Welcome, reader! According to Antony Hegarty in this second decade of the new century our future is determined. What will it be? Stays all the same and do we sink away in the mud or is something new coming up? In this blog I try to follow new cultural developments.

Welkom, lezer! Volgens Antony Hegarty leven we in bijzondere tijden. In dit tweede decennium van de eenentwintigste eeuw worden de lijnen uitgezet naar de toekomst. Wat wordt het? Blijft alles zoals het is en zakken we langzaam weg in het moeras van zelfgenoegzaamheid of gloort er ergens iets nieuws aan de horizon? In dit blog volg ik de ontwikkelingen op de voet. Als u op de hoogte wilt blijven, kunt u zich ook aanmelden als volger. Schrijven is een avontuur en bloggen is dat zeker. Met vriendelijke groet, Rein Swart.

Laat ik zeggen dat literaire kritiek voor mij geen kritiek is, zolang zij geen kritiek is op het leven zelf. Rudy Cornets de Groot.

Do not go gentle into that good night, Old age should burn and rage at close of day; Rage, rage against the dying of the light. Dylan Thomas.

Het is juist de roman die laat zien dat het leven geen roman is. Bas Heijne.

In het begin was het Woord, het Woord was bij God en het Woord was God. Johannes.



zondag 19 juni 2016

Jan de Boer over Wat is vacuüm? Universiteit van Amsterdam, 18 juni 2016


Over niets dat veel meer dan niets is

Theoretisch fysicus Jan de Boer (zie foto van Bob Bronshoff) van de Universiteit van Amsterdam gaf op de ouderdag 2016 voor ouders van studenten natuurkunde, sterrenkunde en wiskunde, die georganiseerd werd door de Natuurwetenschappelijke Studievereniging Amsterdam (NSA), een hoorcollege over het begrip vacuüm, dat veel meer blijkt te zijn dan niets. Het college over het vacuümbegrip dat veel vertelt over de ontwikkeling van de natuurwetenschap, was zelfs voor een leek nog enigszins te begrijpen, hetgeen in de eerste plaats de verdienste van De Boer was. De relativering enigszins geeft aan dat mijn verslag ervan noodzakelijkerwijs tekort schiet, al is mijn behoefte om de moderne natuurwetenschap te verstaan onverminderd groot. Onze plaats in de ruimte en het denken over ons mens-zijn wordt erdoor bepaald.

De Boer begint met de meest eenvoudige definitie van een vacuüm: een ruimte zonder materie, zoals we ons voorstellen bij een doos die leeg is. Een tweede definitie gaat al iets verder: een toestand van een systeem met de laagst mogelijke energie. Beide definities spelen zich af binnen het terrein van de klassieke fysica, waar wij ons intuïtief aan verwant voelen. Dat wordt anders met de kwantummechanica, die afstand neemt van het duidelijke onderscheid tussen deeltjes en golven. Golven kunnen zich gedragen als deeltjes en andersom, zoals het dubbel spleet experiment heeft aangetoond. Daarbij worden elektronen door twee spleten geschoten, die niet terecht komen waar we ze verwachten. De voorstelling uit de klassieke fysica waarin een elektron keurig om een kern heen draait, blijkt dan ook niet te kloppen. De plaats van het elektron ten opzichte van de kern is veel moeilijker vast te stellen.

De Boer gaat verder met het aspect geluid. Het blijkt dat een constante toon de zaal vult, terwijl een interferentie van geluidsgolven beter te lokaliseren is. Dat is een opstapje naar de onzekerheidsrelatie van de Duitser Heisenberg (1901-1976), die stelt dat je minder te weten komt over het geheel als je een element lokaliseert. Meten beïnvloedt zelf de uitkomst. Zonder de kwantummechanica zouden atomen onstabiel zijn, chemische verbindingen niet mogelijk en biologische reacties niet kunnen plaatsvinden.

Vervolgens stelt De Boer dat een balletje volgens de kwantummechanica niet mag stilliggen op de bodem van een put. Daardoor is de laagste energie niet gelijk aan nul. De natuur zit vol trillingen. De Haagse natuurkundige Casimir (1909-2000) ontdekte dat elektromagnetische golven aanwezig bleven tussen twee geleidende platen. De hoeveelheid energie is afhankelijk van de afstand tussen de platen. Dit wordt de Casimir kracht genoemd. In de klassieke fysica kan dit worden aangetoond met een proef waarbij men twee stokjes in water houdt, maar in de kwantummechanica mag veel meer, zoals een deeltje en een antideeltje uit niets tevoorschijn halen. Volgens het Unruh effect, dat nog niet experimenteel waargenomen is, is het effect en ook het vacuüm afhankelijk van de temperatuur van de waarnemer.

Omdat De Boer weet dat de aandacht van de luisteraar na vijfentwintig minuten daalt, laat hij foto’s zien van wetenschappers en daklozen, waarbij het nog niet zo gemakkelijk is om de Canadese natuurkundige Unruh (1945) daar tussen uit te halen. Hij gaat verder met een andere theoretische natuurwetenschapper, de Brit Paul Dirac (1902-1984) die in 1930 die de ideeën over het vacuüm in verband bracht met de relativiteitstheorie van Einstein (1879-1955) en een Diraczee aan quarkdeeltjes in het vacuüm veronderstelde, waarin negatieve energie meespeelde. Daarmee werd het vacuüm alleen nog maar ingewikkelder. Er wordt veel geld uitgeloofd om de oersoep in het vacuüm te begrijpen.

De vaststelling van het Higgsdeeltje in 2012 dat massa geeft aan andere deeltjes, leidde tot een hiërarchieprobleem. Oplossingen daarvan met supersymetrische deeltjes zijn niet bewezen. Inmiddels deed ook de zwaartekracht, die gevoelig is voor absolute verschillen tussen deeltjes, nog een duit in het zakje. De donkere energie in het heelal, dat het vacuüm uitmaakt, vormt zeventig procent van de materie. Het probleem van de kosmologische constante is in de moderne kwantummechanica nog niet opgelost. De Boer doet een aantal suggesties: wellicht ontbreekt het ons aan een goede manier van denken over het probleem of zijn er meerdere universa en brengt ons universum volgens het antropische principe een leven voort dat zich deze vragen stelt. Hij zegt erbij dat hij zich op speculatief gebied begeeft. De reis is nog lang niet ten einde. Voor de studenten is er nog genoeg te verhapstukken.  

Hier meer over de Natuurwetenschappelijke Studievereniging Amsterdam (NSA), hier meer over het onderzoek rond de snaartheorie van De Boer.

aangepast om 11:18 uur.

Geen opmerkingen:

Een reactie plaatsen