De wetenschap als patiënt
Irving Langmuir en pathologische wetenschap
De ontwikkeling van de natuurwetenschappen vertoont enige gelijkenis met die van uien. Terwijl in het centrum voortdurend de tere kiemen worden gelegd voor nieuwe kennisschillen, raken de bestaande schillen steeds verder verwijderd van het dynamische middelpunt. In de loop van de tijd neemt door gestage verhouting de flexibiliteit van de buitenschillen af. Ze worden onaantastbaar voor externe invloeden en voelen de activiteit in het centrum niet meer. Inbreuk op de integriteit van de dekschillen daarentegen is levensbedreigend voor de hele ui. Overleven van de soort is dan alleen nog mogelijk als een nieuwe ui tot wasdom komt.
door Gerard van de Schootbrugge – Skepter 3.1 (1990)
IN DE WERELD van de wetenschap staan de buitenschillen normaal gesproken hoegenaamd niet ter discussie. Niemand twijfelt aan de juistheid (of, misschien beter, bruikbaarheid) van de wetten van Newton, aan het bestaan van de natuurlijke evolutie of aan de hoofdwetten van de thermodynamica. Ze hebben hun waarde voldoende vaak bewezen. Twijfel zou het hele bouwwerk in gevaar brengen.
Als diep in de ui verschijnselen worden aangetroffen, die strijdig lijken met de boodschap van de buitenschillen, dan zal men naar hypotheses zoeken, waarin eventueel nog niet bekende processen zorgen dat aan de buitenschil-wetten voldaan blijft. Zo zal men bij het opmaken van de energiebalans van een reactie tussen elementaire deeltjes steeds de voorkeur geven aan de introductie van ‘ghost-particles’ die de balans kloppend maken boven het opgeven van de wet van behoud van energie, van impuls, etcetera. En telkens als de zo geponeerde fenomenen later reëel blijken te zijn, wordt de buitenschil harder.
Toch duiken er zo nu en dan berichten op, die een directe aanval op de meer naar buiten gelegen schillen betekenen. Vaak betreft het werk van kwakzalvers, oplichters of warhoofden, zoals de ontwerpers van perpetua mobiles.
Soms echter komen ze wel degelijk uit de hoek van de gevestigde wetenschap en lijken ze voldoende serieus om de hele zaak flink op stelten te zetten. Voor wetenschapssociologen en -filosofen breken dan boeiende tijden aan.
Bemoeial
Er ontstaat een toestand van creatieve verwarring, verhoogde communicatie-activiteit en een splitsing van de wetenschappelijke gemeenschap in verschillende groepen. Een groep die bij voorbaat overtuigd is van de onzinnigheid van de nieuwe ideeën, een groep die er vanuit gaat dat het experiment altijd het laatste woord moet hebben en die de gemelde effecten tracht te reproduceren en een groep die aan de gang gaat om een theoretische verklaring te geven voor het nieuwe fenomeen.
Bij dit alles speelt de wetenschappelijke status van de ontdekker een cruciale rol. In dit artikel zullen we wat nader op dit interessante en niet zelden ook amusante fenomeen in gaan, waarbij we de discussie voor een belangrijk deel ophangen aan een hobby van de grote Amerikaanse fysicus Irving Langmuir (1881 – 1957).
Als Irving Langmuir nog in leven was geweest, had hij ongetwijfeld met meer dan normale belangstelling kennis genomen van het onderzoek van Jacques Benveniste naar de werking van extreme verdunningen en van dat van Fleischmann en Pons aan koude kernfusie. Het eerste kostte bijna de kop van de hoofdredacteur van Nature, het tweede bezorgde de wereld van het conventionele fusie-onderzoek lange tijd koude rillingen.
Een van de serieuze hobbies van Langmuir was het verzamelen en analyseren van voorbeelden van onzinnige wetenschap. Ik vermoed dan ook dat het niet helemaal toevallig is dat de redactie van het tijdschrift Physics Today in oktober 1989 met een nimmer gepubliceerde lezing van Langmuir kwam, die hij op 18 december 1953 hield in Knolls Atomic Power Laboratory van General Electric over het onderwerp pathological science. In 1966 werd tussen Langmuirs stukken in de Library of Congress een registratie op plaat gevonden van deze voordracht, die daarmee, zij het met enige moeite, voor het grootste deel gereconstrueerd kon worden.
Irving Langmuir was in vele opzichten een opmerkelijk man. In 1893 merkte zijn moeder over de dan elfjarige Irving op: ‘His brain is working like an engine all the time’. De machine stopte pas toen Langmuir in 1957 overleed. De wetenschappelijke oogst was, zeker voor zijn tijd, waarin het publish or perish nog moest worden uitgevonden, werkelijk buiten proporties. De verzamelde publikaties beslaan een flinke boekenplank en betreffen een ongelooflijke hoeveelheid onderwerpen.
Zijn hele leven was één grote creatieve uitbarsting, die nooit stil viel. Zelfs tijdens zijn vakanties was Langmuir voortdurend bezig met allerlei grote en kleine experimenten. Hij bemoeide zich overal mee en gunde zichzelf de vrijheid om zich over talloze wetenschappelijke vraagstukken een eigen mening te vormen. Dat gold ook voor het werk van anderen, dat hij genadeloos bekritiseerde als er in zijn ogen onzin werd beweerd of onzindelijk was geëxperimenteerd, Maar hij was ook de eerste om het in het openbaar toe te geven wanneer hij zelf fout zat. Deze in alle opzichten open instelling leverde hem in de loop der jaren naast een massa bewonderaars, ook de nodige ‘vijanden’ op.
Langmuir werkte zijn hele leven bij de General Electric Company in Schenectady, waar hij baanbrekend werk verrichtte op gebieden als oppervlaktechemie, plasmafysica en vacuümtechniek, werk waarvoor hij in 1932 de Nobelprijs ontving. Tijdens de Tweede Wereldoorlog raakte hij gefascineerd door de mogelijkheid om kunstmatig regen op te wekken. Daar komen we nog terug.
In de loop der jaren botste zijn zeer scherpe en wendbare geest op talrijke voorbeelden van in zijn ogen pathologische wetenschap, zoals de in Frankrijk ontdekte N-stralen en het beroemde onderzoek met de Zener-kaarten van J.B. Rhine naar het vermogen tot buitenzintuigelijke waarneming. Op 15 april 1937 noteert hij, na een bezoek aan professor Rhine, in zijn dagboek: ‘Afternoon with Prof. J.B. Rhine and we talk of his work on Extra Sensory Perceptions. I am not convinced.’
In de eerder genoemde voordracht gaat Langmuir onder meer uitvoerig in op zijn bemoeienis met een onderzoek van Davis en Barnes uit 1929, waarvan de uitkomsten in zekere zin prachtig aansloten bij de in die tijd nieuwe theorie van Bohr over de energietoestanden van het waterstofatoom, maar die bij nadere beschouwing een fundamenteel probleem opleverden, waar onder meer de beroemde theoreticus Arthur Sommerfeld zich het hoofd over brak.
De details van het onderzoek doen hier niet ter zake, maar nadat hij een presentatie van Davis had gehoord, bekroop Langmuir het akelige gevoel dat er met het experiment iets falikant mis was. Dus zocht hij Davis en Barnes op in hun lab om met eigen ogen te kunnen zien, wat er aan de hand was. Beide onderzoekers waren in eerste instantie zeer verguld met deze belangstelling. Op het eind van de dag was evenwel duidelijk geworden dat de waarnemingen van beide, overigens volkomen eerlijke onderzoekers, die neerkwamen op het visueel tellen van lichtflitsjes op een zinksulfide-scherm, op pure hallucinatie berustten. Davis en Barnes trokken hun claims in en de belangstelling van Langmuir voor pathologische wetenschap was gewekt.
Niet voor Angelsaksen
Hij werd geattendeerd op een soortgelijk geval, dat in 1903 in Frankrijk was gecreëerd door de in die tijd beroemde onderzoeker René Blondlot. In de periode dat de wereld werd verrijkt met geheel nieuwe soorten straling, zoals röntgenstraling, alfa-, bèta- en gammastraling, kwam Blondlot met de melding van een stralingssoort met wel heel curieuze eigenschappen. Blondlot ‘ontdekte’ de straling tijdens experimenten bedoeld om de polarisatietoestand van röntgenstraling vast te stellen, waarbij hij gebruik maakte van een elektrische ontlading in een gasgevulde glazen ballon. Deze zogenoemde N-stralen zouden de wetenschappelijke gemoederen geruime tijd bezighouden.
De aanvankelijke acceptatie van het fenomeen hing uiteraard nauw samen met de op dat moment recente ontdekkingen van al die andere hoogst opmerkelijke stralingsvormen. De bekendmaking van Blondlot leidde dan ook tot een bijna hysterische reactie en tot een golf van zelfbedrog, die jaren aanhield. De N-stralen manifesteerden zich doordat ze in een vrijwel verduisterde ruimte de zichtbaarheid van een schaars verlicht voorwerp spectaculair vergrootten.
Al spoedig werden de waarnemingen van Blondlot door anderen bevestigd en bleken N-stralen over steeds wonderlijker eigenschappen te bezitten. Zo kon je de straling opslaan in steen en als je zo’n steen, die N-stralen uitzond, bij je hoofd hield, drong de straling het hoofd binnen en werd het gezichtsvermogen in het duister aanmerkelijk versterkt. Spoedig bleek dat de straling juist makkelijk die materialen passeerde, die voor licht ondoordringbaar zijn (Blondlot gebruikte onder meer aluminium lenzen). Allerlei lichtbronnen waaronder de zon bleken N-stralen uit te zenden (behalve, opmerkelijk genoeg, de Bunsenbrander), evenals levende organismen. En Jean Becquerel, de zoon van de beroemde natuurkundige Henri Becquerel, ontdekte zelfs dat hij het vermogen van stukken metaal om N-stralen uit te zenden kon onderdrukken door het metaal te verdoven met chloroform!
In 1903 kwamen de eerste publicaties los, het jaar daarop nam hun aantal sterk toe. In 1905 voltrok zich voor een Blondlot een ramp: de Amerikaanse fysicus R. W. Wood kwam op bezoek (en werd net als jaren later Langmuir bij Davis enthousiast verwelkomd). Wood was een van de velen die tevergeefs hadden getracht de Franse experimenten te reproduceren. Hij was een opmerkelijke figuur. Behalve onderzoeker was hij een onverbeterlijke practical joker (de eerste nepfoto van een UFO wordt aan hem toegeschreven) en een fervente bestrijder van oplichterij zoals spiritisme (hier zien we een opvallende parallel met het recente optreden van de Amerikaanse illusionist James Randi, die werd ingeschakeld bij de analyse van de experimenten van Benveniste, en die faam verworven heeft met het ontmaskeren van gebedsgenezers en Uri Geller).
Een medium, dat volhield contact te hebben met de overleden Lord Rayleigh, viel door de mand toen Wood een paar diepzinnige vragen stelde over de aard van het elektromagnetisme. Wood mocht meekijken bij een aantal experimenten en zag geen van de effecten die zijn gastheren in vervoering brachten. Een fotografisch experiment leek hem aan alle kanten te rammelen. De definitieve bevestiging van het illusoire karakter van de N-stralen kreeg Wood toen hij ongemerkt een essentieel onderdeel, een aluminium prisma, van een opstelling in zijn zak liet verdwijnen, wat geen enkele invloed bleek te hebben op de waarnemingen van de argeloze onderzoekers.
Wood rapporteerde over zijn bevindingen, waarna het doek voor Blondlot en enkele andere gereputeerde Franse onderzoekers viel. Tenminste buiten Frankrijk. Met een aantal Franse collega’s bleef de geestelijke vader van de N-stralen geloven in het effect. De N-straal-affaire kreeg zelfs een chauvinistisch tintje. In het kamp van de aanhangers werd op een bepaald moment nota bene geopperd dat mogelijk alleen latijnse volkeren gevoelig genoeg waren om de effecten waar te nemen en dat het waarnemingsvermogen van de angelsaksische mens te zeer was aangetast door voortdurende blootstelling aan mist en langdurige inname van gerstenat!
Een voorstel om aan alle onzekerheid een einde te maken door het uitvoeren van een goed opgezet dubbel-blind experiment, werd door Blondlot categorisch afgewezen. De N-stralen verdwenen pas definitief van het toneel toen de laatste verdediger. Blondlot zelf, in 1930 overleed.
Langmuirs pathologie
Evenals als Davis en vele anderen was ook Blondlot volkomen te goeder trouw. Van fraude was absoluut geen sprake. Hij was het slachtoffer geworden van de loopjes die het brein met ons kan nemen als we met zogenoemde drempeleffecten (‘is het er wel of is het er niet’) te maken hebben. Hetzelfde gold voor de in 1923 ontdekte mitogene straling. De sovjet-bioloog Alexander Gurwitsch meldde dat naburige wortels van uienplanten elkaars ontwikkeling beïnvloeden. Glas blokkeerde de wisselwerking maar kwarts niet, hetgeen leek te duiden op de uitwisseling van ultraviolet-achtige straling. Al snel werd het zeer geringe effect bij vrijwel alle levende materiaal vastgesteld. Een typisch drempeleffect dat door minder dan de helft van de onderzoekers gereproduceerd kon worden.
Het meest geheimzinnige voorbeeld dat Langmuir beschrijft betreft het Allison-effect, dat in 1927 voor het eerst werd gepresenteerd en dat aanleiding gaf tot een vloedgolf van publicaties. Het experiment was bedoeld om de tijd te meten die er verstrijkt voor het Faraday-effect (de draaiing van het polarisatievlak van een bundel gepolariseerd licht, als deze door een vloeistof loopt waarin een magnetisch veld aanwezig is) optreedt nadat het magnetisch veld is aangeschakeld.
Allison claimde dat dit op een unieke en buitengewoon gevoelige wijze afhing van de in de vloeistof aanwezige isotopen (stoffen die chemisch hetzelfde zijn maar qua gewicht iets verschillen door een verschillende samenstelling van de atoomkernen). Er werden in de loop van de tijd talrijke nieuwe elementen en isotopen mee opgespoord, totdat de methode werd ontmaskerd als een vorm van pathologische wetenschap.
De genoemde effecten hadden gemeen dat ze veel aandacht trokken, tot vele honderden publicaties leidden en vaak pas na een periode van vijftien tot twintig jaar een zachte dood stierven.
Langmuir formuleerde de volgende karakteristieken:
- Het maximale effect dat wordt waargenomen, wordt opgewekt door een bron met een nauwelijks waarneembare intensiteit. Zo zou je verwachten dat als de ene wortel de andere beïnvloedt door UV-straling een kunstmatige UV-bron een sterker effect oplevert. Dat is dus niet zo. Alleen een uienwortel werkt, meer wortels helpt niet en ook de afstand speelt geen rol. Zowel bij de N-stralen als bij de mitogene stralen bleek er geen relatie met de sterkte van de bron. (Natuurlijk werkt het alleen bij die zeer lage intensiteit, omdat je jezelf dan makkelijk voor de gek houdt).
- De experimenten worden gedaan op de drempel van het visuele waarnemingsvermogen (en hetzelfde geldt ongetwijfeld voor andere zintuigen), waarbij waarnemingen selectief worden meegenomen voor zover ze in een vooropgesteld model passen.
- Er wordt een opmerkelijk grote nauwkeurigheid of specificiteit geclaimd.
- Er worden fantastische hypothesen opgesteld, die haaks staan op bestaande modellen en ervaringen.
- Voor iedere kritiek zijn ad hoc excuses. In de woorden van Langmuir: They always had an answer, always.’
- Ondanks alle inspanningen komt een acceptabele theorie in de loop van de tijd geen stap dichterbij. De verhouding tussen voor-en tegenstanders is op het hoogtepunt een op een, en neemt dan geleidelijk af tot er niets overblijft. De critici blijken niet in staat de effecten te reproduceren. Als het rumoer voorbij is, dan rest er helemaal niets en dat is logisch want er was gewoon nooit iets.
In de rest van zijn voordracht geeft Langmuir zijn kritiek op het werk van Rhine betreffende buitenzintuigelijke waarneming en vermeldt hij nog zijn betrokkenheid bij een van de eerste serieuze pogingen, direct na de Tweede Wereldoorlog, om vat te krijgen op het UFO-verschijnsel, dat uiteraard geen wetenschappelijk onderzoek betreft maar volgens Langmuir wel dezelfde pathologische kenmerken vertoont. Hij onderzoekt enkele tientallen van de meest opmerkelijke meldingen en komt tot de conclusie dat de meeste betrekking hebben op waarnemingen van Venus en dat ook de rest geen enkele harde aanwijzing bevat voor een onbekend fenomeen.
Tóch reëel?
Zoals in de inleiding reeds werd gememoreerd komen de door Langmuir gesignaleerde ziekteverschijnselen nog steeds voor. Ook in onze tijd duiken met enige regelmaat bizarre claims op, die groot wantrouwen wekken maar toch een meer of minder omvangrijke wetenschappelijke polemiek genereren.
Daarnaast hopen oude claims zich buiten de wetenschap op, omdat ze door hun aard nu eenmaal een zeer taai leven kunnen leiden. Dat geldt met name voor allerlei paranormale fenomenen.
Een prachtig voorbeeld van een drempeleffect is de bewering van de Letse psycholoog Konstantin Raudive dat hij in de ruis van een radio-ontvanger die niet op een station is afgesteld, allerlei boodschappen doorkreeg van vreemde intelligenties. Het experiment is simpel na te doen en een wat vooringenomen luisteraar zal zich zeker niet vervelen.
Een aardig voorbeeld is ook het verschijnsel van de aardstralen, waar de auteur van dit artikel in een vorige functie als voorlichter van TNO met grote regelmaat mee werd geconfronteerd. Over het vermogen van mensen om op een vooralsnog onbekende wijze informatie te verkrijgen over het voorkomen van water in de ondergrond, wil ik hier geen uitspraak doen. Met het fenomeen aardstralen hoef je echter bij geen enkele serieuze wetenschapper meer aan te komen. Reeds in 1948 werd door de Academie van Wetenschappen een ‘commissie tot onderzoek van het Wichelroede- en Aardstralenprobleem’ in het leven geroepen onder voorzitterschap van de natuurkundige Clay. In verband met de vele vragen op landbouwkundig gebied werd op verzoek van deze commissie de ‘Werkgroep voor Landbouwkundig onderzoek inzake het Wichelroedeprobleem’ gevormd, die gefinancierd werd door ZWO en de Landbouworganisatie TNO. In 1955 werden de resulaten van dit onderzoek bekendgemaakt. Ze waren vernietigend voor de wichelroedeloperij in Nederland.
Andere voorbeelden van wetenschappelijke claims, die op zijn minst met grote argwaan bejegend moeten worden, zijn: het Moermandieet, de planetaire botsingstheorie van Velikovsky, de terugkeer van Lamarck in de evolutietheorie, de vitamine-C-hypothese van Pauling, de morfogenetische velden van Sheldrake, de Gaiahypothese van Lovelock, de buitenaardse virusinfecties van Fred Hoyle, de relatie tussen hoogspanningsleidingen en leukemie, de waarneming van de magnetische monopool, de bolbliksem-experimenten van Dijkhuis, etcetera.
Grote vraag is: mogen we over al deze zaken zo hard oordelen, alleen omdat ze buiten de geldende paradigma’s vallen. Als ze aan alle kenmerken van Langmuir voldoen, wordt het moeilijk. Langmuir zelf zou weinig aarzeling kennen. Toch moeten we terug naar dezelfde Langmuir om in ieder geval een voorzichtige relativering in de beschouwing te betrekken. De belangrijkste overweging daarbij is dat er in een aantal gevallen naar mijn mening toch een onderscheid gemaakt moet worden tussen betekenisvolle waarnemingen en de interpretatie daarvan.
Zo ben ik bijvoorbeeld geneigd om de opmerkelijke effecten die zijn waargenomen bij de wisselwerking tussen elektromagnetische straling van lage intensiteit en levend materiaal als reëel te beschouwen, ook al zijn de achterliggende mechanismen nog volstrekt duister en zitten er pathologische trekjes aan.
Hetzelfde geldt voor de koudefusie-experimenten. Ook bepaalde claims uit de wereld van de parapsychologie zou ik niet zonder meer durven te verwerpen. Het grote probleem bij veel van dit soort verschijnselen is dat er meestal geen enkel acceptabel theoretisch model beschikbaar is dat de experimentator houvast biedt bij het ontwerpen van beslissende proeven. Het enige waar hij dan op mag hopen, is dat hun waarnemingen voor kennisgeving worden aangenomen en dat er, als er maar genoeg materiaal verzameld wordt, ooit een ‘Maxwell’ of een ‘Newton’ opstaat, die de puzzel in elkaar weet te passen.
Een interessant voorbeeld is het fenomeen van de bolbliksem, dat, in tegenstelling tot UFO’s, wél als reëel en belangwekkend wordt beschouwd zonder dat iemand er een redelijke verklaring voor heeft (wonderlijke hypothesen zijn er overigens in de loop van de tijd genoeg gepresenteerd). Beide verschijnselen ontlenen hun bestaan aan anekdotische rapportage.
Het verschil in acceptatie tussen bolbliksem en UFO is dat de eerste in die zin wat minder ongrijpbaar is, dat de omstandigheden waarbij bolbliksems worden waargenomen beter gedefinieerd zijn, namelijk bij zware onweersbuien. Met deze toch wel erg beperkte zekerheid hoeft het niet te verbazen dat de gevestigde wetenschap, in dit geval de plasmafysica (een gebied waarop Langmuir pionierswerk heeft verricht), niet direct warm loopt voor ideeën om uitgaande van deze nauwelijks begrepen bolbliksems energie op te wekken op basis van kernfusie, zoals enkele jaren geleden werd getracht door het Nederlandse bedrijf Convectron.
Nu is kernfusie een buitengewoon serieuze aangelegenheid, omdat het in principe ongekende mogelijkheden biedt voor onze energievoorziening op lange termijn. Sinds de jaren vijftig zijn er vele miljarden gestopt in het onderzoek ‘om de zon te imiteren’. De gevestigde wetenschap zit hier op een zeer kostbaar en technisch uiterst ingewikkeld spoor, dat theoretisch tot succes lijkt te kunnen leiden, maar waarvan de praktische en economische haalbaarheid nog sterk wordt betwijfeld.
In maart 1989 kwamen de onderzoekers Fleischmann en Pons met de onthutsende mededeling dat ze in een onwaarschijnlijk simpel elektrolyse-apparaat kernfusie hadden opgewekt. De respectabele status van beiden was voldoende reden om de melding serieus te nemen, hoewel het gemelde fenomeen eigenlijk volstrekt onverklaarbaar was. Verschillende onderzoekers kwamen met onafhankelijke bevestigingen, anderen vonden niets.
In de loop van het jaar werd duidelijk dat er een aantal verraderlijke experimentele adders onder het gras zaten van de ogenschijnlijk simpele experimenten. Het aanvankelijke idee dat het energieprobleem vrijwel was opgelost werd al snel verlaten. Overbleef de mogelijkheid dat men een opmerkelijk proces in de vaste stof en een nieuwe kernfusiereactie op het spoor was gekomen. Ook hieraan wordt intussen ernstig getwijfeld.
In de wolken
Keren we nu terug naar Langmuir, en wel naar een in dit kader nogal curieuze periode uit zijn onderzoekcarrière. Het verhaal begint als hij in de Tweede Wereldoorlog samen met zijn assistent Vincent J. Schaefer betrokken raakt bij een project van de Chemical Warfare Service. Dit legeronderdeel is bang dat de Duitsers vergiftigde rook willen inzetten tegen de geallieerde troepen. De bestaande gasmaskers hielpen alleen tegen gassen maar niet tegen ultrafijne rookdeeltjes. De ontwikkeling van een nieuwe type gasmasker vereist een speciale rookgenerator.
Het project krijgt een onverwacht vervolg als bekend wordt dat de Duitsers rookgordijnen gebruiken om hun fabrieken te beschermen tegen luchtaanvallen. Het is onduidelijk hoe ze dit klaarspelen. De rookgenerator van Schaefer blijkt toevallig rookdeeltjes te produceren, die bij uitstek geschikt zijn voor het produceren van rookgordijnen. De beide onderzoekers bouwen een gigantische rookgenerator, die model staat voor generatoren die later nog door de Canadezen gebruikt zullen worden bij hun acties in Nederland.
Dan wordt Langmuir in 1943 benaderd om een oplossing te vinden voor het probleem van de ijsafzetting op vliegtuigvleugels. Hierdoor ontstaat elektrostatische oplading en ontladingen tussen allerlei delen van een vliegtuig, waardoor radio-ontvangst onmogelijk wordt. Op Mount Washington wordt een compleet laboratorium ingericht, waar Langmuir zich verdiept in het ontstaan van wolken en de vorming van waterdruppels en ijskristallen. Onder welke omstandigheden verandert water in de atmosfeer in ijs? Schaefer probeert de processen in het laboratorium te reproduceren en ontdekt min of meer bij toeval dat de lucht in een vrieskist van het ene moment op het andere vol nietige ijskristalletjes raakt als hij er een groot stuk droog ijs in steekt. Snel wordt duidelijk dat ieder voorwerp met een temperatuur beneden de veertig graden onder nul hetzelfde effect veroorzaakt.
De volgende stap ligt voor de hand: nagaan wat er gebeurt als je hetzelfde in een wolk doet. Op 13 november 1946 wordt een hoeveelheid droog ijs uitgestrooid boven een stratocumulus-wolk, met een opzienbarend effect: de wolk raakt in een heftige turbulentie en ‘smelt’ geheel weg in de vorm van sneeuw. In Langmuirs dagboek staat te lezen: ‘It worked’. Het effect was zelfs zo krachtig dat zich bij volgende experimenten angstig zware buien ontwikkelden. Daarop besloot de werkgever van Langmuir, General Electric, zich om redenen van aansprakelijkheid geheel uit dit gebied terug te trekken en de octrooien vrij te geven.
Het zal geen verbazing wekken dat juist in een land als de VS hele volkstammen direct geld roken en zich op het commerciële regen maken stortten. Overal werden wolken ingezaaid met ijskristallen en de juristen begonnen zich af te vragen of de ene staat wel gerechtigd was de regen van zijn buurman af te snoepen.
Het werd nog gecompliceerder toen Langmuir meedeelde dat teveel kristallen wel eens een contraproductief effect konden hebben. Omdat het gebruik van ijskristallen verschillende nadelen had, werd gezocht naar alternatieven.
Bernard Vonnegut ontdekte dat zilverjodide prima voldeed en hij ontwikkelde op aanwijzing van Langmuir een techniek om grote aantallen microscopisch kleine kristalletjes te maken. Intussen had Langmuir de opmerkelijke gedachte ontwikkeld dat het condensatieproces wel eens volgens een kettingreactie zou kunnen aflopen. Dat wil zeggen dat een enkel ijskristalletje voldoende zou kunnen zijn om een hele wolk in sneeuw te veranderen. Het leek er op dat een paar kilo zilverjodide voldoende was om de atmosfeer boven de hele VS van condensatiekernen te voorzien, Er deed zich een nieuw toeval voor: de afmetingen van de deeltjes kwamen vrijwel precies overeen met die uit de rookgenerator van Schaefer. Daarmee naderen we het hoogtepunt van ons relaas.
Grof geschut
Op 5 juli 1949 kwamen Langmuir, Schaefer en Vonnegut aan in New Mexico voor het uitvoeren van een experiment om wolken vanaf de grond in te zaaien met zilverjodide. Op 14 juli staat in het dagboek: ‘We split a big cloud in Albuquerque’ en op 15 juli: ‘Vonnegut made a thunderstorm’.
De experimenten baarden groot opzien. Meteorologen en statistici wilden er niet aan. Langmuir was er van overtuigd dat hij de grootste ontdekking uit zijn carrière gedaan had. Hij besloot om aan alle scepsis een einde te maken door gedurende een bepaalde periode op iedere dinsdag, woensdag en donderdag zo’n duizend gram zilverjodide in de atmosfeer te brengen en vervolgens na te gaan of er een correlatie in de tijd optrad met het gedrag van het weer.
In april 1950 vertoonde het weer in het hele oostelijk deel van de VS een verbluffende wekelijkse periodiciteit. De maanden daarop werd het effect minder duidelijk, volgens Langmuir door de grootschalige activiteit van commerciële regenmakers, maar een analyse van het Weather Bureau toonde dat ook in die periode de regenval een duidelijke periodieke tendens vertoont.
Langmuirs grote experiment veroorzaakte een hevige discussie. Langmuir zelf maakte uitgebreide statistische analyses, die zijn ongelooflijke gelijk leken te bewijzen: er stond een nietig zilverjodidekanon in New Mexico, dat het weer op het hele noordelijk deel van het Amerikaanse continent beïnvloedde. Voor de gemiddelde meteoroloog was dit toch wat teveel van het goede. Men hield het op coïncidenties, temeer toen bekend werd dat zilverjodide snel wordt afgebroken door de zon. Voor Langmuir was dat overigens geen probleem omdat in zijn kettingreactiemodel de kristallen alleen nodig waren om het proces op gang te brengen.
Was Langmuir op het eind van zijn leven in de val gelopen, waar hij zijn hele leven anderen voor had gewaarschuwd? Had de natuur hem voor de gek gehouden? Zijn kettingreactietheorie bevat duidelijk aspecten van een drempeleffect, zij het in een wat andere vorm dan hiervoor beschreven. Zijn opmerking dat een sterkere bron niet noodzakelijk tot een sterker effect hoeft te leiden, geeft te denken, evenals de verdediging van het verdwijnen van het effect door de activiteiten van andere regenmakers. En ook zijn statistische analyses konden niet overtuigen. Grote vraag was hoe het zat met de reproduceerbaarheid van de experimenten.
Eind jaren vijftig was er het project Whitetop, met nota bene als resultaat een afname van de regenval over een periode van vijf jaar! In de jaren zestig werd het ‘National Hail Research Experiment’ in de Sovjetunie door Amerikaanse collega’s gekraakt met het commentaar: ‘It was clear that somebody over there believed it’. In dezelfde periode proberen Amerikaanse onderzoekers in het ‘Project Stormfury’ wervelstormen te temmen, door de wolken rond het ‘oog’ van de cycloon in te zaaien. Later blijkt dat men uitgegaan was van een verkeerd model en dat de gevonden effecten ook bij niet-ingezaaide wervelstormen konden optreden.
In 1978 wordt in de VS het FACE-experiment opgezet, dat aan alle onzekerheid een einde moet maken. Een dubbelblinde proef, waarvan de resultaten in 1981 bekend gemaakt worden. De uitkomsten overtuigen echter niet, de onzekerheid blijft. In datzelfde jaar meldt ‘The Economist’ dat de boeren en drinkwaterbedrijven in de VS jaarlijks nog altijd zo’n vier tot zes miljoen dollar besteden aan het inzaaien van wolken, ondanks het feit dat het doek voor Langmuir gevallen lijkt.
Er is één experiment dat alom wordt geaccepteerd als een bewijs voor de mogelijkheid om de regenval te verhogen door het inzaaien van zilverjodide. Het werd uitgevoerd in Israël in de periode 1969-1975 en de les die eruit getrokken kan worden, is dat wolken een grote diversiteit vertonen in samenstelling en eigenschappen, dat het ontstaan van regen een zeer ingewikkeld proces is en dat het inzaaien waarschijnlijk alleen onder zeer speciale condities het beoogde effect heeft.
De Israëlische onderzoekers hadden in zekere zin geluk dat ze gedurende langere tijd de goede condities hadden gekozen. Amerikaanse pogingen om dit succes te reproduceren liepen vervolgens om verschillende redenen op niets uit, zodat de discussie nog steeds volop gaande is.
Toch zijn we geneigd om aan de ideeën van Langmuir op dit gebied, die door de loop van de historie steeds meer aan betekenis leken in te boeten, een werkelijk belang toe te kennen. Hij zat op een reëel spoor, alleen ontbrak het hem aan een degelijk model van zijn onderzoeksobject. Dat houdt tevens in dat we uiterst voorzichtig moeten zijn met de aanduiding ‘pathologische wetenschap’. Mogelijk voorzichtiger dan Langmuir zelf: pathologische wetenschap is soms niet helemaal ziek en kan gedeeltelijk gerehabiliteerd worden als de kennis over een bepaald gebied toeneemt.
Literatuur
R.R. Braham, ‘The cloud physics of weather modification II’, WMO Bulletin vol. 35 nr 4, 1986.
LM. Klotz, ‘The N-ray affair’, Scientific American, vol. 242 nr 5, mei 1980.
I. Langmuir (bew. R.N. Hall), ‘Pathological Science’, Physics Today, oktober 1989.
NB. Langmuirs oorspronkelijke lezing over dit onderwerp van 18 december 1953 is na te lezen via Langmuir’s talk on Pathological Science.
Onderzoek naar de betekenis der wichelroede voor de landbouw, Verslag van de Werkgroep voor Landbouwkundig Onderzoek inzake het Wichelroedeprobleem van de KNAW, N.V. Noord-Hollandsche Uitg. Mij., 1955.
A. Rosenfeld, Men of Physics: Irving Langmuir, Pergamon Press, 1966
GA. v.d. Schootbrugge, ‘De biologische effecten van niet-ioniserende straling’, Toegepaste Wetenschap, november 1989
‘Cloud Seeding: One succes in 35 Years’, Science, vol. 217, 6 augustus 1982.
