 |
 |
 |
Er doen weer geruchten de ronde waaruit opgemaakt kan worden dat men optimistisch is over de kansen om binnen afzienbare tijd de zogenaamde verenigd-veld-theorie op te kunnen stellen. Deze theorie is voor natuurkundigen wat destijds de steen der wijzen voor de alchemisten was, en in de laboratoria wordt er slechts op bedekte toon over gesproken. De huidige natuurkundige kennis is gevat in een grote verzameling wiskundige relaties, maar de verenigd-veld-theorie is een enkele beschrijving waaruit al deze andere relaties volgen - het is in essentie een ultieme verklaring voor alles.
Grote namen hebben naar deze theorie gezocht, want het is het doel van een wetenschap waarin volgens sommigen naar niet minder dan de waarheid gezocht wordt. Het vertrouwen in de mogelijkheden van het eigen vak dat sommige natuurkundigen tentoon spreiden is typisch menselijk, maar doet parallellen met religie vermoeden. Er is natuurlijk ook eerzucht in het spel - wie de theorie vindt wacht op zijn minst de Nobelprijs en - voorlopig - onsterfelijke roem.
Voor een buitenstaander lijkt het te mooi om waar te zijn. Eindelijk zegeviert de rede over de grillen van de natuur. Eens te meer zal duidelijk zijn dat de mens het doel van de evolutie is, want het universum zal aan onze voeten liggen. Er zal geen vraag meer zijn waarop wij het antwoord niet kunnen weten - niemand minder dan Hawking suggereerde dat de mens God naar de kroon zal gaan steken.
Toch is voorzichtigheid geboden. Het zijn juist de natuurkundigen die zich kunnen realiseren dat het wereldbeeld dat de natuurkunde ons voorspiegelt veel stof tot discussie geven kan. Een groot aantal onder hen is zich ook zeer wel bewust van deze moeilijkheden, maar deze twijfel wordt niet aan een groot publiek bekend gemaakt. Alleen de indrukwekkende resultaten worden onder de aandacht gebracht, waardoor een vertekend beeld ontstaat. De vraag werpt zich dan ook op wat de relevantie van de verenigd-veld-theorie, deze verklaring van alles, is. Laten wij daartoe de geschiedenis bestuderen.
In de zeventiende eeuw werd de klassieke mechanica ontwikkeld. Volgens de legende gebeurde dit nadat een appel op het hoofd van Newton viel - waarop hij zich afvroeg waarom alles naar beneden valt, en vervolgens de zwaartekracht postuleerde - maar ook de namen van Galilei en Leibniz zijn er onlosmakelijk mee verbonden. De klassieke mechanica dicteert determinisme, hetgeen in dit geval betekent dat de ontwikkelingen op iedere plaats in het universum tot het einde der tijden vastliggen. Dit heeft als interessante filosofische consequentie dat begrippen als vrije wil of democratie geen betekenis zouden hebben - er valt immers niets te kiezen, alles is al bepaald. Dat deze consequentie in de ogen van velen problematisch is, laat zich raden.
Rond de eeuwwisseling bleek echter dat de klassieke mechanica geen goede beschrijving geeft van de processen die zich op atomaire schaal afspelen. Men stelde zich indertijd voor dat een atoom een zonnestelsel in het klein is, waarin electronen als planeetjes om de kern draaien. Dat dit beeld nog steeds op de middelbare scholen onderwezen wordt is het gevolg van de inzichtelijkheid van dit achterhaalde model. Er moest dus een geheel nieuwe theorie komen, die de processen op atomair niveau adequaat beschrijft en die voor macroscopische objecten overgaat in de klassieke mechanica.
Deze theorie is de quantummechanica, en vele groten hebben in het begin van deze eeuw hun naam er aan verbonden. Wat nu de essentie van deze theorie is laat zich in kort bestek lastig uitleggen, maar het komt ongeveer op het volgende neer. Met de klassieke mechanica kan men voorspellen welke gebeurtenis zich er op welke plaats en op welk tijdstip afspeelt. In de quantummechanica kan slechts gesproken worden over de kans dat deze gebeurtenis zich op die plaats en op dat tijdstip afspeelt. Zoals men verwachten moet gaat de quantummechanica voor grote lichamen, zoals biljartballen, vloeiend over in de klassieke mechanica.
De introductie van de quantummechanica bracht onder natuurkundigen nogal wat teweeg. Men begreep nu het microscopische, maar moest daarvoor een exact begrip van het macroscopische opgeven. Was dit ontbreken van de mogelijkheid van een exact begrip een eigenschap van de natuur, of was het een tekortkoming van de nieuwe theorie? Het was Einstein die beargumenteerde dat de quantummechanica geen volledige beschrijving van de natuur geeft. Hij vond zijn grootste tegenstander in Bohr, en heeft pas in de zeventiger en tachtiger jaren na de inspanningen van Bell en Aspect waarschijnlijk ongelijk gekregen, maar bij velen blijft de twijfel bestaan. Desondanks blijkt de quantummechanica een zeer bruikbare en opmerkelijk accurate theorie.
Het is nog steeds de vraag wat nu precies het bij de quantummechanica behorende wereldbeeld is, al weten we dat het niet deterministisch is - goed nieuws voor de vrije wil. Er worden populaire boeken vol geschreven over de quantummechanicische consequenties voor ons wereldbeeld. Eén van de meest creatieve, en meest onwaarschijnlijke, zienswijzen is de zogenaamde veel-werelden-interpretatie waarin op ieder moment zich uit een heelal alle mogelijke voortzettingen ontwikkelen.
Dat wil bijvoorbeeld zeggen dat er op ieder moment dat u een keuze maakt, er voor iedere keuzemogelijkheid die er is zich een heelal afsplitst waarin u de bijbehorende keuze gemaakt hebt. Er bestaat een onvoorstelbaar groot en immer groeiend aantal universa naast elkaar, maar in de meeste ervan komt u niet eens voor - bijvoorbeeld omdat uw ouders elkaar nooit ontmoetten.
Men moet zich goed realiseren dat er in de natuurkunde slechts modellen gevormd worden, die de werkelijkheid zo goed mogelijk benaderen. Een model is geen afspiegeling van de volledige werkelijkheid, bijvoorbeeld omdat niet alle mogelijke gegevens gemeten zijn of omdat er effecten een rol spelen waarvan men het bestaan nog niet kent, enzovoorts. Het is daarom ook niet aantoonbaar dat een model wél de volledige werkelijkheid beschrijft - dat is het droeve lot van de natuurkundige.
Theorieën worden ontwikkeld voor deze benaderende modellen. De filosofische consequenties van een theorie hebben daarom slechts betrekking op een wereld waarin het onderliggende model de werkelijkheid vormt, maar die wereld is de onze niet. Natuurkundige theoriën moeten derhalve voorzichtig gebruikt worden als uitgangspunt voor wijsgerige beschouwingen.
De verenigd-veld-theorie is een formalisme waaruit in principe de verschillende natuurkundige theorieën volgen. Het moge duidelijk zijn dat daarmee geenszins de werkelijkheid doorgrond wordt. Hiermee wil natuurlijk niet gezegd zijn dat het geen mooie prestatie zou zijn om deze theorie te vinden, en er zijn diverse - ook practische - redenen te bedenken waarom zij opgesteld moet worden. Al was het maar uit esthetisch oogpunt.
In het licht van het genoemde optimisme binnen de natuurkundige laboratoria is er nog een interessante opmerking te maken. In de tweede helft van de vorige eeuw werd er beweerd dat alle grote wetenschappelijke ontdekkingen toch wel gedaan waren, en dat iets eenvoudigs als een ster wel begrepen was. Dit optimisme bleek destijds een voorbode van het einde van de klassieke mechanica, dus lijkt het raadzaam om de ontwikkelingen in de natuurkunde de komende decennia nauwlettend te blijven volgen.
