Pagina 7 van 22- DEEL 2 -
TIJD, RUIMTE EN VERANDERING
5. Revolutie in de fysica
Tweeduizend jaar geleden werd gedacht dat de wetten van het heelal volledig werden bestreken door de meetkunde van Euclides. Er viel niets meer over te zeggen. Dit is de illusie van elke periode. Gedurende een lange tijd na de dood van Newton dachten wetenschappers dat hij het laatste woord had gezegd over de natuurwetten. Laplace klaagde erover dat er maar één heelal was en dat Newton het geluk had gehad om al zijn wetten te ontdekken. Gedurende tweehonderd jaar werd Newtons deeltjestheorie van het licht algemeen aanvaard tegenover de theorie, naar voren gebracht door de Nederlandse natuurkundige Christiaan Huygens (1629-95), dat licht een golf was. De deeltjestheorie werd vervolgens tegengesproken door de Fransman J.B.L. Foucault. Newton had voorspeld dat het licht, terwijl het zich tegen 300.000 kilometer per seconde voortbeweegt door de lege ruimte, zich nog sneller zou moeten voortbewegen in water. De aanhangers van de golftheorie voorspelden een lagere snelheid en kregen gelijk.
De grote doorbraak voor de golftheorie werd echter bewerkstelligd door de uitmuntende Schotse wetenschapper James Clerk Maxwell in de laatste helft van de 19e eeuw. Maxwell baseerde zich in eerste instantie op het experimentele werk van Michael Faraday, die de elektromagnetische inductie ontdekte en de eigenschappen van de magneet onderzocht, met zijn twee polen, noord en zuid, die onzichtbare krachten bevat die zich uitstrekken tot de uiteinden van de aarde. Maxwell gaf aan deze proefondervindelijke ontdekkingen een algemene vorm door ze om te zetten in wiskundige modellen. Zijn werk gaf aanleiding tot de ontdekking van het veld, waarop Einstein later zijn algemene relativiteitstheorie baseerde. De ene generatie bouwt voort op de andere, waarbij ze vroegere ontdekkingen zowel negeren als bewaren, ze voortdurend uitdiepen en hen een algemenere vorm en inhoud verlenen.
Zeven jaar na de dood van Maxwell ontdekte Heinrich Rudolf Hertz (1857-94) voor het eerst elektromagnetische golven zoals voorspeld door Maxwell. De deeltjestheorie, die stand had gehouden sedert Newton, scheen te worden tegengesproken door de elektromagnetica van Maxwell. Opnieuw dachten de wetenschappers over een theorie te beschikken die in staat was alles te verklaren. Er waren slechts nog enkele vragen die moesten worden opgehelderd en dan zouden we echt alles weten wat er te weten valt over de werking van het universum. Natuurlijk waren er wel een paar vervelende afwijkingen, maar dat leken maar kleine details die veilig opzij geschoven konden worden. Enkele decennia later bleken deze ‘kleinere’ afwijkingen echter te volstaan om het hele bouwwerk omver te gooien en een ware wetenschappelijke revolutie te ontketenen.
Golven of deeltjes?
Iedereen weet wat een golf is. Het is een vaak voorkomend verschijnsel dat meestal met water wordt geassocieerd. Net zoals golven veroorzaakt kunnen worden door een eend die over de oppervlakte zwemt van een meer, kan een geladen deeltje, bijvoorbeeld een elektron, een elektromagnetische golf veroorzaken wanneer het zich door de ruimte beweegt. De trillende bewegingen van het elektron verstoren de elektrische en magnetische velden en veroorzaken voortdurend golven, te vergelijken met de rimpels op een vijver. Natuurlijk is dit maar een analogie bij benadering. Er is een fundamenteel verschil tussen een golf in het water en een elektromagnetische golf. Deze laatste heeft geen behoefte aan een samenhangend medium zoals water om doorheen te reizen. Een elektromagnetische trilling is een periodieke storing die zichzelf voortbeweegt doorheen de elektrische structuur van materie. De vergelijking kan echter helpen het idee te verduidelijken.
Het feit dan we golven niet kunnen zien, betekent niet dat hun aanwezigheid niet kan worden waargenomen in het dagelijkse leven. We hebben de onmiddellijke ervaring van lichtgolven, radiogolven en zelfs X-stralen. Het enige verschil ligt in hun frequentie. We weten dat een golf op het water een drijvend voorwerp sneller of trager op en neer zal laten dobberen naargelang de intensiteit van de golf, vergelijken we maar de rimpels veroorzaakt door een eend met de golven veroorzaakt door een speedboat. Op dezelfde manier zullen de trillingen van de elektronen in verhouding staan tot de intensiteit van de lichtgolf.
De vergelijkingen van Maxwell, ondersteund door de experimenten van Hertz en anderen, verschaften een sterk bewijs voor de theorie dat licht uit golven bestaat met een elektromagnetisch karakter. Bij de eeuwwisseling echter stapelde het bewijsmateriaal dat deze theorie verkeerd was zich meer en meer op. In 1900 had Max Planck aangetoond dat de klassieke golftheorie voorspellingen deed die niet in de praktijk werden aangetoond. Hij suggereerde dat het licht in discrete deeltjes of ‘pakketten’ (quanta) kwam. De situatie werd verder gecompliceerd door het feit dat verschillende experimenten verschillende zaken aantoonden. Er kon worden aangetoond dat een elektron een deeltje was door het te laten botsen tegen een fluorescerend scherm en vervolgens de hierdoor veroorzaakte flikkeringen waar te nemen; of door de sporen van elektronen te bekijken in een donkere kamer; of het kleine puntje dat verscheen op een ontwikkelde plaat van een fotograaf. Indien anderzijds twee gaten werden gemaakt in een scherm en elektronen binnen werden gelaten vanuit een enkele bron, veroorzaakten ze een interferentiepatroon, wat wees op de aanwezigheid van een golf.
Het eigenaardigste resultaat van al werd echter bereikt met het bekende ‘tweegleuvenexperiment’, waarbij een enkel elektron wordt afgevuurd op een scherm met twee gleuven erin en een fotografische plaat erachter bevestigd. Doorheen welke van de twee gaten ging het elektron? Het interferentiepatroon op de plaat is duidelijk een patroon van twee gaten. Dit bewijst dat het elektron door beide gaten moet zijn gegaan en vervolgens een interferentiepatroon heeft gemaakt. Dit druist in tegen alle wetten van het gezond verstand, maar het werd onbetwistbaar aangetoond. Het elektron gedraagt zich zowel als een deeltje als een golf. Het bevindt zich op twee (of meer dan twee) plaatsten tegelijkertijd en in verschillende toestanden van beweging tegelijkertijd!
“Laten we ons niet voorstellen,” zegt Banesh Hoffmann, “dat wetenschappers deze nieuwe ideeën met vreugdekreten aanvaardden. Ze bevochten ze en boden er weerstand tegen zoveel ze konden, waarbij ze allerhande vallen en alternatieve hypothesen uitvonden in vergeefse pogingen eraan te ontsnappen. Maar de verblindende paradoxen waren wat het licht betreft reeds aanwezig in 1905, en zelfs nog daarvoor, en niemand had de moed of het verstand ze op te lossen tot de komst van de nieuwe kwantummechanica. De nieuwe ideeën zijn zo moeilijk te aanvaarden omdat we ze ons instinctief nog steeds proberen voor te stellen als het ouderwetse deeltje, ondanks het onzekerheidsprincipe van Heisenberg. We krimpen nog steeds ineen als we ons een elektron voorstellen als iets dat in beweging is, maar mogelijk geen positie inneemt, of als iets dat een positie heeft, maar mogelijk niet zoiets heeft als beweging of rust”.[61]
Hier zien we de negatie van de negatie aan het werk. Op het eerste gezicht schijnt de cirkel rond te zijn. De deeltjestheorie over het licht van Newton werd tegengesproken door de golftheorie van Maxwell. Deze werd op haar beurt tegengesproken door de nieuwe deeltjestheorie van Planck en Einstein. Dit betekent echter geen terugkeer naar de oude theorie van Newton, maar een kwalitatieve sprong voorwaarts die een ware revolutie heeft teweeggebracht in de wetenschap. De hele wetenschap diende te worden herzien, met inbegrip van de wet van de zwaartekracht van Newton.
Deze revolutie maakte de vergelijkingen van Maxwell, die nog steeds voor een groot aantal toepassingen opgaan, niet ongeldig. Ze toonde enkel aan dat de ideeën van de klassieke mechanica buiten zekere grenzen niet langer van toepassing zijn. De fenomenen van de wereld van de subatomaire deeltjes kunnen niet begrepen worden met de methoden van de klassieke mechanica. Hier beginnen de ideeën van de kwantummechanica en de relativiteit te spelen. Gedurende het grootste gedeelte van de huidige eeuw werd de fysica gedomineerd door de theorie van de relativiteit en de kwantummechanica, die aanvankelijk werden verworpen door het wetenschappelijke establishment, dat zich koppig bleef vastklampen aan de oude standpunten. Er valt hier een belangrijke les te leren. Iedere poging om een ‘definitieve oplossing’ te geven voor onze kijk op het universum is gedoemd om te mislukken.
Kwantummechanica
De ontwikkeling van de kwantumfysica betekende een reusachtige stap voorwaarts voor de wetenschap en een beslissende breuk met het oude verlammende determinisme van de ‘klassieke’ fysica (de ‘metafysische’ methode zoals Engels het zou hebben genoemd). In plaats daarvan krijgen we een veel flexibeler, dynamischer, kortom, een meer dialectische kijk op de natuur. Te beginnen met de ontdekking door Planck van het bestaan van energie-quanta, wat aanvankelijk maar een klein detail leek, werd heel het aanzien van de fysica gewijzigd. Er ontstond een nieuwe wetenschap die het fenomeen van radioactieve transformatie kon verklaren en heel gedetailleerd de complexe gegevens van de spectroscopie kon analyseren. Ze leidde onmiddellijk tot de oprichting van een nieuwe wetenschap: de theoretische scheikunde, die in staat was voorheen onoplosbare vraagstukken op te lossen. Zodra het nieuwe standpunt werd aanvaard, werden over het algemeen een hele reeks theoretische moeilijkheden uitgeschakeld. De nieuwe fysica bracht de overdonderende krachten aan het licht die vervat zitten in de atomaire kern. Dit gaf onmiddellijk aanleiding tot de ontginning van kernenergie, de weg naar de potentiële vernietiging van de planeet, of het perspectief van ongedroomde en oneindige overvloed en sociale vooruitgang op basis van het vreedzame gebruik van kernfusie. De algemene relativiteitstheorie van Einstein verklaart waarom massa en energie equivalenten zijn. Indien de massa van een voorwerp bekend is, wordt ze energie indien we ze vermenigvuldigen met het kwadraat van de lichtsnelheid.
Einstein toonde aan dat licht, waarvan tot dan toe gedacht werd dat het een golf was, zich gedroeg als een deeltje. Licht was met andere woorden enkel een andere vorm van materie. Dit werd in 1919 bewezen toen werd aangetoond dat licht buigt onder invloed van de zwaartekracht. Louis de Broglie (1892-1981) wees er later op dat materie, waarvan gedacht werd dat ze uit deeltjes bestond, iets van de natuur van golven heeft. Er werd voor eens en altijd een einde gemaakt aan de scheiding tussen materie en energie. Materie en energie zijn... hetzelfde. Dit betekende een grote vooruitgang voor de wetenschap. Ook vanuit het standpunt van het dialectisch materialisme zijn materie en energie hetzelfde. Engels beschreef energie (‘beweging’) als “de bestaanswijze van, de inherente eigenschap van materie”.[62]
Het meningsverschil dat de deeltjesfysica gedurende vele jaren domineerde, of subatomaire deeltjes zoals fotonen en elektronen nu golven of deeltjes waren, werd uiteindelijk uitgeklaard door de kwantummechanica, die uitlegt waarom subatomaire deeltjes zich kunnen gedragen als een golf of als een deeltje, en dit ook doen. Net als een golf veroorzaakt licht interferenties, maar een lichtfoton stoot ook alle elektronen af, net als een deeltje. Dit druist in tegen de wetten van de formele logica. Hoe kan het ‘gezond verstand’ aanvaarden dat een elektron op twee plaatsen tegelijkertijd kan zijn? Of zich zelfs kan bewegen aan ongelooflijke snelheden in verschillende richtingen op hetzelfde moment? Dat licht zowel eigenschappen vertoont van deeltjes als van golven, werd beschouwd als een ontoelaatbare tegenstelling. De pogingen om de tegenstrijdige fenomenen van de subatomaire wereld te verklaren door middel van de formele logica leidt ertoe dat men het rationele denken volledig de rug toekeert. In zijn besluit van een werk dat de kwantumrevolutie behandelt, is Banesh Hoffmann in staat om het volgende te schrijven:
“Hoeveel meer zullen we dan verbaasd staan over de wonderlijke krachten van God die de hemel en de aarde creëerde uit een oerwezen van dergelijke volmaakte subtiliteit waarmee hij breinen en geesten modelleerde met de goddelijke gift van helderziendheid om zijn mysteriën te doorgronden. Indien de geest van slechts Bohr of Einstein ons verbaast over zijn macht, hoe kunnen we dan ook maar beginnen de glorie van God te verheerlijken die ze creëerde?” [63]
Jammer genoeg is dit geen alleenstaand geval. Een groot gedeelte van de moderne literatuur over wetenschap, met inbegrip van veel materiaal dat door wetenschappers zelf werd geschreven, is hevig doortrokken van dergelijke mystieke, religieuze of quasi-religieuze nonsens. Dit is een direct resultaat van de idealistische filosofie, die door een groot gedeelte van de wetenschappers bewust of onbewust werd aangenomen.
De wetten van de kwantummechanica gaan in tegen het ‘gezond verstand’ (namelijk de formele logica), maar zijn volledig in overeenstemming met het dialectisch materialisme. Neem bijvoorbeeld het begrip van een punt. Alle traditionele meetkunde is afgeleid uit een punt, dat vervolgens een lijn wordt, een vlak, een kubus enzovoort. Toch toont nadere waarneming aan dat een punt niet bestaat.
Het punt wordt beschouwd als de kleinste uitdrukking van ruimte, iets wat geen dimensie heeft. In werkelijkheid bestaat zo’n punt uit atomen, elektronen, kernen, fotonen en zelfs nog kleinere deeltjes. Uiteindelijk verdwijnt het in een rusteloze stroom van warrelende kwantumgolven. En er komt geen einde aan dit proces. Het is dus helemaal geen vast ‘punt’. Dit is het ultieme antwoord aan de idealisten die perfecte ‘vormen’ proberen te vinden die zogezegd ‘voorbij’ de waarneembare materiële realiteit liggen. De enige ‘ultieme realiteit’ is het oneindige, eeuwige, steeds veranderende materiële universum, dat veel wonderlijker is in zijn eindeloze variëteit van vormen en processen dan de meest fabelachtige sciencefictionavonturen. In plaats van een vaste plaats, een ‘punt’, hebben we te maken met een proces, een nooit eindigende stroom. Elke poging om hier een grens op te leggen in de vorm van een begin of einde zal onvermijdelijk falen.
Verdwijning van materie?
Lang voor de ontdekking van de relativiteit had de wetenschap twee fundamentele principes ontdekt, namelijk het behoud van energie en het behoud van massa. Het eerste werd in de 17e eeuw uitgewerkt door Leibniz en vervolgens in de 19e eeuw verder ontwikkeld als een logisch gevolg van een principe uit de mechanica. Lang hiervoor ontdekte de primitieve mens in de praktijk het principe van de equivalentie van arbeid en hitte, toen hij vuur maakte door wrijving en op die manier een zekere hoeveelheid energie (arbeid) omzette in hitte. Aan het begin van deze eeuw werd ontdekt dat massa enkel een van de vormen is van energie. Een deeltje materie is niets meer dan energie die zeer geconcentreerd en gelokaliseerd is. De hoeveelheid energie die geconcentreerd zit in een deeltje staat proportioneel in verhouding tot zijn massa en de totale hoeveelheid energie blijft steeds dezelfde. Het verlies van een soort van energie wordt gecompenseerd door het winnen van een ander soort van energie. Terwijl ze voortdurend van vorm verandert, blijft energie niettemin constant.
De revolutie die Einstein had ontketend, bestond erin dat hij aantoonde dat massa zelf een ontzettend grote hoeveelheid energie bevat. De equivalentie tussen massa en energie wordt uitgedrukt door de formule B = mc2, waarbij c de lichtsnelheid uitdrukt (ongeveer 300.000 kilometer per seconde), B de energie is die zich bevindt in het in rust verkerende fysieke lichaam en m zijn massa is. De energie die vervat zit in de massa m is gelijk aan deze massa, vermenigvuldigd met het kwadraat van de zeer hoge lichtsnelheid. Massa is dus een uiterst geconcentreerde vorm van energie, waarvan de kracht uitgedrukt kan worden door het feit dat de energie die vrijkomt bij een nucleaire explosie minder is dan een tiende van een procent van de massa die wordt omgezet in energie. Normaal gezien wordt die gigantische hoeveelheid energie die opgesloten zit in de massa niet uitgedrukt en blijft ze daarom onopgemerkt. Maar wanneer de processen binnen de kern een kritisch punt bereiken, komt een gedeelte van de energie vrij als kinetische energie.
Aangezien massa slechts een van de vormen is van energie, kunnen materie en energie noch gecreëerd, noch vernietigd worden. Anderzijds zijn de vormen van energie uiterst gevarieerd. Wanneer bijvoorbeeld protonen zich in de zon verenigen en heliumkernen vormen, komt er nucleaire energie vrij. Dit zal zich aanvankelijk uitdrukken als de kinetische energie van beweging van kernen, die bijdraagt tot de warmte-energie van de zon. Een gedeelte van deze energie wordt door de zon uitgezonden in de vorm van fotonen, pakketjes van elektromagnetische energie. Deze laatste worden op hun beurt door het proces van fotosynthese omgezet in en opgeslagen als chemische energie in planten, die op haar beurt wordt opgenomen door de mens, die planten eet of dieren die zich hebben gevoed met planten teneinde warmte en energie te leveren voor hun spieren, bloedcirculatie, hersenen enzovoort.
De wetten van de klassieke fysica kunnen over het algemeen niet worden toegepast op de processen op het subatomaire niveau. Er is echter een wet die geen uitzondering kent in de natuur: de wet van het behoud van energie. Natuurkundigen weten dat noch een positieve noch een negatieve lading gecreëerd kan worden uit het niets. Dit gegeven wordt uitgedrukt door de wet van het behoud van elektrische lading. Bij het voortbrengen van een bètadeeltje, geeft het verdwijnen van het neutron (dat geen lading heeft) bijgevolg aanleiding tot een paar deeltjes met tegengestelde ladingen, een positief geladen proton en een negatief geladen elektron. Samen genomen hebben de twee nieuwe deeltjes een gecombineerde elektrische lading die gelijk is aan nul.
Indien we het omgekeerde proces in beschouwing nemen, namelijk wanneer een proton een positron uitstoot en in een neutron verandert, is de lading van het oorspronkelijke deeltje (het proton) positief en is het resulterende paar deeltjes (het neutron en het positron) samen positief geladen. Bij al deze ontelbare veranderingen wordt de wet van het behoud van elektrische lading strikt aangehouden, net als alle andere wetten van behoud. Zelfs niet de kleinste fractie energie wordt gecreëerd of vernietigd. Noch zal een dergelijk fenomeen ooit plaatsvinden.
Wanneer een elektron en zijn antideeltje, het positron, zichzelf vernietigen, ‘verdwijnt’ hun massa, wat betekent dat ze wordt omgezet in twee lichtdeeltjes (fotonen) die in tegengestelde richtingen uiteenvliegen. Deze hebben echter dezelfde totale energie als de deeltjes van waaruit ze gekomen zijn. Massa-energie, lineaire impuls en elektrische lading worden behouden. Dit fenomeen heeft niets gemeen met verdwijning in de zin van vernietiging. Dialectisch gezien worden het elektron en het positron genegeerd en behouden tegelijkertijd. Materie en energie (die enkel twee manieren zijn om hetzelfde te zeggen) kunnen niet worden vernietigd, enkel omgezet.
Vanuit het standpunt van het dialectisch materialisme is materie de objectieve realiteit die ons via onze zintuigen wordt aangereikt. Dit omvat niet alleen ‘vaste’ voorwerpen, maar ook licht. Fotonen zijn net zo goed materie als elektronen en positronen. Massa wordt voortdurend omgezet in energie (met inbegrip van licht, dat tenslotte uit fotonen bestaat) en energie in massa. De ‘vernietiging’ van een positron en een elektron brengt een paar fotonen voort, maar we zien evenzeer het omgekeerde proces: wanneer twee fotonen elkaar ontmoeten kunnen een elektron en een positron worden voortgebracht, op voorwaarde dat de fotonen over voldoende energie beschikken. Dit wordt soms voorgesteld als de schepping van materie ‘uit het niets’. Dit is echter niet het geval. Wat we hier zien is noch de vernietiging noch de schepping van iets, maar de voortdurende omzetting van materie in energie, en omgekeerd. Wanneer een foton tegen een atoom botst, houdt het op een foton te zijn. Het verdwijnt, maar veroorzaakt een verandering in het atoom: een elektron springt van een bepaalde baan naar een hoger energieniveau. Ook hier doet het omgekeerde proces zich voor. Wanneer een elektron terugvalt naar een lager energieniveau, komt een foton tevoorschijn.
Het proces van voortdurende verandering die de wereld op het subatomaire niveau kenmerkt, is een frappante bevestiging van het feit dat dialectiek niet alleen maar een subjectieve uitvinding is van de geest, maar in werkelijkheid overeenkomt met objectieve processen die plaatsgrijpen in de natuur. Dit proces is onophoudelijk en voor eeuwig aan de gang. Het is een concrete illustratie van het feit dat materie niet vernietigd kan worden – precies het tegenovergestelde van wat de bedoeling was te bewijzen.
‘Bouwstenen van de materie’?
Eeuwenlang hebben wetenschappers tevergeefs geprobeerd om de ‘bouwstenen van de materie’, het ultieme kleinste deeltje, te ontdekken. In de 19e eeuw dachten ze het gevonden te hebben met het atoom (wat in het Grieks “wat niet gedeeld kan worden” betekent). De ontdekking van subatomaire deeltjes deed de natuurkundigen dieper doordringen tot de structuur van de materie. In 1928 dachten wetenschappers dat ze de kleinste deeltjes gevonden hadden: protonen, elektronen en fotonen. De hele materiële wereld werd verondersteld samengesteld te zijn uit deze drie. Vervolgens werd dit idee gekelderd door de ontdekking van het neutron, het positron, het deuteron en een hele reeks andere, steeds kleinere deeltjes, met een steeds vluchtiger bestaan: neutrino’s, pi-mesonen, mu-mesonen, k-mesonen en vele andere. De levensduur van sommige van deze deeltjes is zo vluchtig – misschien een miljardste van een seconde – dat ze beschreven werden als ‘virtuele deeltjes’, iets wat totaal ondenkbaar was in het pre-kwantumtijdperk.
Het tauon bestaat maar gedurende een triljoenste van een seconde, vooraleer het uiteenvalt in een muon en dan in een elektron. Het neutrale pion is zelfs nog vluchtiger en valt uiteen in minder dan een quadriljoenste van een seconde om een paar gammastralen voort te brengen. Deze gamma’s bereiken echter een gezegende oude leeftijd in vergelijking met andere die slechts een levensduur hebben van een honderdste van een microseconde. Sommigen, zoals het neutrale sigmadeeltje, vallen uiteen na een honderd triljoenste van een seconde. In de jaren 1960 werd dit zelfs nog overtroffen door de ontdekking van deeltjes die zo vluchtig zijn dat hun bestaan enkel vastgesteld kon worden vanuit de noodzaak hun residuen te verklaren. De halveringstijd van deze deeltjes bedraagt enkele triljoensten van een seconde. Ze staan bekend als resonante deeltjes. Zelfs dat was niet het einde van het verhaal.
Achteraf werden nog meer dan 150 nieuwe deeltjes ontdekt, die hadronen worden genoemd. De situatie was zeer onoverzichtelijk aan het worden. De Amerikaanse natuurkundige Murray Gell-Mann probeerde de structuur te verklaren van subatomaire deeltjes en vermoedde het bestaan van nog andere, meer fundamentele deeltjes, de quarks, die eens te meer werden ingehuldigd als ‘de ultieme bouwstenen van de materie’. Volgens de theorie van Gell-Mann waren er zes verschillende soorten quarks en was de quarkfamilie vergelijkbaar met een zes leden tellende familie van lichtere deeltjes, gekend als leptonen. Alle materie werd nu verondersteld te zijn samengesteld uit deze twaalf deeltjes. Zelfs deze door de wetenschap tot zover gekende basisvormen van materie vertonen dezelfde tegenstrijdige eigenschappen die we overal in de natuur waarnemen, in overeenstemming met de dialectische wet van de eenheid van tegengestelden. Ook quarks bestaan in paren en hebben een positieve en negatieve lading, hoewel die wordt uitgedrukt in breuken.
Al heeft ervaring aangetoond dat materie geen grenzen kent, blijven wetenschappers doorgaan met de zoektocht naar de ‘bouwstenen van de materie’. Dergelijke uitdrukkingen zijn de sensationele hersenspinsels van journalisten en bepaalde wetenschappers met een overdreven ambitie om zichzelf op te werken. Anderzijds is de zoektocht naar steeds kleinere deeltjes ongetwijfeld een wetenschappelijke activiteit die dient om onze kennis van de werking van de natuur te verdiepen. Toch krijgt men de indruk dat sommigen onder hen echt geloven dat het mogelijk is om een soort ultieme grens van de realiteit te bereiken waarachter niets overblijft om ontdekt te worden.
De quark wordt verondersteld de laatste te zijn van de twaalf subatomaire ‘bouwstenen’ die aan de basis zouden liggen van alle materie. “Het opwindende is dat dit het laatste stukje materie is zoals wij het kennen, zoals voorspeld door de kosmologie en het Standaardmodel van de deeltjesfysica, volgens David Schramm. ‘Het is het laatste stukje van de puzzel’”.[64] De quark is dus het ‘ultieme deeltje’. Het is zogezegd een elementair deeltje dat geen structuur bezit. Hetzelfde werd in het verleden echter gezegd over het atoom. Vervolgens over het proton enzovoort. Bijgevolg kunnen we vol vertrouwen voorspellen dat er in de toekomst nog meer ‘elementaire’ vormen van materie ontdekt zullen worden. Het feit dat de huidige stand van onze kennis en technologie ons niet in staat stelt om de eigenschappen van de quark vast te stellen, geeft ons niet het recht te beweren dat hij geen structuur heeft. De eigenschappen van de quark moeten nog steeds verder onderzocht worden en er is geen reden om aan te nemen dat dit niet zal gebeuren en zal resulteren in een nog verdere uitdieping van de eindeloze eigenschappen van materie. Dat is de manier waarop de wetenschap steeds vooruitgang heeft geboekt. De zogenaamde onoverbrugbare grenzen van de kennis die door de ene generatie worden getrokken, worden doorbroken door de volgende, en dat door de eeuwen heen. De totaliteit van alle voorgaande ervaringen suggereert dat dit dialectische proces van de vooruitgang van de menselijke kennis zo oneindig is als het oneindige heelal zelf.
Voetnoten
[61] B. Hoffmann, The Strange Story of the Quantum, p. 147.
[62] Engels, Dialectics of Nature, p. 92.
[63] B. Hoffmann, op. cit., pp. 194-5.
[64] Financial Times, 1/4/94, onze cursivering.
De rede in opstand: marxistische filosofie en moderne wetenschappen - 5. Revolutie in de fysica
