Visionair – Pagina 357 – de blik op oneindig

Spioneren met kwantumverstrengeld licht

1 reactie / Geopolitiek, Wetenschap / Door Germen Roding / 2 maart 2011 2 maart 2011

Aan kwantumverstrengeld licht merk je als buitenstaander niets. Alleen als je de effecten van twee bundels verstrengelde deeltjes met elkaar vergelijkt, kan je uitvinden dat er een correlatie is. Een slimme uitvinder bedacht een toepassing. Onmerkbaar kwantumgemerkt licht…

Kwantumverstrengeling
Kwantummechanica is niet-deterministisch: het is niet mogelijk exact te voorspellen wat er uitkomt als je een kwantumdeeltje meet. Een gruwel in de ogen van elke rechtgeaarde natuurkundige. Einstein bedacht daarom de Einstein-Podolsky-Rosen paradox om Niels Bohr en zijn kwantummechanica voor eens en voor altijd te ontkrachten. Als je twee kwantumdeeltjes met elkaar verstrengelt en vervolgens laat gaan, bepaalt de meting aan het ene deeltje hoe het andere deeltje zich gedraagt. Ook al bevinden deze deeltjes zich honderden kilometers uit elkaar (het meetrecord staat nu op 144 km). Deze invloed (als dat het is) reist sneller dan het licht, onmogelijk volgens de relativiteitstheorie.

Onzichtbaar gemerkt licht
Het hoe en waarom achter kwantumverstrengeling bezorgt natuurkundigen al tachtig jaar hoofdpijn. Wat uitvinders niet belemmert in het ontwikkelen van toepassingen van dit merkwaardige verschijnsel.

Ruis en slecht zicht is een enorm probleem op een slagveld. Amerikanen denken dit met kwantumverstrengeling op te kunnen lossen.

Zo is op dit moment al kwantumcryptografie in ontwikkeling: wie probeert kwantumverstrengelde fotonen af te luisteren, vernietigt de kwantumverstrengeling. De zender en ontvanger weten zo direct of er tijdens het zenden van de boodschap mee is geknoeid. Na Wikileaks vermoedelijk de droom van menig politicus. Een meer spectaculaire toepassing is het gebruiken van onzichtbaar gemerkt licht. Als verstrengeld licht terugkaatst, zou iemand hieraan kunnen zien dat het afkomstig is van de waarnemer zelf en dat het niet om licht uit andere bronnen gaat.

Zeker tijdens de regering-Bush zat DARPA, het onderzoeksinstituut van het Pentagon niet om geld verlegen, dus bedacht natuurkundige Seth Lloyd van het Massachusetts Institute of Technology een methode om kwantumverstrengeling op een voor militair gebruik interessante manier te gebruiken. Op een slagveld is waarnemen lastig en zitten signalen vol ruis: het onderwerp van een DARPA-onderzoeksprogramma waar Lloyd graag voor in aanmerking wilde komen. Bij het wiskundig uitwerken van zijn voorstel ontdekte hij iets absurds: de techniek werkte het beste als de kwantumverstrengeling al verbroken was. De scanner verstrengelt fotonen door met een fotonisch kristal één foton in twee -verstrengelde- fotonen te veranderen en zendt deze uit. Met een zeer gevoelige detector wordt van het teruggekaatste licht gemeten in hoeverre het kwantumverstrengeld is.

In theorie kan hiermee een miljoenmaal scherper beeld worden verkregen, aldus Lloyd. Hij verwachtte in februari 2009 dat het uiteindelijke apparaat binnen enkele jaren klaar was om te testen. Militairen zijn doorgaans niet erg mededeelzaam over strategisch gevoelige technologie, dus de stilte sindsdien kan mogelijk betekenen dat het apparaat of een kansloze mislukking, of juist een erg groot succes is…

Bron: Scientific American

Afrikanen vinden de Nederlanders vaak geschift. Voor een groot deel terecht.

Stop de heilige oorlog tegen samenwonen

13 reacties / Maatschappij, Nederland / Door Germen Roding / 2 maart 2011 2 maart 2011

Een belangrijke reden waarom er in Nederland zo veel mensen wekenlang dood liggen in huis is de subsidie voor eenzaamheid. Alleenstaanden krijgen meer bijstand dan samenwonende bijstandsgerechtigden. Als een bijstandsgerechtigde bij een familielid woont dat wel een baan heeft, wordt de uitkering zelfs stopgezet. Niet erg intelligent. Gelukkig is er een structurele oplossing.

De eenzaamheidscultuur in Nederland
Veel buitenlanders hebben de nodige problemen om zich aan te passen aan Nederland. Aan een Indiër of Afrikaan is vaak niet uit te leggen wat de inwoners van Nederland bezielt. Een belangrijke reden hiervoor is, weet ik van immigranten, de merkwaardige logica die de inboorlingen hier er op na houden.

De mens is een sociale diersoort. Mensen leven bij voorkeur in groepen, sommigen zelfs in grote groepen. Uit psychologische onderzoeken blijkt keer op keer dat mensen het gelukkigst zijn als ze veel andere mensen kennen en door ze geaccepteerd worden. Ook blijkt hoe verwoestend eenzaamheid werkt op mensen. De reden voor de populariteit voor huisdieren is dat ze een substituut-gezelschap vormen. Alhoewel ze niet in staat zijn zich mentaal in mensen te verplaatsen, geven ze toch een zekere sociale interactie en verbondenheid. Dit geldt vooral voor sociale huisdieren zoals honden.
Uit andere onderzoeken blijkt keer op keer dat mensen met en groot sociaal netwerk snel aan een nieuwe baan komen. Een goede manier om aan een groot sociaal netwerk te komen, is tussen andere mensen in te wonen.
Kortom: als immigranten uit meer sociale culturen zich achter hun oren krabben over die rare Ollanders, hebben ze domweg gelijk.

De bekrompenheid van de politieke klasse werd weer eens verblindend duidelijk bij het verkiezingsdebat tussen PVV’er De Graaf en PvdA-voorman Cohen. Triomfantelijk kraaide Cohen, duidelijk niet op zijn gemak, dat met de nieuwe kabinetsplannen (overigens nog in concept) een bijstandstrekkende groep mensen die bij elkaar woont en familie van elkaar is, er op achteruit gaat als een familielied gaat werken. De Graaf, overigens een vriendelijke, aimabele man, stamelde wat over lekken en voorlopige voorstellen. Beiden hadden niet door dat ze aan het mekkeren zijn over symptomen. Een bredere visie, een helicopterview ontbreekt totaal in de politiek.

Subsidie op eenzaamheid
Een groot probleem in Nederland is het gebrek aan sociale huurwoningen voor de zoals dat met een mooi woord heet, sociale minima. Sociale minima moeten, vindt de overheid en klaarblijkelijk ook veel Nederlanders, allen in een eigen huis wonen met eigen keuken, badkamer, slaapkamer en woonkamer. Omdat een bijstandsuitkering daarvoor veel te laag is zijn er allerlei dure ingewikkelde oplossingen bedacht, zoals huursubsidie, sociale woningbouw en allerlei bijzondere bijstandsregelingen.

Stop met werken en samenwonen te straffen, stimuleer samenwonen juist
De voor de hand liggende oplossing: schaf de idiote regel af die bijstandsgerechtigden afstraft als ze bij elkaar wonen, of nog beter: geef iedereen een basisinkomen van, zeg, zeshonderd euro, is duidelijk te hoog gegrepen voor de onvolprezen genieën die dit land regeerden en regeren. Deze mensen eenzaam in hun woning laten verkommeren of zelfs drie maanden dood laten liggen, is dan weer wel sociaal. Warmvoelend als politici vaak ten koste van belastingbetalers zijn, willen ze om dit nieuwe probleem op te lossen dan weer allerlei gesubsidieerde gezelschapsactiviteiten opzetten.

Uiteraard is er een veel simpeler oplossing: zorg dat mensen worden beloond als ze samenwonen. Als vier mensen een huis delen kunnen ze de woonlasten voor een woning door vier delen en wordt het leven veel goedkoper. Op dit moment is een alleenstaande vaak meer dan de helft van zijn of haar inkomen kwijt aan huisvesting. Zet desnoods een bemiddelingsservice in voor als mensen huisgenoten zoeken (alhoewel er geheid slimme websitebouwers op in zullen springen en zelf zoiets opzetten). Wedden dat het huizentekort als sneeuw voor de zon verdwijnt?

Metaalglas zo makkelijk bewerkbaar als plastic

2 reacties / Wetenschap / Door Germen Roding / 1 maart 2011 10 november 2021

Vroegah maakten ze nog degelijke dingen van metaal. Toen brak de plasticplaag los. Onze planeet werd verrijkt met onafzienbare hoeveelheden biologisch nauwelijks afbreekbaar plastic. Onderzoekers bereikten nu een doorbraak: metaalglas, harder dan staal, dat net zo makkelijk te bewerken is als plastic. Eindelijk verlost van de plasticplaag?

De ondergang van metaal
Metaal is de oudste kunststof die we kennen. Sterk, duurzaam, mooi en uitstekend te hergebruiken. Vooral goud, maar ook andere metalen werden keer op keer omgesmolten en in nieuwe voorwerpen omgezet. Logisch ook. Metaal is schaars en moeilijk te winnen. Geen wonder dat met de ontdekking van grote hoeveelheden brandbare zwarte smurrie de uitkomst onvermijdelijk was.

Nijvere moleculenkrakers verzonnen allerlei stofjes met de naam poly- er voor, bereid uit chemicaliën die met enkele tussenstappen afkomstig zijn van aardolie. Op een gegeven moment rijgen bepaalde bouwstenen, monomeren, zich aaneen tot kettingen of netwerken (polymeren).

De ergste, polyvinylchloride (PVC) en polyurethaan bijvoorbeeld, hebben ook chloor ingebouwd. Toegegeven: er zijn ook plasticsoorten die deze nadelen niet hebben: polyetheen (helaas massaal toegepast in plastic boodschappentasjes, maar afgezien daarvan chemisch niet erg schadelijk) en het onvolprezen keiharde en eveneens chemisch onschadelijke polycarbonaat. Plastics zijn erg goedkoop, aardolie kost met minder dan twee kwartjes per liter gewoon belachelijk weinig, dus deden fabrikanten hun best metalen en glas te verbannen uit hun producten. Ook omdat plastics zo makkelijk te bewerken zijn. Ze zijn veel zachter en er zijn geen lompe, peperdure drukpersen nodig.Thermoplasten zijn in feite gestolde vloeistoffen en kunnen door te verwarmen in hun vrom geperst worden, thermoharders reageren in hun vorm tot polymeer plastic.

Makkelijk bewerkbaar metaalglas
Met een ontdekking van onderzoeker Jan Schroers aan de Yale Universiteit is er nu een einde gekomen aan deze kwalijke trend. Eindelijk is er een harde metaalsoort die toch makkelijk te bewerken is. De truc die ze gebruiken is met metaal te veranderen in een glas. In de meeste metalen vormen de metaalatomen kristalletjes. Vorm en grootte van de kristalletjes bepalen de eigenschappen van het metaal (hoe groter, hoe stijver en brosser over het algemeen) en metaalbewerking komt in feite neer op het manipuleren van de kristalletjes. Een metaalglas is zo snel afgekoeld dat de metaalatomen geen tijd hadden om kristalletjes te vormen en als het ware zijn ingevroren. De legeringen worden gemaakt van verschillende metalen, waaronder zirkonium, nikkel, titanium en koper.

Het gevolg is dat het nieuwe materiaal net als plastic in een bepaalde houder kan worden geblazen. Plastic jerrycans, bijvoorbeeld, worden gefabriceerd door een plastic ballon in een metalen mal op te blazen tot deze de wanden raakt en vervolgens afkoelt. Tot nu toe moesten de delen van holle metalen voorwerpen aan elkaar worden gelast. Dit is duur. Ook zijn lasnaden vaak zwakker. Dat is met het nieuwe metaalglas geen issue meer. Het voordeel van blaasvormen is ook dat het extreem nauwkeurig is. Bij voornoemde lompe drukpersen worden door de enorme krachten de platen vervormd. Met de nieuwe techniek kan tot op nanoschaal worden gewerkt.

De genoemde samenstelling van een van de materialen, Zr₄₄Ti₁₁Cu₁₀Ni₁₀Be₂₅, doet vermoeden dat dit alleen in niche toepassingen, waarbij zeer grote precisie essentieel is en kosten niet zo belangrijk zijn, een succes gaat worden. Metalen als beryllium zijn schaars en met rond de duizend euro per kg extreem prijzig. Maar misschien dat de fysische principes achter dit materiaal ook met goedkope, veelgebruikte materialen, gebruikt kunnen worden. Dan zou gietmetaal plastic weer kunnen vervangen.

Bronnen:

Jan Schroers, Thomas M. Hodges, Golden Kumar, Hari Raman, Anthony J. Barnes, Quoc Pham, Theodore A. Waniuk. Thermoplastic blow molding of metals. Materials Today, 2011; 14 (1-2): 14 DOI: 10.1016/S1369-7021(11)70018-9

Science Daily

De oude London Bridge kende huizen die over de brug heen waren gebouwd.

Land kraken

4 reacties / Maatschappij, Nederland / Door Germen Roding / 1 maart 2011 1 maart 2011

Met het wettelijke verbod op op kraken is de kraakbeweging stevig in de problemen gekomen. Toch is woningactivisme hard nodig: woningbouwverenigingen besteden hun grote hoeveelheid geld aan directeurssalarissen en prestigeprojecten en laten hun woningbestand verkrotten en de huren (en koopwoningprijzen) rijzen in Amsterdam de pan uit. Wat zijn de oplossingen?

De rampzalige hypotheekrenteaftrek
In de Randstad geven gezinnen vaak meer dan de helft van hun inkomen uit aan woonlasten.

De mobiele eenheid klopt aan bij een kraakpand.

Bij alleenstaanden die zelfstandig wonen is dat soms zelfs nog meer. De hypotheekrenteaftrek, vaak gezien als een “sociale” maatregel die voorkomt dat armlastige woningbezitters geen huis meer kunnen betalen, is in werkelijkheid een prijsopdrijvend mechanisme dat vooral de hoge inkomens bevoordeelt. Ook de huren stijgen op die manier: hoe meer een huis waard is, hoe meer huur een woningeigenaar moet vragen om er wat aan te verdienen. PvdA, D’66 en Groen Links hebben dus domweg gelijk, als ze constateren dat de woningmarkt in Nederland grondig verziekt is.

De werkelijke oorzaak voor hoge woonlasten in de Randstad: schaarste aan woningen
Vooral in Amsterdam , maar in mindere mate ook in andere steden in Noord- en Zuid-Holland is er domweg meer vraag naar woningen dan er bestaan. Woningbouwcorporaties vertikken het goedkope woningen te bouwen omdat ze daar te weinig aan verdienen. Deze woningen moeten door allerlei onnodige ambtelijke bouweisen zo luxe uit worden gevoerd dat de bouwkosten de pan uit rijzen. Bij treinstations wordt nauwelijks gebouwd terwijl dit logische verkeersknooppunten zijn voor reizigers.

Ruimte genoeg
Toch is er ruimte genoeg. Zo kunnen er woningen onder (snel)wegen (20% van de oppervlakte) gebouwd worden, als daglicht via lichtkoepels of lichtbuizen aan wordt gevoerd. Ook boven wegen is nog ruimte genoeg. Bovengrondse bouw levert gezichtshinder op, maar ondergrondse bouw niet. Ook hier geldt: mensen willen wel, maar ambtelijke regels waar niemand om heeft gevraagd verbieden het.

In feite hoeven ‘slechts’ 30.000 woningen te worden gebouwd om de wachtlijsten in geheel Noord-Holland weg te werken. Kortom: wat ontbreekt zijn niet de mogelijkheden, maar de politieke wil. Zowel links als rechts zal het een rotzorg zijn wat er met woningzoekers gebeurt.

‘Links’ en ‘rechts’ vinden elkaar hier in een pervers monsterverbond. Links “beschermt” de groene ruimte, terwijl rechts verzekerd krijgt dat de particuliere woningmarkt niet instort. Linkse politici zijn niet geïnteresseerd in de middenklasse die op zoek is naar een goedkope koopwoning. Ze zijn niet zielig genoeg. Rechts ook niet, want het aantal eigen-woningzoekers is kleiner dan de gevestigde orde, die graag ziet dat hun huizen duur blijven.

De duivelse scheefwoners
In deze titanenclash komen ook huurders er bekaaid af. Voor mensen op het sociaal minimum zijn er woningen – met een wachtlijst van meer dan tien jaar. Wee het gebeente van de huurder die het waagt meer te verdienen dan de norm, hij wordt gedwongen te verhuizen. Er is een ware jihad uitgeroepen tegen de “misdadige” scheefwoner. Links ziet deze mensen als schandelijke profiteurs en rechts als uitschot dat de woningmarkt verpest. Beide partijen vinden klaarblijkelijk: gij zult u blauw betalen voor een dak boven uw hoofd.

Politiek zit muurvast, tijd voor harde actie
Het wordt tijd om de volkomen vastgeroeste politieke orde eens even grondig op te schrikken. Het recept hiervoor is als volgt. Koop een lapje grond van minstens zes bij drie meter op een gewenste locatie. Zet hier een omgebouwde zeecontainer neer met zonnepanelen, regenwateropvang en een composttoilet, kortom energieneutraal, zowel gewenst wegens PR als praktische overwegingen. Stal hierin een ongehuwde moeder met jonge bloedjes van kinderen – nog beter: een gepensioneerd paartje – en maak haar de trotse eigenaar. Kleed het huisje een beetje knus aan, geraniums, klompjes aan de voordeur, trapgeveltje voor de hoogstnoodzakelijke couleur locale. Installeer flink wat webcams om het huisje heen.

Zowel links – wegens het zieligheidsgehalte – als rechts -iemand wordt van haar eigendom afgeslagen door zwakzinnige ME-gorilla’s – zal nu zwaar in diskrediet worden gebracht.

Viva la revoluciÃ³n.

Het Zwitserse bedrijf ReVolt beweert een werkende oplaadbare zinkbatterij te hebben ontwikkeld met meer vermogen dan een lithiumbatterij.

Peak lithium: reëel of schijnprobleem?

5 reacties / Wereld, Wetenschap / Door Germen Roding / 1 maart 2011 1 maart 2011

Lithium is schaars en duur. Veel mensen maken zich zorgen of er wel genoeg lithium is voor alle elektrische auto’s. Er is echter een goede vervanger: zink. Het metaal zink wordt al veel gebruikt in de bouw en industrie. Er is honderd keer zoveel zink beschikbaar als lithium. Zink-luchtbatterijen hebben ook een hogere energiedichtheid dan lithiumbatterijen. Ook bevat zeewater onafzienbare hoeveelheden lithium. Wordt dit de doorbraak van elektrisch vervoer?

Lithiumschaarste
Lithium, het lichtste metaal dat bestaat (massief lithium blijft drijven op water – en vliegt meteen in brand) is schaars. Weliswaar zit in zeewater per aardbewoner meer dan veertig ton lithium, maar dit is door de lage concentratie zeer lastig te winnen. De winbare lithiumvoorraden zijn lager: ongeveer achtentwintig miljoen ton, dat is vier kilo per mens. Net genoeg voor één elektrische auto met lithiumbatterij per persoon. Dat is de reden dat een aantal mensen zich ernstig zorgen maken. Tot overmaat van ramp: verreweg de meeste winbare lithium zit in een opgedroogde binnenzee die zich uitstrekt over drie Zuid-Amerikaanse landen: Bolivia, Argentinië en Chili. De rest zit in China en – naar vermoedt wordt – in het door de taliban beheerste Zuid-Afghanistan. Ook vormt het lithiumrijke gebied in Bolivia, de Salar de Uyuni, een uniek en kwetsbaar natuurgebied en grote toeristische trekpleister. De Bolivianen hebben begrijpelijkerwijze weinig zin om dit schitterende gebied hetzelfde lot te laten ondergaan als het voor fosfaatmijnbouw totaal kaalgestripte Nauru. Kortom: het is slimmer om een alternatief voor lithium te zoeken.

Het vroegere eiland Incahuasi ligt in het midden van de unieke zoutvlakte Salar de Uyuni. Het volgende slachtoffer van de menselijke kortzichtigheid en fantasieloosheid? Niet als het aan de Bolivianen ligt...

Lithium uit ontziltingsfabrieken
De landen in de Sahara beschikken over weinig water, maar zeer veel zonlicht. Ideale omstandigheden dus voor ontziltingsfabrieken die als bijproduct enorme hoeveelheden pekel leveren. Deze pekel bevat hogere concentraties lithium, waardoor winning van lithium uit zeewater economisch toch haalbaar wordt. In feite wordt het natuurlijke proces dat er voor zorgde dat de Salar de Ayuni zo veel lithium concentreerde, hier herhaald. Per liter zeewater komt 0,17 ppm lithium voor. Als de pekel die vrijkomt uit het persen van zoetwater uit zeewater (fabrieken op zonne-energie kunnen dat met een efficiëntie van twee kilowattuur per kubieke meter) verder wordt ingedampt, wordt dit veel meer. Ook is lithiumchloride drie keer oplosbaarder dan de chlorides van natrium en magnesium, de belangrijkste andere metaalionen in zeewater, dus de pekel die overblijft als je flink indampt is erg rijk aan lithium. Kortom: het zou wel eens een slim idee kunnen zijn een lithiumfabriek aan een ontziltingsinstallatie te koppelen.

Zink: de oplossing?
Al tientallen jaren is bekend dat zink-lucht batterijen een zeer hoge energiedichtheid per liter kennen, om precies te zijn zelfs bijna het dubbele van lithium-ion batterijen. De reden: er komt elektriciteit vrij door de reactie van zink met zuurstof uit de lucht, die dus niet meegenomen hoeft te worden. In theorie kan de energiedichtheid met maximaal 10 kWh per liter zelfs oplopen tot die van benzine. Uiteraard is hier uitgebreid onderzoek naar gedaan, maar technische problemen hebben de toepassing tot nu toe beperkt tot wegwerpknoopcellen. Zink kent niet de milieuproblemen die met bijvoorbeeld kwik, lood en cadmium geassocieerd worden, integendeel: zink is een belangrijk sporenelement voor onder meer mensen.Energiebottleneck is de inefficiënte manier waarop zinkbatterijen weer ‘opgeladen’ moeten worden: de zuurstof moet uit het zinkoxide verwijderd worden.

Daartegenover staat dat overheden vermoedelijk erg blij zullen zijn met een zinkgebaseerd batterijsysteem. Illegaal opladen om zo accijns te ontduiken kan niet. Zink-tankstations zullen vermoedelijk bestaan uit een soort parkeervak waar auto’s op gaan staan. Het “lege” pak wordt uit de auto gehesen en vervangen door een vers pak. Althans: een dergelijk design is ontwikkeld bij de Franse autofabrikant Renault, is nu naar buiten gekomen aan de hand van een industrieel spionageschandaal waar China bij betrokken is.

Ook beweert het Zwitserse bedrijf ReVolt er in te zijn geslaagd een herlaadbare zink-lucht batterij te ontwikkelen. Andere experimentele zink-luchtbatterijen kunnen reeds tweehonderd keer herladen worden. Gezien de in theorie enorme energiedichtheid kan dit wel eens de doorbraak zijn die betaalbare elektrische auto’s mogelijk maakt – de eerder genoemde Tesla Roadster kost rond de ton. Kortom: het zogenaamde peak lithium is een schijnprobleem. Moeder Aarde biedt voldoende gulle gaven om al haar kinderen een menswaardig bestaan te geven. Zolang mensen zich tenminste ook als waardige mensen gedragen – dat wil zeggen hun geestelijke gaven en creativiteit tot het maximum benutten in plaats van deze te verspillen aan wapentuig, fatalisme en religieus dogmatisme.

Een watermolecuul. Het (hier roodgekleurde) zuurstofatoom trekt de elektronen naar zich toe dus is negatief geladen, de witte waterstofatomen juist positief.

Eendimensionaal elektrisch ijs geproduceerd

3 reacties / Wetenschap, Zonnestelsel / Door Germen Roding / 28 februari 2011 28 februari 2011

Water is één van de merkwaardigste substanties in het universum. Onderzoekers zijn er nu zelfs in geslaagd om ferroelektrisch ijs te produceren: ijs waarin watermoleculen zo zijn gericht dat ze een sterk elektrisch veld opwekken. Het ijs bestaat op dit moment nog in één dimensie: een rijtje watermoleculen achter elkaar.

Positieve en negatieve kant aan water
Watermoleculen bestaan uit een zuurstofatoom en twee waterstofatomen. De twee waterstofatomen zitten aan één kant (om precies te zijn: ze maken een hoek van 104,45 graden met elkaar, zoals u ongetwijfeld wilde weten), het zuurstofatoom aan de andere kant.

Omdat zuurstof veel harder aan elektronen trekt dan waterstof, krijgt de zuurstofkant een negatieve lading en de waterstofkant juist een positieve lading. Dit is trouwens ook de reden dat een zo licht molecuul als water bij kamertemperatuur een vloeistof is: de positieve waterstofkant en negatieve zuurstofkant van verschillende moleculen trekken elkaar sterk aan, zodat water niet zo snel verdampt.

Watermagie
Het waterijs zoals je dat in het dagelijks leven aantreft, vormt een soort kooien van waterstofmoleculen waarbij de positieve en negatieve ladingen elkaar precies uitbalanceren. Daarom is water elektrisch ook neutraal. Water in zeer dunne kanaaltjes op nanoschaal gedraagt zich echter totaal anders. De reden bijvoorbeeld dat reuzensequoia’s er in slagen om via hun capillaire haarvaten zonder ook maar één spier of pomp, water uit de bodem meer dan honderd meter hoog te transporteren. De onderzoekers Xia Zhao, Xiang-Jian Kong en La-Sheng Long van de Xiamen Universiteit zijn er in geslaagd water in een nanobuisje zo te bevriezen dat waterstof en zuurstof netjes op één rij liggen: ijs-XI. Bij vier graden vond de bevriezing plaats en vormde zich één dimensionaal, ferroelektrisch ijs. Hierbij liggen de watermoleculen allen precies in dezelfde richting.

Elektrisch ijsgeheugen
Door het elektrische veld om te draaien, tuimelen de watermoleculen om. Ze “onthouden” als het ware het veld en nemen het over, ongeveer zoals een stuk weekijzer het magnetische veld van een magneet die je er bij in de buurt houdt, overneemt: ze zijn ferro-elektrisch. Op Antarctica komt deze ijsvorm voor. Volgens sommige theorieën bevinden natuurlijke ferroelektrische ijsvormen zich ook op verre ijsrijke werelden als Uranus, Neptunus en Pluto. Het zou ongeveer honderdduizend jaar duren om driedimensionale vormen van ferroelektrisch ijs op te wekken. In het bestaan van een planeet een oogwenk, maar ver buiten de tijdsschaal van menselijke onderzoekers. Naast een eerste blik op deze bizarre en exotische ijsvorm, kunnen hiermee natuurlijk ook elektrische onderdelen en geheugens worden gebouwd.

Wie weet maken buitenaardse wezens die in een zeer koude omgeving leven wel gebruik van dit effect om ijscomputers en ijsradio’s te bouwen…

Bron: Physorg.com, PNAS

De Enterprise trekt een buitenaards ruimteschip naar zich toe met de beroemde trekstraal.

Echte tractorbeam mogelijk

1 reactie / Universum, Wetenschap, Zonnestelsel / Door Germen Roding / 28 februari 2011 28 februari 2011

Een tweetal onderzoekers bedachten een manier om met een laserstraal voorwerpen naar zich toe te trekken. En, anders dan de holle-laserstraal methode, deze methode werkt ook in het luchtledig. Wordt de trekstraal, de tractor beam uit Star Trek, dan nu echt realiteit?

Star Trek-fans kennen de tractor beam: een onmisbare accessoire van de Enterprise waarmee allerlei objecten naar het schip toegesleept kunnen worden. Een trekstraal leek tot voor kort pure science-fiction. Immers: alle elektromagnetische straling kent een moment (voor de liefhebbers: Poyntingvector) in de bewegingsrichting van de laserstraal. Met andere woorden: met een laserstraal duw je voorwerpen van je af. Wellicht ken je van de middelbare school nog het lichtmolentje: zonlicht laat een zeer licht molentje in een luchtledige stolp draaien omdat de fotonen tegen het molentje weerkaatsen.

Holle tractor beam werkt alleen in een gas
In de herfst van 2010 ontwikkelden een aantal Australiërs een methode om met een holle laserstraal kleine voorwerpen naar zich toe te trekken. De methode werkt alleen in een gas zoals lucht: het hete deel waar de laser schijnt kaatst alles weg. waardoor het voorwerp in de holle bundel blijft. Voorwerpen tot honderd keer zo zwaar als een bacterie kunnen zo verplaatst worden. Aardig, maar in het interstellaire luchtledig helpt dit natuurlijk niet erg om een oorlogsschip met agressieve aliens te enteren.

Trekstraal in vacuüm
In China, waar ook veel Star Trek fans rondlopen, hebben Jun Chen en zijn collega’s daar nu wat slimmers op gevonden, althans in theorie. Het principe werkt alleen als de laserstraal in kwestie nauwelijks tegen het deeltje aanduwt.

Als de laserbundel het voorwerp zijdelings raakt, worden dipolen op het grensvlak van het voorwerp geraakt. Als er door deze dipolen meer straling wordt verstrooid van de laserbron af gericht dan er naar toegericht, wordt het voorwerp per saldo naar de laser toegetrokken. Dit kan alleen bij bepaalde typen bundels. Het effect is heel zwak en werkt alleen als er geen gradiënt is, d.w.z. als de laserstraal niet samenkomt of zich verspreidt in het gebied waar het voorwerp zich bevindt. Ook is het bij zeer kleine deeltjes uiteraard lastig de straal precies de rand te laten raken.

Op weg naar de trekstraal
Chen denkt dat deze trekstraal erg geschikt is om nanodeeltjes mee te manipuleren. Voor stukjes antimaterie, die ontploft als deze in aanraking komt met normale materie is deze techniek uiteraard ideaal. Om een Klingon warbird of andere akelige aliens mee aan te pakken is deze trekstraal veel te zwak. Sorry, Star Trek-bedenker Gene Roddenberry. Wat dat betreft zullen we nog moeten wachten op iets als Star Treks mythische gravitonmanipulator – al lijkt het er steeds meer op dat gravitonen helemaal niet bestaan.

Waarschijnlijk bestaan er nog andere, interessanter methodes om een trekstraalachtig ding te bouwen. Zo is het vacuüm helemaal niet zo leeg als het lijkt. Zou je bijvoorbeeld de Casimir-kracht op een exotische wijze kunnen manipuleren, dan lacht Roddenberry misschien nog wel het laatst…

Om de zonachtige ster KOI-730 draaien twee planeten in dezelfde omloopbaan. Hoe lang blijft dat goed gaan?

Twee planeten delen dezelfde baan

1 reactie / Universum, Wetenschap, Zonnestelsel / Door Germen Roding / 28 februari 2011 28 februari 2011

De planeetzoekende satelliet Kepler heeft een object ontdekt dat in theorie wel zou kunnen bestaan maar voor praktisch onmogelijk werd gehouden: twee planeten in dezelfde omloopbaan. Astronomen denken dat miljarden jaren geleden een vergelijkbare planeet op de aarde is gestort.

De bestaande theorie voor planeetvorming zegt dat een planeet zijn hele omloopbaan schoonveegt. Daarom is het zonnestelsel tot voorbij de baan van Neptunus bijna helemaal vrij van puin en stof. Alleen de planetoïdengordel blijft in stand, naar vermoedt wordt omdat de reuzenplaneet Jupiter voorkomt dat het puin zich samenvoegt.

Echter: elke planeet heeft enkele zogeheten Lagrangepunten: punten waarop de zwaartekracht van de ster en de planeet elkaar in evenwicht houden. Alleen L4 en L5, de twee punten die op de onloopbaan van de planeet liggen, zijn echter stabiel: objecten blijven hier van nature hangen. In de Lagrangepunten van de aarde zweeft ruimtestof; Jupiter heeft asteroïden, de Trojanen, op beide Lagrangepunten.

Precies op die punten van het zonnestelsel KOI-730 heeft Kepler nu een tweelingplaneet ontdekt. Kepler vindt planeten door te letten op periodieke veranderingen van de helderheid van een ster. Als een planeet voor zijn ster langs trekt, verduistert hij de ster een beetje. Objecten in dezelfde omloopbaan bewegen altijd even snel. Astronomen vonden een patroon waarin op eenzesde van de periodetijd de ster nog een keer wat zwakker werd. Dit moesten daarom planeten in elkaars Lagrangepunten zijn. Het jaar duurt 9,8 dagen voor beide planeten.

Vanaf één planeet ziet de andere planeet er uit als een licht dat ten opzichte van de zon altijd op precies dezelfde plaats blijft staan. Volgens twee astronomen, Richard Gott en Edward Belbruno van Princeton is de maan op een vergelijkbare wijze ontstaan. Volgens hun theorie – ondersteund door computersimulaties – moet Theia, het planetaire object zo groot als Mars dat volgens velen vijftig miljoen jaar na de vorming van het zonnestelsel met de proto-aarde is gebotst, met lage snelheid op de aarde terecht zijn gekomen om uiteindelijk tot de vorming van de maan te hebben kunnen leiden. Dat kan alleen zijn gebeurd als Theia zich al in de baan van de proto-aarde bevond – op één van de Lagrangepunten.

De kans dat we net zo’n spectaculaire botsing gaan zien is klein. Volgens berekeningen van hun collega Bob Vanderbei blijft deze baan zeker nog zo’n 2,2 miljoen jaar stabiel.

Bron: New Scientist

Zijn evangelisch-christelijke geloof belette Maxwell niet om de vier baanbrekende Wetten van Maxwell te ontdekken en het bestaan van elektromagnetische straling te voorspellen.

Gaan wetenschap en religie samen?

17 reacties / Filosofie / Door Germen Roding / 27 februari 2011 27 februari 2011

Volgens sommige zich als verlichte denkers beschouwende mensen heeft religie per definitie een negatieve invloed op de ontwikkeling van wetenschap. Religie is immers op dogma’s gebaseerd (dogmatiek is onlosmakelijk onderdeel van theologie) en als zodanig in tegenspraak met het wetenschappelijke basisprincipe van fundamentele twijfel aan waarheden. Klopt dit of is dit een voorbarige aanname?

De koude oorlog tussen wetenschap en religie
Wetenschappers staan vaak op gespannen voet met religieuze autoriteiten. Zo durfde de Poolse monnik Mikolaj Kopernik zijn heliocentrische theorie pas na zijn dood te laten publiceren. Achteraf bleek dit een verstandige beslissing, want de roomskatholieke kerk plaatste het boek op de Index van verboden boeken. Astronoom en natuurkundige Galileo Galilei kreeg huisarrest, Baruch Spinoza kreeg het vanwege zijn vrijzinnige opvattingen zwaar aan de stok met de joodse gemeenschap en ook aan de andere kant van de Hellespont hadden en hebben de religieuze autoriteiten weinig waardering voor kafirs die de woorden van de koran of de hadith in twijfel trekken.

Wetenschap als religieuze activiteit
In feite heeft het beoefenen van wetenschap enkele religieuze trekken.

Een wetenschapper moet, als onderdeel van de wetenschappelijke methode, immers altijd bereid zijn om zijn geliefde overtuigingen op de proef te stellen en zich over te geven aan een hogere macht – de natuurwetenschappelijke werkelijkheid – als hij of zij een experiment uitvoert. Een wetenschapper gelooft (net als een gelovige over God) dat hij nooit een volledig begrip van de natuur heeft.

Als wetenschappers van deze nederige houding afdwalen, zoals Stephen Hawking en beoefenaars van de snaartheorie doen, komen ze vroeg of laat in grote wetenschappelijke problemen. Het werk aan de snaartheorie heeft bijvoorbeeld droevig weinig opgeleverd. Aan wetenschap doen vereist een haast mystieke zuiverheid van geest: is de onderzoeksvraag inderdaad zuiver en zonder bias geformuleerd? Om diepe geheimen te ontraadselen moeten wetenschappers boven hun intellectuele beperkingen en vooroordelen, kortom hun eigen ik, heenspringen. Kortom: activiteiten waar ook zen-boeddhisten, sanyassins of evangelische gelovigen zich voortdurend mee bezig houden.

Op zich is het dus niet verwonderlijk dat veel wetenschappers overtuigde gelovigen waren en zijn. Zo was Newton een verwoed astroloog en occultist, was James Clerk Maxwell een vurig christen en had ook dezelfde Galilei die het aan de stok had met de kerk, tegelijkertijd ook een sterk persoonlijk geloof.

Het essentiële verschil: twijfel en dogmatiek
Elke georganiseerde religie kent dogma’s, geloofswaarheden waaraan niet mag worden getwijfeld. Zo kent de roomskatholieke kerk en de meeste protestantse kerken een uitgebreide catechismus, reden voor de vroegere explosie aan kerkgenootschappen in Nederland. Waren ze het met een punt niet eens, dan werden ze geëxcommuniceerd en richtten ze een eigen kerk op. In wetenschappen met een dogmatische cultuur gebeurt dit overigens ook geregeld, zij het iets minder. Wee het gebeente van wetenschappers die twijfelen aan de gevestigde paradigma’s van een bepaalde wetenschappelijke stroming. Hun artikelen worden niet gepubliceerd en ook hun kansen op carriÃ¨re of onderzoeksgelden zijn vaak verkeken. Een mooi voorbeeld van sektevorming is de snaartheorie, waar de bewijzen voor ontbreken maar waarvan de aanhangers wel de natuurkundige burelen domineren.

Dogma’s als afgoderij
Religie en wetenschap kunnen pas verzoend worden als onaantastbare religieuze dogma’s worden vervangen door de werkhypotheses zoals deze in de wetenschap gebruikelijk zijn. Hier zijn ook goede religieuze redenen voor. In zowel jodndom, christendom als islam bestaan er ernstige religieuze bezwaren tegen het maken van een beeld van de godheid. Hoeveel erger dan een beeld is een dogma, waarmee de godheid wordt beperkt? Nog erger, om niet te zeggen godslasterlijk is het te beweren dat door mensen verzonnen wetten, zoals de sharia, goddelijke wetten zijn en deze te stellen boven natuurwetten, die, leert elke religie, van God afkomstig zijn.
Kortom: er zijn voldoende religieuze redenen om een einde te maken aan dogma’s.

De bezitters van deze lompe slagschepen dragen flink bij aan de schatkist.

Optimisme, eigenlijk best logisch

5 reacties / Maatschappij, Mensheid, Wereld / Door Germen Roding / 27 februari 2011 27 februari 2011

Doemdenkers beheersen het nieuws. De ijskappen op de polen brokkelen af, we vergiftigen de lucht met cee oo twee, de olie raakt nu echt op en (afhankelijk van je politieke voorkeur) het islamitische gevaar of extreemrechtse fascisten zullen Nederland, wat heet, heel Europa in een totalitaire staat veranderen. Maar… hebben ze wel gelijk? Wat als we de wereld nu vergelijken met die van dertig jaar geleden, in 1981?

Kommer en kwel
Het gaat volgens bijvoorbeeld onze collega’s van Cassandraclub van kwaad naar erger met onze natuurlijke leefomgeving. Auto’s en elektriciteitscentrales pompen megatonnen kooldioxide de lucht in. In de oceanen sneeuwt het zwerfplastic, dat zeedieren vergiftigt die de voortdurende olierampen en de dodelijke sleepnetten van de veel te grote vissersvloot overleefd hebben. Aardolie en aardgas raken steeds verder uitgeput, peak oil is aangebroken nu steeds meer olielanden de handdoek in de ring gooien en olieimporteur zijn geworden. Er komen steeds meer voedseltekorten. Drinkwatervoorraden raken uitgeput, woestijnen breiden zich uit en steeds toenemende kuddes feiten en ander vee vreten de schaarse vegetatie in de halfwoestijnen kaal.
Op de aarde wonen meer mensen dan de aarde aankan en tot overmaat van ramp groeit de bevolking in Afrika en de islamitische wereld nog steeds snel. Al die mensen verwachten een westerse levensstandaard te kunnen bereiken, maar zelfs om het tegenwoordige welvaartniveau te handhaven is er veel te weinig fossiele brandstof.

Maar tegelijkertijd…
Dertig jaar geleden zuchtte het hele Oostblok, van Karlovy Vary tot Wladiwostok, onder een meedogenloze dictatuur. In Latijns-Amerika werden meedogenloze rechtse dictators als Banzer en Pinochet met stilzwijgende Amerikaanse steun in het zadel geholpen om het communistische gevaar te keren en werden andere moordzuchtige dictators als Saddam Hussein gesteund met wapens en technologie.

Door zure regen afgestorven bossen zien we de laatste jaren steeds minder.

Het Zwarte Woud en andere bossen in Centraal Europa verwelkten door de enorme wolken verdund zwavelzuur die de op bruinkool gestookte elektriciteitscentrales in Midden-Europa uitbraakten. Pas na de val van het IJzeren Gordijn kwam naar buiten wat voor enorme milieurampen zijn aangericht in de voormalige Sovjet-Unie.

De rivieren en de lucht in Europa en Noord-Amerika zijn daarentegen nog zelden zo schoon geweest, al was daar stevige druk door organisaties als Greenpeace en groene politieke bewegingen voor nodig. Zelfs de zalm, ooit een veel voorkomende vis in de Rijn, is teruggekeerd (al zijn er nog de nodige ecologische problemen).
Er zijn in de wereld nu minder dictaturen dan ooit, zelfs de hardnekkige despoten in het Midden Oosten ruimen nu een voor een het veld en de bevolking is beter opgeleid en gezonder dan ooit. We kunnen nu technisch gesproken dingen waar science-fictionschrijvers een kwart eeuw geleden alleen maar over konden dromen. De leefomstandigheden in de wereld zijn nu aanmerkelijk beter dan ze dertig jaar geleden waren. In voormalige ontwikkelingslanden waar milieuproblemen vroeger door dictatoriale regimes onder de tafel werden geveegd, bestaan er nu actieve milieubewegingen die overheden stevig onder druk zetten. En kooldioxide? In feite zijn de laatset twintig miljoen jaar de kooldioxidegehaltes in de lucht onnatuurlijk laag, waardoor planten het veel zwaarder kregen.

Wat gaat de race winnen: menselijke inventiviteit of stompzinnigheid?
Resultaten van het verleden geven geen garantie voor de toekomst, maar in de meer ontwikkelde landen zien we een continue trend naar verbetering. Er zijn in West-Europa nauwelijks dingen te noemen die slechter zijn dan dertig jaar geleden, uitgezonderd enige sociale degradatie en de steeds schever wordende inkomensverdeling. We kunnen nu steeds meer waarde produceren met minder grondstoffen en energie. Lossen we het energievraagstuk op en sluiten we de grondstofkringlopen – en er zijn verschillende goede manieren waarop we dat nu al kunnen doen – dan hebben we in principe geen onoplosbare problemen.

Wat we kunnen doen
Hiervoor moeten wel enkele doortastende maatregelen worden genomen. Zo moet de belasting op fossiele brandstoffen nog veel verder omhoog: we zijn aan invoer nu al zeventien miljard euro per jaar kwijt.

Het verhogen van de maximumsnelheid is niet erg, voorbijscheurende SUV-rijders zijn juist grote weldoeners van de schatkist. Groen Links zou niet zo onaardig tegen deze gulle belastingbetalers moeten doen.
Als het geld van de benzineaccijns maar geheel wordt gestoken in fysieke duurzame energiebronnen (windmolens, biogasinstallaties en subsidies op zonnepanelen en zonnecollectoren) in plaats van een nieuw blik beleidsambtenaren. Ook moet er fosfaatrecycling komen. Op dit moment spoelen er miljoenen kilo’s per jaar van deze kostbare meststof in zee. Stikstof en kalium is er genoeg, maar fosfor is schaars.

We hebben hier al veel te veel mensen, dus moeten hier alleen immigranten komen waar we wat aan hebben: optimistisch, hoogopgeleid, vrij van kwaadaardige religieuze idiotie, met kennis en culturele bagage die Nederland verrijken. Niet-westers (zoals de VVD-politici zeggen omdat ze het menen en de PVV zegt omdat niet-islamitisch zeggen niet mag van de wet) is een domme eis; juist van intelligente niet-westerlingen kan je het meeste leren omdat ze een heel ander cultureel blikveld hebben. Kortom: liever een ambitieuze Vietnamese boeddhistische ingenieur of een begaafde hindoe-kunstenaar uit Karnataka. Laat Nederland, zoals het al eeuwen is, een baken van intellectuele vrijheid worden en blijven. Voor fundamentalistische dwepers is er meer dan genoeg plek elders op de wereld.