OMPUTERS 'IN HUN ACHTERUIT'
HERONTDEKKEN
AARDBEVINGEN
IN VERLEDEN
SLACHTOFFERS VAN
NATUUR EN MENS
u
Facinerende
kosmologie
DAG 20 APRIL 1974
EXTRA
Tot de grootste natuurrampen die de aarde in haar jongste
schiedenis kent, behoren de aardbevingen. Nederland is seis-
ologisch gezien een zeer rustig landje, al doen zich bij hoge
[zondering ook hier wel lichte aardschokken voor, b.v. begin
H\ in Zuid Limburg. Meerstal ligt de haard van de beving dan
g buiten ons land ook.
jjaar elders in de wereld, vooral in bepaalde zone's beteke-
n aardschokken en -bevingen nog steeds onheilspellende
[toren in het leven van miljarden mensen, waarbij desas-
»uze verwoestingen dreigen. Voor de leek komen deze angst-
njagende gebeurtenissen meer dan enige andere omvangrijke
mp als een "donderslag uit heldere hemel".
Voor de leken, maar niet meer helemaal voor de seismologen,
de wetenschap, hoewel deze pas aarzelende stapjes heeft
iet op de weg naar redelijke voorspelbaarheid van althans
are aardbevingen. In het California Institute of Technology
eft men thans nieuwe vorderingen op dit terrein geboekt.
het niet mogelijk, dat dynamiek
de aardkorst na te bootsen in
wiskundig model, zodat compu-
voorspellingen kunnen doen en
i?Igde gebieden tijdig kunnen
am ontruimd? Nog beter: zou het
ijk kunnen zijn om, ingeval
een aardbeving ziet aankomen,
middel van rekenmodellen en
tèrberekeningen zodanige "te-
fties" van geringe omvang te
dart; de spanningen in de
korst, die de oorzaak zijn van
gen, worden opgeheven, ver-
of verspreid?
vragen staan centraal in het
ui dr. Steward W. Smith van
California Institute of Technolo-
dr. William van de Lindt van
wetenschappelijke laboratorium
IBM in Los Angeles. Het is niet
l, dat Juist in die contreien
lelling voor dit onder-
ibestaat, want men vermoedt dat
weer een forse aardbeving op
is, en men heeft een bijzon-
oed studie-object bij de hand.
studieobject is de San Andreas
lijn, die zich uitstrekt van de
n Californië naar San Fran-
sn zich vervolgens in de
odem voortzet. Deze breuk-
de bron van praktisch alle
i-che verschijnselen in Noord-
ka. De beruchte aardbeving
1906, waarbij San Francisco
verwoest was het gevolg van
irschuivingen langs deze breuk-
rommelt nog steeds in en om
i Andreas breuklijn en de me
en waarnemingen wijzen er
,t de aardkorst heel langzaam*
scheurt in noordelijke rich-
Deze verschuiving is het gevolg
zich in traag tempo afspe-
proces van veranderende druk
egendruk, waarbij oplopende
nngen plotseling weerstanden
n overwinnen en met schokef-
nieuwe evenwichten in de ge
en aardkorst ontstaan,
j krachtenspel van oorzaken en
jen wordt door de genoemde ge
il nagebootst in een wiskundig
utermodel. In beelden uitge-
bestaat dit model uit twee de-
voorstelling van de „ideale"
orst, waarin de aardlagen
ia.1 op elkaar liggen gestapeld
larin zich geen seismische ac-
Q tón afspelen, en de voorstel
de San Andreas breuklijn
imgeving, uitgedrukt in zoveel
meetgegevens en de daar-
rekende gemiddelden.
Wanneer de computer deze in
wiskundige vergelijkingen en deel-
vergelijkingen uitgedrukte voorstel
lingen van de aardkorst met elkaar
combineert, is het resultaat een pa
troon van spanningsvelden, dat het
gevolg is van de verstoorde even-
wichten.
Dit resultaat kan natuurlijk nooit
nauwkeuriger zijn dan de kwaliteit
en de hoeveelheid van de verzamel
de meetgegevens, afkomstig uit de
werkelijkheid, waarmee de computer
de vele miljarden berekeningen uit
voerde. Dergelijke gecompliceerde
berekeningen, waarbij integratie en
interactie van deelprocessen in ieder
stadium van de berekening weer te
ruggevoerd moeten worden naar 'n
•eerder stadium om van daar
uit opnieuw te beginnen, zijn
uitsluitend mogelijk met behulp,
van zeer geavanceerde computers die
met een razende snelheid werken.
Zonder computers zou men er dui
zenden jaren voor nodig hebben.
Maar dit computer-patroon van
spanningsvelden is bovendien nog
maar een momentopname ofwel één
beeldje uit de film, waarmee men
eigenlijk de bewegingen in de aard
korst „uitgebeeld" zou willen zien
om daaruit voorspellingen te kun
nen doen.
Het werk van Smith en Van de
Lindt richt zich nu op het perfectio
neren van hun statische model en
vooral op het verzamelen van meet
gegevens, die in de tijd zijn veran
derd of aan 't veranderen zijn. Door
nu zoveel mogelijk meetgegevens te
introduceren verandert het statische
model in een dynamisch model. Dat
wil zeggen dat de computer greep
krijgt op de krachten, die in de rea
liteit werkzaam zijn en hun effecten
kan berekenen.
Vanzelfsprekend zouden voorspel
lingen omtrent te verwachte bevin
gen in de naatste toekomst op
grond van dit dynamisch computer
model een hoogst speculatief karak
ter hebben. Men zou eigenlijk nog
een paar zware bevingen moeten af
wachten, alvorens de Juistheid van
de aan het model ten grondslag lig
gende theorieën en redeneringen ge
vestigd te zien.
Smith en Van de Lindt vonden
echter een ingenieus en „simpel" sys
teem om een veel sneller bewijs voor
de hanteerbaarheid van het model te
leveren.
Toen zij meenden, dat het dyna
misch model tot op zekere hoogte
de realiteit benaderde, gingen zij niet
voorspellingen doen en afwachten of
die uitkwamen, maar zij zetten als
het ware de computer „in z'n achter
uit": Zij lieten de computer terug
draaien, berekenen uit welke vroege
re processen en spanningsverschijn
selen op basis van hun berekeningen
een gegeven situatie ontstaan zou
kunnen zijn.
Op deze rekenkundige computer-
reis naar het verleden wordt als 't
ware een terugdraaiende film zicht
baar, waarbij de aardschokken en
grote bevingen van vroeger weer
aanwijsbaar zouden moeten worden.
Deze „reis" werd gemaakt tot aan
het Jaar 1812.
Het ligt voor de hand, dat deze
.beelden" vager worden, naarmate
verder in het verleden wordt terugge
keken. Bij iedere verandering tre
den toevallige, niet in een wiskundig
patroon te vatten factoren en ef
fecten op. die cumulatief het „beeld"
steeds meer gaan verstoren, zodat
er uiteindelijk geen touw meer aan
vast is te knopen.
Niettemin was de aardbeving van
San Francisco van 1906 in het „te
ruggedraaide" computer-spannings
pa troon uit die tijd duidelijk aan
wijsbaar en men nam ook rond 1857
afwijkingen waar. In dat jaar trof
een gigantische aardbeving Zuid-
Califomie, waarbij de aardkorst over
een afstand van ruim driehonderd
kilometer verzakte, openscheurde en
verschoof.
In totaal werden vrijwel alle 31
aardbevingen, die het land sinds
1812 hebben geteisterd, teruggevon
den in de computer-resultaten.
Ondanks dit imponerende „terug-
voorspellen" of ..herontdekken" dur
ven de deskundigen er nog niet aan,
nu ook op basis van deze modeltech-
niek toekomstvoorspellingen (in dit
geval geen pleonasme) te gaan doen.
Het enige wat zij durven zeggen is
de geruststellende conclusie van de
computermodellen, dat de frequentie
w—v,PV<ap aardbevingen in het ge
bied van de San Andreas breuk
lijn een dalende lijn lijkt te volgen.
Verder durven de onderzoekers niet
te gaan. Het dynamisch model be
nadert de realiteit slechts tot op ze
kere hoogte en men moet. werken
met teveel onzekere factoren. De
computer is nog slechts in staat ru
we aanwijzingen te geven, die steeds
onnauwkeuriger worden naarmate
de berekeningen verder weglopen in
de nevelen van de toekomst.
Het is ook wel begrijpelijk, dat
geen voorspellingen gedaan worden
op basis van een wel betrouwbaar
lijkend computermodel, maar dat
alleen de grote lijn laat zien.
Stel. dat men op basis van het mo
del een zware aardbeving voor San
Francisco zou voorspellen voor 1976.
dan blijft de onzerheid bestaan of
dit nu misschien ook eind 1975 of
begin 1977 zou worden. Nauwkeuri
ger zijn voorspellingen (vooralsnog)
niet te maken. Zo'n voorspelling zou
een complete chaos veroorzaken. Er
zou niet meer nieuw worden geïnves
teerd of gebouwd, want het zou toch
gedoemd zijn ten onder te gaan.
Verzekeringspremies zouden toren
hoog stijgen. Het economische leven
van een miljoenenstad zou ontwricht
worden. De overheid zou zich eigen
lijk verplicht moeten voelen, tegen
die tijd de miljoenen uit de stad
te evacueren, onderbrengen buiten
de gevarenzone in een geheel nieu
we stad, ook als dit „tijdelijk" zou
zijn voor bv. twee jaar. Projecten
als die kosten miljarden, zo zij al uit
voerbaar zijn.
En dan..gebeurt er niets. Het
gaat namelijk niet om zekerheden
maar om door de computer voorspel
de waarschijnlijkheden of grond van
nog niet geteste en waterdicht Juist
bevonden onderzoekingssystemen.
In een later stadium, wanneer men
misschien met groter zekerheid op
korte termijn en nauwkeuriger in de
tijd voorspellingen als deze zou kun
nen doen, zou er al te vaak „wolf"
geroepen zijn om de mensen de
waarschuwing au serieux te doen ne-
Vooralsnog moeten we dus genoe
gen nemen met een wetenschappelijk
onderzoek dat op langere termijn
wel beloften in zich houdt, maar dat
voor de naaste toekomst geen direc
te vruchten voor de bedreigde sa
menleving kan afwerpen. Niettemin
ziet het er naar uit, dat op den duur
wellicht grote aardbevingen niet
meer als een „donderslag uit helde
re hemel" hoeven te komen.
Wetenschap en
technologie
door P. Bok
"Momentopaname" van het
spanningspatroon van de San
Andreas breuklijn uit het simula
tiemodel, zoals dat door de com
puter is weergegeven in verschil
lende symbolen, die alle een eigen
waarde uitdrukken. Op deze re-
produktie zijn de symbolen zelf
door de verkleining niet meer te
herkennen.
Aardbevingen worden tot de grote rampen gerekend.
Niet ten onrechte, want er zijn gevallen bekend van
veel meer dan 100.000 doden waarnaast gigantische
verwoestingen vaak een catastrofe voor hele volken be
tekenden. Terecht wordt er dus door zeer vele weten
schapsmensen gezocht naar methoden, om het aantal
slachtoffers te beperken door het voorspellen van be
vingen en door voorkoming daarvan, en bovendien
door technici en constructeurs die de gebouwen in de
bedreigde gebieden trachten aan te passen aan het ex
tra risico. De indruk die aardbevingsrampen maken
door hun incidenteel hoge aantallen slachtoffers staat
echter in geen verhouding tot de indruk, die een an
dere, door de mensen zelf veroorzaakte ramp ieder
jaar weer maakt en waarvoor we niet zo erg warm
plegen te lopenhet verkeer.
Over een lange reeks van jaren genomen vallen er op
aarde gemiddeld 10.000 doden per jaar door aardbe
vingen. Niet dat er ieder jaar een voorkomt met 10.000
doden, maar een forse met 100.000 slachtoffers staat
dan al garant voor het gemiddelde over tien jaren.
Catastrofale bevingen deden zich byv. voor in decem
ber 1730 in Japan, waarbij 137.000 doden vielen, bij
Kansoe in China waar het er in 1920 ruim 120.000
waren en in 1932 nog eens 70.000, in 1923 in Tokio en
Yokohama met 100.000 slachtoffers en in 1935 in Pa
kistan met 60.000 doden.
Maar zoals gezegd: het algemeen gemiddelde komt
neer op 10.000 per Jaar.
En de „menselijke natuurramp", het verkeer? In 1971,
het laatste jaar waarover statistisch betrouwbare ge
gevens bekend z\jn, vielen er over de gehele wereld
250.000 doden in het verkeer, terwijl enkele miljoenen
voor hun leven vaak zeer zwaar verminkt werden.
Dat is dus jaarlijks een dodencijfer in het verkeer dat
overeenkomt met een kwart eeuw aardbevings-slacht-
offers
De beruchte aardbeving van San Francisco in 1906
die wij in bijgaand artikel memoreerden, kostte 700
slachtoffers. In de Verenigde Staten komen thans
jaarlijks 60.000 mensen om in het verkeer!
Nog een „aardige" vergelijking. Over het aantal slacht
offers van de Vietnamese oorlog bestaat geen zeker
heid en zelfs niet een betrouwbare schatting. Wel over
de doden van de driejarige Koreaanse oorlog die woed
de van Juni 1950 tot juli 1953: 250.000. Dat betekent,
dat jaarlijks op onze wegen een steeds in hevigheid
toenemende „Koreaanse oorlog" wordt uitgevochten.
Zo gezien valt het nogal mee met de aardbevingen.
Maar daar wordt wel wat aan gedaan, doch aan onze
„eigen" rampzaligheid veel minder.
'te, dit is niet een atoomontploffing, maar een heel vredige gigantische magneet, die ijzerkorrels
Waarbij de krachtlijnen van het magnetische veld duidelijk uitkomen. De fotograaf Günther Koch
o s#' deze opname in een Hamburgse staalfabriek en won daarmee de prijs voor de beste industrie-
Een fascinerend wetenschapster
rein, dat de laatste Jaren sterk in
de belangstelling staat ook van leken
is de kosmologie, de wetenschap die
zich bezig houdt met het wezen,
de oorsprong, de ontwikkeling en de
toekomst van het heelal. Maar het is
ook een van de moeilijke weten
schapsterreinen, waarop verschillen
de zeer uiteenlopende theorieën met
elkaar om de voorrang ofwel om het
etiket „waarheid" strijden. En die
strijd wordt niet gevoerd met „gro
te" wapens, maar op basis van
uiterst subtiele verschillen in waar
nemingen, berekeningen, supposities
en conclusies. Ook de leek, die alleen
geïntereseerd is in gedachtengangen
en de resultaten waar zij heen wijzen
kan in de moderne kosmologische
vraagstukken daardoor niet meer
mathematische en fysische basis
kennis toe.
De nieuwe paperback in de Aula
reeks (uitgeverij Het Spectrum,
Utrecht) onder de titel „Moderne
Kosmologie" van de hand van prof.
D. W. Sciama van de Universiteit
van Oxofrd bedoelt dan ook wel ge
schreven te zijn voor „beginnende
studenten in de exactie wetenschap
pen en voor leken en onderzoekers
met een vergelijkbare achtergrond"
voor die leken is het een bijzonder
zware kluif. Maar wel een lekkere!
Sciama schreef de eerste editie van
dit boeiende overzicht in de Jaren
1967-1969, die in laatstgenoemd Jaar
bij de Cambridge University Press
verscheen. Dezer dagen verscheen de
Aula-versie met een appanedix. die
de nodige aanvullingen tot op heden
vermeldt. De (goede) vertaling werd
verzorgd door dr. J. A. Vreeswijk.
Sciama gaat ln zijn beschouwin
gen onomwonden uit van zijn voor
keurtheorie, die van de „big bang'
van Sanow c.s. hoewel hij
paald niet de zienswijze van de con
tinue schepping of „steady state"
schuwt van Gamow's tegenvoeter
Fred Hoyle of van kosmologen, di
andere theorieën aanhangen.
Diep wordt ingegaan op het ver
schijnsel van de roodverschuiving, die
uiteindelijk toch niet zo „eenvou
dig" is als bijvoorbeeld Hubble inder
tijd heeft aangenomen, voorts op d(
merkwaardige hemelobjecten die de
misleidende naam „quasars" hebbei
gekregen, en vooral op de merkwaar
dige verhouding tussen de hoeveel
heden waterstof en helium in het
heelal, een verhouding die wel eem
de sleutel tot de oplossing van vel
vraagstukken zou kunnen vormen.
De kern van het boek wordt ge
vormd door het achtste hoofdstuk
waar de eerste helft naar toe schrijft
en de tweede helft vanuit geschre
ven is. In deze beschouwing over de
„modellen van het heelal" wordt ook
een moeilijke maar heldere „kosmi
sche filosofie" behandeld.
(Moderne kosmologie, door D. W
Sciama; Het Spectrum, Aula paper
back nr. 21, 1974; geïllustreerd. 148
pag; f 17.50).
Een man met een leesbril zoals die geschilderd werd rond 1400
loor de Duitser Konrad von Soest. Het schilderij werd onlangs ont
dekt in een kerk in Bad Wildungen in de Bondsrepubliek. Vermoede
lijk is dit de oudste afbeelding van het gebruik van lenzen voor het
zien. Pas eeuwen later zou Van Leeuwenhoek lenzen slijpen voor
uiterst primitieve maar zeer effectieve microscopen. Vit de vondst
van dit schilderij blijkt, dat technische vaardigheden van de mens
vaak van veel oudere datum zijn dan de geschiedenisboekjes ons
voorspiegelen. Naar alle waarschijnlijkheid is de hier afgebeelde
bril vervaardigd uit geslepen beryllium of beryl, waarvan het woord
"bril" een verbastering is geworden. Brillen voor bescherming van
de ogen tegen de zon en alsstatussymbool loerden al meer dan
2000 jaar geleden gedragen.
