N.B. Het kan zijn dat elementen ontbreken aan deze printversie.
Lees-, kijk- en luistertips van onze redacteuren bij het nieuws. Deze week: hoe wis- en natuurkunde niet zonder elkaar kunnen.
:format(webp)/s3/static.nrc.nl/images/gn4/stripped/data100333994-c9ea2a.jpg)
Als Marcel Vonk vertelt over zijn werk als mathematisch fysicus, krijgt hij vaak te horen dat mensen wiskunde zo moeilijk vonden op school. Boeken over natuurkunde bevatten dan ook vaak zo min mogelijk formules, grafieken en andere wiskunde, om lezers niet af te schrikken. Begrijpelijk, maar ook jammer. Wiskunde is onmisbaar gereedschap in de natuurkunde.
In zijn eerdere boeken over onder meer snaartheorie en zwarte gaten schuwde Vonk de wiskunde al niet. Maar in Van getal naar heelal krijgt wiskunde een hoofdrol. Op zo’n manier dat de inhoud te volgen is met enige middelbareschoolkennis van het vak.
Dat je met wiskunde de natuurkunde kunt beschrijven, is al verbazingwekkend. Waarom zou de natuur voldoen aan wiskundige wetten? Op die fundamentele vraag heeft Van getal naar heelal geen antwoord, maar het laat wel zien hoe sterk de vakgebieden al eeuwenlang vervlochten zijn.
Imaginaire getallen
Het boek begint met schijnbaar eenvoudige wiskunde: tellen. Maar al binnen een paar bladzijden leidt dat naar de quantumfysica, waar lichtdeeltjes pakketjes energie zijn die je kunt beschrijven met discrete, aftelbare getallen. En de wiskunde van imaginaire getallen (wortels van negatieve getallen) komt om de hoek kijken als quantumdeeltjes zich gedragen als golven.
Met heldere uitleg neemt Vonk je steeds verder mee de wiskunde in, langs vier- of meerdimensionale ruimtes en de topologie, de wiskunde van vormen, waarbij donuts en koffiekopjes niet meer van elkaar te onderscheiden zijn (beide hebben immers één gat). Hij laat zien hoe wiskunde van pas komt bij het beschrijven van het universum en in de snaartheorie, waarbij er geen deeltjes bestaan, maar enkel kleine trillende snaartjes die in 10 of 26 dimensies kunnen bewegen.
Er is zelfs een toepassing voor wiskundige knopen, die je kunt zien als een stuk touw met samengebonden eindjes dat met zichzelf in de knoop zit. De knopentheorie blijkt iets te kunnen vertellen over de quantummechanica van deeltjes. En nog verrassender: in 1989 hielp een natuurkundige met die quantumkennis de wiskundige knopentheorie vooruit.
De diepte in
Het boek leest niet makkelijk weg. Vonk duikt regelmatig de diepte in. Voorafgaand aan pittige stukken benadrukt hij dat die gedeeltes ook vluchtig gelezen kunnen worden. Dat voelt soms wat betuttelend.
Maar ook de geïnteresseerde lezer heeft soms een adempauze nodig. Die bieden luchtige anekdotes. Zo schrijft Vonk, zelf fanatiek pokeraar, dat hij een band voelt met de 16de-eeuwse Italiaan Gerolamo Cardano, die zijn schamele inkomen als wetenschapper aanvulde door geld te verdienen met schaken en gokspellen.
Van getal naar heelal is een intensieve reis door een abstracte wereld, veraangenaamd door een reisleider die heldere en interessante toelichting geeft bij de bezienswaardigheden: oneindigheden, gekromde ruimtetijd, wiskundige knopen, snaartheorie en vijfdimensionale bolschillen.
