Civis Mundi Digitaal #101
Bespreking van: Werner Heisenberg, Het deel en het geheel. Rotterdam, Lemniscaat, 2019
Tekst achterkant: “Werner Heisenberg was een van de grootste natuurkundigen van de vorige eeuw. Hij is bekend geworden door het door hem ontdekte ‘onbepaaldheidsprincipe’ en de verkeerd begrepen uitleg van zijn rol als kernfysicus tijdens de Tweede Wereldoorlog. Tegen de achtergrond van de Münchense Radenrepubliek, de opkomst van het nationaalsocialisme en het nieuwe begin na 1945, komen zijn relaties met onder anderen Albert Einstein, Niels Bohr en Wolfgang Pauli tot leven. Heisenberg reconstrueert de gesprekken die hij met deze wetenschappers voerde – niet zelden tijdens wandeltochten in de Duitse en Amerikaanse bergen, of tijdens boottochten in Denemarken. Het uitgangspunt van deze gesprekken zijn de stormachtige ontwikkelingen in de kernfysica, maar hun werkelijke belang ontlenen ze aan de filosofische consequenties die Heisenberg, Bohr, Pauli en Einstein daaruit trekken. De kern van dit boek wordt gevormd door discussies over politiek, religie, geschiedenis, filosofie en muziek.
In Het deel en het geheel geeft Werner Heisenberg een bewogen beeld van de eerste helft van de twintigste eeuw. Hij verbindt de turbulente politieke ontwikkelingen van die tijd met grote ontdekkingen in de kernfysica en de daarmee samenhangende filosofische vragen: Wat is de relatie tussen wetenschap en godsdienst? Hoe verhoudt wetenschap zich tot de samenleving? Welk standpunt moet een kernfysicus innemen ten aanzien van de politiek?”
Inleiding: dialoog en discussie
Dit autobiografische boek geeft een inkijk in een grensverleggend stuk wetenschapsgeschiedenis door de ogen van één van de centrale deelnemers. Het bestaat volgens de Duitse ondertitel uit gesprekken rond de atoomfysica met onderstaande collega’s, met wie Heisenberg de kwantumfysica vorm gaf. Het in rood linnen gebonden en mooi uitgegeven boek is helder en leesbaar geschreven en bevat geen formules of moeilijke theorieën, maar levendige en diepgaande gesprekken met grote natuurkundigen uit de vorige eeuw. Zij brachten in de natuurwetenschap een revolutie of verschuiving teweeg van het dominante paradigma [1]. De dialogen van Plato zijn een voorbeeld en een inspiratiebron voor Heisenberg. Met diens filosofie begint en eindigt hij het boek. Hij laat in de gesprekken zien dat wetenschappelijke ontdekkingen, voortkomen uit dialoog, discussie en leren van elkaar. Dat geldt met name bij het ontstaan van de kwantumfysica. “In deze gespekken wordt het ontstaansproces van de wetenschap duidelijk [...en] kan het best worden uitgelegd hoe de samenwerking... tot baanbrekende wetenschappelijke resultaten kan leiden” (p 36, voorwoord). Heisenberg laat zien hoe belangrijk het is om met elkaar in gesprek te blijven. Bij Hitler en de Nazi’s ging dat echter niet meer.
De meeste gesprekken vonden plaats met de dreigende oorlog en de opkomst van het nationaal-socialisme op de achtergrond. Daar schrijft Heisenberg ook over. Hij heeft meegewerkt aan het Duitse atoomproject en heeft naar zijn zeggen een Duitse kernbom verhinderd door de onhaalbaarheid daarvan te benadrukken [2]. Niels Bohr, die naar de VS vluchtte en daar heeft meegewerkt aan de voorbereiding van de kernbom, zou hem verkeerd begrepen hebben, toen hij meende dat Heisenberg aan een Duitse atoombom ging werken.
Hoe dan ook, Heisenberg en zijn collega’s zijn weer vrijgelaten en niet schuldig bevonden, toen zij door de geallieerden gevangen zijn genomen en afgeluisterd. Heisenberg had grote moeite met de medewerking met het regime en kwam er al spoedig mee in conflict, toen hij sympathiseerde met joodse collega’s. Ook na de oorlog heeft hij zich verzet tegen Duitse atoombewapening en zich ingezet voor vreedzaam gebruik van kernenergie. In 1944 sloot Heisenberg zich aan bij een discussiegroep van geleerden en politici. Leden daarvan waren betrokken bij een mislukte aanslag op Hitler en genoemd als medeplichtigen. “Op een wonderbaarlijke manier ontsnapte Heisenberg zelf aan een arrestatie en overleefde de oorlog” (p 27).
Maatschappelijke verantwoordelijkheid
Heisenberg benadrukt de maatschappelijke verantwoordelijkheid en kent een leidende rol toe aan de wetenschapper, die nodig en indien mogelijk ook de politiek tot de orde dient te roepen (zie hfst 16 ‘De verantwoordelijkheid van de onderzoeker’). Max Planck probeerde dit tevergeefs bij Hitler, die echter “het contact met de werkelijkheid had verloren. Wat de ander zegt, ervaart hij op zijn best als hinderlijke onderbrekingen, die hij onmiddellijk overstemt door eindeloze herhalingen van de bekende frasen” (p 23, 179). Heisenberg en collega Von Weizsäcker, de broer van de latere Duitse president, hadden meer succes bij Adenauer en de naoorlogse regering, die zij op het hart hebben gedrukt om geen Duitse kernbom te ontwikkelen. Mogelijk speelde het schrikbeeld dat zij gedwongen waren geweest hieraan te werken, als ze dat niet hadden kunnen afblazen als onhaalbaar wegens gebrek aan grondstoffen zoals verrijkt uranium, en andere complicaties.
Het is bekend dat de wetenschap in Nazi-Duitsland gewetenloos werd gebruikt voor bizarre doelstellingen en projecten, met name op het gebied van de eugenetica. Daarom dient op het gebied grote voorzorg in acht genomen te worden. In Een zoon voor de Führer beschrijft Roel van Duijn o.m. tot welke excessen dit heeft geleid. Met grote bezordheid beschrijft Heisenberg de van bovenaf opgelegde vrijheidsbeperkende maatregelen en voorschriften in de totalitaire staat, die dialoog en discussie onmogelijk maken, welke hij als essentie beschouwd van de creatieve wetenschappelijke en maatschappelijke vooruitgang en samenwerking ten dienste van de mensheid. De wetenschap schetst hij als een internationale gemeenschap van denkers en onderzoekers, zo ervoer hij dat op het instituut van Niels Bohr, waar de kwantumfysica het licht zag.
Heisenberg benadrukt ook het belang van de integratie van kennis en wetenschap, waarin ook filosofische en (universele) religieuze kennis wordt geïntegreerd, die zich niet beperkt tot één volk. Hij laat zien dat creatieve samenwerking niet gedijen kan als andere bevolkingsgroepen en afwijkende visies worden verketterd, waardoor de vrije dialoog onmogelijk wordt gemaakt, en hoe dit leidt tot achteruitgang en verval op allerlei vlakken en fronten. Zijn boek schetst niet alleen een indringend beeld van de turbulente wetenschappelijke en sociaalpolitieke ontwikkelingen in de eerste helft van de vorige eeuw. Het is een tijdsdocument dat problemen en ontwikkelingen beschrijft, die ook in onze tijd in andere vorm in hoge mate actueel zijn en het zet ons aan tot waakzaamheid inzake totalitaire en verketterende tendensen.
Wetenschappers verliezen steeds meer hun onafhankelijkheid en werken in toenemende mate voor multinationale ondernemingen, die ook de wetenschapsfinanciering steeds meer overnemen. Die zijn machtiger geworden dan regeringen van nationale staten en beheersen onder meer het dataverkeer en de informatietechnologie, een bedenkelijke tendens, die in samenwerking met machthebbers een totalitaire maatschappij meer mogelijk maakt.
Nobelprijswinnaars Bohr 1922, Einstein 1921, Planck 1918, Pauli 1945, Heisenberg 1932, Schrödinger 1933
Wetenschappelijke bijdragen van Heisenberg
Werner Heisenberg (1901-1976) was een van de belangrijkste grondleggers van de kwantumfysica, samen met zijn mentor Niels Bohr, zijn vrienden Wolfgang Pauli en Paul Dirac, en zijn ‘tegenstrever’ Erwin Schrödinger, de grondlegger van de golfmechanica, een variant van de matrixmechanica van Heisenberg. Ook anderen hebben ertoe bijgedragen. Niet in het minst Max Planck, de ontdekker van het kwantum, de kleinste eenheid van de materie, en Albert Einstein, die het begrip ‘foton’ introduceerde. Een foton is een soort ‘golfdeeltje’, een deeltje dat tevens golf is of zich als zodanig kan gedragen. Deze complementariteit is fundamenteel voor de kwantumfysica volgens het complementariteitsbeginsel van Bohr. Dit laatste zegt o.m. dat beide, deeltje en golf, complementair zijn. De kwantumfysica is een gezamenlijk resultaat van een briljante groep jonge natuurkundigen onder de bezielende leiding van Niels Bohr. Anders dan de relativiteitstheorie van Einstein die het werk van een eenling was, hoewel de rol van zijn eerste vrouw niet onderschat mag worden.
Heisenberg was nog maar 23 jaar toen hij de eerste grondslagen van de matrixmechanica formuleerde en 25 jaar toen hij zijn beroemde onzekerheids- of onbepaaldheidsprincipe ontwikkelde. Dat principe zegt dat de zekerheid waarmee je de plaats van een elektron kunt bepalen omgekeerd evenredig is met de zekerheid waarmee je de impuls kunt bepalen. Dit betekent dat het niet mogelijk is om precies te bepalen waar een deeltje zich bevindt en met welke snelheid. Hoe meer je van de ene grootheid weet, des te minder weet je van de andere grootheid. Dus de kennis of bepaaldheid van verschillende eigenschappen heeft een complementaire of tegengestelde onderlinge relatie. Dit betekende het einde van de deterministische natuurkunde en een belangrijke stap in de vorming van een statistische natuurkunde in termen van waarschijnlijkheden, waartegen Einstein zich zijn hele leven bleef verzetten (“God dobbelt niet”, alsof God het universum volgens determinstische wetten van oorzaak en gevolg in elkaar gezet zou hebben. “Waarop Bohr alleen maar kon antwoorden: ‘Het is toch niet aan ons om God voor te schrijven hoe hij de wereld moet regeren? zie p 12, 115).
Heisenberg was 30 jaar toen hem de Nobelprijs werd toegekend “voor de creatie van de kwantummechanica” en toepassingen daarvan. Dat werden en worden er steeds meer. Genoemde collega’s hebben daarna ook de Nobelprijs gekregen voor hun bijdragen, Planck, Einstein en Bohr al eerder. Naast het ontwerpen van de eerste Duitse kernreactor heeft Heisenberg op diverse gebieden van de natuurkunde belangrijk bijdragen geleverd. Hij schreef ook over fysica en filosofie en was evenals Bohr en Pauli filosofisch onderlegd. Dit is medebepalend geweest voor de theoretische basis van de kwantumfysica, waaronder het complementariteitsbeginsel. “Heisenberg kon zijn natuurkundige ontdekkingen doen, omdat hij de verschijnselen op een filosofische manier benaderde,” aldus de inleiding door vertaler Maarten van Buuren (p 10). Verder was hij een maatschappelijk betrokken wetenschapper, met name bij de opbouw van Duitsland na de oorlog, in het bijzonder bij de Duitse natuurwetenschap, die ernstig heeft geleden onder de ‘braindrain’ van veel briljante, meestal joodse fysici voor de oorlog en de beknotting onder het Naziregime.
Evenals Schröninger en Eddington “zocht hij een nieuwe oplossing voor het oude probleem van het Ene in het Vele” (Encyclopia Brittanica 15th Ed., 1982, zie ook Civis Mundi nr 26). Dit is het thema van het onderhavige boek. Hij zag deze eenheid “als een stel universele symmetrieën die in alle natuurverschijnselen te vinden zijn” en ook mathematisch te formuleren zijn (ibid.). “Eigenlijk ben ik gefascineerd door het idee dat symmetrie iets fundamentelers is dan deeltjes zelf. Dat komt overeen met de geest van de quantumtheorie zoals ze altijd door Bohr werd opgevat. Het komt ook overeen met de filosofie van Plato” (p 191). Het doet denken aan de “platoonse centrale orde” en de filosofie van Pythagoras. Heisenberg was evenals Einstein en anderen ook betrokken bij de formulering van een verenigde veldentheorie voor elementaire deeltjes, waar nog steeds aan wordt gewerkt [3].
Levensloop en levensbeschouwing
Werner Karl Heisenberg werd geboren in Würzburg in 1901 op 5 december. Zijn vader was hoogleraar Grieks en middeleeuwse en Byzantijnse geschiedenis in München. Zijn moeder was een dochter van de rector van het gymnasium in München, waar hij naar school ging. Het boek Raum, Zeit, Materie van de natuurkundige Herman Weyl over de realitiviteitstheorie zette hem aan om wiskunde te willen studeren (p 51). Hij werd echter geweigerd en besloot in München natuurkunde te studeren bij Arnold Sommerfeld. Daar ontmoette hij Wolfgang Pauli (1900-1958), die een jaar ouder was en levenslang zijn vriend en “strengste criticus” zou blijven en aan hem gewaagd was (p 59, 96).
Hij promoveerde in 1923 bij Max Born in Göttingen, waar hij eveneens met Pauli studeerde en assistent werd van Born. Hij onmoette Niels Bohr in 1922, toen deze een lezing gaf in Göttingen, waar Heisenberg een slimme vraag stelde. Bohr nodigde hem na de lezing uit om een wandeling te maken en daarna om naar Kopenhagen te komen. “U moet ons maar eens komen bezoeken, in Kopenhagen, misschein ook voor langere tijd bij ons komen logeren zodat we samen natuurkunde kunnen studeren. Dan zal ik u ook ons landje laten zien” (p 77). Dat gebeurde in 1924 na zijn promotie. Hij werd toen medewerker van Bohr. Hij maakte al snel carrièrre, zie boven. “Mijn eigenlijke wetenschappelijke carrière is pas met deze wandeling begonnen” (p 73).
In 1927 werd Heisenberg hoogleraar in Leipzig, 25 jaar oud. “Hier verzamelde hij een grote kring van jonge atoomgeleerden om zich heen,” naar het voorbeeld van Bohr (Grote Spectrum Encyclopedie). Na de machtsovername van de Nazi’s, overwoog hij zijn functie neer te leggen uit solidariteit met joodse collega’s die werden ontslagen. Max Planck overtuigde hem echter dit niet te doen, met oog op de wederopbouw na de oorlog, waartoe Heisenberg een belangrijke bijdrage heeft geleverd. Hij had moeite met concessies aan het Naziregime. Via connecties van zijn moeder met de moeder van Heinrich Himmler werd een rel tegen zijn benoeming als hoogleraar in München gesust, waarbij hij voor ‘witte jood’... ‘Geistesjude, Gesinnungsjude oder Charakterjude’ werd uitgemaakt (p 25-25). Dat kwam omdat hij werd gezien als representant van de ‘joodse fysica’, die voornamelijk de theoretische natuurkunde betrof. Heisenberg speelde hoog spel door Himmler een brief te schrijven met het verzoek de beschuldigingen nader te onderzoeken. Hij werd door de SS en de Gestapo verhoord. Uiteindelijk steunde Himmler de aanval op hem niet (p 25).
Hij trouwde in 1937. Zijn vrouw ontmoette hij op een muziekavond bij zijn uitgever. “Een paar maanden later zijn we getrouwd en Elisabeth Schumacher zou in de daaropvolgende jaren met grote dapperheid alle moeilijkheden en gevaren met mij delen” (p 194). Ze kregen zeven kinderen.
Heisenberg had zich van jongsaf aan in de jeugdbeweging o.m. intens met muziek beziggehouden. Daar hielden jongeren zich bezig met natuur en cultuur, muziek en literatuur. Hij hield van lange wandelingen in de natuur en bergbeklimmen. Behalve natuurwetenschapper was hij ook natuurliefhebber en een verdienstelijk violist en had hij een klassieke literaire smaak.
Naast fysica gaan de gesprekken in het boek vaak over filosofie en religie en maatschappelijke ontwikkelingen. Fysica, filosofie en religie gaan bij Heisenberg in elkaar over.
“Voor Heisenberg vormt zijn religieuze overtuiging één geheel met zijn natuurkundige en kentheoretische inzichten. Heisenberg geloofde dat de grondstructuur van alle dingen samenvalt met God en hij ervoer de momenten van inzicht in de aard van de subatomaire wereld (de nachtelijke onthullingen van de matrix en de onbepaaldheidsformule) als religieuze ervaringen... De eenheid van wetenschappelijk onderzoek en religieuze overtuiging doet sterk denken aan de filosofie van Spinoza” (p 19).
De centrale orde
De centrale orde
De conceptie van een ‘centrale orde’ staat centraal in de wereldbeschouwing van Heisenberg. Door zijn jongere vriend en collega Carl Friedrich van Weizsäcker wordt deze orde treffend omschreven als “een grotere samenhang, van een totaalstructuur waaraan elk afzonderlijk ding zin ontleent” (p 264). Je zou het ook als een kosmische rationaliteit kunnen beschouwen, die veel omvattender is dan de mechanistische en instrumentele rationaliteit van de moderniteit volgens de visie van Descartes, Newton e.a., die sinds de tijd van Heisenberg steeds meer zijn tekortkomingen toont (zie met name de kritiek van Feyerabend, Habermas en Sloterdijk, zie resp. nr. 73, 74, 82, 94 en Stephen Toulmin, Kosmopolis: Verborgen agenda van de Moderne Tijd, met een uit de hand gelopen eenzijdige en beperkte rationaliteit).
Heisenberg begint met het basisidee van de centrale orde. Heisenberg verwijst naar Plato en Malebranche: “De menselijke geest maakt deel uit van de goddelijke rede. De geest is met God verbonden en heeft van God het conceptuele vermogen ontvangen, d.w.z. de beelden of ideeën waarmee hij de overvloed aan zintuiglijke indrukken kan ordenen en tot begrippen kan articuleren” (p. 41, zie ook Physics and Beyond, p. 213 e v). Hij meende al jong dat zowel aan de natuur als aan de menselijke geest natuurwetten ten grondslag liggen, zodat “dingen met ideeën overeenstemmen... Bij het ontstaan van kristallen of levende wezens stuiten we op overkoepelende morfologische structuren, die niet eenvoudig kunnen worden gedefinieerd aan de hand van begrippen als oorzaak en gevolg” (p 42, zie ook S T Bok in nr 98).
Het begrip kosmische orde is al ouder dan de Griekse filosofie en heeft een universeel karakter: van de ‘kosmische religie’ van Einstein tot oudste overleveringen in de Indiase Veda’s en Egyptische bronnen. De Indiase term rita, de kosmische orde, is verwant aan ons woord rite. Religie wordt door Peter Berger, in N. Smelser, ed., Sociology, ‘Religious Institutions’, en in The Sacred Canopy omschreven als “de menselijke houding ten opzichte van een heilige orde die al het zijn omvat… het geloof in een kosmos waarvan de betekenis de mens omvat en te boven gaat (transcendeert).” Juist handelen zou het handelen zijn in overeenstemming met deze kosmische orde en niet er tegenin. Arta is een Perzisch woord dat verwant is met rita en juist of recht(vaardig) betekent.
De kosmische orde hoeft dus niet samen te gaan met een persoonlijke god of goden zoals bij het taoïsme. Zij maken er mogelijk wel deel van uit. De kosmische orde of het religieuze beginsel kan ook onpersoonlijk worden opgevat of beide tegelijk en naast elkaar, zoals bij vele religies. Volgens G. van der Leeuw, Inleiding tot de godsdienstgeschiedenis en Peter Berger, ”wordt in religieuze theorieën het universum verklaard als een uiteindelijke orde waarin het menselijk leven zijn definitieve betekenis krijgt. Deze conceptie van een alomvattende zingevende orde is prominent in het werk van Mircea Eliade: de tegenstelling tussen kosmos en chaos… Het menselijk leven wordt weer hersteld in zijn wezenlijke verbinding met de uiteindelijke orde van het universum… ‘Kosmisering’ is de inlijving of incorporatie in de kosmos… De menselijke orde, waaronder de samenleving en sociale instituties, is ‘juist’ of ‘goed’ in zoverre deze in overeenstemming is met de ‘juiste’ orde van het universum” (ibid.). Voor alsnog hebben we echter ook te maken met aardse wanorde en problemen.
De visie van Heisenberg sluit aan bij deze universele inzichten. “Deze [centrale] orde is volgens Heisenberg van heilzame aard en garandeert dat de wereld na alle onlusten uiteindelijke terugkeert naar een natuurlijk evenwicht.” Bovendien meende hij dat “onderzoek naar de atoomstructuur, dat wil zeggen de centrale orde, een heilzaam tegenwicht kon bieden tegen de duivelse krachten die op dat moment in opkomst waren. Hij aanvaardde zijn aanstelling als hoofd van het Uran-Projekt omdat hij meent van die positie gebruik te kunnen maken om de ontwikkeling van een atoombom te verhinderen” (p 30).
“Waar oorlogen zijn, zijn tenslotte ook verliezers. Maar betekende dit niet dat de oude orde aan de kant moest worden gezet? Dat er beter een nieuwe en sterkere orde kon worden gevormd op de puinhopen van de oude... een orde die niet een enkele staat maar de hele mensheid zou omvatten” (p 45). Dit sloeg reeds op de Eerste Wereldoorlog, maar evenzeer op de Tweede. “De feitelijke wanorde leek me veroorzaakt te worden doordat al deze soorten ordes deelordes waren, brokstukken die zich uit het verband met de centrale orde hadden losgemaakt... ze waren niet langer gericht op een centrum waarin ze waren verenigd... Ik werd me bewust van het ontbreken van zo’n centrum... Er was altijd een weg geweest naar de centrale orde in de taal van de muziek, van de filosofie en de religie. Die ervaring is me mijn hele leven bijgebleven,” schrijft hij over de discussies in de jeugdbeweging.
Hij meende dat ook de natuurwetenschap inzicht zou geven in de centrale orde, die van belang was voor de religie, zowel in de tijd van Plato als die van Bach. Dus moest het ook in de toekomst mogelijk zijn. Elementaire structuren zouden toegankelijk zijn voor een wiskundige beschrijving, zoals bij Plato en de pythagoreërs met hun “getalsmystiek... in hun studie van de harmonieën van trillende snaren”. Wolfgang Pauli sprak schertsend van “atoommystiek” (p 47, 61) [3].
Bewustzijn en de structuur van de werkelijkheid
Heisenberg en Pauli veronderstellen een samenhang tussen het bewustzijn en de structuur van de werkelijkheid, zoals o.m. bij Teilhard de Chardin, David Bohm (Wholeness and Implicate Order) en in de oosterse en de Griekse filosofie. De verwantschap met de filosofie van Plato en Plotinos is opvallend. De centrale orde komt overeen met ‘het Ene’. (Over Plotinos, zie nr 97 https://www.civismundi.nl/?p=artikel&aid=5793).
Bewustzijn is een aspect van de werkelijkheid. “Omdat wij het zelf bezitten. Bewustzijn maakt dus deel uit van de natuur... van de werkelijkheid en dat betekent dat we naast de natuur- en scheikunde, waarvan de wetten door de kwantumtheorie zijn vastgelegd, rekening moeten houden met wetten van een heel andere aard,” zei Bohr (p 147). Doelt hij op wetten volgens welke het bewustzijn functioneert of inherent is in de werkelijkheid?
“Was het absurd om zich achter de structuren die de wereld ordenen een ‘bewustzijn voor te stellen dat deze structuren ‘ontwerpt’?” Bewustzijn wordt hier opgevat in bredere zin dan alleen menselijk bewustzijn, zoals in oudere religies en filosofieën. “De werkelijkheid hangt af van de structuur van ons bewustzijn.” Verschillende wereldbeschouwingen hangen samen met verschillen in bewustzijn. “Maar ik heb de indruk dat al deze formuleringen uitdrukking proberen te geven aan de betrekking van een mens tot deze centrale orde” (p 238-39).
”Verschillende namen in verschillende religies, zoals de wil van God, de zin van het leven, al deze formuleringen proberen de menselijke verbinding met een centrale orde uit te drukken… Als mensen waarden nastreven, streven zij waarschijnlijk naar het soort daden dat in harmonie is met de centrale orde. We denken aan het ordelijke als het goede en het verwarde, chaotische als het slechte. In de wetenschap kan de centrale orde worden herkend in metaforen zoals ‘de natuur is gemaakt volgens dit plan’… Principes in alle gebieden van de natuurkunde hebben een universeel karakter en zijn het resultaat van de symmetrie inherent in de fundamentele wetten. Dan is het verleidelijk te zeggen dat symmetrie een beslissend element is in het plan op basis waarvan de natuur is gecreëerd. Mijn idee van waarheid raakt de realiteit van de religieuze ervaring. Deze verbinding is veel duidelijker sinds we de kwantumtheorie hebben begrepen, die ons helpt bij het formuleren van ordelijke processen door een abstracte wiskundige taal…” (p. 239, vertaling van Physics and Beyond, p 212 e.v. uit mijn artikel in nr 26) [3].
“Toen vroeg Wolfgang [Pauli] onverwacht: ‘Geloof je in een persoonlijke God?’ Ik [Heisenberg] geef de voorkeur aan de volgende formulering: kun je de centrale orde… direct bereiken zoals de ziel van een ander mens? De term ziel gebruik ik weloverwogen… omdat de term ‘ziel’ verwijst naar de centrale orde, naar de innerlijke kern van een zijn, waarvan de uiterlijke manifestaties ons begrip te boven kunnen gaan… Het moderne positivisme sluit zijn ogen voor de ruimere realiteit… moedigt niet aan over dit onderwerp na te denken… Ons kompas moet de relatie met een centrale orde zijn. Als de magnetische kracht die dit kompas heeft geleid - en wat kan deze anders zijn dan de centrale orde - wordt uitgeschakeld, kunnen er verschrikkelijke dingen gebeuren, erger dan concentratiekampen en atoombommen… Laten we hopen dat het centrale gebied onze weg opnieuw zal verlichten. Als we wat betreft de wetenschap niet langer denken over ruimere verbanden, zijn we zonder kompas, dus in gevaar onze weg kwijt te raken.” (p 240-41, vertaling van Physics and Beyond, 214 e.v).
Als “deelorden zich afsplitsen van de centrale orde of er niet in passen…, kunnen demonen veel onheil veroorzaken.” In principe zouden problemen, het ’slechte’, onrecht en wanorde berusten op disconnectie met de centrale orde, verstoring van de connectie met de kosmische orde, zoals de oude Indiase en Perzische filosofie van de kosmische orde al te kennen gaf (zie boven).
Heisenberg en Bohr, Wapenschild van Bohr met Yin en Yang symbool
De complementaire visie van Niels Bohr
Tot zover de visie van Heisenberg en Pauli wat betreft de centrale orde. Het interessante van het boek zijn de dialogen waarin ook de natuurkundige en sociaal-politieke visies van Niels Bohr, Carl-Friedrich von Weizsäcker, Wolfgang Pauli, Albert Einstein, Max Planck en Paul Dirac naar voren komen. Hij heeft met hen allen nauw samengewerkt. Bij Einstein was hij samen met Bohr diens belangrijkste opponent in hun controverse over de kwantumtheorie, die Einstein zijn leven lang tevergeefs heeft bestreden. De visie van Niels Bohr komt niettemin in een aantal opzichten ook overeen met die van Einstein, evenals met die van Pauli en Heisenberg. Zoals gezegd is de kwantumfysica een gezamenlijk resultaat van een aantal gelijkgestemde geesten, die verder dachten dan alleen de bestaande fysica en de kloof met filosofie en religie overbrugden.
Pauli zei eens”: “Einsteins conceptie staat dicht bij de mijne. Einstein heeft een gevoel van de centrale orde… Ik denk niet dat hij bij een religieuze traditie behoort met een persoonlijke God. Bij hem is er geen splitsing tussen wetenschap en religie: de centrale orde is deel van het subjectieve zowel als het objectieve gebied… Als de wetenschap zich begeeft buiten de strikte visie van een objectieve wereld die zijn beloop heeft door tijd en ruimte volgens strikt causale wetten - bij de relativiteitstheorie de kwantumtheorie - dan zal de relatie tussen de wetenschap en de inhoud die religies uitdrukken moeten veranderen en verdiepen. Het begrip complementariteit, dat Niels Bohr cruciaal beschouwd in de interpretatie van de kwantumtheorie, was niet onbekend aan filosofen… In de Aziatische filosofie en Oosterse religies vinden we dit idee,” aldus Pauli (Physics and Beyond, p 84, 85). De complementaire symbolen Yin en Yang staan op het familiewapen van Bohr. Hij koos dit symbool, toen hij in de adelstand werd verheven wegens zijn grote verdiensten.
“Volgens Bohr ”is de taal van religie dichter gerelateerd aan de taal van poëzie dan de taal van de wetenschap… We denken dat wetenschap zich bezig houdt met objectieve feiten en poëzie met subjectieve gevoelens… Ik vind de verdeling in een objectieve en subjectieve kant te willekeurig. Dat religies in termen van beelden, parabels en paradoxen spreken… betekent niet dat het geen werkelijke realiteit is... Ontwikkelingen in de natuurkunde laten zien hoe problematisch begrippen als subjectief en objectief zijn… Het is niet langer mogelijk een predictie te doen zonder relatie met de waarnemer. In dit opzicht kan van ieder fysisch proces worden gezegd dat het objectieve en subjectieve kenmerken heeft… Daarom kan ik goed begrijpen dat we niet over de inhoud van religie kunnen spreken op een objectiveerbare wijze. Misschien moeten we naar religies kijken als complementaire beschrijvingen die de rijke mogelijkheden weergeven van de relatie van de mens met de centrale orde… die op termijn bij elkaar passen… als niet tegenstrijdige delen van dezelfde werkelijkheid. We kunnen nog niet zeggen hoe” (ibid. p 88-91).
In Fysica in perspectief schrijft Heisenberg: “Bohr was op de eerste plaats filosoof… maar hij wist dat natuurfilosofie pas aanvaard wordt indien deze zich aan de onverbiddelijke juistheidscriteria van het experiment onderwerpt” (p 34). Deze filosofische interesse van Bohr, Heisenberg, Pauli en Schrödinger voor “regionen van de werkelijkheid en de menselijke ziel die niet rationeel te benaderen zijn” (p 28) was fundamenteel voor het ontstaan van de kwantumfysica, bijv. voor het begrip complementariteit, waarbij een verschijnsel van verschillende kanten kan worden bekeken.
Enkele anekdotes
Ontmoeting met een beer
Heisenberg hield van bergbeklimmen en lange wandelingen door de Beierse Alpen, die hij goed kende. In de VS raakte hij een keer de weg kwijt op een bergtocht in het Yellowstone Park. “Door omwegen verloor ik veel tijd en tijdens de afdaling was ik zo moe dat ik ergens in het gras ging liggen en onmiddellijk in slaap viel. Ik werd wakker doordat een beer mijn gezicht likte. Ik schrok, ging er vandoor, en vond in de invallende duisternis maar met de grootste moeite mijn weg terug naar het hotel” (p 133).
Ontdekking van de matrixmechanica
Heisenberg ontwikkelde de eerste formules van zijn baanbrekende matrixmechanica op het eiland Helgoland in 1925, waarhij heen ging om te herstellen van hooikoorts. “Als ik op mijn balkon zat dacht ik vaak terug aan Bohrs opmerking, dat als je uitziet over de zee, je een stukje oneindigheid binnen handbereik denkt te hebben... Op het eiland was er niets dat me van mijn probleem kon afleiden... Een paar dagen waren genoeg om... mijn probleem in een eenvoudige wiskundige vergelijking te formuleren... De eerste aanblik van het schema onthutste me. Ik had het gevoel door het oppervlak van de atomaire verschijnselen heen een blik te werpen op een diepe daaronder liggende grondslag van een vreemde innerlijke schoonheid en ik werd bijna duizelig bij de gedachte dat ik nu de massa wiskundige structuren moest gaan bestuderen die de natuur onder mijn ogen had geëtaleerd... Al na enkele maanden kwam dankzij de gezamenlijke inspanning van deze natuurkundigen [Wolfgang Pauli, Max Born, Pascual Jordan en Paul Dirac] een gesloten samenhangend wiskundig raamwerk tot stand, waarbinnen de uiteenlopenden resultaten van het atoomfysisch onderzoek konden worden begrepen” (p 95-96).
Ontmoeting met Einstein
Niet lang daarna presenteerde hij de theorie in het bolwerk van de Duitse natuurkunde in Berlijn aan Planck, Einstein en andere grootheden en werd hij daarna door Einstein bij hem thuis uitgenodigd voor een nadere bespreking. Toen kwam reeds het verschil van visie tot uiting, zoals Einstein al aangaf”: “U spreekt namelijk over datgene wat we van de natuur weten, niet meer over datgene wat de natuur werkelijk doet... Het is heel goed mogelijk dat u en ik heel verschillende opvattingen hebben” (p 102). Bij Heisenberg neemt de waarnemer en de wetenschapper deel aan de werkelijkheid, die hij kent met zijn bewustzijn.
Eerder had hij een de kans gemist om in 1922 door zijn hoogleraar Sommerfeld aan Einstein te worden voorgesteld toen deze een lezing gaf in Leipzig. Na een nachtelijke treinreis viel hij in een park in slaap met een lege maag. “Ik werd ruw gewekt, doordat een meisje me met pruimen bekogelde, maar ze ging al snel naast me zitten en sloot vrede door me zoveel vruchten aan te bieden als ik wilde.” Bij de lezing van Einstein werden anti-joodse pamfletten tegen de joodse natuurkunde uitgedeeld. Dat bracht Heisenberg zo van slag dat hij vergat “gebruik te maken van Sommerfelds aanbod me aan Einstein voor te stellen” (p 79-80).
Controverse met Einstein over de quantumtheorie
Later volgen diverse hevige discussies met Einstein onder leiding van Bohr, waarin Einstein steeds in het defensief gedrongen werd, maar van geen opgeven wist. “Einsteins vriend Paul Ehrenfest zei... “’Einstein, ik schaam me voor je, want je argumenteert nu net zo tegen de nieuwe quantumtheorie als jouw tegenstanders tegen de relativiteitstheorie’... Opnieuw werd me duidelijk hoe oneindig moeilijk het is een denkstructuur op te geven die tot op dat moment de grondslag van iemands denken en wetenschappelijk onderzoek heeft bepaald” (p 114).
Bestaat er een objectieve wereld?
“Einstein had zijn leven gewijd aan de taak om de objectieve wereld van natuurkundige processen in kaart te brengen. Een wereld die zich, onafhankelijk van ons, afspeelt in ruimte en tijd volgens onwrikbare wetten... en nu werd er beweerd dat op het niveau van atomen zo’n objectieve wereld in ruimte en tijd helemaal niet bestond en dat de wiskundige symbolen... naar mogelijkheden verwezen, niet naar feiten. Einstein was niet bereid (zoals hij dat ervoer) de bodem onder de voeten weg te laten slaan” (p 114-15).
De objectieve wereld (be)staat volgens de kwantumfysica niet los van (het bewustzijn van) de waarnemer. Als een deeltje, bijv. een elektron, wordt waargenomen, wordt het gelokaliseerd en valt het als het ware op zijn plek. Voordien is het (in) een veld van mogelijkheden of een wolk van waarschijnlijkheden. Zo valt de wereld op zijn plek als wij deze waarnemen. Voordien is er een veld van mogelijkheden. Een objectieve wereld is voor ons onkenbaar en mogelijk onbestaanbaar. We kunnen er niets van zeggen. Hij onttrekt zich aan ons bevattingsvermogen.
De kwantumfysica heeft een paradigmaverschuiving teweeg gebracht, waarbij (het bewustzijn van) de waarnemer weer een cruciale plaats in de wereld en de werkelijkheid kreeg, nadat deze was weggevallen in het wereldbeeld van de objectivistische en mechanistische natuurwetenschap, dat in het bewustzijn van de wetenschappers was gestructureerd als objectief gegeven [1].
Op weg naar Niels Bohr in Kopenhagen
Toen Heisenberg voor het eerst naar Niels Bohr in Kopenhagen ging, had hij moeite bij het inchecken. “Maar toen duidelijk werd dat ik aan het instituut van professor Niels Bohr ging werken, opende die naam alle deuren en nam in een mum van tijd alle belemmeringen weg. Zo voelde ik me van meet af aan beschermd door een van de grootste persoonlijkheden van dit kleine, vriendelijke land. De eerste dagen aan Bohrs instituut... was ik plotseling in de aanwezigheid van een groot aantal uiterste getalenteerde jonge onderzoekers uit alle delen van de wereld, die mij verre de baas waren” (p 81). Daarna ontwikkelde zich een bijna ontroerende samenwerking en vriendschap met de 16 jaar oudere Bohr (1885-1962).
Zo hangt het boek aan elkaar van de gesprekken en wandeltochten met genoemde grondleggers van de kwantumfysica. Het lijkt soms op de schepping van een vriendenclub, die tijdens werk en vrije tijd met elkaar optrekken, op afstand blijven corresponderen en elkaar bij congressen weer ontmoeten. Al met al het meest boeiende boek dat ik over het onderwerp heb gelezen. Andere uiterst boeiend anekdotes zijn het ontnuchterende gespreksverslag van Max Planck, de nestor van de Duitse natuurwetenschap, met Hitler en zijn advies aan Heisenberg om in Duitsland te blijven werken met oog op de wederopbouw na de oorlog.
Bijlage: De complementaire eenheidsfilosofie van Wolfgang Pauli
In de jaren voor diens dood in 1958 had Heisenberg vanaf 1956 een hevige discussie met Pauli over de wiskundige grondslagen van de kwantumfysica, die weer werd bijgelegd in een verzoening (p 248-49). Daarna werkten ze samen aan een verenigde veldtheorie, gebaseerd op de (spiegel)symmetrie en/of omgekeerde symmetrie van elementaire deeltjes. Wolfgang toonde zich buitengewoon enthousiast over de veldvergelijkingen die Heisenberg ontwikkelde. Daarna ging hij drie maanden naar Amerika en stopte de correspondentie abrupt. “Eind 1958 kreeg ik het droevige bericht dat Wolfgang na een acute operatie was gestorven” (p 260, hfst 19 ‘Algemene veldtheorie’). Pauli was geen gemakkelijke man [4]. Wegens psychische problemen was hij in therapie gegaan bij psychiater Carl Gustav Jung, toen Pauli aan de universiteit van Zürich werkte. Jung woonde namelijk aan het meer van Zürich. Dit resulteerde in samenwerking en publicaties over synchroniciteit.
Heisenberg wijdt in Fysica in perspectief, een hoofdstuk aan ‘De filosofische opvattingen van Wolfgang Pauli’, die ten grondslag liggen aan zijn fundamentele bijdrage tot de kwantumfysica. Deze beschrijving geeft een aanvulling op het besproken boek. De opvattingen van Pauli waren verwant met die van Heisenberg. Ze trokken vaak samen op. Pauli schreef als 18-jarige, ongeveer een jaar voor Heisenberg hem leerde kennen, het eerste boek over de relativiteitstheorie. Het werd door Einstein enthousiast ontvangen. Bohr introduceerde in 1927 het begrip complementariteit. “Pauli was een van de eerste fysici die zich zonder reserve achter deze opvatting schaarde… als nieuwe denkmogelijkheid waarmee de eenheid der tegendelen uitgedrukt kon worden. In de alchemistische filosofie werd hij geboeid door de poging om materiële en geestelijke processen in dezelfde taal te beschrijven” (p 31). Hij interesseerde ook zijn oudere collega Schrödinger voor de kwantumfysica.
“De poging tot psychofysisch monisme om de eenheid van alle zijn, de eenheid van het Al, uit te drukken, lijkt meer kans van slagen te hebben, nu de (nog niet bekende) eenheidstaal op een diepere, onzichtbare realiteit betrokken wordt, die de causaliteit van de klassieke fysica te boven gaat… A priori elementen [die voorafgaan aan de waarneming] brengt hij in verband met de oerbeelden, de archetypen van Jung, [Jung en Pauli, Naturerklärung und Psyche]… Steeds weer het streven… het gewone denkpatroon te verlaten om de eenheidsstructuur van de wereld te benaderen… steeds in conflict met het godsbegrip en met een naïef-rationalistisch georiënteerd atheïsme.”
Aan het einde van een betoog over wetenschap en westers denken schrijft Pauli: ”Voor wie het beperkte rationalisme zijn overtuigingskracht verloren heeft en bij wie ook een mystieke instelling geen bekoring heeft… blijft niets anders over dan deze tegenstellingen te aanvaarden. Juist hierdoor kan de onderzoeker ook min of meer bewust de weg naar een innerlijke heilstoestand inslaan. Langzaam ontwikkelen zich dan innerlijke beelden of ideeën… waarin mogelijke toenadering van tegengestelde polen zichtbaar wordt… waartoe ook de synthese behoort die zowel het rationele denken als het mystieke beleven van eenheid omvat” (p 32-33).
Pauli legde als een van de eerste fysici verbindingen met mystiek en Oosterse filosofie, zoals later in o.m. de Tao van de fysica van Fridjof Capra, Michael Talbot, Mysticism and the New Pysics; Lawrence Leshan, The Medium, the Mystic and the Physicist; Gary Zukav, The Dancing Wu Li Masters, David Bohm, Wholeness and Implicate Orde, Fred Alan Wolf, Het spirituele universum: Quantumfysica en het bestaan van de ziel.
“Pauli werd niet bevredigd door de zuiver empiristische opvatting volgens welke natuurwetten alleen aan de waarneming ontleend konden worden… Hij hechtte meer waarde aan intuïtie en opmerkzaamheid bij het opstellen van een systeem van natuurwetten, met begrippen en ideeën die ver boven de waarnemingen uitgaan. Hij postuleert een ordening van de kosmos, die hij onderscheidt van de wereld der verschijnselen. Zowel de ziel als de waarnemingsgegevens ‘zijn afhankelijk van een objectief gedachte ordening.’ De brug die van het waarnemingsmateriaal naar de ideeën leidt, ziet Pauli in bepaalde, in de ziel pre-existerende oerbeelden of archetypen, zoals ze door Kepler zijn aangeduid en ook in de psychologie van C.G. Jung… Deze opvatting gaat tot Plato terug en is via het neo-platonisme in het christelijke denken doorgedrongen (Plotinos, Proklos).”
“Pauli probeert aan te tonen dat reeds bij Kepler… bepaalde oerbeelden, archetypen een beslissende rol hebben gespeeld [de drie-eenheid, de bol, het heilige getal drie enz…] en die zinnebeeld is van de houding waaruit de moderne natuurwetenschap is ontstaan… ‘Vanuit een inwendig centrum lijkt de ziel zich naar buiten te bewegen in de wereld der dingen waarin, naar verondersteld wordt, al het gebeuren automatisch is, zodat de geest deze wereld met zijn ideeën als het ware rustend omspant.’… De wereldziel werd echter in de latere natuurwetenschap vervangen door de abstracte mathematische natuurwet… Uit de door gnosis en alchemie bepaalde stroming ontstond aan de ene kant de wetenschappelijke chemie en aan de andere kant de religieuze mystiek, bijv. Jacob Boehme.” (Over Kepler zie ook F A Wolf, Het spirituele Universum, p 281)
“Pauli onderkende in deze geestelijke ontwikkelingslijnen complementaire relaties die vanaf het begin het westerse denken bepaald hebben en die wij nu beter begrijpen kunnen dan vroeger, doordat ons de logische mogelijkheid van zulke relaties door de kwantummechanica duidelijk is geworden. ‘Waarom weerspiegelt zich het ene in het vele, wat is het dat weerspiegelt en wat is het dat weerspiegeld wordt?’… Wetenschappelijk streven heeft geleid tot de voorstelling van een objectieve van waarnemingen afhankelijke materiële wereld; mystieke beschouwingen tot een met de godheid verenigde ziel los van alle objecten.”
“Tussen deze twee uitersten ziet Pauli als het ware het westers denken uitgestrekt. ‘In de ziel van de mens zullen altijd beide ideeën wonen en de ene zal de andere als kiem van zijn tegenstelling in zich dragen. Daardoor ontstaat een soort dialectisch proces… dat wij als complementair erkennen. Terwijl wij ons realiseren dat elke weg naar kennis of verlossing afhankelijk is van factoren die in de religie met genade wordt aangeduid.’ Bij Griekse mysteriescholen, Pythagoras, Plato, alchemisten en geheime genootschappen zijn wetenschap, filosofie en alchemie innerlijke scholings- en inwijdingswegen, waarbij psychische processen de mystieke overeenkomst weergeven tussen macro- en microkosmos… Alchemistische processen in een retort zijn symbool van psychische processen.” (p. 30,31).
De filosofische oriëntatie van de grondleggers van de moderne fysica is mede bepalend geweest voor hun baanbrekende werk. Materiële visie en de geestelijk georiënteerde tegenpolen bestaan nog steeds. De materialistische visie lijkt nu dominant. Een fusie van het rationele en metafysische zien we bij veel Griekse filosofen, Giordano Bruno, Spinoza en het Duitse idealisme: bij Kant, Fichte, Schelling en Hegel vanuit een ‘intellectueel aanschouwen’ van de metafysische werkelijkheid.
Volgens Heisenberg heeft het absolute een vreemde fascinatie voor de Duitsers terwijl bij de buren pragmatisme wijdverspreid is. “Als Duitsland wetenschappelijke en artistieke bijdragen heeft verleend die de wereld hebben veranderd - denk aan Hegel en Marx, Planck en Einstein, Beethoven en Schubert - was dit dankzij deze liefde voor het absolute, dankzij het volgen van principes tot hun uiteindelijke consequenties. Maar alleen als deze hang naar het absolute ondergeschikt wordt gemaakt aan logisch denken in de wetenschap en regels van harmonie in de muziek kan de volle kracht zich onthullen” (p 212-13, Physics and Beyond, p 186).
Noten