Micro-film

In 2013 maakte een lab van IBM de kleinste film ooit. Een stopmotionfilm met de naam “A Boy and His Atom”. Iets meer over dit verbazende filmpje.

Het filmpje

Hier vind je het resultaat. Een groepje wetenschappers was hier ongeveer drie weken mee bezig. Hoe ze het hebben gemaakt, kun je hieronder .

Micro

Het filmpje is gemaakt met een scanning-tunnelingmicroscoop (STM). Een STM gebruikt een scherpe naald (de punt is één atoom dik) en een elektronenstroom om oppervlakken op atomair niveau te bekijken. Met kwantumeffecten worden foto’s gemaakt van bijvoorbeeld individuele atomen in kristallen om de structuur af te beelden. Er kunnen – zo bewijst dit filmpje – zelfs individuele atomen worden weggeduwd en zo naar een andere plek getransporteerd.

A

Een paar gegevens

Voor deze film verplaatste de STM individuele koolstofmonoxide-moleculen (de officiële aanduiding is CO, een molecuul dat bestaat uit één koolstof- en één zuurstofatoom) op een koperkristal. Door de naald van de microscoop dicht langs de moleculen te bewegen, konden ze deze voorzichtig uit hun plek losmaken en ze vervolgens verschuiven. Dit deden de wetenschappers voor elk individueel molecuul afzonderlijk, en frame voor frame.
De gebruikte vergroting was 100.000.000. Het filmpje bestaat uit 242 beelden, waarin 65 CO-moleculen werden gebruikt. Elk beeldje was in werkelijkheid 45 bij 25 nanometer (1 nm = 0,000000001 meter) groot.
De temperatuur tijdens opnames was 5K (= -268 C), vlak bij het absolute nulpunt. Dat was nodig om te zorgen dat de moleculen niet zouden wegschieten door de heftige trillingen die horen bij hogere temperaturen.

Resultaat

Het resultaat is een stop-motion-animatie van ongeveer een minuut waarin een jongetje danst en met een atoom speelt. De film staat in het Guinness Book of Records als de kleinste stop-motionfilm ooit gemaakt.
De technologie was onderdeel van een project van IBM om data-opslag in computergeheugens efficiënter te maken: hoe minder locaties (of moleculen) je nodig hebt voor een 1 of een 0, hoe kleiner het totaal benodigde geheugen.

Bronnen:

https://en.wikipedia.org/wiki/A_Boy_and_His_Atom

https://video.ucdavis.edu/media/A+Boy+And+His+Atom-+The+Worlds+Smallest+Movie/1_3yyicnj1

Missie Mercurius

Na acht jaar reizen door het zonnestelsel komt de BepiColombo binnenkort aan bij Mercurius. November 2026 wordt een belangrijke maand. Hier wat achtergrondinformatie.

BepiColombo

De BepiColombo is een wetenschappelijke missie van wereldklasse onder leiding van het Europees Ruimteagentschap (ESA) in nauwe samenwerking met het Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA). Het wordt de eerste missie die met twee ruimtevaartuigen Mercurius bezoekt, waarbij ESA’s Mercury Planetary Orbiter (MPO) en JAXA’s Mercury Magnetospheric Orbiter (Mio) tegelijkertijd om de planeet draaien.

De tijdlijn

De lancering was op 20 oktober 2018 vanaf het Spaceport Kourou in Frans-Guyana met een Ariane 5-raket. De geplande aankomst bij Mercurius in de definitieve banen rond Mercurius is 21 november 2026.

In de tussentijd heeft het pakket meerdere scheervluchten gemaakt langs de Aarde, Venus en Mercurius zelf. De glijvluchten langs de Aarde en Venus waren voor navigatie: een slimme en zo snel mogelijke baan ‘omlaag’ (= dichter naar de zon) vinden. Die langs Mercurius waren noodzakelijk om de opgebouwde snelheid (en daarbij behorende energie) weer kwijt te raken: de BepiColombo is tenslotte vanaf de aardbaan ‘omlaag’ naar de zon gevallen, tot aan de veel lagere baan van Mercurius en heeft daardoor veel snelheid gewonnen.

Afgelopen september was de snelheid laag genoeg geworden om conform de planning tot de volgende fase over te gaan.

Drie onderdelen

De BepiColombo is een pakket dat bestaat uit drie onderdelen.

De Mercury Transfer Module (MTM) zorgde tijdens de reis voor de voortstuwing. Hij werkte met ionenmotoren. Toen de module het setje satellieten in een nabije baan rond Mercurius had afgezet, werd de MTM afgestoten. Dat was afgelopen september. Direct daarna begonnen de testen van alle instrumenten van de twee waarnemingssatellieten.

Het setje van twee satellieten ging ondertussen op eigen kracht op weg naar de definitieve banen. Ze zijn op dit moment onderweg. Rond 21 november zullen ze in een lage baan aankomen, om op 9 of 10 december van elkaar te splitsen, zodat ze ieder in de eigen omloopbaan eindigen. Daar gaan ze aan de slag met ieder hun eigen uitgebreide pakket aan instrumenten. De wetenschappelijke metingen staan gepland vanaf april 2027 en ze zullen minimaal één jaar jaar lang doorgaan.

De Mercury Planetary Orbiter (MPO) is gebouwd door het ESA. De instrumenten zijn bedoeld voor het in kaart brengen van het oppervlak en de diepere structuur van Mercurius. In de MPO zitten 11 aparte apparaten.

De Mercury Magnetospheric Orbiter (Mio) is gebouwd door het Japanse JAXA. Deze unit met 5 aparte instrumenten gaat het magnetisch veld meten op de verschillende hoogten boven de planeet.

SF

De SF-thriller ‘Zwammen’ speelt op (of beter: in) Mercurius. Zullen de ESA-instrumenten kunnen vaststellen dat er inderdaad grotten zijn op Mercurius (zie de link naar de blog hieronder)?

Kijk voor meer informatie over de SF-thriller ‘Zwammen’ op https://www.wettum.org/zwammen

Voor hoe grotten zouden zijn kunnen ontstaan: zie https://wettum.org/2026/05/16/grotten-op-mercurius/

Bronnen:

https://en.wikipedia.org/wiki/BepiColombo

https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/BepiColombo

https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/BepiColombo/Latest_updates_BepiColombo_s_arrival_at_Mercury

Recensie van ‘Zwammen’

Recensie van de SF-thriller “Zwammen” door Jeanine’s Boekenblog. Ze geeft 4,5 sterren. Hieronder vind je de complete tekst. De illustraties zijn door CvW toegevoegd.

“De eenling Jaap Goedegebure kweekt diep onder het oppervlak van Mercurius zwammen vol zeldzame, kostbare metalen. Hij voelt zich veilig en op zijn gemak in deze voor mensen vijandige omgeving. Jaap hoort van zijn broer Geert dat er spanningen zijn in het zonnestelsel en dat deze ook zijn thuis zullen bereiken. Zelf wil hij niets met politieke zaken te maken hebben, hij wil gewoon zijn werk doen en met rust gelaten worden.

Daar komt al snel verandering in als er een aanslag plaatsvindt. Samen met de arts Emily en de zwamwerker Donald probeert Jaap te voorkomen dat zijn thuiswereld vernietigd wordt. Hiervoor moeten ze een bizarre en onzekere reis ondernemen die vol gevaar zit.

“Zwammen” begint met een prelude die meteen veelbelovend is. Het wordt duidelijk dat er iets groots staat te gebeuren. Je krijgt in feite een kleine blik achter de schermen en ontdekt welk gevaar Jaap te wachten staat. Je weet echter nog niet precies hoe deze dreiging zich zal uiten en mijn nieuwsgierigheid was direct gewekt. Wat volgt, is een enorm spannend verhaal dat goed is opgebouwd.

Voordat de echte actie begint, maak je eerst kennis met het intrigerende hoofdpersonage Jaap, zijn werk en zijn leven. Hij leeft als een kluizenaar en voelt zich daar zeer prettig bij. Af en toe gaat hij naar hoger gelegen plekken, maar hij kan niet goed tegen mensen en drukte. Menselijk contact is helaas soms noodzakelijk. Hij heeft namelijk te maken met leveranciers en gaat regelmatig naar een arts voor genetische modificaties die ervoor zorgen dat hij kilometers ver om de grond kan leven. Jaap is snel overprikkeld en de zwammen zijn dan ook het enige gezelschap dat hij nodig heeft.

Jaap schrikt dan ook enorm als blijkt dat hij moet evacueren. Zijn angst voor contact met mensen is enorm groot, maar zijn plichtsbesef is groter. Hij komt direct in actie om alles in goede banen te leiden. De schrijver weet de overprikkeling van Jaap heel goed over te brengen. Je voelt zijn ongemak, zijn angst en zijn enorme behoefte om zich af te sluiten. Tijdens de reddingsoperatie blijkt het gevaar nog groter dan gedacht en gelukkig krijgt Jaap hulp van Emily en Donald.

De omgeving speelt een grote en belangrijke rol in dit verhaal. Charles van Wettum heeft een fascinerende wereld geschapen in de ondergrondse grotten. Hij brengt deze overtuigend en gedetailleerd tot leven. Ik ben niet claustrofobisch, maar sommige plekken gaven me toch een benauwend gevoel. Jaap, Emily en Donald krijgen het tijdens hun reis door deze bizarre en levensgevaarlijke wereld regelmatig flink te verduren. Ook enkele vreemde en onverklaarbare gebeurtenissen hielden me bezig. Wat is er precies aan de hand en hoe zal dit aflopen?

Tijdens de gevaarlijke tocht om iedereen te redden, merkt Jaap dat hij steeds dichter bij zijn medestanders komt, zowel letterlijk als figuurlijk. Hij is geen gevoelsmens, maar het gevaar brengt ook verwarrende gevoelens met zich mee. Het was fascinerend om te zien hoe hij hiermee omgaat door aan zijn vader te denken en zich af te vragen welk advies die hem zou geven.

“Zwammen” is een meeslepend en zeer spannend avontuur dat je meeneemt naar een bizarre, beklemmende wereld vol gevaren en mysteries. Charles van Wettum weet de spanning, de fascinerende omgeving en een hoofdpersonage dat je steeds beter leert begrijpen op overtuigende wijze samen te brengen. Het is een origineel sciencefictionverhaal dat me van begin tot eind wist te boeien.

Ik geef het graag 4,5 sterren.”

Link maar het facebookbericht: https://www.facebook.com/share/p/1FKnjcPtsP/

Bestellen van het ebook: https://www.kobo.com/nl/nl/ebook/zwammen

Bestellen van de paperback: bol, amazon of https://www.wettum.org/bestellen

Blogs over de wetenschap achter het boek:

Zijn er grotten op Mercurius?

Zwaartekracht in Mercurius

KI en fotografie

KI houdt de gemoederen nogal bezig. Is het creatief? Verdringt het artiesten? Doet het iets met ons besef van realiteit? Zomaar een paar gedachten naar aanleiding van een parallel die ik trek met fotografie. Reageer vooral – het is een probeerseltje.

NB: dit stukje zegt niets over gebruik van afbeeldingen en teksten voor het trainen van KI zonder auteursrechten te betalen – dat vind (ook) ik onacceptabel. Noch zegt het iets over milieu-effecten van datacenters: die vind (ook) ik veel te groot.

Foto’s

De parallel met fotografie is volgens mij duidelijk: foto’s en bij KI plaatjes (of teksten) zijn niet de werkelijkheid.

Bij fotografie wordt alleen licht gevangen. Alle andere aspecten van de realiteit zijn uit beeld, of komen daar hoogstens terug in via de observaties van degene die de foto bekijkt. De reductie van de werkelijkheid bij fotografie is daardoor groot. Een foto slaat het driedimensionale plat. Het legt een frame op. Het kan desinformeren, bijvoorbeeld door onderwerpkeuze of het suggestief afbeelden. Het kan liegen, bijvoorbeeld wanneer bij doellijntechnologie de camera niet exact op de lijn staat.

KI reduceert de werkelijkheid eveneens, maar op een andere manier. Niet door lichtgevoelige korreltjes op een film of een chip, maar met taal- of beeldassociatie. Het product is net zo plat, net zo onpersoonlijk, net zo inspiratieloos als een foto-negatief (oeps, kent iemand die nog?) Fototoestel en KI hebben geen besef van de realiteit, geen reflectie, geen ‘ziel’, dus wat zou je anders mogen verwachten?

Wat deed fotografie met ons?

De invloed van fotografie was veelzijdig: naast baanverlies voor de kwalitatief mindere kunstschilders zorgde de nieuwe techniek voor nieuwe manieren van kijken naar de werkelijkheid. Er ontstond bijvoorbeeld kunstfotografie, waarin de artistieke kwaliteit van de fotograaf zichtbaar kon worden in dimensies die ook al in de schilderkunst speelden: suggestie van emoties, het opwekken van emoties, het realiseren van oogstrelende composities, het spelen met de werkelijkheid.

Fotografie bracht ook eigen mogelijkheden. Denk aan manipulatie van beelden. Of aan lange belichtingstijden en het fotograferen op frequenties waar onze ogen niets mee kunnen. Fotografen brachten op die manier onzichtbare dingen in beeld. Onze realiteit werd groter en toegankelijker.

Daarnaast heeft fotografie een eigen invulling van creativiteit ontwikkeld. Als er een goede fotograaf aan het werk is, dan spatten de emoties van het beeld. Dat is niet de prestatie van het toestel: het is de mens achter het apparaat die de creativiteit inbrengt. Het apparaat doet alleen zijn kleine dingetje in overeenstemming met de opdracht van de mens.

Wat begon als reductie bleek mogelijkheden te geven voor verrijking.

En schilders?

Met de intrede van fotografie veranderde volgens mij ook de schilderkunst. Artiesten die zich vooral bezig hielden met het maken van goede kopietjes van wat je ziet, kregen het moeilijk. De goede artiesten gingen ‘gewoon’ verder met wat ze altijd al hadden gedaan: goede, creatieve kunst maken. Wel werd, denk ik, de druk daarop groter. Als leek kan ik me voorstellen dat het sindsdien meer gaat over ideeën, over boodschap, over interpretatie en creatieve vindingen.

Er waren natuurlijk schilders die hun werk aan die vervloekte fotografie verloren. Bijvoorbeeld een aantal van de portretschilders. Sommigen bleven wél aan de slag. Ook nu nog zijn er kunstenaars mee bezig: ze leveren blijkbaar iets dat een foto niet doet. Creatief!

Zou het kunnen, dat de verliezers bij nader inzien gewoon tóch niet creatief genoeg waren? Niet zo creatief als ze zelf dachten?

Onze eigen waarneming

Trouwens: zien of ervaren wijzelf dan wel de échte realiteit? In ieder geval vervormt ons eigen waarnemen óók de werkelijkheid. Of misschien beter: vormt het ónze werkelijkheid. Conform fysische theorie als bijvoorbeeld kwantummechanica. Conform psychologie: ‘je ziet wat je bent’. De waarnemer creëert zijn realiteit. Door verwachtingen. Door zijn referentiekader. Door selectieve waarneming. Het is niet voor niets dat een getuige zo ongeveer de slechtst beschikbare vorm van bewijs is.

Dat KI de werkelijkheid vervormt, is vanzelfsprekend juist. Het heeft net zo min een idee van realiteit als het fofotoestel. Er komt iets uit dat platgeslagen is. Net als bij fotografie. Net als bij onze eigen waarneming.

De vraag

Volgens mij is de grootste vergissing die wij kunnen maken, te denken dat één vorm van waarnemen (bijvoorbeeld die van mijn ‘ik’) een onwankelbare, juiste, of zelfs maar bij benadering correcte definitie van realiteit zou opleveren.

De vraag bij KI is volgens mij: kunnen wij hier iets mee voor onze eigen, menselijke ontwikkeling? Kan KI verrijkend zijn voor ons beeld van de werkelijkheid – zoals het fototoestel dat was met de kunstfotografie, microscopische fotografie, foto-journalistiek, astronomische fotografie?

Gaat KI menselijke creativiteit verdringen? Als de vergelijking met fotografie iets betekent, is volgens mij het antwoord: waarschijnlijk niet. Wel: veranderen. Vermoedelijk zal er een schifting optreden, net zoals bij portretschilders.

Veel KI-producten (op dit moment?) zijn prut en karakterloos. Ik denk dat ze dat voor het overgrote deel ook zullen blijven – net zoals veel foto’s en veel door mensen gemaakte tekeningen en verhalen. Dat ligt niet aan het fototoestel, maar aan de mensen aan de knoppen. Want creativiteit wordt niet gerealiseerd door het fototoestel (of de KI), maar door de mensen die er gebruik van maken. Zij zijn de (echte) creatievelingen. En ja: die zijn er. En ze blijven zichtbaar. Hoewel (pas op: is dit een desillusie?) ze misschien schaarser zijn dan wij graag zouden willen geloven.

Vanzelfsprekend mag iedereen die dat leuk vindt, blijven schilderen. Al dan niet creatief. Zoals ik SF blijf schrijven, al dan niet creatief. Erkenning van creativiteit dwing je af met het werk dat je levert, niet met achterhoedegevechten over definities.

SF

Realiteit en waarneming. De frictie ertussen is een centraal thema in de SF. Voor een paar plekjes waar je het idee tegenkomt, zou je bijvoorbeeld kunnen kijken bij:

‘De modderkruipers van Beveland’ – een kort verhaal in ‘Nare sprookjes in de polder’, uitgeverij EdgeZero (2025)

‘UY Scuti’ – een kort SF-drakenverhaal in ‘Vreemde Draken‘, uitgeverij MACC (2025)

In de roman Kwantumschuim komen de hoofdpersonen terecht in een omgeving die voor henzelf niet waarneembaar is, maar die ze met technische trucs wél zichtbaar maken. Maar wat betekent dan ‘realiteit’ nog?

Een koud wormpje

In SF worden astronauten regelmatig diepgevroren. Het is de ideale manier om de eindeloze afstanden af te leggen (en de lichtsnelheid te respecteren) zonder onderweg te overlijden van ouderdom.
Natuurlijk kan het niet. Bij te lage temperaturen treedt in de cel kristallisatie op. Vooral water is dodelijk: scherpe kristallen; uitzetten bij bevriezing. Absoluut zeker: levende cellen raken hopeloos beschadigd. Geen enkele levende cel overleeft langdurig invriezen.

Of toch?

Wormpje

In 2023 hebben wetenschappers met succes een microscopisch organisme gewekt dat nogal lang geleden leefde. Terwijl op het oppervlak de wolharige Siberische mammoet rondliep, had op 40 meter diepte het wormpje zich verborgen. Het beestje bevroor in de permafrost, en bleef daar diepgevroren liggen. 46.000 (!!!) jaar lang.
Eenmaal gevonden, werd het in het lab ontdooid. En verrassing: het begon weer te bewegen. Het deed wat het altijd had gedaan (tenmiste, dat denken we, want we waren er 46 millennia geleden niet bij). Het begon zich zelfs te reproduceren.

Cryptobiose

Het geheim van het wormpje ligt in het overlevingsmechanisme dat bekend staat als cryptobiose. Het beestje heeft dat ontwikkeld tijdens het late Pleistoceen. Het was toen gemiddeld extreem koud. Om tijdelijke nog veel koudere perioden te overleven, kon het wormpje zich volledig afsluiten. Doodliggen in diepvries. Hoe deed het beestje dat?
Uit DNA-analyse blijkt dat het gespecialiseerde suikers produceerde als een natuurlijk antivriesmiddel. Zo beschermde het zijn cellen tegen fatale schade door ijskristallen of uitdroging.

Bruikbaar?

Dit is boeiend. Blijkbaar hebben organische wezens enorme veerkracht. Zouden wij ervan kunnen leren? Zouden we het DNA van deze wormpjes kunnen gebruiken om ook mensen diepvries te laten overleven? Zelfs met onze huidige, trage ruimtereizen kom je een heel eind in 46000 jaar!

SF

Ook in mijn ‘harde SF met een hart‘ verhalen is diepvries de truc die ik soms gebruik voor ruimtereizen.
Kijk bijvoorbeeld naar het verhaaltje ‘Hole 9’. Golf in space. De afslag. Maar de putt. Het zijn lange afstanden…
Link: https://www.fantasize.nl/actueel/vertelling-hole-9-charles-van-wettum/
In ‘Keerpunt’ vinden onze ruimtereizen tijdens een lange reis plaats in diepvriesslaap. Maar halverwege moeten ze overschakelen van versnellen naar vertragen, en daarvoor is het noodzakelijk dat ze even wakker worden en zich melden op de brug. Op dat moment…
Link: https://ootw-magazine.weebly.com/fiction/charles-van-wettum-keerpunt

Bron voor de wormen:

Shatilovich et al, ‘A novel nematode species from the Siberian permafrost shares adaptive mechanisms for cryptobiotic survival with C. elegans dauer larva’.
https://journals.plos.org/plosgenetics/article?id=10.1371/journal.pgen.1010798

Symmetrische getallen

Van alle getallen tussen 10 en 100 zijn 11 en 88 het meest symmetrisch – in hun vorm, bedoel ik dan.

Voorwaarde voor vormsymmetrie is natuurlijk wel dat je geschikte fonts gebruikt: de 1 als uitsluitend het verticale streepje, zonder het haakje bovenin (dat de font op deze pagina helaas wél gebruikt 😉 ). En de 8 als twee identieke rondjes boven elkaar. Deze font doet dat dan weer heel netjes.

Lijnsymmetrie

Eerst de meest eenvoudige vorm van spiegeling: lijnsymmetrie. Deze spiegeling wil zeggen: elk punt aan de ene kant van de as komt op dezelfde afstand aan de andere kant terecht – zie de figuur. En omgekeerd.

Bij spiegeling van 11 en 88 valt het totale cijfer precies op zichzelf: de spiegelvorm is gelijk aan de originele. We noemen de getallen ‘lijnsymmetrisch‘. Het leuke van 11 en 88 is dat ze zowel symmetrisch zijn langs de horizontale middellijn als langs de verticale.

Er zijn meer getallen met symmetrie. 10 en 80 bivoorbeeld zijn ook lijnsymmetrisch, maar uitsluitend horizontaal. Hun symmetrie-eigenschappen zijn dus eenvoudiger dan die voor 11 en 88. Hetzelfde geldt voor 18 en 81.

Rotatie- en puntsymmetrie

We maken het iets lastiger: wanneer een vorm onder een draaiing op zichzelf valt, heet dat rotatiesymmetrisch. Voor een vierkant is dat bijvoorbeeld over 90, 180 en 270 graden.

11 en 88 hebben ook zo’n rotatiesymmetrie: als je het getal 180 graden draait (dat is dus over een halve cirkel), dan blijft het getal ook weer zichzelf.

Bij een rotatie van 180 graden is het effect hetzelfde als het spiegelen van het getal in een punt in het midden: elk punt komt dan op precies de tegenovergestelde plek van het middelpunt terecht. Puntsymmetrie heet dat. Kunt u aanvoelen dat puntsymmetrie en rotatie over 180 graden op hetzelfde neerkomt?

69 en 96

Er zijn twee getallen tussen 10 en 100 die in hun vorm NIET lijnsymmetrisch zijn, maar WEL puntsymmetrisch (oftewel: rotatiesymmetrisch over 180 graden). Die twee getallen zijn 69 en 96. Bijzondere getallen, dus, en dat is altijd leuk.

U snapt dat ik daarom blij ben, dat ik op 19 oktober 2026 de mooie leeftijd van 69 bereik (of misschien als u dit leest: heb bereikt) en daarin aanleiding vind voor een korte blog over vormsymmetrie bij getallen (en die andere toepassing bij 69 – wat bedoelt u daarmee? Nee, daar weet ik toevallig helemaal niets van…).

96 is een even boeiend getal, maar die leeftijd is vooralsnog een streven. Nog 27 jaar, ik blog er t.z.t. wel over.

Symmetrie in onze natuurwetten

Spiegeling is een belangrijke eigenschap in de natuur. Je mag zelfs zeggen: de natuur lijkt een voorliefde te hebben voor de wiskundige bewerking ‘spiegelen’.

Symmetrie in de vorm van bladeren. Uw linkerhand en uw rechterhand: niet gelijk (dat zou toch ook een leuke oplossing zijn geweest?), maar wél symmetrisch. Vlinders. Zeesterren. Ons gezicht. Ons lichaam. In de biologie is (bijna-)symmetrie heel erg veel te vinden.

Ook natuurwetten zijn vaak op allerlei manieren symmetrisch. Zwaartekracht is symmetrisch, net als elektrische kracht en nog veel meer. Sterker nog: zelfs in de theorie van elementaire deeltjes zijn veel nieuwe deeltjes gevonden door ‘gewoon’ te veronderstellen dat van een bekend deeltje er een symmetrisch variant zou moeten bestaan. En na (soms lang) zoeken, werd die dan ook gevonden. Denk bijvoorbeeld aan deeltjes en hun anti-deeltjes: ze zijn in alles gelijk, maar alleen gespiegeld in lading.

Waarom de grondslagen van onze werkelijkheid zoveel van symmetrie houden? Ah, dat is een boeiende en eigenlijk heel filosofische vraag – dat overdenken we misschien een andere keer.

SF

Deeltje-antideeltje-symmetrie is de basis voor de productie van elementaire deeltjes in vacuüm. Er ontstaan paartjes – en als je die zou kunnen manipuleren…

Precies dat effect is de intrigerende wereld waarin de SF-roman ‘Kwantumschuim‘ speelt. De Kunstmatige Intelligentie Anoka leert met kwantumprocessoren spontane deeltjescreatie te manipuleren. Ze komt daardoor met een klein team van bijzondere mensen in een onbekende digitale wereld terecht. Daar beleeft ze onverwacht spannende avonturen. En bovendien… Nee, dat moet u zelf lezen. Het is een meeslepend verhaal!

Het is SF. Harde SF zelfs, jazeker. Maar zoals met zoveel: je hoeft de theorie absoluut niet te begrijpen om er toch van te genieten! De achterliggende wetenschappelijke werkelijkheid is alleen maar een extra aardigheidje voor liefhebbers.

Meer info: https://www.wettum.org/kwantumschuim

Ebook: http://www.kobo.com/nl/nl/ebook/kwantumschuim

Paperback via de auteur, bol of amazon.nl

Bronnen:

https://nl.wikipedia.org/wiki/Symmetrie_(biologie)

https://nl.wikipedia.org/wiki/Symmetrie_(natuurkunde)

Groene dwergen

Onderzoekers hebben ontdekt dat een heel klein deel van de zogenaamde ‘witte dwergen’ heel kleurrijk is. Juist helemaal niet wit. Bizar!

Als je je afvraagt: ‘Heeft dit invloed op wat we zien als we op een planeet rond zo’n ster zouden rondlopen?’, dan is het antwoord ‘ja, natuurlijk!’

Het universele palet van sterren heeft er een paar kleuren bij gekregen. De ontdekking komt voort uit een interessant onderzoek naar hoe witte dwergen er uiteindelijk uitzien vanwege chemische verontreinigingen in hun atmosfeer.

Witte dwergen…

Wat zijn witte dwergen? Wel, gewone sterren in de kracht van hun leven (astronomen zeggen dan ‘hoofdreekssterren’) hebben een smal kleurenbereik dat wordt bepaald door de temperatuur in hun fotosfeer – de buitenste gaslaag waarin al het licht ontstaat dat de ster uitstraalt. Qua kleur varieert dat van oranjerood naar het wit (ongeveer van onze zon), naar het lichtblauw van de heetste sterren.

Als zulke gemiddelde sterren oud worden en de waterstof in hun kern opraakt, zullen eerst opzwellen tot rode reuzen. Als lang daarna ook de helium op raakt, zullen kleinere sterren (zoals onze zon) hun buitenste laag afwerpen en zal de kern samentrekken tot een kleine, hete bol. Een witte dwerg.

… en hun atmosferen

Zoals de naam al doet vermoeden, zijn deze objecten (ongeveer ter grootte van de aarde) wit. In het begin stralen ze heel helder. Hun helderheid komt niet van nucleaire processen, maar van de hitte die is opgebouwd toen ze zich vormden: de hitte van de kern van de oude ster, plus wat zwaartekracht heeft toegevoegd tijdens de instorting. Tegelijkertijd bevatten deze restante van een ster veel verschillende elementen. Die zijn deels gevormd tijdens het lange, actieve sterrenleven, maar het kunnen ook omlaaggevallen restanten zijn van planeten die in de rode-reusfase zijn vernietigd.

We kunnen zulke elementen herkennen aan het spectrum van de ster: elke stof absorbeert specifieke kleuren van het licht dat van onderaf straalt door de gaslagen waarin ze zich bevinden. Als die verontreinigingen in hoge concentraties voorkomen, dan kan er zoveel worden geabsorbeerd dat blijkbaar zelfs het totale sterrenlicht daardoor verkleur.

Niet wit

Het onderzoek bekeek de 151 witte dwergen die zich op 20 parsecs (ongeveer 65 lichtjaar) van de aarde bevinden. Eigenaardigheden kwamen slechts in één op de 30 witte dwergen voor – heel weinig, dus.

De exacte verklaring van de kleuren was lastig. Voor sommige sterren bleek het een kwestie van temperatuur: een afkoelende witte dwerg verschuift naar rodere kleuren zoals koelere sterren. Maar voor verschillende anderen sterren lijkt de reden voor de vreemde kleuren de vervuiling in de atmosfeer te zijn.

In de publicatie verschijnen een paar spectaculaire voorbeelden. De meest opwindende is de dwerg WD J1330+6435, die – dankzij het natrium in zijn atmosfeer dat een goed stuk oranje, rood en geel licht absorbeert – spookachtig groen wordt.

Er zijn ook sterren waarvan de kleur wordt bepaald door interne processen. Witte dwergen die zijn afgekoeld, kunnen een convectiezone ontwikkelen die koolstofmoleculen omhoog naar de buitenste gaslagen tilt. Deze absorberen licht in banden en de eigenaardige combinatie kan leiden tot pastelroze of zelfs zalmroze witte dwergen.

De kleurige dwergen zijn schaars, maar wel spectaculair. En inspirerend, zeker ook voor SF-verhalenvertellers.

SF-verhaal

Er is een mooi SF-verhaal dat op een planeet rond een vreemd gekleurde zon speelt: ‘Moord onder een blauwe zon’. Het is een detective-verhaal waarin Sherlock en zijn datahond Rex de moord op een financieel manager onderzoeken.

Tegelijk vertelt het verhaal hoe het oppervlak van een planeet onder een blauwe zon eruit zou kunnen zien, wat voor aliens er zouden kunnen wonen, en hoe dan hun leefomgeving eruit zou kunnen zien. Het verhaal gaat bovendien ook over hoe het is om als mens tussen aliens te wonen.

Het verhaal staat als tweede in het boekje ‘De dokter in het donker’, verkrijgbaar bij uitgeverij Fantastische Vertellingen: https://shop.pr1ma.nl/sherlock-en-rex-de-dokter-in-het-donker.html

Als apart epub vind je het oa op Kobo: https://www.kobo.com/nl/nl/ebook/moord-onder-een-blauwe-zon

Bron:

https://www.iflscience.com/first-ever-green-star-discovered-it-turns-out-white-dwarfs-come-in-a-whole-rainbow-of-pinks-oranges-and-blues-84932

Bewustzijn

Mensen hebben bewustzijn. Het onderscheidt ons, en dus mogen anderen het niet hebben. Dieren niet, en vooral (o, jakkes:) KI niet. Een blogje over het verhaal dat wij onszelf vertellen over ‘bewustzijn’.

Ons verhaal

Ik ben bewust. Ikzelf twijfel daar in ieder geval geen moment aan. Andere mensen zijn het vermoedelijk ook – ik neem dat aan, maar zie tegelijk dat er verschillen in intensiteit lijken te zijn. Sommige mensen reflecteren bijvoorbeeld meer of beter dan anderen – tenminste: dat denk ik waar te nemen.

Het is duidelijk: ‘bewustzijn’ is niet een heel makkelijk te operationaliseren begrip. Om een beetje vat te krijgen op dat ingewikkelde begrip, maken we meestal lijstjes met kenmerken. Je vindt ze overal terug, ook hieronder. Het lijstje maken we met zorg: er moeten eigenschappen op staan die zoveel mogelijk uniek menselijk zijn. Dat is belangrijk, want we zijn vooral bezig om onze eigen identiteit te definiëren. Onze unieke plek in het heelal.

Wanneer we een lijstje hebben opgesteld, dan gaan we meten. En dan komen de verrassingen.

Karl Popper

Wetenschappelijk

Voor een wetenschappelijke benadering is er één criterium essentieel: toetsbaarheid. Of, om het met Karl Popper te zeggen: falsificeerbaarbeid. ‘Bewust’ ben je als je de kenmerken vertoont. Als dat niet het geval is, ben je niet bewust. Als je een paar kenmerken vertoont, of een kenmerk een beetje, dan ben je … ‘Een beetje bewust’, kan dat?

De boeiende vragen zijn dus: welke kenmerken van ‘bewustzijn’ zijn eigenlijk meetbaar, en welke niet? Zijn sommige kenmerken belangrijker dan andere? Is ons ‘bewustzijnsverhaal’ wel een kloppend verhaal om de feiten te beschrijven?

Zoals vaker is het stellen van vragen makkelijker dan het vinden van antwoorden.

Kenmerken

Voor de cognitieve kant van bewustzijn worden vaak de volgende kenmerken genoemd:

  • Zelfbewustzijn. Hierbij kun je denken aan het vermogen om jezelf te zien als individu, en om te reflecteren, bijvoorbeeld op je eigen gedachten.
  • Tijdsbesef. Als je ‘bewust’ bent, ervaar je het heden en kun je het verbinden met herinneringen en verwachtingen.
  • ‘Focus’ betekent dat je prikkels kunt selecteren en andere informatie kunt negeren.
  • ‘Vrije wil’ betekent dat je bewust beslissingen kunt nemen.

Hoe lastig het is om dit toe te passen, blijkt al uit waarneming dat ook tussen mensen onderling deze kenmerken heel vaak verschillend (in aard en sterkte) voorkomen. Zou iemand daaruit de conclusie willen/ durven trekken dat sommige mensen minder bewust zijn? En aangezien ‘bewustzijn’ onze menselijkheid definieert, dus ook: minder menselijk? Au….

Kat

Dieren

Bij veel dieren zijn inmiddels kenmerken vastgesteld, waarvan vroeger werd gedacht dat ze uniek menselijk waren. Bijvoorbeeld zelfherkenning en herkenning van andere individuen komen bij veel diersoorten voor. Dat geldt ook voor rouw (bijvoorbeeld bij overleden gezinsleden of vrienden). En depressie, frustratie en zelfbeheersing, sabotage en discriminatie.

Veel kenmerken worden bovendien op verschillende (vaak soortspecifieke) manieren in steeds ‘lagere’ diersoorten teruggevonden. Betekent dit dat er misschien in zulke trekken toch iets dierlijks zit? Iets dat eigenlijk meer instinctief is? Iets dat puur genetisch wordt aangestuurd? Moeten we de conclusie trekken dat sommige delen van wat wij bewustzijn noemen, helemaal niet uniek menselijk zijn? En dat dus…

Vrije wil

Ook ons gedrag blijkt minder ‘bewust gestuurd’ dan we graag zouden willen. Uit neurologisch onderzoek staat zelfs het idee van vrije wil ter discussie.

Stel je eens voor dat je hersenen aan je arm al opdracht hebben gegeven om iets op te pakken, vóórdat je zelf de beslissing hebt genomen om dat te doen. Wie is dan de baas over die actie: jijzelf, of iets waar je geen zeggenschap over hebt? Het zou vervelend zijn voor je idee van autonomie. Je zou niet meer de baas zijn over je eigen beslissingen.

Verrassing: het is gemeten dat het inderdaad zo werkt. De delen van je hersenen die de motoriek aansturen, zijn al actief voordat je cognitieve functies zich ermee bezig houden.

In het bovenstaande geval wordt het idee dat het oppakken een ‘bewuste keuze’ is, gereduceerd tot een verhaaltje dat je hersenen achteraf produceren om jouw beweging te verklaren. Het (door je hersenen geproduceerde) idee dat je zelf hebt gekozen, is niet meer dan een poging om handelingen in een ‘bewustzijnsperspectief’ te plaatsen. Onze vrije wil is dan een illusie, en wij zijn (om het maar even bot te formuleren:) biologische automaten, die zichzelf achteraf doelgerichtheid aanpraten – en dat natuurlijk zelf ook nog geloven.

Het boekje 'de dokter in het donker' gaat over kunstmatige intelligentie, die moreel redeneert op een manier die menselijk lijkt. Of is?

Op naar de top

Bewustzijn (hoe je het ook wilt definiëren) blijkt geen discrete grootheid, maar een glijdende schaal. Er is variatie binnen de menselijke soort – misschien wel veel meer dan we graag zouden willen – , maar het komt ook in verschillende mate voor bij diersoorten.

Tegelijk houdt de mens zijn behoefte aan een unieke positie. Juist dat blijft de kern van onze verhalen, of ze nu religieus zijn, of spiritueel of agnostisch of filosofisch of fantastisch. Wij mogen bepalen wat we met ‘bewustzijn’ bedoelen, dus we definiëren onszelf gewoon naar de top 😀.

Objectief: zolang we er nog niet wetenschappelijk definitief uit zijn, blijft de mogelijkheid open dat we uniek zijn. Poeh, dat is een opluchting… Of wacht: is het misschien juist een ongemakkelijke conclusie?

SF: en KI?

Kan Kunstmatige Intelligentie bewust zijn? Ah, gezien het bovenstaande is dat vooral een kwestie van definitie, n van verhalen vertellen.

Ik ben zelf fan van de ontzettend pragmatische benadering van Turing: op het moment dat je in waargenomen gedrag geen verschil meer kunt maken, heeft het geen zin te discussiëren of er wel of niet een onderliggend verschil is. Daar kun je dan immers op basis van de waarnemingen niets meer over zeggen.

Dus of kunstmatige intelligentie ‘bewust’ kan zijn… Wat vind je van deze Turing-test? https://ootw-magazine.weebly.com/fiction/charles-van-wettum-turing-test

En hoe beoordeel je deze ervaring? https://www.fantasize.nl/actueel/vertelling-tweehonderd-jaar-eenzaamheid/

Ik ben er nog niet uit. Tenminste: dat vertel ik mezelf = daar ben ik me bewust van.

Links:

Over bewustzijn:

https://www.sg.uu.nl/artikelen/2023/04/bewust-zijn-van-ons-bewustzijn

Over handelen voordat de beslissing is genomen:

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/6640273/

Over bewustzijn bij dieren:

https://advancedconsciousness.org/revisiting-animal-consciousness/

https://fcmconference.org/img/CambridgeDeclarationOnConsciousness.pdf

PA30

In 1181 werd er over de hele wereld een heldere, nieuwe ster waargenomen. Er zijn Chinese, Arabische en Japanse bronnen die hem vermelden. 185 dagen lang was de ster te zien, toen verdween hij weer langzaam.

Het was een supernova-explosie. Soms is dat een zware ster die aan het eind van zijn leven instort, door de enorme hitte daardoor explosief nieuwe kernreacties opstart en explodeert. In seconden zendt hij dan energieën uit waar andere sterren hun hele leven over doen. In andere gevallen (vermoedelijk hier ook) zijn het sterren die ‘op elkaar vallen’ en in die botsing exploderen.

De overblijfselen van zulke giga-gebeurtenissen zijn te zien in de vorm van enorme wolken uitdijende materie: de vroegere buitenste gaslagen, die zijn losgeslagen en de ruimte on worden gejaagd. In het centrum blijft iets kleins en zwaars over: soms een ster, als de oorspronkelijke ster nog zwaarder was een neutronster of in extreme gevallen zelfs een zwart gat.

Deze foto toont het restant van de supernova uit 1181. Hij heet Nebula PA30.

De foto is gemaakt door de Gemini North Telescope in Hawaï. De mysterieuze centrale ster in het centrum van deze wolk is extreem heet en produceert een sterke zonnewind – een continue stroom gas en straling die vanuit de ster de ruimte in wordt gejaagd. Deze wind vormt waarschijnlijk de spaakvormige wolken. De nevel is heel groot: de bolletjes waaruit de spaken zijn opgebouwd, hebben een diameter van 4 lichtdagen.

SF

Een SF-verhaal van mijn hand dat speelt TIJDENS zo’n giga-explosie (en ook nog in de atmosfeer van de exploderende ster!) is ‘UY Scuti’. De titel is de naam van een andere supernova-ster. Ik vroeg me af: wat zou je zien, als je in een ruimtescheepje in het binnenste van zo’n exploderende ster zou hangen? Het verhaal is opgenomen in de verzamelbundel ‘Vreemde draken’, onder redactie Johan Klein Haneveld.Uitgever is MACC: https://www.uitgeverijmacc.nl/product/vreemde-draken-diverse-auteurs/

Dit soort foto’s zijn altijd het product van veel samenwerking. Deze afbeelding is gemaakt op het Internationaal Gemini Observatorium door T. Cunningham (Harvard). Beeldbewerking door J. Miller & M. Rodriguez (Gemini) in samenwerking met T.A. Rector (University of Alaska) en D. de Martin & M. Zamani (NSF NOIRLab).

Meer info op https://science.nasa.gov/apod/?date=261007

SF lezen? Kijk op www.wettum.org

Priemtweelingen

Priemgetallen zijn geweldig (zie ook mijn blog over 431 in de link hieronder). In deze blog gaat het over priemtweelingen – maar eerst een korte inleiding.

Grootste priemgetal?

Priemgetallen zijn getallen die alleen deelbaar zijn door 1 en zichzelf. Dat wist u waarschijnlijk nog. Het begin van de lijst met priemgetallen is vrij bekend: 1, 2, 3, 5, 7, 11, 13, en zo verder.

Bijvoorbeeld 10 staat er niet bij. Het is deelbaar door 2 en 5, en dus geen priemgetal. Ook 12 niet, want dat is deelbaar door 2 en 3. Enzovoorts.

Een aardige vraag is natuurlijk: is die lijst met priemgetallen oneindig lang, of is er een einde? Wiskundig gezegd: is er een grootste priemgetal? Simpel gevraagd, maar zoals zo vaak… Probeer je even met me mee te denken?

Het antwoord is: nee, er is geen allergrootste priemgetal. Dat is (verbazend genoeg!) in een paar stappen te bewijzen (sla het stukje hieronder over als je geen hoofdpijn wilt krijgen!).

Het wiskundige bewijs gaat als volgt:

  • 1. Stel: P is het grootste priemgetal;
  • 2. Maak nu een lijst van alle priemgetallen, waarbij P dus de grootste is (dit is praktisch onuitvoerbaar, maar dat is voor het bewijs niet van belang);
  • 3. Bereken nu het getal Q door al die priemgetallen van 2 tot en met P met elkaar te vermenigvuldigen (dat is praktisch nóg onuitvoerbaarder!);
  • 4. Q is deelbaar door álle priemgetallen – dat is logisch, toch? Q+1 dan dus juist niet – dat is precies even logisch, toch? Ah, dan is dus het gevolg dat Q+1:
  • 5a) óf: zelf een priemgetal is;
  • 5b) óf: deelbaar is door een getal R. In dat geval moet R groter zijn dan P (want dat Q+1 níet deelbaar was door een getal kleiner dan P hadden we bij 4 al bewezen).
  • 6. R moet bovendien zélf een priemgetal zijn. Immers: als R deelbaar zijn door één van de priemgetallen tot P, dan zou Q+1 dat óók zijn. En we hebben bij 4 al gezien: dat is niet zo;
  • 7. Conclusie: P is niet het grootste priemgetal, want óf Q+1 is een groter priemgetal, of diens deler R is een groter priemgetal;
  • 6. Dus de premisse is vals, en QED: er is dus geen grootste priemgetal.

Dit is een leuk bewijsje, maar voor ons onderwerp is het alleen maar een beginnetje: we gaan nu over naar priemtweelingen.

Aan de overslaanders: welkom terug!

De tweelingen

Iedereen die wel eens naar een lijstje met priemgetallen heeft gekeken, heeft opgemerkt dat er opvallend vaak twee direct opvolgende oneven getallen voorkomen:

  • 3 en 5, oftewel (4±1),
  • 5 en 7 (6±1),
  • 11 en 13 (12±1),
  • 17 en 19 (18±1),
  • 29 en 31 (30±1),
  • 41 en 43 (42±1) en ga zo maar door.

We noemen deze getallen ‘priemtweelingen’. Bij lage getallen komen ze veel voor. Bij hogere getallen worden de priemtweelingen schaarser. Ah, daar komt de hamvraag weer: stopt hun voorkomen ooit? Dit is (helaas, of juist gelukkig?) geen simpel oplosbare vraag.

Zesvoudig middengetallen

Even terzijde: valt u in dit lijstje op dat vanaf 5 elk genoemde middengetal een veelvoud van zes is? Ah, leuke observatie! Inmiddels hebben wiskundigen bewezen dat ELK middengetal van een priemtweeling een veelvoud van 6 moet zijn – hoe groot de priemtweelingen ook worden. Andersom geldt dat niet: niet elk veelvoud van 6 is een middengetal. Dat is wél eenvoudig te zien: bijvoorbeeld 24 en 36 doen het al niet. 24+1=25 en dat is deelbaar door 5. En 36-1=35 is ook dat is geen priemgetal, want het is 7 x 5.

De grootste tweeling

Priemtweelingen zijn een grote bron van vermaak voor getallenfetishisten. Omdat er geen simpel wiskundig bewijs is gevonden, wordt er met computerwiskunde naar gezocht. Zeker met AI is dat een tak van wiskunde die enorm snel groeit en geweldige resultaten boekt. Onder computerwiskundigen is er inmiddels een wedstrijdje gaande wie het grootste getallenpaar kan vinden. Bijvoorbeeld 102±1 is al groter dan ons lijstje hierboven, maar het kan beter. Véél beter. De grootste bekende priemtweeling is écht heel groot. Het is

2.996.863.034.895 × 2^1.290.000 ± 1.

Het getal is ontdekt in 2016 en het heeft 388.342 (!) cijfers.

De vraag dringt zich op: zijn er nog grotere? Zijn er misschien zelfs oneindig veel – wat gelijk staat aan: is er geen grootste?

Een slimmerik zal misschien vragen: zijn jouw getalletjes Q+1 en Q-1, zijn die niet zo’n koppeltje? Helaas. Als dat zo was, zou ik nu beroemd zijn (het zou het vermoeden van de volgende paragraaf bewijzen), maar nee: bewijzen dat Q+1 een priemgetal is, is nog niet zo eenvoudig. In mijn bewijsje hierboven heb ik ook verondersteld dat er een R zou kunnen bestaan.

Oneindig veel tweelingen?

Alphonse de Polignac formuleerde in 1846 het vermoeden dat er oneindig veel van zulke priemtweeling-koppeltjes zijn. Er is hard naar een bewijs voor zijn stelling gezocht, maar zijn vermoeden is nooit bewezen.

De benadering die wereldwijd nu wordt gevolgd, is dat geprobeerd wordt het te bewijzen door te kijken maar een maximale afstand tussen priemgetallen. Het idee is dan: als je kunt bewijzen dat er oneindig veel priemgetallen zijn met een afstand van twee, heb je tegelijk bewezen dat er geen grootste priemtweeling is (dat is logisch, toch?).

In 2013 kon de wiskundige Yitang Zhang bewijzen dat er oneindig veel priemparen bestaan die minder dan 70 miljoen van elkaar verschillen. Het belangrijkste effect van zijn bewijs was, dat hij een werkende methode had gevonden. Sinds 2016 is met veel (computer-)onderzoek die kloof versmald naar 246. Hem verder verkleinen lukt sindsdien (nog?) niemand – de priemtweelingen-veronderstelling biedt hardnekkig weerstand. De afstand van 2 om te komen tot priemtweelingen is dus absoluut nog niet in zicht.

Als iemand inspiratie krijgt: hier ligt een leuke uitdaging. En eeuwige roem, tenmiste: bij priemgetallen-nerds.

431

Helemaal onderaan vind je een link naar het SF-verhaal ‘431.’ Moet je zeker lezen! Leuk (nou, ja….) is hier om op te merken dat 431 met 433 ook een priemtweeling is. Dit aardige feitje speelt in het verhaaltje overigens geen enkele rol.

Links

Over priemtweelingen: https://nl.wikipedia.org/wiki/Priemtweeling

https://www.wiskundemagie.be/priemtweelingen/

Over 431: https://wettum.org/2026/07/11/een-bizar-getal/

Het verhaal ‘Vierhonderdeenendertig’: https://ootw-magazine.weebly.com/fiction/charles-van-wettum-vierhonderdeenendertig