Quantum Electrodynamics

in de Dorpsstraat


13 juli 2024. Nootdorp, de Dorpsstraat, De Winkel van Rie. Voorheen de ijzerwarenhandel W. Elderhorst. In de linker etalage viel mijn oog op een bijzonder boekwerk.



Ik kwam van De Parade, ons gezellige Nootdorpse winkelcentrum(pje) en was op weg naar huis. In mijn enorme boodschappentas een pakketje met truien dat bij de lokale Bruna was afgeleverd. Heel normaal, niets bijzonders. Het was zaterdag 13 juli 2024 en het miezerde wat. Op de terugweg liep ik door de Dorpsstraat en passeerde de etalage van een wat aparte kringloopwinkel met de naam “Winkel van Rie”. De winkel had zich rond 2016 gevestigd in het ruime pand van Willem Elderhorst, voor al uw ijzerwaren, waar we eerder nooit vergeefs een beroep op deden als we weer eens verlegen zaten om schroeven, bouten, spijkers, en al het andere wat de gezelligheidsklusser zo’n betrokken echtgenoot maakt. Willem had alles en dook maar wat graag zijn magazijn in. Voor hem gold: wie het kleine niet eert, is het grote niet weert. Ook als je even verlegen zat om drie boutjes met bijpassende moertjes en ringetjes, bleef Willem vriendelijk en pakte de minimale aankoop met zorg in.

De etalage biedt sinds de komst van Rie een geheel andere aanblik. De “Winkel van Rie” is een soort kringloopwinkel, waar het Rie-regime aan is toegevoegd. Er hangt een sfeer van frutselen, knutselen en gezelligheid. Veel kleding, maar ook allerlei andere hebbedingetjes, deels opgepimpt. Ik was er de afgelopen jaren vaak langs gelopen zonder veel aandacht voor het aangebodene. Deze keer liep het anders. Heel anders.

Terwijl ik de winkel passeerde, merkte ik vanuit mijn ooghoeken een rij boekjes op die netjes naast elkaar waren gedrapeerd op een tafel achter de etalageruit. Een moeilijk te duiden collectie. Van alles en nog wat. Ik had, normaal gesproken, aan een vluchtige blik genoeg om de pas er weer in te zetten. Dat liep nu net even anders. Ik liep nu niet verder maar naar binnen.

Ik betrad voor het eerst van mijn leven het interieur van “De Winkel van Rie”. Ik had iets gezien dat het verschijnsel Rie in een geheel nieuw daglicht stelde. Tussen de rij onooglijke boekjes had ik iets bijzonders ontdekt. Daar lag een fors boekwerk getiteld “Selected Papers on Quantum Electrodynamics” (zie afbeelding), een uitgave van Dover uit 1958. Een bundel artikelen, verzameld door eindredacteur Julian Schwinger.



Hoeveel Nootdorpers zullen dit boek hebben opgemerkt? Er gebeuren veel dingen om ons heen die we niet verwachten. De kans dat je dergelijke dingen opmerkt is minimaal. Dit is meermaals proefondervindelijk vastgesteld. In mijn situatie? Wel, ik liep met mijn truitjes wat gehaast omdat het miezerde. Hoofd een beetje tussen de schouders. Weinig bewegelijk in de nek. Passage van de Rie-etalage was zoals altijd een formaliteit zonder enige emotie. Wie legt mij uit hoe ik juist op dat moment, onder die condities, oog in oog kwam te staan met een wonderbaarlijk boek dat bol stond van het meest geavanceerde denkwerk van de moderne mens. Ik stond echt even als aan de grond genageld. Ik wist dat de inhoud voor mij veel te hoog gegrepen zou zijn, maar alleen al de namen van de geleerden die opgenomen waren deed mij naar adem happen. Voor mij helden van de buitencategorie. Mijn hart maakte een sprongetje!

 

Redacteur Julian Seymour Schwinger (New York, 12 februari 1918 – Los Angeles, 16 juli 1994) was een Amerikaans theoretisch natuurkundige die in 1965 samen met Richard Feynman en Shinichiro Tomonaga de Nobelprijs voor de Natuurkunde kreeg voor zijn werk op het gebied van de quantumelektrodynamica. Van 1972 tot aan zijn overlijden in 1994 was hij hoogleraar in de theoretische natuurkunde aan de universiteit van Californië - Los Angeles (UCLA) (Wikipedia).

Eind 19de eeuw waren de meeste natuurkundigen er wel van overtuigd dat ze wisten door welke wetmatigheden de natuur werd beheerst. De breed levende arrogantie werd echter snel afgestraft. De paar resterende pijnpunten veroorzaakten kort daarna een totale omwenteling in de grondslagen van de fysica. De wereld bleek toch anders in elkaar te zitten. En niet zo’n heel klein beetje!


In de (sub)microkosmos bleken de wetten van de quantummechanica te heersen en in de macrokosmos die van de relativitietstheorie van Einstein. De grote namen uit de eerste decennia van de 20ste eeuw die voor de revoluties zorgden, zijn onder meer Max Planck, Albert Einstein, Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg en Niels Bohr.


Toen de basis van de quantummechanica was uitgekristalliseerd, werd het tijd om het model zodanig uit te breiden dat ook de wisselwerking tussen elementaire deeltjes zoals protonen en elektronen en elektromagnetische velden (opgebouwd uit fotonen (lichtdeeltjes)) bevredigend beschreven werd. In dit vervolg komen de namen op de omslag van dit boek naar voren. Ik noem Enrico Fermi, Robert Oppenheimer, Freeman Dyson, Paul Dirac, Wolfgang Pauli, Richard Feynman, Julian Schwinger en Shinichiro Tomonaga. Hoogintelligent en vaak ook tamelijk excentriek.

Fermi bouwde de eerste kernreactor en werkte samen met Oppenheimer aan de atoombom. Freeman Dyson, nooit gepromoveerd, kwam op een zeker moment op het idee dat hoogontwikkelde, buitenaardse beschavingen misschien in staat waren om alle energie van hun moederster in te vangen met behulp van een zogenoemde Dyson Sphere. Er wordt nu serieus naar gezocht. Paul Dirac was ook van de buitencategorie. Zo verscheen er in 2009 een biografie met als titel: “The Strangest Man: The Hidden Life of Paul Dirac, Quantum Genius”. Passage:


"Dirac was the nerd's nerd. His colleagues, themselves the geekiest of geeks, joked about Dirac's lack of social communication. Among these brainboxes, the smallest use of language possible in a given situation was known as a "Dirac". His tendency was to answer questions in one of two ways — by saying either "yes" or "no". Sometimes he simply remained silent. One story about Dirac was that, after he'd given a talk, a member of the audience said they didn't understand something he had written on the blackboard. Dirac said nothing..When asked for a reply, he said, "That was not a question, it was a comment."


Op 23 maart 1989 deelden de elektrochemici Martin Fleischmann en Stanley Pons in een persconferentie mee dat zij kernfusie bij kamertemperatuur hadden opgewekt. Het ging om een bij-effect van een elektrochemische reactie aan een palladium-elektrode waar waterstof werd gevormd. Waterstof wordt in de palladiumelektrode geabsorbeerd en de twee wetenschappers meldden dat daardoor de waterstofkernen kunnen fuseren en dat als gevolg daarvan er bij hun opstelling meer energie vrijkwam dan ze er in stopten. Bovendien meldden ze dat ze vrijkomende neutronen hadden gedetecteerd die op fusie van waterstofkernen wezen.

Ook Julian Schwinger was een buitenbeentje. Na 1989 begon hij zich sterk te interesseren voor deze koude kernfusie. Hij schreef acht artikelen over dit onderwerp. Hij zegde zijn lidmaatschap van de American Physical Society op, toen deze weigerde zijn artikelen te publiceren. Hij was van mening dat het onderzoek naar de koude kernfusie werd onderdrukt en dat de academische vrijheid met voeten werd getreden. Hij schreef in dit verband:

“De druk om je te conformeren is geweldig groot. Ik heb meegemaakt dat hoofdredacteuren ingediende artikelen weigerden, louter op grond van giftige commentaren van beoordelaars. Wanneer onpartijdige beoordeling plaats maakt voor censuur, betekent dit het einde van de wetenschap.”


De claims van Fleischmann en Pons hielden geen stand. De mainstream fysici haakten al snel af. Maar het onderzoek ging op kleine schaal door en lijkt nu toch meer salonfähig te worden.

 

Bijzonder was ook de geniale maar tevens zeer speelse en breed geïnteresseerde Richard Feynman. De Amsterdamse fysicus F.A. Bais wijdde ooit een mooi verhaal aan zijn beroemde collega. Ik heb er, als voorbeeld, de volgende passage uit overgenomen waarin Feynman zijn gedachten laat gaan over het thema pseudowetenschap.

Feynman onderstreepte het vitale belang van integriteit (volledige openheid van zaken) en kritische toetsing (onafhankelijkheid). Successen en impact van pseudowetenschap waren zijns inziens vaak gebaseerd op misleiding door onvolledigheid van informatie:


‘Mijn bedoeling kan ik het beste illustreren met een contrast. Neem reclame. Gisteravond hoorde ik dat Wesson-slaolie het voedsel niet doordrenkt. Nou dat klopt. Het is niet onwaar. Maar het is niet alleen een kwestie van onwaarheid. Bij wetenschappelijke integriteit gaat het ook nog om iets anders. Wat eigenlijk bij de advertentie vermeld had moeten worden is dat geen enkele slaolie voedsel doordrenkt, tenminste tot een bepaalde temperatuur. Boven die temperatuur doen ze het allemaal wel, Wesson-olie incluis. In dit geval was dus niet het feit, maar de suggestie de boodschap van de reclame.’


En hij vervolgt met:


‘In de wetenschap weten we uit ervaring dat de waarheid uiteindelijk aan het licht komt. Andere experimentatoren zullen jouw experiment overdoen of ontdekken dat je goed of fout zat. Natuurverschijnselen zullen wel of niet kloppen met jouw theorie. Ook al kun je tijdelijk roem vergaren, je krijgt een slechte reputatie als je als wetenschapper niet zorgvuldig te werk gaat. Integriteit, nodig om jezelf niet voor de gek te houden, ontbreekt bij ‘cargo-cult’ wetenschap in hoge mate.’


Zo was Feynman ooit deelnemer aan een conferentie over ‘de ethiek van de gelijkheid’, een poging om ‘op eigen kracht aan te tonen dat het mogelijk is een dialoog te voeren tussen mensen uit verschillende vakgebieden’. Vele jaren later sprak hij er nog met afgrijzen over:


‘Er waren heel wat gekken op die conferentie, blufferige gekken wel te verstaan en daar word ik razend van. Gewone gekken zijn OK, je praat met hen en probeert hen te helpen. Maar van die lui die èn gek zijn èn met gewichtigdoenerij en fantasierijke hocus-pocus indruk proberen te maken, die kan ik niet uitstaan! Een gewone gek is geen blaaskaak, dat gaat nog wel. Maar een ingebeelde gek is afschuwelijk! En dat soort bevolkte die conferentie... Die conferentie was erger dan een Rohrschach-test’.


De briljante fysicus Wolfgang Pauli zocht jarenlang samen met de al even briljante psychoanalyticus Carl Jung, een leerling van Freud, naar de verbanden tussen de wereld van de geest en de wereld van materie.


Een laatste voorbeeld van een excentrieke persoonlijkheid: Wolfgang Pauli. Ook al een nobelprijswinnaar. Extreem slim. Maar Pauli worstelde met het leven, zijn leven. Hij zat zo in de knoop, dat hij aanklopte bij de beroemde psychoanalyticus Carl Jung, die in de buurt woonde. Het begin van niet alleen een behandelfase maar ook van een lange periode waarin Jung en Pauli discussieerden over thema’s als tijd, causaliteit (oorzaak en gevolg) en synchroniciteit (relaties zonder oorzakelijkheid). Jung probeerde betekenis te geven aan Pauli’s dromen. Pauli, in de wereld van de fysica (quantummechanica) gevreesd scherprechter, die iedereen fileerde die niet scherp genoeg had doorgedacht, hoopte via Jung inzicht te krijgen in dat deel van de “realiteit” dat buiten het bereik van de fysica leek te liggen.

Pauli werd bewonderd en gevreesd. Dat laatste ook omdat er bij fysische experimenten telkens weer dingen mis gingen als Pauli op bezoek was. Dat ging zo ver dat er op een zeker moment zelfs gesproken werd van “Het Pauli-effect”. Uiteindelijk kreeg Pauli vanuit allerlei kanten te horen dat hij niet langer welkom was.


Tot zover een ingedikt “tableau de la troupe” van de schrijvers van het boek dat mijn aandacht had getrokken.


Van spijkerbroek tot spijkerboek


Enkele pagina's uit het boek waarop duidelijk de betreurenswaardige gevolgen zijn te zien van de ondoordachte wijze waarop geprobeerd is het boek met een schroef voor diefstal of verschuiving te behoeden. Hoewel de schade, gelukkig, beperkt was gebleven laat het plaatje rechtsonder zien dat ook in dat geval een belangrijke wiskundige formulering zo maar onbegrijpelijk kan worden.



Ik legde de dame achter de kassa uit dat ik een boek wilde aanschaffen. Zij toonde zich blij en hulpvaardig. Haar gezicht verstarde wat toen ik duidelijk maakte dat het gewenste boek in de etalage lag. Met enige gène verklaarde ze dat de boekjes in de etalage niet bedoeld waren voor de verkoop maar meer voor de sier. Sterker nog, ze zaten vastgelijmd op een plank en alsof dat nog niet genoeg was waren ze ook nog met een schroef aan de plank verankerd. “Maar misschien kan ik het boekje loskrijgen als u het echt wilt hebben,” zei ze. “Wilt u het echt hebben?” Ik maakte duidelijk dat ik het erg graag wilde hebben. “Is het zo bijzonder?” vroeg ze. “Waar gaat het over?” Misschien wilde ze toch nog even weten of er niet een zeer waardevol object voor een spotprijsje over de toonbank zou gaan. Ik probeerde haar met enkele losse opmerkingen uit te leggen dat het hier een boekje betrof waar maar weinig mensen in geïnteresseerd zouden zijn. In Nootdorp was ik ongetwijfeld de enige.


Ik liep achter haar aan naar de etalage en zag nu tot mijn grote ontsteltenis een forse schroef die nog maar voor een deel het hoofd boven water hield. De rest verdween meedogenloos diep in de 34 door Julian Schwinger gebundelde artikelen. “Wilt u het echt hebben?” vroeg ze nog een keer, nu ik het geheel scherp in het vizier had. Ik had vanaf de straat nooit een schroef uit het boek zien steken.


Hier is het mooiste wat de moderne natuurkunde ooit heeft voortgebracht op een gewelddadige wijze doorgeprikt, ging het door mijn hoofd. Mogelijk met een schroef die nog was overgebleven van de erfenis van Willem Elderhorst. Willem zou zijn schroeven hier niet beschikbaar voor hebben gesteld. Geen schroeven door boeken. Nooit. Willem had zijn principes.


De vriendelijke dame begon aan de ontketening van mijn boek. Opluchting. De schroef bleek niet tot het onderliggende hout te zijn doorgedrongen. Hij was gekomen tot pagina 275, het begin van de bijdrage van Freeman Dyson, getiteld: “The Radiation Theories of Tomonaga, Schwinger, and Feynman” uit 1948. Alleen degene die op de hoogte is van dit opmerkelijke drama zal het minieme deukje van de schroef op pagina 275 nog herkennen.


De schroef was dus eigenlijk functieloos. Hij hield praktisch gezien alleen een lichtsnoertje op haar plek dat frivool over de beschroefde rij boekjes was gedrapeerd. “U bent nog steeds geïnteresseerd?’’ vroeg de vriendelijk dame. “Zeker,” antwoordde ik. “De schade valt alleszins mee.” Ik rekende 1 euro af en verliet in enigszins verwarde toestand, waarin overigens euforie overheerste, de “Winkel van Rie”. Eenmaal thuis had ik een in mijn ogen sterk verhaal. Een boek met een sterk verhaal! Mijn echtgenote schudde haar hoofd en nam de truitjes in ontvangst. De Winkel van Rie. Ik wist dat er voor een klein prijsje opgevrolijkte spijkerbroeken kon kopen. Dat er voor nog kleinere prijsjes ook spijkerboeken te koop waren was nieuw voor me.


Na wat gepruts, de eerste bladzijde was om volstrekt onduidelijke redenen aan de kaft vastgelijmd met ertussen een stukje elastiek, kon ik de eerdere eigenaren achterhalen. De eerste was Cheung Wah-Kwang, voor zijn collega's Stephen, een Amerikaanse fysicus van Chinese origine. Het boek kwam later in handen van Hans van Dormalen waarvan ik geen spoor meer heb teruggevonden.


Gerard van de Schootbrugge, 16 juli 2024.