ijskristallen

Sheldrakes kristallen

Een briefwisseling over chemische stoffen, hun smeltpunten en ongrijpbare krachten

door Marcel van Genderen, Bart Koene en Jan Willem Nienhuys

Rupert ‘morfogenetisch veld’ Sheldrake denkt dat kristallen kunnen leren. Dat lijkt makkelijk te testen, maar een uitgebreide briefwisseling maakte duidelijk dat de ultieme test onhaalbaar is – en onnodig.

Sinds 1981 beweert de Britse plantenfysioloog Rupert Sheldrake dat stoffen moeten leren te kristalliseren, en dat ze het gaandeweg ook steeds beter kunnen. Hij herhaalde deze claim in zijn boek The presence of the past (1988): ‘Het is in feite bekend onder chemici dat het meestal moeilijk is om nieuw gesynthetiseerde stoffen te laten uitkristalliseren. Het kan wel weken of maanden duren voordat er kristallen verschijnen in oververzadigde oplossingen. Bovendien wordt het steeds makkelijker verbindingen te laten kristalliseren, naarmate ze vaker gemaakt worden.’ (p.131). Daar zijn allerhande verklaringen voor, maar volgens Sheldrake kon de zogeheten morfische resonantie (zie kader) ook een rol spelen. Hij vervolgde: ‘Het is gemakkelijk om experimenten te ontwerpen om [dit] te testen.’

Die proeven, althans met nieuw gesynthetiseerde verbindingen, kwamen er niet. (1) Begin 1997 stelde een lezer van Skepter een nieuwe test voor. Sheldrake had inmiddels bedacht dat naarmate nieuwe verbindingen vaker uitgekristalliseerd worden, ze niet alleen makkelijker kristalliseren, maar de nieuwe kristallen zouden ook bij telkens hogere temperaturen smelten. Bij farmaceutische bedrijven, zo bedacht deze lezer, worden heel vaak nieuwe substanties gesynthetiseerd. Dat zou een goede testmogelijkheid opleveren. Je zou van zo’n nieuwe stof een smeltpunt kunnen bepalen en een portie in de koelkast bewaren. Een tijdje later, als de stof al een paar maal opnieuw bereid of gezuiverd is, kan het smeltpunt van de bewaarde portie opnieuw bepaald worden. Dit doe je met een flink aantal substanties. Sommige worden in de tussenliggende tijd opnieuw bereid en andere niet. Je zou duidelijke verschillen moeten zien in smelttemperatuur bij de ene groep, en veel minder duidelijke bij de andere groep. Simpel toch?

Dit idee leidde tot een briefwisseling met Sheldrake. Voor het tot proeven kon komen moesten er nog wel een paar zaken opgehelderd worden. We kwamen er achter waar Sheldrake zijn ideeën op baseert, maar ook waarom een proef er wel nooit zal komen. Niettemin toonde Sheldrake zich tevreden.

Sheldrake wordt gefascineerd door ‘zelf-organiserende’ processen in de meest brede zin. Dat kunnen moleculen zijn die zich aaneenvlijen in kristallen, eiwitmoleculen die zich min of meer spontaan in maar één enkele vorm opvouwen, embryo’s die uitgroeien tot een volledig organisme, en het gedrag van mens en dier. Het sociaal gedrag van termieten, de werking van het geheugen, de galop van een paard, de vlucht van een zwerm spreeuwen, en het oplossen van kruiswoordpuzzels zijn allemaal voorbeelden van processen waarvoor Sheldrake een verklaring zoekt. Hij is er tamelijk duidelijk over dat alles wat voor hem op machineachtige werking berust al een verklaring heeft. Hij zoekt zijn verklaringen in zogeheten morfogenetische velden (zie kader).

‘Een sterker veld’

In de biologie wordt de term ‘morfogenetisch veld’ gebruikt in verband met concentraties van diverse stoffen in een embryo. Variaties in deze concentraties sturen de ontwikkeling van de cel in het embryo. (2) Sheldrake verwijst in zijn boek ook naar de ideeën van de bioloog Waddington uit de jaren 1950. Waddington gebruikte een heuvellandschap als beeld voor de ontwikkeling van een embryo. Door een kleine verandering kan opeens een beekbedding veranderen en omgekeerd verandert de beek ook het heuvellandschap. Sheldrake denkt echter dat ‘zijn’ morfogenetische velden niet louter de ontwikkelingen van embryo’s sturen, dat het geen metaforen zijn en dat ze ook niets te maken hebben met het soort velden waarmee fysici zich bezighouden. Hij vergelijkt ze wel met de ‘onzichtbare’ magnetische velden die ijzervijlsel kunnen rangschikken. Soortgelijke velden ‘verklaren’ hoe vissen in scholen kunnen zwemmen. Ook de onzichtbare band tussen honden en hun baasjes en duiven en hun hok zouden een kwestie van morfische velden zijn. (3)

Tijdens onze briefwisseling bleek al spoedig waar hij het idee vandaan had dat smeltpunten van nieuwe verbindingen door morfische resonantie stijgen, namelijk door ‘een gesprek met een scheikundige, die me erop wees dat als morfische resonantie de morfische velden van kristallen telkens versterkt, dan moeten die niet alleen makkelijker kristalliseren, maar het sterkere veld van het kristal zou dan betekenen dat het kristal stabieler is en dat het smeltpunt dus ook zou stijgen hoe vaker de verbinding gekristalliseerd wordt.’

Wat zou die anonieme scheikundige bedoeld hebben? Als een zuivere stof aan het smelten, kristalliseren of stollen is, dan is die stof in twee vormen aanwezig. De kristalvorm heeft een iets lagere energie dan de vloeibare of opgeloste vorm. Er is energie voor nodig om de moleculen uit hun rooster los te maken en te laten meedoen aan het onordelijke gewemel in de vloeistof. De exacte hoeveelheid energie – en daarmee de temperatuur waarbij dit gebeurt – is heel moeilijk uit bijvoorbeeld de chemische formule af te leiden. En van alle mogelijke kristalstructuren de energetisch meest voordelige uitrekenen is al helemaal onbegonnen werk. Zelfs zoiets eenvoudigs als het vriespunt van water uit de grondbeginselen afleiden is tot op heden een onopgelost probleem.

De meeste chemici zijn maar wat blij dat de moleculen het zelf wel weten. Dat verbaast ze echter niet. Elk molecuul wordt elke seconde vele duizenden miljarden malen heen en weer gestoten door zijn buren. De meest waarschijnlijke toestand, namelijk die met de laagste energie voor de vaste fase, is zo gevonden, gewoon door vaak proberen als het ware. Als de moleculen of atomen niet voldoende tijd krijgen, dan vormen ze trouwens geen mooie kristallen. Een gesmolten stof die te snel wordt afgekoeld vormt een zogeheten glas. Dat is niet zo’n stabiel product als een kristal. Voor veel stoffen krijg je de beste kristallen als je een oplossing heel geleidelijk indampt.

De chemicus kan zo’n systeem van een of meerdere stoffen, mogelijk in meerdere fasen aanwezig, en mogelijk in staat met elkaar te reageren, beschrijven door een positie op een soort kaart. Bij elk punt op die kaart hoort een getal, de Gibbsenergie van het systeem. Wat het systeem doet als de totale energie verandert, is op die kaart af te lezen, even gemakkelijk als je aan een gewone hoogtekaart kunt aflezen waar het water naar toe zal stromen als je het op een bepaald punt laat vrijkomen. De ontdekking van deze ‘sturende kracht’ bij chemische processen gaat terug op de Franse chemicus Pierre Duhem, ze vormt de grondslag voor de chemische thermodynamica. Ze dateert van ongeveer een eeuw voor Sheldrakes ideeën op dit gebied, maar heeft daar niets mee te maken.

Cirkelredenering

De chemicus die Sheldrake adviseerde lijkt dus gedacht te hebben: makkelijker kristalliseren, dus lagere Gibbsenergie, dus hoger smeltpunt. Het morfische veld veroorzaakt dus een verandering van de Gibbsenergie. Dat klopt overigens niet met wat Sheldrake schijnt te denken, namelijk dat de morfische velden op de een of andere manier de moleculen helpen de waarschijnlijkheidswetten te omzeilen tijdens het proces van faseovergang, zonder dat de uiteindelijk gevormde kristallen anders zijn. ‘Een essentieel kenmerk van morfische velden is dat ze intrinsiek probabilistisch zijn’ (Presence, p.119), en meer in het bijzonder schreef hij ons: ‘er zijn vele alternatieve structuren mogelijk … morfische velden begunstigen één patroon van kristallisatie en het andere niet, en des te vaker dit gebeurt, des te sterker worden de velden.’

Als je wetenschappers voor een proef wilt interesseren dan zul je toch iets van een reden moeten aangeven. Wij vroegen Sheldrake of hij ook voorbeelden kende van stoffen die in de loop der tijden een hoger smeltpunt hadden gekregen. Hij antwoordde: ‘ik heb de scheikundige literatuur gecontroleerd, en ontdekte dat er aanzienlijke stijgingen hadden plaatsgehad in de gerapporteerde smeltpunten, in sommige gevallen 20 graden of meer.’ Hij wist ook wat scheikundigen daarvan vonden: ‘het antwoord dat ik het vaakst hoorde was dat de smeltpunten in de loop der tijden stijgen omdat de chemici steeds beter worden in het maken van zuivere stoffen, en dat daardoor de smeltpunten steeds minder verlaagd worden door onzuiverheden.’ Maar toen hij vroeg hoe ze wisten dat hun preparaten ook echt zuiverder waren, was het antwoord ‘ze moeten wel zuiverder zijn omdat de smeltpunten omhoog gaan.’ ‘In other words the argument is circular,’ concludeerde Sheldrake.

Dat is maar een heel klein beetje waar. Iedereen weet dat zout water niet gemakkelijk bevriest, daarom wordt er ook met pekel gestrooid als het glad is. Kan een pietsje onzuiverheid dan een smeltpunt fors verlagen? Dat is zeker waar. Een onzuiverheid veroorzaakt een smeltpuntverlaging die evenredig is met de graad van onzuiverheid en met het kwadraat van de (absolute) temperatuur. In de noemer van de formule staat echter de smeltwarmte. IJs heeft een gigantische smeltwarmte, vandaar dat je ’s winters zoveel pekel nodig hebt, maar voor stoffen die met maar een klein beetje extra warmte smelten, kan een kleine verontreiniging al een grote gevolgen hebben. Dat is niet puur een ervaringsfeit dat zomaar wordt geëxtrapoleerd naar onbekende stoffen. De formule kan afgeleid worden uit de wetten van de warmteleer.

Scheikundigen hebben heel veel mogelijkheden om na te gaan of een stof wel zuiver is of niet. Nieuw gesynthesiseerde stoffen gaan al veertig jaar eerst in de NMR-machine, die de scheikundigen vertelt wat voor vlees ze eigenlijk in de kuip hebben, en hoeveel rommel er nog bij zit. Ook gaschromatografie, massaspectrometrie en elementanalyse kunnen gebruikt worden om de zuiverheid vast te stellen, en er zijn nog andere methoden. Het vak scheikunde heet niet voor niets zo: beroepsscheikundigen besteden een flink deel van hun tijd aan het scheiden en zuiveren van substanties en het opsporen en elimineren van onzuiverheden. Vroeger kan het smeltpunt wel gebruikt zijn om in speciale gevallen de zuiverheid te controleren, maar het exact bepalen van een smeltpunt is een heel gedoe. Het lukt trouwens alleen om behoorlijke kristallen te krijgen wanneer je de stof al behoorlijk ver gezuiverd hebt.

Absolute zuiverheid is trouwens net zo moeilijk te realiseren als het absolute nulpunt. Vermenging is een vorm van wanorde, net als de warmtebeweging van moleculen, en dus nooit helemaal uit te bannen. Veel organische stoffen worden verkregen door ze uit een oplossing neer te slaan, maar dan zal er vaak een beetje oplosmiddel als onzuiverheid aanwezig blijven. (4)

Onbetrouwbare bijbel

Al met al snijdt de opmerking ‘het is een cirkelredenering’ weinig hout, gezien de moderne chemische praktijk. De ‘waarneming’ dat smeltpunten in de literatuur omhoog gaan heeft een voor de hand liggende verklaring (verbeterde zuiverheid) die absoluut niet op diezelfde waarneming steunt. En áls in het lab een dergelijke stijging wordt waargenomen, dan is er meestal een overvloed aan gegevens beschikbaar waarmee de gelijktijdige verbetering van de zuiverheid geboekstaafd kan worden.

De opmerkingen van scheikundigen over het algemene verschijnsel van stijgende smeltpunten in de literatuur zijn van hetzelfde type als de conclusie van een automobilist die bij vorst over een natte weg door een besneeuwd landschap rijdt. Als die de vraag krijgt of er wel écht zout op de weg ligt, zal die terecht antwoorden ‘allicht, de sneeuw is toch gesmolten?’ zonder daarmee een kennistheoretische zonde te begaan. De automobilist weet namelijk hoe de wereld in elkaar zit, en gebruikt die kennis om de meest voor de hand liggende conclusie te trekken over de aanwezigheid van zout op de weg. En ook de wetenschapper zal zich voor tamelijk duidelijke zaken van alledaagse taal bedienen.

Kon Sheldrake ook concrete gevallen noemen van gestegen smeltpunten? En als zijn verklaring hout sneed, waarom gingen dan niet alle smeltpunten steeds maar door met stijgen?

Veel van Sheldrakes voorbeelden kwamen uit catalogussen van leveranciers van chemicaliën en handboeken zoals de Merck Index, of het CRC Handbook of Chemistry and Physics, de ‘Rubber Bijbel’, die elk jaar met een nieuwe editie uitkomt. De meeste van zijn voorbeelden waren aminozuren. Sheldrake schreef dat hij veel van de smeltpunten zelf had gecontroleerd (preciezer: ‘by a research assistant employed for this purpose, working blind’), om te kijken of de opgaven van de leverancier (Aldrich in zijn geval) wel klopten.
Sheldrakes voorbeelden bleken bij nader inzien behept te zijn met allerhande problemen. Zo zou het smeltpunt van cocaïne-hydrochloride omhoog gegaan zijn van 182-186 in 1918 tot 197 graden thans. Maar de moleculen van cocaïne zijn niet spiegelsymmetrisch. Wij vonden 197 graden voor het (‘natuurlijke’) hydrochloride en 187 graden voor het racemisch mengsel, dat wil zeggen een mengsel van cocaïnemoleculen met verschillende ruimtelijke rangschikkingen van atomen. Waar sloeg de melding uit 1918 op? Als dat een racemisch mengsel was, dan was dit een slecht voorbeeld.

Een ander voorbeeld is de beroemde crownether 18-crown-6 (Charles J. Pedersen, de ontdekker van deze stof, kreeg er in 1987 de Nobelprijs voor, samen met Donald J. Cram en Jean-Marie Lehn). In de allereerste publicatie uit 1977 wordt 38-39,5 graden vermeld als smeltpunt, maar nu 42-45 graden. Dat is al een veel minder groot verschil dan de 15 graden van het vorige voorbeeld. Maar zolang de zuiverheid er niet bij staat is er niets van te zeggen. Sheldrake geloofde dat niet zo erg: ‘competente scheikundigen … nemen alle voorzorgen om onzuiverheden te verwijderen,’ en zouden toch geen smeltpunt gepubliceerd hebben van een onzuivere stof? Maar scheikundigen bepalen smeltpunten van nieuwe stoffen vaak alleen maar omdat de tijdschriften dat eisen, ze vinden ze niet echt belangrijk.

Rode vlag

Dan hadden volgens Sheldrake enkele aminozuren een smeltpunt dat recentelijk niet veranderd is. Ook dat was volgens hem een bevestiging van zijn theorie, want dat waren nu juist aminozuren die in de natuur al in kristalvorm voorkomen. Een voorbeeld was asparagine. Dat dient voor het stikstoftransport in planten als lupine, ‘en wordt bij hoge vochtigheid afgescheiden aan de toppen van de bladeren, waar het dan kristalliseert.’ Omdat het plantensap nog wel andere stoffen zal bevatten dan uitsluitend asparagine, lijkt het onaannemelijk dat dit erg zuivere kristallen zijn. Volgens Sheldrake was het smeltpunt van asparagine 236 graden in de literatuur van 1930 maar ook in die van 1993. Wij vonden eveneens waarden die in de buurt van 236 lagen. Voor D-asparagine vermelden twee verschillende catalogussen echter 280 graden – plus de opmerking dat alle vormen van asparagine ontleden bij smelten. Als Sheldrake gelijk had, dan zou het ‘natuurlijke’ L-asparagine een hoger smeltpunt moeten hebben dan het ‘synthetische’ D-asparagine.

De gebruikte bronnen zijn gewoon niet betrouwbaar genoeg. Een voorbeeld is het aminozuur threonine. De catalogus van Aldrich geeft voor L-threonine (dat gewoon in de natuur voorkomt) 256 graden en voor het synthetische D-threonine 274 graden, beide met een gelijke graad van zuiverheid. Dat kán niet. Iemand die een dergelijk verschil tussen stoffen zou kunnen vinden waarvan de moleculen spiegelbeelden van elkaar zijn, zou onmiddellijk wereldberoemd worden. Lee en Yang kregen in 1957 de Nobelprijs omdat ze een uiterst subtiel verschil konden vinden tussen spiegelbeeldige kerndeeltjes. Als stoffen met spiegelbeeldige moleculen zich verschillend gedragen bij toe- of afvoer van warmte, dan is het verschil zo gering dat niemand het ooit ontdekt heeft. Hoe dan ook, vergelijking met andere bronnen suggereert dat 256 goed is. Het getal 274 is de een of andere fout. Sheldrake vond een smeltpunt van 239 uit 1939 en 270 uit 1993. Voor de chemicus is een D- en L-vorm met verschillende smeltpunten een rode vlag: oppassen, dit is onbetrouwbaar! Sheldrake ziet geen probleem bij verschillende smeltpunten voor de D- en L-vorm: ‘deze verschillen tussen D- en L-verbindingen zijn schering en inslag, en als ze een Nobelprijs waard zijn, dan had iemand die allang gekregen…. Ik pretendeer niet dat ik kan uitleggen waarom de D- en L-vormen verschillende smeltpunten hebben. Dat laat ik over aan de chemici die gespecialiseerd zijn in kwantummechanica.’ Maar bij nader inzien verklaarde hij dat ‘van het standpunt van morfische resonantie ze [de D- en L-vorm] eigenlijk gelijkwaardig zouden moeten zijn. … Voor zover ik weet heeft niemand er veel aandacht aan besteed.’

Vierminutenmijl

Daar komt nog bij dat veel van die organische stoffen zoals aminozuren ontleden bij het smelten. Hier moeten we iets uitleggen over smeltpuntbepalingen. Die gebeuren door een heel kleine portie van de stof door een soort microscoop te bekijken terwijl de temperatuur langzaam wordt opgevoerd. Bij sommige methoden wordt een heel klein beetje van de stof in een capillairbuisje gewriemeld, dat vervolgens (eventueel na afsluiting) in een vloeistofbad wordt geplaatst. Men neemt het smelten waar doordat het ondoorzichtige veelal witte poeder van uiterlijk verandert. Maar als de stof ontleedt verandert het uiterlijk ook. Je weet dus niet zonder meer of je naar ontleden of smelten zit te kijken. In het algemeen moet men smeltpunten ‘met ontleding’ (dat staat er vaak bij in de tabellen) niet al te ernstig nemen. Aan ontleden versus smelten tilde Sheldrake niet zo zwaar: ‘morfische resonantie maakt de kristallen stabieler. Dat wordt weerspiegeld door een hoger smeltpunt of een hogere ontledingstemperatuur.’

De stevigheid waarmee de atomen in een molecuul aan elkaar vastzitten is echter heel wat anders dan de stevigheid van een kristalrooster. En hoewel de meeste aminozuren niet in kristalvorm in de natuur voorkomen, komen althans de L-vormen van de moleculen naar schatting al vier miljard jaar in enorme hoeveelheden op aarde voor, en zowel de D- als de L-vormen al veel langer op enorme schaal in planetaire nevels door de hele kosmos (en mogelijk al in kristalvorm ook). Het is zelfs in Sheldrakes systeem volstrekt onduidelijk hoe het kristalliseren van zulke stoffen de moleculen ook nog eens zou kunnen verstevigen. Dat is zoiets als vissen die door mysterieuze velden leren in scholen te zwemmen, en die daarenboven door dat in scholen zwemmen ook nog eens steviger graten en schubben krijgen.

En zo was er bij alle concrete voorbeelden van Sheldrake wel wat aan de hand. Het enige aminozuur dat niet ontleedt bij smelten is fenylalanine, en daar ziet men dan ook dat de D- en L-vorm vrijwel exact hetzelfde smeltpunt hebben. Niettemin schelen ze nog een graad of twee, maar aan de gegevens kan men zien dat de D-vorm een fractie zuiverder is. Een standaardoplossing van de L-vorm verdraait het polarisatievlak van licht over ongeveer 33 graden, terwijl precies evenveel van de D-vorm het licht 35 graden de andere kant op draait.

Echt betrouwbare gegevens zijn er wel in gespecialiseerde wetenschappelijke literatuur, maar dan worden er nauwkeurige gegevens verstrekt over de zuiverheid van de onderzochte stoffen. Zulke gegevens heeft Sheldrake echter niet verstrekt. Hij vroeg ons hem te helpen met zoeken.

Dat smeltpunten niet alsmaar blijven stijgen was voor Sheldrake geen probleem: ‘elk proces in de natuur gaat naar een limiet. Neem bijvoorbeeld de vierminutenmijl.’ De mijl wordt nu in iets minder dan vier minuten gelopen, maar in twee minuten zal wel nooit gebeuren. Het is echter aanvechtbaar om menselijke topprestaties op atletiekbanen als model voor ‘elk proces in de natuur’ te nemen, of zelfs maar voor elk door mensen in gang gezet proces. Voor het aantal mensen op aarde of de hoogst bereikbare temperatuur of de capaciteit van computers zijn voorlopig nog geen onneembare limieten in zicht. En de afmetingen van de stukken ijs die van gletsjers afbreken, de duur van regenbuien of de kracht van aardbevingen gaan ook niet naar een limiet. Die blijven maar variëren, net als de talenten of de gezondheid van nieuwgeboren mensen. De vierminutenmijl is trouwens net zo goed een ontkrachting van morfische resonantie, want sinds het doorbreken van de vierminutengrens loopt niet elke mens de mijl binnen de vier minuten. Het blijft een topprestatie.

Chemie op z’n kop

Als een kristal van de een of andere substantie zich vormt dan zal het allereerste microscopisch kleine kristalletje (met afmetingen minder dan een tiende millimeter) al gauw opgebouwd zijn uit zo’n honderdduizend lagen en zo’n 10 tot de macht 15 (een miljoen maal een miljard) moleculen bevatten. En voor je genoeg van de stof hebt, zullen er duizenden van die kristalletjes gevormd zijn. Je zou zeggen dat de stof al snel voldoende geoefend heeft met kristalliseren. Als het gaat over koolmezen of mensen dan volstaat volgens Sheldrake al veel minder dan een miljard maal oefenen om een bepaald type ingewikkeld gedrag te bevorderen. Ook hier kregen we geen duidelijk antwoord: ‘ik neem aan dat het effect van morfische resonantie niet betekent dat het smeltpunt zijn maximum bereikt bij het tweede kristal dat gevormd wordt, maar veeleer de limiet bereikt als deel van een veel langduriger proces.’ Sheldrake gelooft dus dat kristallen flink vaak moeten oefenen.

Andersom neemt hij aan dat de morfische velden zich zonder verzwakking over de ruimte uitbreiden, en in beginsel na eeuwen nog even krachtig zijn als na een milliseconde. Dit is heel anders dan de gebruikelijke velden in de natuurkunde. Stel dat een reeds lang verdwenen beschaving die een miljard jaar geleden aan de andere kant van de Melkweg in de weer geweest is met scheikunde. Zouden wij dan nog wat kunnen vinden? Met andere woorden, als wíj niets vinden, dan zit de uitvlucht al in de theorie gebakken. Een proef waarbij geen enkel effect gevonden wordt kan niet dienen om de theorie te ontkrachten.

Er is een algemeen probleem met Sheldrakes hypothese. Zoals gezegd kunnen we met de Gibbsenergie het gedrag van combinaties van verschillende stoffen en fasen voorspellen. De Gibbsenergie heet, als die op één stof betrekking heeft, de chemische potentiaal. Hoe stabieler een kristal of chemische verbinding, hoe lager zijn potentiaal. Als je de chemische potentialen van benzine en zuurstof optelt, komt er meer uit dan de som van de potentialen van de verbrandingsproducten water en kooldioxide. Daarom kan die verbranding nuttige arbeid opleveren.

Als kristallen van een stof niet een enkele chemische potentiaal zouden hebben, maar in plaats daarvan een lagere naarmate ze vaker gevormd zijn, dan zou dat zeer veel gevolgen hebben. We zouden niet meer van een potentiaal van een stof kunnen spreken. Als iets dergelijks met de gravitatiepotentiaal zou gebeuren, zou een berg of een heuvel lager worden naarmate hij vaker beklommen is (misschien iets voor een skeptische proef?), of de zwaartekracht zou daar gewoon wat minder worden. Nieuwe batterijen zouden minder spanning leveren naarmate er meer van gemaakt worden. Chemische reacties zouden trager verlopen. Het is natuurlijk denkbaar dat stoffen helemaal geen vaste chemische potentiaal hebben en dat Duhem zich deerlijk vergist heeft. Het is echter ondenkbaar dat de onwerkbaarheid van dit centrale begrip in de scheikunde noch nooit is opgevallen aan beroepschemici. Met andere woorden, Sheldrake wil de hele chemie op zijn kop zetten op basis van slecht gedocumenteerde anekdotische gegevens.

Dat een nieuwe verbinding gaandeweg steeds makkelijker in zuivere (kristal)vorm verkregen kan worden, is bekend. Dat lijkt op een leerproces, en dat is het ook! Het zijn echter de chemici die steeds handiger worden, niet de stoffen.

Toen onze briefwisseling met Sheldrake begon reageerde hij terughoudend. ‘Ik ben,’ zo zei hij, ‘geen paragnost met een claim, maar een wetenschapper die een hypothese voorstelt.’ Hij voelde niets voor een polemiek. Met andere woorden, hij had niet het gevoel dat de uitkomst van een proef ook maar iets van zijn theorie zou kunnen weerleggen. In een latere brief ontdooide hij wat. ‘Ik stel deze dialoog met jullie op prijs, en vooral de manier waarop jullie bereid zijn naar de gegevens te kijken.’ Maar hij maakte glashelder dat hij niet van mening zou veranderen als een proef hem geen gelijk zou geven: ‘Ik ken niemand die van mening veranderd is op basis van een enkele proef. Ik ken zeker geen skepticus die bereid was zijn mening te wijzingen op grond van de positieve resultaten die ikzelf behaald heb, ofschoon die de materialistische wereldbeschouwing lijken te verwerpen waar vele skeptici in schijnen te geloven.’ Sheldrake ziet eventuele proeven meer als pogingen om eens te kijken wat er gebeurt.

Maar hoe langer we over de voorgestelde proef nadachten, hoe minder we er in zagen. Sheldrake wilde een portie van nieuw gemaakte stoffen in de koelkast laten bewaren. Maar hij liet in het midden of dat oplossingen zouden zijn, of kristallen. Zouden volgens zijn theorie reeds gevormde kristallen alsnog blijken een hoger smeltpunt te hebben, als elders in het lab de productie van steeds zuiverder kristallen doorgaat? Dat lijkt onlogisch, want het smeltpunt hangt volgens hem samen met het ‘gemak’ van het kristalliseren. Of zouden de onderzoekers de vloeistof moeten bewaren en daaruit na een half jaar of zo kristallen bereiden? Als ze dan hun inmiddels verbeterde techniek toepassen – en dus aantoonbaar zuiverder kristallen krijgen – dan is er niets bewezen. De onderzoekers moeten dus na een half jaar of zo hun oude techniek nog eens toepassen op de bewaarde flesjes, ook van stoffen die verder niet onderzocht zijn. Behoorlijke blindering wordt een heidens karwei. (5) Al met al een hoop werk met omslachtige en overbodige smeltpuntsbepalingen. En Sheldrake heeft geen enkele klemmende reden gegeven, geen enkel onverklaarbaar feit aangedragen, dat al die extra moeite rechtvaardigt.

In principe lijkt Sheldrakes idee wel een toetsbare hypothese, maar het is onduidelijk wat de precieze hypothese is. De meeste chemici zullen er geen brood in zien om hier tijd in te steken. Er is een goede theorie voor historische stijgingen van smeltpunten: toenemende zuiverheid. Er zijn geen betrouwbare aanwijzingen dat die theorie ontoereikend is.

Elke wetenschapper is tegenwoordig een flink deel van zijn of haar tijd kwijt met het maken van plannen waaruit blijkt dat het enige zin heeft geld en moeite in het onderzoek te stoppen. Voor de gewone scheikundige is er niets te onderzoeken aan Sheldrakes theorie. Het enige nuttige effect van een proef die dit nog eens ten overvloede laat zien zou kunnen zijn dat Sheldrake zijn theorie althans wat kristallen betreft in de prullenbak gooit. Maar ook dat hoeven we niet te verwachten.

Aan de woordenlijst op www.sheldrake.org ontlenen we:

Hypothese van Vormgevende Veroorzaking: De hypothese dat organismen of morfische gehelen (zie aldaar) worden georganiseerd door morfische velden (zie aldaar) op alle niveaus van complexiteit. De morfische velden worden op hun beurt beïnvloed en in stand gehouden door morfische resonantie (zie aldaar) met alle vorige soortgelijke morfische gehelen.

Morfische gehelen oftewel holons: atomen, moleculen, kristallen, organellen, cellen, weefsels, organen, organismen, groepen organismen, ecosystemen, planetaire systemen, zonnestelsels, melkwegstelsels. Ook patronen van instinctief gedrag zijn morfische eenheden, evenals atoomkernen en kerndeeltjes. De hele wereld bestaat dus uit grote en kleine holons.

Veld: een gebied van fysieke invloed. Velden zijn geen vorm van materie, materie is energie die door velden gebonden is. Behalve de velden van de natuurkunde zijn er ook morfische velden.

Morfisch veld: een veld in en om een morfisch geheel dat de kenmerkende structuur en activiteitenpatroon ervan organiseert. Morfische velden kunnen morfogenetisch, mentaal, cultureel enzovoorts zijn.

Morfogenetisch veld: oorspronkelijk een biologische term die sloeg op ontwikkeling van organismen; bij Sheldrake een morfisch veld dat door morfische resonantie blijft bestaan.

Morfische resonantie: de invloed van morfische gehelen op volgende gelijksoortige morfische gehelen. Deze invloed verzwakt niet in de loop van de tijd of over grote afstand, maar is wel sterker naarmate de holons op elkaar lijken. Een holon kan resoneren met zichzelf in het verleden. Daar berusten alle vormen van geheugen op.

In The Presence of the Past beweert Sheldrake dat morfische velden essentieel probabilistisch zijn. Ze hebben vaak een uitwerking op dingen die grotendeels door het toeval bepaald worden: moleculen die zich in een patroon rangschikken, zenuwcellen die al dan niet actief worden enzovoorts. Bovendien treedt morfische resonantie op met grote aantallen organismes (holons) die min of meer lijken op maar niet exact identiek zijn met het nieuw gevormde holon.

Op zijn website gaat Sheldrake wat verder: de informatie in de morfische velden komt waarschijnlijk uit de kwantumverbondenheid en het hyperuniverseel bewustzijn. Het succes van de hogerdimensionale natuurkunde zou dit bevestigen.

Terug naar de hoofdtekst

Noten

1. Voor proeven die enigszins in de richting gaan zie: Francisco J. Varela en Juan C. Letelier, Morphic Resonance in Silicon Chips, Skeptical Inquirer 12 (3) (Spring 1988), p.298-300. Morphic resonance test (Letters), Skeptical Inquirer 13 (1) (Fall 1988), p.100-101. Follow-Up, Skeptical Inquirer 13 (2) (Winter 1989), p. 203-205. Zie ook Skepter, december 1991.

2. De alleroudste ideeën die in deze richting gaan dateren echter al van het begin van de jaren 1920; Waddington dacht al in die richting in de jaren 1930. Zie The Presence of the Past, p. 99 en verder. (Noot toegevoegd voor de website.)

3. J.W.F. Nuboer onderzocht hoe het met duiven en hokken zit. Hij constateerde dat duiven bij het terugvliegen naar hun hok volledig op visuele aanwijzingen vertrouwen. Zie zijn bijdrage in Randverschijnselen in wetenschap, Skeptische Notities 13, p.97-99.

4. Dit is niet helemaal nauwkeurig. Men kan zich beter voorstellen dat de verkregen stof (in oplossing) nog vermengd is met restanten van de reagerende stoffen waar de stof uit verkregen is en andere onzuiverheden. Bij het indampen kristalliseren sommige van deze mee. Bij het smelten verkrijgt men dan weer een vloeistof die bestaat uit de stof waar het om gaat met de onzuiverheden daar in opgelost. (Noot toegevoegd voor de website.)

5. Na publicatie van dit artikel gaf Sheldrake uitsluitsel over deze kwestie. Hij wil de kristallen bewaren. Hij ziet enerzijds de morfogenetische velden als een soort katalysatoren voor het kristallisatieproces, maar anderzijds denkt hij dat eenmaal gevormde kristallen toch een ander smeltpunt krijgen als in hetzelfde lab of elders gelijksoortige kristallen opnieuw gemaakt worden. Hij erkent dat als de Gibbsfunctie een onveranderlijke grootheid is, zijn hypothese niet klopt, maar stelt anderzijds dat de Gibbsfunctie geen deel uitmaakt van zijn redenering. Toch formuleert hij de hypothetische werking van het veld in termen van krachten die het kristal steviger maken. Van klassiek chemisch standpunt hoeft de Gibbsfunctie niet te dalen bij het ‘steviger’ worden van een kristal, omdat dit gepaard kan gaan met gelijktijdige daling van de entropie (ruwweg de hoeveelheid bewegingsvrijheid van de moleculen in het kristal). Hoe dan ook, Sheldrakes expliciete ontkenning dat de Gibbsfunctie iets met hogere smeltpunten van doen heeft is in strijd met wat hij er impliciet over zegt in termen van verklaringen. (Noot toegevoegd voor de website.)

Uit: Skepter 14.2 (2001)


Commentaar van Sheldrake plus een reactie van de auteurs (Skepter 14.4)

Van Genderen e.a. (Skepter, juni 2001) baseerden hun artikel op een lange briefwisseling met mij. Zij concludeerden dat het onmogelijk en onnodig is te testen of kristallen kunnen `leren’. Ik ben het niet met ze eens.

Ik ben net als de auteurs een skepticus, maar van een ander soort. Ik zet vraagtekens bij een van de grondprincipes van de huidige wetenschap. Ik geloof dat mijn radicale vragen essentieel zijn voor vooruitgang in de wetenschap. Daarentegen tonen Van Genderen e.a. zich skeptisch jegens uitdagingen van de gevestigde orde in de wetenschap en zij kennen zich de rol toe van verdedigers daarvan.

Het gaat om een aanname die al in de 17de eeuw is verwerkt in de grondslagen van de moderne wetenschap. Deze aanname was oorspronkelijk gebaseerd op het theologische argument dat de natuurwetten door God geschapen waren, en dus goddelijk zijn in hun onveranderlijkheid, universaliteit en almacht.

In de wetenschap is het idee van onveranderlijke natuurwetten een ingewortelde denkgewoonte geworden. Er scheen geen reden aan dit idee te twijfelen, tot het ogenblik dat de Oerknal tot de orthodoxie ging horen. Nu hebben we echter een evolutionaire kosmologie. Heeft het nog wel zin om in deze context te zeggen dat de natuurwetten vastgelegd werden op het ogenblik van de Oerknal, als een soort kosmische code Napoléon? Of zouden die wetten al hebben bestaan voor de Oerknal, onafhankelijk van het universum? Dat zijn duidelijk metafysische beweringen. Evolutionaire kosmologie opent de mogelijkheid dat de zogenaamde natuurwetten zelf evolueren.

We kunnen ons zelfs afvragen of het idee van natuur-‘wetten’ wel zin heeft. Dit is een uiterst antropocentrisch begrip, omdat alleen mensen wetten hebben. Zoals de Engelse schrijver C.S. Lewis eens zei: `als we zeggen dat een steen op de grond valt omdat die een wet gehoorzaamt, dan maken we er een mens en zelfs een burger van.’ Ik stel voor dat de regelmaat van de natuur meer een kwestie is van gewoonte dan van wetten. Gewoonten houden een soort onbewuste herinnering in. In mijn Hypothese van Vormgevende Veroorzaking suggereer ik dat zelforganiserende systemen, waaronder moleculen, kristallen, cellen, organismes en dierengemeenschappen worden georganiseerd door morfische velden die een inherent geheugen bevatten dat verschaft wordt door een proces dat ik morfische resonantie noem. In mijn boek The presence of the past werk ik deze hypothese meer in detail uit.

Volgens deze hypothese is er de eerste keer dat een nieuwe chemische stof kristalliseert in de geschiedenis van het universum, nog geen eerder bestaand morfisch veld voor deze stof. Maar als de stof is herhaaldelijk is gekristalliseerd, zal er een cumulatief effect zijn. Daarom zal het gemiddeld makkelijker worden die substantie te kristalliseren.

Het is bekend onder chemici dat stoffen de eerste keer maar moeilijk te kristalliseren zijn. Naarmate de tijd verstrijkt, gaat het over de hele wereld steeds makkelijker. Chemici zeggen vaak dat dit is omdat stukjes van eerdere kristallen van lab naar lab worden getransporteerd in de baarden van reizende chemici, en zo fungeren als kristallisatiekernen. Of ze zeggen dat deze kernen als microscopische stofdeeltjes worden verspreid door de atmosfeer. Voor zover ik weet zijn deze hypotheses nog nooit getest. Ik voorspel dat dit toenemend gemak van kristallisatie zich ook voordoet als bezoekende chemici buiten de deur gehouden worden en stof uit de lucht wordt weggefilterd.

Ik wil suggereren dat het morfische veld van het kristal werkt doordat het kristallisatieproces in een patroon geduwd wordt, namelijk naar een van de vele structuren met minimale energie waarnaar de stof zich kan conformeren. Morfische resonantie van kristallen uit het verleden kunnen het morfische veld versterken, en zo wordt het niet alleen makkelijker om de stof te kristalliseren, maar het wordt ook beter bestand tegen verstoring. Daarom is een hogere temperatuur nodig om het kristalrooster uiteen te doen vallen. Daarom zou het smeltpunt stijgen.

Volgens de hypothese van morfische resonantie zullen stoffen die al miljoenen jaren lang in de natuur hebben gekristalliseerd geen of weinig verandering van smeltpunt vertonen in de afgelopen tientallen jaren, gedeeltelijk omdat morfische resonantie asymptotisch naar een limiet gaat waar andere begrenzende factoren in werking treden. Van Genderen e.a. ontkennen dat er zulke limieten zijn, en ze gebruiken de vierminutenmijl als voorbeeld. Maar vanzelf sprekend zijn er andere begrenzende factoren. Een viersecondenmijl zou onmogelijk zijn. De menselijke fysiologie heeft zeker grenzen. Zelfs de kleding heeft die. Als de atleten maar hard genoeg liepen zouden hun suspensoirs in vlammen uitbarsten!

Ook zou het extra effect van nieuwe kristallisaties maar gering zijn tegen een achtergrond van de invloed van miljoenen jaren in het verleden. Daarentegen zouden stoffen die in recente decades nieuw gesynthetiseerd of gekristalliseerd zijn, een stijging van hun smeltpunt vertonen.

Nienhuys schreef me in 1997 voor het eerst, waarbij hij mijn suggestie betwijfelde dat smeltpunten feitelijk konden veranderen. Ik verschafte toen data uit de chemische literatuur die aantoonden dat zulke stijgingen wel degelijk optreden, soms wel 30 graden. Toen zijn chemische coauteurs mijn gegevens controleerden vonden ze hetzelfde. Dus veranderden ze van tactiek en beriepen zich op theoretische argumenten. In het bijzonder beklemtoonden ze dat de enthalpie van een chemische stof niet kan veranderen, omdat aangenomen wordt dat deze constant is.

Dus in feite waren er veranderingen in smeltpunt geweest, dus vielen Nienhuys en consorten terug op de bekende cirkelredenering, namelijk dat als smeltpunten omhoog gaan, dit komt doordat de stoffen zuiverder worden. Een hoe weten we dat ze zuiverder zijn? Omdat ze hogere smeltpunten hebben! Als ze nu data hadden verschaft voor die toename in zuiverheid, dan had dit argument enige kracht gehad. In plaats daarvan probeerden ze bewijsmateriaal weg te verklaren dat niet bij hun overtuigingen paste, of verwierpen hinderlijke feiten als `drukfouten’.

Het komt erop neer dat ze beweerden dat smeltpunten van stoffen constant zijn, omdat chemici de gewoonte hebben te denken dat ze dat zijn. Maar of ze het nou leuk vinden of niet, in een evolutionair universum is de evolutie van de regels van de natuur een open vraag. De gemakkelijke leer dat alle wetten en `constanten’ vast zijn, spreekt niet vanzelf. Als het universum en alles erin evolueert, dan zou het vreemd zijn als chemie daar op de een of andere manier immuun voor zou zijn.

Om misverstanden over mijn deskundigheid weg te nemen: ik promoveerde in de biochemie in de Universiteit van Cambridge, en gaf daar ook onderwijs in de biochemie en celbiologie. Ik was ook Research Fellow van de Royal Society.

Rupert Sheldrake, Londen

Naschrift Van Genderen, Koene & Nienhuys

We hebben vanaf het begin af aan in onze correspondentie duidelijk gemaakt dat we als tussenpersoon wilden fungeren tussen Sheldrake en chemici in een farmaceutisch bedrijf. Om die over te halen hun tijd (en die van hun baas) te spenderen aan tests van Sheldrakes ideeën, moesten we ze toch een reden kunnen verschaffen.

Wat Sheldrake nu schrijft toont eens te meer aan dat zo’n reden er niet zal komen. Zijn theorie (die nog veel antropomorfer is dan de orthodoxe theorie!) vereenvoudigt geen bestaande kennis, en evenmin verklaart deze nieuwe verschijnselen zoals onverklaarde stijgingen in smelttemperaturen. We dachten dat we toch duidelijk genoeg hadden uitgelegd waarom zelfs minieme onzuiverheden smeltpunten drastisch kunnen veranderen. Hij heeft ons geen enkel voorbeeld getoond van een smeltpunt met een bijbehorende onafhankelijke zuiverheidsanalyse, laat staan dat hij ook maar één paar met wat jaren ertussen heeft getoond. Met andere woorden, hij produceerde geen nieuwe verschijnselen. Hij vindt dat wij zijn smeltpunten hadden moeten voorzien van opgaven van zuiverheid, maar dat is toch zíjn werk. Bij de vierminutenmijl draait hij de zaken analoog om, want híj is met het voorbeeld gekomen, en ons argument dat kristallen geen topatleten zijn, wordt niet weerlegd door hypothetisch brandend ondergoed.

Hij denkt dat zijn `velden’ niet alleen als een soort katalysator werken voor het kristallisatieproces, maar dat ze de eenmaal gevormde kristallen ook stabiliseren. Dat zijn voor chemici twee totaal verschillende dingen. Sheldrake vermeldt zijn kwalificaties als biochemicus, en hij heeft allerlei meningen over de aard van kristallen en het smelten daarvan, en zelfs over de natuurwetten in het algemeen. Tot nu toe heeft hij echter nog niet begrepen dat de Gibbsenergie, waar het hier om draait, niet hetzelfde is als de enthalpie. Het is in feite de enthalpie minus temperatuur maal entropie. Bij het smelten neemt de enthalpie toe met de smeltwarmte, maar de Gibbsenergie verandert niet. Met andere woorden, Sheldrake schijnt de thermodynamica van kristalliseren, oplossen en smelten niet te begrijpen.

Daarom vrezen we dat scheikundige onderzoekers die we met testplannen zouden benaderen, snel alle belangstelling zouden verliezen, en hooguit zijn theorieën als conversatiestof voor bij de vrijdagmiddagkoffie zouden beschouwen, op gelijk niveau met de door Sheldrake genoemde baardkristalhypothese, het polywater, de koude kernfusie en andere onconventionele ideeën. De eenvoudigste verklaring voor dat makkelijker kristalliseren noemden we al: het zijn de chemici die van elkaar leren, niet de kristallen.

Misschien zijn er ergens nog wel chemici die Sheldrakes theorieën voor de sport willen testen. Ze gaan hun gang maar, als ze zich maar realiseren dat Sheldrake niet zo sportief zal zijn om zijn ideeën publiekelijk af te schrijven als de test in zijn nadeel uitvalt.

Bart Koene is fysicus en voormalig werkgroeplid van Skepsis
Jan Willem Nienhuys is redacteur van Skepter en secretaris van Skepsis
Marcel van Genderen