Kernfysicus Abraham Pais: “Ik heb géén liefste deeltje…”

NRC Handelsblad 27-12-1988 — De kernfysicus Abraham Pais schreef ‘Subtle is the Lord’, de schitterende biografie over Albert Einstein. “Om de schoonheid van Einsteins relativiteitstheorie in te zien moet je wel een beetje vooropleiding hebben genoten. Dan begrijp je pas hoe vreselijk mooi het is dat al die verschijnselen in een kleine formule passen.”

***

1988-12-27 Abraham Pais' Subtle is the LordDe mooiste foto van Albert Einstein die ik ken staat afgedrukt in ‘Pais’ Subtle is the Lord’. Op 28 februari 1931 staat Albert bij de Grand Canyon geposeerd met een Indianentooi op zijn hoofd, naast El­sa, temidden van de autochtone Roodhuiden. Hij draagt een vredes­pijp in de hand. Een droefgeestige Winnetou beroert de trommel.

Die Indianentooi! Die verschilt in vrijwel niets van zijn echte haardos, zoals afgebeeld op de foto daaron­der, genomen in 1939. Even hoog als de witte Indianenveren torenen zijn grijze wilde lokken de ruimte in. Even verdwaasd-vriendelijk staan zijn ogen, even vaag is de grijns on­der zijn snor. Deze foto’s bewonder ik, evenals het hele boek trouwens, dat een prachtig beeld geeft van de meest legendarische fysicus die ooit heeft bestaan. Wat heerlijk om zo­iets geschreven te hebben.

Eindhoven

et gerucht dat Abraham Pais een nieuwe biografie aan het schrijven is – over Niels Bohr dit keer – is hem naar Nederland vooruitgesneld. Pais spreekt in Eindhoven aan de Technische Universiteit, op een morgen dat een sterk gevoel voor Algemene Relativiteit onontbeerlijk is om het draagbare van ons klimaat in te zien. echte haardos, zoals afgebeeld op de foto daaron­der, genomen in 1939. Even hoog als de witte Indianenveren torenen zijn grijze wilde lokken de ruimte in. Even verdwaasd-vriendelijk staan zijn ogen, even vaag is de grijns on­der zijn snor. Deze foto’s bewonder ik, evenals het hele boek trouwens, dat een prachtig beeld geeft van de meest legendarische fysicus die ooit heeft bestaan. Wat heerlijk om zo­iets geschreven te hebben.

De zaal zit vol met moderne fysici, badend in neonlicht. Terwijl ik wacht op de aanvang van ‘Niels Bohr, reflections’, herinner ik mij contrastrijk de vergeelde foto’s in het Kamerlingh Onnes Laboratorium in Leiden, aan de muur van onze collegezaal, waarop Lorentz ergens aan het begin van deze eeuw stijfjes geposeerd staat met mannen als Hei­senberg, Einstein en Schrödinger. Eikenhouten kabinetten vol glazen apparaten flankeren de heren. Er waren in totaal enkele tientallen fy­sici op de hele wereld, die elkaar wel allemaal kenden maar elkaar niet allemaal begrepen. Ze droegen geen Indianentooi, maar morsige pakken met vesten. De quantumme­chanica stond in de steigers, de klas­sieke mechanica was nog niet afge­zworen. De greep van de vorige eeuw was aan het verslappen.

Pais komt op. Hij leest voor uit ei­gen werk-in-voorbereiding: “Ik ont­moette Bohr in 1946, in Kopenhagen. Enkele maanden na die kennis­making vroeg Bohr of ik met hem wilde samenwerken. Ik was opgeto­gen! De volgende morgen ging ik naar Carlsberg. Het eerste dat Bohr tegen mij zei is dat het alleen zin had om samen te werken als ik goed begreep dat hij, Bohr, een dilettant was. Ik keek hem beleefd lachend doch ongelovig aan, maar hij meen­de het serieus. Hij legde me uit dat hij elk probleem telkens weer op­nieuw met een volstrekte onwetend­heid te lijf ging. Het is wellicht goed te zeggen dat Bohr’s kracht voornamelijk lag in zijn formidabele intuïtie en inzicht, veel meer dan in zijn kennis.

“Ik dacht hieraan, toen ik later in Princeton bij een colloquium naast hem zat. Het onderwerp was ‘Nucle­aire isomeren‘. Bohr zat op zijn stoel te draaien, en werd steeds opgewon­dener naarmate de spreker voort­ging. Hij zat maar te fluisteren dat het allemaal verkeerd was hetgeen gezegd werd. Uiteindelijk kon hij zich niet meer inhouden en wilde een opmerking maken. Hij stond half op, opende zijn mond, maar ging meteen weer zitten en vroeg mij met een verwilderde blik in zijn ogen: ‘Wat voor de donder is eigen­lijk een isomeer?!’”

Zeer goed verkocht

Een paar dagen later ontmoet ik Abraham Pais in Amsterdam, in een statig huis aan een gracht, en wij spreken aanvankelijk over aardse za­ken. Pais vertelt niet zonder tevre­denheid dat ‘Subtle…’ goed is ver­kocht en nog steeds goed verkoopt. “Het is in negen talen verschenen, en nu komt hij ook in het Russisch. Ik werd net door mijn uitgever op­gebeld dat in Rusland de eerste op­laag al zodanig is overtekend dat ze in plaats van de voorgenomen tien­duizend maar meteen vijftigduizend exemplaren gaan drukken. Dat is voor zo’n boek zeer veel.”

Hij legt uit dat niet alleen vakmen­sen het lezen. “Maar ook advocaten, kerkelijke mensen. Ik krijg brieven uit alle rangen en standen.”

— En uw tweede boek, ‘Inward Bound’?

“Dat is iets technischer, verkoopt ook goed, maar minder dan Ein­stein. Dit boek gaat over laatste eeuw moderne natuurkunde. Het wordt hoop ik over honderd jaar nog gelezen – dat geeft een grote be­vrediging.’

–U hebt Einstein en Bohr allebei goed gekend, in Amerika. Wie was u het liefst?

“Ik zou Einstein kiezen vanwege zijn totale oeuvre, en ik zou Bohr kiezen wegens zijn menselijkheid, zijn per­soonlijkheid. Bohr was een vaderfi­guur, hij was ook echt als mijn twee­de vader. Ik ben door hem opgevan­gen, na de oorlog, toen ik in 1946 in Kopenhagen kwam aanzetten. Ein­stein was geen vaderfiguur, voor nie­mand.”

— Hij was ook geen echtgenoot-figuur.

“Nee, dat was hij zeker niet. Hij was zelfs twee keer een slechte echtge­noot, zei hij zelf.
“De biografie van Bohr wordt dan ook anders van opzet. Bohr was een groot man, maar hij was zo anders dan Einstein. Hij was veelzijdiger in zijn activiteiten: een belangrijk wetenschapsman, de stichter van een nieuw instituut, de leider van gene­raties fysici, zijn eigen bestuurder, zijn eigen fondsenwerver. Hij was ook geïnteresseerd in scheikunde, was betrokken bij de politieke aspecten van de atoombom, stond aan de wieg van het Deense atoom- energielaboratorium en van het CERN in Geneve. Hij was zo veelzij­dig dat ik niet dezelfde opzet kan volgen als bij mijn Einsteinbiografie.”

Spraakverwarring

— Einstein geloofde in een ‘objective reality’, een onzichtbare maar enkelvoudige waarheid onder alle verwarrende waar­nemingen. Bohr was het daar niet mee eens.

“Dat gaf een enorme spraakverwar­ring. Let wel, de twee hadden een groot respect voor elkaar. Ik ben met hen beiden in één kamer ge­weest, ze waren zeer beleefd en achtten elkander hoog, maar ze hechtten met geen woord geloof aan elkaars filosofische standpunten. Ik bedoel, Bohr dacht aan zijn comple­mentariteit [de golf-deeltje dualiteit: een foton bijvoorbeeld heeft zowel een deeltjes- als golfkarakter, CdS] en Einstein had het tegelijkertijd over de ‘objective reality’. De quan­tummechanica was volgens hem nog niet af. Ik hoorde ze samen redene­ren en ik dacht: ‘Die twee praten volkomen langs elkaar heen!’ Dit soort discussies tussen hen worden nu ‘The Great Dialogue’ genoemd.

“Ik vroeg later mijn leraar Uhlen­beck, die dit ook had meegemaakt, naar de betekenis van deze dialoog. Maar toen bleek dat deze principestrijd in die tijd nauwelijks naar bui­ten was doorgedrongen. Uhlenbeck zei: ‘Ach, wij fysici hadden het heel druk, moet je weten. Wij hadden geen tijd om te luisteren, we waren gewoon hard bezig.’

— Was Bohr ook in mystiek geïnteres­seerd? In zijn wapen staat het Yin-Yang teken.

“Ach wat een onzin! Bohr en mys­tiek… Bohr werd in 1947 benoemd tot rid­der in de Orde van de Olifant. Dat is de hoogste onderscheiding die het Deense koningshuis kan geven. Bij die onderscheiding hoorde ook een wapenschild, met een motto en zo. Dat zou komen te hangen in de kapel van kasteel Rosenborgh. Bohr had geen wapen, en was in verwar­ring. Een vriendin van hem, een des­kundige op het gebied van de Chi­nese geschiedenis, zei: ‘Ik heb een idee, het Yin en Yang symbool!’ Bohr zag dat, en was zeer enthousi­ast: ‘Dat is fantastisch! Dat riekt naar mijn ideeën over complementa­riteit!’

“Bohr’s Yin en Yang heeft dus niets te maken met al die vreselijke boe­ken over de Dansende Woe Li Meesters, de Tao van de Fysica en wat al niet. Gewoon, er was nood aan de man, hij had een wapenschild nodig.”

Vierde dimensie

Het atoommodel van Bohr is be­kend. Toch bestaat er veel verwar­ring bij het tekenen van een atoom, omdat een elektron geen golf is, maar het is ook geen deeltje. Het is alletwee en geen van beide tegelijk, afhankelijk van de manier waarop je ernaar kijkt. Iedere poging om een atoom voor te stellen aan de hand van analogieën uit het dagelijks le­ven is gedoemd te mislukken.

Met dat visualiseren zegt Abraham Pais niet zoveel problemen te heb­ben, want hij denkt algebraïsch. Niet geometrisch. “Ik heb bijvoor­beeld met de vierde dimensie ook geen enkel probleem omdat ik mij niet tracht voor te stellen hoe die er uit ziet. Ik weet een algebraïsche truc, die maakt dat ik zonder verble­ken over vier of over twintig dimen­sies kan nadenken.”

— Dat is wel handig, als je over zaken als de ‘Grand Unified Theories’ moet praten, waarbij dertig of zo dimensies worden gepostuleerd.

“O ja, handig, maar desondanks zijn we zijn er nog lang niet, ondanks de enorme vooruitgangen die zijn ge­boekt bij de unificatie van de sterke en zwakke wisselwerking en de elek­tromagnetische kracht.

“In die theorieën zitten nog meer dan twintig parameters die volko­men onbepaald zijn, tot op heden. Men kan zich toch niet voorstellen dat een goede theorie meer dan twintig constanten bevat waarvan men nog niet weet hoe die te zijn vast te stellen! Ik geloof dat er nog veel verrassingen mogelijk zijn.”

Fascinerend

Stephen Hawking doet toch een poging om een soort ‘Total Unified Theory’ te maken, door ook nog de zwaartekracht aan het model toe te voegen?

“Ja, ik zou het zo moeten zeggen: er zijn modellen die dat doen, maar of die modellen nog iets met de werke­lijkheid te maken hebben is vol­strekt open. Die zogenaamde ‘string-theorieën’ zijn mathematisch enorm fascinerend, en ik begrijp ook best dat er veel beloften in schuil gaan, maar die theorieën zijn er nog niet in geslaagd om zelfs maar één voor­spelling te doen die in het laborato­rium geverifieerd zou kunnen wor­den.

“Het zijn de meest ambitieuze theorieën die we hebben. Ze gaan in de richting om alle, maar dan ook alle krachten die we kennen, samen te brengen. Dat lukt mathematisch wel, maar welke van de vele model­len fysisch het beste is, en of die beste dan ook werkelijk goed is, kunnen we met geen mogelijkheid zeggen.”

— Is er enige kans dat zoiets bepaald kan gaan worden, de komende decennia?

“Dat kan ik niet zeggen. De zaak is deze: om iets te meten moet je eerst weten wat je moet meten. De theo­rieën doen geen uitspraak daarover. En als de theorie geen richting aan­geeft waar te beginnen, heb je niks in handen.”

— Wat vreselijk voor theoretisch fysici dat er een echte natuur bestaat, waaraan zij hun droombeelden moeten toetsen. Wis­kundigen hebben het veel makkelijker, die kunnen hun gang gaan, als hun som maar klopt.

“Nee, ik vind het juist een groot voorrecht. Ik sprak eens met een mathematicus die zei: ‘Ik zou nooit een fysicus willen zijn, want ik ge­loof dat wanneer je dicht bij de na­tuurwetten zou komen God een klein rukje zou geven aan het tapijt waarop je staat.’ Ik zei toen dat ik dacht dat God dat juist niet zou doen.”

Chinees

— Gelooft u aan een mooi, eenvoudig ma­thematisch model van het heelal, of blijft het een breiwerk met vele arbi­traire correctiefactoren?

“De vraag is: wat is eenvoud? Die vraag is bijna identiek aan: wat is schoonheid? Ik ken iemand die vloeiend Chinees spreekt. Die wijst mij op een gedicht in het Chinees, en zegt: kijk eens, wat prachtig! Wat eenvoudig! Maar ik vind het heel in­gewikkeld, ik snap er geen biet van.

“Zo is het ook in de natuur. Om de schoonheid van Einsteins Relativi­teitstheorie in te zien moet je een beetje vooropleiding hebben geno­ten. Dan begrijp je hoe vreselijk mooi het is dat de appel die van de boom valt, de maan die om de aarde draait, de black holes, al die ver­schijnselen in zo’n kleine formule passen. Wij praten dus over mooie formules; die kunnen mooi zijn om­dat ze zo klein zijn, zo compact.

“Het is jammer dat de wetten van de quantummechanica niet op situaties van alledag toepasbaar zijn. Een ar­chitect heeft er niks aan als hij een brug bouwt. Daarom zijn deze theo­rieën niet tot het dagelijks leven doorgedrongen. Dat maakt ons fysici tot een soort mysterieuze priesters van een geheime sekte.”

— Om de schoonheid van de fysica objec­tief vast te stellen zijn er nu deeltjesver­snellers van vijf miljard dollar per stuk nodig.

“Ja, dat is een probleem. Wij vragen de mensen heel veel geld uit te ge­ven om voortgang te blijven boeken, zonder dat wij zelfs de garantie kun­nen geven dat we écht iets zullen vinden. Maar één ding is zeker: in­dien we die dingen niet bouwen vindt de wetenschap hier een einde. Dat is tragisch, in mijn ogen. Ik ben geen romanticus, maar in het begin van deze eeuw werden de meest fun­damentele ontdekkingen in de na­tuurkunde gedaan op een gewone houten tafel, met een paar stukjes koperdraad, een elektroscoop. Je kon prachtige dingen vinden! Dat kan niet meer.”

— Wat is uw liefste deeltje?

“Ik heb geen liefste deeltje. Hebt u een liefste atoom?”

— Ja, koolstof, dat vind ik een mooi flexi­bel element. Dat kan alle kanten op.

“Aha. Nee, dat heb ik niet.”

Als u vier fysici uit alle tijden zou mo­gen uitnodigen voor een lunch, wie zou u dan kiezen?

“O, zonder enige twijfel Rutherford, Bohr, Einstein en Dirac.”

— Niet Newton?

“Mag die ook? Zeker, Newton. Ik zou het leuker vinden om Newton te ontmoeten dan Einstein, want met Einstein heb ik al geluncht. Ik zou hem uitleggen wat we alle­maal hebben gevonden, en hem vra­gen: ‘En meneer Newton, wat vindt u daar nu van?’ Ik zou graag willen meemaken hoe verbaasd hij zou kij­ken.”

 

Interview met Pais in VPRO’s Noorderlicht