Waarom niemand kwantum begrijpt – Frank Verstraete & Céline Broeckaert (boekbespreking door Björn Roose)

Ik heb u al een paar keer eerder verteld dat het overgrote deel van mijn boekencollectie afkomstig is van rommelmarkten, kringwinkels en uitverkopen van bibliotheken (al is zeker wat die laatste betreft het schuim wel van de melk de jongste jaren). Af en toe – ook dát heb ik u wel eens verteld – koop ik echter ook een boek in de boekhandel. Omdat het mij interesseert, nog niet als tweedehands te vinden is, en ik de volle prijs het betalen waard acht. Dat was bijvoorbeeld zo, en ik moest al een stukje terug gaan kijken, met De Rijn – Biografie van een rivier van Hans Jürgen Balmes dat ik begin november 2023 besprak en De koninkrijken van Midden-Europa van Martyn Rady dat begin september 2023 aan de beurt kwam. Dat kón ook het geval geweest zijn met voorliggend Waarom niemand kwantum begrijpt van Frank Verstraete en Céline Broeckaert: ik heb minstens een viertal keer het boek in mijn handen gehad in verschillende boekhandels en me telkens beraden over het antwoord op de vraag of ik het zou kopen. Ik deed het telkens niét en wel omdat de ondertitel En iedereen er toch iets over moet weten niet opwoog tegen het feit dat ik wéét dat wiskunde en scheikunde niet tot mijn sterkste kanten behoren en ik dus waarschijnlijk aan hele delen van het boek niks zou hebben. De boodschap van de auteurs, “kwantum is moeilijk, maar niet onbegrijpelijk”, zou wellicht niet veel veranderen aan het gegeven dat ik nooit goed begrepen heb waarom en wanneer ik nu precies een ² of een ³ of welk cijfer dan ook achter een atoom of element of hoe je die dingen ook moest noemen hoorde te plakken en dat ik in de wiskundeles volkomen het noorden kwijt raakte toen de plussen, minnen, malen en gedeeld-doors geleidelijk vervangen werden door sinussen, cosinussen, integralen, afgeleiden en tutti quanti. Maar hoeveel één plus één is, weet ik desalniettemin en ik bezoek om de paar weken de openbare bibliotheek, waar ik behalve cd’s ook wel eens een boekje leen. Gelul van Don Croonenberg, bijvoorbeeld, of Ode aan het wandelen van David Le Breton. Wat als ik nu in plaats van lukraak langs de rekken te wandelen, wat ik gewoonlijk doe, eens specifiek naar dít boek zou zoeken? Inderdaad, bingo, iemand van de aankoopcommissie (of wie dan ook over aankopen beslist bij bibliotheken) had het zinnig gevonden Waarom niemand kwantum begrijpt in huis te halen. Ik ermee weg, natuurlijk!

En was het nu zinnig om het boek op die manier binnen te halen en het niet te kopen? Voor mij wel, ja. Ik ga niet zeggen dat ik er geen snars van begreep, in tegendeel, ik heb uiteindelijk een aantal dingen begrepen die ik tijdens mijn jaren in het middelbaar onderwijs nooit kunnen vatten heb, vooral wat scheikunde betreft, maar wiskundige formules en wiskundige uitleg geven me nog steeds het gevoel dat ik naar een blinde muur aan het kijken ben en ik heb na al die jaren ook nog steeds niet het karakter naar die muur te blíjven kijken tot ik er uiteindelijk ergens een deur in ontwaar. Céline Broeckaert heeft gelijk wanneer ze in haar Voorwoord van de schrijfster schrijft “dat wiskunde niet zo anders is dan volzinnen, maar dan in een andere taal” en “haar eigen regels en poëzie [heeft]”, maar het is een taal waarin ik het nooit verder dan de eerste woordjes zal schoppen. Ik spreek en lees Nederlands (voor een West-Vlaming uit mijn tijd toch al een tweede taal), doe hetzelfde met Frans, met Engels én met Duits (een taal waarin ik ook de poëzie hoor, terwijl veel mensen ze alleen maar kunnen of willen horen als het brute communicatiemiddel van een al lang dode dictator), ik heb een basisniveau bereikt in Hongaars en zal niet omkomen van de honger daar waar men Italiaans spreekt, maar schotel mij een formule met een aantal ‘rare’ tekens voor en mijn brein weigert verdere dienst. Ik heb leren programmeren in Cobol en Visual Basic, ik heb wat afgeprutst in html-codes, maar een tot op tien niveaus geneste opvolging van ‘if’-fen en ‘then’-nen was een monument van helderheid in vergelijking met, pakweg de golffunctie, zijnde Ѱ = δ (x₁ – x₂ – L) δ (р₁ + р₂). Als ik daarvoor al de juiste tekens uit de letterbak gehaald heb…

Nu, dat doet er eigenlijk weinig toe: er zijn ook redenen genoeg om dit boek wél aan te bevelen en die zijn al te vinden in het Voorwoord van de fysicus van de hand van Frank Verstraete: “Dit boek is ontstaan uit een botsing tussen culturen. Tussen de ideeën van de wetenschap waarin de wereld ‘verwiskundigd’ wordt en daardoor langzaam haar mysteries prijsgeeft, en de schoonheid en verwondering die ons te beurt valt bij de ontdekking van bovenaardse kunst. Tussen de blootlegging van symmetrische patronen in onze materiële wereld en de eenvoud en pracht van de muziek van Schubert. Tussen de onvoorspelbaarheid van een kwantumsysteem en de tegenstrijdige emoties van Narziss en Goldmund. Het punt is: er is helemaal geen botsing. De vergelijking van Schrödinger behoort evengoed tot de canon van onze cultuur als de negende symfonie van Beethoven. Begrijpen hoe kwantummechanica kleur geeft aan onze wereld is even heerlijk als genieten van de kleurenpracht in de schilderijen van Klimt. Begrijpen hoe symmetrie een centraal organiserend principe is en ervoor zorgt dat we niet ineenkrimpen tot een erwt is even confronterend als het ontwaren van de grootsheid van de Grand Canyon. In essentie ambieert fysica te doen wat Michelangelo zag toen hij het marmeren blok aanschouwde waaruit hij de David tevoorschijn zou toveren: de natuur op zo’n manier bekijken en beschrijven dat al het overbodige materiaal weggebeiteld kan worden en enkel de pure essentie overblijft. Toch is er een groot verschil: terwijl de hedendaagse kunst en die van honderden of duizenden jaren geleden even waardevol zijn en even sterke emoties losweken, bouwen ze niet echt voort op elkaar. Kunst vindt zichzelf continu opnieuw uit en moet origineel zijn (of niet zijn). Dat geldt niet voor de fysica: hier bouwt de ene theorie voort op de andere. Er is sprake van een natuurlijke progressie waarin de newtoniaanse theorie het onderspit moest delven voor de relativiteitstheorie, en die op haar beurt voor de kwantumveldentheorie; waarin de kwantumwereld van het subatomaire een ware openbaring betekende voor de grote mysteries van de chemie en alle materie en de werking van de sterren; waarin de alchemie evolueerde tot een experimentele wetenschap waarmee kwik omgezet kan worden in goud. En precies daarom is het verhaal van de kwantumfysica zo boeiend om te vertellen: hoe enkelingen voortbouwen op elkaars ideeën om zo een ware revolutie te ontketenen die alle aspecten van onze kenniswereld op een fundamentele wijze beïnvloed hebben. Hoe enkele basisbegrippen van de kwantumfysica toelaten om eindeloos veel natuurlijke fenomenen te begrijpen.”

En dat weten Broeckaert en Verstraete inderdaad over te brengen. Dit boek is duidelijk met zoveel enthousiasme geschreven als de auteurs willen opwekken bij de lezers, zo helder als maar zijn kan (voor wie wat meer kaas gegeten heeft van wiskunde dan ik waarschijnlijk zelfs over de hele lijn), humoristisch, en het doet inderdaad wat de auteurs zich voorgenomen hebben: tonen hoe kwantumfysici en hun critici steeds voortgebouwd hebben op wat er al aan fundamenten was, die fundamenten verstevigd, torentjes aan het gebouw gezet, er een bouwlaag bovenop gelegd, die wat doorzichtiger gemaakt mits doorkijkjes, onderwijl steeds voor zowel de buitenwereld als zichzelf de bewondering gaande houdend. “Staar je niet blind op de complexiteit van bepaalde passages”, schrijven de auteurs, “De kwantumlogica is heel tegenintuïtief en soms onmogelijk te vatten. Ze is geen voorwaarde om het bredere plaatje te begrijpen, noch om de schoonheid van de wetten van de natuur te appreciëren. Weet dat zelfs kwantumfysici de kwantumfysica niet helemaal begrijpen. Maar ze leren er wel mee werken en leven. Laat je meevoeren door de golven. Beeld je in dat je naar muziek luistert. Ieder hoofdstuk ontwikkelt een variatie op het kwantummotief. Muziek begrijp je ook nooit helemaal [ah nee, want het is wiskunde, noot van mij], maar je kunt er wel van genieten.” En zo is dat ook met dit mooie boek van Frank Verstraete en Céline Broeckaert. Zelfs als je wél een beetje gefrustreerd raakt van de wiskunde, is de reis van Simon Stevin van Brugghe, “de eerste die wetenschappelijke dogma’s overboord gooide omdat experimenten hem op andere, tegenintuïtieve waarheden wezen”, naar Markus Aspelmeyer, “de goedlachse en immer in zijn schikse fysicus uit Wenen”, het volgen waard. Ook los van het feit dat de auteurs bijna aan het begin van het boek dit prachtige statement maken: “Niemand anders dan Simon Stevin kon en mocht dit boek openen. Omdat hij de grootvader is van de wetenschappelijke methode, en omdat hij het Nederlands (en bij uitbreiding: de omgangstaal) beschouwde als de taal bij uitstek om aan wetenschap te doen. Daarom kunnen ook wij het best teruggrijpen naar het Nederlands, willen we onze ambitie waarmaken om de kwantumfysica te ontdoen van haar mystieke karakter en de basisbeginselen ervan uitleggen aan een breed publiek”.

Een reis die je overigens niet alleen van wetenschapper naar wetenschapper brengt, maar ook van grande histoire naar petite histoire door het tussendoor te hebben over wat sommige wetenschappers op persoonlijk vlak bond en scheidde, over het leven van die wetenschappers buiten hun theorie(ën), kortom over wat de aandacht van simpele zielen als ik gaande kan houden om ze zo vervolgens weer bij de les te krijgen. Een aanpak die ook steeds vaker gehanteerd wordt in populair-geschiedkundige werken en waarmee Verstraete en Broeckaert nu dus ook geschiedenis (van de wetenschap) schrijven. Een aanpak die je bijvoorbeeld leert dat het verhaal van Newtons appel niet van hem afkomstig is, maar van Voltaire; dat de gevleugelde woorden ‘Not even wrong’ oorspronkelijk door Wolfgang Pauli werden gesproken, maar dan als ‘Das ist nicht nur nicht richtig; es ist nicht einmal falsch!’; of dat vader en zoon Thomson in respectievelijk 1906 en 1937 de Nobelprijs wonnen voor het aantonen dat elektronen deeltjes respectievelijk golven zijn, daarmee bewijzend dat wetenschap zich niet laat stoppen door familiebanden en dat het Nobelprijscomité niet alwetend is: elektronen, zo bleek later, waren zowel deeltjes als golven. Zoals “Ruim twintig jaar later” als door de auteurs genoemd tijdsverschil tussen de ene Nobelprijs en de andere zowel klopt als niet klopt, afhankelijk van je antwoord op de vraag of ook ruim dertig jaar later kan beschouwd worden als ruim twintig jaar later.

Ik had hier en daar ook nog een stukje aangeduid waarin de theorieën voor mij toegankelijk werden uitgelegd en wou u die graag meegeven, maar weet u wat? Lees dat boek lekker zelf. Ik heb het overleefd, ondanks het feit dat ik voor 99,9999999999 procent uit leegte besta (u neemt dat niet waar, maar zou daar als waarnemer wel eens invloed op kunnen hebben), waarom zou dat dan niet ook voor u gelden? Op z’n minst tot iemand de doos opent...

Björn Roose