Surfen door de natuurkunde

Niemand heeft Einstein nog op een fout kunnen betrappen, verandering van omgeving levert nieuwe ideeën op en het is onwaarschijnlijk dat er ooit een Theorie van Alles komt. En dat is maar goed ook, want het zou saai zijn wanneer we alles begrijpen. Dat zijn zo wat opmerkingen die langskomen tijdens een uur met hoogleraar Theoretische Natuurkunde Erik Bergshoeff.

^{Tekst: René Fransen / Foto's: Elmer Spaargaren}

Het is niet eenvoudig een afspraak te maken met Eric Bergshoeff. Hij heeft namelijk een sabbatical en gaat daarvoor drie keer twee maanden naar een ander onderzoekinstituut. Na bezoeken aan Wenen en Parijs was hij even in Groningen, voordat hij op 1 april naar Canada vloog voor nog eens twee maanden, nu aan het Perimeter Institute for Theoretical Physics.

De verfrissende kracht van reizen

‘Reizen en ontmoetingen zijn voor mij altijd belangrijk geweest’, vertelt Bergshoeff in zijn kantoor in het Natuurkunde en Scheikunde gebouw op de Zernike Campus. ‘Wanneer ik gewoon achter mijn bureau zit ontstaat er een soort routine. Reizen doorbreekt dat, bovendien ontmoet je dan nieuwe mensen. Dat heb ik nodig om nieuwe ideeën te ontwikkelen.’ Als hij geen lange reizen heeft, kan een fietstochtje tussen huis en universiteit ook werken. ‘Pas was ik samen met een studente bezig met een probleem. Maar pas toen ik naar huis reed viel de oplossing bij mij binnen. Ze komt zo langs, om het te bespreken.’

Zijn als Einstein

De thema’s waar hij zich mee bezighoudt hebben doorgaans te maken met zwaartekracht. Hoewel we allemaal weten hoe die werkt is de theorie nog altijd niet helder. ‘We hebben Newton, die gewone zwaartekracht beschrijft bij lage snelheden en de Algemene Relativiteitstheorie van Einstein die werkt bij hoge, relativistische snelheden. Maar het gebied tussen Newton en Einstein is minder goed omschreven.’ En dat is best relevant. De pas ontdekte zwaartekrachtsgolven ontstaan bijvoorbeeld door de fusie van twee zwarte gaten: dat is het resultaat van een niet-relativistische gebeurtenis. ‘Die ontdekking heeft de boel lekker opgeschud’, concludeert Bergshoeff tevreden. Het was trouwens Einstein die hem voor de natuurkundestudie interesseerde. ‘Ik vond natuurkunde op school boeiend en door wat ik over Einstein hoorde wilde ik ook zo zijn.’ Daarnaast speelden de maanlandingen uit zijn jeugd mee en het kijken naar de sterren. Dat gaf een gevoel van verwondering en maakte hem nieuwsgierig.

De heilige Graal van de theoretische natuurkunde

Tijdens zijn studie deed Bergshoeff experimenten, maar hij ontdekte dat hij meer had met theorie. Het soort theorie waar Bergshoeff zich mee bezig houdt is nogal complex en valt niet altijd naar een experiment te vertalen. Snaartheorie was in zijn studietijd in opkomst. Die beschrijft deeltjes als tweedimensionale trillende snaren. In een toonaangevend artikel dat hij in 1987 samen met twee collega’s schreef betoogde Bergshoeff dat die snaren eigenlijk 11-dimensionale membranen waren. Dit soort snaar- of membraantheorieën zijn lang gezien als de manier om kwantumtheorie en zwaartekracht onder één noemer te brengen. ‘Dat is zo’n beetje de heilige Graal van de theoretische natuurkunde’, zegt Bergshoeff. ‘Maar ik denk niet dat dit ooit zal lukken, dat we een ‘Theorie van Alles’ gaan ontdekken.’ En dat is wel goed ook, vindt hij: ‘Het is mooi om nieuwe dingen te ontdekken. Wanneer we alles zouden weten is dat toch saai?’

De wetenschapper als surfer

Inmiddels heeft Bergshoeff nieuwe versies van zijn theorie zien ontstaan, waarvan sommige verdwenen en andere bloeien. ‘Onze kennis is flink toegenomen. We weten nu zoveel meer over kosmologie of de Oerknal. Nieuwe ideeën zijn na tien jaar al weer achterhaald.’ Maar terwijl onze kennis toeneemt verschijnen er ook steeds nieuwe vragen. ‘Het is soms wat gênant, wat we allemaal niet weten.’ Een voorbeeld: de kosmologische modellen zijn afhankelijk van donkere materie en donkere energie, terwijl natuurkundigen niet weten wat dat precies zijn. Hoe werkt de wetenschap nu eigenlijk? ‘Ik zie de ontwikkeling als een serie golven. Ben je op de juiste tijd op de juiste plek, dan kun je op zo’n golf surfen en snel vooruit komen. Maar de golf kan weer afzwakken en dan moet je wachten op de volgende.’ Om te surfen op de golven van de wetenschap heb je een goed stel hersenen nodig, maar geen extreme intelligentie. ‘Je kunt niet zeggen dat IQ je succes als wetenschapper bepaalt. Andere zaken tellen mee, bijvoorbeeld of de tijd rijp is voor een nieuw idee.’

Maatschappelijk nut

In het huidige wetenschapsbeleid is het belangrijk dat onderzoek een maatschappelijke impact heeft. ‘Het hangt er natuurlijk vanaf hoe snel die impact moet komen’, zegt Bergshoeff. ‘Neem de ontdekking van het elektron. Dat heeft uiteindelijk een nogal forse impact op de maatschappij gehad.’ Hij ziet dat wereldwijd de krijgsmacht belangstelling heeft voor een onderwerp als ‘kwantuminformatie’ en dat daar nu relatief veel geld heen gaat. ‘Maar ik vind dat we ons werk moeten doen vanuit nieuwsgierigheid. Als je een stel theoretici bij elkaar zet en laat nadenken, gebeurt er altijd wel iets.’ Bergshoeff staat bekend als iemand die in staat is een breed publiek te boeien. ‘Veel mensen zijn op zoek naar een manier om de wereld waarin zij leven te begrijpen. En ze lijken te denken dat ik ze kan uitleggen hoe dat moet.’ Daarom geeft hij regelmatig lezingen, meestal over zwaartekracht of het werk van Albert Einstein. ‘En ja, er zijn altijd mensen die denken dat ze fouten in zijn werk hebben gevonden. Maar het is een feit dat na honderd jaar er nog geen procent van de Algemene Relativiteitstheorie is bijgesteld.’ Als wetenschapper voelt Bergshoeff zich verplicht om het gesprek met de maatschappij aan te gaan. ‘Mijn opleiding en mijn werk zijn ten slotte met belastinggeld betaald.’ Maar hij waarschuwt tegen overdrijving van het maatschappelijk nut van allerlei onderzoek. ‘Er zijn grote aankondigingen geweest die daarna moesten worden herroepen. Dat voedt scepsis richting de wetenschap.’

Reis door de tijd

Dat is gevaarlijk, want juist in deze tijd heeft de wereld de wetenschap nodig. ‘Ik maak mij zorgen over de snelheid waarmee de maatschappij tijdens mijn leven is veranderd. De dinosauriërs hebben tientallen miljoenen jaren op aarde rondgelopen. Wij zijn er veel korter en kijk eens wat we allemaal hebben bereikt. Ik vind het lastig mij voor te stellen hoe het leven er over duizend jaar uit zal zien. Maar het lijkt er niet op dat de maatschappij stabiel blijft.’ En nu we het toch over de toekomst hebben, er is iets dat hij graag zou weten. ‘Wat ik voor mijn verjaardag zou willen is een kaartje naar een natuurkundeconferentie honderd jaar in de toekomst. Hoe zouden ze daar praten over deze tijd? Als de Donkere Middeleeuwen, of juist een periode van grote ontdekkingen? Ik zou het niet durven zeggen.’

Contact

Eric Bergshoeff