‘DE DEELTJESWERELD IS GEEN TOTAAL ANDERE WERKELIJKHEID’ De quantummechanica leidt tot deeltjes die niet meer op één plek zijn of die van elkaar lijken te weten in welke toestand ze verkeren. Onbegrijpelijk? Niet als je accepteert dat zulke deeltjes volledig worden gedefinieerd door hun interacties, stelt de Italiaanse natuurkundige Carlo Rovelli.
Tekst: Martijn van Calmthout Illustratie: Pepijn Barnard
I
n zijn jongste boek Helgoland neemt de Italiaanse natuurkundige Carlo Rovelli de lezer meer terug naar de gelijknamige geboortegrond van de quantumfysica: een boomloos Duitse Noordzee-eiland waar de jonge natuurkundestudent Werner Heisenberg in 1925 schuilde voor hooi koorts. Hij kwam terug met een theorie van het atoom waar we nog steeds plezier van hebben. Maar dat plezier heeft een prijs, zegt Rovelli vanuit zijn werkkamer in het Canadese Toronto. ‘De quantumfysica heeft ons niet alleen micro-elektronica, computers, moleculaire biologie, nano chemie en nog veel meer gebracht. Ze bracht ook het besef dat onze intuïtie totaal niet werkt in de wereld van het allerkleinste. De quantumrealiteit is onbegrijpelijk. In mijn boek probeer ik te laten zien dat we beginnen te snap pen waarom.’ Carlo Rovelli. Italiaan van geboorte. Theoretisch natuurkundige. Een vriende lijke zestiger met pretogen en krullen. Een jaar of vijf geleden werd hij wereld beroemd met zijn bestseller Zeven korte
16 | New Scientist | Leiden2022
beschouwingen over natuurkunde. Een geruststellend dun, ietwat filosofisch werkje over wat we weten van de fundamenten van de werkelijkheid. Helgoland is dikker. Nog filosofischer. Maar opnieuw geruststellend bedoeld, zegt Rovelli. ‘De kernboodschap is: de deeltjeswereld is niet gekker dan de alle daagse w ereld en daar kunnen we als volwassen mensen mee omgaan. Het is net zoiets als het moderne zonnestelsel. We zien de zon elke dag aan de hemel bewegen, opkomen en ondergaan. Toch weten we: niet de zon beweegt, maar wij. En er is niemand die daar nog van overstuur raakt.’ Wat maakt de quantumfysica zo ongrijpbaar?
‘Dat we klassiek denken over de wereld van de deeltjes en atomen. Dat kan niet en dat reikt terug naar Heisenberg op Helgoland. Hij probeerde orde te vinden in de ener giesprongen van elektronen in atomen, die we zien door het lijntjesspectrum in hun licht. Hoe konden elektronen alleen die stapjes maken? Heisenberg vond de for mules die dat proces precies beschrijven. Mits, en daar begint het onbegrijpelijke, mits getallen worden vervangen door matrices; door roosters van getallen.’
Wat veranderde dat inzicht?
‘Alles. Grootheden liggen niet meer vast, zoals bij Newton; er zijn alleen overgan gen tussen toestanden en kansen. Dat leidt wiskundig tot deeltjes die niet meer op één plek zijn, maar overal. Tot ver strengelde deeltjes die van elkaar lijken te weten in welke toestand ze verkeren. Tot een kat in een doos die zowel wakker is als slaapt – ik houd er niet van om Schrö dingers kat dood te maken. Kortom, de beroemde quantummagie. En heel an ders dan wat objecten in de alledaagse werkelijkheid doen.’ Deeltjes die ook golven zijn.
‘Zo wordt het vaak gezegd, ja. Maar een elektron ís niet of het een of het ander. Het manifestéért zich als het een of als het ander, afhankelijk van het perspectief. In de interactie met de onderzoeker.’
HOEVEEL
DIMENSIES
ZIJN ER?
