Meester en meestervervalser

Albert Einstein liet zich in 1926 bedotten door een fraudeur. Maar ‘Einstein was geen domkop’, zegt wetenschapshistoricus Jeroen van Dongen. Margriet van der Heijden

Ze komen in geen enkele Einsteinbiografie voor. In de geschiedschrijving van de quantummechanica vormen ze een voetnoot, of een korte episode hooguit. Maar eind jaren twintig waren ze befaamd: de experimenten van Albert Einstein en Emil Rupp.

Einstein beschreef de proeven in maart 1926 in een kort artikel in het destijds toonaangevende vakblad Die Naturwissenschaften. Rupp voerde ze datzelfde jaar in zijn laboratorium in Heidelberg uit, in nauwe samenspraak met Einstein. De resultaten leidden daarna, met andere resultaten en binnen de context van de fysica uit die tijd, tot het idee dat licht een deeltjes- én een golfkarakter heeft. De ‘golf-deeltje-dualiteit’.

Maar ze waren vals. Want eigenlijk is dit het verhaal van de meestervervalser (Rupp) en de meester (Einstein). Het vertelt, zegt wetenschapshistoricus Jeroen van Dongen, “hoe de meest prominente figuur van de grootste wetenschappelijke revolutie van de twintigste eeuw door een zwendelaar met een kluitje in het riet werd gestuurd.” Anders geformuleerd: “de natuurkunde komt hier niet goed voor de dag”.

Het verhaal kwam al een keer eerder ter sprake. In 1999 beschreef fysicus Anthony French van het Amerikaanse MIT in Physics in Perspective een lang artikel over de wonderlijke carrière van Emil Rupp. Die stortte als een kaartenhuis in elkaar in 1935, toen Rupp zijn hand overspeelde en echt bizarre resultaten claimde. Onder druk moest hij vijf artikelen terugtrekken. Maar het is redelijk om te veronderstellen, aldus Van Dongen, “dat minstens 95 procent van zijn eerdere werk ook vervalst was. Moedwillig, welbewust en bij herhaling.”

In een uitvoerig artikel, dat binnenkort verschijnt in Historical Studies in the Physical and Biological Sciences, zoomt Van Dongen in op een deel van dat eerdere werk, de bovengenoemde proeven met Einstein. Vooral om de rol van Einstein daarin te doorgronden.

“Wie die rol simpelweg wil samenvatten met ‘Einstein was een domkop’, zit ernaast”, zegt hij. Zelfs al waren Rupps resultaten ordes van grootte bezijden de werkelijkheid.

tralie

De proeven die Einstein in maart 1926 beschreef, waren verrassend eenvoudig. Hij stelde voor om een atoom in een aangeslagen toestand (in het bezit van een beetje extra energie) langs minuscule tralies te laten reizen. Het atoom zou zijn overtollige energie kwijtraken door licht uit te zenden. Het gedrag van dat licht aan de andere kant van de tralies, zou verraden hóe het atoom het licht uitzond.

Zou een atoom voortdurend licht uitzenden, zoals in het klassieke beeld van lichtgolven, dan zou het licht telkens even ‘aanfloepen’ als het atoom de opening tussen twee tralies passeerde. Zouden atomen hun extra energie juist in één keer in de vorm van een lichtdeeltje afstoten, dan zouden de tralies niet voor een patroon van afwisselend licht en donker zorgen.

Hoe het licht zich gedroeg was overigens alleen indirect, via interferentie, te meten. En daar kwam het werk van Rupp om de hoek. Niet lang daarvoor had hij furore gemaakt door interferentiepatronen te meten van licht uit reizende waterstofatomen. Op grond van die metingen concludeerde Einstein dat de nieuwe proeven haalbaar waren. Hij nodigde Rupp uit ze uit te voeren.

golfkarakter

Rupp had al in mei resultaten. Ze waren in lijn met wat Einstein, die zijn ideeën intussen had bijgesteld, verwachtte: ze toonden het golfkarakter van het licht, zonder het deeltjesaspect aan te tasten. En Van Dongen maakt aannemelijk dat die vervalste uitkomst daarna de discussies tussen de beroemde Niels Bohr en Werner Heisenberg beïnvloed moet hebben. En dus óók meespeelden bij de formulering van de Heisenberg-onzekerheidsrelatie en van het dualiteitsconcept.

Maar of de ontwikkeling van de quantummechanica trager zou zijn verlopen zonder de proeven? Dat lijkt niet erg waarschijnlijk, zegt hij.

Hoe dat ook zij, de resultaten waren vals. De uitkomsten waren onmogelijk, net zoals die van Rupps eerdere werk, waarop Einstein zijn verwachtingen mede gebaseerd had.

Van Dongen: “Het laat zien dat wetenschap grijze gebieden heeft. Er waren collega’s met stevige kritiek op Rupps eerdere werk, maar er waren er ook die hem van harte steunden.”

Einstein, zo blijkt uit de reconstructie, was kritisch. Maar Rupp wist die kritiek gewiekst te neutraliseren. En telkens speelde hij met ‘verbeterde’ resultaten in op Einsteins laatste verwachtingen.

Net wanneer je als lezer denkt dat Einstein dan toch genoeg moet hebben van de warrigheid en herstelde ‘fouten’ van Rupp, noemt hij plotseling op 31 mei de resultaten ‘een overtuigend bewijs van de theorie’. De theoretische onderbouwing van Einstein (met verwijzing naar Rupp) en de proeven van Rupp (met verwijzing naar Einstein) verschijnen kort daarna naast elkaar in de Proceedings van de Akademie van Pruisen.

Dat Einstein Rupps resultaten ineens accepteerde, kwam doordat hij bevooroordeeld was én onervaren met de experimenten van Rupp, zo luidt samengevat Van Dongens oordeel.

Einstein was na het formuleren van zijn algemene relativiteitstheorie gaan denken dat de wiskunde de weg wijst. “De natuur is de realisatie van de meest eenvoudig voorstelbare wiskundige ideeën”, zei hij eens. En langs die gedachtelijn moesten experimenten vooral ja of nee antwoorden op vragen vanuit de theorie. Voor een theoreticus met verbeelding waren ze, kort door de bocht geformuleerd, verder overbodig.

finesses

Tegelijk had Einstein weinig verstand van de experimentele finesses van Rupps proeven. Hij kon Rupp niet opzoeken in diens lab, omdat Einstein-criticus en anti-semiet Philippe Lenard daar de scepter zwaaide. Einstein ging dus op Rupps brieven af. En op die mix heeft Rupp ingespeeld.

De prangende vraag is natuurlijk: waarom? Een meestervervalser die Vermeers of Appels naschildert, kan daarmee geld verdienen of wil misschien de kunstwereld aan de kaak stellen. Maar wat leverde de fraude Rupp op? Het moet hem, vermoedt Van Dongen, vooral zijn gegaan om de enorme status van wetenschappers in het Duitsland van die tijd.

Maar Einsteins rol is ook ‘wonderlijk’, zegt hij. “Eerst neemt hij ineens aan dat, of het nou linksom of rechtsom is gegaan, de resultaten moeten kloppen. Daarna houdt hij zich op de vlakte. En weer later, als de kritiek op Rupps werk aanzwelt, spreekt hij niet tegen dat hij besodemieterd is, maar valt hij Rupp ook nooit persoonlijk aan. Terwijl hij toch alle reden had om zich bekocht te voelen”, zegt Van Dongen. “Ik denk dat uiteindelijk bij hem de gedachte overheerste dat de mens zwak is.”

Dat Einstein daarmee wegkwam, is wel begrijpelijk, zegt Van Dongen. Erg veel viel hem niet te verwijten, en zoveel vooraanstaande fysici hadden zich met Rupp ingelaten, dat het te netelig was Einstein iets voor de voeten te werpen.

zelfreinigend

Wat is dan de moraal van het verhaal? Dat is moeilijk te zeggen, aarzelt Van Dongen. Misschien vooral dat wetenschap kennelijk een groot zelfreinigend vermogen heeft. Dat verder reikt dan het opsporen en neutraliseren van fraude. Van Dongen: “Deze hele, toch belangrijke episode is goeddeels uit de geschiedenis van de quantum mechanica verdwenen.”

Dat het een bewuste strategie was om Rupps werk als het ware weg te gummen, dat denkt Van Dongen niet. “Rupps werk werd nooit meer geciteerd en verdween zo na verloop van tijd als vanzelf naar de achtergrond.”

De grote biografieën van Einstein of de mannen van de quantummechanica zijn, voegt Van Dongen toe, natuurlijk vaak door vakgenoten geschreven. “En net zoals politici in hun memoires hun blinde vlekken hebben, dachten zij misschien ook dat dit zijpaadje – want dat leek het achteraf – wel buiten beschouwing gelaten kon worden.”