'Er kan niemand meer in! Het wordt onverantwoord.' De gebouwbeheerder probeert de mensen tegen te houden, maar tevergeefs. Van de anders zo betonnen toren vier in EL/TN gaat die laatste woensdag in februari een onweerstaanbare charme uit. Hét zwaargewicht van de Nederlandse natuurkunde, Gerard 't Hooft, geeft er zijn Nobellezing A confrontation with infinity. Een powerpointshow vol verwijzingen naar het erfgoed van Alfred Nobel. Onder in beeld prijkt een intrigerend lontje dat gedurende de lezing een staaf dynamiet nadert. De geleerde praat over explosieve wiskunde.
't Hooft laat zien hoe de differentiaalrekening van Newton en Leibniz op het niveau van elementaire deeltjes faalt. In eerste instantie lijkt het een 'piece of cake' om deze wiskundige techniek op de allerkleinste bouwstenen der natuur toe te passen: de afmetingen worden steeds kleiner gemaakt, met als limiet een puntdeeltje. Maar de eenvoud bedriegt. Het deeltje krijgt vanwege het zogenaamde 'vacuüm polarisatie effect' een oneindige massa, of erger nog, een oneindige negatieve massa.
Newton en Leibniz verlaten hier definitief het toneel. 'Je kunt nu proberen de wiskunde op te poetsen,' betoogt 't Hooft, 'maar daar schiet je niks mee op. De fysica erachter klopt gewoon niet. We moeten op zoek naar een theorie die niet opblaast.'
Samen met Martinus Veltman liet hij aan het eind van de jaren zestig zijn oog vallen op de Yang-Mills theorie, die destijds door vrijwel niemand als een serieuze kandidaat werd gezien. Tot ieders verbazing slaagde het tweetal erin aan te tonen dat alle oneindigheden in deze theorie keurig tegen elkaar wegvielen. Het resultaat: een accurate beschrijving van de elementaire deeltjes inclusief hun massa en, dertig jaar na dato, de Nobelprijs.
Maar er is meer. De theorie voorspelt bovendien het bestaan van nog nooit waargenomen Higgs-bosonen. 't Hooft schetst een potentiaal in de vorm van een Mexicaanse hoed en tovert er pardoes een Higgs-deeltje uit tevoorschijn. Het deeltje is een onmisbaar element van de theorie. De experimentele bevestiging echter vergt een kolossale deeltjesversneller en zal zeker nog tot 2005 op zich laten wachten. 'Als het deeltje niet bestaat wordt de hoed singulier', legt't Hooft uit, 'en is het mogelijk dat we met meerdere, of zelfs oneindig veel bosonen te maken krijgen.' Het publiek knikt instemmend.
Het lontje nadert de TNT. Op de valreep toont 't Hooft nog een duizelingwekkend schema van het huidige standaardmodel, waarin alle elementaire deeltjes en drie van de vier natuurkrachten (de sterke, zwakke en elektromagnetische) zijn ondergebracht. De grote afwezige is de gravitatie, de kracht die het hele universum bijeenhoudt. In de gepowerpointe Big Bang valt alles - zij het voor even - op zijn plaats: in de oerknal waren de vier krachten één. Maar nog niet in de moderne natuurkunde.
Na afloop van de lezing bedankt gastheer Ko van der Weele alle aanwezigen. 'Deze recordopkomst is, om veiligheidsredenen alleen al, nooit meer te breken', glundert hij. En passant attendeert hij het publiek op de spreker van de volgende maand.
Terwijl de honderden toehoorders zich een weg naar buiten banen stapt een student op 't Hooft af. 'Ik heb ook een unificatietheorie bedacht, maar ik heb moeite 'm gepubliceerd te krijgen. Zou u hem even willen goedkeuren? Met uw handtekening eronder lukt het vast wel.' 't Hooft werpt een blik op het manuscript. 'Gaat dit eigenlijk wel over natuurkunde?' mompelt hij, 'ik zie hier iets over meisjes staan.' Hij verwijst de student tenslotte naar een literair tijdschrift.
Na de confrontatie met het oneindige en de unificerende student nipt 't Hooft aan een glaasje port in de rustige Drienerburght. Hij is tevreden met zijn prijs. Het geld staat op de bank, voorlopig nog zonder duidelijke bestemming. Een wereldreis zal het niet worden; voor zijn werk reist hij immers al genoeg.
'Andere Nobelprijswinnaars hebben mij gewaarschuwd dat de prijs een vol jaar kost. Je staat voortdurend in de schijnwerpers'. Hij was weliswaar reeds de nodige aandacht gewend - zijn curriculum vitae is doorspekt met prestigieuze prijzen en eredoctoraten - maar de Nobelprijs slaat alles. 'Toch is het geen verloren jaar. Ik zie het als welkome afwisseling. Het is prettig om lezingen over mijn vroegere werk te geven en bovendien is het een goed moment om pas op de plaats te maken.'
De fysica van de elementaire deeltjes zit namelijk in een impasse. De cruciale stap, de integratie van de zwaartekracht in het standaardmodel, is hels moeilijk en kan eigenlijk niet goed gezet worden zonder aanvullende experimentele gegevens. Deze laten echter op zich wachten.
Over experimenten gesproken, op de webpagina van 't Hooft is te zien dat hijzelf het veldwerk ook niet schuwt. Vorig jaar trok hij erop uit om de zonsverduistering te fotograferen. 'Ongelofelijk, hoe groot en energierijk de uitspattingen in de zonnecorona waren.'
Volgens 't Hooft hebben sommigen van zijn Nobelcollega's moeite het oude niveau vast te houden. Er zijn er ook die stoppen, net alssporters op het hoogtepunt van hun carrière. 't Hooft niet, want hij is nog immer nieuwsgierig. 'Waar komen de natuurconstanten vandaan? Waarom hebben die de waarde zoals wij die kennen? Wat gebeurt er als je een zwart gat piepklein maakt?' Hij zit nog vol met vragen waarop de hedendaagse fysica geen antwoord heeft. De grootste uitdaging ziet hij in het probleem van de quantumgravitatie, de zwaartekracht op het niveau van de elementaire deeltjes. 'Er is wel een suggestie gedaan in de vorm van de snarentheorie, maar of die bevredigend is?' Tijdens zijn lezing parodieerde 't Hooft deze theorie met een koorddansend stripfiguurtje. 'Aan de snarentheorie kleven een aantal fundamentele problemen. Er ontbreekt nog iets essentieels.'
Als 't Hooft het laatste stukje van de puzzel vindt en daarmee de vier natuurkrachten weet te unificeren, is hij dan in staat alles in de wereld verklaren? Ook waarom een kikker groen is? In het verleden is hij hierop fel aangevallen door zijn collega Ad Lagendijk, die het idee van een Theorie van Alles arrogant vond. 't Hooft: 'Ik heb nooit beweerd uit te kunnen rekenen waarom een kikker groen is. Het ging om niets anders dan de aloude discussie over het reductionisme. Het idee daarachter onderschrijf ik nog steeds - hoewel ik daarin betrekkelijk alleen sta.'
'De ervaring leert dat alle natuurverschijnselen te ontleden zijn, op steeds fundamenteler niveau, net zolang tot je bij de elementaire deeltjes terechtkomt. Van daaruit kun je in principe weer langs de ladder omhoog klimmen naar de macroscopische wereld van de groene kikker. Vaak wordt hieruit de conclusie getrokken dat de natuurkundige alles denkt te kunnen uitrekenen en disciplines als scheikunde en biologie eigenlijk maar overbodig vindt.'
'Dat is natuurlijk onzin,' vervolgt 't Hooft, 'want in praktijk is die ladder veel te complex om te beklimmen. Neem bijvoorbeeld de scheikunde. In theorie valt ieder scheikundig proces te beschrijven in termen van de elektronen. In praktijk echter kunnen we één elektron redelijk beschrijven, bij meerdere wordt het rekenwerk onmogelijk ingewikkeld. Derhalve kun je het reductionisme niet gebruiken om de problemen van zo'n vakgebied op te lossen.'
'Wat ik destijds met die groene kikker wilde zeggen is dat het reductionisme formeel mogelijk is, niet praktisch. Helaas is dat verkeerd begrepen en is de kikker een eigen leven gaan leiden.'
Naast groene kikkers houdt 't Hooft zich ook bezig met wijndiefjes, wandelende spijkers en hengelspinnen. Op zijn website prijkt een merkwaardige collectie diertjes uit het Technozoicum en Polluticum. Deze toekomstwezens hebben zich op creatieve manier aan hun veelal vervuilde omgeving aangepast.
Zo leeft het wijndiefje (zie afbeelding) in de buurt van kroegen waar hij met zijn krulstaart flessen ontkurkt. De reak-tor is een kevertje dat gespecialiseerd is in het traceren van nucleair afval. Dit speurt hij op met zijn tot Geigerteller geëvolueerde voelsprietjes.Zijn maagdarmkanaal werkt als kernreactor. Uit deze bonte en tamelijk bizarre fauna blijkt wederom eigenzinnigheid. Waar anderen bij het woord evolutie steevast aan het verre verleden denken, doet 't Hooft het precies andersom en blikt de toekomst in.
Ook in de wetenschap gaat 't Hooft zijn eigen weg. Van de honderdzestig titels op zijn publicatielijst zijn er slechts veertien met anderen geschreven. Op de vraag of hij zichzelf als Einzelgänger ziet aarzelt hij even. 'Blijkbaar doe ik dingen graag alleen. Misschien komt dat doordat mijn ideeën vaak wat apart zijn.' Zelfs met zijn promovendi schrijft hij zelden of nooit een gemeenschappelijk artikel. Hij laat ze liever vrij. Zo promoveerden ooit drie van hen op de door hem zelf bekritiseerde snarentheorie. 'Ik vind het niet nodig dat ze in het spoor van de promotor treden, ze moeten juist de ongebaande paden inslaan. Laat ze hun wilde en fantastische ideeën maar uitleven.' Het is alsof 't Hooft zichzelf beschrijft.
bij de AFBEELDING:
Het wijndiefje (Bacchus Deliriosus) uit het Polluticum. 'This parasite can be found near pubs. Fully equipped to open bottles and cans of all kinds, it can be quite a nuisance if your wine cellar happens to be infected by it.'
