Natuurkunde moet je zien

De collegezaal in Delft is overvol. Camera’s klikken onophoudelijk.

Want de colleges van Walter Lewin zijn wereldberoemd, van YouTube.

De les begint. Walter Lewin zegt: „Ik probeer mijn studenten hun eigen wereld op een andere manier te laten zien.” Dat heeft hij al vaak gezegd, maar toch legt de gevierde natuurkundige het nog eens uit: „Kijken is wat anders dan zien. Je kunt uren naar een schilderij kijken, maar om het kunstwerk echt te zien, moet je wat van kunst weten. Zo is het ook met natuurkunde.” Hij pauzeert even: „Ik laat jullie nu de regenboog zien en jullie leven zal nooit meer hetzelfde zijn.”

De overvolle collegezaal in de Technische Universiteit Delft (TUD), waar de Nederlands-Amerikaanse emeritus-hoogleraar een gastcollege geeft, zwijgt vol verwachting. Fotografen en cameramannen maken onophoudelijk opnamen, terwijl Lewin voorover leunt op de katheder. In de collegebanken voor hem zitten mensen van wie het leven al veranderd ís, Want zij behoren tot de miljoenen die films van Lewins vermaarde colleges op internet hebben bekeken.

Zoals Vamshi Krishan Chillara (21 jaar), een Indiase masterstudent elektronica aan de TUD: „Vooral tijdens mijn bachelor-studie in Jaipur heb ik ze eindeloos bekeken op YouTube”, vertelde hij kort voor het college. „Mijn favoriete les is die over statische elektriciteit. Daarin zie je hoe Lewin een student ‘slaat’ met een statisch geladen staaf. Daarna blijven allerlei papiersnippers kleven aan de jas van de student. De lessen van Lewin hebben me aangemoedigd om elektronica te blijven studeren.”

Lewin stelt de zaal zes vragen, onder meer over de kleurenvolgorde in de regenboog en over het licht en het donker bij een boog. „Wie kent het antwoord op alle zes vragen?” Geen hand gaat omhoog. „Wie op vijf vragen?” Lewin telt vier handen. „Wie op vier vragen?” Weer vier handen. „Op drie vragen; ik zie zes, zeven handen.” En hetzelfde gebeurt bij twee vragen, en bij een vraag.

Lewin loopt naar het schoolbord en tekent wat er gebeurt als licht een waterdruppel raakt: de lichtstralen worden deels weerkaatst (reflectie) en banen zich deels een afgebogen weg door het water (refractie). Lewin tekent opvallend handig. Snel trekt hij met een krijtje een rechte lijn langs een liniaal. Soms doet hij het met een haast onmerkbare trilling en dan ontstaat er een fraaie stippellijn. Op het bord wordt zichtbaar hoeveel het rood, dat de langste golven heeft, in de druppel breekt (maximaal 42 graden) en hoeveel de kleur blauw (40 graden), met de kortste golven. De Wet van Snellius is zo ook voor een alfa goed te volgen.

Als Lewin een aanwijslampje uit zijn zak haalt, begint de microfoon hard te kraken. Een technicus die toesnelt, wordt afgesnauwd. „Jullie hebben me uitgerust met twee verschillende systemen en ik heb van tevoren gezegd dat jullie daar een risico mee namen. Wat? Wou je zeggen dat het míjn schuld is? Ja, dat is altijd het makkelijkst, hè.”

Als het ongemak is verholpen, tekent Lewin een rode boog en een iets kleinere blauwe boog. „De andere kleuren zitten ertussenin.” Aan de binnenkant van de boog is het heel licht, aan de buitenkant juist heel donker. En dan komt er een fraaie vuistregel: „Je gaat met je rug naar de zon staan en kijkt naar je eigen schaduw. De schaduw van je hoofd is het middelpunt van de boog. Als je vandaar 42 graden om je heen kijkt, dan zie je het rood.” Op welke hoogte je moet kijken? De horizon is nul graden, het punt recht boven je hoofd 180 graden.

Je kunt zelf een regenboog maken door met je rug naar de zon het gazon te besproeien, zegt Lewin: „Altijd als ik het doe, dan voel ik me een koning.” In 1972 hield zijn dochter in de winter de tuinslang vast, terwijl hij foto’s maakte voor zijn eerste colleges over de regenboog. Een dia toont een kleumende dochter. „Ze huilde de hele tijd van de kou. Maar kijk eens naar het resultaat!” De zaal buldert van de lach, terwijl een dia met een fraaie regenboog verschijnt. „Soms moet je je kind offeren voor de wetenschap.”

Dan volgen de kleurbogen elkaar in een hoog tempo op: de tweede, blekere regenboog met de omgekeerde kleurvolgorde, mistbogen, een witte boog in de poolnacht, een glasboog op de grond. De apotheose is de regenboog die Lewin maakt met een felle lamp en een glazen bol: „Let op, de zon laten schijnen is niet zomaar iets, de zonneschijn gaande houden al helemaal niet.”

Als de regenboog op het scherm verschijnt, klinkt er een groot applaus. Lewin: „Ik heb jullie de ziekte gegeven die maakt dat jullie voortaan elke regenboog zullen bekijken op de kleurvolgorde en de plek van het donker.” Is dat zo? „Ja”, zegt Chillara: „Waarschijnlijk ben ik voor altijd besmet met de regenboog.”