Martijn van Calmthout: Quantumbioloog

Natuurkunde is het eenvoudigste vak dat er bestaat. Je hoeft er bijna niks voor te weten. Een paar basiswetten en wat wiskunde volstaan. Al het andere kun je er in principe mee uitrekenen, van de oerknal tot het lampje op je fiets. Niet gemakkelijk, maar wel overzichtelijk. 

Die eenvoud is zelfs de belangrijkste reden dat ik ooit natuurkunde ging studeren. Ik was, mag ik graag op feestjes zeggen als mensen me met ontzag aankijken vanwege die natuurkundestudie, gewoon te dom voor andere vakken, als geschiedenis of frans. 

Scheikunde was eerlijk gezegd al een grensgeval. Al die chemische elementen. Biologie duidelijk te ingewikkeld, met zijn complexe citroenzuurcyclus en darmperistaltiek. Geef mij Newton maar. Of Einstein.

Maar zoiets als de relativiteitstheorie dan, is meestal de volgende vraag. Snap jij echt waarom een bewegende klok langzamer loopt en waarom je licht nooit kunt inhalen, hoe je ook je best doet? 

Dat zijn de inkoppertjes. Er is namelijk geen waarom. Het is eerder omgekeerd: als je aanneemt dat je licht nooit in kunt halen, valt ongeveer al het andere in het universum keurig op zijn plek. Dat van die klokken is een bijwerking van een wondermedicijn in de natuurkunde: de constante lichtsnelheid.

Okee. Maar de quantummechanica dan, gaat het doorgaans verder. Deeltjes die golven zijn, deeltjes die ergens wel en niet zijn, die oneindig ver van elkaar zijn en elkaar toch voelen. Dat kan toch allemaal niet waar zijn?

Nou, zeg ik dan, je hoeft het ook niet te snappen om het te begrijpen. Snappen doet een beroep op je vermogen om je voor te stellen hoe iets gaat. Begrijpen is weten wat de natuurwetten zijn en hoe die werken. 

Wat maakt het uit dat een deeltje tegelijk een deeltjes is en een golf. Waar het om gaat is dat je weet dat dat verklaart hoe de wereld in elkaar steekt.De meeste natuurkundigen zullende verwarde leek voorhouden dat het trouwens niks uitmaakt. Dat ze zich geen zorgen hoeven te maken over al dat vage quantumgedoe. Deeltjes doen nou eenmaal wazig, maar in de echte wereld heb je daar niks mee te maken.

Maar dat blijkt dus helemaal niet waar. Uitgerekend in de levende natuur speelt quantumgedoe zelfs een wezenlijke rol. De biologie dus, dat vak dat me nooit zo lag.

Het mooiste voorbeeld van de levende deeltjesnatuurkunde is het Europese roodborstje. Een trekvogel, begrijp ik, en wat voor een. Het beestje blijkt zich op zijn tocht van Scandinavie naar Zuid-Europa te kunnen orienteren omdat het een kompas in zijn kopje heeft. 

Dat kompas was lang een raadsel. Er zit nergens gemagnetiseerd ijzer in het dier dus hoe voelde het het zuiden? En bovendien is magnetisme een krachtje van niks.

Decennia onderzoek hebben een wonder aan het licht gebracht, letterlijk. Het kompas van de roodborst zit in zijn oog. Als er licht op een bepaald eiwit valt, valt daar een molecuul heel even uit elkaar in twee magnetische delen die zich het liefst langs het magneetveld van de aarde vleien. Dan blijven ze het langst gescheiden en maken ze het oog iets lichtgevoeliger dan in andere richtingen. Een roodborstje ziet het zuiden als een iets lichtere plek aan de hemel.

Hoe deeltjesfysica wil je het hebben, in je achtertuin?

In een volgend leven word ik bioloog. Quantumbioloog!