Je ziet het Albert Frère nog niet zo gauw doen: een bedrijf saneren aan de hand van een zelfbedacht algoritme. De Kortrijkse ingenieur Dirk Vanwalle maakte gebruik van zijn inzichten in de wiskunde en kwantumfysica om de bedrijven die hij opkocht te herstructureren. Over zijn passie voor de wetenschap schreef hij nu een kloek boek ‘voor zijn kleinkinderen’. Een gesprek over gloeilampen, elementaire deeltjes en het geloof in de eenvoud der dingen.
Soms krijg je een boek voor je waarvan je schrikt. Dat was het geval met de 687 pagina’s dikke turf Quantum Fysica@home van de gepensioneerde ingenieur Dirk Vanwalle (68). Het in de uitgeverswereld geldende adagium dat je per wiskundige formule in een boek een paar procenten van je potentiële lezers verliest, gooide Vanwalle ongegeneerd overboord. Een klein derde van zijn boek bevat pagina’s waarvan de auteur zelf stipuleert dat ze uitsluitend ‘voor de wiskundig gevormde lezer’ bestemd zijn. Hier geen concessies aan de popularisering, een bestseller zal dit boek niet worden.
Toch maakt Vanwalle zich sterk dat hij het allemaal uitgelegd krijgt. Hij is geen abstract theoreticus, maar als opkoper en saneerder van bedrijven gepokt en gemazeld in het harde zakenleven. Zijn eerste bedrijf, een meubelstoffenzaak, kocht hij in 1983, de laatste twee nam hij over in 2006 en verkocht hij in 2012: een bedrijf voor tank- en containerbouw en een ander voor vliegtuigbrandstofbevoorrading.
In 1993 werkte hij mee aan de herstructurering van een textielbedrijf in nood en had hij dringend behoefte aan een ‘algoritme voor het beheren van stocks van industriële naaigarens’. ‘Mijn medebestuurders van toen dachten dat ik het zot in de kop kreeg’, lacht hij. ‘Maar ik ben op zoek gegaan naar mijn oude cursussen om een formule te vinden waarmee ik die voorraden kon vatten. Het betrof miljoenen bobijntjes met telkens tien kilometer draad van een bepaalde kleur, en we moesten die voorraden zo goed mogelijk beheren op basis van de verkoopprognoses. Wiskundig gesproken waren dat allemaal kleine reeksen, en ik vond er dankzij het algoritme een systematiek in waarmee we de enorme stock konden halveren, wat als een succes beschouwd werd. De wiskunde heeft me daarna nooit meer losgelaten.’
Voor de niet-wiskundig gevormde lezer: wat is precies de definitie van een algoritme?
DIRK VANWALLE: Het is een in oorsprong Arabisch woord voor een formule die de werkelijkheid simuleert door middel van parameters die een invloed hebben op het verloop van een proces. Die parameters kunnen eenvoudig zijn, maar soms ook ingewikkeld, met exponentiële functies en golffuncties. De Belgische topwiskundige Ingrid Daubechies werd wereldberoemd met haar wavelet-algoritmen die de basis vormden voor de compressie van beelden op het internet die velen van ons dagelijks gebruiken zonder het te beseffen.
Veel wiskundigen zíén letterlijk iets in de cijfers en symbooltjes. Is dat bij u ook zo?
VANWALLE: Ja, dat is heel eigenaardig. Ik zie het gewoon en ik vind het evident, en ik vind het onbegrijpelijk dat niet iedereen het ziet. Ik kan er ook niet over filosoferen, het is voor mij gewoon zo.
De eerste wiskundigen waren wel filosofen.
VANWALLE: Ja, dat is wat vreemd. Wiskunde kan onderverdeeld worden in meetkunde en analyse, en ik ben in feite een analist. De eerste wiskundigen waren Grieken als Archimedes, die vooral goed waren in meetkunde, in ruimten en figuren die ze nodig hadden om de eerste handelstransacties te kunnen onderbouwen. Maar ze zijn ergens blijven steken, ze wisten zich geen raad met de begrippen nul en oneindig. Als Archimedes wat verder had doorgedacht, was hij uitgekomen bij het integraal- en differentiaalrekenen, waar we nu meer dan duizend jaar op hebben moeten wachten. Had hij die stap gezet, dan zaten wij nu al bij de teleportatie die iedereen kent uit sciencefictionseries als Star Trek. Nu moeten wij daar waarschijnlijk nog duizend jaar op wachten. Omgekeerd kunnen we zeggen dat zonder mannen als Archimedes wij nu mogelijk nog in schamele hutjes woonden. Zonder wiskunde was onze moderne wereld er niet geweest.
U stelt dat wiskunde de enige universele taal is.
VANWALLE: Absoluut, het is de enige taal die iedereen kan begrijpen: wij, de Chinezen, de Arabieren. Als er marsmannetjes zouden bestaan, zouden ze ook wiskunde onderwijzen. Zelfs buiten ons heelal zal de wiskundetaal begrijpelijk zijn. Ik vind wel dat ons wiskundig onderwijs faalt, omdat het te weinig samenhang heeft, te veel in losse stukjes wordt gegeven, terwijl het allemaal mooi aan elkaar hangt. Ik ben dit boek in feite voor mijn tien kleinkinderen beginnen te schrijven, maar ik moet toegeven dat het wat uit de hand is gelopen. Ik hoop nog altijd dat ze er iets aan zullen hebben.
Dan is er de eeuwige vraag: is wiskunde deel van het systeem dan wel een constructie die wij ervan maken?
VANWALLE: Het is een symbolische taal die een beschrijving geeft van de werkelijkheid. Wij hebben een beeld van de werkelijkheid, en de verbinding tussen dat beeld en de werkelijkheid is de wiskunde. Ik denk wel dat we nog veel fundamentele wiskundige inzichten missen. Maar omdat ik niet graag filosofeer, kan ik niet speculeren over wat die zouden kunnen zijn.
U maakte snel de overstap van de wiskunde naar de kwantumfysica.
VANWALLE: Ik blijf toch altijd ingenieur, op zoek naar toepassingen. Ik heb ook vanaf het begin die hang gehad naar het onzekere, het onvoorspelbare, anders was ik nooit in de zuivere economie terechtgekomen. Er zijn mensen die puur abstract met wiskunde omgaan, maar dat lukt me niet. Via de tussenstap van de studie van Newton en Maxwell, twee geniale personen die de basiswetten van de natuurkunde ontdekten, kwam ik bij de kwantumfysica terecht.
Omdat de kwantumfysica de basis van alles is?
VANWALLE: Dat is weer een filosofische vraag: wat is de basis? Newton, Maxwell, Einstein, Planck, ze waren allemaal belangrijk, ze hebben allemaal een basis gelegd. Kwantumfysica gaat over licht en golven, over atomen en elektronen, over de eindeloosheid van het heelal en het eindeloos kleine van de elementaire deeltjes, over zo goed als alles dus. Er zijn nu ongeveer zestig elementaire deeltjes beschreven. Dan denk ik, met mijn grote geloof in de eenvoud van de dingen: dat zijn er te veel, zo kan het niet begonnen zijn. Er moet dus iets onder die elementaire deeltjes liggen, iets veel eenvoudigers wat we nog niet kennen. Maar is dat dan de basis? Wie zal het zeggen.
Volgens uw analyse ligt de basis van de kwantumfysica in de pogingen om te begrijpen wat licht is?
VANWALLE: Inderdaad. Het is een van de onderbelichte aspecten van het leven van Einstein. Zijn vader had een gloeilampenfabriek en worstelde met het probleem dat 95 procent van het vermogen van zo’n lamp verloren ging aan warmte. Slechts 5 procent werd omgezet in licht. De kwantumfysica ontstond uit de vraag of licht bestaat uit golven dan wel deeltjes. Nu weten we dat licht bestaat uit massaloze deeltjes die we fotonen noemen, maar die zich ook als een golf kunnen gedragen.
Is het ook bekend waarom niets sneller kan gaan dan het licht?
VANWALLE: Einstein heeft nooit gezegd dat er niets is dat sneller kan gaan dan het licht, alleen dat als je komt van een snelheid lager dan die van het licht, je niet over de lichtsnelheid heen kunt. Er wordt druk gespeculeerd over wat men tachyonen noemt: deeltjes die sneller zijn dan het licht, maar het bestaan ervan is nog niet bewezen.
Vindt u het storend dat iedereen wel de belangrijkste formule van Einstein kent, E=mc², maar dat bijna niemand kan uitleggen wat ze betekent?
VANWALLE: Nee, ik vind dat niet storend, maar het is wel de grootste uitvinding ooit gedaan, want ze zegt dat alles samenhangt, dat energie en materie één zijn. Daarin schuilt voor mij de verwondering, omdat die formule zo eenvoudig is, net als Newtons formules en veel formules in de kwantumfysica. Ondanks de onzekerheden is de kwantumfysica voor mij de meest exacte wetenschap, omdat veel van haar constanten tot dertig cijfers na de komma correct bepaald kunnen worden. Anders zou je nooit met de hulp van een gps-toestel op je bestemming raken, want gps-satellietsignalen steunen op de grote nauwkeurigheid van de relativiteitstheorie en de kwantumfysica. Er is berekend dat 30 procent van het bruto binnenlands product van de Verenigde Staten vandaag op kwantumfysica steunt. Dat zijn toepassingen als telefoons, televisies, meetinstrumenten enzovoorts. De kwantumfysica is een gigantisch succes.
Toch blijft het verbazingwekkend dat het eindeloos grote en het piepkleine op dezelfde principes steunen.
VANWALLE: Het illustreert het belang van de kwantumfysica. Alles is kwantumfysica. Veel mensen hebben problemen met het concept van de eindeloosheid, maar ik geloof daarin. Mijn heelal is een energetische toestand zonder begin of einde.
U zegt: ik geloof daarin. Dat is niet hetzelfde als weten.
VANWALLE: De bekende fysicus Stephen Hawking vroeg zich ooit af: wat deed God vóór de schepping? Dat vat het voor mij goed samen. Je kunt toch niet veronderstellen dat er ooit niets was? Er is nooit een schepping geweest, er is een continuüm met een heelal dat uitdijt, tot het niet verder kan en dan weer krimpt tot een singulariteit, tot bijna niets, om vervolgens opnieuw te beginnen. Het heelal vernieuwt zich dus voortdurend, zonder einde en zonder begin, in een permanente cyclus van energie. De kwantumfysica draait vooral om energie, momenteel is amper 4 procent van wat we kennen materie, hoewel het mogelijk is dat er nog materie is die we niet zien.
Sommige theoretici hebben het over ‘multiversa’: eindeloos veel heelallen in de ruimte.
VANWALLE: Tja, daar circuleren de waanzinnigste getallen over. Ik geloof wel dat er meerdere universums bestaan, maar waarom het er per se veel zouden moeten zijn, weet ik niet. Ik vond de ervaring van een fysicus die een bijna-doodervaring had, wel intrigerend. Hij had niet het gevoel dat hij in een tunnel op weg naar de hemel zat, maar wel dat hij even in een andere ruimtelijke dimensie verzeilde. Wat ons bij de snaartheorie brengt, die een ruimte met elf dimensies voorziet in plaats van de vier waar wij standaard mee redeneren, maar erg ver zijn we daar nog niet mee. Zo’n snaar is een energiedeeltje, maar het is een concept dat de wiskunde nog niet helemaal gevonden heeft, wat me altijd op mijn hoede maakt.
Kan wiskunde het bestaan suggereren van iets dat er niet is?
VANWALLE: Dat is de grote vraag. De fysicus Paul Dirac zei dat wiskunde niet noodzakelijk te maken moet hebben met iets dat bestaat, maar je moet er wel in geloven. Dat is hetzelfde soort axioma als de priester die zegt dat je zonden vergeven zijn. Misschien zullen we binnen duizend jaar wel weten hoe dat snaarverhaal in elkaar zit, want uiteindelijk zijn we nog maar honderd jaar ver in de ontwikkeling van de kwantumfysica.
Naast het eindeloos grote is er het eindeloos kleine. U zegt dat atomen en andere vormen van materie zo goed als leeg zijn.
VANWALLE: Als je de analogie van een atoom met een voetbalveld zou maken, zou je de atoomkern met de protonen op de middenstip leggen en de elektronen zouden zich dan in een baan ter hoogte van de doellijn bevinden. Alles daartussen is leeg, maar toch kun je er niet doorheen kijken, want de meeste materie, of het nu onze handen zijn of een computerscherm, is niet doorzichtig. Je valt ook niet door de grond. Dat is opnieuw een gevolg van het spel tussen energie en materie dat altijd speelt in de kwantumfysica. Haal de lege ruimte tussen alle atoomkernen en hun elektronen weg, en de aarde zou een diameter van 124 meter hebben. De vraag is natuurlijk waarom de wereld eruitziet zoals hij eruitziet. Dat weten we niet.
Het is zo omdat het zo is: daar kunt u toch moeilijk tevreden mee zijn?
VANWALLE: Er is altijd de tweespalt tussen het wat en het waarom. Ik ben al zeer tevreden dat we zicht krijgen op wat er is. Protonen hebben zware gelijke ladingen, dus zou een atoomkern in principe uit elkaar moeten spatten, maar de protonen worden bij elkaar gehouden door deeltjes die we gluonen noemen. Dat weten we, maar waarom dat zo is, is meer een vraag voor filosofen, en ik ben een slechte filosoof. Het wat is meer dan interessant genoeg.
In uw boek speculeert u ook over mogelijke toepassingen van de kwantumfysica.
VANWALLE: We zitten al in de fase van de kwantumbiologie, want aan veel voedingsproducten worden nanodeeltjes met afmetingen van onze rode bloedcellen toegevoegd, waar veel mensen zich niet bewust van zijn. Ik veronderstel ook dat er binnen tien jaar een prototype van een kwantumcomputer zal zijn, die een nog veel grotere rekenkracht zal hebben dan de huidige computers.
Dat zijn de positieve ontwikkelingen, maar wat vindt u bijvoorbeeld van iets als de waterstofbom, met haar enorme krachten?
VANWALLE: Ik moet bekennen dat de wetenschap als dusdanig mij verontrust. Ik vrees dat de mensheid ten onder zal gaan aan wetenschap. Het gebruik van kernenergie wordt nu in evenwicht gehouden, maar ten koste van welke inspanningen? De bevolking van Iran is jarenlang in een wurggreep gehouden door internationale sancties om toch maar te vermijden dat haar regering een atoombom zou maken. Dat zullen we niet kunnen volhouden. Dat geldt zeker ook voor de genetica en de scheikunde, die niet zo’n grote machinerie nodig hebben om misbruikt te worden. Ik ben er helemaal niet gerust op.
Bent u voorstander van kernenergie?
VANWALLE: Ja, maar niet in haar huidige vorm, wel in de versie met thoriumcentrales die geen plutonium als afvalproduct geven, waardoor er geen kernwapens uit te puren vallen. Maar dat druist in tegen wat de militaire lobby’s willen, dus vrees ik dat die centrales er nooit zullen komen. Kernfusie is een veel positievere energie, ik geloof daar heilig in, maar daar wordt veel te weinig in geïnvesteerd, ook onder druk van allerlei lobby’s, onder meer die van de fossiele brandstoffen die er geen enkel belang bij hebben dat kernfusie ooit rendabel wordt. In de Tweede Wereldoorlog slaagde de oorlogsindustrie erin om in drie jaar tijd een atoombom te ontwikkelen – zelfs Hitler had er bijna één. Als ze nu drie jaar lang een equivalent van dat bedrag in kernfusie zouden pompen, zou de technologie snel rendabel zijn. Maar zo werkt het helaas niet in onze wereld.
DOOR DIRK DRAULANS, FOTO’S LIES WILLAERT
‘Wiskunde is de verbinding tussen de werkelijkheid en het beeld dat wij ervan hebben.’
‘Dertig procent van het bruto binnenlands product van de VS steunt op kwantum-fysica.’
