Praat achteraf: Kwantumsprong in kwantummechanica

Ook ik had zo’n fysica- en chemieleraar die wel structuur kon leggen in zijn formules, maar niet in zijn betoog. Eer ik ongeveer begreep waar hij naartoe wilde, en dus kon beginnen begrijpen op welke manier hij dat deed, was ik al bezig aan de nabespreking van een faliekant afgelopen examen.

Bezocht: de tentoonstelling 'Brainstormen in Brussel - Honderd jaar Solvayraden voor Fysica', tot en met 21 december in het Paleis der Academiën, Hertogstraat 1. Maandag tot en met zaterdag van 9 tot 16.30 uur, gesloten op zondag; gratis.
-----------------------------------------------------------------------------------------------

Zonde, want de diepste geheimen van het universum en de materie interesseren me best. Een tentoonstelling over honderd jaar Solvayraden voor Fysica, een gegeven waar toch een bepaalde romantiek rond hangt, dus ook.

29 oktober is een bijzondere verjaardag. Het is dan honderd jaar geleden dat in Hotel Métropole de eerste Solvayraad werd georganiseerd. De Solvayraden, die nog altijd bestaan (vanaf 1922 werden er ook tweejaarlijkse voor Chemie georganiseerd), waren een idee van de Brusselse chemicus en industrieel Ernest Solvay. Solvay had fortuin gemaakt met zijn uitvinding van het natriumcarbonaat in 1861. Dat sodazout kon gebruikt worden bij de productie van glas, zeep, papier, textiel,...

De stand van de wetenschap bleef Solvay altijd bezighouden. Toen hij in 1911 in Brussel een twintigtal geleerden, behangen met een tiental Nobelprijzen, bij elkaar bracht (Einstein was erbij, net als Max Planck en Marie Curie), gebeurde dat in een periode dat de fysica op haar grondvesten daverde. Planck had net de basis voor de kwantumfysica gelegd, en in 1911 had Ernest Rutherford het in zijn atoommodel over een kern en een elektron (op de Solvayraad van 1921 zou hij daar nog het neutron aan toevoegen). De eerste conferentie had dan ook 'La théorie du rayonnement et les quanta' als thema.

Het verhaal van de tentoonstelling begint bij de 'zekerheden' van de negentiende-eeuwse fysica, gebaseerd op Newton en Maxwell. Zo werd Planck aanvankelijk door zijn omgeving afgeraden fysica te gaan studeren, omdat in dat veld toch niets nieuws meer te beleven zou zijn. In een volgend deel legt het uitgebreide comité eminente tentoonstellingsmakers uit hoe onopgeloste vragen en onverklaarde fenomenen (elektromagnetische straling van zwarte lichamen, lijnenspectra van atomen, radioactiviteit) aanleiding gaven tot de fysica van deeltjes, die inzicht gaf in de aard van straling en materie. Tot in de jaren 1930 bleven de Solvayraden daarbij een belangrijk forum.

In een volgend hoofdstuk gaat de tentoonstelling in op alle toepassingen (van led-licht tot het CERN-lab voor elementaire deeltjes) waartoe de nieuwe fysica heeft geleid.

De tentoonstelling is goed gemaakt. Ze heeft een goed (tweetalig) scenario, is duidelijk opgebouwd, mooi geïllustreerd, gedetailleerd maar ook van context voorzien, opgesteld in een mooi kader en bovendien gratis. Er staan veel experimenten en simulaties opgesteld, en als daar bijvoorbeeld een diffractierooster bij te pas komt, dan wordt uitgelegd wat dat is. Toch heb je er met een fysicaleraar, fysicadiploma of fysica­knobbel het meest aan. Eerlijk gezegd gingen de meeste (nog eerlijker gezegd: zowat alle) experimenten mijn petje te boven. Ook had ik graag iets meer vernomen over de gang van zaken tijdens die eerste conferenties. Wat dat betreft blijft het fantaseren bij die beroemde groepsfoto van de eerste conferentie in Hotel Métropole, waarop Marie Curie zelfs geen tijd heeft (of niet over de mannelijke ijdelheid beschikt) om te poseren, en alvast over een probleem gebogen zit.

Hoe realiseer je kwantumsprongen in de wetenschap als je daar met z'n allen rond een tafel zit met alleen wat in leer gebonden cahiers voor je neus? De tentoonstelling zegt daarover alleen dat het vóór de Solvayraden nog erger gesteld was met de wetenschap. Universiteiten waren tot het einde van de negentiende eeuw vooral onderwijsinstellingen, wetenschappers deden hun onderzoek geïsoleerd van elkaar. Ik vraag me weleens af waarom wetenschappers in tijden van elektronische communicatie nog de wereld rond vliegen om elkaar van een papiertje te horen voorlezen op een congres, maar toen in 1911 die eerste Solvayconferentie werd georganiseerd, was dat een se­rieuze stap vooruit.