• Nautilus
  • Reader
  • Wat is wetenschap?

Wat is wetenschap?

Nautilus | New York | Kate Becker | 05 januari 2017

De onlinebibliotheek arXiv is een droom voor wetenschappers: ze is gratis, volledig doorzoekbaar, en je kunt er praktisch alles vinden wat op je vakgebied het lezen waard is. De beheerders stuitten alleen op een eeuwenoud probleem: hoe bepaal je wat echte wetenschap is en wat niet?

xx.lanl.gov. Het adres was cryptisch, met een even verleidelijk als geheimzinnig vleugje overheid, of erger. De server zelf was precies het tegendeel. Overheid, ja – hij werd gehost door het Los Alamos National Laboratory – maar vrij toegankelijk, wat in die begindagen van het internet in de jaren negentig volkomen nieuw was, en ook nu nog baanbrekend is.

De site, bekend als arXiv (spreek uit: ‘archive’) maar allang omgedoopt tot het wat minder suspecte adres ‘arXiv.org’ en ondergebracht bij de bibliotheek van de Cornell-universiteit, is een onmetelijk reservoir van wetenschappelijke ‘preprints’, artikelen die nog niet door collega’s zijn beoordeeld en niet bedoeld zijn voor publicatie in toonaangevende vakbladen. (Artikelen kunnen ook worden opgenomen, vaak in herziene vorm, nadat ze elders zijn gepubliceerd.) In juli 2016 stonden er meer dan een miljoen artikelen op arXiv, met een duidelijke nadruk op de ‘harde’ exacte wetenschappen: wiskunde, computerwetenschap, kwantitatieve biologie, kwantitatieve finance, statistiek en, vooral, natuurwetenschap.

ArXiv is het soort bibliotheek waar wetenschappers dertig jaar geleden alleen nog maar van konden dromen: het is volledig doorzoekbaar, vrij toegankelijk om te lezen of uit te publiceren en bevat praktisch alles op het vakgebied wat de moeite van het lezen waard is. Op dit gouden moment in de technologische geschiedenis, waarop je op Wikipedia de geschiedenis van de atoomtheorie kunt opzoeken terwijl je in de rij staat bij Starbucks, lijkt dit misschien weinig opzienbarend. Maar destijds was het revolutionair.

Ginsparg wilde geen programma ontwerpen dat wetenschap van niet-wetenschap kon onderscheiden. Zijn aanvankelijke doel was bescheiden: een algoritme bouwen dat artikelen kon classificeren naar onderwerpscategorie

In praktische zin heeft arXiv zich met behulp van nieuwe technologieën onmisbaar gemaakt voor zijn community. Maar minder zichtbaar is dat het een moeilijke filosofische vraag moest beantwoorden, die doorklinkt in de rest van de wetenschapscommunity: wat is precies lezenswaard? Wat geldt als wetenschap?

arXiv heeft het speelveld gedemocratiseerd en wetenschappers onmiddellijke toegang verschaft tot ideeën van allerlei collega’s van over de hele wereld, van prestigieuze leerstoelen aan elite-universiteiten tot zwoegende postdocs bij obscure instituutjes en wetenschappers in ontwikkelingslanden met weinig onderzoeksmiddelen.

Paul Ginsparg heeft arXiv opgericht in 1991, toen hij als 35-jarige natuurkundige in Los Alamos werkte. Hij verwachtte dat er in het eerste jaar hooguit honderd artikelen naar een paar honderd e-mailabonnees zouden worden verstuurd. Maar in de zomer van 1992 waren er al meer dan twaalfhonderd artikelen ingezonden. Beter mee verlegen dan om verlegen, maar toch. Hoewel Ginsparg niet van plan was de ingezonden artikelen van a tot z door vakgenoten te laten beoordelen, wilde hij zorgen dat lezers datgene konden vinden waarin ze waren geïnteresseerd. Dus begon hij de ingezonden artikelen in te delen in categorieën en subcategorieën en steeds meer moderators in te schakelen, die het werk vrijwillig deden, als dienst aan hun wetenschapscommunity.

Essentiële spanning

Het credo van arXiv is dat artikelen ‘interessant, relevant en van waarde’ moeten zijn voor de wetenschappelijke disciplines die het bedient. Maar naarmate de site en zijn publieke profiel verder groeiden, begon hij steeds meer artikelen van buiten de gebruikelijke onderzoekskringen aan te trekken, waarvan vele de toets der kritiek niet konden doorstaan. Het waren niet per se voorbeelden van slechte wetenschap, zegt Ginsparg. Slechte wetenschap kan worden onderzocht, getest en verworpen. Het ging om ‘non-wetenschap’ – zelfingenomen theorieën die trots beweerden Einstein, Newton en Hawking onderuit te halen of de verborgen connecties te onthullen tussen natuurwetenschap, buitenzintuiglijke waarneming en ufo’s; en dat alles vrijwel geheel zonder wiskunde of experimenten.

Standaardprocedure bij arXiv is dat alles wordt geaccepteerd – artikelen zijn onschuldig ‘totdat het tegendeel bewezen is’, zegt Ginsparg – maar met de niet-wetenschappelijke artikelen werd veel tijd van de geleerde lezers verspild. En als de moderators dezelfde virtuele kastruimte zouden mogen vullen met legitieme wetenschap, zouden ze verwarring stichten onder het groeiende arXiv-publiek van journalisten en beleidsmakers. Dus moesten ze artikel voor artikel besluiten of iets al dan niet wetenschap was. De meeste arXiv-gebruikers waren tevreden met de keuzes van de moderators. Maar enkelen hadden het gevoel dat artikelen werden verworpen die arXiv zeker hadden moeten halen, en sommige geleerden – vooral die in de academische periferie – beschuldigden de arXiv-moderators van het censureren van tegendraadse artikelen.

Het probleem waarmee de arXiv-moderators kampten was niet nieuw. Al in 1959 noemde wetenschapsfilosoof Thomas Kuhn dit de ‘essentiële spanning’: het conflict tussen traditionele wetenschappelijke grenzen, die bepalen of kwesties en praktijken binnen de wetenschap vallen, en het vrijblijvende onderzoek dat non-conformistische ideeën en methodes hanteert. Om vooruit te komen heeft de wetenschap beide nodig, zo is de redenering. Als innovatieve ideeën dikwijls opkomen in de ruimte tussen gevestigde disciplines, zullen onkwalificeerbare maar geloofwaardige artikelen dan verzinken in het moeras van de echt incoherente?

© Getty
© Getty

Maar arXiv-moderators hebben weinig tijd voor kuhniaanse overpeinzingen. Ze hebben minder dan een dag om een artikel af te wijzen of verder te laten bekijken, en soms zelfs minder dan vier uur. Omdat hij besefte hoe groot de dagelijkse werkdruk was, kreeg Ginsparg een idee om zijn vrijwillige moderators een handje te helpen: een computerprogramma dat een deel van het denken van hen kon overnemen.

Ginsparg wilde geen programma ontwerpen dat wetenschap van niet-wetenschap kon onderscheiden. Zijn aanvankelijke doel was bescheiden: een algoritme bouwen dat artikelen kon classificeren naar onderwerpscategorie, zodat moderators geen verkeerd geclassificeerde inzendingen meer hoefden te bekijken. Het kostte maar een paar uur coderen om een programma te maken dat in staat was een tekst in te voeren, er belangrijke woorden uit te pikken, te tellen hoe vaak elk woord voorkwam en het artikel te classificeren overeenkomstig eerdere soortgelijke artikelen in het verleden. In plaats van zelf een lexicon van sleutelwoorden in te tikken liet hij het algoritme bepalen welke woorden de beste voorspellers waren. Omdat moderators elke classificering beoordeelden, kreeg het algoritme onmiddellijk feedback, zodat het steeds slimmer en beter werd.

Deze computerclassificering had een verrassend neveneffect: het was griezelig goed in staat om ‘goede’ artikelen van ‘slechte’ te scheiden. Onbedoeld had arXiv Kuhns essentiële spanning in praktijk gebracht. Hoe?

Sommig onderzoek dat in de jaren zeventig werd afgedaan als wazig gewauwel onder invloed van drugs is nu onontbeerlijk voor de bestudering van de kwantumtheorie

Door duizenden artikelen te beoordelen, had het classificeringsalgoritme een neus ontwikkeld voor een veelzeggend teken van echte wetenschap: taal. Naarmate het programma meer wetenschappelijke taal leerde, begonnen zijn oordelen meer op die van de menselijke poortwachters te lijken. De artikelen die werden afgewezen strookten niet met de gebruikelijke taalnormen van enige wetenschappelijke discipline. Soms lag de discrepantie voor de hand, zoals bij artikelen die hersenschimmen najoegen door wetenschappelijke terreinen te laten versmelten die niets met elkaar te maken hadden. En soms was ze subtiel: de verkeerde verdeling van schijnbaar inhoudsloze woorden als ‘en’, ‘of’, ‘het’ of ‘dat’.

Taal dient ook als een biomarker van pseudowetenschap. John Baez, een wiskundig natuurkundige van de Universiteit van Californië, heeft een ‘Crackpot Index’ die artikelen op 37 buitenissigheden scant en daar punten voor geeft: vijf punten voor elk woord in hoofdletters, tien punten voor ‘de bewering dat je werk zich op het snijvlak van een paradigmaverschuiving bevindt’ en maar liefst vijftig punten voor ‘de bewering dat je een revolutionaire theorie hebt maar geen concrete toetsbare voorspellingen’ (toegegeven, de laatste twee hebben weinig met taal te maken).

Taal is niet voor niets een goede graadmeter. Auteurs die het gebruikelijke wetenschappelijke curriculum doorlopen, nemen meer tot zich dan alleen maar een serie feiten en een manier van denken en experimenteren. Ze leren ook op een specifieke manier communiceren.

Artikelen die bij het algoritme niet door de beugel kunnen worden niet automatisch afgewezen, maar nog eens nader bekeken door mensenogen. Maar omdat de wetenschap ernaar streeft een intellectuele vaandeldrager te zijn die ideeën op hun content beoordeelt en niet op hun stijl, betogen sommigen dat het toch iets ongemakkelijks heeft om buitenstaanders te identificeren en eruit te gooien vanwege de woorden die ze gebruiken. Wat te denken, bijvoorbeeld, van wetenschappers die disciplinegrenzen overschrijden en waardevolle bijdragen leveren?

Hippies en kwantumtheorie

‘Al lang vóór het internet vinden we voorbeelden van merkwaardige grensactiviteiten,’ zegt natuurkundige en wetenschapshistoricus David Kaiser van het MIT. ‘Sommige daarvan zijn terecht verworpen, maar andere snijden echt hout.’ Veel wetenschappelijke principes die tegenwoordig als vanzelfsprekend worden beschouwd – het heliocentrische zonnestelsel, het idee dat onzichtbare velden natuurkundige krachten kunnen overbrengen of dat natuurkundige wetten kunnen worden beschreven door wiskundige vergelijkingen – werden destijds als radicaal gezien. En sommig onderzoek dat in de jaren zeventig werd afgedaan als wazig gewauwel onder invloed van drugs is nu onontbeerlijk voor de bestudering van de kwantumtheorie, voegt Kaiser eraan toe.

In zijn boek How the Hippies Saved Physics uit 2011 schreef Kaiser: ‘Veel ideeën die nu de kern vormen van de kwantuminformatica vonden hun oorsprong in de tegencultuur van “alles kan”, een allegaartje van spiritistische media die lepels verbogen, oosterse mystiek, lsd-trips, CIA-spoken die je gedachten lazen en wat dies meer zij.’ De natuurkundigen die de grondslag legden voor kwantumcomputers, kwantumcodering en kwantumteleportatie kozen voor een benadering die onmodieus was en niet bon ton in academische kringen, maar die op den duur onmisbaar is gebleken. ‘Het valt te betwijfelen of sommige van de kleurrijkste ideeën of benaderingen uit die beginperiode arXiv gehaald zouden hebben,’ zegt Kaiser.

Ook nu nog komen geloofwaardige – of in elk geval niet volkomen bezopen – ideeën soms aan de verkeerde kant van de menselijke en gecomputeriseerde filters van arXiv terecht. ‘Ik ken drie voorbeelden uit mijn eigen vakgebied van goede artikelen van professionele natuurkundigen, onder wie hoogleraren aan onderzoeksuniversiteiten met goede publicaties op hun naam, die zijn afgewezen of in twijfel getrokken,’ zegt Lee Smolin, theoretisch natuurkundige bij het Perimeter Institute for Theoretical Physics in Waterloo, Ontario.

© Getty
© Getty

Ondanks een enkel controversioneel schoorsteenbrandje zijn de maatstaven van arXiv opmerkelijk liberaal. Volgens Ginsparg is vorig jaar minder dan een procent van de ingezonden artikelen afgewezen op grond van hun content en blijven veel critici van de site trouwe gebruikers. Toch blijft de procedure van arXiv soms ondoorzichtig. ‘ArXiv is geen verantwoording verschuldigd,’ zegt Kaiser. Als moderators een artikel afwijzen, hoeven ze zich niet nader te verklaren. En beroep aantekenen tegen een afwijzing kan frustrerend zijn, zegt Smolin. ‘Uit de paar gevallen die ik ken maak ik op dat hun beroepsprocedure zwak is en soms indruist tegen wat goed gebruik is in de natuurwetenschap, terwijl arXiv belangrijk kan zijn voor een carrière in dat vakgebied.’

Er is een middenweg tussen acceptatie en afwijzing: twijfelachtige artikelen kunnen worden ondergebracht in een categorie die ‘general physics’ of ‘gen-ph’ wordt genoemd. In het gunstigste geval biedt gen-ph plaats aan artikelen die niet naadloos in enige andere categorie passen; in het slechtste is het een stortplaats voor alles wat uit de toon valt. Maar voor veel auteurs is plaatsing in gen-ph even kwetsend als een afwijzing. Van de meer dan honderdduizend artikelen die tussen juli 2014 en juni 2015 op arXiv zijn gepubliceerd zijn er 302 in gen-ph beland.

viXra

Frustraties vanwege airXiv hebben tot een alternatieve preprintsite geleid, viXra genaamd, die is opgericht door Philip Gibbs, een onafhankelijke natuurkundige in Engeland. Iedereen mag alles op viXra zetten, al verbieden de huisregels ‘vulgaire, lasterlijke, plagiërende of gevaarlijk misleidende’ content. Voor degenen wier werk hier onderdak vindt, is viXra een soort intellectueel toevluchtsoord. Maar voor velen in de wetenschapscommunity lijkt viXra meer op een eiland voor rare en kapotte speeltjes. (Over de waarde van viXra merkt Ginsparg snedig op: ‘Het is iets geweldigs! Elke keer als iemand ons vraagt waarom we moeten filteren, wijzen we hem op viXra.’) Volgens Gibbs, die ook een zeventiendelig retrospectief op de blog van vixRa heeft gepubliceerd, getiteld ‘Excentriekelingen die gelijk hadden’, is vixRa een historisch archief dat ideeën die hun tijd vooruit zijn bewaart voor een toekomst waarin hun belang misschien wordt erkend.

Het is verleidelijk te denken dat het internet een nieuw probleem heeft gecreëerd voor denkers die een grens proberen te trekken tussen wetenschap en pseudowetenschap. Maar, zegt Kaiser, arXiv pakt op megaschaal een eeuwenoude spanning aan. ‘Geleerden klagen letterlijk al een millennium dat ze middelen nodig hebben om het hoofd te bieden aan de grootste aller makkes, namelijk beperkte aandacht.’ arXiv mag de poorten van de wetenschap dan hebben aangepast – zodat ze wijder en soepeler opengaan – toch blijft er uiteindelijk altijd iemand buiten staan.

Auteur: Kate Becker
Vertaler: Peter Bergsma

Nautilus
Verenigde Staten | nautil.us

Begonnen als onlineweekblad, verschijnt Nautilus sinds september 2013 ook op papier. Het prachtige blad wil berichten over de ‘oneindige raakvlakken’ tussen de wetenschap en ons dagelijks leven. Elke maand komt een ander thema aan bod in reportages en analyses.

Dit artikel van Kate Becker verscheen eerder in Nautilus.
Recent verschenen
Een remedie tegen navelstaren?
Schrijf je in voor onze nieuwsbrief.
Onze nieuwsbrief wordt wekelijks verzonden.
inschrijven

Schrijf je in voor onze nieuwsbrief!

En ontvang wekelijks het beste uit de internationale pers in uw mailbox.