null Beeld

Hoe de kwantumrevolutie ontstond in Brussel

Een rijtje verstandige talking heads, verhelderende stop-motionanimatie en presentatrice Danira Boukhriss die aan de slag gaat met verfkogels: meer had regisseur Vincent Langouche niet nodig voor zijn boeiende documentaire over de geschiedenis van de kwantummechanica. ‘Kwantumrevolutie’ is deze week drie keer te zien in Cinema Zed in Leuven.

'Ik denk dat ik het nog altijd niet begrijp'

Die geschiedenis begint op het einde van de 19de eeuw, toen het overgrote deel van de natuurkundigen dacht dat het werk erop zat.

Vincent Langouche «Dat tijdperk markeerde het einde van de klassieke natuurkunde, die gestoeld was op de wetten van Newton, over de zwaartekracht, en die van Maxwell, over het verband tussen elektriciteit en magnetisme. Die klassieke natuurkunde stond als een huis, een succesvolle theorie waarmee men het dagelijkse leven kon verklaren. Het was de tijd dat de elektriciteit haar intrede deed in de huizen: een fenomeen dat door Maxwell verklaard kon worden. Met Newton kon men de baan van de planeten beschrijven en voorspellen wanneer een komeet zichtbaar zou zijn. De algemene overtuiging was dat alles wat uitgeklaard moest worden, uitgeklaard was.»

HUMO ‘We doen het licht uit en gaan naar huis.’

Langouche «Klopt. Maar plots doken een aantal fenomenen op – radioactiviteit, ontdekt door Marie Curie, en de x-stralen van Wilhelm Röntgen – die níét verklaard konden worden. Men nam die straling waar, maar kon niet zeggen van waar ze kwam.»

HUMO Op een gegeven moment introduceerde natuurkundige Max Planck het begrip ‘kwantum’. Dat veroorzaakte een dijkbreuk.

Langouche «Ja. Planck was benaderd door een fabrikant van gloeilampen: een inefficiënte technologie, omdat er veel energie verloren gaat aan onnodige warmte. Planck botste op ‘de zwarte straler’ – een zeer technisch probleem dat al jaren aansleepte en niet verklaard kon worden met de oude theorieën. Planck heeft dat vraagstuk theoretisch opgelost door het ‘kwantum’ te introduceren: hij veronderstelde dat energie wordt uitgestraald in pakketjes, kwanta dus, en dus geen continue stroom is. Een metafoor die ik in de film gebruik: het is alsof kokend water trapgewijs afkoelt, per vijf graden. Het was een zuiver wiskundige oplossing voor een fenomeen dat men kon waarnemen maar niet kon verklaren: Planck geloofde er zelf niet in, maar hij zag dat zijn kunstgreep wel wérkte. Het is een revolutionair inzicht gebleken.»

HUMO En de grondslag van een volledig nieuwe fysica, de kwantummechanica, die moeilijk uit te leggen valt aan eenvoudige lui als ik omdat ze bij uitstek contra-intuïtief is. Haar principes vallen moeilijk te rijmen met de zichtbare wereld rond ons.

Langouche «Er gebeuren rare dingen op subatomaire schaal. De dualiteit, bijvoorbeeld: een elektron kan zich gedragen als een deeltje, maar ook als een golf. Terwijl wij de wereld om ons heen voor 100 procent als materie waarnemen. We kunnen ons niets voorstellen bij het idee dat een voetbal zich als een golf zou kunnen gedragen. De observator speelt in de kwantumfysica ook een belangrijke rol: de opzet van het experiment bepaalt in grote mate de uitkomst. Als je de snelheid van een elektron meet, geef je – door de meting uit te voeren – het elektron een snelheid. Voordien is er alleen een soort kansverdeling, nogal onbepaald, een spectrum van mogelijke snelheden. Pas wanneer je meet, hééft het een bepaalde snelheid. Dat is voor ons moeilijk te vatten: in onze wereld is iets wat het is.»


18 nobelprijzen

HUMO Het mag niet verbazen dat u deze film hebt geregisseerd: u bent gediplomeerd in de natuurkunde én de audiovisuele kunsten.

Langouche «Ik heb gestudeerd aan het RITCS, en toen ik daar afzwaaide, was ik nog maar 21: ik had geen zin om al te gaan werken. Ik wilde achter de boeken kruipen, en fysica zat al langer in mijn hoofd. Je kan er de wereld mee verklaren. Het is de centrale wetenschap: chemie is ruwweg toegepaste fysica.»

undefined

'Alle belangrijke wetenschappers kwamen naar Brussel om over de kwantummechanica te discussiëren. Op de foto van 1927 staan 29 mensen, van wie er 17 ooit een Nobelprijs hebben gewonnen.'

HUMO Ik denk dat u vijanden aan het maken bent.

Langouche «Mogelijk, en wiskundigen zullen met evenveel stelligheid beweren dat hun discipline de basis is van alle wetenschappen.»

HUMO Herinnert u zich het moment waarop u de principes van de kwantummechanica echt begréép?

Langouche «Nee, want ik denk dat ik ze nog altijd niet begrijp. Meer nog: het is niet iets wat je kunt begrijpen, doe dus geen moeite (lachje). Topwetenschappers geven dat trouwens toe. Richard Feynman, bijvoorbeeld: ‘I think I can safely say that nobody understands quantum mechanics.’ En Niels Bohr heeft ooit beweerd dat wie niet geschokt is door kwantumfysica, er niets van begrepen heeft.»

HUMO Ik interviewde vorig jaar Peter Higgs en kwam terug met een berg metaforen, maar eigenlijk staan die het werkelijke begrip in de weg. Uiteindelijk zou ik willen weten wat ik zou zíén als ik mezelf zou kunnen inkrimpen tot subatomair formaat en naast een atoom zou gaan staan.

Langouche «Ja. Maar dat is dus onmogelijk, hè (lacht). Wij zijn geen kwantumdeeltjes, wij zijn macroscopische wezens. Zoals we ons als driedimensionele wezens niets kunnen voorstellen bij een vierde dimensie, die volgens sommige wetenschappelijke theorieën nochtans ook bestaat. Je moet de kwantummechanica ook niet begrijpen om ermee te kunnen werken, je moet de manier van denken, de wiskundige logica in de vingers krijgen en ermee leren omgaan.»

HUMO Boeiend: u koppelt de revolutionaire inzichten van de kwantumfysica aan de roerige tijdgeest waarin ze tot stand kwamen.

Langouche «Ja. De documentaire bouwt eigenlijk voort op de tentoonstelling van Henri Eisendrath en Gaston Moens, emeritus-professoren van de VUB: zij lieten een paar jaar geleden de maatschappelijke context ook uitgebreid aan bod komen. Alles speelt zich af bij de overgang van de perfect geregelde Victoriaanse samenleving naar de chaotische moderniteit, met de Eerste Wereldoorlog als triest hoogtepunt. Die onrust vertaalt zich perfect in de wetenschappelijke omwenteling: van zekerheid naar onzekerheid. Overigens: tijdens mijn studie vond ik het ook altijd nuttig als er anekdotes werden verteld, zoals die over Planck en de lampenfabriek: waargebeurde verhaaltjes helpen om de abstracte concepten te onthouden. Het gaat uiteindelijk over mensen, over personages.»

HUMO De steenrijke Belgische industrieel Ernest Solvay is één van die personages: zijn rol is allesbepalend.

Langouche «Ja, Solvay heeft er persoonlijk voor gezorgd dat de kwantumrevolutie zich in België heeft afgespeeld. Op zich hadden die wetenschappers geen reden om naar ons land te komen, er waren hier toen geen grote fysici, maar Solvay had veel geld en was erg geïnteresseerd in wetenschap. Hij heeft verschillende conferenties georganiseerd, de beruchte Solvay-raden, waar de toppers uit het vakgebied samenkwamen om te discussiëren.»

HUMO Zoals het luidt in de documentaire: ‘Fysica is geen verzameling dictaten, het is het product van menselijke conflicten.’ De groepsfoto’s van die conferenties zijn spectaculair: Albert Einstein. Marie Curie. Max Planck.

Langouche «Alle belangrijke wetenschappers van de tijd, naast elkaar. Op de foto van 1927 staan 29 mensen, 17 van hen hebben ooit een Nobelprijs gewonnen, en Marie Curie zelfs twee. En die mensen kwamen samen in het Brusselse hotel Metropôle om te discussiëren. Uiteindelijk heeft de kwantummechanica gestalte gekregen op het De Brouckèreplein in Brussel: ongelofelijk, toch?»

Meer over

Reageren op een artikel, uw mening ventileren of een verhelderend inzicht delen met de wereld

Ga naar Open Venster

Op alle artikelen, foto's en video's op humo.be rust auteursrecht. Deeplinken kan, maar dan zonder dat onze content in een nieuw frame op uw website verschijnt. Graag enkel de titel van onze website en de titel van het artikel vermelden in de link. Indien u teksten, foto's of video's op een andere manier wenst over te nemen, mail dan naar redactie@humo.be.
DPG Media nv – Mediaplein 1, 2018 Antwerpen – RPR Antwerpen nr. 0432.306.234