Zo, da’s ook weer een probleem minder. Geen reden meer om ’s nachts nog wakker te liggen, starend naar het plafond, terwijl je de zin van het leven ligt te overpeinzen of de omvang van het Universum probeert te bevatten.

Gekookte broccoli ruikt bij mij altijd naar natte winden. Waar ligt dit aan? Er zijn twee mogelijkheden:

1. Het ligt aan broccoli
2. Het ligt aan mij

Een derde mogelijk had kunnen zijn, dat het aan mijn keuken ligt. Maar na experimenteren in verscheidene keukens, kan ik deze mogelijkheid met een gerust hart wegstrepen.

Laten we de twee mogelijkheden verder verkennen .

 

Ik heb slecht nieuws voor je. Of goed nieuws, afhankelijk van hoe je ’t bekijkt. Je weet namelijk, als het puntje bij paaltje komt, eigenlijk helemaal niets. En dat is niet gemeen bedoeld, want ikzelf ook niet. Toch ga ik pretenderen net iets meer te weten dan jij en uit te leggen waarom we nou eigenlijk niks echt weten. Maar weet wel: ook na het lezen van dit artikel weet je nog steeds niks. En ikzelf ook niet. Dat komt doordat we allebei ongelukkigerwijs verstoken blijven van universele context.

Dit ben jij:

Mens dat niks weet

Ikzelf ben me dankzij een paar nieuwsgierige kinderen maar al te goed bewust van mijn onwetendheid: voor mijn werkzaamheden bij het Klokhuis moet ik zo af en toe vragen beantwoorden van nieuwsgierige kiddo’s. Vragen als “Waarom kan een vliegtuig niet achteruit vliegen?” kan ik prima beantwoorden als m’n vrienden ze stellen, maar bij kinderen van 8 t/m 12 jaar is het toch knap lastig een bevredigend antwoord te geven. In de context van de belevingswereld van zo’n kleine rakker loop je dan tegen allerlei vraagstukken aan.

 

Richard Feynman legt het hier even uit.

Zijn voorbeeld luidt ongeveer zo:

“Bonnie ligt in het ziekenhuis. Waarom?”
– “Nou, dat komt omdat Bonnie buiten is uitgegleden op een stuk ijs en haar heup heeft gebroken.”

Voor de doorsnee Aardbewoner is dat best een bevredigend antwoord, maar bij iemand van een andere planeet zou dat allemaal vragen oproepen.

“Waarom gleed ze dan uit?”
– “Omdat ijs glad is.”
“Waarom is ijs glad, en hout bijvoorbeeld niet?”

– “Omdat als je op ijs staat, smelt het ijs een beetje door de druk, waardoor het vochtig wordt en dus glad (zeggen ze).”

 

Op deze manier kun je alle alledaagse context helemaal wegvragen, totdat er niets dan natuurkundige theorieën en eenheden over zijn. “Waarom is een seconde een seconde?”, bijvoorbeeld. De werkelijkheid waarin we denken dat we leven, bestaat uiteindelijk slechts uit dit soort afspraken en in de jeugd opgelegde definities.

 

Iedereen kan telbare, discrete doorsnee dingen keurig benoemen, omdat onze taal deze hartstikke mooi heeft gedefinieerd. Een auto kan best veel dingen zijn op vier wielen, maar uiteindelijk zien we wel het verschil tussen een auto en een tractor. Vraag iemand om zijn handen een meter uit elkaar te houden en ze zitten er vaak erg veel naast, terwijl iedereen wel vrij goed kan inschatten of iemand 1.80, 1.90 of twee meter is, puur doordat we vaak weten hoe lang we zelf zijn en op basis daarvan andermans lengte kunnen inschatten. Er zijn stammen wier taal geen specifieke telwoorden of concrete kleuren beslaat en die redden zich ook wel. Als ze willen aangeven dat iets rood is, dan beschrijven ze het door andere, algemenere dingen op te noemen die ook rood zijn, zoals bloed. We beantwoorden vragen en vergaren dus kennis op basis van wat maar aansluit bij wat wij en de wereld al weten.

 

Hoe zit het wetenschappelijk, als we almaar dieper gaan graven en op een gegeven moment dus uitkomen bij standaardeenheden (waar de rest op is gebaseerd) gaan kijken? Een auto bestaat uit wielen, bestaat uit rubber, bestaat uit moleculen en atomen die zich op een bepaalde afstand van elkaar bevinden. En afstand drukken we uit in meters. Zo hebben we onze werkelijkheid heel knap gekwantificeerd en de beschrijving ervan gebouwd op hele logische indrukwekkende wetten en basiseenheden. In de natuurkunde noemen we het systeem van deze eenheden het SI-stelsel. Hieronder zie je de zeven “onafhankelijke” basisdimensies, zoals lengte, waar de anderen op zijn gebaseerd. Dit zijn dus de bouwstenen van ons hele meet-en-beschrijfgebeuren.

Standaard eenheden

 

Maar wat is een meter nou eigenlijk? De meter is door de jaren heen op meerdere, steeds scherpere manieren gedefinieerd:

 

Tegenwoordig is een meter, zoals je hierboven in de onderste rij ziet, gedefinieerd als de afstand die wordt afgelegd door het licht in een vacuüm op 1/29979248e deel van een seconde. Dat je ’t weet. De relatieve nauwkeurigheid is natuurlijk verschrikkelijk klein, maar hij is er wel!
Oorspronkelijk is de meter 1/10.000.000e deel van de helft van de lengte van een meridiaan. Het is toch best bijzonder dat we na al die jaren dat nog steeds als standaard lengtemaat gebruiken om bijvoorbeeld de afstand tussen atomen mee uit te drukken. Een meter had evengoed een zipzorp kunnen zijn, dat toevallig de diameter is van een behoorlijk postkoetswiel in de tijd van Napoleon. Of een gargablag; de afstand tussen de achterpoten van een teckel. Had zomaar gekund.

 

De seconde dankt zijn bestaan aan de Egyptenaren en de Grieken. De eerste groep deelde ooit de dagen (voltooide wentelingen van de Aarde om haar as) op in twee delen, die ieder twaalf zogeheten uren hadden. Eeuwen later gaven de Grieken op hun beurt hier een sexagesimale swing aan: ze braken deze uren op in stukjes van zestig, namelijk minuten. Deze minuten werden vervolgens ook weer in zestig stukjes opgedeeld, zodat we op de seconde uitkwamen. Tegenwoordig is de seconde officieel als volgt gedefinieerd:

De duur van 9 192 631 770 perioden van de straling die correspondeert met de overgang tussen de twee hyperfijnenergieniveaus van de grondtoestand van een 133cesiumatoom in rust bij een temperatuur van 0 K.

 

Hoe hyperfijn en cesiumatomerig ze het echter ook willen maken, de duur van een seconde is in deze bepaling altijd afhankelijk van een meting: het aantal trillingsperioden, dat we moeten tellen. En metingen zijn nooit helemaal secuur, want er is helaas zoiets als het onzekerheidsprincipe van Heisenberg:

Wat ongeveer wil zeggen dat een meting van plaats almaar onzekerder wordt naarmate de meting van snelheid scheper wordt en vice versa. Ter illustratie, kijk eens naar de onderstaande foto’s:

Als ik de sluitingstijd van de camera weet, zou ik de snelheid van de auto links keurig kunnen berekenen. Het enige nadeel is dat het erg onzeker is waar de auto zich op het moment van fotograferen precies bevindt. Rechts zien we de auto wel scherp, dus daar weet ik precies waar de auto zich bevindt. Echter, omdat de sluitingstijd van de camera waarschijnlijk erg kort is, zie ik nauwelijks beweging in de auto en is het schier onmogelijk de snelheid ervan te bepalen. Zo ook in de natuurkunde: hoe zekerder we het ene kunnen meten, des te onzekerder het andere en dat is in dit geval best vervelend. Dankjewel, Heisenberg! Dit principe is overigens in vele soorten en maten te verkrijgen, bijvoorbeeld ook uitgedrukt in energie en tijd.

 

Ergo, wat we ook meten, het is nooit helemaal secuur, omdat we de gemeten grootheden uitdrukken in standaarden die niet constant zijn. We kunnen uiteindelijk de natuur helaas simpelweg niet kalibreren. Ons kader is dus op een gegeven moment, na almaar doorvragen, foetsie! In deze toch wel revolutionaire tijden zijn de basiseenheden waarop we onze wetenschap hebben gebouwd niet alleen vrij arbitrair, ze liggen ook nog eens niet vast! Als we het ene namelijk vastpinnen, gaat het andere rammelen.

Dit is pak ‘m beet meten:

Gedoetje hoor

Ergens is dit ook wel logisch. Alles is relatief en we moeten roeien met de kosmologische riemen de we aangereikt hebben gekregen door het Heelal. Er is geen universele stationaire meetlat vlak buiten het Universum dat we er af en toe even bij kunnen pakken om het een en ander langs te leggen. Dat maakt ook dat wanneer alles in het Heelal ineens tienmaal kleiner zou worden (atomen, afstanden.. álles!) we er niks van zouden merken. We meten immers toch hetzelfde. Het zou zomaar eens kunnen dat tijdens het lezen van deze zin, de kosmos inderdaad vele malen is geslonken en dat heb je helemaal niet doorgehad! Het meetlint dat we wél hebben, binnenin het Heelal, is dus per definitie niet goed geijkt.

 

Natuurlijk moeten we blij zijn dat voor het dagelijks leven in bijna alle landen (looking at you, Verenigde Staten) gestandaardiseerde eenheden in de vorm van het metrische systeem worden gebruikt. Als iemand mij vraagt hoe lang ik ben, wil ik ook niet hoeven antwoorden met: “De afstand die licht in aflegt in een vacuüm gedurende 55 trillingsperioden van straling van cesium-133. Welteverstaan, de emissielijn van de transitie tussen de hyperfijnniveau’s F=4, M=0 en F=3, M=0 van de grondtoestand bij thermodynamische temperatuur van 0 Kelvin, maar dat spreekt voor zich.” Daar heeft toch ook niemand genoeg cesium-133 trillingsperioden van straling in zijn leven voor.

 

Maar toch. De snelheid van het licht zou dan wel absoluut constant moeten zijn (hoewel dat ook steeds minder zeker wordt), hij wordt geduid in meters per seconde. Deze seconde is afhankelijk van iets dat we meten en dus altijd onderhevig aan het onzekerheidsprincipe. Om maar te zwijgen over de kilogram, dat niet meer is dan de massa van een blok lood ergens in Frankrijk. Er is dus geen absolute standaard waarop deze grondeenheden vast te pinnen vallen en dus zal elke meting altijd tot bepaalde hoogte onzeker zijn. Als ons fundamentele gereedschap om de werkelijkheid mee te duiden nat microscopisch vingerwerk is, weten we eigenlijk niets écht. En dus weten we in absolute zin helemaal niets; alles wat we wel denken te weten is enkel een verzameling flarden van intern consistente informatie, gebaseerd op internationale afspraken. Dit artikel inbegrepen. Fijn om te weten, toch? Helemaal omdat we alsnog weten een robot op Mars te landen, atomen waar te nemen en belastingformulieren in te vullen.

 

Dit soort dingen houden mij als niet-wetende desalniettemin fucks-gevende homo sapiens vele omwentelingen van de Aarde om haar as bezig. En dat allemaal dankzij die nieuwsgierige kiddo’s! Nu weet je dus dat je minder weet dan dat je voorheen dacht te weten, maar dat je toch net iets meer weet dan dat je voorheen daadwerkelijk wist. Of je dus wijzer bent geworden, hangt maar net af van hoe je ’t bekijkt. Over context gesproken.