De vakgebieden wetenschappen en wiskunde zijn tot verbazingwekkende dingen in staat en beantwoorden enkele van de grootste en meest raadselachtige vragen op aarde. Maar wat je misschien zal choqueren is dat sommige van de meest alledaagse en ogenschijnlijk eenvoudige vragen geen echte bevestigde antwoorden van wetenschappers hebben.

Van hoe een fiets werkt tot hoeveel planeten er daadwerkelijk in het zonnestelsel zijn:dit zijn vijftien ogenschijnlijk eenvoudige vragen waar we het echte antwoord niet op weten.

1. Wat veroorzaakt statische elektriciteit?
2. Waarom gebeuren blikseminslagen?
3. Hoe werkt het paranooteffect?
4. Waarom houden we van muziek?
5. Waarom is ijs glad?
6. Hoe lang is de Amerikaanse kustlijn, of welke kustlijn dan ook?
7. Hoe werken fietsen?
8. Hoeveel planeten bevinden zich eigenlijk in ons zonnestelsel?
9. Waarom worden motten naar het licht getrokken?
10. Waarom zijn er 'rechtsen' en 'linksen'?
11. Waarom slapen we?
12. Hoe werkt de zwaartekracht?
13. Waarom spinnen katten?
14. Waarom gapen we?
15. Wat is tijd?

15. Wat veroorzaakt statische elektriciteit?

De traditionele verklaring stelt dat wanneer twee objecten met elkaar in contact komen, wrijving de elektronen van de atomen in een van de objecten slaat en deze overbrengt naar het andere object. Hierdoor blijft het eerste object over met een overschot aan positief geladen atomen en het tweede met een overschot aan negatieve elektronen. Van beide objecten kan dan worden gezegd dat ze statisch geladen zijn. Maar waarom stromen elektronen van het ene object naar het andere, in plaats van in beide richtingen te bewegen?

Zoals onderzoeker Bartosz Grzybowski van de Northwestern University vorig jaar uiteenzette in het tijdschrift Science Op statisch geladen voorwerpen bestaan ​​er plekken met zowel overtollige positieve als overtollige negatieve lading. Bovendien ontdekte hij dat hele moleculen, en niet alleen elektronen, tussen objecten leken te migreren terwijl ze tegen elkaar werden gewreven. Daarom lijkt het erop dat de krachten die betrokken zijn bij het ontstaan ​​van deze lappendeken van deeltjesmigratie nog steeds een beetje mysterieus zijn.

14. Waarom gebeuren er blikseminslagen?

Dit is een onderwerp van grote theoretische discussie. Eén theorie stelt dat wanneer ijsdeeltjes in een wolk botsen, ze uiteenvallen in kleinere deeltjes met positieve lading, en grotere deeltjes met negatieve lading. De zwaartekracht trekt vervolgens de negatief geladen deeltjes naar beneden, terwijl de opwaartse luchtstroom de positief geladen deeltjes naar de hemel tilt, wat resulteert in een onbalans. Na onderzoek van de elektrische velden in onweerswolken kregen wetenschappers echter niet de metingen die ze van een dergelijk proces hadden verwacht. Dit was de aanleiding voor de ontwikkeling van een theorie waarbij kosmische straling uit de ruimte door de wolken naar beneden schiet en negatief geladen elektronen verwijdert, maar zoals de zaken er nu voor staan, is er niet genoeg bewijs om deze op grote schaal te aanvaarden.

13. Hoe werkt het paranooteffect?

Het “Brazil Nut Effect” is een fenomeen dat voorkomt in een systeem met meerdere lichamen, zoals een kom met gemengde noten, waarbij de grootste objecten de neiging hebben naar de top van een willekeurige verdeling te stijgen.

Dit klinkt contra-intuïtief, omdat je zou denken dat het zwaardere object naar de bodem zou zinken. Maar je moet er ook rekening mee houden dat de kleinere stukjes misschien gewoon door de kieren vallen en naar de bodem druppelen. Sommigen hebben opgemerkt dat het vergelijkbaar is met de manier waarop een convectiestroom werkt, of dat deze mogelijk probeert over te gaan van een toestand met hoge energie naar een toestand met lage energie. Hoewel al deze theorieën plausibel kunnen zijn, lijken we er niet met zekerheid achter te kunnen komen waarom dit gebeurt, en tot nu toe heeft geen enkel computeralgoritme of wiskundige formule het effect kunnen reproduceren. Je zou dus kunnen zeggen dat dit probleem een ​​hele harde noot is om te kraken.

12. Waarom houden we van muziek?

In Twaalfde Nacht , stellen de woorden van Shakespeare voor dat muziek het voedsel van de liefde is. Dit roept het idee op dat muziek evolueerde als een soort menselijke paringsvertoning, op vrijwel dezelfde manier waarop paradijsvogels evolueerden om een ​​uitgebreid verenkleed te hebben. Hoewel deze redenering een grote bijdrage levert aan het verklaren waarom zelfs de meest ruige garagebands er nog steeds in slagen een vrome aanhang van groupies te krijgen, houdt ze geen rekening met een aantal aspecten. De meeste mensen kunnen bijvoorbeeld waarschijnlijk luisteren naar Susan Boyle’s ontroerende vertolking van Wild Horses zonder dat het te warm wordt in de broek. Er moet gewoon een andere reden zijn waarom mensen, en misschien ook andere dieren met hoogontwikkelde hersenen, een universele waardering voor muziek lijken te hebben. We hebben gewoon geen idee wat het is.

11. Waarom is ijs glad?

Tot voor kort werd gedacht dat de reden dat ijs glad is, is dat de druk die ontstaat door erop te stappen ervoor zorgt dat de bovenste laag smelt. Maar experimenten hebben nu aangetoond dat het gemiddelde menselijke lichaam lang niet genoeg druk uitoefent op ijs om het in vloeistof te veranderen. Ook de wrijvingskracht is uitgesloten, want als je op ijs stilstaat, blijft het glad. Dus nu druk en wrijving buiten beeld zijn, moesten wetenschappers behoorlijk creatief worden met hun verklaringen voor wat ijs glad maakt. Momenteel is hun beste inschatting dat de laag die zich bovenop het ijs vormt geen vloeistof is, maar een ‘supersolide huid’ die ervoor zorgt dat de bindingen tussen watermoleculen kunnen uitrekken zonder daadwerkelijk te breken. Er wordt aangenomen dat deze langwerpige bindingen verantwoordelijk zijn voor het genereren van een elektrostatisch veld dat het gladde effect veroorzaakt door je effectief een klein beetje van het oppervlak te laten zweven. Niet alle wetenschappers zijn het op dit punt eens, maar waar ze het wel over eens zijn, is dat deze interpretatie veel te ingewikkeld klinkt dan ze zou moeten zijn.

10. Hoe lang is de Amerikaanse kustlijn, of welke kustlijn dan ook?

Van alle simpele vragen hier is dit misschien wel de eenvoudigste, aangezien de bergen, rivieren en continenten nergens heen gaan, althans niet snel. Maar de waarheid is dat de schattingen enorm variëren, omdat talloze verschillende onderzoeken zeer verschillende antwoorden op deze vraag hebben opgeleverd. Dit hele fenomeen staat bekend als de ‘kustlijnparadox’. De kustlijnparadox is het idee dat de kustlijn van welke landmassa dan ook geen duidelijke en goed gedefinieerde lengte heeft. In wezen hangt de lengte van de kustlijn af van de methode die wordt gebruikt om deze te meten. Omdat een landmassa kenmerken en gedeelten van elke omvang heeft, van honderden meters hoog tot kleine fracties van een centimeter en lager. Bovendien is er geen voor de hand liggende grootte van het kleinste element waarrond gemeten moet worden, en daarom is er geen enkele, goed gedefinieerde omtrek van de landmassa.

9. Hoe werken fietsen?

We rijden er al tientallen jaren mee, in de verwachting dat een of ander genie weet hoe en waarom ze werken. De fietsen kunnen zelfstandig blijven staan ​​zolang ze vooruit blijven bewegen, en lang werd aangenomen dat dit het gevolg was van een natuurkundige wet die het behoud van impulsmoment wordt genoemd. Maar onlangs ging een groep ingenieurs in tegen deze theorie van het voortbewegen van de fiets. Uit hun onderzoek bleek dat deze wet niet nodig was om de fiets te laten werken. Om dit te bewijzen, bouwden de ingenieurs een aangepaste fiets die niet van het effect kon profiteren. En toch werkte de fiets. Wetenschappers zijn verbijsterd over hoe zoiets eenvoudigs voor het grootste deel van de wereld zo lang aan detectie en redenering kan ontsnappen.

8. Hoeveel planeten bevinden zich eigenlijk in ons zonnestelsel?

We weten allemaal hoe Pluto een paar jaar geleden op beroemde wijze uit de boomhut van het zonnestelsel werd geschopt, maar wat je misschien niet weet is dat de huidige telling van acht planeten en één zon voorlopig gewoon de beste schatting van de wetenschap is. Dit klinkt gek, want we hebben allemaal sinds de basisschool hetzelfde model van het zonnestelsel gezien. Maar ondanks wat je misschien gelooft, is het overgrote deel van ons zonnestelsel nog steeds niet in kaart gebracht en onbekend door de wetenschap. In feite is het gebied tussen Mercurius en de zon te helder om te zien, en het gebied voorbij Uranus is te donker. Wetenschappers vinden nog steeds met honderdduizenden nieuwe objecten in de asteroïdengordel, dus er kunnen nog talloze andere planeten zijn die we nog nooit hebben ontdekt.

7. Waarom worden motten naar het licht getrokken?

Als je ooit op de camping of in de hut bent geweest en 's nachts een verandalamp aan hebt, is de kans groot dat je een aantal motten hebt gezien die gedachteloos naar het licht lijken te stromen en er tegenaan rennen. Maar verrassend genoeg blijft de reden voor de suïcidale duikvluchten van deze insecten een totaal wetenschappelijk mysterie en de beste inschattingen waarom zijn niet eens erg goed. Sommige entomologen geloven dat motten in de richting van kunstmatige lichtbronnen zoomen omdat de lichten hun interne navigatiesystemen afwerpen. Maar deze theorie stuit op grote struikelblokken. Een groot struikelblok is dat kampvuren al zo’n 400.000 jaar bestaan. Zou natuurlijke selectie de motten niet helemaal hebben gedood, omdat hun instinct hen vertelt dat ze elke keer dat ze zich verblind voelen door het licht, moeten gaan kamikaze?

6. Waarom zijn er ‘rechtsen’ en ‘linksen’?

Een tiende van de bevolking heeft een betere motoriek met de linkerhand dan met de rechterhand, en niemand weet echt waarom linkshandigen bestaan. Maar wat dat betreft weet ook niemand echt waarom rechtsen bestaan. Zou het niet logischer zijn als iedereen even vaardig was met beide handen? Eén theorie beweert dat handigheid het gevolg is van ingewikkeldere bedrading aan de kant van de hersenen die betrokken zijn bij spraak (wat ook fijne motorische vaardigheden vereist, vergelijkbaar met het gebruik van onze handen). Omdat het spraakcentrum zich meestal in de linkerhersenhelft bevindt, die verbonden is met de rechterkant van het lichaam, zal de rechterhand bij de meeste mensen dominant zijn. De theorie over het spraakcentrum dat de handigheid controleert, krijgt echter een grote klap door het feit dat niet alle rechtshandige mensen de spraak in de linkerhersenhelft beheersen, terwijl slechts de helft van de linkshandigen dat wel doet. Dus wat verklaart die linksen wier spraakcentra zich in de linkerkant van hun hersenen bevinden?

5. Waarom slapen we?

Voor zover wij weten geniet bijna elk schepsel en dier op aarde net als mensen van slaap, maar de uren slaap variëren enorm. Dit betekent dat slaap duidelijk een sleuteldoel moet dienen voor alle levende wezens, toch? Welnu, het blijkt dat de wetenschap niet echt een concreet antwoord heeft. Wat we wel hebben is een aantal voorgestelde verklaringen voor waarom we slapen, maar wetenschappers kunnen het daar niet echt over eens worden. Er is de theorie dat de hersenen ‘opladen’ als we slapen, er is een theorie die beweert dat we dingen in onze hersenen versterken die we nodig hebben bij dagelijkse activiteiten, en een andere beweert dat we een hoop nutteloze informatie weggooien in onze hersenen als we slapen. Het lijkt alsof slaap noodzakelijk is om te overleven, maar we weten niet echt waarom.

4. Hoe werkt de zwaartekracht?

In zijn eenvoudigste vorm is de zwaartekracht een van de meest fundamentele dingen aller tijden. Je gooit iets omhoog en het komt weer naar beneden. Maar in werkelijkheid heeft zwaartekracht helemaal geen zin. Het is gek hoe de zwaartekracht tegelijkertijd zo ongelooflijk zwak en ongelooflijk sterk kan zijn. Zwaartekracht houdt het hele universum bij elkaar, en hoe ver je ook reist, het verdwijnt nooit helemaal. En toch is het de zwakste kracht die er bestaat. Weet je bijvoorbeeld wanneer je twee magneten bij elkaar brengt en ze in elkaar klikken? Die kracht is eigenlijk 10^36 keer sterker dan de zwaartekracht. Maar het grootste zwaartekrachtmysterie dat er is, is dat zodra je op het niveau van atomen, moleculen en nog kleinere dingen komt, de zwaartekracht gewoon niet meer werkt. Het is zonder twijfel een van de ware mysteries van de wetenschap.

3. Waarom spinnen katten?

Of het nu een grote kat of een kleine huiskat is, alle katten lijken te spinnen. Ze lijken te spinnen in een heleboel verschillende situaties, zoals:wanneer ze door mensen worden geaaid, wanneer ze hun kittens verzorgen en zelfs wanneer ze gestrest zijn. Dit betekent dat het lijkt alsof katten spinnen, zowel als ze blij zijn als als ze boos zijn, waardoor het moeilijk is om de ware oorsprong ervan te achterhalen. Eén mogelijkheid is dat het de botgroei bevordert. Spinnen bevat geluidsfrequenties binnen het bereik van 25 tot 150 Hertz, en van geluiden in dit bereik is aangetoond dat ze de botdichtheid verbeteren en genezing bevorderen. Omdat katten energie besparen door lange perioden te slapen, kan spinnen een energiezuinige manier zijn om spieren en botten gezond te houden zonder ze daadwerkelijk te gebruiken. Dit soort theorieën verklaren echter niet waarom katten spinnen in de weinige situaties waarin ze dat wel doen.

2. Waarom gapen we?

Geeuwen, het is iets dat je je hele leven doet als je je verveelt of moe bent. Maar de waarheid is dat niemand echt weet waarom we gapen. We weten dat geeuwen besmettelijk is en waarom dat zo is (dat komt door diepe wortels van empathie en sociale binding), maar we hebben nog steeds geen concrete reden waarom we geeuwen vertonen. Er wordt zelfs gedacht dat embryo's dit doen om het scharnier van hun kaken vorm te geven, maar de reden waarom dit gedurende het hele leven doorgaat en lijkt over te gaan naar iets dat we doen als we moe zijn, is onbekend.

1. Wat is tijd?

En de eenvoudigste vraag waarop we het antwoord niet weten, is:wat is tijd? Dit is niet eenvoudig in de zin van het beantwoorden van de vraag, maar het concept van tijd is een van de gemakkelijkste dingen om te leren die bijna iedereen begrijpt. Maar waarom bestaat het en waar komt het vandaan? Tijd wordt vaak de vierde dimensie genoemd en wordt normaal gesproken gezien als een maatstaf waarin gebeurtenissen kunnen worden geordend van het verleden via het heden naar de toekomst, maar de ware betekenis ervan is een vraag die wetenschappers voor altijd is ontgaan. Een geweldige website om te bezoeken als je meer wilt weten is www.timephysics.com.