De ontwikkeling van quantummechanica voor geduldige mensen

In het dagelijks leven gebruiken we steeds meer toegepaste natuurkunde. Denk maar aan chips in computers, navigatie, en zo ongeveer alles wat elektrisch is. Toch zijn er nog veel onderwerpen van de natuurkunde die een ver-van-je-bed-show lijken, zoals ruimtereizen, teleportatie en quantumcomputers. Een deel van deze dingen wordt bestudeerd in de quantummechanica, die de eigenschappen van de kleinste bouwstenen van ons universum onderzoekt. Martijn van Calmthout probeert uit te leggen wat quantum is, en hoeveel het in de praktijk gebruikt wordt.

Belangrijk in een populair-wetenschappelijk boek is dat alles op een begrijpelijke manier wordt uitgelegd, en daar ligt hem nu juist de crux. Richard Feynman zei ooit ‘Wie denkt de quantummechanica te snappen, begrijpt er niets van’. Vrij snel in het boek komt dan ook de uitleg dat je het niet hoeft te snappen, om het te begrijpen: zolang je de regels begrijpt waaraan de quantum-deeltjes zich houden, is het irrelevant of je ook echt snapt waarom die regels er zijn. Hoewel ook hier niet alle wetenschappers het over eens zijn. Echt Quantum begint met een uitleg over de geschiedenis van de ontdekking van de quantummechanica: wie deed welk experiment, welk genie bedacht welke theorie, en wat is het gevolg daarvan. Daarna laat het zien wat de rol van quantummechanica in ons huidige leven is.

Het boek wordt geschreven vanuit het oogpunt van de ik-persoon, die een conversatie heeft met Einstein en Bohr over de quantummechanica. De conversatie blijkt al snel een monoloog te zijn van de ik-persoon, met weinig commentaar van de twee historische grootheden. Het hele concept doet wat raar aan, vooral omdat we allemaal weten dat zowel Einstein als Bohr al geruime tijd niet meer onder ons zijn. De wisseling tussen de beschrijving van de situatie met de drie mannen in een hotel en de monoloog over quantummechanica werkt niet; het leest raar en verwarrend. Jammer in een boek over een onderwerp dat al verwarrend genoeg is.

De uitleg van quantummechanica en de begrippen die daarvoor relevant zijn, is ook niet altijd even duidelijk. Los van het feit dat quantummechanica op zichzelf verwarrend is, zou het gebruik van plaatjes hebben geholpen. Een zin als ‘Maar in werkelijkheid ontstaat er op het tweede scherm een patroon van meer dan twee parallele strepen, waarin iedere natuurkundige meteen een interferentie patroon zou herkennen.’ Vraagt om een plaatje van het desbetreffende interferentiepatroon, aangezien niet elke lezer een natuurkundige zal zijn. Het niveau en tempo ligt hoog, waardoor verschillende delen meerdere malen gelezen moeten worden om begrijpelijk te zijn.

De schrijfstijl van het boek is niet altijd even prettig om te lezen, wat het begrip van quantummechanica niet vergroot. Lange zinnen met meerdere bijzinnen in combinatie met missende komma’s zijn af te raden bij een ingewikkeld onderwerp: ‘Iets dergelijks kunnen de Delftse onderzoekers teweeg brengen in de speciale microscopische schakeling die ze hebben ontworpen en gemaakt waarop een nanodraad van een indium-antimoon de brug vormt tussen twee supergeleidende stroken van niobium.’ Hoewel prachtige lange zinnen zeker een plaats kunnen hebben in de literatuur, is een boek over quantummechanica voor beginnelingen misschien niet de beste plek hiervoor.

Het tweede deel van het boek wordt beter te begrijpen. Na de uitleg over de natuurkundige kant van de quantummechanica en de geschiedenis ervan, wordt er verteld hoe ver de wetenschap nu is. Een voorbeeld is de quantum-computer: in hoeverre zullen de quantum bits (qubits) de huidige 1/0 (bits) vervangen? Hoewel niet alles meteen duidelijk is, leest dit deel makkelijker weg en is het begrijpelijker. Dit is het deel dat enige opwinding zal veroorzaken: hier worden onderzoeken beschreven over de instant communicatie tussen twee deeltjes met kilometers ertussen. En dat komt toch wel heel dicht in de buurt van teleportatie. De vraag is alleen op welke schaal dat soort dingen mogelijk zijn: in hoeverre kunnen we de eigenschappen van de allerkleinste deeltjes gebruiken in de wereld van de grotere deeltjes? Dat blijkt de grote vraag. Na Echt quantum is in ieder geval één ding heel duidelijk: quantum speelt een grote rol in ons dagelijks leven. Helaas stelt het boek wat teleur in het geven van een duidelijke, begrijpelijke uitleg.