Klik hier om naar de 'Acht Einsteintjes' terug te gaan
Klik hier om naar de overige artikelen te gaanStruktuur en genese, 2005, vol.18, p.4-6
Einstein en de psychologie
dr. Ewald VervaetOmdat Albert Einstein (1879-1955) in 1905 de natuurkunde op haar grondvesten deed schudden met maar liefst vier baanbrekende artikelen, is 2005 een Einsteinjaar. Voor Stichting Histos is dat een mooie aanleiding om aandacht te besteden aan onderwerpen op de snijlijn van Einstein als wetenschapper en de psychologie als wetenschap. Immers, Stichting Histos onderzoekt de samenhang en ontwikkeling in het menselijke denken, zowel bij het kind als in de wetenschapsgeschiedenis. In dat kader staan we stil bij de volgende onderwerpen: Einsteins wetenschapstheorie; psychologische structuren in de natuurkunde en bij het kind; Einsteins suggestie voor onderzoek naar het tijdbesef bij het kind.
1. Einsteins wetenschapstheorie
Einstein verwoordt zijn wetenschapstheorie in zijn autobiografie van 1949.[1] Die theorie is geen speculatie maar is gebaseerd op hoe houdbare theorieën in de natuurkunde tot stand zijn gekomen en nog steeds komen.
Einstein heeft een psychologisch-constructivistische kijk op kennisverwerving in het algemeen en op wetenschap in het bijzonder. Daarmee staat hij in de traditie van het constructivisme zoals dat in de psychologie vooral in het werk van de Zwitserse bioloog, ontwikkelingspsycholoog en epistemoloog Jean Piaget (1896-1980) gestalte heeft gekregen – vandaar de toepasselijkheid van het onderwerp ‘Einstein en de psychologie’.
Op p.10 en 12 van zijn autobiografie zet Einstein zijn ‘kennistheoretische credo’ uiteen. Hij acht een begrippenstelsel een ‘schepping van de mens, samen met de syntactische regels die de structuur van de begrippenstelsels uitmaken’ en ‘Alle begrippen, ook die welke het dichtst bij de ervaring staan, zijn vanuit logisch gezichtspunt bekeken vrije onderstellingen’. Betekent dat dat wetenschappers er maar op los kunnen fantaseren? Allerminst! Einstein: ‘De begrippenstelsels zijn weliswaar op zich in logisch opzicht geheel willekeurig, maar ze zijn gebonden door het doel om een zo zeker (intuïtief) en volledig mogelijke ordening van het geheel van de zintuiglijke ervaringen toe te laten’. Bovendien geldt volgens hem: ‘De begrippen en beweringen krijgen “betekenis” respectievelijk “inhoud” slechts door hun verhouding tot zintuiglijke ervaringen’.
Einstein is dus geen aanhanger van een niet-psychologisch constructivisme zoals het sociaal-constructivisme, dat in zijn extreemste vorm stelt dat er geen objectieve kennis bestaat maar dat objectieve kennis een afspraak of een conventie is – een uitkomst van onderhandelingen, belangenstrijd of wat voor tussenmenselijke interacties ook maar. Er kan geen twijfel over bestaan dat Einstein in objectieve kennis gelooft. Zo wenste hij dat al zijn theorieën onderworpen zouden worden aan empirische toetsing (bij toetsing zijn de meeste overigens houdbaar gebleken). In zijn ‘credo’ zegt hij het zo: ‘De theorie mag de ervaringsfeiten niet weerspreken’ (p.20). Dat geldt niet alleen voor zijn eigen theorieën maar ook voor die van anderen. Zo schrijft hij over de elektrodynamica en haar empirische verankerbaarheid: ‘[De Faraday-Maxwellse elektrodynamica] en haar bevestiging door de proeven van Hertz’ (p.24). Dat is niet slechts een bewering, maar zo is het inderdaad gegaan: Maxwells elektrodynamische theorie van 1865, die op Faraday’s werk voortbouwde, is door Hertz in 1888 empirisch getoetst en houdbaar bevonden.
Einsteins psychologisch-constructivistische wetenschapstheorie komt dus overeen met de feitelijke gang van zaken in de natuurkunde en haar geschiedenis. Het is dus niet zo dat Einsteins eigen theorieën, zoals die over de Brownse beweging en de speciale en algemene relativiteitstheorie, uit proeven en waarnemingen zijn voortgekomen, of dat Maxwells elektrodynamica uit Hertz’ en andere experimenten en metingen is voortgekomen. Nee, het is andersom gegaan: die theorieën waren in eerste instantie vrije producties van de menselijke geest die vervolgens aan nieuwe feiten zijn gecontroleerd en houdbaar zijn bevonden. Toch is de opvatting dat wetten, theorieën en andere inzichten uit de werkelijkheid komen, het zogeheten empirisme of, zoals Einstein het noemt, positivisme, wijdverbreid.[2] Dat niet alleen: het positivisme belemmert de wetenschappelijke vooruitgang volgens hem ernstig (p.48). Zo waren de onderzoekers Ostwald en Mach lange tijd tegen het bestaan van atomen, op positivistische gronden in plaats van, zoals het in een wetenschappelijk debat zou behoren te gaan, op grond van feiten. Einstein: ‘De afkeer van deze onderzoekers tegen de atoomtheorie is ongetwijfeld op hun positivistische filosofische instelling terug te voeren’. Ze eisten dat de hypothese ‘atoom’ uit feiten zou voortkomen in plaats van met feiten zou worden gestaafd: ‘Het vooroordeel – dat sindsdien geenszins is uitgestorven – ligt in het geloof dat de feiten alleen zonder vrije begripsmatige constructie wetenschappelijke kennis zouden kunnen en moeten leveren’. Maar Einstein begrijpt de positivistische vergissing wel: ‘Zulke misleiding is slechts daardoor mogelijk dat men zich niet gemakkelijk bewust worden kan van de vrije keuze van zulke begrippen die met het empirische materiaal verbonden schijnen te zijn doordat ze hun deugdelijkheid hebben bewezen en lang zijn gebruikt’.
Ook in 2005 is het positivisme nog niet uitgestorven. Sterker, vooral in de Nederlandse psychologie voert het positivisme de boventoon: uit IQ-scores zou een intelligentietheorie voortkomen en uit scores op persoonlijkheidsvragenlijsten een persoonlijkheidstheorie. Feitelijk is er van dat alles echter zelfs nog geen begin te zien... Ja, precies zoals Ostwald en Mach de atoomtheorie op grond van positivistische overwegingen afwezen, zo doen de positivistische psychologen dat ook met Piagets op feiten gebaseerde theorie over de intelligentie en haar ontwikkeling. Het positivisme zet de wereld dus twee maal op zijn kop: een theorie zou uit feiten voortkomen en een op feiten gebaseerde theorie wordt afgewezen!
De stelling dat een theorie door nieuwe feiten gestaafd dient te worden, kende Einstein uit eigen ervaring. Zo schrijft hij dat hij de verklaring voor de Brownse beweging heeft gevonden omdat hij op zoek ging naar feiten om de atoomtheorie empirisch te onderbouwen: ‘Mijn hoofddoel [...] was het om feiten te vinden, die het bestaan van atomen met een bepaalde eindige grootte zo veel mogelijk zouden waarborgen’ (p.46).
Einsteins wetenschapstheorie is dus in overeenstemming met de wetenschapshistorische feiten en is daarom terecht gebaseerd op de gedachte dat kennis niet uit feiten voortkomt maar een vrije schepping is van de menselijke geest, die wel nagetrokken dient te zijn aan nieuw feitenmateriaal.2. Kennisstructuren in de wetenschap en bij het kind
Aan objectieve kennis zit behalve het aspect ‘totstandkoming’ ook het aspect ‘samenhang’. Ook daar heeft Einstein over geschreven en ook dat is in zijn werk terug te vinden. We citeren weer uit zijn autobiografie.
Er is een wezenlijk verschil tussen het van buiten kennen van een telefoonboek en het begrijpen van een theorie. In het eerste geval spreekt men slechts zijn geheugen aan, dat men vult met weetjes waar verder geen samenhang tussen bestaat. Zelfs als men de telefoonnummers van 10.000 personen en instellingen kent, dan nog kan men niet voorspellen wat het nummer van de 10.001ste persoon of instelling zal zijn. In een theorie daarentegen zit samenhang en zodra men die heeft en begrijpt kan men voorspellingen doen. Als je weet dat en begrijpt waarom 2+3=5, 20+30=50, dan is het niet lastig om te voorspellen dat ook 200+300=500, 2000+3000=5000 enzovoort. En toen Newton begreep dat en waarom Mars en de zon, Jupiter en de zon, Saturnus en de zon elkaar met een bepaalde kracht zouden aantrekken, begreep hij ook dat en waarom Jupiter en Saturnus elkaar met een bepaalde kracht zouden aantrekken, dat de aarde en de maan dat met een bepaalde kracht zouden doen, enzovoort. Het uitkomen van die voorspellingen was een reden te meer om ertoe te besluiten dat die aantrekking zus en zo zou zijn.[3]
Om te beginnen schrijft Einstein terecht over ‘causale samenhangen’ (p.4). Verklaren is namelijk een kwestie van een nog onbegrepen verschijnsel in een zodanige samenhang plaatsen, dat men het daarna beter begrijpt. Dat deed Einstein met het fotoëlektrische effect in zijn eerste artikel van 1905, met de contradicties tussen de klassieke mechanica en de elektrodynamica in zijn speciale relativiteitstheorie van 1905, met de onplaatsbaarheid van de zwaartekrachttheorie in de speciale relativiteitstheorie van 1915, enzovoort.
Dat het in het wetenschappelijke verklaren om samenhangen gaat en niet om bij elkaar geplaatste losse ideeën, blijkt heel duidelijk als Einstein tegenstrijdigheden wil opheffen. Zo voert hij als zestienjarige een beroemd gedachtenexperiment uit (p.52): ‘Als ik een lichtstraal achterna ren met snelheid c (lichtsnelheid in het vacuüm), dan zou ik zo’n lichtstraal als een rustend, ruimtelijk oscillerend elektromagnetisch veld waarnemen. Iets dergelijks schijnt er echter niet te zijn’ – een stilstaande waarnemer ziet immers een bewegende in plaats van rustende golf passeren. Hieruit zou later de speciale relativiteitstheorie voortkomen: ‘Men ziet dat in deze paradox al de kiem van de speciale relativiteitstheorie besloten ligt’.
Al met al gaat het in de wetenschap inderdaad niet om losse weetjes maar om inzichtelijke kennis en dus om verklarende samenhangen. Zulke samenhangen noemen we kennisstructuren. Welnu, als Einsteins werk één ding heeft duidelijk gemaakt, dan is het wel dat kennisstructuren er tot op het hoogste nivo zijn, namelijk als men voor ogen houdt dat Einsteins relativiteitstheorieën zeer omvattend zijn. Dat wil zeggen, de speciale relativiteitstheorie van 1905 (SR) is een synthese van Hamiltons klassieke mechanica van 1834 (KM) en Maxwells elektrodynamica van 1865 (ED), terwijl de algemene relativiteitstheorie van 1915 (AR) een synthese is van de SR en Newtons zwaartekrachttheorie van 1687 (ZK). En daar de SR, KM, ED, AR en ZK elk op zich kennisstructuren zijn, zijn er dus allerlei substructuur-structuur-relaties in het spel: de AR omvat de SR en de ZK, terwijl de SR al de KM en de ED in zich sluit. De kennisstructuur AR omvat dus vele wetten en verschijnselen. Zo omvat de KM Lagranges klassieke mechanica van 1788, eveneens een kennisstructuur, die op haar beurt Newtons mechanicawetten van 1687, Huygens’ botsingswetten van 1656 en zo meer omvat. De ED omvat de wet van Coulomb, de wet van Ampère, de wet van Faraday, de wet van het niet-bestaan van magnetische monopolen, de wet van behoud van lading, sedert Hertz’ proeven de wetten van de klassieke optica, enzovoort. En de ZK omvat verschijnselen als de getijden, de vrije val, de planeetbewegingen en dergelijke.
De AR is dus een verklarende samenhang die buitengewoon veel verschijnselen, wetten en theorieën omvat. Volgens mij is het in 2005, dus 90 jaar na haar ontstaan, nog steeds de meest omvattende kennisstructuur. Aan de andere kant van het ‘kennisspectrum’ staan kleine kinderen. Is bij hen al iets te merken van de AR en van andere structuren die daar een substructuur van zijn? Einstein en iedereen de AR begrijpt, zijn immers ook ooit kind geweest en de AR en haar substructuren moeten ergens in wortelen: doen ze dat wellicht al in het psychologische functioneren van het heel kleine kind? Het antwoord op die vraag is ja, en wel vanaf ongeveer één maand. Dan gaat het kind staren naar een voorwerp in zijn directe omgeving en dan blijft het knijpen in een voorwerp in zijn hand. Dan sluiten zich de reacties van de netvliescellen in het oog en de spieren rond de oogbollen aaneen zodat het staren mogelijk wordt. En dan sluiten zich in de vingers de tastzin en de spieren in verband met het omklemmen aaneen tot het blijven knijpen. In de eerste levensmaand zijn er slechts zintuiglijke reacties en motorische reflexen, die bovendien los van elkaar staan. Het kind functioneert dan louter biologisch[4] – pas na zulke aaneensluitingen is er sprake van een psychologisch functioneren. Die kennisstructuren heten primaire circuits.[5] In het staren en in het blijven knijpen zijn er immers psychologische kringloopjes tussen het kind en de buitenwereld. Op allerlei manieren staan die aan de grondslag van de substructuren van de AR. Het staren maakt via vele tussenstappen het observeren van de planeten, het aflezen van de stand van de wijzer van een ampèremeter, het volgen met de blik van een botsend voorwerp, en dergelijke mogelijk. En eveneens via vele tussenstappen maakt het blijven knijpen het vasthouden van een magneet, het richten van een telescoop op een planeet, en dergelijke mogelijk.
Rond een maand of vier sluiten de twee primaire circuits ‘staren naar’ en ‘blijven knijpen in’ zich aaneen tot het grijpen, wat gebaseerd is op ‘eenzijdige secundaire circuits’. In het grijpen laat het kind immers een hand gaan naar wat het ziet met zijn ogen. Enzovoort, want uit de ‘eenzijdige secundaire circuits’ ontstaan de ‘tweezijdige secundaire circuits’ (die onder meer in het verwijderen van een hindernis tot uiting komen), daaruit de ‘eenzijdige tertiaire circuits’ (die zich onder meer in het wijzen naar een voorwerp uiten), de ‘tweezijdige tertiaire circuits’ (zie onder meer het middels wijzen iemand anders ergens op attenderen), de ‘eenzijdige kwartaire circuits’ (onder meer tot uitdrukking komend in de ‘woordenschatexplosie’), enzovoort via het waarnemen van de getijden, van botsende voorwerpen en van andere verschijnselen die verklaard worden in de ZK, KM en ED. Via-via-via-via is de AR dus in de primaire circuits van het kind van één maand geworteld. En precies zoals de verschijnselen, wetten en theorieën in de wetenschap steeds meer kennis integreren en omvatten, zo is dat ook het geval met de kennisstructuren van het zich ontwikkelende kleine kind. Al met al is er van de primaire circuits van het kind van één maand tot en met Einsteins algemene relativiteitstheorie van 1915 dus een netwerk van substructuur-structuur-relaties.
In de wijze waarop Einsteins relativiteitstheorieën objectieve kennis in zich sluiten, laat zijn werk dus zien hoe wetenschappelijke kennis de gedaante van in elkaar grijpende kennisstructuren aanneemt. Niet alleen keren dergelijke substructuur-structuur-relaties bij het kind terug, maar ook liggen die wetenschappelijke kennisstructuren in het verlengde van die bij het kind.3. Einstein en psychologisch onderzoek
In de derde plaats heeft Einstein inhoudelijk een bijdrage aan de psychologie als wetenschap gegeven.
In 1928 zat Einstein in Davos een wetenschappelijk congres voor, waar ook Piaget op aanwezig was. Einstein suggereerde hem te onderzoeken welke van de begrippen ‘tijdsduur’ en ‘snelheid’ de meest fundamentele zou zijn. In de relativiteitstheorieën blijkt ‘snelheid’ immers fundamenteler te zijn dan ‘tijdsduur’, terwijl de klassieke natuurkunde van ‘tijdsduur’ en ‘afstand’ vertrekt om snelheid daarvan afgeleid te definiëren als ‘afstand per tijdseenheid’. In 1946 leidde dit tot twee boeken van Piaget, over de ontwikkeling van het tijdbesef en over opvattingen over beweging en snelheid.[6]
Het bleek duidelijk dat het kind rond een jaar of vijf wel een uitdrukkelijke notie van ‘snelheid’ heeft, maar nog niet van ‘tijdsduur’. Dat wil zeggen, van twee autootjes of personen A en B kan het vijfjarige kind zeer goed beoordelen welke van de twee het snelste is als A bijvoorbeeld B passeert nadat A eerst achter B beweegt en daarna vóór B. Zijn begrip van tijdsduur is dan echter niet temporeel maar ruimtelijk van aard. Bijvoorbeeld, A en B lopen evenwijdig naast elkaar in het bijzijn van het kind; ze vertrekken gelijktijdig vanaf dezelfde lijn en staan gelijktijdig stil, maar A is minder ver gekomen dan B. Piaget: ‘Zijn we op hetzelfde moment vertrokken?’ – kind: ‘Ja’ – Piaget: ‘Zijn we op hetzelfde moment gestopt?’ – kind: ‘Nee’ – Piaget: ‘Waarom?’ – kind: ‘Die (A) is het eerste gestopt’.[7] Rond een jaar of vijf is ‘tijdsduur’ dus een kwestie van afgelegde weg. De vijfjarige heeft van tijdsduur een ruimtelijke opvatting: ondanks gelijktijdig stoppen zou degene die de kortste weg heeft afgelegd in een bepaald tijdsbestek, daar ook de minste tijd voor nodig hebben gehad. Ten aanzien van leeftijd blijkt iets dergelijks. De ruimtelijke factor is dan niet afgelegde weg maar lichaamsgrootte. Zo meent een kind van vier jaar en negen maanden dat zijn oudere broer de oudste is ‘omdat hij de grootste is’. Zelf zou hij ouder kunnen worden dan hem: ‘Als ik veel soep eet, ga ik hem voorbij’ – Piaget: ‘Hoe weet men of iemand ouder is? – kind: ‘Omdat men groter is’ – Piaget: ‘Weet je van je papa en je opa wie de oudste is?’ – kind: ‘Alletwee even oud’ – Piaget: ‘Waarom’ – kind: ‘Omdat ze even groot zijn’.[8]
Wat de relativistische tijd betreft concludeert Piaget dat het snelheidsbegrip kennelijk niet alleen meer bestand was tegen de relativistische revolutie in de natuurkunde dan het tijdsbegrip (‘tijdsduren zetten uit bij grote snelheden’), maar ook dat de wortels van die bestendigheid in de psychologische ontwikkeling bij het kind liggen: ‘De relativistische tijd is dus slechts een uitbreiding tot hoge snelheden […] van een beginsel dat reeds geldig is vanaf de meest bescheiden stadia van de vorming van de natuurkundige en psychologische tijd, vanaf de genese van de tijd bij het kleine kind’.[9]
Noten
1 Albert Einstein: philosopher-scientist (red. P.A. Schilpp), Cambridge, University Press, 1949, p.2-95 (de Duitstalige versie staat op de even, de Engelstalige versie op de oneven bladzijden). De verwijzingen zijn naar de Duitstalige, Einsteins oorspronkelijke tekst. De Nederlandse vertalingen in dit artikel zijn van de huidige schrijver. Terug naar de tekst
2 Wat Einstein als positivisme aanduidt, wordt gewoonlijk empirisme genoemd: kennis zou uit empirische feiten voortkomen. Het hedendaagse positivisme is een bijzondere vorm van empirisme: door de waarnemingen getalsmatig uit te rusten (zonder dat achter die getalsmatigheid een natuurkundige, psychologische of anderszins inhoudelijke gedachte zit) zouden de feiten gemakkelijker en/of eenduidiger tot wetten, theorieën of en andere inzichten leiden. Terug naar de tekst
3 Namelijk dat de kracht recht evenredig is met elk van de twee massa’s en omgekeerd evenredig met het kwadraat van de afstand tussen hun zwaartepunten. Terug naar de tekst
4 Hier zijn enkele uitzonderingen op, die de regel echter bevestigen. Al meteen na geboorte wordt het kind onder meer graag gewiegd en hoort het graag de stem van zijn moeder. Deze psychologische reacties zijn te verklaren vanuit de psychologische ontwikkeling in de baarmoeder; zie E. Vervaet, Groeienderwijs; psychologie van 0 tot 3, Amsterdam, Ambo, 2002 (derde druk: 2004), paragraaf 1.5. Terug naar de tekst
5 Voor de primaire en volgende circuits zie Groeienderwijs (op.cit), hoofdstuk 12. Terug naar de tekst
6 J. Piaget, Le développement de la notion de temps chez l’enfant, Parijs, PUF, 1946; J. Piaget, Les notions de mouvement et de vitesse chez l’enfant, Parijs, PUF, 1946. Op p.v van het eerste boek schrijft Piaget: ‘Is de subjectieve tijdsintuïtie primitief of afgeleid en hoort ze onmiddellijk bij met de subjectieve snelheidsintuïtie of niet?’. Terug naar de tekst
7 Notion de temps (op.cit), p.39. Terug naar de tekst
8 Notion de temps (op.cit), p.212. Terug naar de tekst
9 Notion de temps (op.cit), p.298. Terug naar de tekstKlik hier om naar de 'Acht Einsteintjes' terug te gaan
Klik hier om naar de overige artikelen te gaan