) een wezenlijk aspect van de mens is, dat ook effecten in de materiële wereld kan veroorzaken. John Searle, een pionier in het denken over kunstmatige intelligentie, schrijft bijvoorbeeld: ‘Subjective feelings are the data that a philosophy of mind has to explain.’ Mens en machine

Ook onze verwachtingen van de mogelijkheden van kunstmatige intelligentie en robotica kunnen een indicator zijn van onze instemming met of afwijzing van het fysische wereldbeeld. We weten inmiddels dat menselijke vermogens met elektronische middelen gereproduceerd en vaak ook verbeterd kunnen worden. Algemeen bekende voorbeelden zijn machines, computers, automaten en robots. Ook de combinatie van neurologie en elektronica biedt nieuwe mogelijkheden, die de grens tussen mensen en machines kunnen doen vervagen. Waar dat toe kan leiden, is niet te overzien. De vraag is of er een principiële grens is aan deze mogelijkheden. Als geestelijke vermogens veroorzaakt worden door materiële complexiteit, dan

Over de auteur – Gerard Nienhuis Gerard Nienhuis is sinds 1991 hoogleraar natuurkunde in Leiden, werkzaam in de groep Quantumoptica. Daarvoor was hij hoogleraar in Utrecht. Zijn onderzoeksgebied betreft quantumeffecten in de wisselwerking tussen licht en materie. Op 1 juli 2014 eindigde zijn formele aanstelling in Leiden. Ter gelegenheid daarvan gaf hij op 27 juni een afsluitend college. Dit artikel is een samenvatting van een deel daarvan.

✉

nienhuis@physics.leidenuniv.nl

moet het in beginsel ook mogelijk zijn een denkende machine te bouwen. Dan is het ook mogelijk om robots te ontwikkelen die bewustzijn hebben en die verantwoordelijkheid kunnen dragen. Dan kan een machine iets beleven. Dan kan onze identiteit gereproduceerd worden. Wie dat niet geloofwaardig vindt, heeft het fysische wereldbeeld niet volledig aanvaard.

Ik kan me niets voorstellen bij een geconstrueerde machine die werkelijk geestelijke vermogens zoals bewustzijn bezit, die iets kan beleven of ervaren, die verantwoordelijkheid kan dragen, aan wie rechten moeten worden toegekend. Dat is geen keuze, maar een constatering. Daarmee beken ik geen orthodoxe aanhanger van het fysische wereldbeeld te zijn. !

Advertentie

Eureka! nummer 46 – oktober 2014

interview

Interview met Richard Gill staat bekend om zijn werk in de forensische statistiek en zijn betrokkenheid bij onder meer de rechtszaak tegen Lucia de Berk. Eureka! interviewde hem over deze zaak en over zijn huidige bezigheden. Door Ellen Schlebusch, masterstudent wiskunde en Heleen Otten, bachelorstudent wiskunde Foto’s: Pim Overgaauw

Richard

Kunt u iets vertellen over de zaak Lucia de B.?

In juni 2004 veroordeelde het gerechtshof in Den Haag Lucia de Berk in hoger beroep tot levenslang en tbs voor zeven moorden en drie pogingen tot moord op ziekenhuispatiënten die aan haar zorg waren toevertrouwd. In 2006 kwam de zaak bij de Hoge Raad en daar werd tbs ingetrokken en levenslang bevestigd. Tegelijkertijd kwam het boek uit van professor Ton Derksen: Lucia de B.: Reconstructie van een gerechtelijke dwaling. In dat boek analyseert hij de argumenten van het gerechtshof, op basis waarvan ze levenslang had gekregen, – en hij fileert ze. Hij laat zien dat ze de ene drogreden na de andere zijn. Maar het was voorbij de Hoge Raad geweest, dus het zat muurvast. Maar door fouten bij bijvoorbeeld de Schiedammer parkmoord en de Puttense moordzaak werd er een commissie ingesteld om andere mogelijk foute zaken opnieuw te bekijken. Daar was een heel strenge procedure voor opgesteld en er waren heel beperkte voorwaarden waaronder dat kon. Hoe bent u bij de zaak betrokken geraakt?

Eind 2006 heeft een collega van mij, Peter Grünwald, het boek gelezen en die raakte daar erg opgewonden over. Iedereen in mijn vakgebied, de statistiek, wist dat er volledig foute statistiek was gebruikt, maar wij dachten allemaal dat er bij de tweede veroordeling geen statistiek meer gebruikt was. Er is toen heel slim gezegd dat er geen statistische kansberekening gebruikt is. Ze gebruikten namelijk geen statistische kansberekening, maar ze gebruikten wel amateur-statistische meningen van medici. Op die manier is bewijs dat statistisch is, omgetoverd tot medisch bewijs dat onomstotelijk is. Mensen als Peter Grünwald en ik raakten vreselijk opgewonden toen we hier achterkwamen. We zagen

Men zegt altijd: no smoke without fire, dus er moet toch iets aan de hand zijn geweest 22

Eureka! nummer 46 – oktober 2014

dat we gewoon zijn opgelicht, want ze was feitelijk wel weggezet op grond van foute statistiek, door amateurs bedreven en vermomd als medische deskundigheid. Wat is uw rol in de zaak geweest?

Het heeft van 2006 tot 2010 geduurd voordat Lucia werd vrijgesproken en in het bijzonder van 2006 tot 2009 totdat de zaak überhaupt opnieuw in behandeling werd genomen. Dat was een langdurige en zware strijd waarbij het telkens onduidelijk was of het zou lukken of niet. Het systeem wilde niet meewerken. Die commissie had ongelooflijk beperkte mogelijkheden. Ik ben toen een van de mensen geweest die op allerlei manieren gepusht hebben om de zaak opnieuw te openen. Niet omdat Lucia

Gill Er is zelfs een Fokke en Sukke over gemaakt, het toppunt van mijn carrière!

onschuldig zou zijn, maar omdat de zaak oneerlijk was verlopen en het netjes overgedaan moest worden. Ik heb allerlei acties ondernomen die mogelijk geholpen hebben. Ik heb bijvoorbeeld stukken met hulp van andere mensen naar het Engels laten vertalen en op internet gezet en wetenschappelijke collega’s en journalisten in het buitenland over de zaak geïnformeerd. Ik heb er een heleboel tijd en energie in gestopt, tot het organiseren van een petitie aan toe. De petitie is door meer dan duizend mensen over de hele wereld ondertekend. Ook veel in Nederland, waaronder elke professor in de statistiek in Nederland en heel veel wetenschappers uit Nederland en uit het buitenland in ver-

Toen heb ik gezegd dat ik naar Den Haag zou gaan en mijn paspoort in brand zou steken. Ik heb ook een Engels paspoort, dus ik kan er een missen.

schillende vakgebieden. Er is zelfs een Fokke en Sukke over gemaakt, het toppunt van mijn carrière! We hebben de petitie paginagroot laten afdrukken in de NRC. Maarten ’t Hart had daar geld voor. Daardoor kwamen Maarten en ik bij Pauw en Witteman en zij vroegen me wat ik zou doen als de zaak niet heropend zou worden. Toen heb ik gezegd dat ik naar Den Haag zou gaan en mijn paspoort in brand zou steken. Mijn vrouw schaamde zich daar dood voor en mensen vonden dat je zoiets helemaal niet kan zeggen, maar dat was mijn gevoel daarbij. En ik heb ook een Engels paspoort, dus ik kan er een missen. Ik denk dat het ook geholpen heeft dat ik de commissie min of meer heb gedwongen me uit te nodigen voor een gesprek. We hebben toen een heel goed gesprek gehad, waaruit bleek dat er heel slimme mensen bijzaten die het eigenlijk heel goed begrepen en het nog veel beter begrepen nadat ik had uitgelegd hoe het zat met de statistiek. Iedereen had gehoord van de kans van 1 op 342 miljoen dat Lucia bij alle incidenten toevallig aanwezig zou zijn geweest. Maar dat was een miljoen keer te groot, vanwege de meest stompzinnige fouten. Niet alleen dat: de gegevens waren fout. Als Lucia bij een incident was geweest, dan was het heel gauw heel duidelijk: het was medisch gezien een beetje raar wat er gebeurd was. Maar als ze er niet bij was geweest, dan was er heel duidelijk niets aan de hand. Tijdens de jaren van de rechtszaken zijn er ook gevallen geruisloos afgevoerd, omdat bijvoorbeeld bleek dat ze een week vakantie had. En niet alleen werden ze uit de aanklacht weggehaald, maar ze werden ook uit de statistiek weggehaald. Dit soort stupiditeiten kon ik die mensen uitleggen en ze begrepen het heel goed. Men zegt altijd: no smoke without fire, dus er moet toch iets aan de hand zijn geweest. Ik vind dat je je bij zoiets moet afvragen of we kunnen begrijpen wat er is gebeurd zonder dat er moorden zijn gepleegd. En als dat kan, dan hoef je het gewoon niet over moorden te hebben. Ik denk dat mijn gesprek met die commissie Eureka! nummer 46 – oktober 2014

interview

Ik heb altijd heel veel steun vanuit onze universiteit gehad. Waar het bij ons om gaat is de waarheid, en de vrijheid van meningsuiting. heeft meegespeeld in hun uiteindelijke oordeel. Ze schreven een dik rapport waarin ze lieten zien dat de zaak volstrekt niet deugde. Ze raadden aan dat hij opnieuw geopend zou worden. Dat ging naar het OM en deze heeft dat doorgegeven aan de Hoge Raad. De zaak werd heropend. Het werd duidelijk dat er niks aan de hand was, behalve domme medische fouten. De rechters hebben tenslotte gezegd dat de verpleegsters heldhaftig en professioneel hebben gevochten om levens te redden, die verkort werden door de fouten van behandelaars. In 2010 is Lucia vrijgesproken. Hoe is het daarna verder gegaan?

Er is sterk bewijs dat minstens vier topspecialisten hebben gelogen, onder ede. Dat ze dingen hebben gezegd waarvan ze hadden moeten weten dat ze niet waar waren en dat ze belangrijke dingen niet hebben gezegd. Natuurlijk dachten ze niet dat ze de boel aan het misleiden waren, want ze wisten zeker dat Lucia het gedaan had. Je mag het geen leugen noemen, want een leugen is een onwaarheid vertellen met bewust de bedoeling om te misleiden. Maar ik vind het hartstikke fout. Ik heb daarover op internet wat dingen gezegd en toen kreeg ik een advocaat aan mijn broek. De universiteit heeft me geholpen om zelf een advocaat te nemen en die heeft me gezegd dat ik die dingen van internet af moest halen. Want ze zouden winnen. Kijk, de dingen die ik zei waren volgens mij waar en in het publieke belang, maar dat kon je niet op internet zetten. De eerste zaak verlies je. Vanaf dat moment moet je tienduizend euro boete betalen per dag dat het nog op internet staat, je hebt inmiddels duizenden euro's uitgegeven aan je eigen advocaat en je moet de kosten van het proces van de andere partij betalen. Dan kan je in hoger beroep gaan, misschien een of twee jaar later. Je kunt uitrekenen hoeveel je inmiddels kwijtbent. En het kost je ook nog eens zoveel jaren van je leven. 24

Eureka! nummer 46 – oktober 2014

Wat vindt u van de film over Lucia de B.?

Het werd duidelijk dat er niks aan de hand was, behalve domme medische fouten.

Ik vind dat de Lucia-zaak nog niet voorbij is, want de medische wereld heeft er tot nu toe niets over gezegd. De film vind ik een ongelooflijk grote doorbraak, want voor het eerst is er gezegd dat de hoofdkinderarts van het ziekenhuis psychische problemen had en dat er dikke persoonlijke relaties waren tussen ziekenhuismensen, justitiemensen en deskundigen. Het is gedramatiseerd en er wordt met gefingeerde namen gewerkt, dus niemand kan zeggen dat ze het over een bepaalde persoon hebben, maar mensen weten wel over wie het gaat. Ik denk dat het over tien jaar misschien wel mogelijk is om namen van mensen te noemen. De film betekent dat een bepaalde drempel is overschreden. Het is een klein stapje, maar het is een stapje in de goede richting en het maakt verdere stappen mogelijk. Hoe heeft de zaak Lucia de B. uw verdere carrière beïnvloed?

Door de Lucia-zaak ben ik geïnteresseerd geraakt in forensische statistiek. Het heeft mijn wetenschappelijke richting volledig veranderd. Momenteel werk ik bijvoorbeeld voor het Special Tribunal for Libanon aan een rechtszaak over de moordaanslag op de premier van Libanon op Valentijnsdag 2005. Daar komt ook statistiek bij kijken en ik heb een masterstudent gehad die er een scriptie over heeft geschreven en we hebben interessante dingen uitgezocht. Tja, een beetje eng, maar goed. Waar bent u verder mee bezig?

Mijn huidige avontuurtje heeft betrekking op Nijkamp en Kourtit. Je moet eigenlijk wat over die zaak opzoeken, zodat je je eigen mening kunt vormen. In 2013 is op de VU een promotie een dag van tevoren afgelast. Dat gebeurt niet vaak. Het proefschrift was al door een gewichtige leescommissie beoordeeld en de rector had zijn handtekening er al onder gezet. Dat proefschrift was van Karima Kourtit. Zij werkt bij Peter Nijkamp, de meest publicerende econoom van de wereld. Hij heeft de Spinozaprijs gewonnen en zit in allerlei enorm belangrijke commissies en organisaties. Het bleek dat de promotie werd afgelast vanwege een melding van een anonieme klokkenluider die problemen had gesignaleerd, waaronder zelfplagiaat. Hij had deze bezwaren ingeleverd bij de ombudsman van de VU, op volstrekt correcte wijze en met heel goed onderbouwd materiaal. En waar het volgens mij duidelijk op lijkt, is dat de VU er alles aan doet om dit in de doofpot te stoppen – om in er in godsnaam voor te zorgen dat deze

mevrouw snel haar promotie krijgt. Haar oorspronkelijke promotor zit in de top van de VU en hij is de trots van de VU. Dus de reputatie van de VU heeft hier ook mee te maken. Telkens komen er berichten vanuit de VU dat er niks aan de hand is en dat het zelfplagiaatprobleempje is opgelost en niet zo erg is. Er wordt vermeld dat er een nieuwe promotor is gekomen en dat er een nieuwe zware promotiecommissie komt. Maar de nieuwe promotor was een lid van de oorspronkelijke leescommissie, dus dat is iemand die de eerdere versie heeft goedgekeurd. En de klokkenluider is met een kluitje in het riet gestuurd, want die knip-en-plaktoestand is maar een gedeelte van zijn klacht. Zijn feitelijke klacht is het algehele niveau van het werk dat beneden peil is. Elk hoofdstuk van dat proefschrift is een artikel dat verschenen is in een tijdschrift. En de redacteuren van die tijdschriften zitten in de leescommissie van het proefschrift. Het zijn allemaal vriendjes van elkaar.

Ik weet dat de klokkenluider vond dat dit openbaar gemaakt moest worden. Ik heb toen gedacht: dat ga ik doen.

ben gekeken naar de laatste ronde van klachten en zij hebben gezegd, in verschillende bewoordingen, dat deze hout snijden. Niet dat het foute boel is, maar dat ernaar gekeken moet worden. Ik weet dat de klokkenluider vond dat dit openbaar gemaakt moest worden. Ik heb toen gedacht: dat ga ik doen. Want ik vind dat de klokkenluider niet op zijn donder moet krijgen omdat hij dat zou doen, maar ik vind dat het moet gebeuren, want wat we het laatste jaar hebben gezien is een aanhoudende stroom van misleidende en foutieve berichten van de top van de VU hierover. Ik vind dat gewone mensen, en vooral wetenschappers, deze zaak moeten kunnen beoordelen aan de hand van feitelijke informatie. Dus ik heb het op internet gezet. Er staat geen link op mijn homepage, maar het staat op internet en als je het adres weet kan je het vinden. Dus dat heb ik getweet, met een paar geschikte hash tags: zodat andere mensen het zien. (Noot van de redactie: inmiddels heeft de promotie van mevrouw Kourtit plaatsgevonden) Wat vindt de Universiteit Leiden ervan dat u zich met dit soort dingen bezig houdt?

Leiden heeft een reputatie, je kent onze spreuk: Praesidium Libertatis. Ik heb tijdens de Lucia-zaak allemaal dingen gedaan die misschien bijna niet door de beugel konden en soms een beetje link waren, maar ik heb altijd heel veel steun vanuit onze universiteit gehad. Waar het bij ons toch om gaat is de waarheid, en de vrijheid van meningsuiting. Toen ik jong was, heb ik allerlei misstanden gezien en niet gedurfd daar iets over te zeggen, daar schaam ik me nog steeds diep voor. Natuurlijk zou het voor mij heel riskant zijn geweest, of gevaarlijk. Nu nog, ja, het is riskant en gevaarlijk om je te bemoeien met dit soort dingen. !

Wat is uw rol daarbij?

Ik heb van wetenschapsjournalist Frank van Kolfschooten een stuk ontvangen met de drie klachten van de klokkenluider plus een voorwoord, en een heleboel correspondentie en nabeschouwingen. Dat is nu een dossier van tachtig bladzijden. Vijf vooraanstaande wetenschappers uit verschillende vakgebieden, waaronder ikzelf, heb-

Over de geïnterviewde – Richard Gill

Richard Gill is geboren in het Verenigd Koninkrijk en studeerde daar wiskunde en statistiek aan de Universiteit van Cambridge. Sinds 1974 woont en werkt hij in Nederland. Van 1988 tot 2006 was hij hoogleraar aan de Universiteit Utrecht en sinds 2006 is hij hoogleraar aan de Universiteit Leiden, waar hij hoofd van de afdeling mathematische statistiek is.

✉

gill@math.leidenuniv.nl



www.math.leidenuniv.nl/~gill

Eureka! nummer 46 – oktober 2014

De Leidsche flesch

Afscheid is de deur naar de toekomst Lieve lezer, Het voelt wat onwennig om voor de allerlaatste keer een voorwoord te schrijven voor de Eureka!. Er wordt koffie en thee gebracht bij de laatste tentamens van het jaar, de leden zijn al deels op vakantie en wij ronden onze laatste taken af om te beginnen met de overdracht. Deze keer is er dan ook niet één voorwoord, want ook mijn opvolger krijgt een plekje in het blad. Ik ben vol vertrouwen dat het nieuwe bestuur er alles aan zal doen om De Leidsche Flesch opnieuw een jaar te doen schitteren. Met de opvolgers klaar in de startblokken, het verhoogde kwik en alle commissies klaar met hun activiteiten, komt die zomervakantie dan wel heel dichtbij. Dit jaar stond voor ons bestuur in het teken van leren, ontmoeten en samenbrengen. Ik kan met trots zeggen dat al mijn bestuursgenoten ontzettend zijn gegroeid. Bijvoorbeeld de omgang met onverwachte gebeurtenissen is dusdanig veranderd dat dit voor ons geen paniek meer betekent, maar actie. Komende maanden zullen we niet meer dagelijks in de Flesschekamer te vinden zijn, maar ook een keer kunnen uitslapen en van een vakantie genieten naast het klaarstomen van de volgende lichting. Het zal wat onwennig zijn om Ondertussen niet meer dagelijks

Eureka! nummer 46 – oktober 2014

om me heen te hebben. Gelukkig is daar nog de wissel op 2 september waar we gezamenlijk nog een laatste keer onze krachten kunnen bundelen. Gelukkig zijn we nu nog niet bezig met terugdenken, maar kunnen we de mooie herinneringen nog een tijdje maken. Het was me een waar genoegen dit blad ieder kwartaal van een Fleschblok te voorzien. Ik hoop dat jij er ook van genoten hebt. Simone Cammel e.t. Praeses

Dit jaar stond voor ons bestuur in het teken van leren, ontmoeten en samenbrengen.

Na regen komt zonneschijn Lieve lezer, Terwijl ik dit schrijf, heb ik net een honkbal- Met de slogan van het weekend 'Ď&#x20AC; will rock you' toernooi achter de rug waarbij ik mijn pols heb moet dit natuurlijk wel een goede start zijn. In gebroken. Vanochtend heeft het urenlang gere- de weken daarna zullen de commissies weer gend, maar ik zie nu alweer een voorzichtig zon- gaan opstarten om leuke activiteiten gedurende netje tussen de wolken schijnen. Mijn pols zit het hele jaar neer te zetten. nu misschien in het gips, maar na regen komt altijd zonneschijn en wij zullen ons dan ook Voor de ouderejaars zullen veel dingen als zeker niet laten tegenhouden om van volgend vanouds gaan, alleen met nieuwe gezichten jaar een geweldig jaar te maken. Over vier dagen van zowel het bestuur als de eerstejaars. Logigaan wij, het f.t.-bestuur, naar Zeeland toe om scherwijs zal dit voor de nieuwe studenten heel daar het beleid voor het komende jaar te bepa- anders zijn. Zij komen in een totaal andere len. We zijn op dit moment al druk bezig met wereld terecht en krijgen in een maand al veel alle voorbereidingen voor deze week, dus dat zal nieuwe impressies te verwerken. Maar ook zij zullen waarschijnlijk al snel hun draai vinden en helemaal goed komen. daarna vooral genieten van deze nieuwe stap in Op het moment dat je deze Eureka! voor je hebt hun leven. Daar gaan wij met ons zessen samen hebt liggen, zijn wij al een tijdje bezig met het met de rest van de vereniging erg ons best voor besturen van De Leidsche Flesch. Voor ons doen. Hoe het uit zal pakken is nu nog een vraag, is het nu nog lastig te bevatten, maar over iets maar wij hebben er het volste vertrouwen in dat meer dan een maand zijn we al gewisseld. Twee het een prachtig jaar wordt. weken daarna zal ook het Eerstejaarsweekend geweest zijn. Net zoals de afgelopen jaren zullen Een geweldig jaar toegewenst! we weer naar het pittoreske Eindhoven gaan om de nieuwe eerstejaars te leren kennen. Een hoop Erik Weenk nieuwe gezichten zullen we dan leren kennen, h.t. Praeses die hopelijk net zo veel zin hebben als wij om van het komende studiejaar een succes te maken.

Eureka! nummer 46 â&#x20AC;&#x201C; oktober 2014

De Leidsche flesch

De Integratiecommissie Dit jaar bestaat de Integratiecommissie, vaker de IntCie genoemd, voornamelijk uit informaticastudenten. Om dit goed te maken voor de andere studenten is er voor een thema gekozen waar iedereen zich wel in moet kunnen vinden: Buzz Lightyear, to infinity and beyond! Hiermee hopen we ook de harten van de sterrenkundigen te winnen, en het infinity-symbool is bij alle natuurwetenschappen geliefd. Hopelijk hebben jullie het Eerstejaarsweekend allemaal overleefd en vonden jullie het spacecake-happen net zo geslaagd als wij. Samen levende piramides vormen om zo hoog in de bomen hangende cakejes af te bijten schept natuurlijk een band, en dat is dan ook een van de doelen die wij ons als commissie gesteld hebben. Komend jaar zal het ons doel zijn om alle eerstejaars zich bij De Leidsche Flesch thuis te laten voelen en te zorgen dat iedereen met plezier naar onze activiteiten zal komen. Ook hebben we natuurlijk weer de jaarlijkse barbecue op de planning staan. Dit jaar zullen we de activiteit aankleden met een chique toetje, namelijk verschillende smaken vers gemaakt ijs. Vanzelfsprekend zullen we dit ijs op een typische bètamanier bereiden, namelijk door met stikstof room af te koelen tot het ijs geworden is. Naast het barbecueën kan je het komende semester genieten van levend ‘Wie is de Mol?’ spelen, gokken in het De Leidsche Fleschcasino of een balletje slaan op de pingpongtafel. En dit alles is nog maar een klein topje van de ijsberg van wat De Leidsche Flesch je allemaal te bieden heeft. Zien we je bij de volgende IntCie-activiteit?

Over wonderen en wetenschap Door Tobias de Jong

Waar vroeger onweer niet anders dan van godswegen verklaarbaar was, denken we tegenwoordig precies te weten hoe dit werkt: in een wolk van verdampt water bouwt zich elektrische lading op, en deze lading wordt vervolgens geneutraliseerd door ontladingen via geïoniseerde lucht naar de grond. Hoewel er altijd weer nieuwe vragen blijken op te doemen (bijvoorbeeld antimateriewaarnemingen in onweer1), wordt vanwege dit soort verklaringen vaak gezegd dat de wetenschap de wonderen de wereld uit helpt. De twintigste-eeuwse sciencefictionschrijver Arthur C. Clarke biedt hier een scherp contrast mee, geformuleerd in zijn derde wet: "Any sufficiently advanced technology is indistinguish able from magic." Want hoewel er een grote kans is dat je in een aan computers gerelateerd vakgebied studeert of werkt, durf ik te stellen dat je op zijn minst zeer grote moeite zult hebben om je een voorstelling te maken van hoe een computer werkt, vanaf de werking van de miljarden transistors via de assembly-instructies tot en met de top-level programma's. Stewart en Cohen2 nemen Clarkes wet nog een stap verder: "Any technology distinguishable from magic is not sufficiently advanced." Hoewel dit in eerste opzicht niet meer dan een simpele omkering van Clarkes stelling lijkt te zijn, geeft deze vorm een aansporing tot perfectionisme aan iedereen die met de ontwikkeling van technologie te maken heeft: zolang de technologie, bijvoorbeeld software, niet 'magisch' doet wat je ervan verlangt, zolang er kleine ergernissen blijven bestaan, zoals vastlopers, is jouw product niet af.

1: Briggs et al: Electron-positron beams from terrestrial lightning observed with Fermi GBM, Geophysical Research Letters, Volume 38, Issue 2, January 2011 2: Terry Pratchett, Ian Stewart and Jack Cohen: The Science of Discworld IV: Judgement Day

Deze column wordt iedere editie door een ander lid van De Leidsche Flesch geschreven. Zou je je eigen column hier willen zien? Stuur dan een e-mail naar eureka@deleidscheflesch.nl.

Eureka! nummer 46 – oktober 2014

Koken met

RON Benodigdheden: 4 flinke kippenpoten 1 grote ui 50 g boter 1,5 liter water 2 flinke bospenen 1 prei (ook het lichtgroene deel) 2 takjes gesneden peterselie en 1 el fijngehakte bieslook 1 tl zout (versgemalen) zwarte peper 50 gram zilvervliesrijst (2 tl tomatenpuree) 1 grote tomaat 125 gram dobbelstenen gekookte ham

Canja: Braziliaanse kippensoep Heb jij ook zulke goede herinneringen aan het WK voetbal? Met dit recept kun je Brazilië nog een keer ‘opvreten’ en voor deze simpele versie heb je alleen maar Nederlandse ingrediënten nodig. Bereiden

De gesnipperde ui in de boter zacht fruiten. Dan de kippenpoten toevoegen en aanbakken tot ze een lichtbruin kleurtje krijgen. Bospeen en prei schoonmaken en in niet te dunne plakjes/ringen snijden. Water met groentes, kruiden, een theelepel zout en zwarte peper aan de kip toevoegen en op laag vuur 40 minuten laten sudderen. Kip uit de pan nemen en in grove stukken snijden. Bouillon iets laten afkoelen en overtollig vet eraf scheppen. Dan weer aan de kook brengen, rijst toevoegen, een keer doorroeren en in 20 minuten gaar laten worden. Kippenvlees en de ham toevoegen en nog vijf minuten laten sudderen. Tomaat, zonder zaadlijsten, in kleine blokjes snijden en als laatste bij de soep doen (en eventueel wat tomatenpuree voor een oranjeachtig kleurtje). Serveren in grote kommen. Eet smakelijk!

grote braadpan

Oktober 16 oktober

Feest met studievereniging Emile November

18 november

9 december

SNiC: nationaal informaticacongres

Commissie-interesselunch

25 november

Winterfeestdagenviering en Kerstdiner

Facultair Feest

11 december

December 13 november

Algemene ledenvergadering

5 december

Sinterklaasavond

Eureka! nummer 46 – oktober 2014

Advertentie

Colofon Eureka! jaargang 12, nummer 46, oktober 2014 Eureka! is een uitgave van een samenwerkingsverband tussen de Faculteit Wiskunde en Natuurwetenschappen aan de Universiteit Leiden en studievereniging De Leidsche Flesch en wordt ieder kwartaal gratis verspreid onder studenten en wetenschappelijk personeel van de opleidingen Natuurkunde, Wiskunde, Sterrenkunde en Informatica aan de Universiteit Leiden.

De redactie behoudt zich het recht artikelen te wijzigen of niet te plaatsen. Anonieme artikelen worden in principe niet geplaatst.

Oplage ongeveer 2500

Ontwerp en vormgeving Balyon, Zoeterwoude

Redactieadres Eureka! Magazine p/a De Leidsche Flesch Niels Bohrweg 1 2333 CA Leiden eureka@deleidscheflesch.nl

Druk Drukkerij De Bink, Leiden

Hoofdredactie Ellen Schlebusch Eindredactie Casper Remeijer, Erik Massop en Tom Warmerdam Rubrieksredactie: Ellen Schlebusch, Erik Visse, Heleen Otten, Kevin Widdershoven, Pim Overgaauw, Simone Cammel en Tom Warmerdam

Aan deze editie werkten verder mee: Rembrandt Donkersloot, Jan van Ruitenbeek, Richard Gill, Wouter van Marken Lichtenbelt, Boris Kingma, Owen Biesel, Gerard Nienhuis, Tobias de Jong en Ron van Veen. Referenties Het is helaas niet altijd mogelijk referenties naar andere publicaties op te nemen. Wilt u meer weten, neemt u dan contact op met de redactie.

Adverteren Adverteren in de Eureka! is mogelijk door schriftelijk contact op te nemen met studievereniging De Leidsche Flesch, door te mailen naar bestuur@ deleidscheflesch.nl. Abonnement Het is voor € 8,- per jaar mogelijk een abonnement te nemen op Eureka!. Neemt u hiervoor contact op met de redactie. Deadline Eureka! 47: 1 november 2014 Copyright Eureka! en al haar inhoud © studievereniging De Leidsche Flesch. Alle rechten voorbehouden. ISSN 2214-4072

Eureka! nummer 46 – oktober 2014

Advertorial

Puzzel door a

* g

/ h

-14

Try to fill in the missing numbers.

Use the numbers 1 through 9 to complete the equations. Each number is only used once. Each row is a math equation. Each column is a math equation. Remember that multiplication and division are performed before addition and subtraction.

Find outTry what aremissing capable of at the crossroads of IT and Trading to fillyou in the numbers. We are Optiver, an international stocks, bonds, options, futures, Apply now for one of our Inhouseet cetera.the It is equations. called ‘market days and experience the real deal company,1 headquarteUsetrading the numbers through 9 toETF’s complete at the heart of our trading floor. making’. We red in Amsterdam. With more Each number than is only once.across Eachfour row isbuild a math equation. Each column is aor for more information To apply markets and provide liqui600used colleagues math equation.Remember multiplication are performed before Optiver you can contact us continents we that constantly offer dity and to thedivision international exchan- about via recruitment@optiver.com or fair and highly addition competitiveand pri- subtraction. ges in Europe, the US and Asia visit Optiver.com/Amsterdam. Pacific. ces for the buying and selling of

Oplossing Puzzel #45 De winnaar van de puzzel van nummer 45 is Jelco Burger. De prijs kan opgehaald worden op de Flesschekamer, Snellius kamer 301, waar het bestuur van De Leidsche Flesch elke werkdag aanwezig is.

Eureka! nummer 46 – oktober 2014

Proef st 28 no uderen op v embe

r 201

www.opendageninleiden.nl/wiskunde-ennatuurwetenschappen/

Bij ons leer je de wereld kennen