Quantummechanica is echt overal

‘Als je denkt dat je de quantummechanica begrijpt, dan heb je het niet begrepen.’ Dat stelde de beroemde natuurkundige Richard Feynman. Tegen deze stelling komt Volkskrantredacteur Martijn van Calmthout in het geweer in zijn in april verschenen Echt Quantum.

Volgens hem hebben veel natuurkundigen de theorie sinds haar ontstaan begin vorige eeuw bijna systematisch als ‘mysterieus’ en ‘spookachtig’ bestempeld. Door dit stigma denken mensen dat de quantummechanica een ver-van-hun-bed-show is. Van Calmthout wil met zijn boek juist laten zien dat het omgekeerde waar is: quantum is doodgewoon en vormt de basis voor moderne elektronica tot zelfs essentiële processen in de natuur.

Hij begint bij het begin: de geboorte van de quantummechanica zo’n honderd jaar geleden. En daarvoor reist Van Calmthout af naar Brussel, de plek waar regelmatig bijeenkomsten werden gehouden voor de grondleggers van de theorie (zie de foto hieronder). Hij zetelt in de lobby van Hotel Métropole voor een fictief interview met twee van de hoofdrolspelers: Albert Einstein en Niels Bohr.

De drie heren gaan terug in de tijd, naar het begin van de twintigste eeuw toen voorzichtig duidelijk werd dat de natuur op extreem kleine schaal andere wetten volgt dan de wereld die we gewend zijn. Dat begint met de Duitse natuurkundige Max Planck die in 1901 een theorie opstelt die het spectrum van zogenoemde zwarte stralers verklaart. Hij maakt gebruik van de aanname dat energie van deeltjes slechts bepaalde waarden kan hebben: zogenoemde ‘quanta’, de naamgevers van de quantumtheorie.

Ook proeven met het foto-elektrisch effect zijn uitsluitend te verklaren met quantummechanica. Hiervoor ontvangt Einstein in 1922 een Nobelprijs. Bohr bedenkt een werkend model van de opbouw van een atoom op basis van de quantummechanica. Werner Heisenberg stelt dat je nooit exact de plek en snelheid van een deeltje kunt weten en Louis de Broglie komt met het inzicht dat deeltjes óók als golven gezien kunnen worden.

Van quantumtheorie naar toepassing

Het boek beweegt gaandeweg naar de toepassingen van quantummechanica, en dat zullen er veel meer zijn dan menig lezer vermoedt. Hier raakt Echt Quantum de kernboodschap. Van Calmthout wil laten zien dat quantummechanica niet slechts een theorie is die wordt gebruikt door de knapste koppen in de wereld, maar een die al breed wordt toegepast door zowel de mens als de natuur.

Wat dacht je van halfgeleiders, die de basis vormen voor de schakelingen in processors van computers, smartphones en andere apparaten? Het is de quantummechanica die de basis legt voor de theorie van de silicium-transistor die in 1947 werd uitgevonden.