VU Magazine 1986 - pagina 103

Newton Newton was het grote voorbeeld voor de generatie waartoe Niels Bohr behoorde. Newton, beïnvloed door Rene Descartes, vergeleek alle bewegende voorwerpen in de natuur met de bewegingen van de raderen in een uurwerk. Alles wat bewoog had een duidelijke oorzaak en was zelf weer de oorzaak van een duidelijk gevolg. Dit strenge determinisme waarvan men dacht dat die in Newtons wetten besloten lag, gaf de mens in die dagen een gevoel van zekerheid over zijn plaats in het heelal. Alles wat er met je zal gebeuren lag van tevoren vast omdat het objektieve heelal bestaat, onafhankelijk van de menselijke wil. De raderen van de kosmische hemelklok draaiden onveranderlijk. In Newtons tijd zou zelfs de eeuwigheid geen verrassingen meer met zich meebrengen. Maar de generaties die opgroeiden in het atoomtijdperk denken daar anders over. Dat neemt niet weg dat zij zich nog kunnen verwonderen over de inzichten van een man als Newton, die, naar aanleiding van dit soort natuurkundige fenomenen, misschien op het idee zou zijn gekomen van zwaartekracht. Tijdgenoot Descartes dacht daarentegen dat krachtwerking tussen deeltjes het gevolg was van wervelingen van verschillende soorten materie, en hij formuleerde zijn draaikolktheorie. Ook bracht Descartes een scheiding aan tussen geest en materie. En voor zijn opvatting van de natuur —die hij beschouwde als een machine — zou Newton later min of meer de wiskundige grondslagen leveren.

Cartesiaans denken "Het is heel interessant wat dieper in te gaan op dit Cartesiaanse systeem van denken," zei Capra in de tv-uitzending. "Wanneer Descartes over een machine sprak bedoelde hij heel specifiek een klok. Klokken hadden een hoge graad van perfectie bereikt in de zeventiende eeuw en heel Europa vermaakte zich met mechanisch speelgoed, ballerina's en automaten. Wanneer Descartes bij voorbeeld over het menselijk lichaam sprak, vergeleek bij dit met een klok. Hij zei: ik vergelijk een gezond mens met een goed functionerende klok en een ziek mens met een klok die zich niet in een perfecte mechanische conditie bevindt. Het is erg interessant om te zien dat deze metafoor van de klok nog steeds de moderne wetenschappelijke geneeskunde beheerst. Wanneer een klok niet functioneert, wanneer er iets verkeerd is met de klok, of met een of ander soort machine, is er normaal gesproken een specifiek onderdeel dat of gebroken is of niet behoorlijk functioneert. De horlogemaker zal zoeken naar dat specifieke onderdeel, tussenbeide komen en het onderdeel vervangen of repareren." Dank zij Descartes kreeg de wetenschap de mogelijkheid de natuur objectief te gaan beschouwen: alles verenigd in een grote mechanistische visie op de natuur. Een visie die onze

92

gebondenheid aan de aarde in deze eeuw zou doorbreken. Capra: "Een interessant voorbeeld is de manier waarop NASA mannen op de maan zette. NASA volgde in feite precies het voorschrift, gegeven door Descartes, over analytisch denken. Deze Cartesiaanse methode bestaat uit het aanpakken van een complex problemen, dit in deelstukken breken, de deelstukken oplossen en dan tot een geheel samenvoegen. Nu, wat deed NASA? Zijn bootsten alles na in laboratoria, zij cirkelden eerst rond de aarde, toen rond de aarde en de maan, vervolgens rond de maan en toen landden zij. Dat waren alle onderscheiden stappen in het Apollo-programma. Dus de Newtoniaanse fysica of klassieke wetenschap of in bredere zin het Cartesiaanse wereldbeeld is niet fout Het is beperkt, niet fout. Als je een auto of een klok bouwt of een naaimachine of wat dan ook, gebruik je impliciet de principes van de Newtoniaanse fysica en het is de beste fysica die we hebben op dat gebied. Maar als je je buiten dat gebied begeeft, dan moet je je modellen en je theorieën wijzigen." En dat gebeurde dan ook aan het eind van de 19e eeuw toen door de ontdekking van het electro-magnetisme de beperkingen van het Newtoniaanse model zichtbaar werden. Belangrijke stappen op dit gebied werden gezet door de grote experimentator Michael Faraday. Hij zag de wisselwerking tussen twee ladingen als de invloed van een verstoring in de ruimte door de ene lading op de andere. Verdere experimenten leerden dat het licht zich niet alleen gedraagt als een golfverschijnsel maar ook als een stroomdeeltje. En: dat electro-magnetische velden zich door de ruimte verplaatsen op een manier die niet mechanisch verklaard kon worden. Deze opzienbarende bevindingen waren onder meer het gevolg van een eerder door Faraday uitgevoerd experiment, waarin hij een spoel liet bewegen in een magnetisch veld waardoor mechanische arbeid werd omgezet in elektrische energie. De ineenstorting van het klassieke wereldbeeld van oorzaak en gevolg, begon met Max Planck die in het jaar 1900 veronderstelde dat de omzetting van mechanische kracht in elektrische energie plaatsvond in kleine sprongen van energiepakketjes: quanten.

Electron Een andere gebeurtenis omstreeks die tijd was de ontdekking van het electron. Dit atomaire deeltje verbaasde talloze geleerden in die tijd door het onvoorspelbare gedrag en zou sommigen onder hen ertoe brengen de orde in de natuur te vergelijken met de waarschijnlijkheidskansen van een roulettespel. Ook deed het electron zich niet alleen voor als een deeltje, maar — afhankelijk van de manier waarop je ernaar

VU-MAGAZiNE — MAART 1986

de die zich afvroeg of het atoom nu een ding is of een abstractie van de verbeelding? Onder leiding van Niels Bohr werd in zijn instituut de geschiedenis van de toekomst geschreven, in — wat wel wordt genoemd — de oertaal van de schepping: de wiskunde. En Heisenberg bedacht het onzekerheidsprincipe dat o.a. zegt, dat je nooit tegelijkertijd een positie en snelheid kunt bepalen van een deeltje. Beide uitgangspunten zijn terug te vinden in de zogeheten "Kopenhaagse Interpretatie" van de quantumtheorie die in 1927 werd aanvaard, maar waartegen Einstein zich tot aan het eind van zijn leven zou blijven verzetten. Niels Bohr zou later zeggen: "Wie niet geschokt is door de quantummechanica heeft er niets van begrepen..." En Heisenberg: "Wat we waarnemen is niet de natuur zelf maar de natuur die aan onze methode van vraagstelling onderworpen is."

Misverstand

Capra in zijn werkkamer. Op zijn bureau een beeldje van de dansende Shiva

Capra: "Ik geloof dat er een groot misverstand onder het leken-publiek bestaat over de betekenis van het onzekerheidsprincipe. Het onzekerheidsprincipe betekent niet dat alles onzeker is. In feite is de oorspronkelijke Duitse term "Unscharf erelation", het "vaagheidsprincipe" of iets dergelijks, veel beter. Wat Heisenberg ontdekte was dat klassieke concepten alleen een beperkte geldigheid bezitten in het domein van de atoomfysica en hij bepaalde exact het geldigheidsbereik. Hij ontdekte dat zij ertoe neigen ideeënparen te vormen. Bij voorbeeld: de plaats van een atoom en diens snelheid. Je kunt, ofwel de een bepalen met volledige nauwkeurigheid, ofwel de ander, maar niet beide. Hoe meer je weet over de plaats, de positie, hoe vager je informatie over snelheid zal zijn. Hoe beter je de snelheid weet, hoe vager de positie " keek —- ook als golf. Een golf die de kans bleek te beschrij- zal zijn. Er zijn grenzen aan deze klassieke denkbeelden, die I ven om dat electron ergens aan te treffen. met grote precisie afgebakend zijn in een verzameling wis; De kleinste radertjes van de kosmische hemelklok leverden kundige relaties." • slechts waarschijnlijkheidspatronen op die zich onttrokken Lichte onzekerheidsrelaties treden al op als we kijken naar " aan de wetten van de klassieke mechanica. een waarnemer die door een microscoop een bacteriënkolo; Capra: "En de volgende stap was dat natuurkundigen zich nie wil bestuderen. Hij moet daartoe het object verlichten. • begonnen af te vragen wat die waarschijnlijkheidspatronen Maar omdat licht bestaat uit deeltjes die in wisselwerking '. eigenlijk inhielden. Zo is een deeltje voor een natuurkundige treden met de deeltjes waaruit de bacteriën zijn opge\ geen ding; het is geen klein zandkorreltje of een biljartbal of bouwd, verandert onvermijdelijk het onderwerp van zijn - iets dergelijks. Het is een verband tussen dingen. Dan zal je onderzoek. De waarnemer is een beetje te vergelijken met ; je afvragen wat deze dingen dan voorstellen. En je ontdekt een ontdekkingsreiziger die een geïsoleerde samenleving • dat zij op hun beurt verbanden zijn en hoe beter je kijkt hoe bestudeert en die door zijn aanwezigheid het gedrag van . meer je ontdekt dat er helemaal geen dingen bestaan in de mensen verandert. \ atomaire en subatomaire wereld. De natuurkundige werke- In de supermicroscopen van deze tijd — de deeltjesversnel• lijkheid openbaart zich aan ons in dit atomaire experiment lers — is zeer scherp de grens getrokken tussen de klassieke \ als een web van onderlinge verbanden, een web van relaties, en de moderne fysica. De Kopenhaagse Interpretatie zegt \ een netwerk van onderling verbonden gebeurtenissen. onder andere, dat het waargenomen systeem eerst geïso• Dat was, denk ik, erg moeilijk te accepteren voor natuurkun- leerd moet worden om het te kunnen omschrijven, maar het I digen omdat zij gewend waren met harde en vaste dingen moet in wisselwerking treden om duidelijk te kunnen wor• om te gaan. De natuurkunde wordt de harde wetenschap, of den waargenomen. • de koningin der harde wetenschappen, genoemd. Dat stamt Capra: "Je zou kunnen zeggen: waarom beschrijven we niet af van het klassieke Newtoniaanse beeld van biljartballen: alles in quantum-taal? Dat kan niet, want wanneer je een de wereld is gemaakt van harde en vaste objecten, het mate- experiment doet, dan zeg je: kom, laten we vrijdagmiddag riële heelal. Nu zijn deze objecten verstrooid en opgelost in een experiment doen, en het hele team zal om 3 uur samenwaarschijnlijkheidspatronen." komen, enz. Dat is gewone omgangstaal, dus je kunt niet om Niels Bohr en andere quantumfysici als Max Planck aan- het feit heen dat onze onmiddellijke ervaringen geworteld vaardden uiteindelijke deze waarschijnlijkheidsinterpretatie zijn in omgangstaal en we moeten deze taal gebruiken om van de natuur, maar iemand die er niet in geloofde was de experimenten te doen in de natuurkunde. vermaarde Albert Einstein. God dobbelt niet, was zijn kom- Toch kan het beschreven verschijnsel niet beschreven wormentaar. den in die omgangstaal. Dat is dus de paradox. De oplossing ; In een collegezaal van het Niels Bohr-instituut werd de revo- is dat de Kopenhaagse Interpretatie niet aandringt op een . lutionaire theorie in de natuurkunde hartstochtelijk bedis- volledige beschrijving. ] cussieerd. Bohr verzamelde jonge, briljante geleerden om • zich heen die in de jaren twintig een nieuwe elite vormden. De klassieke apparatuur, het instrumentarium, wordt niet ' Onder hen de Duitse fysicus Werner Heisenberg, de geleer- volledig beschreven. Wat natuurkundigen doen, is dat zij

VU-MAGAZINE — MAART 1986

93

Deze tekst is geautomatiseerd gemaakt en kan nog fouten bevatten. Digibron werkt voortdurend aan correctie. Klik voor het origineel door naar de pdf. Voor opmerkingen, vragen, informatie: contact.

Op Digibron -en alle daarin opgenomen content- is het databankrecht van toepassing. Gebruiksvoorwaarden. Data protection law applies to Digibron and the content of this database. Terms of use.

Printen