Spoedcursus natuurkunde part I: Newton, Maxwell en hun alles voorspellende wetten

Spoedcursus natuurkunde part I: Newton, Maxwell en de zeven wetten

Als enorme alfa heb ik altijd zoveel mogelijk afstand gehouden van de exacte wetenschappen. Een studie bedrijfskunde bracht daar niet veel verandering in. Voor mij was natuurkunde daarom niet anders dan een schoolvak uit een era long long time ago. Daar kwam een jaar of 4 geleden echter verandering in, toen ik leerde dat natuurkunde en filosofie elkaar best wel raken. En toen de woorden kwantummechanica en relativiteit iets van betekenis kregen. En ik daardoor bizarre dingen leerde als dat tijd RELATIEF is, en daarmee bijvoorbeeld niet overal even snel gaat. Zodra je eenmaal een pietsie van de natuurkunde machtig bent, kun je je brein een partijtje laten marathon-denken! Daar zeg je u tegen. Dus go-go-go spoedcursus natuurkunde!

Disclaimer: om onderstaande informatie bij elkaar te sprokkelen interviewde ik Bart Dingjan, afgestudeerd in technische natuurkunde (en toevallig ook mijn verloofde en reden dat ik met natuurkunde in aanraking kwam). Hij heeft zijn studieboeken afgestoft en me meegenomen in de, naar zijn idee, belangrijkste onderwerpen binnen het vakgebied. Er zullen dus gegarandeerd meer interessante topics zijn dan hieronder weergegeven, maar het gaf mij precies de fijne hoeveelheid kennis die mijn wereld verbreedde.

Dus, where to start. In den beginne waren er namen als Aristoteles en Galileo Galilei (jep, die laatste naam ken je vast van het bekende liedje van Queen). Kort samengevat is Aristoteles (384 v Chr – 322 v Chr) de uitvinder van logica en het geloof dat alles ter wereld uitlegbaar is. Galileo Galilei (1564 – 1642) is de meester van de moderne astronomie en grondlegger van de experimentele natuurkunde: hij leerde door te doen en observeren van experimenten. Laatstgenoemde legde de grondslagen van de ‘dynamica’ van Isaac Newton, de leer die gaat over alles wat beweegt.

Fast forward naar Newton (1643 – 1727), alwaar het leuk wordt. Je kunt niet over natuurkunde praten zonder Newton te noemen. De hele wereld is volgens hem verklaarbaar aan de hand van drie simpele wetten over beweging en zwaartekracht. Voorbeeld: als je weet met welke kracht je tegen een bal schopt, kun je exact berekenen waar deze bal terecht komt. En dus is het verklaarbare ook voorspelbaar: alles wat er gebeurt is een reactie op het vorige. Newton baande daarmee de weg vrij voor het determinisme: alles ter wereld ligt vast waardoor er geen ruimte meer is voor de vrije wil. En daar raken we de filosofie dus al.

Newtons wetten beschrijven dus precies hoe alles beweegt. James Clerk Maxwell (1831 – 1879) voegt nog een setje natuurwetten toe, namelijk die alles rondom elektromagnetisme beschrijven. Ik denk bij elektro direct aan elektriciteit (who’s with me?). In de natuurkunde is het breder en gaat ook over krachten die deeltjes bij elkaar houden. Praktisch voorbeeld: je zakt niet door je stoel omdat alle onderdeeltjes van je zitje en de vier poten waarop ‘ie staat (op atomisch niveau) tot elkaar aan worden getrokken door elektromagnetische kracht. Zwaartekracht zou ervoor zorgen dat je zitje zo richting aarde wordt getrokken. We kunnen gebouwen, meubels, bruggen etc. (verticaal) bouwen door elektromagnetische kracht. Elektromagnetische kracht is dus sterker dan zwaartekracht. Maxwell formuleert vier wetten hierover: de Maxwellvergelijkingen. Newton en Maxwell samen verklaren de wereld aan de hand van zeven supersimpele doch perfect werkende wetten. Hoezee!

Volgens bovenstaande wijzen kan alles wat op aarde gebeurt verklaard en voorspeld worden. Omdat wij mensen ook bestaan uit kleine deeltjes, zou alles wat wij doen ook al vastliggen. Dat zou dus ook betekenen dat we geen vrije wil hebben. Tot op de dag van vandaag kloppen bovenstaande zeven wetten perfect. Perfect, wanneer we ze toepassen op ónze maten, onze ordergrootte en onze snelheden. Die van de mens dus. Echter, beste lezer, blijkt deze theorie een stukje lastiger wanneer je het toepast op het ultrakleine, het atomische. Om die te verklaren reizen we verder in de tijd naar de naam die jullie waarschijnlijk het meest bekend voorkomt of them all: Albert Einstein. En zijn relativiteitstheorie. En de kwantummechanica en iets met katten. To be continued…

 

Laat een reactie achter