Je leest:

‘Ik vind het abstracte juist het mooiste van de wiskunde’

‘Ik vind het abstracte juist het mooiste van de wiskunde’

Auteur: | 18 december 2020
Clara Stegehuis voor NEMO Kennislink

In de media blijft fundamentele wetenschap nogal eens onderbelicht, terwijl het aan de basis ligt van toegepast onderzoek. NEMO Kennislink vraagt twee jonge onderzoekers in de fundamentele wetenschap wat zij mooi vinden aan hun werk.

Deze kerstvakantie besteden we bijzondere aandacht aan de fundamentele wetenschap. Lees ook het artikel van Leon Heuts: Waarom nutteloze kennis zo belangrijk is

Maar wat hebben we eraan? Deze vraag ligt altijd op de loer wanneer een journalist een wetenschapper interviewt. Want al die jaren aan onderzoek moet uiteindelijk toch wel leiden tot iets waar de samenleving direct de vruchten van plukt?

Anders dan bij toegepast onderzoek, werkt men bij fundamenteel onderzoek juist níet naar een onmiddellijke toepassing. Wetenschappers werken hier met het doel om nieuwe kennis en inzichten te creëren. Om te wéten hoe de wereld werkt. En dat blijft vaak niet zonder nut, want een deel van die fundamentele kennis vindt uiteindelijk hoe dan ook zijn weg naar toepassingen.

NEMO Kennislink vraagt twee van zijn Faces of Science naar het fundamentele onderzoek wat ze doen. Hoe leggen zij hun onderzoek uit als ze op een verjaardagsfeestje iemand tegenkomen?

Clara Stegehuis: “Artikelen die ik enkele jaren geleden schreef over netwerken worden nu geciteerd door wetenschappers die onderzoek doen naar de verspreiding van COVID-19”
Tessa Posthuma de Boer voor Faces of Science

‘Zelfs een sudoku is wiskunde’

Clara Stegehuis werkt als universitair docent van de Universiteit Twente aan theorieën die eigenschappen van allerlei soorten netwerken beschrijven, van sociale netwerken tot een virusuitbraak in een populatie. Ook al lijken die netwerken op het eerste gezicht niet op elkaar, Stegehuis ziet in haar werk juist de overeenkomsten. Of het nu een virale video of een besmettelijk virus is, ze houden zich min of meer aan dezelfde regels. En die regels probeert Stegehuis bloot te leggen.

In veel blogs van je gaat het over mogelijk toepassingen van de netwerktheorie. Je kijkt bijvoorbeeld hoe een video viral gaat op Twitter. In hoeverre is jouw onderzoek fundamenteel?

“Ik kijk met een wiskundige bril naar netwerken. Mijn onderzoek heeft geen directe toepassing. Als je die kennis wilt toepassen dan moet je rekening houden met de specifieke eigenschappen van een netwerk. In een netwerk van sociale contacten is het bijvoorbeeld minder waarschijnlijk dat iemand uit China een contact vormt met iemand uit Zuid-Afrika, dan met een Chinees in de buurt. Wiskundig gezien wordt zo’n netwerk veel complexer als je dat soort informatie erin stopt, daarom laten we dat vaak achterwege.”

“Ondanks het niet-realistische karakter van de netwerken in het onderzoek, kun je er interessante eigenschappen uit halen. Bijvoorbeeld dat een verspreidingsproces eigenlijk niet meer te stoppen is wanneer je een bepaald aantal ‘superverspreiders’ hebt. Ik zie nu dat artikelen die ik enkele jaren geleden schreef over de invloed van groepsstructuren in een netwerk worden geciteerd door wetenschappers die onderzoek doen naar de verspreiding van COVID-19. Dat onderzoek is te fundamenteel om precies van toepassing te zijn op deze ziekte, maar uiteindelijk heeft deze fundamentele kennis dus wel impact.”

Het netwerk van Facebookvrienden van Clara Stegehuis.
Clara Stegehuis voor NEMO Kennislink

Werk je wel aan toepassingen?

“Tijdens mijn inmiddels afgeronde promotie was ik daar niet mee bezig, maar nu probeer ik daar meer naar te kijken. Bijvoorbeeld in een project dat ik met een collega doe over de netwerkstructuur van het internet. Zij weet precies waar alle computers staan en hoe die met elkaar zijn verbonden. Voor nieuwe inzichten is het denk ik juist belangrijk om een goede balans te vinden tussen abstracte en toegepaste kennis. Het moet zo realistisch mogelijk zijn, maar toch abstract genoeg om er wiskundig mee te kunnen rekenen.”

Wat vind jij mooi aan jouw onderzoek?

“De abstractie van wiskunde vind ik mooi. Je hebt een wiskundige stelling en die is waar of niet waar. Het doel is het bewijzen of dat zo is of niet. Deze ‘zuiverheid’ vind ik fijn. En misschien hebben mijn netwerken dan niet zoveel weg van de echte wereld, toch is er een verbinding. Fundamentele kennis is doorgaans op veel praktijksituaties toepasbaar.”

“In toegepaste wetenschap is een onderzoeker veel meer met andere zaken bezig. Neem bijvoorbeeld het gedrag van proefpersonen, dat maakt resultaten in zekere zin ‘grijzer’. Resultaten zijn vaak niet zo zwart-wit als bij een zuivere stelling die ik probeer te bewijzen.”

Zie jij jezelf in een meer praktische rol? Wil je werken bij Facebook of de GGD?

“Ik denk dat praktischer werk op een andere manier uitdagend is. Je hebt een veel directere impact op de echte wereld Maar een overstap? Dat hoeft voor mij nu niet.”

Wat zijn de beste momenten in je werk?

“Nieuwe dingen uitvinden is leuk, wanneer je eerst iets bedenkt en uiteindelijk bewijst dat het echt zo zit. Op zo’n moment vallen na weken lang puzzelen allemaal stukjes op zijn plaats, er is echt een eurekamoment. Toch kan het zijn dat je een dag later een fout ontdekt en weer opnieuw moet beginnen. Als je lang zonder zo’n succes zit dan kan dit werk frustrerend zijn. Gelukkig is er dan afleiding, door onderwijs en begeleiding van studenten.”

Snappen anderen (niet-collega’s) wel waar je mee bezig bent?

“Ik probeer het tenminste zo uit te leggen dat ik niet de enige ben die het snapt.”

Wat vertel je op een verjaardagsfeestje als mensen naar je werk vragen?

“Ik zeg dat ik op de universiteit werk en onderzoek doe en onderwijs geef. Als ik dan vertel dat ik wiskundige ben hoor ik soms ‘Oh, wiskunde…’ en haakt de gesprekspartner bij voorbaat al af. Ik vind het jammer dat wiskunde zo’n slechte naam heeft. Het is veel meer dan rekensommetjes. Wiskunde heeft ongelofelijk veel toepassingen in de samenleving: zelfs een sudoku is wiskunde. Ik probeer die veelzijdigheid van het vak altijd uit te leggen.”

Lees hier alle blogs die Clara Stegehuis voor Faces of Science maakt.

Lucia Baldauf: “Fundamentele en toegepaste wetenschap staan dichter bij elkaar dan we denken.”
Inge Hoogland voor Faces of Science/NEMO Kennislink

‘Het is bizar dat we celdeling nog steeds niet begrijpen’

Lucia Baldauf is promovendus van de Technische Universiteit Delft en bestudeert biologische cellen. Ze is gefascineerd door de complexiteit van de cel. Zelfs een biologisch ‘basisbegrip’ zoals celdeling is op de kleinste schaal nog onbegrepen. Baldauf kijkt daarom met de microscoop naar afgezonderde celonderdelen zoals zogenoemde motoreiwitten, die de bewegingen van de cel tijdens een deling minutieus orchestreren.

Wat deed je in je laatste experiment?

“Je kan zeggen dat ik een racebaan voor motoreiwitten heb gebouwd, waarover ze kunnen lopen. Met een fluorescentiemicroscoop kan ik de bewegingen van die eiwitten volgen. De vraag is hoe ze zich gedragen onder verschillende omstandigheden. Ik kijk bijvoorbeeld hoe ze reageren op verschillende concentraties zout. Dat heeft invloed op de manier waarop de eiwitten samenwerken.”

Impressie van een kunstmatige cel.
Graham Johnson / BaSyC

“Ik vind het fijn dat ik mijn onderzoeksobjecten –weliswaar door een microscoop – met eigen ogen kan zien. Het wordt in zekere zin een beetje tastbaar. Ik kan mijn onderzoek beter uitleggen, ook aan mezelf.”

“Het bijzondere van motoreiwitten is dat ze alleen niet sterk genoeg zijn: ze moeten samenwerken om genoeg kracht te zetten om celdeling mogelijk te maken. Zo vormen ze samen een soort staafjes die wél sterk genoeg zijn om de buitenkant van de cel op de goede plek te krijgen. Ik wil uitvinden hoe die samenwerking verloopt.”

Heeft corona je werk veranderd?

“Het is wat lastiger geworden. In het voorjaar was het laboratorium drie maanden praktisch gesloten. Ik ben toen veel literatuur gaan lezen en artikelen gaan schrijven. Het was een goed moment om in de theorie van beeldverwerking te duiken. Dat kan ik ook prima thuis doen. Nu staan we weer op het lab, maar met een bezetting van ongeveer een derde van normaal. Dat vergt best wat organisatie. Maar het gaat, ik sta minder dan de helft van de tijd in het lab.”

Opname van epitheelcellen uit runderlongen. In het groen de microtubuli die het cytoskelet vormen. In het rood de actinefragmenten (de ‘spieren’ van de cel); de blauwe stippen zijn de celkernen.

Trok fundamenteel onderzoek je altijd aan?

“Toen ik begon met studeren dacht ik dat het heel belangrijk zou zijn dat mijn werk een toepassing heeft. Maar ik ontdekte dat het voor mij veel belangrijker is om te snappen wat er in de natuur gebeurt. Het is best bizar dat we celdeling nog steeds niet goed begrijpen. Dat feit prikkelt mij.”

Zou je het fijn vinden als het wel ooit wordt toegepast?

“Een echte ‘technische’ toepassing hoeft van mij niet, het probleem is al echt genoeg. Biologie bestaat, en celdeling is een belangrijk proces. We weten niet hoe het werkt en dát is het probleem dat we moeten oplossen.”

“Je weet natuurlijk nooit hoe dicht je bij een toepassing zit. Kijk naar de uitvinding van de laser. In eerste instantie dachten onderzoekers dat er maar weinig toepassingen zouden zijn, nu vind je ze overal in terug.”

Staan de fundamentele en praktische wetenschappen ver van elkaar af?

“Ze staan dichter bij elkaar dan we denken. Het probleem is misschien dat mensen uit beide vakgebieden een andere taal spreken. Tijdens mijn studie Technische Natuurkunde viel het me al op dat de ingenieurs waarmee ik vakken volgde heel anders over problemen dachten. Stel we kregen de opdracht om een gloeilamp te bouwen. Dan begonnen de ingenieurs meteen met het ontwerp, en de natuurkundigen vroegen zich eerst af hoe je kan verklaren dat die draad gaat gloeien door een stroom. Het lijkt daarom soms een andere wereld, zelfs als je aan hetzelfde probleem werkt.”

“Doelgericht aan een coronavaccin werken is wel iets anders dan iets leren over een cel, maar ik heb de indruk dat het meer een verschil in communicatie is dan een wezenlijk grote afstand tussen vakgebieden.”

“Je kunt als onderzoeker ook springen tussen deze werelden. In het lab waar ik tijdens mijn bachelor werkte, waren mensen met bacteriën bezig die met een bepaald eiwit een stevige emulsie vormden. Dat bleek een interessante toepassing voor voedingsmiddelen. Inmiddels is er een patent en zijn er echt bedrijven mee bezig.”

Uitgelicht door de redactie

Filosofie
Het oude normaal keert nooit meer terug

Geneeskunde
Waarom de nieuwe coronavariant zich zo snel verspreidt

Maatschappijwetenschap
‘Er valt veel te winnen met vaccineren. Benadruk dat’

Je hebt het in je blog over creativiteit. Moet je als fundamentele wetenschapper erg creatief zijn?

“Dat is zeker belangrijk. Het vergt creativiteit om een probleem op te lossen dat je niet snapt.”

Wat vertel je eigenlijk iemand op een verjaardagsfeestje als ze naar je werk vragen?

“Tja, er zijn op dit moment geen feestjes, dus dat is lekker makkelijk! Maar als ik het aan een leek moet uitleggen dan vertel ik meestal dat er heel fundamentele vragen zijn die de wetenschap al tientallen jaren wil oplossen, zoals: hoe delen cellen zich?”

“Ook vertel ik dat je dit probleem op verschillende manieren kunt oplossen. Door naar cellen als geheel te kijken, maar ook door naar de betrokken losse onderdelen van de cel te kijken. Dat laatste doe ik. Meestal reageren mensen verbaasd. Ze hadden niet verwacht dat iets wat ze op de middelbare school leerden – celdeling – eigenlijk nog steeds niet volledig is opgelost.”

Lees hier alle blogs die Lucia Baldauf voor Faces of Science maakt.

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 18 december 2020

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.