“Onder natuurkundigen overheerst snobisme”

Helen Czerski bestudeert oceaanbubbels, maakt en presenteert BBC-documentaires en schreef een boek over de fysica van het alledaagse leven. Aan filosoferen over wetenschap heeft ze een broertje dood. ‘Als je een hartklep bouwt, help je een medemens. Dat is veel zinvoller dan een namiddag naar het heelal te zitten staren en te mijmeren over het wezen van het bestaan.’

‘Veel volwassenen zijn het spelen verleerd’, zegt fysicus en oceanograaf Helen Czerski. ‘Het lijkt zelfs alsof ze ook hun nieuwsgierigheid zijn kwijtgeraakt.’ Speciaal voor hen schreef Czerski haar boek Ober, er zit natuurkunde in mijn soep, waarin ze op levendige wijze uitlegt wat de natuurkundige principes zijn achter koffievlekken, popcorn, ketchupflessen en andere alledaagse zaken.

We zitten in haar piepkleine kantoor in het departement Mechanical Engineering van het University College London, in het hart van de Britse hoofdstad. Het vrolijke gejoel van pas afgestudeerde studenten op de centrale binnenplaats dringt door tot op de vierde verdieping. ‘Dit kantoor is de ideale plek voor als u iets over het universum zou willen leren’, zegt ze uitdagend. ‘We hoeven daar echt niet voor naar de ruimte. De voorbije twintig jaar hebben nogal wat wetenschapsjournalisten en wetenschappers ernstige pogingen ondernomen om de natuurkunde tot bij het grote publiek te brengen. Denk maar aan de grote aandacht voor de deeltjesversnellers van het CERN in Genève, de vele artikelen over het higgsbosondeeltje en de Hubble-ruimtetelescoop. Heel spectaculair en spannend allemaal, alleen vergaten ze datgene waar het eigenlijk om zou moeten draaien: de eenvoudige dingen uit de fysica. Al is “eenvoudig” misschien niet het juiste woord. Want het universum in mijn kantoor is hetzelfde als het universum van de Hubble-telescoop in het heelal. Zowel hier als daar gelden exact dezelfde natuurwetten. Dit kantoor, uw woonkamer en mijn keuken zijn dus uitstekende plekken voor al wie iets over het universum wil leren. Ik ben een grote fan van “de fysica van het alledaagse” omdat ze de natuurkunde tastbaar en werkelijk maakt. In lessen over wetenschap wordt altijd eerst een fenomeen beschreven, waarna het verklaard wordt. Als je vanuit het alledaagse vertrekt, kan je het beschrijven gewoon weglaten. Want iedereen heeft ooit al gezien hoe de beboterde kant van een toast zo goed als altijd eerst op de grond beland. We weten allemaal dat gemorste koffie een bruine koffievlek nalaat. We zagen dat met onze eigen ogen, alleen gingen we nooit op zoek naar een verklaring. We vroegen het ons misschien even af, en lieten die gedachte razendsnel weer los. Dat hoort ook zo, want we zijn nu eenmaal “volwassen”. Kinderen daarentegen, mogen altijd aan mama of papa vragen: “Waarom?”’

 

In plaats van ons aan deeltjesversnellers en ruimtetelescopen te vergapen, concentreren we ons als we iets over natuurkunde willen te weten komen beter op onze eigen huis, tuin en keuken?

Helen Czerski: Op alles wat in ons eigen bestaan ons pad kruist. De natuurwetten van de fysica vormen het geraamte van ons leven. Daar wordt door natuurkundigen en andere wetenschappers nooit met een woord over gerept en dat is ook de hoofdreden waarom ik Ober, er zit natuurkunde in mijn soep geschreven heb. Oppervlaktespanning, viscositeit, zwaartekracht, rotatie, elektromagnetisme vind je niet enkel op onze planeet, maar ook op alle andere planeten in het heelal. Alleen bevinden wij ons op planeet aarde, we kunnen al die fenomenen dus net zo goed rustig hier bestuderen. Neem de koffievlek: als je koffie morst en het plasje laat drogen, blijft er alleen een bruine omtrek over. In het begin was die omtrek helemaal gevuld, maar tijdens het drogen verplaatste alle koffie zich naar de buitenste rand. Als je heel veel tijd zou hebben en vanaf het begin met een microscoop inzoomt op het plasje, zie je een verzameling watermoleculen die botsautootje spelen en grotere bolvormige bruine deeltjes koffie die doelloos rondzwerven. De watermoleculen trekken elkaar sterk aan. Een molecuul dat een klein stukje van het oppervlak omhooggaat, wordt onmiddellijk weer neer onder getrokken in het plasje. Het wateroppervlak gedraagt zich als een elastisch laken dat strak over het water getrokken is zodat het altijd glad is. Deze ogenschijnlijke elasticiteit van het oppervlak wordt in de fysica de ‘oppervlaktespanning’ genoemd. Door de warmte in de kamer ontsnapt er van tijd tot tijd een watermolecuul die wegzweeft als waterdamp. Dat noemen we ‘verdamping’. De koffiedeeltjes kunnen niet verdampen en zitten gevangen in het plasje. De watermoleculen verdampen sneller aan de rand dan in het midden, omdat ze daar meer blootgesteld zijn aan de lucht. Vloeibare koffie uit het midden stroomt naar de rand om het verdwenen water te vervangen. Als het water volledig verdwenen is, blijft er alleen nog een kring achtergebleven koffie over.

 

Zijn uw collega fysici even enthousiast over de manier waarop u de fysica met beide voeten op moeder aarde zet?

Czerski: Dat moet u hen vragen. (lacht) Mijn rechtstreekse collega’s van Mechanical Engineering begrijpen perfect waarover het gaat. Misschien omdat ik hier als zowat de enige natuurkundige tussen de ingenieurs zit. Zij zien de wereld als een bak vol gereedschap, als een grabbelton gevuld met manieren om problemen op te lossen. Hier achter de hoek zijn mensen bezig met het zoeken naar verbeterde echografietechnieken, met het op punt stellen van ventilatie in ziekenhuizen en met het bouwen van machines voor de toekomst. Zij vinden mijn boek fantastisch en houden van al die concrete verhalen. Ze zitten ook zo in elkaar: ‘Je wil een snellere motor? Oké, we maken die voor je.’ Wie de wereld als gereedschapskist ziet, moét de natuurwetten wel kennen, anders kan hij nooit problemen oplossen. Ingenieurs zijn geen snobs, en dat vind ik net geweldig.

 

Natuurkundigen zijn wel snobs?

Czerski: Onder natuurkundigen overheerst snobisme, ja. Te vaak hoor ik: ‘Die uitleg is niet slim genoeg.’ Dat is niet alleen pompeus maar ook monsterlijk verkeerd. Kosmologen focussen zich op zwaartekracht en mechanica en maken daarvoor gebruik van ‘maar’ twee types natuurkundewetten. Zij zijn de eersten om toe te geven dat de fysica van het alledaagse veel complexer is. Want in het doorsnee bestaan van alledag worden alle verschillende soorten natuurwetten voortdurend dooreen geschud, met als resultaat: onze gecompliceerde realiteit. Kosmologen kunnen een mooi, eenvoudig model van het universum tekenen, dat is echt poepsimpel. Maar als je zoals ik het oppervlak van de oceaan bestudeer, of zoals mijn collega-ingenieurs een nieuwe motor probeert te bouwen, moet je er voortdurend rekening mee houden dat àlles er een klein beetje toe doet. Wij moeten dus ook àlles kennen, zoals elektromagnetisme, zwaartekracht, oppervlaktespanning, viscositeit of de regels van de rotatie. Ik verspil mijn tijd niet aan de snobs, want waar zij zich mee bezighouden, is niet meer of minder dan een vorm van glamourfilosofie.

 

U vindt filosoferen een vorm van tijdverspilling voor wetenschappers?

Czerski: Natuurkunde was lang gedomineerd door mannen met veel aandacht voor al die grote wetten van het universum, terwijl vrouwen veel praktischer ingesteld zijn. Die ‘mannelijke overheersing’ in de fysica heeft ongemeen boeiende debatten opgeleverd over bijvoorbeeld ‘de aard van de materie’. Interessant hoor, alleen vind ik het niet meer dan een intellectueel spel. Is het niet verstandiger om ons als wetenschappers op het gefilosofeer te storten nadat we we de honger de wereld hebben uitgeholpen, alle ziektes hebben bestreden en iedereen een dak boven het hoofd hebben bezorgd? Er moeten eerst nog heel wat praktische problemen opgelost worden vooraleer we de luxe hebben om ons het hoofd te breken over ‘de filosofie van het universum’. Vrouwen zijn veel meer geïnteresseerd in praktische problemen dan mannen. Dat beginnen we hier aan het University College gelukkig eindelijk ook te merken. Biomedical engineering is vandaag zeer populair bij vrouwelijke studenten. Als je een hartklep bouwt, help je een medemens. Dat is veel zinvoller dan een namiddag naar het heelal te zitten staren en te mijmeren over het wezen van het bestaan. Ongetwijfeld een rustgevende bezigheid, alleen brengt ze geen zoden aan de dijk.

 

Waarom koos u er eind jaren negentig voor om fysica te gaan studeren?

Czerski: Ik was in zeer uiteenlopende onderwerpen geïnteresseerd. Ik hield van wiskunde en wetenschap, maar ik was ook dol op talen, boeken, geschiedenis én op sport. De beste wetenschappers van vandaag zijn geen nerds of geeks, maar lezen, luisteren naar muziek en tokkelen op hun iPone. Een wetenschapper kan zowel van een gelukt experiment genieten als van een schilderij of beeldhouwwerk. Wetenschap is gewoon deel van de samenleving. Weet u wat ik het toppunt van absurditeit vind? Iemand die via Twitter zeurt dat wetenschap een zinloze bezigheid is. Via Twitter. Heeft zo’n idioot dan niet door dat hij de wetenschap dood verklaard met behulp van een knap staaltje technologie dat hem toelaat om zijn mening met de rest van de wereld te delen? (lacht) Variëteit is wat de wereld zo boeiend maakt en als jonge vrouw was ik in ontzettend veel dingen geïnteresseerd. Maar ik koos uiteindelijk voor wiskunde en fysica omdat die vakken me toegang gaven tot oplossingen voor al die praktische problemen. Zeker fysica zou alle vragen beantwoordden waarmee ik worstelde.

 

Het was dus toch een soort van filosofische ontdekkingsreis, een manier om zin aan uw leven te geven?

Czerski: Niet echt, ik wou gewoon spelen. (lacht) Al moet ik dat misschien toch enigszins nuanceren en ging er inderdaad honger naar kennis over het leven achter schuil. Ik was verzot op boeken over melkweg- en zonnestelsels. Op mijn 17e gaf ik mijn allereerste publieke lezing. Het onderwerp was: het atoom. Ik ben heel praktisch ingesteld en wil ook iets doén met al die theorie. Praten over kwantummechanica is interessant, maar het wordt pas écht boeiend als er geëxperimenteerd en gebouwd wordt. Het spel om door te dringen tot de fysica van alles wat ons omringt, vond ik zo intrigerend.

 

Net wat u ook in uw boek doet.

Czerski: Ja, maar daarnaast wou ik ook tonen dat wetenschap niet iets is dat plaatsvindt in een laboratorium. Door mijn boek te lezen, word je geen fysicus, maar snap je wel het spel genaamd ‘wereld’. Want eindelijk ken je de natuurwetten, de regels. Je zal voortaan ook de juiste vragen kunnen stellen. Het is toch fantastisch om de regels van de rotatie te herkennen in het dagelijkse leven? Als ik met een lepeltje in mijn thee roer, ontstaat er een ‘kuil’ omdat elk deeltje vloeistof zich in een rechte lijn voort wil bewegen. De thee duwt tegen de wand van het kopje en gaat omhoog zodat er minder thee in het midden overblijft. Als ik ophoud met roeren, verdwijnt de kuil niet meteen omdat de vloeistof nog ronddraait. Wanneer ik de thee langzamer laat draaien, is er minder kracht nodig om hem te laten rondcirkelen, waardoor er minder thee ophoopt tegen de wand. Middenin de cirkels draaien de belletjes rond. Die plek in het midden is voor de kneusjes. In een glas bier bewegen de bellen naar boven omdat het bier zegeviert in de strijd wie het dichtst bij de bodem mag zitten. In een kop thee is dat ook zo. De thee zegeviert in de strijd wie er naar de zijkant mag. De bellen zijn altijd het slachtoffer. De vloeistof heeft een grotere dichtheid dan het gas, zodat het gas naar de ruimte drijft die overblijft. Onze samenleving zit vol dingen die ronddraaien: wasdrogers, discuswerpers en opgegooide pannenkoeken. De aarde zelf roteert terwijl hij om de zon draait. Rotatie kan reusachtige krachten en gigantisch veel energie vrijmaken, terwijl alles net op zijn plaats blijft zitten, zoals de thee in de kop. Je kunt een grote snelheid halen zonder echt ergens heen te gaan. Een mooi voorbeeld is het baanwielrennen. De steile piste zorgt ervoor dat de renners niet uit hun baan in een rechte lijn vooruitschieten terwijl ze tegen hoge snelheid rondjes draaien.

Ik toon de paralellen tussen dingen die op het eerste gezicht niets met elkaar te maken hebben. Volwassenen moeten dringend terug nieuwsgierig worden en opnieuw leren spelen. ‘We zijn volwassenen en horen ons te gedragen.’ Sod that. Ouders zeggen tegen hun kinderen dat ze zaadjes in potjes moeten planten en goed moeten observeren hoe ze uitgroeien tot plantjes. Wanneer hebben al die brave vaders en moeders dat zelf voor het laatst gedaan?

 

Hier aan de universiteit bestudeert u de luchtbellen in de oceaan.

Czerski: Ik onderzoek de bellen die zich vormen aan de oppervlakte van de oceaan, meestal zijn dat de luchtbellen onder de brekende golven. Ik reis daarvoor de wereld rond en heb een bijzondere interesse voor golven van gemiddeld tien meter hoog. De bubbels helpen de oceaan ademen. De oceanen ademen in de noordelijke Atlantische Oceaan en de Zuidelijke Oceaan in, en ademen uit aan de evenaar. De zee is geen organisme met een bewustzijn, maar is wel een ademende motor. De luchtbellen uit de oceaan zijn als de bubbels uit een fles frisdrank: als je de stop opendraait, spatten ze uit de fles en ‘prikken’ ze je neus. Het schuim in de branding laat op eenzelfde manier bellen opspatten in de lucht, waarna ze wegzweven en wolken vormen. Mijn eerstvolgende reis brengt me naar de Noordpool. Het is daar zeer zuiver en dat is ideaal voor het bestuderen van de inhoud van opspattende bubbels.

De klimaatverandering zorgt voor een veranderend weerpatroon en dat heeft een weerslag op de oceaanbellen. De oceanen warmen op waardoor het aantal stormen lijkt toe te nemen. De stormen lijken ook veel intenser te worden. Het aantal oceaanbubbels zal daardoor toenemen. Dat zien we nu al, maar het is onduidelijk wat de ultieme consequenties zijn voor die grote ademende motor die de zee is.

 

Bent u een pionier met uw bubbelonderzoek?

Czerski: Wereldwijd ken ikzelf nog zes andere wetenschappers die bubbels bestuderen. Op het eerste gezicht lijkt ons onderzoek misschien overbodig, maar dat is een misvatting. De oceanen geven hun warmte af aan de atmosfeer, ontvangen op hun beurt warmte van de zon en transporteren voedingsstoffen over de hele planeet. Het water uit de oceaan belandt via de wolken op de bergen en erodeert ze. Het is één groot systeem, waarin alles invloed heeft op alles. Het systeem bestaat uit zoveel verschillende puzzelstukjes dat het echt niet verwonderlijk is dat elk puzzelstuk slechts door een handvol wetenschappers kan bestudeerd worden. Er is ook dat eeuwige probleem van beperkte budgetten: met het weinige dat we hebben, doen we wat we kunnen. Maar we hebben altijd meer vragen dan er geld voorhanden is. Wetenschap is een onderneming op lange termijn. Maar in de huidige tijd van besparingen wordt er vooral aan de korte termijn gedacht en raakt het weidsere perspectief op de achtergrond. President Donald Trump heeft stevig gehakt in de budgetten voor onderzoek naar de klimaatverandering. Wetenschappelijke instellingen in sommige Europese landen roepen nu luidkeels naar Amerikaanse wetenschappers: ‘Als Trump jullie niet wil, zijn jullie bij ons van harte welkom. Frankrijk wil jullie! Wij hebben fondsen.’ Het grote drama is dat de Verenigde Staten traditiegetrouw al heel lang een stevige bijdrage leveren aan de wetenschap, en dan heb ik het niet alleen over wetenschappers, maar ook over infrastructuur. Zij hebben heel wat satellieten in het heelal die de aarde observeren en we maken ons zorgen dat ook die projecten op de schop zullen gaan. Trump zelf heeft als president niet zoveel macht: als de Republikeinen willen, stoppen ze hem, maar ze vertikken het. Wetenschappers hebben zich lang ver weg gehouden van de politiek, want het is net de job van een wetenschapper om objectief te zijn en geen persoonlijke opinie te hebben. Al zijn in het verleden wel wetenschappers in opstand gekomen tegen politici, denk maar aan de Pugwash Conference die in 1957 opgericht werd door de natuurkundige Joseph Rotblat. Tijdens WO II was hij betrokken bij het Manhattan Project voor de bouw van de atoombom, later tok hij ten strijde tegen de nucleaire wapenwedloop. Veel wetenschappers die aan de bom hadden meegewerkt, kregen wroeging na Hiroshima. Ze verzetten zich tegen het gebruik van de bom in Nagasaki en vroegen zich af of de president wel goed besefte waar hij mee bezig was. Rotblat kreeg in 1995 de Nobelprijs voor de Vrede. Sommige wetenschappers werden dus wel degelijk erg politiek, alleen wrong dat altijd met hun job. Nu zouden de wetenschappers die niets meer te verliezen hebben best hun mond opendoen en het verzet organiseren.

 

De Nobelprijswinnaars chemie en fysica bijvoorbeeld?

Czerski: Precies, want zij zijn onaantastbaar. Zij hebben bewezen wat ze waard zijn en niemand kan beweren dat hun opinie waardeloos is. Zij zouden een grote positieve invloed kunnen uitoefenen door zich als leiders te gedragen. Mensen luisteren naar hen, òòk politici. Zij kunnen het zich permitteren om tegen Trump en co in het verweer te gaan. De Pughwash Conference werd indertijd zeer ernstig genomen; het is hoog tijd dat er iets gelijkaardigs opgestart wordt. In vergelijking met vroeger hebben we één groot voordeel: onze mogelijkheden om te communiceren zijn eindeloos met Twitter, Facebook, Youtube en de rest van het internet.

 

U maakt documentaires over wetenschap voor de BBC.

Czerski: Ik wil daarmee de kijkers een klein beetje meer inzicht in wetenschap geven zodat ze beter begrijpen hoe het skelet van de wereld ineenzit. Ik wil de Britten ook tonen dat er zoiets als ‘een wetenschapper’ bestaat. Want voor veel landgenoten klinkt ‘wetenschapper’ als iets buitenaards, terwijl wij ook maar doodgewone mensen zijn.

 

Helen Czerski, Ober, er zit natuurkunde in mijn soep, Maven Publishing, 336 blz., 22 euro

(c) Jan Stevens