Tot de weinige dichters met affiniteit voor natuurkunde behoort Gerrit Achterberg en met genoegen maakt hij gebruik van radium, spectrum, osmose, röntgen, kettingreactie, radar, foton… Termen die volgens hem veel preciezer zijn dan alledaagse woorden als water, licht, meubel en warmte. De dichter maakt gebruik van woorden en grammatica, het is een spel met taal, en op vergelijkbare manier hanteert de fysicus het eigen vak met cijfers, symbolen en formules.

Voor beide systemen gelden regels en afspraken, gewoontes en gebruiken die af en toe veranderen, maar de essentie is dat het geheel steunt op intersubjectieve afspraken om een consistent geheel te vormen. De opzet is echter voor beide verschillend. Taal is inherent flexibel, kan zich voordoen in diverse varianten, helder of dubbelzinnig, vaag of dwingend, motiverend of polariserend. Wiskunde is bedoeld om elke ambiguïteit te vermijden.

Met taal zijn denkbeeldige werelden en imaginaire labyrinten te creëren. Dit vormt voor ons als fysici een uitdaging, want de natuurkunde kent een beperkte mate van vrijheid. De natuurkunde eist een eenduidige beschrijving van de empirische werkelijkheid zoals die blijkt uit waarnemingen, experimenten en meetresultaten. Bij zo'n uitgangspunt fungeert de wiskunde als het ultieme gereedschap om de natuur te structureren en te beschrijven.

We prefereren een effectieve beschrijving boven een diepzinnig denkbeeld

Daarmee is de wiskunde onmisbaar, maar het gebruik ervan is niet onproblematisch. Er ontstaat een vorm van conceptuele wrijving. Zo beschrijft de wiskunde op subatomair niveau heel nauwkeurig fenomenen als quantumverstrengeling, de plaats-impuls-onbepaaldheid en het instorten van de golffunctie, maar een intuïtieve interpretatie schiet tekort. Op kosmische schaal biedt de differentiaalmeetkunde een beschrijving voor gekromde ruimtetijd en zwarte gaten. De vergelijkingen kloppen, maar de realiteit achter de singulariteiten blijft raadselachtig. De wiskunde werkt, en – helaas – begrijpen we dat lang niet altijd.

Moeten we de mathematici vragen voor andere vormen van wiskunde? Ze zouden ons de niet-standaardanalyse kunnen aanbieden waar met hyperreële getallen wordt gewerkt: het oneindig kleine getal ε en het grootst denkbaar reële getal ω. Het is een mogelijkheid, er valt mee te rekenen en er zijn problemen elegant mee op te lossen, maar vergroot het ons inzicht in de natuur?

Hier is sprake van een fundamenteel kennisprobleem, een epistemologische grens: een wiskundige beschrijving leidt niet automatisch tot intuïtief menselijk begrip. Berekeningen in de quantuminformatica kunnen correct zijn, maar de resultaten volstrekt tegen-intuïtief. Hoewel het wiskundige formalisme de feitelijkheden accuraat modelleert, blijft het frustrerend dat de diepere realiteit onbereikbaar blijft. Vandaar dat we in de natuurkunde pragmatisch te werk gaan: we prefereren een effectieve beschrijving boven een diepzinnig denkbeeld.

De werkelijkheid omvat meer dan wij met ons mathematisch en linguïstisch instrumentarium kunnen begrijpen. We conceptualiseren de natuur in strikte, zo consistent mogelijke termen, maar moeten erkennen dat de onderliggende realiteit zich niet altijd laat vangen in ons streven naar volledig inzicht.

Dat besefte Achterberg ook, en hij maakte er gebruik van. De openingsregel van het gedicht Isotopen (1957) bestaat uit slechts zes woorden. Drie daarvan zijn volledig bepaald door de natuurkunde, maar door een onbeduidend woordje ontspoort de fysische betekenis en ontstaat er poëzie: ‘Het cyclotron heeft ons atoom gespleten.’

Frans Kingma is experimenteel fysicus, schrijver en columnist. frans-kingma.com