FYSISCHE INSPIRATIE IN DE PLANOLOGIE

Prof.dr.ir. Taeke M. de Jong

Wij kunnen de toekomst niet maken zonder voorspellen, maar als wij zouden kunnen voorspellen, dan zouden wij de toekomst niet kunnen maken.

WEERLEGBAARHEID EN MAAKBAARHEID

Götz Nassuth is, zo blijkt uit zijn betoog, een ingenieur, geen doctorandus.

De wetenschapstheoretische verschillen tussen de ingenieur en de doctorandus houden mij reeds 15 jaar bezig. Voor de doctorandus is "waar" wat weerlegbaar is, maar nog niet weerlegd kan worden, terwijl voor de ingenieur "waar" is wat werkt.

Hier staat het falsinficationisme tegenover het pragmatisme, met alle communicatiestoornissen van dien in de planologische praktijk en educatie op elk schaalnivau.

Ingenieur komt vooralsnog niet uit met het demarcatiecentrum van de weerlegbaarheid, omdat daarmee een ander technisch-wetenschappelijk principe, dat van de volledigheid, onbereikbaar lijkt. Hij moet handelen in onzekerheid. Hij moet denken met tal van blinde vlekken om “het plaatje compleet te krijgen. De blinde vlekken meten gevuld worden, hoe weinig wetenschappelijk verantwoord ook. De blinde vlekken van de ontwerper zijn soms zelfs niet eens in een wetenschappelijke vraagstelling uitdrukbaar.

Voor de ingenieur blijken twee uitdrukkingsmiddelen even belangrijk: woord en beeld. Voor het woord hebben wij reeds 3000 jaar geleden een geniaal alfabet ontwikkeld waarin tal van idiomen en grammatica's uitdrukbaar zijn, zonder dat daardoor het betoog bij voorbaat wordt beïnvloed. voor het beeld bestaat zoiets nog niet, al zoeken wij in Delft naar zo'n "beeldtaal": een morfologie met transformatieregels voor beelden. Als deze taal voor wetenschappelijke doeleinden beschikbaar is, worden een groot aantal ontwerpproblemen ook wetenschappelijk uitdrukbaar: zij worden daarmee toegankelijk voor wetenschapelijk onderzoek.

Dit gebrek aan morfologie speelt trouwens ook in de andere ingenieurvakken dan de onze een rol. De thermodynamica is ontstaan naar aanleiding ban ervaringen met de stoommachine. We hebben dus eerst iets gemaakt voordat wij de wetten op grond waarvan het werkte ook konden formuleren. Nu is het merkwaardig dat wij wel het gedrag van gas in de stoommachine wetenschappelijk konden beschrijven bijvoorbeeld volgens de Carnot-cyclus, maar niet de stoommachine zelf. De morfologische essentie van de stoommachine is immers de vorm van een cylinder en een zuiger. Deze voor het hele proces zo essentiele vorm komt nergens terug in de thermodynamische formules. Toch moet de ingenieur niet het gas, maar wel de stoommachine ontwerpen: dit is het cruciale punt waar de wetenschap het laar afweten en de ingenieur afhankelijk is van zijn intuitie, voorbeelden en analogieën.

Carnot-cyclus

Het analogie-denken dat in de wetenschap met zoveel scepsis wordt bekeken is in de techniek geaccepteerd zolang het werkt. De verkeerskundige schrikt er niet voor terug de zwaartekrachtformule van Newton te gebruiken om stromen van mensen te voorspellen zolang dat nuttig is. Voor het ontwerp van de nooduitgang van een bioscoop woedt een trechter met knikkers gebruikt om de hoek te bepalen waaronder de minste kans op de gevreesde boogvorming van een mensenmassa in paniek optreedt. de technicus accepteert dus fysische analogieën voor elke situatie waarin mensen niet als redelijke wezens handelen. Mensen kunnen immers in paniek raken, de situatie niet overzien, flauwvallen, zich vergissen of in zo grote aantallen optreden dat van een collectief concept geen sprake is: de wet van grote getallen neutraliseert de autonomie van het menselijk individu.

REKENING HOUDEN MET ZELDZAME EN ONWAARSCHIJNLIJKE GEVALLEN

De veiligheidskunde is bijvoorbeeld een echte ingenieurswetenschap: we hebben wel te maken met mensen, maar wat verkeerd kan gaan, gaat op een kwaad moment ook verkeerd. De mens is niet alleen een redelijk wezen, maar ook een fysiek lichaam met een bepaald gewicht dat niet door wanden heen kan gaan en tijd nodig heeft om ergens te komen. de ingenieur beschouwt mensen dan ook niet uitsluitend als mensen, maar ook als dingen. En hij doet dat graag, omdat hij als ontwerper van is opgeleid in de taal der dingen, Hij heeft tot taak mensen minder afhankelijk te maken van het direct gegevene in de natuur. Hij is zich daardoor juist meer bewust van die afhankelijkheid dan allen die zijn huizen bewonen, zijn auto's berijden en zijn voedsel eten in de waan van een menselijke almacht die alleen de ontwerper niet als vanzelfsprekend accepteert. De ingenieur is altijd intermediair tussen mensen en natuur, zoekend naar een medium waarin beide kunnen worden gevat: een omvattende mens- en natuurwetenschap waarin recht woedt gedaan aan de technische vereiste van volledigheid. dat is ook het doel van de zoektocht van Götz.

HET WAARSCHIJNLIJKE EN HET MOGELIJKE

Er is ook een verschil in de wijze waarop men naar de toekomst kijkt. De doctorandus kijkt naar de verzameling onwaarschijnlijke toekomsten. De besteerder die zich op het wenselijke richt laten wij even buiten beschouwing

Waarschijnlijke en het Mogelijke

Het onwaarschijnlijke is een belangrijk aandachtsveld voor de ingenieur. Dat het NMB-gebouw in Amsterdam-zuidoost er zo zou uitzien als het er nu uitziet kom men vooraf niet door prognose voorspellen, men moest het ontwerpen. Dat is het verschil tussen prognose en projectie. Hetzelfde geldt voorde automatisering:wie had in mijn geboortejaar 1947, tevens het geboortejaar van de halfgeleidertechnologie, het jaar namelijk waarin de Belllaboratoria de punt-contact-transistor wed uitgevonden, kunnen voorspellen welke informatierevolutie daarmee over ons wed afgeroepen? Misschien kom men in de geest van Götz wel voorspellen dat er verdichting van onwaarschijnlijke gebeurtenissen aanstaande was. Ik denk dan meteen in de sfeer van Romeins temmende voorsprong en stimulerende achterstans, Wilkinsons “Poverty and progress" en de Kondratieff-cycli van uitvindingen en ontdekkingen. Wat voor soort voorspelling is van de tweede orde: een voorspelling over de voorspelbaarheid. Is dat zinnig? Ik geloof van wel. Als men, zoals Götz zou kunnen beweren perioden kan onderscheiden waarin men beter de ingenieurs met hun projecten kan volgen, dan is dat winst.

Het is dan overigens niet zo, dat in de tijd van projecties de doctorandussen werkloos moeten toezien en in de tijd van de prognoses de ingenieurs. elke technische projectie moet immers gevolgd worden door een wetenschappelijke effectanalyse en elke prognose levert werk voor ingenieurs. Om een voorbeeld te noemen: het biologisch waarschijnlijk dat in Nederland over 10 jaar geen bomen meer groeien. Het is aan ingenieurs, zowel de Delftse als de Wageningse om hiervan een "self destroying prophecy" te maken door een onwaarschijnlijke, maar wel meer wenselijke toekomst te bedenken en te realiseren.

WAARSCHIJNLIJKGEDEN MET AFNEMEND TOEVAL

En passant zijn we daarmee op een volgend probleem gestuit: er zijn verschillende soorten (on-)waarschijnlijkheid. Zo is het fysisch onwaarschijnlijk (zij het niet onmogelijk) dat een steen de berg op rolt. Biologisch is het niet onwaarschijnlijk dat een muis de berg op loopt. Integendeel: hij zal hem -als hij op de helling woont- evenveel op- als aflopen minus de afstand tussen zijn geboorte- en sterfplaats, maar dit terzijde. Er is dus een verschil in abiotische biotische waarschijnlijkheid die ik ooit in dit instituut onder begeleiding van Götz heb ondergebracht in het zogenaamde " ABC-model" en vorig jaar nog eens als volgt heb weergaven.

Menselijke concepten (plannen, woorden. waarde e.d. ) kunnen niet buiten een functionerend hersenstelsel en dus buiten het geheel van Biotisch verschijnselen worden gedacht, terwijl deze biotische verschijnselen op hun beurt niet buiten het geheel van abiotische verschijnselen kunnen worden gedacht. wij vatten deze stelling samen als het 'ABC-model".

Omgekeerde causaliteit

Bekijken we deze figuur van buiten naar binnen, dan lijkt het leven een kleine uitzondering op de komisch-fysische causaliteit van toenemende thermodynamische wanorde. het selecteert fysisch onwaarschijnlijke mogelijkheden op grond van verworven informatie.

De opeenstapeling van thermodynamisch onwaarschijnlijke gedragingen lijkt zich dan op een bepaald doel te richten. Bij biotische verschijnselen lijkt de Oorzaak niet uitsluitend dominant over het Gevolg (determinisme:Oà G): de ”oorzaak”lijkt ook te ontstaan opdat”het ander daaruit volgt (kip en ei, finalisme: Oß G).

Zodra een organisme een reeks van op elkaar betrokken handelingen kan overzien waarvan alleen de eerste direct uitvoerbaar is, spreekt men van “conceptueel vermogen” (Harrison c.s.). Bij het conceptueel geinspireerd handelen is er sprake van “omgekeerde causaliteit”.De gevolgen zijn dominant geworden over de oorzaak:zij worden ”voorzien” en al of niet vermelden. Het doelgericht handelen omvat echter niet alle het stellen van een doel, maar ook het activeren van biotische en abiotische middelen om dat doel te bereiken. Concepten worden alleen voor andere zichtbaar door deze materiele middelen. Worden zij nu ook door deze omgevingen geheel gedetermineerd? Neen, dan zou er immers van planning en ontwerp en van een vrije component van de menselijke wil geen sprake kunnen zijn.Concepten kunnen tijdelijk en plaatselijk dominant zijn over de levenloze omgeving.

Op het hoogste niveau van menselijke planning (de aarde) worden wij geconfronteerd met een overmaat van abiotische determinatie, op het laagste niveau (de plannen van een menselijk individu en zijn eigendommen) met een overmaat aan plaatselijke en tijdelijke conceptuele dominantie (Goedman, 1978).

De ontwikkelingen op het hoogste niveau (erosie, broeikaseffect, aantasting van de ozonlaag, ontwikkeling van de wereldbevolking) zijn daarom gemakkelijker te voorspellen dan die van het laagste niveau (het kindertal en de consumptie van een enkel huishouden) omdat op dat schaalniveau het principe van de menselijke vrije wil (voluntarisme) optimaal tot zijn recht komt.

Uit deze beschouwing volgt noodzakelijk dat mensen als fysische verschijnselen moeten worden begrepen, maar dat daarmee de kous nog niet als af is.

Zodra het instrumentarium van de natuurwetenschappen ontoereikend blijkt om het menselijk gedrag te begrijpen moeten onze biologische ervaring te hulp geroepen worden en zodra ook deze tekort schiet moet de menswetenschap het mensbeeld voltooien.

Ziehier een solide wetenschapstheoretische basis waarop een planologisch betoog met fysische inspiratie gerechtvaardigd en zeker in het perspectief van de ecologische crisis noodzakelijk is, ware het niet dat Götz het hiermee niet eens lijkt te zijn. Het komt mij voor dat Götz met het natuurlijkwetenschappelijk begrip van de spreiding van mensen de kous af is. Binnen deze veronderstelde positie doorredenerend heb ik nog enkele kritische kattekeningen bij het betoog van Götz, maar ik begin bij de positie zelf.

HET BETOOG VAN GÖTZ

Ik geloof wel dat de mens een natuurverschijnsel is, maar ik geloof niet dat al het menselijke reeds in de abiotische orde herkenbaar is, zoals reeds eerder door Teillard De Chardin is verdedigd. Als ik het goed begrepen heb (maar ik ben nog niet voldoende belezen op dat gebied) is dat ook de positie van Prigogine en van Götz maar het enige argument dat ik in het betoog van Götz heb kunnen vinden is, dat de abiotische chaos in bepaalde omstandigheden geometrische patronen en regelmatige fluctuaties voortbrengt. Nu zijn geometrische patronen niet het kenmerk van orde maar van eenvoud. En orde is niet hetzelfde als eenvoud. In tegendeel.

Biologisch geordende vormen zijn slechts in zeldzame gevallen zo geometrisch als het dode kristal, maar zij hebben wel een gecompliceerde structuur die zich kenmerkt door zich bij uitwendige aanvallen handhavende en deels herstellende samenhang, een vorm van afscherming (celmembraan), interactie met de omgeving die resulteert in het selectief opnemen van materiaal, energie en informatie, een streven naar veiligheid,een componenten van de biologische orde die voor zover ik weet in de retorten van Prigogine nog niet verschenen zijn.

Götz roept Prigogine te hulp om in analogie van fluctuerende en verplaatsende abiotische structuren in vloeistoffen, fluctuerende en verplaatsende inkomensstructuren op het schaalniveau van Europa aan te tonen, maar het is de vraag of hij Prigogine daarvoor wel nodig heeft. Het resultaat is verassend en geloofwaardig, de conclusies onderschijf ik grotendeels, maar ik twijfel aan de uitgangspunten en de methode, ook al ga ik uit van een pragmatisch wetenschapsbeginsel. Dit beginsel betekent immers niet dat men uitsluitend op het resultaat let: men kijkt ook of deze “werkt”d.w.z. in verschillende omstandigheden tot bruikbaar resultaat leidt. Ik neem hoofdstuk 1 dan ook niet voetstoot aan, zoals Götz suggereert.

De ontdekking van Götz dat het patroon van dichtheidsverval analoog aan de rank-size-rule op een aantal schaalniveaus dezelfde is, is zeer treffend en noopt tot nader onderzoek. Götz beweert echter dat het patroon “kan worden teruggevonden alsof het fractalwiskunde is. Die conclusie gaat mij te ver. Er zijn immers op verschillende schaalniveaus zeer afwijkende en dynamische vormen van dichtheidsverval (bijvoorbeeld op het niveau van het individu). Verder in het betoog worden ook zeer verschillende termijnen analoog gesteld wanneer Götz eeuwen van stedelijke ontwikkelingen vergelijkt met de structuren die zich in enkele seconden bij chemische reacties vormen. Ik acht het opduiken, maar dat moet dan in een groot aantal gevallen kunnen worden aangetoond voordat men daarvan veilig kan uitgaan. Vormverwantschap berekent overigens nog geenszins ook verwantschap in structuur of functie!

Vervolgens heb ik bezwaar tegen de opvatting dat vermogenaanwas een vorm van energieopslag is en dat “energie” kan worden gemeten in termen van inkomen. Ik ga ervan uit, dat Götz niet de fysische energie volgens het SI-stelsel zoekt, maar een grootschalig analogon van energie als verklarende component van het spreidingspatroon van mensen op Noordwest-Europees niveau.

Dat analogon moet dan niet “energie” heten, omdat het in dat geval verward wordt met de “echte” energie die ook op dat schaalniveau zeer interessante en met infraroodfotografie direct registreerbare patronen vertoont. Van die energie is het door mensen gehanteerde deel slechts een gering deel: op Nederland inclusief het Continentaal Plat valt bijvoorbeeld jaarlijks een hoeveelheid zonne-energie die ongeveer gelijk is aan het totale mondiale jaarlijkse energieverbruik door mensen.

Inkomen is vervolgens voor het menselijk finale energieverbruik sinds de oliecrisis een slechte maatstaf, omdat sindsdien de relatie van het energieverbruik met het hoofdelijk inkomen is verstoord, door energiebesparing en het afnemende of regionaal zeer wisselende aandeel van de zware industrie in het inkomen. Bovendien vinden interregionale inkomens overdrachten plaats en leiden bestedingen hier tot energieverbruik elders, waardoor het regionale inkomen een twijfelachtige maatstaf wordt voor de natuurwetenschappelijke beschouwing van regio’s.

Hoewel ik nog andere kritische kanttekeningen zou kunnen plaatsen, wil ik mij hiertoe beperken.

Het analogon dat Götz in verband met de spreiding van mensen zoekt meot zich dus duidelijk onderscheiden van de fysische energie, maar dan is er ook ineens een rijkdom aan inspiratie in de fysica te vinden die Götz nog niet heeft geexploiteerd.

PLANOLOGISCHE BEGRIPPEN, GEINSPIREERD DOOR DE FYSICA

De dimensies van het energiebegrip in de fysica zijn in het praktische stelsel die van afstand (S), tijd (T) en massa (M), respectievelijk gemeten meters, seconden en kilogrammen.

De dimensies van afstand en massa zijn herkenbaar in het zwaartekrachtmodel van Newton dat al nuttige planologische toepassingen heeft gevonden.

De dimensies afstand en tijd hebben fysische dimensies brede erkenning gevonden in het planologisch onderzoek.

De analoge interpretatie van het massabegrip geeft echter aanleiding tot discussie. Laat ik eerst een overzicht van de dimensieopbouw zoals dat in mijn inleidend milieudikaat is uitgewerkt:

Door combinatie van ruimtelijke en temporele grootheden definieert men in de natuurkunde de grootheden snelheid en versnelling:

Afstand	= S	S		S
		-----	= snelheid V	-----	= versnelling A
Tijdsverloop	= T	T		T^2

Bij variabele richting zijn dit differentuaalquotienten, dergelijk complicaties laten wij echter in dit overzicht achterwege, omdat ons her slechts de opbouw der dimensies interesseert.

De andere fysische grootheden worden in het internationaal aanvaarde praktische eenhedenstelsel verder opgebouwd met de grondgrootheid massa (M). Daartoe wordt deze vermenigvuldigd met V en A:

		S		S
Massa	= M	M ---	= impuls I	M ----	= kracht K= MA
		T		T^2

Zodra een kracht in zijn omgeving een verandering heeft teweeggebracht kan men constateren dat er weg (S) (of als het deeltjes betreft: een complex van weggetjes) is afgelegd waarover die kracht effectief was, en dat dit enige tijd heeft geduurd. Door Fachtereenvolgens met die weg te vermenigvuldigen en door die tijdsduur te delen, verkrijgt men respectievelijk de verrichte energie en het opgebrachte vermogen:

S^2		S^2
M ----	= energie E	M ---	= vermogen P
T^3		T^3

Energie wordt uitgedrukt in joules (J=kg m²/sec²), vermogens in watts (W=J/sec).

Voor een planologisch energie-analogon hoeven wij dus de dimensies van ruimte en tijd niet te veranderen, het gaar om de definitie van massa. Gesteld, dat wij massa definieren als “door mensen als hoogwaardig ervaren materiaal” dan zjn er ineens een groot aantal definitiekwesties, maar wij komen daarmee in de richting van een economische definitie die bovendien aan ruimte en tijd gebonden is.

Deze oefening zal ik niet afmaken, het gaat mij namelijk niet alleen om het energieanalogon , maar ook om een aantal grootheden die in defysica niet gedefinieerd zijn, maar planologisch wel van belang. Wat zouden bijvoorbeeld MT (massa, beschikbaar gedurende een bepaalde periode), MD (massa, beschikbaar over een zeker afstand), M/T (massa per tijdseenheid) en M/D (massa per afstand) kunnen betekenen? Zeker is, dat het tweedimensionale dichtheidsbegrip in de planologie reeds een grote rol speelt: M/D²!

Fascinerend zijn vervolgens de combinaties zonder massa. Wat betekenen bijvoorbeeld TD, TD² en TD³: de tijd die beschikbaar is over een zekere afstand, over een zeker oppervlak of binnen een zeker volume?

CONCLUSIE

Götz wekt waarschijnlijk weerstanden, maar hij inspireert. Ik zeg dat ook namens Frieling die hier vanmiddag helaas niet aanwezig kon zijn. Götz poging de stad als natuurverschijnsel grijpbaar te maken krijgt toenemende actualiteit door de enorme milieuproblemen die ons bedreigen. Er moet echter op dit gebied veel meer gebeuren dan door een man kan worden opgebracht. Er moeten ook relaties worden gelegd met de statecologie.

Als wij de stad al niet als natuurverschijnsel kunnen begrijpen, hoe kunnen wij haar dan begrijpen als product van menselijke intelligentie? Sterker nog: als wij haar niet als natuurverschijnsel kunnen begrijpen, kunnen wij haar ook niet gericht beïnvloeden.