Sander Bais

Iedereen die de natuurwetenschappen probeert uit te leggen met alleen maar woorden, kent het probleem. Hoe goed is die metafoor voor, noem maar wat, het Higgsdeeltje nu werkelijk? Geeft het de niet ingewijden echt een juist idee? Want eigenlijk zijn de natuurwetenschappen geschreven in wiskundige taal. Dat constateerde Galileo Galilei bijna vier eeuwen geleden al. Zonder die taal zou eenieder (of dus in elk geval: iedere natuurwetenschapper) veroordeeld zijn tot 'doelloos ronddwalen in een duister labyrint', schreef hij. Maar ja, het probleem is dat iedere niet-natuurwetenschapper juist in formules de weg kwijt raakt. Behalve dus in 'De natuurwetten' van theoretisch fysicus Sander Bais. Doelbewust zet Bais in dit boek de formules centraal: in witte symbolen uitgelicht tegen een rode achtergrond. Zeventien zijn het er. Samen vormen ze de toppen van het 'berglandschap van de natuurkunde'. En het fijne is: je kúnt er niet in verdwalen want Bais laat je er overheen vliegen. Zo valt ineens de schoonheid op van die eenvoudige symbolen die in elegante combinaties diepe inzichten verbergen. Wat de lezer onderweg nog oppikt, is mooi meegenomen. Een catalogus noemde Dirk van Delft ooit dit boek, en dat klopt: een catalogus die de ongenaakbare schoonheid van de natuurwetten toont.

De natuurwetten is een catalogus. Een catalogus bij een tentoonstelling van 17 typografische kunstwerken - welke galeriehouder lijst ze in en hangt ze op? In witte tekens op een helrode achtergrond staan steeds één of meerdere formules uitgestald, van een ongenaakbare schoonheid. De natuurwetten pretendeert niet in nog geen honderd pagina's de leek de hele fysica toe te dienen. 'De inhoud van dit boek vormt een soort berglandschap', schrijft Bais. 'Wij doen het rustig aan en vliegen over het landschap heen om zo een blik te werpen op de hoogste toppen, zonder ons zorgen te maken over hoe moeilijk het is om in de diepte van a naar b te komen.'

Pakweg veertig van de honderdtwintig pagina's in Sander Bais' elegante nieuwe boekje over relativiteit worden in beslag genomen door grafieken van de strengste soort.... Tijd op de liggende as, afstand op de staande. Gekleurde pijlen, lijnen, stippellijnen, hoeken, vlakken, enkele curves, letters met en zonder accent. Voer voor specialisten, lijkt het. Maar niets is minder waar. 'De sublieme eenvoud van relativiteit' doet precies wat die titel zegt: laten zien dat Einsteins relativiteitstheorie uit 1905 haast te simpel is voor woorden. En de beste manier om dat te laten zien, is nu eenmaal letterlijk: met een reeks diagrammen. Wat in woorden tegenintuïtief klinkt, blijkt daarmee zonder veel moeite te bevatten. Bais, die eerder een internationale bestseller scoorde met zijn fijnzinnige boekje 'De Natuurwetten', vertelde vorige week in deze krant, dat hij zelf relativiteit leerde doorzien via de gezinsencyclopedie bij hem thuis. Door de tekst, naar hem later bleek van de beroemde natuurkundige Hendrik Kramers, maar vooral door een ruimte-tijddiagram dat erbij stond. Verreweg het meest tegenintuïtieve ingrediënt van Einsteins theorie is dat de lichtsnelheid dezelfde is voor alle waarnemers die met constante snelheid bewegen. Meehollen of niet, het maakt niks uit bij het meten van de lichtsnelheid. In het dagelijkse leven is dat anders. Achter een bus aanrennen kan zin hebben. Een bierblikje dat uit een rijdende auto wordt gegooid, komt extra hard aan. Waarom gelden dat soort simpele optelsommen bij licht niet? Omdat, laat Bais in navolging van Einstein zien, snelheden optellen eigenlijk geen optellen van losse getallen is, maar van pijlen in ruimte en tijd samen. En bewegende waarnemers zien die pijlen nu eenmaal anders dan stilstaande. Dat leidt er met zuiver redeneren toe dat dat licht dat naar voren worden geschenen in een bewegende trein, toch de lichtsnelheid heeft voor iemand op het perron. Wie het niet gelooft, kan het met een lineaal en wat ruitjespapier zo nakijken. En met dezelfde middelen zijn ook Einsteins vertraagde klokken en krimpende meetlatten zomaar af te leiden. 'De sublieme eenvoud van relativiteit' gaat in zekere zin niet eens over relativiteitstheorie, maar vooral over de kracht van het ruimtetijd-diagram. Daarin is alles glashelder, zo blijkt, ook voor leken met geduld, een lineaal en ruitjespapier. Bais legt het allemaal geduldig uit, nergens hoog van de toren, wel ervan uitgaande dat de lezer wil weten hoe het zit. Het boekje is daarmee een juweeltje van didactisch kunnen, dat bovendien ook nog eens aantoont hoe moderne natuurkunde helemaal niet onbegrijpelijk hoeft te zijn. Bais op z'n best.

In 'Keerpunten', dat is gebaseerd op een collegereeks aan zijn universiteit, de UvA, plaatst Bais de natuurwetenschappen nadrukkelijk binnen de menselijke cultuur en in de traditie van de grote scheppingsverhalen. Samenhang is daarbij zijn sleutel tot begrip: deeltjes en de kosmos, de mens en het dier, alles hangt samen. Daartoe hanteert hij buitengewoon handig een beeld dat Nobelprijswinnaar Sheldon Glashow in 1975 als eerste gebruikte: de oerslang ouroboros die zichzelf in de staart bijt. Op die slang zijn met de klok mee alle verschijnselen uit de natuurwetenschappen gerangschikt: quarks, atoomkern, atoom, molecuul, dna, cel, mens, ecosystemen, aarde, zonnestelsel, Melkweg, clusters, heelal en de oerknal die het heelal weer met de deeltjes verbindt. [...] 'Keerpunten' is, hoewel veel filosofischer van aard, net zo'n juweeltje als zijn voorgangers 'De Natuurwetten' en 'De sublieme eenvoud van de relativiteit': mooie, zorgvuldige boekjes die zelfs alfa's aan het denken zetten. En die beta's uit de marge halen.