Basiswetten

MICHAEL GUILLEN: Five equations that changed the world

277 blz., Little Brown 1995, ƒ50,35

Iedere natuurkundige formule betekent een overwinning op de chaos. Neem de beweging van de hemellichamen. Altijd beschreven ze de gekste banen, tot er bij nader inzien een simpele regel achter stak: de gravitatiewet van Newton. Twee lichamen, aldus een omschrijving in woorden, trekken elkaar aan met een kracht F evenredig met beide massa's m en M, en omgekeerd evenredig met het kwadraat van de afstand r tussen de wederzijdse middelpunten. In wiskundetaal: F = G.m.M/r.

Wat een verschil! “Het boek der natuur is in wiskundetaal geschreven”, zei Galilei. Niet alleen is wiskunde heerlijk compact, via trucs als substitueren, differentiëren of elimineren kun je formules plooien en omwerken tot een handzame vorm waarmee de natuurkundige uit de voeten kan. Zo volgen de wetten van Kepler, die waarneembare eigenschappen van de planeetbanen om de zon beschrijven, rechtstreeks uit de bredere wet van Newton. De gravitatiewet geldt altijd en overal, en precies die kenmerken maken haar fundamenteel.

Er zijn meer basiswetten. Bijvoorbeeld de inductiewet van Faraday, die zegt dat een veranderend magnetisch veld een elektrische stroom kan opwekken: het principe van de dynamo. Het bekendst is natuurlijk Einsteins E = mc, die aangeeft hoe massa en energie in elkaar kunnen worden omgezet. Niet genoeg benadrukt kan worden dat die wetten niet meer dan een beschrijving geven. Waarom de wetten zijn zoals ze zijn, waarom de werkelijkheid in elkaar steekt zoals ze in elkaar steekt - het zijn vragen die de fysicus gaarne aan Mieke Telkamp laat.

De Harvard-docent Michael Guillen heeft in Five equations that changed the world baanbrekende natuurkundeformules in hun biografische en wetenschappelijke context geplaatst. Dat had een mooi boek kunnen opleveren: geen natuurwet is uit de lucht komen vallen en tegenover het standpunt dat de appel op Newtons kruin bepalend was, staat de redenering dat in de Britse zeevaart sterke behoefte bestond aan zo'n wet. En de vetes binnen de familie Bernoulli zijn altijd heerlijke kost.

Helaas gaat Guillens opzet in bombast ten onder. Elk hoofdstuk begint met een 'cruciaal moment' uit het leven van de hoofdpersoon, nog onwetend van de formule die hij straks gaat bedenken. Volgen er drie paragrafen - veni, vidi, en vici - die toelichten hoe de wetenschapper tot zijn 'mysterieuze' onderwerp kwam, hoe de zaak 'raadselachtige' proporties kon aannemen en hoe het probleem werd 'overwonnen'. Een epiloog beklemtoont hoe de formule ons bestaan 'voor eeuwig' heeft veranderd. Zo schonk Bernoulli de mens in 1732 het vliegtuig en was Einstein in 1905 verantwoordelijk voor de atoombom.

Guillen mag in zijn inleiding afgeven op 'schrikbarend lange' biografieën, intussen heeft hij overal leentjebuur gespeeld - zonder bronvermelding. Ter wille van de dramatiek komt de Amerikaan met verrassende 'sleutel'-details die biografen zijn ontgaan. Ook de fysica is geweld aangedaan. De wijze waarop Guillen de jeugdige Einstein in 1905 zijn beroemde formule laat afleiden, zou de laatste, destijds klerk op een patentbureau te Bern, in hoongelach hebben doen uitbarsten. En Michael Faraday mag het verschijnsel inductie hebben ontdekt, de door Guillen opgevoerde kwantitatieve formule is van Maxwell.

De keuze van de wetten is deels arbitrair, met Newton en Einstein als verplichte figuren. Maar onvergeeflijk is het ontbreken van de Schrödinger-vergelijking. Die ligt ten grondslag aan de quantummechanica, en daarmee aan de moderne natuurkunde. Bovendien leidde de Oostenrijker een wild en meeslepend leven.