De quark en de jaguar

Murray Gell-Mann is niet de eerste de beste. In 1969 kreeg hij de Nobelprijs voor zijn bijdrage aan de ontdekking van de quarks, de bouwstenen van alle atoomkernen in het universum. Hij werd geboren in 1929 in een gezin van Joods-Roemeense immigranten. Al vlug bleek dat hij een wonderkind was. Op zijn 15de trok hij naar Yale University en in 1951 behaalde hij zijn doctoraat aan het MIT. Sindsdien is hij als professor en onderzoeker verbonden geweest aan de beste Amerikaanse universiteiten. Hij heeft een indrukwekkende lijst van eredoctoraten en kreeg wereldwijd de hoogste wetenschappelijke onderscheidingen. Hij wordt algemeen aangezien als een van de slimste mensen ter wereld.
Ik las van hem een boek dat je om de haverklap terugvindt in bibliografieën van ander boeken: The Quark and the Jaguar. Adventures in the Simple and the Complex, 1995, xviii + 392 pp. Het is een zeer goed uitgegeven werk, stevig licht beige papier, goed formaat, mooie grote letter, stevige soft cover, originele grafische accenten in de paginanummers. Nieuwprijs in 1995 was amper $15,95 en ik kocht het tweedehands, maar weet niet meer waar of hoeveel ik ervoor betaald heb.
Ik had er een beetje schrik van en daarom heeft het ook een tijd lang bij mij op de wachtlijst gestaan, maar het was het boek van Carl Sagan dat ik hier onlangs besprak, dat me ertoe aanzette om het toch maar eens ter hand te nemen. Ik heb me dat niet beklaagd, maar ik moet wel toegeven dat sommige hoofdstukken me wel wat hoofdbrekens gekost hebben, met name die over de quarks en het standaardmodel van de materie. Je krijgt zoveel nieuwe en vrij ingewikkelde informatie te verwerken op korte tijd, dat je geen tijd hebt om het in je geheugen op te slaan, terwijl je die informatie wel voortdurend nodig hebt om te verstaan wat je aan het lezen bent. De auteur is zich daarvan wel bewust, in zijn inleiding zegt hij dat de lezer bepaald hoofdstukken gerust mag ‘skimmen’ of oppervlakkig lezen. De rest van het boek is inhoudelijk goed verteerbaar, mede door de zeer vlotte pen van de auteur, maar je moet wel je gedachten erbij houden.
Er zijn vier delen in het boek. Het eerste deel vertrekt van enkele persoonlijke ervaringen van de auteur, die geleid hebben tot het schrijven van het boek. Hij is van nabij en ook in de praktijk betrokken bij allerlei natuurbeschermingsprojecten en het was tijdens die directe contacten met de vrijwel ongerepte natuur dat hij getroffen werd door het verband tussen de fundamentele natuurwetten waarmee hij zo vertrouwd is en de wereld die we om ons heen zien. De wetten die de elementaire partikels van alle materie/energie proberen te beschrijven, onder meer de quarks, lijken meestal ver verwijderd van concrete wezens zoals de jaguar. Daarmee hebben we de twee elementen uit de titel van het boek geduid. De elementaire deeltjesfysica heeft, zo te zien, weinig te maken met onze concrete ervaringen of met de gegevens van andere wetenschappen, bijvoorbeeld de biologie. Toch zijn alle wetenschappen en alle ervaringen gesteund op die fundamentele wetten: alles bestaat uit quarks en elektronen, ook de jaguar.
Maar terwijl die elementaire deeltjes ‘eenvoudig’ zijn (alle elektronen zijn identiek, ze hebben geen kenmerken die toelaten het ene van het andere elektron te onderscheiden), is een jaguar een onvoorstelbaar complexe combinatie van elementaire deeltjes, het resultaat van miljarden jaren evolutie. Wat betekent ‘eenvoud’ (simplicity) en wat betekent complexity in deze context? Dat zijn de vragen waar dit boek over gaat.
Een bijzondere vorm van complexiteit vormen de complexe adaptieve systemen, zoals levende organismen, die zich aanpassen aan hun omgeving om te evolueren en/of die in staat zijn om bij te leren. De auteur gaat daarbij ook in op de rol van theorie in de wetenschap en op de onderlinge afhankelijkheid van de verschillende wetenschappen.
Dat lijkt zeer abstract, maar dat is het geenszins in de uiteenzetting van deze geniale auteur. Het is bijvoorbeeld voor iedereen begrijpelijk dat je een voorwerp of een levend wezen kan beschrijven in één wetenschap, bijvoorbeeld de meetkunde, maar dat je daarmee nog niets gezegd hebt over allerlei andere aspecten. Een bol is een bol, maar is het een voetbal, de aarde, een ballon, een kogellagertje, een knikker of nog iets anders? Nog ingewikkelder wordt het als we het over de humane wetenschappen hebben. Wanneer we een medisch-psychologisch verschijnsel beschrijven, bijvoorbeeld een depressie, dan hebben we het niet over de elektronen en de quarks waaruit de mens in kwestie bestaat. We doen dus in elke noodzakelijk gedeeltelijke benadering afstand van bepaalde aspecten, om des te beter te kunnen focussen op andere, die voor ons onderzoek meer bepalend zijn.
Het is echter onvermijdelijk dat we daarbij nooit mogen uitgaan van veronderstellingen of theorieën op één vlak, die flagrant in tegenstrijd zijn met bijvoorbeeld de fundamentele natuurwetten. Zo is het riskant om, zoals Freud, over de mens te spreken in termen (ego, onderbewustzijn, libido &c.) die moeilijk te rijmen zijn met hoe een mens in de praktijk ineen steekt. Wanneer die termen geen weergaande hebben in de fysische samenstelling van de mens, is het niet zeker dat ze enige waarde hebben, zeker niet wanneer men ze ook in de praktijk gaat gebruiken, bijvoorbeeld voor therapieën. Een zelfde redenering kan men maken voor godsdienst en geloof: we moeten ons ervan bewust zijn dat we het hebben over gedachteconstructies, niet over de fysische werkelijkheid die de mens is. Dat betekent niet dat godsdienst geen functie kan hebben, maar wel dat godsdienst geen geldige uitspraken kan doen over de plaats van de aarde en de zon in het heelal, of over het voortbestaan van de mens na de dood.
Deel twee gaat over de elementaire deeltjes en de fundamentele krachten van het universum. Het is ironisch, zo zegt de auteur zelf, dat deze hoofdstukken, die erop gericht zijn om uit te leggen dat de fundamentele fysische wetten zeer simpel zijn, zelf zo abstract zijn dat wellicht niemand ze helemaal zal begrijpen... Maak dus je gordel vast voor je aan het lezen gaat. Persoonlijk heb ik toch veel gehad aan deze uiteenzettingen. Je draagt er altijd wat van mee, ook al ontgaat me ongetwijfeld heel veel. Vooral de uitleg over de kwantumfysica vond ik zeer leerrijk; ik heb eruit geleerd dat het beruchte onzekerheidsprincipe helemaal niet wil zeggen dat iets tegelijkertijd het ene en het andere kan zijn, maar dat we niet op voorhand kunnen weten wat het uiteindelijk zal zijn. Ik meen ook begrepen te hebben dat men in de kwantumfysica wel rekening houdt met de meest minuscule invloeden op allerlei processen, in tegenstelling met de meer ‘ruwe’ fysica van Newton, die abstractie maakt van allerlei (beperkte) krachten die (bijna) geen invloed hebben op de uitkomst van gebeurtenissen, zoals de banen van de sterren.
Het derde deel gaat een andere kant uit. Vertrekkend van complexe adaptieve systemen (bijvoorbeeld de mens) onderzoekt de auteur hoe natuurlijke selectie druk uitoefent op hun evolutie en op het creatief denkproces, wat kritisch denken is en hoe het afwijkt van bijgeloof en onnauwkeurig denken. Darwin en Dawkins (hoewel deze laatste niet vernoemd wordt) zijn hier nooit veraf.
Het laatste deel staat in schril contrast met de grotendeels zuiver wetenschappelijke aanpak van de andere. Hier spreekt de auteur zich meer uit over wat er zou moeten gedaan worden, bijvoorbeeld om de biodiversiteit in stand te houden, of om de culturele diversiteit als een uiterst waardevol gegeven te bewaren. Hoe moet het verder met het leven op aarde?
Lieve lezer, dit was geen gemakkelijk boek, een echte uitdaging zelfs. Maar zoals Bart zegt: nil volentibus arduum, niets is lastig voor wie echt wil. Ik ben van mening dat je veel beter één boek als dit kan lezen dan een leven lang de oppervlakkige prietpraat die je dagelijks in de krant vindt. De belangrijkste reden daarvoor is, dat je bij Murray Gell-Mann zeker bent dat je te doen hebt met een van de knapste koppen die er ooit geweest zijn. Dat zo iemand de moeite genomen heeft om een boek te schrijven dat elke lezer met een gemiddelde intelligentie (en enig masochisme) met vrucht kan doornemen, daarvoor moeten we hem dankbaar zijn.
Ik heb het even nagekeken: er is een Nederlandse vertaling! Murray Gell-Mann, De quark en de jaguar. Avonturen in eenvoud en complexiteit, uitg. Contact, Amsterdam, ISBN 90-254-0049-3.



















