Theoretisch natuurkundige Eric Bergshoeff: ‘Het is gewoon prettig als alles mooi in elkaar zit’. Foto: Duncan Wijting

Natuurkundige Eric Bergshoeff experimenteert alleen nog met een magnetron en wat strooikaas

Theoretisch natuurkundige Eric Bergshoeff: ‘Het is gewoon prettig als alles mooi in elkaar zit’. Foto: Duncan Wijting

Theoretische natuurkundige Eric Bergshoeff geniet van perfect kloppende formules. Maar de chaotische werkelijkheid bederft toch vaak de boel.

Ontploffingsgevaar.

Eric Bergshoeff moet het laboratorium verlaten. De jonge student natuurkunde experimenteert halverwege de jaren zeventig in Leiden met vloeibaar helium, op een temperatuur van lager dan min 250 graden Celsius.

Hij heeft iets verkeerd gedaan. Als het gaat lekken, en die helium komt in contact met de lucht, dreigt een explosie.

Bergshoeff verlaat het lab. Dit is ook niks voor hem. Die experimenten zijn een hoop gedoe en er gaat altijd iets mis. Hij heeft meer met formules.

Diepe groeven

Veertig jaar later trekken de denkrimpels van diezelfde Eric Bergshoeff, nu hoogleraar, diepe groeven in zijn hoge voorhoofd. Hij is de klassieke professor: alleen nog haar aan de zijkanten van zijn hoofd en een brilletje op de neus. Vorige week vrijdag kreeg de theoretisch natuurkundige een koninklijke onderscheiding voor zijn werk.

,,De locoburgemeester kwam vertellen hoe geweldig ik ben. Het overviel me volkomen. Op het filmpje dat iemand maakte zit ik er nogal beduusd bij. Alsof ik er niet echt ben.’’

Soms zit de werkelijkheid Eric Bergshoeff in de weg. Dat is een van de redenen dat hij theoretisch natuurkundige is.

Ideale wereld

Het echte leven is geen formule. De werkelijkheid kan verrassend, onvolkomen, chaotisch, ongemakkelijk zijn. Theoretisch natuurkundigen kunnen daaraan ontsnappen. ,,In de theorie kun je een ideale wereld scheppen. Met perfect kloppende formules. Het geeft gewoon een prettig gevoel als alles mooi in elkaar zit.’’

Neem de schoonheid van Einsteins algemene relativiteitstheorie. Simpel, kloppend en na honderd jaar nog vrijwel onveranderd overeind. ,,De beste ideeën zijn simpel. Dat je ze hoort en denkt: natuurlijk, waarom ben ik daar niet opgekomen? Hoe verder we in de theorie teruggaan naar de oerknal, hoe simpeler, symmetrischer en mooier de formules worden.’’

Het vervelende is dat er altijd een moment komt dat die theorieën met experimenten getoetst moeten worden. Daar komt de chaos van de rauwe werkelijkheid voorbij en blijkt het zelden zo mooi in elkaar te zitten als het leek. Of nog erger: er dreigt ontploffingsgevaar.

Bergshoeff blijft liever in de theorie. Wel zo veilig. ,,Of ik onhandig ben? Mijn vrouw zou zeggen: ja.’’

‘Dan blazen je formules op’

Hij verdiept zich vooral in de zwaartekracht, die zo elegant werd gevangen in de algemene relativiteitstheorie van Albert Einstein. Het is een theorie die prachtig werkt en met experimenten is bewezen, maar hij gaat mank als je hem probeert toe te passen op de wereld van de hele kleine deeltjes. Daar heerst namelijk een andere theorie: die van de quantummechanica.

Als die twee samenkomen gaat het faliekant mis in de ideale werelden van de theoretisch natuurkundigen. ,,Dan blazen je formules op.’’

Bergshoeff zoekt naar een manier om de twee te verbinden, naar een allesomvattende theorie die kan verklaren waarom het heelal uitdijt en tegelijkertijd voorspelt hoe de allerkleinste deeltjes zich gedragen. Dat is geen simpele vraag, dat is een van de grote opgaves van de moderne natuurkunde.

Snaartheorie in twee minuten

De Groningse hoogleraar blijft er een gewoon mens onder. Bergshoeff is een vriendelijke man die onnodige ingewikkeldheden zorgvuldig mijdt. Als je hem al niet kunt volgen, dan is het door de snelheid van zijn tong. En toch is hij toonaangevend wetenschapper in een van de meest complexe theorieën uit de natuurkunde: de snaartheorie.

,,De essentie moet je altijd simpel kunnen vertellen. Van formules worden mensen zenuwachtig. Zelfs de snaartheorie kan ik jou in twee minuten uitleggen.’’ Hij lacht na die wat boude uitspraak en voelt hem al aankomen: dát moet hij waarmaken.

Twee minuten. De snaartheorie. Hij barst los.

Over hoe de beschrijving van de zwaartekracht in de relativiteitstheorie de ruimte nodig heeft. Ruimte die kromt, die afbuigt, die golft. Maar op kleine afstanden, zo leert de quantummechanica, is alles onzeker. Ook de ruimte. ,,Die ruimte gedraagt zich dan als een ondergrond van allemaal kiezelsteentjes. Als je daar overheen fietst gaan je banden lek. Dan blazen de formules op. De snaartheorie lost dat op door bredere banden te gebruiken, snaren, die ongevoelig zijn voor de chaos van ruimte. Als een mountainbike over kiezelsteentjes.’’

Het kostte hem ietsje meer dan twee minuten. ,,Maar zeg niet dat je het niet begrijpt’’, roept hij triomfantelijk.

Sterveling en genie

Het is puur theorie. Er zijn geen experimenten die kunnen bewijzen dat de snaartheorie hout snijdt, of dat hij onzin is. Jammer, maar dat hoort erbij. ,,Theorieën veranderen altijd. Als ze niet juist blijken te zijn, verdwijnen ze weer.’’ Zo is er een risico dat je je hele carrière werkt aan iets dat uiteindelijk niet blijkt te kloppen. ,,Dat onderscheidt ons stervelingen van de genieën. Wij slaan constant verkeerde paden in, de genie weet precies welke kant hij op moet.’’

Einstein was een genie – eentje die overigens ook fouten maakte. ,,Als jongen heb je van Einstein gehoord en droom je dat je zelf ook gaat ontdekken hoe alles in elkaar zit. Later ontdek je dat het moeilijker is dan je dacht. Maar dan is het te laat, dan ben je het al gaan doen.’’

Niet dat de onzekerheid van de snaartheorie hem hindert. Behalve een mooie theorie van een ideale werkelijkheid waarin Einstein niet meer lekrijdt op de scherpe chaos van de quantummechanica is het ook gewoon een gereedschapskist om natuurkundige problemen op te lossen. ,,En als er nou tien manieren waren om te bedenken hoe je geen lekke band krijgt was het niet zo bijzonder. Maar die zijn er niet.’’

Ritje naar Stockholm

In zijn jonge jaren werkte Bergshoeff aan een grote doorbraak in de snaartheorie. Hij berekende met twee collega’s dat de trillende snaartje ook trillende membraantjes konden zijn, een soort trommelvliesjes. Het is zijn bekendste werk, maar hij sluit niet uit dat het beste nog moet komen. ,,Ik begin nu pas warm te draaien.’’ Hij lacht: ,,Misschien wordt het dan toch nog een ritje naar Stockholm.’’

Hij doelt op de Nobelprijzen, jaarlijks uitgereikt in Stockholm. De prijs waar alle exacte wetenschappers stiekem van dromen. Voor een absolute theoreticus als Bergshoeff is het vrijwel onbereikbaar. ,,Je hebt altijd de bevestiging door het experiment nodig bij een Nobelprijs.’’

Daar is-ie weer, de rauwe werkelijkheid.

Magnetron en strooikaas

Er is maar één experiment dat hij nog altijd met plezier doet. Voor een publiek van scholieren of geïnteresseerde leken. Benodigdheden: een ouderwetse magnetron en strooikaas. Doel: het meten van de lichtsnelheid door aan de hand van smeltend strooikaas de golflengte van het licht te bepalen. Werkt hartstikke goed.

En er is nog nooit iets ontploft.

 

menu