INFO : De auteur is natuurkundige.
‘Spreek ik mezelf tegen? Goed dan, ik spreek mezelf tegen. Ik ben groot, in mij is plaats voor meer dan één gedachte.’
Het zou passender geweest zijn indien deze woorden van de bevlogen dichter Walt Whitman door Albert Einstein uitgesproken geweest waren. In het hoofd van die grote natuurkundige was plaats voor meer dan één gedachte, ook voor elkaar tegensprekende gedachten. Toen Einstein in 1905 de artikels publiceerde die ons begrip van de wereld voorgoed zouden veranderen, heeft hij geweten dat er een tegenspraak schuilging achter de opvattingen die hij naar buiten bracht. Maar dat scheen hem niet te deren, omdat de natuur erom vroeg en de mens zich daarnaar te schikken heeft.
In een van de artikels waarvan we nu de honderdste verjaardag vieren, formuleerde Einstein zijn relativiteitstheorie. In een ander artikel, dat hetzelfde jaar verscheen, legde hij de basis voor de quantumfysica. Beide theorieën spreken over het licht, maar niet op dezelfde manier.
Wat is licht? Sinds de 17e eeuw breken natuurkundigen zich het hoofd over het mysterie. Een lichtstraal bestaat uit een stroom deeltjes, meende Newton. De grootte van de deeltjes bepaalt de kleur die we zien als de straal het netvlies treft. Nee, vond Christiaan Huygens, licht is een golfverschijnsel, een trilling die zich door de ruimte voortplant. De golflengte bepaalt de kleur. In de loop van de 19e eeuw leek de kwestie eindelijk beslecht, toen door middel van een slim experiment de golfnatuur van het licht aangetoond kon worden. De Schotse natuurkundige Maxwell leidde dan uit zijn theorie van het elektromagnetisme de aard van de golf af: licht is een elektromagnetische golf, een snelle wisseling van elektrische en magnetische velden die zich met 300.000 km/sec door de ruimte voortplant.
Einsteins relativiteitstheorie vloeit voort uit de theorie van Maxwell. Door te poneren dat de snelheid van het licht voor iedereen dezelfde waarde moet hebben, kwam hij tot het besluit dat ruimte en tijd relatief zijn. De ruimte trekt samen en de tijd vertraagt voor waarnemers die zelf bewegen.
Als uitbreiding van de theorie van Maxwell steunt de relativiteitstheorie op de golfnatuur van het licht. Maar in het volgende artikel beweerde Einstein dat licht een deeltjeskarakter heeft. Een lichtstraal kan uit een materiaal elektronen wegkaatsen zoals deeltjes tegen deeltjes botsen. Uit de manier waarop de botsingen gebeuren, volgt dat de energie van het licht zich niet gelijkmatig in de ruimte verspreidt, zoals van een golf te verwachten is, maar als een hagel van energiepakketjes door de ruimte stuift.
Hoe kan licht tegelijk een deinende golf en een salvo van deeltjes zijn? Een antwoord op die vraag kon Einstein in 1905 niet geven, maar met zijn geniale intuïtie besefte hij dat de contradictie slechts schijnbaar kon zijn. Hoe de dubbele natuur van het licht begrepen moet worden, bleek enkele jaren later toen Bohr, Heisenberg en enkele anderen de diepere funderingen van de quantumfysica legden.
Maar hun antwoord heeft Einstein nooit bevredigd. De quantumfysica laat ruimte voor onbepaaldheid in de natuur, waardoor het gedrag van de deeltjes die golven zijn en van de golven die zich als deeltjes gedragen, onvoorspelbaar wordt. In willekeur weigerde Einstein te geloven. ‘ Gott würfelt nicht‘ (‘God dobbelt niet’), protesteerde hij. Met het contradictorische gedrag van de natuur kon Einstein desnoods leven, met een theorie die willekeur toelaat, niet.
Gerard Bodifée
