3e8.nl

Wat is natuurkunde?

Leestijd: circa 2 minuut.

❱De mens heeft de neiging om de wereld/natuur te willen begrijpen. In grote lijnen betekent dat het koppelen van verschijnselen en ervaringen aan ideeën. Zo verklaarde Aristoteles het verschijnsel dat voorwerpen omlaag vielen aan het idee dat de aarde de natuurlijke plaats is van dingen; en vuur ging omhoog omdat de hemel de natuurlijke plaats was voor ... vuur.

Er zijn natuurlijk eindeloos veel verschijnselen en ideeën. Sterren stralen heel erg lang, hoe kan dat? Wat is dat geknetter als ik mijn trui uit doe? Je moet kracht leveren om een constante snelheid te behouden. (Klopt alleen als er wrijving is.) Enzovoort.

Net zoals de filosofie en de religie probeert ook de natuurkunde antwoord te geven op dit soort vragen. Waar filosofen hulpmiddelen als denken en redeneren gebruiken en religie start vanuit geloof, zo benaderen natuurkundigen bovenstaande vragen graag op een exacte en logische manier. Kenmerkend is daarbij dat volgens natuurkundigen een antwoord op een vraag meetbaar en herhaalbaar moet zijn.

En na een meting vinden natuurkundigen minstens twee dingen: (a) Klopt het antwoord van een experiment niet met de theorie, dan gaat de theorie in de prullenbak, en (b) een betere theorie voorspelt beter de uitkomst.

Het begrijpen van de natuur vergeleek Albert Einstein in 1938 met het willen begrijpen van een horloge dat niet te openen is. Je kunt kijken naar de wijzers, luisteren naar het tikken van een mechanisme en je kunt allerlei experimenten doen met het horloge. Op deze manier vorm je een theorie en een model over het inwendige van het horloge en hoe het horloge mogelijk werkt. Maar omdat je het niet kunt openen, zul je de werkelijke inhoud en werking nooit weten. En zo was het volgens Einstein ook met de natuurkunde: Ze maakt slechts modellen van de werkelijkheid. Hoe de natuur echt werkt, komen we nooit achter.

Sinds de oudheid maakt de mens theorieën over hoe de natuur werkt (zie de pagina geschiedenis van de natuurkunde). Daarbij zijn soms goede maar ook heel veel slechte theoriën ontwikkeld. Terugkijkend blijkt iedere theorie een eindige levensduur te hebben: Na verloop van tijd komt een andere theorie die meestal meer en beter kan voorspellen. Zo legde eerst Aristoteles uit waarom dingen vallen (vanwege de natuurlijke plek), toen kwam Newton met een gravitatiewet en weer later kwam Einstein met zijn algemene relativiteitstheorie.

Opmerkelijk is wellicht dat de natuurkunde uitsluitend uitspraken doet over de uitkomsten van metingen en geen uitspraken doet waarom de uitkomsten zo zijn. De natuurkunde geeft geen antwoord op vragen als: ‘Waarom gelden de wetten van Newton? Waarom is energie behouden? Waarom is het heelal 13,8 Gigajaar oud?’ Sommigen, onder wie ook natuurkundigen, zeggen dat de filosofie of de religie antwoord geeft op dat soort vragen. Maar er zijn ook natuurkundigen die dat soort vragen laten voor wat ze zijn: We hebben slechts antwoorden op metingen en wellicht is dat alles wat we te weten komen.

Tot slot. In 1938 merkte Einstein ook op dat alle natuurkunde valt uit te leggen in gewone taal. Echter zodra je preciezere uitspraken wilt doen, moet je onvermijdelijk wiskunde gaan gebruiken. (Waarom de natuurkunde zo goed in de taal van de wiskunde is geschreven, is dan weer een interessante filosofische vraag.)❰

laatste aanpassing: 25-8-2019.