Gekker dan gek op natuurkunde

Walter Lewin heeft een dik boek geschreven over de natuurkunde. Of, dik, eh … Het is slechts 370 pagina’s, maar het papier is dik, en het is ruim gezet: zo’n 350 woorden per pagina. En een aantal verhalen staan er wel twee of drie keer in. Maar het resultaat is dat het als boek heel wat lijkt en dat het toch meevalt: er is goed door te komen en het wordt nergens te moeilijk. Het boek is dan wel van een echte hoogleraar van MIT, maar is bedoeld voor een breed publiek. Leken die er nog niets van snappen, jongeren die er nog niets van weten, ouderen die het niet zo goed hebben bijgehouden, lezers die de KIJK en de Quest al uit hebben, voor iedereen worden wel wat goed verteerbare hapjes gepresenteerd. Het wordt allemaal uitgebreid geïllustreerd in “Gek op natuurkunde” en het wordt smeuïg verteld. Zoals Matthijs van Nieuwkerk zei: “Zo’n college willen we allemaal wel.”

Lewin presenteert zichzelf dan ook als de allerbeste natuurkunde-professor ter wereld. De wereld, die immers toch wel door draait, spreekt dat niet graag tegen, net zo min als dat de wereld gniffelt over de enorme aandacht die wordt besteed aan het vertrek van Robbert Dijkgraaf naar Princeton. Wat is hier aan de hand? De laatste tijd lijken sommige wetenschappen, in het bijzonder de natuurkunde, te lijden aan ijdelheid en zelfingenomenheid. Ze zitten zich daar dan op de borst te trommelen als een stelletje trotse gorilla’s. Dat maakt veel indruk. Of is dat misschien bewust gestuurd beleid? Om er voor te zorgen dat er meer studenten komen naar de bètastudies, of om meer subsidies te kunnen vergaren? Mij overtuigt het in elk geval niet. Ik heb wel veel respect en sympathie voor de beroemde natuurkundigen uit vorige eeuwen, maar die van vandaag lopen vaak rond met het air van “wij zijn toch slimmer dan jullie”. Ik erger me eraan dat zij dat dan niet eens goed proberen te verbergen, maar er juist ongegeneerd mee koketteren.

“Als een student een vraag stelt, zeg ik altijd: “Dat is een voortreffelijke vraag”. Want je moet koste wat kost vermijden dat zij het gevoel krijgen dat zij dom zijn en dat jij zo slim bent”.

Het belangrijkste onderwerp in het boek van Lewin is de beschrijving van de Röntgenastrofysica die zich in het laatste kwart van de twintigste eeuw ontvouwde. Omdat Lewin hier een belangrijke deelnemer aan was kan hij een aantal interessante inkijkjes verschaffen in de historische ontwikkeling, het leven van de deelnemers, in hun internationale contacten, in de steeds struikelende vooruitgang van de theoretische opvattingen, in het belang van geld en politieke steun, en in de complexiteit en de enormiteit van het onderzoeksveld van de astrofysica. Wel aardig allemaal, vond ik uiteindelijk, en voor mij ook verhelderend over het vakgebied. Ik wist er eerder weinig van, maar mijn oude gevoel dat alle sterren hetzelfde zijn en vooral ver weg staan kan ik nu wel naar de prullenbak verwijzen.

Maar hier vraag ik me achteraf toch wel weer af waar dit onderzoek allemaal goed voor was. Wat levert het op, waarom moeten we weten hoe oud de zon is of waarom pulsars soms onregelmatig pulseren, of wat de ware aard is van een accretieschijf – laat staan wat de minimale grootte is van een zwart gat? Het zal wel … Er gaat wel veel geld in dit onderzoek zitten, realiseer ik me daarbij: het zal echt wel serieus en gewichtig zijn allemaal. Maar het nut, het belang van de opbrengsten is mij niet zo duidelijk, of het moet zijn in de sfeer van “wij natuurkundigen doen nu eenmaal graag leuke dingen”. Natuurlijk
heeft ook het militair industrieel complex er helemaal geen bezwaar tegen dat er aan raketten, radars, satellieten, sensoren en andere technieken wordt gewerkt, of aan verkenning en verovering van het buitenaardse. Naast de ijdelheid die ik in hen zie bezwaart mij in Lewin en de zijnen dus ook nog een licht wantrouwen over zijn motieven en het nut van zijn onderzoek. Ik ben echt bang dat in de astronomie en de astrofysica veel geld nutteloos over de balk wordt gesmeten. Maar het zijn wel knappe koppen, dus wie ben ik?

Nog even on-topic: een tweede belangrijk onderwerp in Lewin’s boek is de regenboog. Daar zijn veel meer vormen van dan de meeste mensen zo maar zullen zien, en het is wel aardig om dat verklaard te krijgen en in plaatjes terug te zien. Lewin probeert ons daarbij uit te leggen hoe een regenboog ontstaat en koppelt dat ondertussen ook even aan een bespreking van de aard van het licht. De bespreking van de regenboog levert leuke plaatjes op, maar schiet schromelijk tekort als natuurkundig verhaal. Als Lewin als verklaring aandraagt dat blauw licht meer wordt gebroken dan rood licht, is dat als verklaring wel afdoende? Ik heb hier, maar ook op verschillende andere plaatsen in de marge van Lewin’s boek een onbeantwoord “waarom?” kunnen noteren.

Er komen nog veel meer natuurkundige kwesties aan de orde in dit boek. Resonanties, de snaartheorie, magnetisme, elektronen, atoomkernen, bosonen, quarks, gluonen, kwantummechanica, diëten en calorieën, metingen en betrouwbaarheidsintervallen, de energiecrisis, de wetten van Newton, Maxwell, Einstein en meer. Maar deze onderwerpen worden eigenlijk niet meer dan alleen aangestipt en zijn bij mij dan ook niet blijven hangen. “Gek op Natuurkunde” is natuurlijk geen leerboek en Lewin is dus ook geen Feynman. Maar (oh tempora, oh mores) professor Walter Lewin zit wel uitgebreid op internet en Youtube, en heeft daardoor niet alleen veel studenten maar ook veel echte fans. Een van die fans, Marjorie, wordt door Warren Goldstein in de inleiding op het boek (als getuige á la wat?) aangehaald. Marjorie schreef Lewin (die trouwens altijd alle e-mails van fans beantwoordt):

Ik kijk naar u zo vaak als ik kan, soms wel vijf keer per week. Uw persoonlijkheid boeit mij zeer, evenals uw gevoel voor humor en vooral ook uw vermogen om dingen te vereenvoudigen. Op de middelbare school had ik de pest aan natuurkunde, maar door u ben ik ervan gaan houden.

Zelfs Bill Gates verklaart op de flap van het boek onder de indruk te zijn van deze buitengewoon begaafde docent en wetenschapper, zijn enorme eruditie, zijn passie en zijn verbluffende didactische kwaliteiten. Ikzelf vind het echter te veel neer komen op populariserende Disney-natuurkunde, met opgelegd spektakel en licht retorische parafrases en met demonstraties die niet altijd even origineel zijn, maar wel als zodanig geclaimd worden. Ik kan ook niet goed overweg met “stroom die oscilleert”, “siliconen zonnecellen” of “een spoel die onder stroom staat”; het boek is uiteindelijk toch charmant in al zijn tekortkomingen.

Het is al met al toch een boek wat je gerust kunt kopen of cadeau kunt geven, en het sluit aardig aan bij de kennelijke belangstelling van de Sargasso-lezers en posters. Het boek van Lewin is door de vele verwijzingen naar illustraties op internet echter pas compleet als het naast een ICT-beeldscherm ligt. “Gek op natuurkunde” is door bol.com opgenomen in de Top-10-Non-Fictie en verschijnt ook als e-book.

Walter Lewin & Warren Goldstein: Gek op Natuurkunde, Thomas Rap, 2012, 336 p. 

Foto Kanijoman

  1. 1

    >Maar hier vraag ik me achteraf toch wel weer af waar dit onderzoek allemaal goed voor was.

    Het goed begrijpen van hoe sterren functioneren lijkt mij toch vrij belangrijk, gezien de enorme invloed van onze zon op de aarde. Denk bijvoorbeeld aan temperatuurschommelingen en de invloed van zonnewind op onze elektronica.

    Voor het verder begrijpen van zwaartekracht is dit soort onderzoek natuurlijk ook nuttig. Stel je bijvoorbeeld voor dat we leren om zwaartekracht te manipuleren en de enorme hoeveelheid praktische toepassingen zoiets zou hebben.

    Of het feit dat het universum voor een groot deel uit materie bestaat waar we vrijwel niets vanaf weten. Lijkt me toch vrij interessant om zoiets verder te onderzoeken. Wie weet wat je met die materie kan doen.

  2. 2

    “Maar wat héb je er nou aan??”… Om moedeloos van te worden, deze dooddoener. Ik moet denken aan de steeds wederkerende verzuchting van Neil Degrasse Tyson dat mensen nergens meer gewoon in geïnteresseerd zijn of durven te dromen. Het gaat om het avontuur van de ontdekking! Wat een saaie mensen zijn toch die lieden die alles utilitair verantwoord willen zien. Verschrikkelijk!

  3. 5

    Tsja volgens de auteur is het beter voor de gemoedsrust van domme mensen als slimme mensen hun slimheid niet tonen maar domme mensen mogen blijkbaar van hun domheid ongegeneerd getuigen:
    Maar hier vraag ik me achteraf toch wel weer af waar dit onderzoek allemaal goed voor was. Wat levert het op, waarom moeten we weten hoe oud de zon is of waarom pulsars soms onregelmatig pulseren, of wat de ware aard is van een accretieschijf – laat staan wat de minimale grootte is van een zwart gat?

  4. 6

    3 plusjes,
    uitgaande van “wat heb je daar nou aan” woonden we nog steeds in plaggenhutten, in onze konijnenbonten onderbroekjes.
    “Wat heb je daar nou aan” kunnen we ook gebruiken om alle huidige misstanden in de samenleving eens te bekijken;
    van extreme zelf-verrijking, tot allerlei verspilde overheids-toestanden/subsidies etc. (en dat zijn potjes die heel wat groter zijn dan dat beetje overgebleven wetenschappelijk onderzoek)

    Het voordeel van Lewin e.a., hij maakt nieuwsgierig! en heeft een prettige manier om een en ander uit te leggen.
    Uiteindelijk zitten we in NL te schreeuwen om technici.

  5. 10

    Ik ben het wel met je eens, ondanks je weinig analytische en simplistische beschouwingen waarmee je jezrlf wat poogt te onderbouwen.

    Het kernpunt (seth) is dat natuurkunde een minder fundamentele wetenschap is dan wat wel wordt beweerd en opgehouden.

  6. 11

    Ontwikkeling door wetenschap. Zonder Copernicus en Darwin zaten we nog steeds vast aan de bijbel. We weten nu dat we niet veel weten. Dat is goed voor ons karakter. Het houdt de slimsten onder ons nederig.

  7. 14

    ” Naast de ijdelheid die ik in hen zie bezwaart mij in Lewin en de zijnen dus ook nog een licht wantrouwen over zijn motieven en het nut van zijn onderzoek. Ik ben echt bang dat in de astronomie en de astrofysica veel geld nutteloos over de balk wordt gesmeten. Maar het zijn wel knappe koppen, dus wie ben ik? ”

    Zo zie je hoe je verschillende opvattingen kunt hebben.
    Naar mijn mening is het enige echte superieure van het huidige westen de wetenschappelijke kennis, en ik ben dan ook blij dat we daar redelijk veel geld in steken, CERN kostte een vermogen, b.v.

    De vraag wat we er aan hebben, wetenschappelijke kennis, is een filosofische.
    Gedurende het anderhalve millenium dat het christendom elke wetenschappelijke vooruitgang tegen hield hield de aarde niet op te bestaan, en raakte ook niet overbevolkt, geen penicilline, geen atoombommen.
    Je kunt dus inderdaad betogen dat wetenschappelijke kennis overbodig is.

    Verder kun je dus ook betogen dat wetenschappelijke kennis schadelijk is, dat kan.
    De VS militaire werldbeheersing kan alleen dank zij wetenschap, de drone slachtoffers weten, wisten, als ze dood zijn, er alles van.
    Toch ben ik er heel blij mee, al als jongetje las ik met rode oortjes ‘Van atoom tot heelal’, maar ik ben dan ook nieuwsgierig.

    Toch is er op dit gebied weinig veranderd, de Romeinse macht berustte op ijzer, elke Romeinse soldaat droeg aan ijzerwerk de waarde van een heel dorp uit die tijd met zich.

    Dan zie ik hier de invloed van wetenschap overschat, ondanks Copernicus en Darwin zit er nog steeds een aderverkalkt iemand met rare kleren in Rome onzin te verkondigen, b.v. over condoom gebruik.

    Als Lewin aanmatigend is pleit dat niet voor hem, grote natuurkundigen waren ootmoedig, onder de indruk van de materie, b.v. Feynman en Hoyle.

    Dan nog een heel praktisch puntje, kernfusie beheersbaar maken zou wel eens de enige mogelijkheid kunnen zijn de hele mensheid een menswaardig bestaan te geven.
    En de mogelijkheid geven de suicidale groei van die wereldbevolking tot staan te brengen, arme mensen hebben veel kinderen, rijke weinig.

  8. 15

    Ik vind het helemaal niet zo’n goed boek. Het ligt naast m’n bed maar ik val er steeds bij in slaap. Dat je er veel uit kunt leren over Natuurkunde en Sterrenkunde betwijfel ik. Het is allemaal nogal hap-snap en de verbanden ontbreken. En er staan te veel herhalingen in.

    Maar deze bespreking is nog veel erger, echt vreselijk. Als er in de populaire media eindelijk eens wat natuurwetenschappers verschijnen, dan heten ze meteen arrogant, en ijdel. Noem eens wat namen, want ik heb behalve Dijkgraaf en de wiskunde-meisjes ze nog nooit in zo’n programma gezien (gebrek aan belangstelling mijnerzijds voor dit soort programma’s).
    Als je aan dit boek alleen overhoudt dat niet alle sterren hetzelfde zijn, dan had je beter een ander boek kunnen gaan lezen. Sinds Hertzsprung en Russell een eeuw geleden weten we hoe sterren evolueren. (Wikipedia .) Je had dus beter eerst een gewone populaire inleiding in de sterrenkunde kunnen lezen.

    En dan weer dat gezeur over belang en nut. Het opmerkelijke is dat wanneer mensen die opmerking maken ze er nooit bij vertellen welke maat ze daarvoor wensen te hanteren. En hoe ze dat willen meten en wanneer. Zo is de (werking van de) Tunneldiode gebaseerd op het Tunnel-effect in de quantummechanica, wat op zich weer verklaard kan worden uit de onzekerheidsrelatie van Heisenberg. Er zit 50 jaar tussen het ontdekken van de toepassing en de eerste quantummechanische beschrijving van het effect. We wisten dus 50 jaar lang niet of het nut had.

  9. 16

    Ja, lekker belangrijk, die tunneldiode. Heeft niets met de Röntgenastronomie te maken. En dan dachten de quantumfysici indertijd ook nog dat die elektronen in de tunneldiode echt sneller gingen dan de lichtsnelheid!

    Dat een theorie pas vijftig jaar na de eerste formulering een toepassing oplevert is verder geen unicum, lijkt mij, en zeker geen rechtvaardiging voor het voor miljoenen dollars aan ballonnen de stratosfeer in sturen om Röntgenbronnen in het heelal te betrappen. En de laatste tijd gaat het om satellieten die miljarden kosten.

    Volgens mij is nutteloze kennis over het einde van het heelal of het kostbare vangen van neutrinos echt minder belangrijk dan, zal ik maar eens zeggen; dat geld besteed aan voedsel voor hongerende kinderen in Afrika; rechtshulp voor klokkenluiders; medisch onderzoek; drugspreventie; kunst en cultuur; goed onderwijs; onderwijs op maat; verkeersveiligheid; zwembaden; etc. etc.

    Hoeveel geld had Watt te besteden aan zijn stoommachine? Hoeveel geld hebben Newton en Darwin nodig gehad? Hoeveel heeft het onderzoek van Einstein gekost? Wat kostte het allerduurste experiment van Pasteur? Hoe lang hebben deze heren er over gedaan?

    Wanneer komt de grote belofte van de kernfusie-elektriciteit eindelijk uit? Ik blijf benieuwd.

    Kan iemand mij toch nog eens uitleggen wat het hele astronomie-onderzoek nu behalve vernatuurkundigde romantiek aan echt nuttigs oplevert? Ik weet het niet.

  10. 17

    Kan iemand mij toch nog eens uitleggen wat het hele astronomie-onderzoek nu behalve vernatuurkundigde romantiek aan echt nuttigs oplevert? Ik weet het niet
    Als jij je best niet doet doen anderen dat voor jou ook niet.

  11. 18

    Nut is een zeer betrekkelijk begrip.

    Wat nut is voor de één is onnut voor de ander.
    Ik zag op tv dat jongeren een 100 euro per maand betalen voor de schermpjeskijkerij, een voor mij zeer onnutte, zelfs schadelijke bezigheid, zonde van je tijd.

    Fundamenteel wetenschappelijk onderzoek is van te voren altijd nutteloos, want je hebt geen idee wat er uit komt, misschien zelfs niets.

    Toch begon zo onze vooruitgang, nadat het christendom de wereld een anderhalf millenium lang dom had gehouden.

    Het nutteloze kijken door een telescoop naar Jupiter liet de manen daarvan zien, en zo kregen ook de christenen door, wat de oude Grieken al lang wisten, dat de aarde om de zon draait.
    Het domheidsinstituut in Rome reageerde met levend verbranden.

    Het nutteloze kijken van Van Leeuwenhoek door een primitief microscoopje leidde tot de ontdekking van bacteriën.
    Galileo’s experimenten, eigenlijk de eerste sinds de oude Grieken, deden hem de versnelling van de zwaartekracht ontdekken, zo nutteloos dat het domheidsinstituut hem huisarrest oplegde.

    En de nutteloze experimenten van Rutherford leidden tot de ontdekking van het electron.

    Zonder stroom is onze wereld niet voorstelbaar.

    Het was natuurlijk ook volstrekt nutteloos de structuur van DNA en RNA te ontdekken.
    Ontdekken van genetische defecten kan misvormde kinderen voorkomen, ook nutteloos, kennelijk.

    Zo kan ik nog wel even doorgaan.

    Ik kan ook niet voorspellen wat we kunnen gaan doen met de kennis van wat er in het centrum van een zwart gat gebeurt, maar ik verwacht daar heel veel van, ik hoop echte ruimtevaart, niet het geknutsel in ons zonnestelseltje wat daar nu voor doorgaat.

    Dat de huidige wetenschap zo ver is gevorderd dat zelfs belangstellende leken moeite hebben te begrijpen wat er gebeurt is helaas waar.
    Ook ik kan niet uitleggen wat het Hicks deeltje is.
    Maar er is weinig aan te doen.
    Abstract denkvermogen is niet een ieder gegeven.

  12. 19

    Vooral @17: Ik heb mijn best gedaan, en heb Dé Prestatie van Deze Eeuw van de Fysici gevonden: ze zijn nu eindelijk opgenomen in het Guinness Book of World Records! Mijn hartelijke felicitaties (en kijk ook even naar de commentaren)!
    Kunnen de astro-fysici ondertussen misschien ook wat meer aandacht besteden aan een belangrijke kwestie inzake energiezuinig en duurzaam transport waar veel mensen in de USA spoedig een oplossing voor verwachten?
    Normaal ben ik tegen de bezuinigen van Rutte c.s., maar in dit geval snap ik het wel en beetje.
    Ik begin dit steeds ernstiger te vinden. Kan echt niemand mij toch nog eens uitleggen wat het hele astronomie-onderzoek nu behalve vernatuurkundigde romantiek aan echt nuttigs oplevert?

  13. 21

    @Jan BL: wat is het nut? Een kleuter onderzoekt de achtertuin van het huis, een volwassene kijkt verder. 99,9% van de mensheid kijkt niet verder dan deze aardbol. Ik ben blij dat er ook een kleine groep is de verder kijkt.

    Het nut is hetzelfde als het nut voor de kleuter. De omgeving om zich heen ervaren en begrijpen.

    In de tijd van Eise Eisinga was astronomie nuttig (allemaal spookverhalen over botsende planeten kregen geen kans), ik zou niet weten waarom het nu anders zou moeten zijn.

    Het belangrijkste is dat als je ver weg kijkt, dat je heel veel kunt leren over jezelf.

  14. 22

    Je idee snap ik, en ik zal je niet tegenspreken, maar wat mij verbaasd is dat deze astro-kleuters tientallen miljarden mogen uitgeven voor hun verschillende verkenningen.

    Het officiële verhaal is: NASA’s goal in astrophysics is to “Discover how the universe works, explore how the universe began and evolved, and search for Earth-like planets.” Three broad scientific questions emanate from this goal. How do matter, energy, space, and time behave under the extraordinarily diverse conditions of the cosmos? How did the universe originate and evolve to produce the galaxies, stars, and planets we see today? What are the characteristics of planetary systems orbiting other stars, and do they harbor life?

    Allemaal wel erg buitenaards. Ik heb ondertussen wel weer wat nuttigs gevonden, geloof ik: wat er als spin-off van overblijft is de buienrader.

  15. 23

    Er zijn twee antwoorden.

    De eerste is dat de zogenaamde hogere diersoorten nieuwgierig zijn.
    Zelfs apen en kraaien zijn dat.
    Nieuwsgierigheid wordt door psychologen gezien als een aparte emotie, en wij worden gedreven door emoties.

    Het tweede antwoord is dat die nieuwsgierigheid onze levensstandaard verhoogt, of dat evolutionair gezien het bestaan van nieuwgierigheid verklaart, een filosofische vraag.

    In de 19e eeuw kon nog voor vrijwel iedereen met een gemiddeld verstand duidelijk worden gemaakt dat die nieuwsgierigheid onze levensomstandigheden verbeterde, het was toen nog betrekkelijk eenvoudig.
    Vooruitgang in de chemie maakte b.v. chemische kleurstoffen mogelijk, we werden onafhankelijk van b.v. minuscule slakjes voor de kleur purper, het zoeken van meekrap werd ook overbodig.
    Bijkomend voordeel was dat overbodige heersers zoals de paus niet meer het purper monopolie hadden.

    Het maakte ook kunstmest mogelijk, niet langer hoefden arbeiders dood te gaan door het guyana stof in hun longen.

    De fysicus Feynman heeft eens uitgerekend dat de energie in één kubieke centimeter vacuum voldoende is om het water van alle oceanen te laten verdampen.
    Een andere fysicus berekende dat het 27 keer zoveel was.

    Als wij er in zouden slagen deze energie op beheerste wijze te gebruiken hoeven er geen genocides meer plaats te vinden in het Midden Oosten.
    Ook is dan het probleem van het kernafval voorbij.

    Wat betreft het buiten aardse, daar vindden de processen plaats waar het hier om gaat.
    Dat de zon draait op kernfusie werd pas rond 1950 begrepen.

    Op dit moment begrijpt niemand wat er in het centrum van een zwart gat gebeurt, welke mogelijkheden er zullen zijn als we dat wel weten, ik kan het niet voorspellen, maar ik verwacht dat die gigantisch zullen zijn.

  16. 24

    @16 (@Jan BL) Ik had je gevraagd wat volgens jou “nut” is en of je daar een maat voor kunt geven. Dat doe je niet, je gaat er zelfs niet op in. Maar “nut” is een subjectief begrip, je zult toch eerst moeten uitleggen wat je bedoelt.

    Voor de een is een kerncentrale nuttig, voor de ander is het een gevaar. Wat is dus jouw maat voor nut? Lijkt me toch echt wel een relevante vraag.

    Dus houd eens op met dat demagogische gemopper en ga eens serieus in op mijn vraag.

  17. 26

    @25: Je leest kennelijk alles wel schuin en erg vooringenomen. Mijn tientallen miljarden kwamen van: meer dan 9 miljard voor de Hubble, minstens 8 miljard voor de JWST, ongeveer 2 miljard voor de WFIRST, elk jaar meer dan 1 miljard voor de Astrophycs Division of the NASA. Voeg daar aan toe nog wat kruimels voor missies naar Mars en andere hemellichamen of space-shuttles en ruimtestations. Mij dunkt dat ik met tientallen miljarden te laag zat. Het zal in werkelijkheid, als je Rusland, Japan, India, China en onze eigen Europese instellinkjes mee gaat rekenen, eerder op honderden miljarden uitkomen. Je excuses inzake #Fail wacht ik in.

    Ik begrijp dat mijn opinie ongelukkig aan komt, precies op het moment dat André Kuipers de reis terug naar huis gaat beginnen, maar mijn vraag blijft: waar is dit goed voor, is het geld wel goed besteed? Ik sta -zie sommige van mijn links- in die vraagstelling ook echt niet alleen!