Philips’ onderzoeker Hendrik Casimir: “Wij jongere fysici waren in hoge mate arrogant”

NRC Handelsblad 9-5-1989 — Volgende maand belegt de TU Eindhoven de conferentie: ‘Casimir 80 Years Old’. Vraaggesprek met de leerling van Ehrenfest en Bohr die zijns ondanks directeur van het beroemde ‘Philips Nat-lab’ werd. “Als je erg ver­knocht was aan de klassieke natuurkunde was het moeilijk om je gelukkig te voelen met de quantummechani­ca.”

***

In Heeze, aan het einde van een modderig bospad woont Hendrik Casimir – “op éénhonderdduizend­ste van de aardomtrek”, zoals hij in zijn boek ‘Het toeval van de werke­lijkheid’ schrijft. De doorsnede van zijn tuin is dus vierhonderd meter; met welke factor deze maat verme­nigvuldigd moet worden om de op­pervlakte te bepalen is niet te schat­ten, wegens het weelderig struweel dat zijn landsgrenzen aan het zicht onttrekt.

Casimir zit temidden van wanden vol boeken. Hij wordt tach­tig, maar dat is hem niet aan te zien. Een voor normale stervelingen onge­bruikelijk feestje ligt in het ver­schiet: de TU Eindhoven organiseert de ‘Conference Casimir 80 Years Old’; het sierlijke briefpapier van de conferentie vermeldt een lijst van geleerde sprekers, die op 29 en 30 juni het spanningsveld ‘Between Science and Technology’ komen be­lichten.

Het zou de ruimte van dit papier on­evenredig in beslag nemen om alle belangrijke gebeurtenissen uit Casi­mir’s leven te belichten. Een korte notering: hij studeerde natuurkunde in Leiden bij Paul Ehrenfest, ver­bleef twee jaar in Kopenhagen bij Niels Bohr, werkte in Zürich bij Wolfgang Pauli, werd in 1939 hoog­leraar in Leiden, ging in 1942 naar Philips en werd in 1946 directeur van het befaamde Natuurkundig La­boratorium. Hij kwam in 1957 in de Raad van Bestuur, ontving vele ere­doctoraten, was president van de Koninklijke Nederlandse Academie van Wetenschappen, en werd ook nog redacteur van de Gids. Hij was – en is nog onverminderd – een veelzijdig en belangrijk natuurkun­dige.

Einstein of Bohr

— Naast een gevoel van mijn eigen nietig­heid drong zich tijdens het lezen van uw boeken ook de gedachte op dat er ergens in uw carrière een moment geweest moet zijn, waarop u tot de ontdekking kwam dat u niet echt een wonderkind was, in de orde van grootte van Einstein of Bohr.

“Ik geloof niet dat ik dat ooit ge­dacht heb. Nee… dat had ik toch niet.”

— U was heel vroeg met alles. U promo­veerde op uw 22ste, u was op uw 30ste hoogleraar.

“Ik had wel het idee dat ik wel, laat ik zeggen, mijn partij mee zou kun­nen blazen. Ik was vroeg met alles, wist dat ik vlot kon leren – maar aan de andere kant wist ik toch ook dat er anderen waren die dat nog be­ter konden.

“Of je makkelijk iets ‘opneemt’ is iets anders dan of je werkelijk origi­neel bent, en nieuwe dingen kunt zoeken en vinden. De studie heeft me betrekkelijk weinig moeilijkhe­den opgeleverd, maar dat betekent niet dat je dan ook een goed onder­zoeker zult worden.”

— Heeft uw beroemde leermeester Paul Ehrenfest u daarin niet gestimuleerd?

“Ja, die heeft me geweldig gestimuleerd en me misschien ook wel een klein beetje over het paard getild… hoewel hij ook wel waarschuwde voor het moment dat ik de échte groten, zoals Einstein en Bohr, zou ontmoeten.”

— U bent als fysicus in een prachtige pe­riode groot gebracht.

“Het was een hele mooie periode, ja. Er ontstonden een aantal nieuwe denkbeelden, nieuwe theorieën, en die waren voor de oudere mensen soms wat moeilijker te bevatten dan voor de jongere. Als je erg ver­knocht was aan de klassieke mecha­nica was het moeilijk om je gelukkig te voelen met de quantummechani­ca.”

Blikslagerij

— Ik proef zelfs een zekere arrogantie van die nieuwe fysici ten opzichte van de ou­de. Max Delbrück sprak op zijn promotie zelfs over ‘die blikslagerij’, toen hij het over de klassieke natuurkunde had.“

Zeker, zeker. Wij jongere fysici waren in hoge mate arrogant.”

— U hebt, als arrogante generatie, ook ge­lijk gekregen.

“Wel, wat de quantummechanica betreft, waar je – naar blijken zou – alle kanten mee op kon. Aan de andere kant leerde je later toch in­zien dat die klassieke problemen, waar je dan de neus voor optrok, ei­genlijk ook wel moeilijk waren – en soms ook wel belangwekkend. Dus in zoverre zag je toch wel in dat die arrogantie niet helemaal gerecht­vaardigd was.”

— Wat had er in uw carrière moeten ge­beuren om wetenschapsman te blijven, en niet naar Philips te gaan?

“Heel eenvoudig, dan had er geen Tweede Wereldoorlog moeten ko­men. De toestand was bijzonder beklemmend in Leiden, er waren ook wat persoonlijke moeilijkheden… en, nou ja, toen ik een veilig hoekje kreeg aangeboden in het Philips laboratorium dacht ik ‘laat ik dat maar doen’. Het klinkt niet erg heldhaftig, maar… eh, ik liet me een beetje meevoeren waar de stroom van het leven mij naar toe bracht.

“Aan de andere kant, de toenmalige directeur van het Natuurkundig La­boratorium, Gilles Holst, zocht een opvolger. Het is natuurlijk mogelijk dat hij mij – ook als ik in ‘42 niet bij Philips gekomen zou zijn – la­ter een aanbod gedaan zou hebben. Of ik daar dan voor bezweken was kan ik achteraf moeilijk zeggen.”

— ledere man heeft zijn prijs.

“En of er net nog een andere aan­bieding in de universitaire wereld gekomen zou zijn, in Nederland, of elders. Ze hebben me gevraagd in Rochester, in Cambridge.”

Cadillac

— U legt in uw boek bijna verdedigend uit dat a de overstap naar Philips niet heeft betreurd. Maar – toen u als directeur eenmaal in Cadillacs door Amerika werd gereden en door iedereen als een VIP werd behandeld – was u in uw ei­gen ogen van twintig jaar daarvoor wel erg diep gezonken op de maatschappe­lijke ladder. U schrijft bijna nostal­gisch over de universiteit als uw ‘geeste­lijk vaderland’.

“Ja, dat gevoel heb ik wel gehad. Ik werd natuurlijk wat verwend, niet­waar…”

— En Wolfgang Pauli begon u sarrend ‘Herr Direktor’ te noemen, dat was toch ook tegen het zere been?

“Zeker, dat griefde mij. Wat dat betreft kon ik die stap dus wel eens wat betreuren. De dagen dat je op houten treinbanken reed, naar Bohr in Kopenhagen… Er waren ogenblikken dat ik dacht: had ik niet in het academische leven moeten blijven? Aan de andere kant waren er ook momenten dat ik zei: ik vind dit toch wel heel, heel interessant.”

— U bent in Leiden teruggeweest medio jaren vijftig, toen u daar een aanbieding kreeg. U werd toen enigszins treurig van de vervallen staat waarin alles verkeer­de.

“Ja, ik zag dat daar toch veel moest veranderen. Het was een beetje in­geslapen, en ik vroeg me af of ik de kracht zou hebben om dat allemaal te veranderen.”

— U had misschien wel de kracht maar niet de middelen.

“Zonder veel middelen kan je ook iets groots doen. Dat bewees inder­tijd Kamerlingh Onnes; die zat heus niet zo ruim in de middelen, maar bij kon op één of andere manier toch de boel bij elkaar krijgen om een groot laboratorium in te richten. Kamerlingh Onnes was een krachtig man, hij deed iets wat in die periode heel uitzonderlijk was, de bouw van dat lab. Dat was ‘big science avant la lettre’.

“Zo ben ik niet. De mensen dachten wel eens: daar héb je die man van Philips die zo hard kan aanpakken. Mijn voorganger Holst heeft wel deg­elijk voor de positie van het Na­tuurkundig Laboratorium moeten vechten. Maar toen ik kwam, was het laboratorium aanvaard; het was bij Philips niet meer weg te denken. En daarom had je het ook niet zo moeilijk om je budget te verdedi­gen.

“Sterker nog, ik kreeg eerder op mijn kop omdat ik niet genoeg geld uitgaf. Ze zouden wel gewild heb­ben dat het laboratorium nog sneller groeide. Het kon gewoon niet harder groeien, want dan zou iedereen be­zig zijn geweest andere mensen in te werken, en dan gaat de produktiviteit achteruit.”

Kopenhagen

— Wat is in uw fysische leven het mooiste moment geweest? De periode in Kopen­hagen bij Niels Bohr?

“Aan de ene kant was dat een prachtige periode, maar ik was nog vreselijk jong, dus ik had nog niet zoveel nieuwe dingen gepresteerd. Ik ben in Kopenhagen begonnen met het werk voor mijn proefschrift, dat ik later heb afgemaakt.

“Nee, ik heb in 1936 bepaald onder­zoek gedaan waar ik veel plezier aan gehad heb. En ik ben tevreden over het werk dat ik de eerste jaren bij Philips gedaan heb, over Van der Waals krachten en iets wat ze dan tegenwoordig het ‘Casimir-effect’ noemen.”

— Mervin Kelly, de Amerikaanse directeur van het Bell Laboratorium, kwam vlak na de Tweede Wereldoorlog bij Philips en zei: Wat jullie moeten gaan doen, is computers, I tell you! Dat heeft Philips niet gedaan. Is dat niet een geweldig gemiste kans? Was u daarvoor verant­woordelijk?

“Nee, het was niet zozeer mijn hoek van het laboratorium die dat zou moeten doen.”

— U kon daar ook geen beslissing over af­dwingen?

“Als een werkelijk grote actie, nee. Bovendien ben ik er niet helemaal zeker van of het bedrijf de raad van meneer Kelly ook inderdaad makke­lijk had kunnen opvolgen. Hij had misschien gelijk dat IBM in de elek­tronica toen nog geen grote techni­sche competentie had, in tegenstel­ling tot Philips. Maar IBM had in administratieve systemen wel een heel sterke marktpositie en een ser­vice-organisatie, plus alles wat daar­bij hoort.

“Misschien dat je moet concluderen – en het is als wetenschapsman een beetje moeilijk om dat toe te geven – dat technische en wetenschappelijke kennis en competentie niet voldoende is om ergens een industrieel en commercieel succes van te maken. Het gaat dan om een bepaalde marktpositie, een bepaald verkoop apparaat.”

Gloeilampen

— Daar hadden ze Anton Philips voor no­dig?

“Inderdaad, dat apparaat werd geleidelijk aan opgebouwd. Philips was een gloeilampen-imperium, en daar kon de radio ook in mee, maar daar pas­ten de computers niet in.

“Misschien is mij eerder als fout aan te rekenen dat wij bij Philips een beetje te lang zijn blijven hangen op het germanium, en niet eer­der zijn overgestapt op het silicium. Het zag er namelijk eerst naar uit dat voor de ‘entertainmentmarkt’ – radio en tv – het germanium eigen­lijk beter was dan het silicium. Maar met silicium kun je die prach­tige technieken maken met geïnte­greerde schakelingen, wat met ger­manium niet kan. Dat hadden wij eerder moeten inzien.

“Ja, en als je zo praat over teleurstellingen is er nog een andere kwes­tie…”

— U hoeft mij ter ere van uw verjaardag niet zó uitputtend over uw feilen te in­formeren!

“Nee, nee, maar er is nog wel het volgende. Voor Ehrenfest was de na­tuurkunde een alles overheersende hartstocht, om zo te zeggen. Dat werd door hem ook sterk emotioneel beleefd. En hij heeft mij wel eens kwalijk genomen, dat ik niet bezeten genoeg was.”

— Dat is misschien wel het gevoel dat ik een beetje miste in uw boek.

“Ik bedoel, ik vond het vak wel mooi, maar iemand als Ehrenfest kon echt huilen omdat Bohr en Einstein het niet eens waren. Hij kende beiden erg goed; Einstein was toch zijn grootste vriend maar hij voelde dat Bohr intellectueel waarschijnlijk dichter bij de waarheid stond dan Einstein. En dat was voor hem wer­kelijk een heel traumatische beleve­nis.

“Tja, dat zou het voor mij niet zijn. En misschien was dat… in zekere zin de beperking van wat ik zelf ge­presteerd heb. Het was geen kwestie van, eh…”

— Van ‘s nachts wakker liggen?

“…nee, van aanleg. Ik heb ook wel eens ‘s nachts wakker gelegen omdat ik aan een probleem werkte waar ik niet goed uitkwam, maar dat was bij mij misschien toch in mindere mate een gewoonte dan bij de werkelijk grote fysici.”

CERN

— De hele fysica wereld aan het begin van deze eeuw lijkt mij een beetje een knus gezin.

“Dat was ook zo. Er waren natuur­lijk veel minder fysici van een zeke­re ‘grootte’, en die kenden elkaar, dus het was inderdaad een soort van broederschap. Dat is tegenwoordig anders. Zelfs als men een heel ge­specialiseerd vak heeft, komen er altijd tientallen mensen opdagen op een conferentie.”

— Het CERN is geheel gevuld met knappe fysici, en af en toe vinden ze een piep­klein deeltje.

“Dat is waar. Men heeft mij weleens gepolst of ik voor een aantal jaren directeur van CERN zou willen wor­den, maar dat heb ik niet gedaan. Ik houd meer van een laboratorium waar ik een aantal kleinere onder­werpen kan behandelen, in plaats van mij te moeten concentreren op één of twee grote machines.”

— Die grote machines hebben er voor gezorgd dat – in analogie wat u de ‘wetenschap-technologiespiraal’ noemt – er langzamerhand ook sprake is van een ‘wetenschap-filosofiespiraal’. De be­grippen uit de moderne fysica zijn zo onvoorstelbaar inconsistent met hetgeen wij in het dagelijks leven ervaren, dat er sprake is van een soort geloofscrisis.

“Ja, de gewone, dagelijkse ervarin­gen, gebaseerd op klassieke denk­beelden, gelden niet meer wanneer je in het atomaire gebied komt.

“Bohr had de neiging over de bete­kenis van die subatomaire waarne­mingen te zeggen: je mag daar niet over praten, je moet altijd over het geheel praten. Dus de werkelijkheid is een object samen met het meet­systeem. Dat is iets wat Einstein niet beviel, die wilde liever over de ‘objectieve werkelijkheid’ praten. Einstein zei: goed, ik kan de golfme­chanica accepteren als een consis­tente theorie, maar ik vind die be­schrijving wel onvolledig.”

— Vindt u dat ook niet een beetje?

“Eigenlijk wel, maar nou krijg je het volgende. Ik ben bereid om sa­men met Einstein te zeggen: die golfmechanische beschrijving is on­volledig, maar – en nu word ik weer een Bohr-discipel – hij is zo volledig als hij gezien onze menselij­ke geaardheid kan zijn.

“Bohr zal zeggen dat die theorie volledig is. Het idee van die werkelijkheid, die niet uit metingen kan worden afgeleid, wil hij eigenlijk niet aanvaarden. Aan de andere kant zegt Einstein – die in zekere zin wat eenvoudiger, je zou bijna zeg­gen iets primitiever denkt: die din­gen die je niet meet zijn er wél. Nou zou ik geneigd zijn om Bohr gelijk te geven: je kunt niet verder.”

Gödel

— Is wat Bohr over fysica zei – wij zijn onderdeel van het meetsysteem, ofwel, als wij atomen observeren kijken we in een soort recursieve omstrengeling naar onszelf – niet een beetje analoog met wat Kurt Gödel over wiskunde heeft ge­zegd?

“Ik geloof wel dat zoiets gezegd wordt, maar ik heb Gödel nooit zo diep bestudeerd. Of je de kennis die we hebben vol­ledig wilt noemen of niet, is ook een beetje een kwestie van de smaak. Ik zou geneigd zijn om te zeggen: ver­der zal je nu niet kunnen komen. Maar ik vraag me wel af, blijft dit ook zo?”

— Is de wiskunde op zich nog wel toerei­kend om alles wat fysici vinden te be­schrijven, of begint er een soort ‘mathe­matische schaarste’ te ontstaan?

“Nou, ik heb het gevoel dat het de wiskunde tot nog toe wel lukt, dat er zelfs in wiskunde nog dingen ‘op voorraad liggen’ die gebruikt zouden kunnen worden.

“Vroeger ging de ontwikkeling van de wiskunde eigenlijk gepaard met de ontwikkeling van de natuurkunde. Newton heeft de differentiaal- en integraalrekening bedacht in aan­sluiting op zijn mechanica. Grote stukken van de wiskunde zijn voort­gekomen uit problemen van fysische of technologische aard.

“Toen de wiskunde bovendien zelf­standige dingen begon te doen, zijn daaruit weer allerlei zaken ontstaan, die we nu kunnen gebruiken in de fysica. Toen Einstein zijn relativi­teitstheorie maakte stonden hem he­le stukken differentiaal-meetkunde kant en klaar ter beschikking.”

— De Russische fysicus Landau zei bij een ingewikkelde wiskundige formulering van een fysisch probleem: “Maar Onze Lieve Heer kan dat niet zo hebben be­doeld.”

“Juist. En dan was mijn antwoord altijd: ‘Jij begrijpt er niks van.’”

Chaos

— Als we de grens van wat we kunnen we­ten bereikt hebben, is de fysica dus bij­na af?

“Dat geloof ik duidelijk niet. Ik bedoel, wat is ‘af’? Zelfs in de klassieke mechanica zijn de laatste tijd ook weer nieuwe aspecten naar voren gekomen, zoals het praten over chaos en zulk soort dingen. Er kan nog wel een hele nieuwe schil­derkunst ontstaan zonder dat er nieuwe verfsoorten of nieuwe pense­len zijn uitgevonden. Bovendien, om tot een super-eenheid te komen van gravitatie en die andere theorieën, moet je naar zulke hoge energieën toe, dat je op die weg misschien nog een heleboel nieuwe dingen tegen komt.

“Maar, er is iets anders dat ik mij afvraag. Tot nog toe zijn er voor die hele deeltjesfysica geen technische toepassingen. En je kunt vragen: áls die ooit zou komen, wat is het ge­volg?

“Toen men met de eerste plannen voor een atoombom begon, heeft men zich wel eens afgevraagd of je de hele oceaan of de hele atmosfeer zou kunnen verbranden. Men heeft toen uitgerekend dat daar geen en­kele kans op was.

“Als ik heel pessimistisch ben zou ik me kunnen voorstellen dat wij daarop afstevenen. Wij leven hier in een toestand die in zekere zin on­waarschijnlijk is – met een verde­ling van chemische elementen die onwaarschijnlijk is en met een at­mosfeer waar wij nèt in kunnen le­ven. Maar de verdeling van de ele­menten op aarde is helemaal niet de meest stabiele – die is om zo te zeggen ‘ingevroren’.

“Nu vraag ik mij af: zou het zo kun­nen zijn dat door ons toedoen we toch nog naar die ‘waarschijnlijkste toestand’ gaan, en de hele zaak uit elkaar blaast.”

— Dat lijkt me wel een soort wereldramp, waar u het over hebt.

“Dan is het gewoon uit, nietwaar? En dan zou je zeggen, is die hele evolutie – met alles wat daar mate­rieel uit voortgekomen is, tot en met natuurkundige theorieën – niet al­leen maar een soort omweggetje van de materie om toch nog de waar­schijnlijkste toestand te bereiken, en de hele zaak op te blazen?”

Selfish Quark

— Wij zijn dan het voertuig geworden.

“Wij zijn het voertuig geworden van het algemene streven van de mate­rie, die naar het evenwicht toe wil.”

— Analoog aan Richard Dawkin’s ‘Selfish Gene’ postuleert u dus een soort ‘Selfish Quark’. Een boeiende gedachte.

“…maar niet zo erg prettig. Ik heb daar al een toespraakje over gehou­den in Genève, onder de titel Nightmares and hope.”

— Wat is dan de hoop?

“De hoop dat we allemaal ver­standig genoeg zullen zijn om dit soort dingen niet te doen. Dus dat wij met z’n allen de materie te slim af zijn.”