In zijn nieuwe boek verkent de bekende Britse wiskundige Marcus du Sautoy de lastigste uithoeken van de moderne wetenschap, op zoek naar vragen waarop we het antwoord niet kunnen weten. Gisteren mocht ik Du Sautoy als onderdeel van zijn boekpresentatie wat vragen stellen – een presentatie waarin de onzekerheid die Werner Heisenberg aan de wereld toevoegde een hoofdrol speelde.
Ik weet nog goed waar ik was toen ik voor t eerst ontdekte dat er dingen in deze wereld zijn die wij niet kunnen weten. Het was een mooie middag, ergens in 1994. En mijn natuurkundeleraar op de middelbare school vertelde me over de onzekerheidsrelatie van Heisenberg. Dat principe, overgewaaid uit de maffe fundamenten onder de quantumfysica, stelt dat je nooit exact tegelijk de positie én snelheid van een voorwerp kunt weten.
Ik was met stomheid geslagen toen ik het hoorde. Nee, erger nog: ik was woedend. Tot dan toe was de werkelijkheid in het natuurkundelokaal aangenaam overzichtelijk geweest. De uurtjes natuurkunde slijtte ik rekenend aan katrollen, schuivende kisten, remmende auto’s en zwaaiende slingers. Processen die zich stuk voor stuk – tot in verlokkelijk exacte getallen achter de komma – hielden aan de strikte wensen van Newtons klassieke mechanica.
Hoe giftig zijn PFAS – en hoe kun je ze vermijden?
PFAS zijn slecht voor de gezondheid. Wat doen ze in het lichaam? En is het mogelijk om ze te vermijden?
De intuïtie van het kenbare
De natuurkunde maakte mijn chaotische tienerwereld een aantal maal per week heerlijk beheersbaar. En nu leek diezelfde natuurkunde ineens te stellen dat we iets niet kónden weten. Dat het absoluut onmogelijk was om tegelijkertijd de positie en snelheid van een voorwerp te kennen. Ongeacht hoe mooi de formule was die je ervoor opstelde. Het voelde bijna als verraad. Het druiste in elk geval in tegen het zorgvuldig gecultiveerde gevoel voor het exacte, de intuïtie van het kenbare.
Voor mij was slechts één conclusie mogelijk: fysici waren in de jaren na Newton volkomen gek geworden. In hun ijver waren ze op een overduidelijk dwaalspoor geraakt, maar konden dat zelf niet meer inzien. Jaren later, tijdens mijn studie sterrenkunde op de universiteit, ontdekte ik dat het toch wat genuanceerder lag. Die onzekerheidsrelatie van Heisenberg was eigenlijk zo gek nog niet. Fysici hadden via de ongrijpbare wetten van de quantumfysica immers aangetoond dat deeltjes – totdat ze interactie aangaan met hun omgeving – helemaal geen exacte positie en snelheid hébben. De onzekerheidsrelatie stelt dus helemaal niet dat we iets dat bestaat niet kunnen weten, maar dat we iets niet kunnen weten dat überhaupt niet bestaat. En dat is veel minder gek.
Dobbelsteen
Dat deeltjes geen exacte positie en snelheid hebben, maakt de wens om dat toch te bepalen tot een valse. Het is net zoiets als antwoord zoeken op de vraag ‘wat is er ten zuiden van de zuidpool’ of ‘wat bevindt zich buiten het universum’? Dat betoogt ook wiskundige Marcus du Sautoy in zijn nieuwe boek Wat we niet kunnen weten. Daarin gaat Du Sautoy, de opvolger van Richard Dawkins als Simonyi Professor for the Public Understanding of Science aan de University of Oxford, op zoek naar de grenzen aan onze huidige kennis in de hoop te stuiten op dingen die we niet kunnen weten.
Tot die laatste categorie behoort de quantumfysica volgens Du Sautoy overigens vermoedelijk niet. Naar de presentatie van de Nederlandstalige editie van zijn boek nam hij een potje uranium mee en vertelde dat niemand kan voorspellen wanneer de uraniumdeeltjes in dat potje precies zullen vervallen. Dat vervalproces is immers onderhevig aan de dwingende willekeur van alle quantumprocessen, maar Du Sautoy meent dat de kans groot is dat achter die onkenbare quantumvaagheid een nog onontdekt patroon schuilt. Een patroon dat toekomstige wetenschappers ooit misschien bloot zullen leggen, zo hoopt hij.
Het is een typisch voorbeeld van het soort ideeën dat de wiskundige in zijn boek verkent. Zijn speurtocht van het (on)kenbare begint bij zijn persoonlijke wens om de worp van een dobbelsteen te kunnen voorspellen. Die op het eerste gezicht simpele vraag leidt hem vervolgens naar alles van de chaostheorie tot de contra-intuïtieve implicaties van een waarlijk oneindig universum. Het levert een heerlijk boek op waarin naast de Grote Vragen tevens veel aandacht is voor alle fascinerende wetenschap die we al wél beheersen: van verse kennis over ons brein tot moderne ideeën uit de complexe uithoeken van de wiskunde. Het is geen gemakkelijke kost, maar gelukkig is Du Sautoy een begenadigd verteller die je met verve rondleidt in de lastigste krochten van de moderne wetenschap. Het maakt Wat we niet kunnen weten tot een smakelijke tour langs de rafelranden van onze wetenschappelijke kennis.
Mis niet langer het laatste wetenschapsnieuws en meld je nu gratis aan voor de nieuwsbrief van New Scientist.
Lees verder:
- Verstrengelde fotonen voegen nieuwe onzekerheid toe aan quantummechanica
- Quantumteleportatie over 7 kilometer kabel verplettert record
- In het lab gemaakte zwarte gaten vertonen tekenen van quantumverstrengeling