Frank Wilczek aan het werk aan het Massachusetts Institute of Technology in 2004.

Foto James Leynse/Getty Images

Interview

Zelfs in het licht van de sterren is niemand onbeduidend

Natuurkunde In zijn leven heeft een mens miljarden beelden en gedachten, stelt Nobelprijswinnaar Frank Wilczek. Het laat zien dat het nergens voor nodig is om jezelf onbeduidend te voelen.

Op de werktafel van Frank Wilczek (1951) staat een model van een archeopteryx. Niet per se wat je verwacht bij een hoogleraar en Nobelprijswinnaar theoretische natuurkunde. Jammer genoeg kan hij hem tijdens ons zoomgesprek niet laten zien, maar meestal herinnert de ‘oervogel’ Wilczek aan zijn „plek in de tijdslijn van de menselijke geest”, zegt hij. De archeopteryx was de schakel tussen dinosauriërs en vogels. En dat zijn hedendaagse wetenschappers volgens Wilczek ook. „De moderne mens leert net een beetje vliegen; er zullen betere ‘vogels’ komen.”

In een kenmerkend lange, en soms wat haperende zin preciseert hij dat vervolgens nader: „Het idee dat ik in de loop van mijn leven in de natuurwetenschap heb geïnternaliseerd, voor wat het waard is, is dat elk mens maar één klein onderdeel vormt van de mensheid, zowel in tijd als in ruimte, en dat die mensheid zich bevindt op een kleine planeet in een willekeurig sterrenstelsel en dat de generaties na ons via bio-engineering of kunstmatige intelligentie of wat voor nieuwe technologie dan ook, dingen zullen ontdekken en zullen doen waarbij wat wij nu doen zal afsteken als kinderspel.”

Gesloten persoon

Dat betekent trouwens niet dat Wilczek een harde breuk verwacht. De weg naar die ‘cyborgstatus’ zijn we lang geleden al ingeslagen, vindt Wilczek. Hij wijst op zijn bril. Op zijn horloge dat ook zijn stappen telt en berichten doorgeeft. Op gps-systemen die voorkomen dat we verdwalen. En op het feit dat arbeidskracht en grondstoffen van over de hele wereld samenkomen in, bijvoorbeeld, zo’n slim horloge. Mens en techniek zijn allang nauw met elkaar verweven.

Wat uit Wilczeks visie óók spreekt, is bescheidenheid over zijn eigen plaats in het geheel. En net zo’n ‘bescheiden verwondering’ of ‘verwonderde bescheidenheid’ spreekt uit zijn boek Fundamentals. Op verzoek van zijn vrienden wilde Wilczek daarin laten zien wat natuurkunde behelst. Hij doet dat door in thematische hoofdstukken tien observaties uit te diepen. Zoals dat er volop ‘spul’ is – volop tijd, ruimte, materie en energie – om een kosmos te maken, maar dat het ingrediëntenlijstje zelf juist kort is. Of dat er maar heel weinig natuurwetten nodig zijn om daarmee een onmetelijke, dynamische kosmos te ‘maken’, terwijl die natuurwetten tegelijk faliekant tekortschieten om de lokale rijkdom in variatie, zoals op aarde, te verklaren.

Ik ben nog te jong om terug te blikken

Superlatieven zet Wilczek daarbij zelden in. Veel omhaal van woorden heeft hij evenmin nodig. En anders dan sommige beroemde vakgenoten strooit hij niet met anekdotes over hoe hij als kind door de natuurkunde gegrepen werd of door eurekagevoelens werd overvallen. Hij moet een beetje lachen als ik zeg dat hij daar wars van lijkt te zijn. „Ik ben nog te jong om terug te blikken.” En misschien speelt mee, vervolgt hij serieuzer, dat „ik van nature een gesloten persoon ben. Ik heb moeten leren om met mensen in gesprek te gaan, te communiceren.” De hoofdzaak is natuurlijk dat Fundamentals moest draaien om de ideeën uit de natuurkunde – en „die zijn interessanter dan ikzelf.”

Wonder

Het is dus niet verrassend dat „met diep ontzag nadenken over de hoogtepunten van wat generaties van wetenschappers en ingenieurs bereikt hebben” Wilczek veel plezier heeft gegeven, zoals hij in het boek schrijft. Het wonderbaarlijkste is nog wel dat het überhaupt mogelijk is om de natuur te doorgronden. Het feit dát de wereld begrijpelijk is, is een wonder, zei Einstein ooit. En Wilczek is één van de mensen die deze ‘begrijpelijkheid’ niet zomaar willen aannemen, maar – met nadenken en experimenten – ook willen aantonen.

In de jaren zeventig deed hij dat al door samen met David Gross de sterke wisselwerking te beschrijven die quarks bijeenbindt tot onder meer de protonen en neutronen in atoomkernen. Met Gross en met David Politzer, die onafhankelijk tot eenzelfde beschrijving kwam, kreeg hij daarvoor in 2004 een Nobelprijs.

Acht jaar later, in 2012, vormde een ingeving tijdens een college over kristallen het startsein voor een rijk, nieuw onderzoeksterrein. In kristallen zijn atomen geordend volgens patronen die zich telkens weer herhalen in de ruimte. Zouden er, vroeg Wilczek zich destijds af, (quantum)systemen bestaan waarin atomen of elektronen bewegen volgens vaste, zich in de tijd herhalende patronen? De ‘tijdskristallen’ die hij vervolgens op papier ‘ontwierp’, zijn intussen op allerlei plaatsen in de wereld gemaakt.

Het is beter om met zekerheid uitspraken te doen over iets kleins en de rest over te laten aan degenen die na je komen

En tussendoor stelde Wilczek, rond 1977, een deeltje voor als kandidaat voor de onzichtbare, ‘donkere’ materie die sterrenstelsels en de kosmos helpt vormgeven. Hij noemde het axion, naar een bekend waspoeder, omdat het misschien de ‘onbegrepen vlek van de donkere materie’ zal kunnen wegwassen. In 1982 voorspelde hij dan nog het bestaan van ‘quasi-deeltjes’ die een rol spelen in het quantum-hall-effect, dat optreedt in sterke magnetische velden bij extreem lage temperaturen. Anyons noemde hij ze, naar ‘anything goes’.

Wat al die onderwerpen delen, is dat Wilczek grootse, abstracte en moeilijk te beantwoorden vragen links laat liggen en zijn theoretische onderzoek steevast probeert te laten aansluiten bij experimenten. Niet voor niets citeert hij in zijn boek ook die andere grote natuurkundige, Sir Isaac Newton, die ooit schreef dat het „veel beter is om met zekerheid uitspraken te doen over iets kleins en de rest over te laten aan degenen die na je komen, dan vermoedens uit te spreken over het geheel, zonder daarover ooit zeker te zijn”.

En net zo citeert hij de beroemde uitspraak waarin Newton zijn eigen werk vergeleek met spelen aan de kust waarbij hij af en toe stuitte op een kiezelsteen of een schelp die gladder of mooier was dan de rest, terwijl een grote oceaan van waarheid voor hem lag. „Sommigen denken dat Newton hier vals bescheiden was”, zegt Wilczek, „maar ik denk dat hij het meende.” En het raakt aan hoe hij het zelf ziet. „Bescheiden zijn is correct,” zegt hij met een wat spottend lachje.

Bescheidenheid én zelfrespect

Dat er een keerzijde aan al die verwondering over en bewondering voor de wereld en de kosmos zit, ziet Wilczek ook. Studenten die horen over de immense structuren in de kosmos; kinderen die in bed nadenken over oneindigheid; mensen die naar de sterren kijken in het verder zo koude en lege heelal: het is niet zo moeilijk om jezelf nietig te voelen. „Het heelal slokt me als een stofdeeltje op”, schreef filosoof Blaise Pascal ooit.

Maar het mooie is dat Wilczeks boek daartegen juist een tegenwicht biedt, en hij veert op als we het daarover hebben. Ergens halverwege het boek rekent hij uit hoeveel beelden en gedachten een gemiddelde mens in een leven kan oproepen en ontwikkelen. Het zijn er al gauw één tot honderd miljard en dat laat zich, al doet Wilczek dat in het boek zelf niet, vergelijken met het aantal sterren in de Melkweg. „Ik heb niet nagezocht of het al eens eerder is uitgerekend, maar voor mijzelf was het een openbaring”, zegt hij nu. „Het toont prachtig wat Walt Whitman dichtte in ‘Lied van mezelf’: ik ben groot; ik bevat veelvouden.”

De kosmische schalen bieden maar het halve verhaal

Het laat ook zien dat het nergens voor nodig is om jezelf onbeduidend te voelen, zelfs niet in het licht van de sterren. „De kosmische schalen bieden maar het halve verhaal. De andere helft is dat we volop tijd hebben vergeleken bij de tijdseenheden die nodig zijn om informatie te verwerken. Of nou ja, het zou fijn zijn om nóg meer tijd te hebben, maar het is een geschenk dat we al zoveel tijd hebben. Een genereus geschenk, want we hoefden er helemaal niets voor te doen.” En inderdaad, „bescheidenheid is juist, maar mét zelfrespect.”

Oceaan

Zulke observaties, die meer of minder indirect doorschemeren in de tekst, maken het boek persoonlijk, zelfs al ontbreken de anekdotes. En ze doordrongen Wilczek ervan dat de natuurwetenschap „perspectief kan bieden op filosofische, morele en religieuze vragen”, zoals hij dat verwoordt. Neem het feit dat mensen nooit zonder ingrijpen kunnen waarnemen. Het is een stelling uit de natuurkunde, zoals Wilczek wat droogjes constateert. „Maar die bevat ook”, zegt hij vervolgens, „een stuk wijsheid om in het achterhoofd te houden op andere domeinen. Observeren is nooit iets passiefs en gaat altijd samen met wisselwerking. De beste manier om iets te leren is dus door ermee in wisselwerking te treden, maar terwijl je dat doet verander je het. Het loont om over die spanning tussen observatie en interactie na te denken.”

En ja, inzichten zoals deze veranderden natuurlijk ook de aard van de wetenschap zelf. Maar als het daarom gaat, dan zijn sociologische veranderingen minstens zo belangrijk, vindt Wilczek. Vergeleken met de tijd van Newton en de ongeveer twee eeuwen daarna „zijn er veel meer wetenschappers, die veel meer weten en dat vergt andere zaken: je moet als student en beginnend wetenschapper veel meer investeren in het vergaren van kennis en het leren kennen van de onderzoeksgereedschappen; er is veel meer competitie, maar er zijn ook veel meer mogelijkheden tot samenwerking…” Tegelijk, hij aarzelt even, „is alles van moment tot moment en van dag tot dag misschien toch ook weer niet zo verschillend: je bent nog steeds op zoek naar de interessante kiezelsteentjes”, lacht, „en een grote onontdekte oceaan ligt nog steeds aan je voeten.”

Fundaments – ten keys to reality is in Nederland verschenen bij Uitgeverij Nieuwezijds als Fundamenteel – Tien sleutels tot de werkelijkheid. Margriet van der Heijden keek de vertaling na op de inhoud en bestudeerde lang geleden tijdens haar promotieonderzoek Wilczeks werk, maar verdient niets aan de verkoop van het boek.