Richard Feynman wordt gezien als een van de meest briljante en inspirerende fysici van de twintigste eeuw.
Hij groeide op in een buitenwijk van New York en was de slimheid zelve. Studeerde aan het Massachussets Institute of Technology (MIT) en promoveerde onder Wheeler aan Princeton University. Feynman trouwde in het geniep met een jeugdvriendin die ongeneeslijk ziek was. Bij wijze van alternatieve dienstplicht – om zich te onttrekken aan het oorlogsfront in Europa – raakte hij al op jonge leeftijd betrokken bij het beruchte ‘Manhattan Project’ in Los Alamos, waaruit de eerste atoombom voortkwam.

Na de oorlog was hij als docent achtereenvolgens verbonden aan Cornell University en Caltech. Hij kreeg een Nobelprijs voor de ontwikkeling van de quantumtheorie van de elektromagnetische verschijnselen (de Quantum electrodynamica: QED). Hij verwierf grote faam als docent: vele generaties fysici zijn grootgebracht met de Feynman Lectures, waarin het natuurkundige basiscurriculum op een zeer originele en inspirerende wijze vorm is gegeven. Zijn zeer ongedwongen stijl van schrijven en uitleggen was een eye-opener voor leken, studenten, maar ook voor collega’s. Aan formaliteiten, gewichtigdoenerij en bureaucratie had hij maling. Ook in zijn werk schuwde hij nodeloos formalisme. Fysische, vaak heuristische argumenten genoten de voorkeur. Een echte performer en science communicator: Science is great fun. Imagine you are this poor electron surfing along on this wave with almost the velocity of light.... The all american whizzkid. Let’s figure this out, let’s just do it.





MANHATTAN PROJECT

Iemand deelde donkere lasbrillen uit. Edward Teller smeerde zich in met zonnebrandolie en deed handschoenen aan. De makers van de bom moesten met hun gezicht naar de grond gaan liggen, met hun voeten in de richting van ground zero, twintig mijl verderop, waar het geval op een dertig meter hoge toren lag. Onderweg hadden drie bussen vol wetenschappers moeten stoppen, omdat één van hen zo misselijk geworden was dat hij in de bosjes moest braken. Een onweersbui hing dreigend boven de woestijn van Nieuw-Mexico.
In de verte tasten zoeklichten de lucht af, heen en weer zwaaiend tussen de wolken en de plaats waar de toren zich volgens Feynman moest bevinden. De glazen van zijn lasbril waren zo donker dat hij niet eens z’n zaklantaarn kon zien. ‘Weg met dat ding’, besloot hij. De groep die daar verspreid over Campania Hill stond, deed hem denken aan mensen in een bioscoop met van die stereoscopische brillen op. Hij liep naar een jeep en ging op de voorbank zitten, de voorruit zou genoeg bescherming bieden tegen de gevaarlijke ultraviolette straling...
Op 16 juli 1945, ’ s morgens om 5:29:45 uur, vlak voor de dageraad zijn grijze licht over de Jornada de Muerto (Reis van de dood) zou werpen, was er plotseling de verblindende lichtflits van de eerste atoombom. Een fractie van een seconde later lag Feynman op de bodem van de jeep en zag een paarse vlek voor zijn ogen. Maar de wetenschapper in hem dwong hem weer op te kijken. De aarde was wit als een vel papier: een vormloze tweedimensionale wereld. De lucht verkleurde van zilver naar oranje, het licht weerkaatste in de wolken die ontstonden achter de schokgolf. ‘Iets moet die wolken maken!’, dacht hij. Hier was een fantastisch experiment gaande. Hij zag het onverwachte schijnsel van de geïoniseerde lucht, waar moleculen door de enorme hitte van hun elektronen waren ontdaan. Hier lag de kiem van een herinnering die de getuigen een leven lang zou bijblijven. En toen scheen plotseling de zon, althans zo leek het. Otto Frisch beschreef het later als ‘een soort licht dat je niet met menselijke zintuigen of wetenschappelijke instrumenten kon bevatten’. En I.I. Rabi dacht ook niet aan ‘kaarslicht’ toen hij schreef: ‘It blasted , it pounced, it bored its way into you. It was a vision, which was seen with more then the eye’. Het licht steeg op en viel in stilte over de woestijnkom, en het bleef doodstil totdat de schokgolf zo’n honderd seconden na de ontsteking arriveerde. Een oorverdovende klap, alsof iemand vlakbij een schot loste. ‘Wat is dat?’, riep een geschrokken journalist van de NY Times die links van Feynman stond. ‘Dat is de bom!’ riep Feynman terug. Hij was 27 jaar, maar zag eruit als een jonge knul.

Zware donderslagen weerklonken door de heuvels. Ze werden gehoord, maar meer nog gevoeld, zo leek het. Het kabaal gaf aan de explosie weer iets werkelijks. Enrico Fermi, die dichterbij de explosie stond, luisterde er amper naar, hij verscheurde een vel papier om de druk te bepalen die de explosie veroorzaakte, dit door de snippers één voor één door de plotseling opgestoken wind te laten meevoeren.
Aan het slot barstte de feestvreugde los, kreten werden geslaakt en men danste als bij een grote overwinning. Op de terugweg leek het alsof Feynman door het dak van de bus zweefde. De bommakers stortten zich in een onstuimig feest en bedronken zich. Alles ter ere van ‘het ding’, ‘het toestel’, ‘het speeltje’. Waren ze niet superslim, deze jongens die dit alles voor elkaar konden brengen? Na twee jaar ploeteren in een bruine woestijn waren ze erin geslaagd om als eersten massa direct in energie om te zetten! Met name de theoretici hadden hun abstracte schoolbord-wijsheden als nimmer tevoren aan de ultieme werkelijkheid getoetst. Ontstaan als een zuivere gedachte was het nu geworden tot een dodelijke vlam. Dit was omgekeerde alchemie, een alchemie waarbij elementen zeldzamer dan goud veranderden in alledaagse elementen, zoals lood.

Tot zover een vrije vertaling van een passage uit Gleicks Feynman-biografie getiteld: Genius.
Het duurde niet lang of vele van de betrokkenen werden door een naijlende maar onontkoombare mentale schokgolf getroffen.Bob Wilson zei tegen Feynman; ‘It’s a terrible thing we made’. Waarop deze reageerde met: ‘And you got me in to this!’. Oppenheimer, de leider van het Manhattan Project, die tien jaar later ten prooi zou vallen aan de anticommunistische heksensenjacht van Mc Carthy, citeerde uit de Bhagavad Gita: ‘Now I am become Death, the destroyer of worlds’. Het hoofd van de testdivisie, Kenneth Bainbridge zei: ‘We are all sons of a bitch now’.
De kwajongen Feynman kwam in een brief aan zijn moeder niet verder dan: ‘It’s a wonderful sight from the air to see the green area with the crater at the center in the brown desert’.
De relatie tussen samenleving en wetenschap was ingrijpend veranderd. Nadat de bommen op Hiroshima en Nagasaki meer dan honderdduizend doden tot gevolg had gehad, rustte er een collectieve last op de schouders van deze wetenschappers ondanks het feit dat met hun ‘ding’ de oorlog in een klap kon worden beëindigd. Het credo ‘Kennis is Macht’ leek meer dan ooit van toepassing, ook al ging het hier om de macabere macht van de ‘zelfvernietiging’. Zoals Oppenheimer zei: ‘The only mildly godfearing people now have something real to fear...’
De tijd dat wetenschap alleen uit nieuwsgierigheid en honger naar inzicht bedreven werd, leek voorgoed voorbij. De romantiek van de zuiver intellectuele uitdaging had plaatsgemaakt voor een militair wetenschappelijk complex. Een moderne versie van Fausts verbond met de duivel, dat in de ideologie van de koude oorlog een ideale voedingsbodem vond waarop het nog lange tijd zou voortwoekeren.
Anderzijds deed zich – paradoxaal genoeg – ook het tegenovergestelde effect voor, dat meer deed denken aan de Griekse mythe van Prometheus, die het vuur uit de hemel stal en het aan de mensen gaf. Prometheus stond daarom in hoog aanzien, als weldoener van de mensheid en als beschermheilige van onderwijs en wetenschap.

De bom vormde echter ook de verpletterende bevestiging van de nieuwe natuurkunde, de relativiteitstheorie en de quantummechanica. Gebaseerd op beginselen die zoals Oppenheimer zei: ‘forced the recognition that human language has its limits, that people had to accept concepts that correspond only faintly to things in the real world, like the shadow of ghosts’.




(AUTO)BIOGRAFIEËN

Ik zal hier niet uitvoerig stilstaan bij Feynmans joodse jeugd in Far Rockaway nabij New York. Zijn vader – een handelaar in legeruniformen – was wel de man die hem de motivatie voor, en de eerste beginselen van de natuurwetenschap bijbracht, alsook een gezonde argwaan jegens opgelegde autoriteit. Zijn vader zou ook voor zijn geboorte hebben gezegd: ‘If it’s a boy, he’ll be a scientist.’ Evenmin wil ik ingaan op zijn rijkgeschakeerde liefdesleven, dat behalve ruimte voor drie uiteenlopende huwelijken ook nog ruimte bood voor legio vrijblijvende relaties, met alle saillante verwikkelingen van dien. Wel wil ik in het kort wil ik iets zeggen over de opzienbarende rol die hij aan het eind van zijn leven speelde – hij leed toen al lang aan een ongeneeslijke vorm van kanker – in het onderzoek van de catastrofe met het ruimteveer de Challenger. Bij die gelegenheid maakte hij furore door voor de televisie, voor het aangezicht van de hele wereld, de oorzaak van het ongeluk genadeloos aan de kaak te stellen. Met een eenvoudig proefje met een rubberen afsluitring en een bakje ijswater dwong hij het hele NASA-establishment op de knieën.
Naast zijn wetenschappelijke oeuvre schreef hij enige vermakelijke boeken met anekdotes ‘Very funny, Mr Feynman’ en ‘What do you care what they say’. Het is interessant om dit eenzijdige autobiografische materiaal te vergelijken met het evenwichtigere beeld dat in de biografie Genius van James Gleick wordt neergezet. Het probleem van het genre ‘wetenschappelijke biografie’ is dat het dikwijls tot spanning leidt: de historicus of literator is geen fysicus en de fysicus geen historicus. Er zijn uitzonderingen gelukkig. Men kan denken aan de Einstein-biografie Subtle is the Lord van Abraham Pais. Gleicks boek over Feynman behoort niet tot deze categorie, hoewel het uitstekend en levendig geschreven is. Het probleem is gewoon dat hij de wetenschappelijke kant niet voldoende begrijpt en dus veroordeeld is tot een eindeloos ‘van horen zeggen’. Beter in dat opzicht is het boek The Beat of a Different Drum van Jogdash Mehra, die zelfs niet schroomt om zijn betoog te verlevendigen met de nodige formules. Het probleem is dat wie een biografie van een belangrijk wetenschapper schrijft ook een biografie van de wetenschap moet kunnen schrijven.
Verder heb ik voor deze bijdrage over Feynman flankerend materiaal gevist uit boeken van Schweber, Dyson, Davies en andere tijdgenoten.
Ik wil me hier beperken tot vier onderwerpen: de bom, waarover ik al uitweidde, Feynmans wetenschappelijke erfenis, zijn rol als leermeester en ‘science communicator’ en zijn visie op wetenschap als sublieme menselijke activiteit.




CALTECH

Na de oorlog werd Feynman hoogleraar in de theoretische natuurkunde aan Cornell University in Ithaca, in de staat New York, en keerde hij terug naar de fundamentele problemen waar de fysica toen mee kampte. In 1951 vertrok hij naar Caltech in Pasadena nabij Los Angeles, waaraan hij tot zijn dood verbonden bleef. Ik volsta met een samenvatting van de meest belangwekkende inhoudelijke bijdragen die hij aan de natuurkunde heeft geleverd.
Bij zijn terugkeer in de academische wereld werd de natuurkunde nog steeds in beslag genomen door de ontwikkelingen die aan het begin van de eeuw het hele vakgebied op hun kop hadden gezet: de relativiteitstheorie en de quantummechanica. Deze stonden een radicale breuk voor met de klassieke natuurkunde van Newton ( waarbij we denken aan de mechanica en diens gravitatietheorie) en Maxwell (de theorie van de elektromagnetische verschijnselen).

De relativiteitstheorie betekende een belangwekkende generalisatie van Newtons theorieën die als een schier onverwoestbaar monument reeds tweeënhalve eeuw hadden getrotseerd, onaangetast door de tand des tijds. Ze was van toepassing in situaties waarbij deeltjes snelheden hebben die in de buurt van de lichtsnelheid (300.000 km/sec.) komen. Niet alleen legde de relativiteitstheorie het bekende verband tussen massa en energie middels de beroemde formule E = mc2, die het ook op T-shirts en in advertenties voor intelligente adviesbureaus zo aardig doet, nee, de theorie dwong ons ook het gangbare concept van ruimte en tijd te herzien. In de algemene theorie van Einstein, zijn ruimte en tijd niet langer het absolute, rigide kader dat nodig is om fysische verschijnselen wiskundig te beschrijven, maar was ruimte-tijd een dynamisch fysisch vierdimensionaal continuüm dat voortdurend verandert in wisselwerking met de processen die zich erin afspelen.

De quantummechanica was het radicale antwoord op het falen van de eerder genoemde klassieke fysische theorieën op het submicroscopische niveau van atomen en moleculen. Het verschafte ons een totaal andere kijk op de fundamentele aspecten van alle materie, met alle technologische maar ook filosofische consequenties van dien. Zo vindt de beschrijving van fysische toestanden en processen in dit kader plaats in termen van een zogenaamde ‘golffunctie’, een tamelijk abstracte entiteit die zelf niet direct meetbaar is, hetgeen met zich meebrengt dat er wezenlijke onzekerheden bestaan in de uitkomst van bepaalde meetprocessen. Deze onzekerheid, die tot uitdrukking komt in Heisenbergs onzekerheidsrelaties, is niet het gevolg van een gebrek aan nauwkeurigheid in de metingen zelf, maar van een niet te elimineren, fundamenteel aspect van de quantum-werkelijkheid.

Deze theorieën toonden op dramatische wijze aan dat onze intuïtie, gebaseerd op onze alledaagse zintuiglijke waarnemingen, ernstig tekortschoot, in gebieden van de werkelijkheid die gemarkeerd werden door de universele constanten c (de lichtsnelheid) en h (de constante van Planck). Het was dan ook dankzij de steeds verbluffendere ‘nieuwe zintuigen’ die de experimentele natuurkunde ons verschafte (van verrekijker tot infrarood telescoop, van microscoop tot deeltjesversneller) dat we steeds nauwkeurigere maar ook abstractere theorieën konden opstellen en toetsen.




QUANTUMELEKTRODYNAMICA

Feynman leverde hieraan twee fantastische bijdragen, die elk verregaande consequenties hadden. De eerste betreft zijn werk waarbij hij de speciale relativiteitstheorie en de quantummechanica met elkaar in overeenstemming bracht. Dit was een probleem dat vele grote fysici die aan de wieg van de quantummechanica hadden gestaan had beziggehouden. De primitieve notie van een ‘deeltje’ moest hiertoe steeds verder worden uitgekleed, en herleid tot de manifestatie van een quantumveld. Het probleem was vervolgens om een consistente beschrijving van de wisselwerking tussen deze quantumvelden te geven. De eis is dat je met zo’n theorie de eventuele veranderingen in de deeltjeseigenschappen, zoals bijvoorbeeld zijn massa of lading, kunt berekenen. Het bleek echter dat in de naïeve formulering van de theorie dat deze ‘correcties’ oneindig groot zouden worden. Om aan deze onzinnige situatie te ontkomen was het nodig de parameters en velden in de theorie volgens een welgedefinieerde procedure te ‘renormaliseren’. Dit concept van renormalisatie heeft zich sindsdien enorm ontwikkeld en is op tal van gebieden in de natuurkunde een eigen leven gaan leiden. Hoewel de fysische betekenis van renormalisatie duidelijk is, vereiste de wiskundige uitvoering ervan een tamelijk subtiel gegoochel met oneindigheden. ‘Oneindig’ is een weerbarstig object om mee te manipuleren. Wat te denken van de volgende beweringen: het is natuurlijk zo dat ‘Oneindig’ + ‘Oneindig’ = ‘Oneindig’; trekken we echter aan beide kanten ‘Oneindig’ af, dan verkrijgen we de uitspraak dat ‘Oneindig’ = 0. Hoe dan ook, het bleek mogelijk om een sluitende quantumtheorie te formuleren van de elektromagnetische wisselwerking; de quantumelektrodynamica of QED. Feynman zelf noemde deze theorie bij latere gelegenheden de ‘the jewel of physics - our proudest possession’. Hij maakte de onovertroffen relatieve nauwkeurigheid waarmee deze theorie door het experiment bevestigd is aanschouwelijk door deze te vergelijken met de dikte van een haar op de afstand Los Angeles – New York!

Voor het zojuist beschreven werk ontving Feynman de Nobelprijs in 1965 samen met Schwinger en Tomonaga, die onafhankelijk dit probleem hadden opgelost. Er kwam een vierde geniale fysicus, Freeman Dyson, aan te pas om de equivalentie van beide oplossingen aan te tonen. De Japanner Tomonaga had de klus in zijn eentje in grote afzondering geklaard. Schwingers en Feynmans wegen hadden elkaar al vele malen gekruist en er bestond een levenslange rivaliteit tussen hen beiden. Ze groeiden beiden op in het joodse milieu rond New York, ze waren beide absolute uitblinkers. Waar Feynman hoogleraar werd aan Cornell, ging Schwinger naar Harvard. Waar Feynman naar Caltech ging, vertrok Schwinger uiteindelijk naar UCLA. Qua persoon en stijl van werken kon het verschil tussen beiden echter niet groter zijn. Schwinger was een perfectionist in vele opzichten, zijn geschriften maar ook zijn voordrachten getuigden van absolute controle en beheersing. Hij zette zijn fysische ideeën om in gaaf geformuleerde complexe wiskundige structuren. Hierdoor werd zijn werk door vele tijdgenoten als moeilijk en ontoegankelijk ervaren. Feynman was intellectueel gezien zijn tegenpool; hij schuwde mathematisch formalisme en gewichtigdoenerij. Fysische intuïtie stond ten alle tijde voorop, waarna zijn wiskundige virtuositeit en vaardigheden (Calculus for the Practical Man was als jongeling reeds zijn favoriete leerboek) hem in staat stelden problemen in een eenvoudige, aanschouwelijke vorm te gieten.




DIAGRAMMEN EN PADINTEGRALEN

Een beroemd voorbeeld zijn de naar hem genoemde diagrammen, een machtig instrument voor de praktiserende fysicus dat de ingewikkelde berekeningen in de relativistische quantumtheorie van een simpele systematiek voorziet.
Typisch voor Feynman is de manier waarop hij in de appendices van een artikel uit 1951 een aantal nieuwe wiskundige vindingen beschrijft die betrekking hebben op het verband tussen operatormethoden en functionele integralen in de veldentheorie:

‘Almost certainly many of the equations will be incorrect in their general form. This is especially true of those involving the Fourier transform in function space. However, it is expected that they are correct in special cases in which the formulas have been applied in the main part of the paper. Therefore, at least at first, when new results using these methods are derived, care should be taken to check the final result in some independent way. It is analogous to using power series expansions, or Fourier transforms in a calculation in a situation in which the conditions for the validity of the power expansions or of the transform have not been checked, or are not known to be satisfied. The physicist is very familiar with such a situation and usually satisfied with it, especially since he is confident that he can tell if the answer is physically reasonable. But mathematicians may be completely repelled by the liberties taken here. The liberties are not taken because the mathematical problems are considered unimportant. On the contrary, this appendix is written to encourage the study of these forms from a mathematical standpoint. In the meantime, just as a poet has license from the rules of grammar and pronunciation, we should like to ask ‘physicists license’ from the rules of mathematics in orden to express what we wish to say in as simple a manner as possible.’

Ook bij wetenschappers bestaat een natuurlijke neiging van mensen om helden te creëren: het geheugen wordt overwoekerd door onze behoefte aan bewondering, waardoor ons beeld van het verleden maar al te vaak in simplistische extremen ontaardt. Met betrekking tot Feynmans vermogens als theoreticus is het daarom interessant te horen wat Dyson op het moment van de doorbraak in het werk aan QED daarover opmerkte in een in die tijd geschreven brief aan zijn ouders.

‘The next day we spent in conclave discussing physics. Feynman gave a masterly account of his theory, which kept Cecile [Morette] in fits of laughter and made my talk at Princeton a pale shadow by comparison…’
‘I know that he is the one person in the world who has nothing to learn from what I have written: and he doesn’t mind telling me so. That afternoon, Feynman produced more brilliant ideas per square minute than I have ever seen anywhere before…’
‘In the evening I mentioned that there were just two problems for which the finiteness remained to be established: both problems are well-known and feared by physicists, since many long and difficult papers running to 50 pages and more have been written about them, trying unsuccessfully to make the older theories give sensible answers to them. Amongst others, Kemmer and the great Heisenberg had been baffled by these problems.
When I mentioned this fact. Feynman said: “We’ll see about this”, and proceeded to sit down and in two hours, before our eyes, abtain finite and sensible answers to both problems. It was the most amazing piece of lightning calculation i have ever witnessed, and the results prove, prove, apart from some unforseen complication, the consistency of the whole theory. ’

Een andere monumentale bijdrage aan de theoretische fysica van Feynmans hand is zijn alternatieve formulering van de quantummmechanica, de zogenaamde ‘padintegraal’ of ‘functionele integraal’ formulering. Deze methode is conceptueel maar ook praktisch gezien complementair aan de oorspronkelijke op operatormethoden gebaseerde formulering van Schrödinger, Heisenberg en Dirac. In deze voorstelling van de quantummechanica staat het lineaire superpositiebeginsel voor waarschijnlijkheidsamplituden centraal. Feynman gaf de precieze uitdrukking voor de waarschijnlijkheidsamplitude om van een toestand a naar een toestand b te gaan als een som over alle mogelijke paden van a naar b waarbij de bijdrage van elk afzondelijk pad bepaald wordt door de klassieke actie van het gegeven systeem voor dat pad. Het voordeel van een geheel andere voorstelling van zoiets ongrijpbaars als de quantummechanica is natuurlijk, dat wat er in de ene formulering onappetijtelijk en ondoorgrondelijk uitziet in de andere soms elegant is en voor de hand lijkt te liggen. De ‘padintegraal’ methode is de laatste dertig jaar uitgegroeid tot een van de machtigste instrumenten van de theoretische fysica als geheel. Vanuit de wiskunde is het gebruik van de padintegraal niet geheel onterecht als een tamelijk verdachte en ongefundeerde bezigheid beschouwt. Er bestaat nu echter een groeiende belangstelling om een passend wiskundig kader te scheppen waarbinnen de padintegraal een respectabele plaats inneemt. De motivatie hiervoor is niet in de laatste plaats ontstaan omdat met de vooralsnog als heuristisch bestempelde methode wel degelijk belangrijke nieuwe resultaten in de zuivere wiskunde zijn verkregen.




FYSISCHE INTUÏTIE

Ik noem nog enkele andere belangwekkende bijdragen van Feynman aan de fysica. De eerste is zijn theorie van de superfluïditeit, de spectaculaire toestand waarbij bepaalde vloeistoffen zich vlakbij het absolute nulpunt zonder wrijving en dissipatie kunnen bewegen. Belangrijk in de elementaire deeltjesfysica is zijn zogenaamd ‘parton model’, een methode om verstrooiingsprocessen van kerndeeltjes die zelf weer opgebouwd zijn uit een aantal ‘onderdeeltjes’(partonen) te beschrijven, waarbij we kunnen denken aan botsingsprocessen van ‘protonen’ of ‘neutronen’ die zelf weer een gebonden toestand zijn van drie elementaire ‘quarks’.
Een speciale plaats in zijn wetenschappelijke oeuvre wordt ingenomen door zijn bijdrage aan de theorie van de zwakke wisselwerking, waarbij hij noch de enige, noch de eerste was. Zelf zegt hij er echter het volgende over:

‘As I thought about it, as I beheld it in my mind’s eye, the goddamn thing was sparkling, it was shining brightly! As I looked at it, I felt that it was the first time, and the only time , in my scientific career that I knew of a law of nature that no one else knew. Now, it wasn’t as beautiful a law as Dirac’s [relativistic equation for the electron] or Maxwell’s [equations for the electromagnetic field], but my equation for beta decay was a bit like that. It was the first time that I discovered a new law, rather than a more efficient method of calculating from someone else’s theory (as I had done with the path integral method for Schrödinger’s equation and the diagram technique in quantum electrodynamics) or a little solution to a problem (as in the case of the polaron or even the superfluid helium)…’

‘I was happy to sign it. I thought, now I have completed myself.’
Feynmans bijdragen aan de wetenschap schitteren door zijn ongekende vermogen om problemen direct conceptueel uit te kleden dankzij zijn hoog ontwikkelde fysische intuïtie.

LECTURES

Feynman verwierf grote faam als docent. Vele generaties fysici zijn grootgebracht met de Feynman Lectures, de drie rode banden waarin het hele natuurkundige basiscurriculum op een zeer oorspronkelijke en inspirerende wijze uit de doeken wordt gedaan. Ook hier bleek zijn liefde voor simpele fysische argumenten en een minimum aan wiskundig formalisme. Zijn ongedwongen stijl van schrijven en uitleggen was een eye-opener voor studenten, maar zeker ook voor zijn collega’s. In de loop van zijn carrière heeft hij ook een aantal klassiek geworden populariserende voordrachten gegeven, over ‘zijn’ QED, maar ook over The charactar of physical law en de Astronomie in de Maya cultuur. Later kom ik nog terug op zijn lezing getiteld Room at the bottom.
Een ‘performer’ en ‘science communicator’ bij uitstek, die de boodschap ‘science is great fun’ altijd weer met veel overtuigingskracht over het voetlicht bracht. Hij vergeleek het doen van onderzoek met de opgave aan iemand die niets van schaken weet, om op de é é n of andere manier achter de spelregels te komen, en daarbij alleen mag kijken naar hoe het spel door anderen gespeeld wordt. Als deze persoon dan eindelijk denkt de regels van het spel te doorgronden, komt de frustrerende confrontatie met de mogelijkheid te rokeren, en passant te slaan of het promoveren van een pion tot koningin!
Bij een andere gelegenheid vergeleek hij het doen van elementaire deeltjesfysica in versnellers op sprekende wijze met het gooien van een horloges tegen een muur om erachter te komen hoe een uurwerk in elkaar steekt.

In 1959 gaf Feynman de beroemde lezing getiteld Room at the bottom op Caltech. Hij maakte de kleinheid van de atomaire afmetingen aanschouwelijk door deze te vertalen naar de enorme hoeveelheid informatie die je – in principe – in materie zou kunnen opslaan. ‘De wetten van de fysica staan geenszins in de weg, dat computerelementen veel kleiner kunnen worden gemaakt dan ze nu zijn’, zo betoogde hij. Vooral met ruimtelijke opslag zijn de mogelijkheden duizelingwekkend. Hij ging er vanuit dat een letter is te coderen met een rijtje van zes enen of nullen, en dat deze enen en nullen op hun beurt gerealiseerd kunnen worden als kleine kubusjes met een hoogte van vijf atomen van twee verschillende metalen. Vervolgens vroeg hij zich af hoeveel van die blokjes je nodig zou hebben als je alle informatie zou willen opslaan die tot het jaar 1959 op schrift gesteld was. Hij schatte het totaal aan door de mensheid gewrochte tekst op zo’n 24 miljoen Encyclopaedia’s Britannica. Stapelen we de daarvoor benodigde atomaire legoblokjes keurig op elkaar, dan krijgen we een kubus van maar liefst een halve millimeter (!) hoog. Inderdaad: ‘There is Plenty of Room at the Bottom’. Vandaag de dag weet natuurlijk iedereen dat de natuur zelf zijn eigen erfelijke geheimen op een vergelijkbare manier wegschrijft in het DNA. Maar de elektronica-industrie is nog niet klaar: het huidige paradepaardje van de voorlopers is de gigabit-chip, dat wil zeggen: de tekst van zo’n 160 boeken op een chip die de grootte heeft van een vingernagel.
Feynman loofde bij die gelegenheid twee beloningen van $1000,- uit. Eén voor de eerste die hem een in beide richtingen 25.000 maal verkleinde bladzijde tekst zou leveren (natuurlijk alleen leesbaar door een microscoop). En één voor een werkende elektromotor die in een vierkant doosje van een halve millimeter hoog zou passen.
Verrassend genoeg moest Feynman zijn eerste cheque al datzelfde jaar uitschrijven. Een ingenieur uit de omgeving was er met horlogemakersgereedschap in geslaagd een machientje in elkaar te priegelen met een vermogen van één miljoenste paardenkracht! De tweede beloning werd in 1985 uitbetaald aan een graduate student van Stanford University, die zes maanden doende was geweest met het ‘overschrijven’ van de eerste bladzijde van A Tale of Two Cities op een plakje silicium.

In 1976 volgde ik colleges van Feynman over ijktheorieen in het zomerinstituut in Les Houches in de Franse Alpen. Na anderhalf uur liepen de colleges altijd uit op een vragenuurtje, waarbij de participanten de kans grepen om hem over van alles en nog wat in de fysica uit te horen. Hij strooide dan kwistig met aardige onopgeloste problemen waar je het een en ander van zou kunnen leren en met uitdagende gezichtspunten die discussiestof voor de rest van de dag zorgden.
Het was in diezelfde zomer dat hij flauwviel in de téléférique die hem en zijn (derde) vrouw Gweneth naar de top van de Aiguille du Midi zou voeren. Artsen kwamen dat jaar niet verder dan de diagnose ‘koorts, oorzaak onbekend’. Het zou tot oktober van het jaar daarna duren voordat duidelijk werd dat hij aan een zeldzame maar fatale vorm van kanker leed. Hij dook zelf de bibliotheek in om erachter te komen wat het onderzoek naar de ziekte had opgeleverd en wat zijn levenskansen zouden zijn. De indicatie was een kans variërend van 0 tot 11 procent om nog langer te leven dan 5 jaar, Feynman was uiteindelijk nog 10 jaar gegund.




PSEUDOWETENSCHAP

De omslag die na de oorlog plaatsvond in de stijl van natuurkunde bedrijven had te maken met het succes van de wetenschap in zijn technologische toepassingen. De pragmatische attitude, waar Feynman de personificatie van was, begon te prevaleren boven de wat formele en filosofisch getinte Germaanse traditie. Een radicale ontmythologisering zowel van het wereldbeeld als van het wetenschapsbedrijf zelf. Een naïef positivisme waarin de waardevrijheid van de zuivere wetenschap eigenlijk amper ter discussie stond omdat het om fundamentele problemen ging waarvan de toepassingen, zo zij al bestonden, zeer ver weg zouden liggen. Het doel is gewoon om beter te begrijpen hoe de wereld in elkaar steekt, hoe het precies werkt, en daarmee basta. Zorgen dat je je niet verliest in allerlei vage waarom-vragen. Foute beweringen kunnen nuttig zijn, maar vage beweringen zijn desastreus; ze blokkeren de vooruitgang omdat zij niet te weerleggen zijn.
Bij een verplichte werkgroep over het boek Process and Reality van Whitehead gebruikte Feynman als student al een zeer effectief wapen tegen de vaagheid. Hij probeerde bij elke abstracte voorstelling van zaken vast te houden aan een enkel concreet voorbeeld en stelde dan op het goede moment een naïeve vraag, zoals: ‘Is een steen een wezenlijk object?’ Een lawine van kretologie en spraakverwarring brak los, en dat was weer dat.

Fysici stelden menigmaal met enige zelfgenoegzaamheid vast, dat waar de invloed van de filosofie op de natuurkunde minimaal was, de conceptuele ontwikkelingen van de twintigste-eeuwse natuurkunde op de filosofie enorm waren. Relativiteit en quantummechanica betekenden een keerpunt in ons wereldbeeld (de micro- en macrokosmos), maar ook in ons denken over kennis en kennisverwerving op zichzelf (de onscheidbaarheid van object en subject in het meetproces).
Er zijn legio gelegenheden waarbij Feynman, met zijn afkeer van religie en ander dogmatisme, zijn aan minachting grenzende opvattingen over zachte en pseudowetenschappen ten beste gaf. Toch verschanste hij zich bij deze gelegenheden allerminst achter zijn status. Hij gaf iedereen een kans. Zo was hij een tijd lang een regelmatige gast op het centrum ‘Esalen’ in Big Sur aan de Californische kust, de bakermat van vele alternatieve geestesstromingen, variërend van ‘Gestalt’ tot ‘New Age’. Hij was uitermate geïnteresseerd in de werking van ons geheugen en bewustzijn. Zo experimenteerde hij samen met niet-fysische vrienden met psychische verschijnselen (buitenzintuiglijke waarneming en uittreding door lange tijd in een ‘isoleertank’ te verblijven. In een van zijn boeken vertelt hij ook hoe hij er hoogst persoonlijk getuige van was hoe het Uri Geller niet lukte om met bovennatuurlijke krachten een lepel om te buigen).

Feynman onderstreepte het vitale belang van integriteit (volledige openheid van zaken) en kritische toetsing (onafhankelijkheid). Successen en impact van pseudowetenschap waren zijns inziens vaak gebaseerd op misleiding door onvolledigheid van informatie:
‘Mijn bedoeling kan ik het beste illustreren met een contrast. Neem reclame. Gisteravond hoorde ik dat Wesson-slaolie het voedsel niet doordrenkt. Nou dat klopt. Het is niet onwaar. Maar het is niet alleen een kwestie van onwaarheid. Bij wetenschappelijke integriteit gaat het ook nog om iets anders. Wat eigenlijk bij de advertentie vermeld had moeten worden is dat geen enkele slaolie voedsel doordrenkt, tenminste tot een bepaalde temperatuur. Boven die temperatuur doen ze het allemaal wel, Wesson-olie incluis. In dit geval was dus niet het feit, maar de suggestie de boodschap van de reclame.’
En hij vervolgt met:
‘In de wetenschap weten we uit ervaring dat de waarheid uiteindelijk aan het licht komt. Andere experimentatoren zullen jouw experiment overdoen of ontdekken dat je goed of fout zat. Natuurverschijnselen zullen wel of niet kloppen met jouw theorie. Ook al kun je tijdelijk roem vergaren, je krijgt een slechte reputatie als je als wetenschapper niet zorgvuldig te werk gaat. Integriteit, nodig om jezelf niet voor de gek te houden, ontbreekt bij ‘cargo-cult’ wetenschap in hoge mate.’
Zo was Feynman deelnemer aan een conferentie over ‘de ethiek van de gelijkheid’, een poging om ‘op eigen kracht aan te tonen dat het mogelijk is een dialoog te voeren tussen mensen uit verschillende vakgebieden’. Vele jaren later sprak hij er nog met afgrijzen over:
‘Er waren heel wat gekken op die conferentie, blufferige gekken wel te verstaan en daar word ik razend van. Gewone gekken zijn OK, je praat met hen en probeert hen te helpen. Maar van die lui die èn gek zijn èn met gewichtigdoenerij en fantasierijke hocus-pocus indruk proberen te maken, die kan ik niet uitstaan! Een gewone gek is geen blaaskaak, dat gaat nog wel. Maar een ingebeelde gek is afschuwelijk! En dat soort bevolkte die conferentie... Die conferentie was erger dan een Rohrschach-test’.




DIDACTIEK

Feynman was van mening dat er massaal in talloze absurditeiten wordt geloofd.
‘Neem nu die didactische methoden. We hebben uitgebreide theorieën over methoden om te leren lezen en schrijven en rekenen. Maar toch zie je de resultaten niet bepaald beter worden. Typisch een voorbeeld van een “medicijnmannenpraktijk”. Waarom wordt dit niet aangepakt.
Een lerares die op een prima manier haar kinderen leert lezen wordt door de scholleiding gedwongen om een of andere ‘methode’ te gebruiken; of ze praten haar aan dat haar eigen methode eigenlijk niet deugt. De moeder van een lastig kind voelt zich voor de rest van haar leven schuldig omdat ze volgens deskundigen haar kind niet op de “juiste manier” heeft aangepakt. Volgens mij is het belangrijk dit soort “theorieën en wetenschappen” aan de tand te voelen!’
Hier legt hij reeds een vinger op de zere plek, zoals dat later op grondiger wijze zou gebeuren in het rapport A nation at Risk, over de ernstige tekortkomingen van het Amerikaanse onderwijs. Wij mogen ons afvragen of wij in Nederland met de invoering van de basisschool (door sommigen als kleutermoord getypeerd) en basisvorming in het voortgezet onderwijs (waar de bestudering van het bedieningspaneel van een wasmachine tot de verplichte leerstof van het vak ‘Verzorging’ behoort) ook niet bezig zijn met een even fatale uitholling van ons onderwijssysteem.
Feynman troostte zich met de gedachte dat het mensdom nog maar net op gang gekomen was, dat we nog in een ‘voorwetenschappelijk’ tijdperk leven. Als é é n van de belangrijkste positieve verworvenheden van de wetenschap beschouwde hij het recht op en de ervaring met onwetendheid, twijfel en onzekerheid. Zo besloot hij zijn voordracht De betekenis van de wetenschap voor de National Academy of Sciences in 1955 met de volgende woorden, waaruit blijkt dat hij duidelijk bekomen was van de depressie die de nucleaire dreiging bij hem als direct betrokkenen had teweeggebracht. Het zijn trouwens woorden die mijns inziens weinig aan actualiteit hebben ingeboet.

‘We staan aan het begin van het menselijk ras. Het is niet onredelijk dat we met problemen worstelen. Maar er liggen tienduizenden jaren in het verschiet. Onze verantwoordelijkheid is te doen wat we kunnen, te leren wat we kunnen, de oplossingen te verbeteren en deze door te geven. het is onze verantwoordelijkheid de mens van de toekomst de vrije hand te laten. In de onstuimige jeugd van het mensdom kunnen we ernstige fouten maken, die onze groei voor lange tijd kunnen belemmeren. Dit zal gebeuren wanneer we beweren de wijsheid in pacht te hebben, zo jong en onwetend als we zijn. Als we alle discussie en kritiek onderdrukken en roepen: `Dit is het antwoord, vrienden; de mens is gered!’, dan zullen we het mensdom voor een lange periode veroordelen tot de ketens van de autoriteit, ingeperkt worden binnen de grenzen van ons huidige voorstellingsvermogen. En dat is al zo vaak gebeurd in het verleden. Omdat wij van de grote vooruitgang hebben mogen proeven, die gebaseerd is op een bevredigende filosofie van onwetendheid, is het de verantwoordelijkheid van een wetenschapper die grote vooruitgang, vrucht van de vrijheid van denken, te verkondigen en te onderwijzen op welke wijze twijfel niet wordt gevreesd, maar verwelkomd en bediscussieerd, en deze vrijheid op te eisen als onze verplichting aan alle komende generaties.’

Voorzover ik kan nagaan zijn dit de gewichtigste woorden die Feynman ooit gesproken heeft, een oprecht pleidooi voor de kans die de rede aan de mensheid biedt, waaruit een diep wantrouwen jegens alle vormen van dogmatisme doorklinkt.




BOEKEN

Wie meer over of van Feynman wil lezen heeft volop keus. Van de min of meer autobiografische R. Feynman, Very funny, Mr Feynman en What do you care what they say
zijn Nederlandse vertalingen verschenen (resp. Heel geestig, Meneer Feynman en Laat ze maar praten, beide bij Uitgeverij Aramith, 1990). Omvangrijker zijn de genoemde biografieën van de hand van James Gleick, Genius. The Life and Science of Richard Feynman (Vintage Books, reprint 1993, 531 blz.) en Jagdish Mehra, The Beat of a Different Drum (Oxford UP, 1994, 630 blz.). De Feynman Lectures on Physics vormen zoals gezegd de kern van zijn didactische oeuvre, drie delen, samen meer dan 1500 pagina’s. Wie een eerste indruk wil krijgen van Feynmans wetenschappelijke werk kan beter bij de meer afzonderlijke publicaties te rade gaan, bijvoorbeeld The Character of Physical Law of QED, een boekje over de quantumelektrodynamica, de theorie waarvoor hij samen met Schwinger en Tomonaga de Nobelprijs heeft gekregen (ook op video verkrijgbaar en in een Nederlandse vertaling.) Goed toegankelijk is ook het Six Easy Pieces. Zes inleidende lezingen van ongeveer een uur over de fysica – eveneens op cassette of cd verkrijgbaar. Wie de smaak dan te pakken heeft, kan doorgaan met het net iets moeilijker Six Not So Easy Pieces, een verzameling van zes hoofdstukken over relativiteitstheorie en symmetrie in de natuurkunde. De meest recente uitgave hiervan, met een voorwoord van Roger Penrose, is van Penguin Books (1999, 150 blz). Aanbevelenswaardig zijn ook de, na enig juridisch geharrewar over de rechten, in 1995 verschenen Feynman Lectures on Computation en voor de meer gevorderde lezer de Feynman Lectures on Gravity (1996). Ook van deze laatste twee boeken zijn door Penguin Books in 1999 nieuwe edities (resp. 303 en 230 blz.) op de markt gebracht. Al deze publicaties zijn gebaseerd op bewerkingen van delen van zijn befaamde Caltech Lectures. Wie echt meer over de man wil weten, kan verder op internet zijn gang. De zoekopdracht ‘Feynman’ in een redelijke zoekmachine levert (in november 1999) al snel veel meer dan 20.000 links op, uiteraard ook naar de lezing Room at the bottom.