Emergentie en ruimtelijke verscheidenheid -
De fysische geografie als autonome wetenschap

F.J.P.M. Kwaad,
fysisch-geograaf

 e-mail

Andere websites van de auteur
Publications in physical geography by F.J.P.M. Kwaad
Physical geography in The Netherlands, 1978-1987
Soil Erosion Images - Bodemerosie in Beeld
Salt weathering (zoutverwering)
Het NAP-niveau - De geschiedenis van het Normaal Amsterdams Peil
Het ontstaan van West-Friesland
De veenbedekking van West-Friesland
Hoorn en het binnenwater (Het ontstaan en de vroegste geschiedenis van Hoorn)


  "Earth pyramids" in Wallis, Zwitserland
 

Inleiding
De fysische geografie bestudeert de landschappelijke verschijnselen zoals ze zich in hun onderlinge samenhang aan ons voordoen in zgn. natuurlijke regio's, zoals de Veluwe, de Betuwe, West-Friesland, Zuid-Limburg, de Ardennen, de Alpen, de Himalaya, het Chinese lössplateau, de Sahara, het stroomgebied van de Rijn. De fysische geografie richt zich dus op het natuurlandschap en op de natuurlijke aspecten van het cultuurlandschap, met inbegrip van de invloed van de mens op de natuurlijke processen in het landschap.

Landschappen zijn voortdurend onderhevig aan veranderingen, door twee oorzaken:
(a) de condities, zoals het klimaat, kunnen veranderen, waardoor aard en intensiteit van de landschapsvormende processen kunnen veranderen (denk bv. aan de IJstijden waardoor de heuvelruggen van Midden-Nederland zijn opgestuwd), 
(b) onder gelijkblijvende condities maken de altijd werkzame processen van verwering, erosie en sedimentatie dat het landschap wordt afgebroken (berglandschappen), en elders door sedimentatie weer wordt opgebouwd (kustvlakten en rivierdelta's).

De veranderingen onder (a) en (b) kunnen langzaam en geleidelijk (verwering, erosie) of sprongsgewijs en snel (bergstortingen, vulkanische uitbarstingen) verlopen.
Op een bepaalde tijdschaal beschouwd, is er ook sprake van natuurlijke evenwichten in het landschap (de rivierbedding is aangepast aan de hoeveelheid rivierwater).

De fysische geografie beoogt de geschiedenis van het landschap van natuurlijke regio's te reconstrueren, vast te stellen welke processen daarbij een rol hebben gespeeld, welke condities (zoals klimaat) er in het verleden hebben geheerst en welke evenwichten hebben bestaan of nog bestaan. Zo leidt de fysische geografie tot gebiedsgebonden kennis, maar tegelijk is de fysische geografie op zoek naar wetmatigheden in het ontstaan en de ontwikkeling van de landschappelijke verschijnselen. De fysische geografie kan worden opgesplitst in een aantal deelwetenschappen, zoals de geomorfologie, de klimatologie, de hydrologie en de landschapsecologie, en maakt gebruik van de resultaten van andere wetenschappen zoals de geologie, de biologie en de bodemkunde.

Marokko Erosie
Tijdens een zware regenbui in het Rifgebergte, Marokko
 

Status van de fysische geografie
Zijn de fysische geografie, de geomorfologie, de bodemkunde, de landschapsecologie autonome wetenschappen of gaat het in de grond van de zaak om toegepaste natuur- en scheikunde? Deze vraag kan ook ruimer worden geformuleerd: Waarom zijn er eigenlijk zo veel verschillende empirische wetenschappen? De natuur is toch één? Corresponderen de verschillende empirische wetenschappen met bepaalde wélomschreven domeinen in de werkelijkheid die zij bestuderen? Bestaat er een samenhang tussen de empirische wetenschappen of staan zij los van elkaar? Maken zij gebruik van elkaars resultaten (zgn. hulpwetenschappen)? Staan de verschillende empirische wetenschappen naast elkaar, vormen zij een 'horizontaal' netwerk of vormen zij een 'verticale', hiërarchisch opgebouwde structuur die correspondeert met een hiërarchische structuur in de natuur, met de natuurkunde aan de basis en de geschiedenis aan de top? Kunnen wetenschappen die hoger in de hiërarchie staan worden herleid tot wetenschappen die lager staan (reductionisme) of zijn de verschillende empirische wetenschappen autonoom t.o.v. elkaar? Het reductionisme impliceert, dat de wetenschappen die hoger in de hiërarchie staan, volledig kunnen worden afgeleid uit de meer fundamentele wetenschappen. Als dat zo is, waarom hebben we dan nog andere wetenschappen dan de natuurkunde nodig? Het reductionisme wordt uitvoerig behandeld (en, als in principe mogelijk, verdedigd) door de filosoof Nagel in diens standaardwerk 'The structure of science' (1979). Of reductie bij de huidige stand van de wetenschap zinvol en wenselijk is, of je er altijd wijzer van wordt, is volgens Nagel een andere vraag. De laatste jaren is met de opkomst van het systeemdenken (Von Bertalanffy) het reductionisme meer en meer in diskrediet geraakt en is de aanhang van het holisme (Het geheel is meer dan de som van de delen) gegroeid.

Vraag: Als er sprake is van een hiërarchie in de natuur en in de empirische wetenschappen, hoe komen dan de overgangen tussen de verschillende niveaus van de hiërarchie tot stand? Hoe kan uit de eindeloze herhaling van zetten die wordt beschreven door de natuurkunde ooit iets nieuws voortkomen, zoals het leven op aarde? De natuurwetten geven hiervoor geen verklaring. Een huis is meer dan een stapel bakstenen. Een melodie is meer dan een verzameling losse noten. Een levend wezen is meer dan een verzameling cellen. Een cel is meer dan een verzameling moleculen. Een rivier is meer dan een verzameling watermoleculen. Er is sprake van een ordening, een structuur. Het geheel is meer dan een optelsom van de delen. Bij het tot stand komen van de ordening van bouwstenen tot een groter geheel duiken nieuwe eigenschappen op, nl. die van het gevormde geheel. Dit wordt emergentie genoemd en de eigenschappen van het geheel emergente eigenschappen. De kenmerken en eigenschappen van het geheel kunnen niet volledig worden herleid tot of afgeleid uit de eigenschappen van de samenstellende delen. Om het geheel, b.v. het landschap, te begrijpen moet het geheel op zijn eigen niveau worden bestudeerd. Het moet niet de primaire bekommernis zijn van de fysisch-geograaf om de landschappelijke verschijnselen te herleiden tot fysische en chemische verschijnselen op (sub)moleculair niveau. Dat moet óók gebeuren, maar daarmee ben je er niet.

Reductionisme = het verklaren van verschijnselen die zich voordoen op een bepaald niveau van een (veronderstelde) hiërarchie in de natuur, door de verschijnselen te herleiden tot het eerst lagere niveau van de hiërarchie, en zo vervolgens, tot het niveau van de elementaire deeltjes (het geheel is gelijk aan de som van de delen)

Holisme = het verklaren van verschijnselen op het niveau van de verschijnselen zelf; het holisme sluit niet uit dat de natuur een hiërarchische structuur (holarchie) heeft, maar op ieder niveau van de hiërarchie gelden eigen wetten plus de wetten die gelden voor de lagere niveaus (het geheel is meer dan de som van de delen)

Hoe komt een geheel tot stand uit de bouwstenen? Hoe is ooit tijdens de evolutie de organisatie van moleculen tot organismen tot stand gekomen? Toevallig? Geeft de chaostheorie hiervoor misschien een bevredigende verklaring? De natuurkunde predikt onveranderlijkheid en herhaling, de chaostheorie verandering en het systeemdenken zelforganisatie en evenwicht.

Een interessante vraag is: Heeft het 'meerdere' geen antecedenten? Waar komt het vandaan? Hoe komt het tot stand? Wat gebeurt er bij de overgang van het microscopische domein naar het macroscopische domein? Ligt daar een discontinuïteit, een sprong? Op welke manier komt een zodanige organisatie van atomen en moleculen (of van elementaire deeltjes) tot stand dat het resultaat iets nieuws is, b.v. een vulkaan? Ligt de vulkaan 'besloten' in de elementaire deeltjes? Is het vraagstuk van de emergentie niet een artefact van de werkwijze van de natuurkundigen? Als je bij het zoeken naar de elementaire bouwstenen van de natuur buiten beschouwing laat hoe de wereld op macroscopisch niveau in elkaar zit, dan is het logisch dat de macroscopische verschijnselen niet kunnen worden herleid tot of afgeleid uit de elementaire bouwstenen. Als je een huis sloopt, dan houd je een stapel bakstenen over. Uit de hoop stenen kan niet worden afgeleid, hoe het huis er heeft uitgezien. Met dezelfde bouwstenen kunnen heel verschillende bouwwerken worden gemaakt. Kennis van de bouwstenen leidt slechts tot een beperkt inzicht in aard en wezen van het bouwwerk.

Wat is er fout gegaan, toen de natuurkundigen de natuur gingen onderzoeken? Waarom hebben zij (bewust?) bepaalde aspecten van de natuur buiten beschouwing gelaten, nl. de organisatie en integratie van de natuur op macroscopisch niveau? Zochten zij het algemene in het bijzondere, de eenheid in de veelheid, het blijvende in het veranderlijke (Hooykaas, pp. 20-21; Dijksterhuis, p. 7)? Dat is dan wel ten koste gegaan van inzicht in juist het bijzondere en het veranderlijke. Fysische theorieën gaan op voor elementaire deeltjes en, vreemd genoeg, voor hemellichamen, niet voor alles daartussen.

De verschillende empirische wetenschappen (natuurwetenschappen, geesteswetenschappen, sociale wetenschappen) zijn niet uit elkaar voortgekomen. Ze hebben ieder hun eigen origine gehad. Oude takken van wetenschap die al in de oudheid bestonden, zijn de astronomie, delen van de fysica en de geografie. De chemie kwam op in de achttiende eeuw. Eeveneens in de achttiende eeuw kwam het denkbeeld op, dat de natuur een geschiedenis heeft die niet een voortdurende, eentonige en wetmatig verlopende herhaling is van steeds dezelfde gebeurtenissen (Hooykaas, 1979). De natuur ondergaat ook wezenlijke veranderingen in de loop van de tijd. Dit besef heeft gestalte gekregen in de geologie en de biologie. In de zestiende en zeventiende eeuw werd naast de bijbel het zgn. boek der natuur bestudeerd als een bron van kennis van de wonderen van God's schepping. Dit leverde onder meer 'rariteitenverzamelingen' op die geleidelijk veranderden in naturaliënkabinetten en zo bijdroegen aan een meer systematische beschrijving en kennis van de natuur. Dit wordt fraai beschreven door Eric Jorink (2006). Kroonenberg (2013) gaat in op de relatie tussen de fysische geografie en de geologie. Voor een focus op de fysische geografie in Nederland klik hier.

Martin Rees (2002) wijst erop, dat de "theorie van alles'', waarnaar naarstig wordt gezocht door natuurkundigen, natuurlijk niet echt een "theorie van alles" is. Elke wetenschap heeft nl. zijn eigen niet-herleidbare begrippen en concepten en zijn eigen typerende verklaringsmodellen. Onvolledige kennis van de natuur op subatomair niveau is niet nadelig of remmend voor de groei en ontwikkeling van de overige empirische wetenschappen. Zo-ook zal volledige kennis van de natuur op subatomair niveau niet de oplossing dichterbij brengen van de problemen waarmee de overige empirische wetenschappen worstelen.


Erosiegeul in het Rifgebergte, Marokko
 

Geografie en ruimtelijke verscheidenheid
De geografie ontleent zijn bestaansrecht aan het bestaan van verschillen tussen plaatsen en streken. Als het aardoppervlak uniform was, was een wetenschap als de geografie niet mogelijk en overbodig. Zonder ruimtelijke verscheidenheid zou geografie niet denkbaar zijn (Schoenmaker, 1984). De geografie moet de verschillen tussen plaatsen en streken dus serieus nemen en moet oog hebben voor het unieke, het karakteristieke, het eigene van plaatsen en streken (idiografie). De laatste 40 jaar is er juist een tendens in de tegenovergestelde richting. De geografie wil 'wetenschappelijker' worden, met als ideaal of 'role model' de natuurkunde (het nomothetisch ideaal). Geografen denken dat de geografie voorspellingen moet kunnen doen om als wetenschap serieus te worden genomen. Geografen zijn daarom sinds ca. 1950 naarstig op zoek naar wetmatigheden en wetten in de verschijnselen die zij bestuderen (de kwantitatieve revolutie in de geografie). Dit heeft ertoe geleid, dat geografen gefixeerd zijn geraakt op het zoeken naar overeenkomsten, naar het algemene in/achter het bijzondere, het specifieke. Verschillen worden genegeerd in plaats van centraal gesteld! Daarmee houdt de geografie op geografie te zijn. Gelukkig maken geografen nog steeds kaarten, de geografische bezigheid bij uitstek. De uitdaging aan de geografie is: het verklaren en voorspellen van de patronen die wij al karterend in het landschap vaststellen.

idiografie = beschrijven van het eigene
nomothese = het opstellen van wetten

Conclusie
De geografie kan een autonome wetenschap zijn. Wat geografen niet moeten doen om deze autonomie gestalte te geven is:

(a) Reduceren van de geografische verschijnselen tot achterliggende fysische, chemische, biologische, historische, sociale, economische etc. verschijnselen. Geografische verschijnselen moeten als emergente verschijnselen worden behandeld en niet (uitsluitend) als expressie van iets anders. Het gaat om de 'meerwaarde' van de geografie t.o.v. wetenschappen als fysica, chemie, biologie, geschiedenis etc.

(b) Zoeken naar overeenkomsten in de verschijnselen, naar overeenkomsten tussen plaatsen en streken. Het gaat er juist om, rekenschap te geven van de verschillen tussen plaatsen en streken. Ruimtelijke verscheidenheid is emergent t.o.v. de atomen en moleculen waaruit de wereld bestaat.

(c) De verschijnselen op microschaal bestuderen. Onze 'schaal' van waarneming moet aangepast zijn aan de grootte van de geografische verschijnselen en moet dus liggen tussen 1:1 en 1:1000.000.

Referenties
Bertalanffy, L. von, 1973. General Systems Theory. Penguin University Books, 311 pp.
Dijksterhuis, E.J., 1985 (herdruk van 1950). De mechanisering van het wereldbeeld. Meulenhoff, Amsterdam, 590 pp.
Hooykaas, R., 1979. Geschiedenis der natuurwetenschappen. Bohn, Scheltema en Holkema, Utrecht, 289 pp.

Jorink, E., 2006. Het Boeck der Natuere. Nederlandse geleerden en de wonderen van Gods Schepping 1575-1715. Primavera Pers, Leiden, 510 pp.
Kroonenberg, S.,
2013. Haalt de fysische geografie 2035? Geografie, juni 2013.

Kwaad, F.J.P.M., 1988. Physical geography in The Netherlands, 1978-1987. In: Dietvorst and Kwaad (editors), Geographical research in The Netherlands 1978-1987. Nederlandse Geografische Studies, 64, pp. 34-37.
Nagel, E., 1979. The Structure of Science. Routledge and Kegan, London, 618 pp.
Rees, M., 2002. De kosmos onze wereld. Princeton University Press - Het Spectrum, Utrecht, 236 pp.
Schoenmaker, G.J., 1984. Geografie, een methodologische inleiding. Malmberg, Den Bosch, 259 pp.