Helderheid in troebel onderzoek

Het centrale onderwerp van dit artikel is het proces van deze uitdijing, dat ook beschreven kan worden als het verkrijgen van wetenschappelijke kennis. Hoe komen de grote en kleine ontwikkelingen in de wetenschap tot stand en welke problemen spelen er? Om deze vragen te beantwoorden en zodoende inzicht te krijgen in het verloop van de wetenschap, interviewden we dr. Joshua Dijksman, fysicus aan de Universiteit Leiden. Hij vertelde ons over zijn onderzoek, zijn successen en zijn tegenslagen. 

Zijn promotieonderzoek, dat vier jaar duurde, richtte zich op de stroming van zogenaamde suspensies. Een suspensie is een oplossing van een vaste stof in een vloeistof, zoals modder, wat een oplossing van zand in water is, of verf, wat bestaat uit kleurstoffen opgelost in olie.

 

Van de zogenaamde newtonse vloeistoffen, dat wil zeggen de alledaagse vloeistoffen zoals water, begrijpen we goed hoe ze zich gedragen en daarvan zijn ook goede modellen te maken. Granulaire materialen, zoals zand, stromen echter anders. Ook hierbij lukt het om goede modellen te maken, al is de achterliggende theorie niet bekend. Maar van mengvormen van die twee, suspensies dus, was tot nu toe niet bekend hoe ze zich gedragen.

 

Om dit te onderzoeken is het nodig om van iedere korrel in de suspensie te weten waar die zich op een bepaald tijdstip bevindt. Dit is de plek waar het onderzoek van Dijksman is begonnen. Het doel van zijn onderzoek was namelijk om een scanner te maken die van alle korrels de locatie kon bepalen, zodat het gedrag goed bestudeerd kon worden.

Nu Dijksman zijn onderzoek heeft afgerond en gepromoveerd is, vonden wij het een goed idee om eens naar het proces van wetenschap gedurende deze vier jaar te kijken. Het onderzoek is namelijk op een interessante manier verlopen. 

Het eerste dat ons opviel, is dat de wetenschappelijke methode bij Dijksmans onderzoek niet zo heilig bleek te zijn als vaak wordt verkondigd in de wetenschap. Volgens die methode worden eerst een onderzoeksvraag en een hypothese opgesteld, waarna de onderzoeker deze hypothese kan toetsen aan de hand van experimenten. Voor veel academici, voornamelijk wetenschapsfilosofen, geldt de wetenschappelijke methode als een vereiste voor goed onderzoek.

 

Uit ons interview met Dijksman bleek echter dat academici in dit vakgebeid vaak in eerste instantie “maar wat aanklooien”. Eerst probeert men een tijdje uit wat er gebeurt als er willekeurig enkele parameters worden veranderd, en pas als de onderzoeker een idee heeft van wat er gebeurt, wordt er een testbare hypothese opgesteld. En bij sommige deelproblemen wordt die hypothese zelfs nooit meer specifiek getest omdat dat niet nodig is.

 

Dit "maar wat aanklooien" kan in de natuurkunde ook daadwerkelijk, omdat men niet, zoals bijvoorbeeld in de biologie of de geneeskunde, met levende wezens werkt. Zodra dat het geval is, is de wetenschappelijke methode namelijk een sine qua non, omdat met levens nu eenmaal voorzichtig moet worden omgesprongen. Het laatste wat de wetenschap wil, is levens verspillen. Maar ook als er in het onderzoek gewerkt wordt met waardevolle machines, moet het gebruik ervan kunnen worden verantwoord.

 

Het “aanklooien” is niet alleen mogelijk, het is in deze tak van wetenschap zelfs nodig. Het blijkt namelijk dat zonder oriënterend vooronderzoek niet goed een onderzoeksvraag kan worden opgesteld. 

Een ander punt is dat het onderzoek kan verzanden. Er zijn dan verschillende reacties mogelijk. Sommige wetenschappers staren zich blind op het probleem, maar in de regel is dat niet bevorderlijk voor het vinden van een oplossing. Een andere benadering is het tijdelijk overslaan van het punt dat problemen oplevert en de focus verleggen naar een ander gedeelte van het onderzoek.

 

Deze methode bleek voor Dijksman tamelijk effectief te zijn. Voorwaarde is echter dan wel dat er andere gedeeltes van het onderzoek zijn om je op te concentreren. Ook zien veel wetenschappers ontspanning in bijvoorbeeld de natuur als een goede methode om nieuwe inspiratie op te doen. 

Een derde aspect dat een rol speelt is het spanningsveld tussen coöperatie en competitie tussen verschillende onderzoekers. Het vakgebied waarin Dijksman actief is, is omstreeks 1985 ontstaan met de publicatie van enkele artikelen. Op tal van plaatsen, met name in Frankrijk, Duitsland en de VS, wist men wel iets van de vaste stoffen in suspensies, maar deze kleine stukjes informatie waren nooit samengevoegd tot één samenhangend geheel. Er was bovendien weinig kennisoverdracht tussen de wetenschappers in het vakgebied. Er waren wel brokken kennis, maar het overzicht miste.

Dit veranderde toen een groep Franse professoren na een aantal jaren besloot samen te werken, alle losse brokken informatie aan elkaar smeedde en dit te publiceerde. Deze samenwerking heeft zo een doorbraak tot gevolg gehad. Ineens was het inzichtelijk wat er bekend was en wat er nog moest plaatsvinden in het vakgebied.

 

Ook Dijksman onderschrijft de positieve aspecten van coöperatie tussen wetenschappers, nadat hij die aan den lijve heeft ondervonden. Niet alleen heeft hij samengewerkt met zijn vakgroep van Leidse experimentators, maar ook met de theoretici van de Universiteit Leiden, met wetenschappers van andere universiteiten en het bedrijfsleven. Zo had Dijksman zowel banden met de universiteiten van Delft en Maryland, als met Shell. Hij ziet kennisdeling als de methode om in de wetenschap verder te komen. De manier om zijn 3D-scanner te bouwen heeft hij gepubliceerd, opdat ook andere wetenschappers met zijn werk aan de slag kunnen. Ook zal hij op korte termijn voor enige tijd naar de Verenigde Staten vertrekken om daar een dergelijke scanner te maken.

 

Samenwerking tussen universiteiten vindt in dit vakgebied vaak plaats doordat wetenschappers elkaars laboratoria bezoeken om ervaringen uit te wisselen. De vruchtbaarheid van zo'n bezoek is echter wisselend, omdat hier ook het sociale aspect van wetenschap mee gaat spelen. Als de onderzoekers van het laboratorium zelf en de bezoekende wetenschappers elkaar niet met elkaar kunnen opschieten, zal er ook weinig informatie worden uitgewisseld.

 

Maar Dijksman heeft ook de duidelijke concurrentie in de wetenschap ervaren. Door zijn onderzoek is hij namelijk op het idee gekomen om een speciaal matras te ontwikkelen tegen decubitus (doorliggen). Dit zou bestaan uit een suspensie van water en zand en een draaiend schoepenrad waardoor het geheel langzaam gaat stromen. Toen hij hiervoor echter een octrooi had aangevraagd en de mensen van het octrooibureau vol interesse langs waren gekomen, bleek dat in Japan al jaren eerder een octrooi was aangevraagd voor een dergelijk matras. Hoewel deze Japanner toentertijd het stromen van de suspensie nog niet begreep zoals het nu begrepen wordt, had hij al wel een praktische toepassing bedacht. Maar deze competitie in de vorm van octrooien heeft een nadeel: dit op zich veelbelovende idee wordt nu namelijk niet meer verder ontwikkeld. Desondanks is Dijksman van mening dat octrooicentra juist goede kennisbanken zijn, waaruit nieuwe inspiratie geput kan worden.

 

Verder is Dijksman vol lof over zijn persoonlijke samenwerking met Shell, maar het kan ook anders. Vaak is het voorgekomen dat tussen wetenschappers en hun sponsors uit het bedrijfsleven felle onderhandelingen worden gevoerd. Hierbij draait het om het belangenverschil tussen publiceren of het aanvragen van een octrooi. Voor de wetenschappers is het eerste belangrijker, vanwege het belang van het snel delen van kennis en het feit dat het hele financieringssysteem gericht is op publiceren. Een bedrijf heeft echter meer belang bij een octrooi, omdat dat de financiële rechten zeker stelt.

 

Bedrijven proberen dan ook vaak om bij de onderhandelingen over financiering van een onderzoek een monopolie op de resultaten te krijgen, opdat advocaten van het bedrijf eerst de resultaten helemaal kunnen doorzoeken op octrooieerbare vindingen. Het aanvragen van een octrooi neemt echter al snel anderhalf jaar in beslag en tot die tijd kan er niet gepubliceerd worden. Om te voorkomen dat wetenschappers hiervan te veel nadeel ondervinden, worden er dus van tevoren vaak felle onderhandelingen gevoerd tussen de juristen van de universiteit en die van het desbetreffende bedrijf.

 

Een laatste nadeel van de competitie van wetenschappers onderling is het effect ervan op de kwaliteit van publicaties. Hoewel concurrentie in het bedrijfsleven vaak een positief effect heeft op de kwaliteit van een product, raakt dat bij het wetenschappelijk publiceren nogal eens ondergesneeuwd door het verlangen om toch vooral de eerste te zijn. Dijksman heeft dat in de afgelopen vier jaar ervaren. Meerdere malen kreeg hij een publicatie onder ogen waarvan hij vond dat de uitwerking en onderbouwing te wensen overlieten, soms moest hij zich zelfs afvragen wat de vernieuwing ten opzichte van oude kennis was. 

Uit de moeilijkheden die Dijksman gedurende zijn promotieonderzoek is tegengekomen zijn twee hoofdconclusies te trekken over het verloop van zijn onderzoek en de verdere uitvoering ervan in de praktijk.

 

Ten eerste zien we dat de wetenschappelijke methode in de natuurkunde en ongetwijfeld in andere gebieden eerder als globale richtlijn dan als gebod wordt gezien. Voordat Dijksman aan zijn eigenlijke onderzoek begon had hij al een behoorlijke tijd dingen geprobeerd. Hierdoor kwam hij op nieuwe inzichten en stuitte hij op kwesties die hij nog niet had gepland. In een onderzoek kan het afwijken van de wetenschappelijke methode op die manier juist goede effecten hebben. Het uiteindelijke doel, het verkrijgen van kennis is daarom ermee gediend.

 

Ten tweede kunnen we uit Dijksmans onderzoek opmaken dat in de wetenschap de coöperatie het wint van concurrentie. Coöperatie zorgt voor de stapeling van kennis, waarbij de onderzoeken van wetenschappelijke voorgangers het fundament vormen. Het doel van de wetenschap blijft immers om zoveel mogelijk academische kennis te vergaren - samen met anderen en het liefste zo snel mogelijk.