Vreemd en moeilijk

Herbert Blankesteijn (niet eerder gepubliceerd)


The Force of Symmetry, door Vincent Icke.Cambridge University Press 1995. ISBN 0-521-45591-X. 338 blz., 13,95.

'Natuurkunde is niet moeilijk, het is alleen vreemd,' stelt de Leidse sterrenkundige en theoretisch natuurkundige Vincent Icke in 'The Force of Symmetry', waarin hij moderne theorien over krachten en deeltjes uitlegt. Het is een uitspraak waar weinig middelbare scholieren het mee eens zullen zijn. Bijna iedereen ervaart natuurkunde als een moeilijk vak. Het vereist een inzicht en een rekenvermogen dat niet iedereen komt aanwaaien.

Maar dat is niet wat Icke bedoelt. Met zijn uitspraak verzet hij zich tegen de opvatting dat sommige gegevens uit de moderne natuurkunde moeilijk zouden zijn. Bijvoorbeeld die van de quantummechanica: dat we niet tegelijkertijd de plaats en snelheid van een deeltje exact kunnen kennen, dat materie en straling allebei zowel golfeigenschappen als deeltjeseigenschappen hebben en dat we van gebeurtenissen als het uitzenden van een lichtdeeltje door een atoom wel de kans kunnen berekenen maar niet het precieze tijdstip. Naast sommen worden ook zulke feiten als moeilijk ervaren omdat ze in strijd zijn met onze intutie. Maar ze zijn van een andere orde. Ze zijn niet moeilijk maar vreemd. Je moet ze niet begrijpen, je moet ze accepteren. Als je ze accepteert is het lastig genoeg om bijvoorbeeld de energienieveaus van het waterstofatoom uit te rekenen maar als je ze niet wenst te aanvaarden kun je beter naar een andere hobby uitzien.

Icke weet net zo min als wie dan ook waarom deze dingen zijn zoals ze zijn en maakt van de nood een deugd: hij zet uiteen wat we weten en wat niet. We weten bijvoorbeeld niet waarom dingen hetzelfde blijven als ze zich verplaatsen. Of, om Ickes karakteristieke woordkeus over te nemen, waarom we niet in een reuzenpinguin veranderen als we de hoek omgaan. We verbazen ons niet over onze eigen vormvastheid omdat die in overeenstemming is met de dagelijkse ervaring. Daarentegen verbazen we ons er over dat een elektron zijn plaats en zijn snelheid niet beide prijsgeeft omdat we weten dat locomotieven dat wel doen. Maar: 'intuition is false', aldus Icke. Wat hem betreft zou het omgekeerde net zo goed kunnen: geen verbazing over het feit dat in de microwereld andere wetten gelden dan op menselijke schaal, wl over de regelmatigheden die het dagelijks leven overzichtelijk maken.

Dit is bij lange na niet het eerste boek over moderne natuurkunde. Toch is Icke erin geslaagd er iets bijzonders van te maken, voor zover het al niet bijzonder genoeg is dat een Nederlander een boek in het Engels schrijft bij Cambridge University Press. Hoewel hij op verschillende punten in zijn uitleg duidelijk schatplichtig is aan Nobelprijswinnaar Richard Feynman en diens boek QED (quantumelektrodynamica) gaat Icke veel verder dan de wisselwerking tussen elektronen en licht die Feynman behandelt. Icke gaat uitvoerig in op het begrip symmetrie en de centrale rol die dat speelt in de hele natuurkunde. Het feit dat we niet veranderen als we ons verplaatsen is een uiting van symmetrie van de ruimte; op een meer ingewikkelde manier ligt symmetrie ten grondslag aan onder andere de relativiteitstheorie (symmetrie tussen ruimte en tijd, tussen de ene waarnemer en de andere) en de quantumtheorie (symmetrie tussen materie en straling). Symmetrie werkt vaak als een richtsnoer waarmee theoretici tot nieuwe voorspellingen komen. Waarom symmetrie werkt is alweer zo'n raadsel; dt het werkt is een ervaringsfeit. Dat het zowel praktisch als esthetisch door bijna iedereen plezierig gevonden wordt staat als een paal boven water. Je moet er niet aan denken dat je honderd meter van huis wl in een pinguin zou veranderen.

Met behulp van overwegingen van symmetrie legt Icke allerhande natuurkundige verschijnselen uit, zoals het vermogen van sommige deeltjes om spontaan in een ander deeltje te veranderen en het bestaan van spin, een soort draaiing waarmee de meeste subatomaire deeltjes zijn behept. Ook de kleurkracht tussen quarks, voor zover bekend de meest elementaire deeltjes, de bizarre eigenschappen van het vacuum en het wenkend perspectief van een theorie waarin alle krachten zijn verenigd, worden behandeld. Eenvoudig is het allemaal beslist niet. Icke gaat de formules niet uit de weg - het boek is mede bedoeld als smaakmaker voor eerstejaars natuurkundestudenten. De auteur vindt dat enige wiskunde het inzicht juist vergroot, en hij heeft gelijk. Met wat wiskunde van middelbare schoolniveau kun je veel meer fysica begrijpen dan zonder.

Verschillende eigenaardigheden van het boek helpen de stof verteerbaar te maken. De stijl is plezierig persoonlijk; als het hem uitkomt gebruikt Icke gewoon de ik-vorm. De voorbeelden zijn sterk. Wanneer het gaat over theorien met handenvol dimensies legt Icke uit dat je een gitaar best kunt bespannen met een vel kunststof (twee dimensies), als je dat eerst maar oprolt tot een bijna eendimensionaal buisje. In dit soort didactische trucs kan Icke zich meten met de roemruchte Feynman. Zijn zelfgemaakte illustraties (Icke heeft ambities in de beeldende kunst) zijn verzorgd, functioneel en soms geestig. Prettige verrassingen van een ander soort doen zich voor wanneer Icke uiteenzet wat er allemaal absoluut is in relativiteitstheorie en quantummechanica. Zo is 'snel' een absoluut begrip: snel is alles wat bij de lichtsnelheid in de buurt komt, want dan geldt de relativiteitstheorie. De quantummechanica onderscheidt tussen groot en klein: op atomaire schaal geldt deze theorie; alles wat groot genoeg is om de quantumwetten te negeren is 'groot'.

Ook een sympathieke kant van dit boek is dat de lezer zo nu en dan zelf aan het werk wordt gezet. Bijvoorbeeld met de scanner voor Feynman-diagrammen, een schitterende vondst. Feynman-diagrammen zijn betrekkelijk eenvoudige schema's waarin botsingen tussen deeltjes worden voorgesteld. De scanner is niets meer dan een vel papier met daarin een spleet geknipt. Door deze over het diagram te bewegen zie je de botsingen voor je ogen plaatsvinden. Met de spleet in verschillende standen kun je zelf vaststellen dat n en hetzelfde diagram verschillende processen weergeeft.

Bij tijd en wijle krijg je het gevoel dat er naar een antwoord toe wordt gewerkt, dat er iets wordt geponeerd dat uitgelegd had kunnen worden of dat er nogal grote gedachtensprongen worden gemaakt. Het kan altijd beter. Aan de andere kant: deze tak van de fysica vereist een aangepaste manier van denken die je niet meester wordt door n boek n keer te lezen. Iemand met werkelijke belangstelling leest verschillende boeken over dit onderwerp. Eerst een populair werk zonder formules en zo, en dan dit boek. En dan wr dit boek. Dan wordt het langzamerhand minder vreemd en minder moeilijk.


Het materiaal dat hier verkrijgbaar is mag worden gedownload, gelezen en zelfs gekopieerd, maar alleen voor eigen gebruik. Vermenigvuldigen met winstoogmerk is niet toegestaan. Alles is copyright Herbert Blankesteijn, tenzij anders vermeld.
  • Terug naar het Wetenschapmenu.
  • Terug naar het Recensiemenu.
  • Terug naar het Hoofdmenu Archief Herbert Blankesteijn.