Post on 08-Jun-2015
Is de natuur symmetrisch?Een wetenschapsfilosofische
beschouwing
Henk de Regt
Faculteit Wijsbegeerte, VU Amsterdam
Studium Generale UT
14 februari 2006
Opzet van de lezing
• Wat is symmetrie?
• Fysici over schoonheid en symmetrie
• ‘Wetenschappelijke esthetiek’: een kwestie van smaak?
• Leidt schoonheid tot waarheid?
Wat is symmetrie?
• X is symmetrisch als X invariant is onder een bepaalde transformatie.
• Ruimtelijke symmetrieën:
– Translatie– Rotatie– Spiegeling (reflectie, pariteit)
Translatie-symmetrie
NaCl-kristalstructuur
Rotatie-symmetrie
Reflectie-symmetrie
Symmetrie van natuurwetten
• Natuurwet (theorie) heeft bepaalde symmetrie als zij geldig blijft onder bepaalde transformatie, bv:
– Translatie in de ruimte
– Rotatie in de ruimte
– Translatie in de tijd
• Wet heeft tenminste één symmetrie, anders is het geen wet.
Zoektocht naar symmetrie
• Relativiteitstheorie
• Deeltjesfysica: ‘interne’ symmetrie.
• Antimaterie: C-symmetrie (charge conjugation) tussen deeltje en antideeltje:
– Elektron-positron (1932)– Proton-antiproton (1955)– Neutron-antineutron (1956)
CP Invariantie
Schending van reflectie-symmetrie (pariteit) gevonden in 1956.
Gecombineerde CP- symmetrie bleek wel behouden.
Fysici over schoonheid en symmetrie
• Einstein liet zich vaak leiden door esthetische overwegingen
• SRT (1905): symmetrie-argument
“It is more important to have beauty in one’s equations than to have them fit experiment.”
Paul Dirac
Esthetische criteria in wetenschap
• Symmetrie
• Analogie / model
• Visualisatie / abstractie
• Metafysica
• Eenvoud
J.W. McAllister, Beauty and Revolution in Science
Wat is mooier?
Zee: “When the beholder is a physicist, beauty means symmetry.”
Kleiss: “Symmetrie-eis zit in ’t hoofd van fysici.”
Schending CP-invariantie
1956: CP-symmetrie tussen deeltjes en anti-deeltjes.
1964: CP-symmetrie geschonden bij verval K-mesonen (in ca. 0,2 % van gevallen).
Big Bang: iets meer materie dan antimaterie
wij danken ons bestaan aan ‘symmetrie-breking’!
Esthetiek in wetenschap: een kwestie van smaak?
• Subjectieve esthetiek vs. objectieve wetenschap
• Empirisme vs. rationalisme
– Moderne wetenschap is empiristisch: baseer kennis op onbevooroordeelde waarneming en experiment.
– Dirac rationalistisch …?
• Doel van wetenschap: waarheid, niet schoonheid
Empiristische wetenschap
Empirische cyclus:
• Context van rechtvaardiging vs. Context van ontdekking
Theorie
Nieuwe empirische wet
Empirische feiten
Empirische wet
Rock bottom of knowledge
inductie
deductie
Thomas Kuhn: The Structure of Scientific Revolutions
Kuhn’s model van wetenschap
• Paradigma / normale wetenschap
– gebonden aan metafysische vooronderstellingen (bv. symmetrie).
• Anomalie crisis revolutie.
– revolutionaire wetenschappers zijn deels gemotiveerd door esthetische overtuigingen.
Revolutie in de astronomie:van geocentrisch naar
heliocentrisch wereldbeeld
Ptolemaios Copernicus
Revolutie in de fysica: van klassieke naar relativistische
fysica
Isaac Newton Albert Einstein
McAllister over esthetiek in wetenschap
• Esthetische inductie: esthetiek inductief afgeleid van empirisch succes esthetische canon
• Revolutie = breuk met esthetische canon – ten gunste van empirisch succes.
• McAllister vs. Kuhn?
– paradigma-esthetiek met empirisme verzoend– rol van esthetiek tijdens revoluties.
Leidt schoonheid tot waarheid?
Realisme
• Theorie = ware beschrijving van onderliggende structuur
• ‘Geen wonder’ argument
Instrumentalisme• Theorie = instrument
voor empirische voorspellingen
• ‘Pessimistische inductie’ argument
Conclusies
• Esthetische oordelen zijn subjectief, maar wetenschappers die erop vertrouwen zijn niet irrationeel.
• Schoonheid is geen indicator voor waarheid maar (soms) wel voor empirisch succes.
Literatuur
• A. Zee, Fearful Symmetry (Princeton University Press (1986, 2e ed. 1999).
• J.W. McAllister, Beauty and Revolution in Science (Cornell University Press, 1996).
• H.W. de Regt, ‘Beauty in Physical Science circa 2000’, Int.Stud.Phil.Sci. 16 (2002) 95-103.