Ode aan de natuurkunde

Ik had al een ode aan de wiskunde, maar nog geen ode aan de natuurkunde. Natuurkunde is niet alleen een prachtig vak, het is ook een vak waarin veel gebeurt de laatste tijd en dankzij mijn werk verneem ik daar wel eens iets over. Het is ook een geschikte dag want 15 november is de feestdag van Albertus Magnus, de patroon van de natuurkundigen. Albertus Magnus was een sleutelfiguur bij de intrede van de natuurwetenschappen aan de universiteiten in de dertiende eeuw. 

De natuurkunde is de plek waar we wiskundige wetmatigheden zoeken achter de waarnemingen die wij doen in de natuur. Het lijkt erop dat de basiswetten van de natuur met wiskunde beschreven kunnen worden. Heel zeker is dat niet want achter iedere deur die je in de natuurkunde opendoet, gaat er gewoonlijk een andere deur weer dicht. We kunnen geen enkele wetmatigheid voor de eeuwigheid bevestigd verklaren, ook al zijn sommige wiskundige wetmatigheden heel goed bruikbaar voor ingenieurswerk.

Dat is op zich al merkwaardig. Als Hij bestaat, is de Schepper dan een wiskundige? Hij is de volkomen Zwijger, maar spreekt misschien wiskunde, een taal die wij door onze beperktheid maar moeizaam leren? Of is ons universum, zoals Hawking suggereert, “gewoon” een logische ontplooiing van een wiskundige vergelijking of een wiskundig beginsel? Maar met natuurkunde alleen kunnen we dit soort vragen nog niet beantwoorden als we dat al zouden hopen.

Op het einde van de 19de eeuw leek de klassieke natuurkunde te leiden naar een algemeen begrip van alles. Een begrip dat ook overeenkwam met ons intuïtief aanvoelen. In de 20ste eeuw kwamen er meer en meer contra-intuïtieve waarnemingen. Er is iets onbegrijpelijks met het licht en er is iets onbegrijpelijks met de tijd. We hebben nu wel wiskunde gevonden om die fenomenen te beschrijven maar de band met het intuïtief aanvoelen is doorgeknipt, zelfs als je er tienduizend uur wiskunde mee zou bedrijven. Richard Feynman kon alles wel haarfijn uitleggen, maar tot op de dag van vandaag niemand kan zich intuïtief een ‘golf-deeltje’ tegelijkertijd voorstellen.

Er zijn vandaag drie dingen die spannend zijn voor hedendaagse natuurkundigen:

1)      De opkomst van de kwantuminformatica. Deze discipline bestond al een tijdje maar heeft nu de wind in zeilen dankzij de kwantumsleutel verdeling en het kwantumrekenen. In de kwantuminformatica wordt gewerkt met kwantumbits of qubits, dat zijn bits die misschien ‘0’ of misschien ‘1’ zijn.

2)      De uitbreiding van ons zicht op de kosmos, mogelijk gemaakt door de James Webb Space Telescope. Spoedig komen daar middelen bij om naar exoplaneten te kijken. Dat zoeken zal mogelijk een dieper inzicht verschaffen in de algemene en /of de speciale relativiteitstheorie, de zwarte gatentheorie en de donkere materie. Wie weet wordt een gecorrigeerde theorie geformuleerd.

3)      We werken aan de ET – Einstein Telescoop die hopelijk in de Euregio Maas-Rijn een plaats zal vinden. Die telescoop zal zeer gevoelig zijn voor de zwaartekrachtgolven die over ons komen. Ook die zal mogelijk een dieper inzicht verschaffen in de algemene relativiteitstheorie en de eigenschappen van zwarte gaten.

Het is een spannende tijd voor de liefhebbers van dit vak! Een goed overzicht van de hedendaagse ontwikkelingen in de natuurkunde vindt u in Verdwaald in de Werkelijkheid.

Dit is mijn 400^ste blog op de Zwijger.

Afbeelding van shutterstock.com