Plezier, dat is het woord niet

De Amerikaanse theoretisch fysicus Edward Witten geldt als de hedendaagse pendant van Albert Einstein. Een hele generatie natuurkundigen wees hij de weg naar een nieuwe opvatting over ruimte, tijd en deeltjes....

Hij is geen prater, dat is duidelijk. In de salon van het statige hotel in de Amsterdamse binnenstad zwijgt Ed Witten, Amerikaans theoretisch fysicus, geregeld minutenlang. Niet omdat hij geen antwoord zou weten op de vragen. Veeleer omdat hij er te veel weet. Waar moet hij beginnen?

Eerst gaan dan zijn ogen dicht. Daarna gaan ze weer open en schieten ze zoekend heen en weer. Hij glimlacht even. Verstrakt. Zwijgt afwezig, tuurt naar een ver punt. Waarbij gaandeweg niet helemaal duidelijk is of de vraag nu is afgehandeld of niet.

Maandag kreeg Witten in het Trippenhuis de Lorentz-medaille uit handen van collega-theoreticus Robbert Dijkgraaf, president van de Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen. Een prijs die ter nagedachtenis aan de Leidse Nobelprijswinnaar Hendrik Lorentz eens in de vier jaar wordt toegekend aan een theoretisch natuurkundige met toonaangevende bijdragen aan het vak. Illustere Nobelprijswinnaars als Max Planck, Wolfgang Pauli, Gerard ’t Hooft en Frank Wilczek gingen Witten voor.

Toonaangevend is Witten. Alom wordt hij gezien als een theoreticus met Einstein-achtige dimensies en diepgang. Hij speelt een centrale rol in de opkomst van de snaartheorie, een wiskundige theorie die een beschrijving lijkt te kunnen geven van de wereld van de zwaartekracht als die van de kleinste deeltjes en elementaire krachten. In alle eerdere theorieën blijft de zwaartekracht steeds een dwarsligger waarvoor op microscopisch niveau geen goede beschrijving bestaat.

In de snaartheorie is er geen sprake meer van deeltjes en krachten, maar van snaar-achtige objecten in soms meer dan tien dimensies, waarvan de trillingstoestanden bepalen wat er op fysisch niveau gaande is. Het is, zegt Witten, een theorie die antwoorden zoekt in de geometrie van de ruimte en tijd zelf. Op het allerkleinste niveau is de ruimte dan zelf een fysisch object, net zoals dat op kosmische schaal het geval is in Einsteins relativiteitstheorie.

De snaartheorie gaat in de aanloop terug naar theoretici uit de jaren zestig van de vorige eeuw. Maar sinds de jaren tachtig was het vooral Witten die steeds met nieuwe ideeën en benaderingen kwam, veelal vanuit zeer diepe wiskundige inzichten. In de jaren negentig trok hij bijna eigenhandig het vak uit een tijdelijke dip met de introductie van de zogeheten M-theorie, die allerlei losse resultaten en opvattingen uit de snaartheorie bij elkaar veegde.

Die losse elementen blijken dan uitlopers van een veelomvattender centrale theorie, ongeveer zoals een staart en een slurf beide aanwijzingen zijn voor de aanwezigheid van een olifant. Al is het in dit geval nog de vraag, zegt Witten, wat voor beest er in het midden zit. ‘De M-theorie is meer een aanduiding voor de overtuiging dat er verbindingen bestaan dan dat we echt weten hoe die eruitziet.’

Wittens wiskundige inslag is de snaartheorie zelfs gaan aankleven als een handicap. Vooraanstaande collega's als Gerard ’t Hooft bijvoorbeeld moeten niet al te veel van de snaartheorie hebben, omdat die geen raakvlakken meer zou hebben met meetbare natuurkundige effecten. Not even Wrong luidde de titel van een niet zo lang geleden verschenen, kritisch boek over de snaartheorie en – dat eigenlijk vooral – de gesloten kaste van snaartheoretici.

Hij maakt zich er niet druk over, zegt Witten met zijn kenmerkende hoge fluisterstem. ‘Het is het soort kritiek dat niet te weerleggen valt. Om te begrijpen wat de snaartheorie fysisch betekent, heb je ingewikkelde wiskunde nodig.’

U formuleert het toch een beetje alsof nog helemaal niet begrepen is wat de snaartheorie fysisch betekent.

‘Dat is ook zo. In veel opzichten is het nog steeds een mirakel dat de theorie werkt. In de vorige eeuw bleek bij toeval dat bepaalde wiskundige theorieën tegelijk quantumeigenschappen en aspecten van de zwaartekracht konden beschrijven. Wat we sindsdien aan het uitvinden zijn, is waarom dat zo is. De cruciale vraag is niet of de snaartheorie een nuttige fysische theorie is. Dat is zeker zo, ook al door de invloed die ervan uitgaat naar andere takken van de natuurkunde. Het is veeleer de vraag waarom. En in wat voor universum leven we dan?’

En is het antwoord al in zicht?

‘Och, je denkt altijd dat je ongeveer ergens halverwege bent. Er is al heel veel bereikt, en er is behoorlijke voortgang: we stellen steeds nieuwe vruchtbare vragen. Maar in werkelijkheid kun je niet weten hoe ver je bent, tot je eruit bent. Ik denk wel dat we in opwindende tijden leven, in de zin dat de theorie vooruitgang boekt. En natuurlijk omdat we een stortvloed aan interessante metingen in de kosmologie en de deeltjesfysica meemaken. De astronomie beleeft zijn gouden eeuw. En met de nieuwe LHC-deeltjesversneller gaan we een heel onbekend gebied binnen.’

U was een jaar met sabbatical op CERN, het instituut van de deeltjesversneller in Genève. Snuift de snaartheoreticus Ed Witten eindelijk echte fysica op?

‘We kwamen aan op de dag dat de versneller aanging, midden in het feest, en tien dagen later was er de beroemde ontploffing. Dus veel metingen hebben we niet gezien. Maar het was fascinerend en inspirerend. Very stimulating.’

Nu draait de LHC prima. Wat is uw droomresultaat?

‘In de categorie onwaarschijnlijke resultaten: grote extra dimensies, meer dan ruimte en tijd. En wat realistischer: supersymmetrie, aanwijzingen dat de huidige deeltjesfysica achter de schermen nog een tweede schaduwwereld kent.’

Dat laatste zou voor uzelf een triomf zijn, omdat zo'n beetje de helft van uw papers over dat soort symmetrie gaat.

‘Er zijn redelijke experimentele aanwijzingen dat er iets van supersymmetrie moet bestaan. Dat kan allemaal toeval zijn. Maar dat zou me dan ernstig teleurstellen.’

Is dat dan niet gewoon een persoonlijke nederlaag?

‘Tegen de werkelijkheid kun je niet op. Uiteindelijk beslissen de feiten. Dat is hoe de wetenschap werkt. Daar leg je je dan bij neer. Ik ook. Ik mag me zelfs min of meer graag vergissen. Vaak zijn dat de grote momenten van inzicht.’

Maar het liefst hebt u toch een redelijk en overzichtelijk universum?

‘Zeker gevoelsmatig is dat natuurlijk wel uitgangspunt. Maar je hebt het niet in de hand. Zoals alles in het leven gebeurt er wat er gebeurt. Wie had vóór 1998 serieus kunnen bedenken dat het universum versneld uitdijt? Niemand. Toch is het zo, en het levert ook fantastische nieuwe ideeën op.’

Einstein werkte zich in zijn latere jaren in de nesten met precies dat uitgangspunt van eenheid en harmonie. Velen noemen zijn latere werk niet veel soeps.

‘Einstein wilde combineren wat hij kende: elektromagnetisme en zwaartekracht. Nu weten we dat er zeker nog twee kernkrachten in het spel zijn. De snaartheorie is anders, die brengt dat allemaal bij elkaar. En geeft ook nog fraaie resultaten in sommige andere gebieden van de natuurkunde. ’

Collega's als Martin Rees en Leonard Susskind zeggen dat er misschien wel ontelbaar veel heelals zijn, met steeds iets verschillende fysica.

‘Hoewel ik hun argumenten inhoudelijk niet heel sterk vind, ben ik daar de laatste jaren wel iets milder over gaan denken. Dat komt onder meer door het bewijs voor het versnelde uitdijen van het heelal, nu zo'n tien jaar geleden. Dat suggereert dat ons heelal misschien wel een instabiele oplossing is van de natuurwetten. Vroeger had ik dat categorisch afgewezen: de natuur houdt niet van instabiele oplossingen. Maar misschien blijkt dat toch wat te stellig. En in dat geval is er veel meer mogelijk.’

Wat is er eigenlijk toetsbaar aan al dit soort ideeën?

‘Door de overvloed aan waarnemingen begint kosmologie echt een experimentele wetenschap te worden. Daar zijn een paar heel spannende zaken aan de orde. Uit de polarisatie van de kosmische achtergrondstraling, gemeten met BMAP en Planck, is hopelijk af te leiden of er na de oerknal echt een exponentiële versnelling – inflatie – heeft plaatsgehad, zoals de meeste kosmologen denken. En vooral: wanneer na de oerknal, of preciezer: bij welke energieën? Dat raakt mogelijk ook aan het domein van de snaartheorie.’

Het domein van Ed Witten dus.

‘Mijn eigen werk laat zich niet heel snel experimenteel toetsen, vrees ik.’

Hoe kwam u eigenlijk in de snaartheorie terecht?

‘Ik werkte al in de quantumveldentheorie en zag allerlei interessante dingen langskomen. In 1982 heb ik de zomer besteed aan een artikel van Schwartz, een van de grondleggers van de vroege snaartheorie. Ik heb mijn aantekenboek nog, zo dik, en helemaal vol. Achteraf was het niet eens zo best, dat artikel. Maar het was het begin.’

Is theoretische fysica eenzaam werk?

‘Ik werk wel samen met mensen, maar in de regel ben ik nogal solitair. Ook al omdat mijn keuze van onderwerpen vaak tamelijk ideosyncratisch is. Vaak weet ik niet eens waarom ik een bepaald onderwerp wil aanpakken. Dat komt dan vaak doordat het maar in mijn hoofd blijft opkomen en ik ervan afwil.’

The pleasure of finding things out, zoals Richard Feynman het noemde?

‘Nou, plezier... niet echt.’

Niet?

‘De wiskunde is altijd een probleem. Je zoekt welbewust de problemen op. De dingen die niet duidelijk zijn. Die niet kloppen. Die je niet kunt oplossen. Ik vind dat helemaal niet prettig. Niet weten en niet kunnen klinkt wel romantisch, maar is ook een bron van zorg en piekeren. Wat Feynman er ook over beweerde.’

Feynman genoot van de schijnwerpers. U minder, lijkt me.

‘Het gaat, maar ik ben wel een iets ander karakter.’

U bent bijna 60 en beroemd. Droomde u daar eigenlijk ooit over, over roem?

‘Niet echt, en ik kan me vooral verbazen over ouder worden. Het blijkt echt waar te zijn dat je kristallen bol toch wat mistiger wordt naarmate je ouder wordt. Dat is misschien niet prettig, maar het is wel aan de orde.’

Ik ken anders heel wat indrukwekkende oudere fysici.

‘Je kunt wel veel, en vaak ben je technisch ook echt beter dan de jongere collega's. Maar echt nieuwe wegen vinden, dat is toch iets voor de jonge generatie. Dat vergt een zekere onbezonnenheid, die je kennelijk toch niet vasthoudt tot je 60ste.’

Is dat het vermogen om je niets aan te trekken van wat normaal is, of acceptabel?

‘O, maar dat doe ik ook niet. Het gaat altijd om wat je te zeggen hebt.’

De huidige president van de Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen, snaartheoreticus Robbert Dijkgraaf, heeft zijn handen vol aan besturen. Mist het veld zijn werk?

‘Van de Nederlandse snaartheoreten heb ik het meest met Robbert gewerkt. Hoe hij het doet, weet ik niet, maar hij is blijven publiceren. En ik neem toch ook aan dat hij niet eeuwig president blijft.’

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2021 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden