Vandaag is een bijzondere dag voor de wis- en natuurkunde. Het is niet alleen ‘π-dag’, de feestdag ter ere van het getal pi, maar ook de geboortedag van Albert Einstein én de dag waarop een andere grootheid van de fysica, Stephen Hawking, twee jaar geleden overleed.
Al lang vóór Einstein wisten natuurkundigen dat massa’s aan elkaar trekken via de zwaartekracht. Zo trekt de planeet aarde bijvoorbeeld aan alles in haar omgeving, waardoor wij mensen (ook massa’s) stevig met onze voeten op de grond blijven staan. Einstein bracht de zwaartekrachttheorie een stapje verder. Hij stelde dat de massa’s invloed hebben op de ruimte zélf. Massa’s krommen de ruimtetijd en alles wat door de ruimte beweegt, zelfs licht, moet zich aan deze kromming houden.
‘Naast het feit dat Einstein en Hawking een iconische status hebben, kan hun invloed op het actuele onderzoek in de theoretische fysica niet worden overschat,’ zegt theoretisch fysicus Jan Pieter van der Schaar van de Universiteit van Amsterdam. ‘Einstein is natuurlijk de ontdekker van de beschrijving van zwaartekracht door middel van gekromde ruimte en tijd, de algemene relativiteitstheorie. Een ongelooflijke tour de force, die naar mijn mening een van de meest indrukwekkende en elegante theorieën in de natuurkunde heeft opgeleverd.’
‘De grootste vragen van de wetenschap – waar komen we vandaan, waar gaan we heen – zitten verborgen in het volstrekt alledaagse waar we nooit bij stil staan: ruimte en tijd,’ vult Robbert Dijkgraaf, directeur van het Institute of Advance Study in Princeton aan. ‘Einstein heeft ons doen begrijpen dat ruimte en tijd vol leven zitten. Ze kunnen krommen, uitdijen, trillen.’
Onrembaar brein
De tweede hoofdrolspeler van vandaag, Stephen Hawking, was waarschijnlijk de meest herkenbare wetenschapper van onze tijd. Net als Einstein vergrootte hij ons begrip van ruimte en tijd. Zijn werk richtte zich op onder meer de oorsprong van het universum en op zwarte gaten, kosmische objecten die zó ongelofelijk zwaar zijn dat ze alles naar zich toetrekken en nooit meer loslaten. Hawking was ook auteur van het standaardwerk Het heelal en hij speelde een rol in series als Star Trek en the Simpsons. Doordat Hawking leed aan de spierziekte ALS, was hij gekluisterd aan een rolstoel. Hij communiceerde middels een spaakcomputer met robotstem. Van de buitenkant leek Hawking een gebroken man, maar daarbinnen ging een onrembaar brein schuil.
Robbert Dijkgraaf kijkt met plezier terug naar zijn ontmoetingen met Hawking. ‘Hij was natuurlijk jarenlang een vip-gast bij natuurkundeconferenties. Ondanks zijn gezondheidsproblemen deed hij aan alles mee. Ik weet nog goed hoe we hem in een rondvaartboot op de Amsterdamse grachten takelden en hij mijn pasgeboren zoontje op schoot nam.’
Voor Jan Pieter van der Schaar liep de eerste kennismaking met Hawking iets minder gemakkelijk. ‘Het was ergens in 1997, in Amsterdam was een conferentie over de snaartheorie,’ herinnert hij zich. ‘Ik was natuurlijk onder de indruk en wist me niet goed een houding te geven, ook vanwege zijn handicap. Communiceren ging eigenlijk niet en lunchen met Hawking was nogal een, laten we zeggen, slordige aangelegenheid. Ik kreeg geen hap door mijn keel en had geen woord met hem gewisseld. In de jaren erna heb ik hem vaak horen spreken. Dat was altijd fascinerend. Ik denk ook dat zijn status alleen maar zal groeien. Vanwege zijn wetenschappelijke prestaties, maar ook dankzij zijn ongelooflijke levenslust.’
Dijkgraaf resumerend: ‘Stephen Hawking en Albert Einstein hadden beiden totaal lak aan conventies en een groot gevoel voor humor. Geweldig!’
Nieuwe generatie
Albert Einstein en Stephen Hawking zijn net zozeer een inspiratiebron voor de nieuwe generatie wetenschappers, zoals Rasa Muller (25), promovenda bij het Nederlandse deeltjesonderzoekinstituut Nikhef. ‘Wanneer ik met mensen spreek over mijn onderzoek naar de deeltjesfysica krijg ik altijd de vraag: wat heeft jouw onderzoek voor nut? Ik stel dan een wedervraag: of ze wel eens Google Maps of een vergelijkbaar GPS-systeem gebruiken. Zonder Einstein zouden wij geen werkende Google Maps hebben. Daarnaast zou de kosmologie nergens zijn zonder Einsteins’ formules. En tot slot zou het leven van een natuurkundestudent heel wat donkere dagen kennen als we de einsteinnotatie niet hadden gehad voor lange sommen.’
Hawkings werk is nog een stuk minder geïmplementeerd in de huidige fysica, zeg Muller, omdat het veel nieuwere theorieën zijn. ‘Het bekendste is de zogeheten hawkingstraling die een zwart gat uitzendt. In principe zendt een zwart gat niks uit, omdat zelfs licht er niet aan kan ontsnappen. Maar het kan gebeuren, zo ontdekte Hawking, dat er precies aan de rand van een zwart gat een deeltje en een antideeltje ontstaan, waarvan er één wordt opgeslokt, en de ander nét aan weet te ontsnappen. Die ontsnapte deeltjes kun je wel zien.’
