Presentatie Henk de Regt

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 reflectiesymmetrie (pariteit) gevonden in 1956. Gecombineerde CPsymmetrie 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 antideeltjes.

1964: CP-symmetrie geschonden bij verval Kmesonen (in ca. 0,2 % van gevallen). Big Bang: iets meer materie dan antimaterie  wij danken ons bestaan aan ‘symmetriebreking’!

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: Theorie

Empirische wet

deductie

Nieuwe empirische wet

Empirische feiten inductie Rock bottom of knowledge

• Context van rechtvaardiging vs. Context van ontdekking

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

Instrumentalisme

• Theorie = ware beschrijving van onderliggende structuur

• Theorie = instrument voor empirische voorspellingen

• ‘Geen wonder’ argument

• ‘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.