De grote Nobelprijswinnaars waren kort en snel

“Er is daar beneden genoeg ruimte.” Dat verklaarde natuurkundige Richard Feynman in 1959, toen hij een nieuw vakgebied in de nanofysica aankondigde: de studie van heel kleine dingen.

Het citaat van Feynman bleef me vorige week bij, nadat de Nobelprijs voor de natuurkunde werd toegekend aan drie wetenschappers die ontdekten hoe ze uitbarstingen van laserlicht konden produceren die slechts een miljoenste van een biljoenste van een seconde lang waren, snel genoeg om de bewegingen van laserlicht te volgen. . Elektronen in een chemische reactie.

De volgende dag ging de Nobelprijs voor de Scheikunde naar drie wetenschappers die hadden geleerd hoe ze atomen konden samenstellen tot kwantumdots: klonten die zo klein zijn dat ze als volledig dimensieloos worden beschouwd.

De onderscheidingen herinnerden ons eraan hoe los wij mensen staan ​​van de schaal waarop de belangrijkste processen in de natuur zich ontvouwen.

Ik heb een groot deel van mijn carrière besteed aan het schrijven over dingen op grotere schaal, met name het universum, waar de tijd wordt gemeten in eeuwen en afstand in lichtjaren, en waar elk lichtjaar 6 biljoen mijl beslaat. De levenscycli van sterren worden gemeten in miljoenen of miljarden jaren. Volgens sommige schattingen zouden zwarte gaten er nog wel 10^100 jaar kunnen bestaan ​​en vraatzuchtig consumeren.

Atomen worden echter gemeten in fracties van een nanometer, wat neerkomt op ongeveer drie miljoensten van een inch. Volgens mijn collega Carl ZimmerEr zijn een miljard miljard miljard atomen in mijn lichaam, gegroepeerd in ongeveer 37 biljoen cellen die al het werk doen om mij in leven en bij bewustzijn te houden.

Chemische reacties worden gemeten in totoseconden; Het is veilig, maar riskant om te zeggen dat er elke seconde wel een miljoen biljoen chemische reacties kunnen plaatsvinden in elk van de 37 biljoen cellen die ik ben. Zeggen “Ik omvat menigten” is een grove understatement.

Cijfers maken mij duizelig en moe. Hoe kun je zoveel bijhouden wat er zo snel gebeurt, allemaal beheerst door de kwantummechanica, de huisregels voor heel kleine dingen, waardoor alles overal kan zijn totdat je het meet?

Kwantumongelukken gebeuren voortdurend. Waarom verdween ik niet gewoon in een kwantumrazernij zoals de kat van Schrödinger, dood en levend tegelijk? Ik kan alleen maar concluderen dat er veiligheid en stabiliteit schuilt in de astrologische getallen waaruit wij bestaan. Misschien vormen grote aantallen een bolwerk tegen kwantitatieve onzekerheid. Dus hier ben ik – denk ik.

Wij mensen zitten vrijwel vast in het midden van kosmische schalen – met een gemiddelde lengte, die één septiljoen (10^-24) zo groot is als het universum, en met een typische levensduur van een paar octiljoen attoseconden. Een attoseconde is een eeuwigheid vergeleken met de levensduur van het ongrijpbare Higgs-deeltje, een subatomair deeltje dat een duizendste van een attoseconde bestaat voordat het vervalt.

Volgens astrofysici duurde een van de meest dramatische en fundamentele gebeurtenissen in het universum, bekend als inflatie, slechts een honderdste van een quiktoseconde (10^-32 seconde) nadat de tijd de ruimtetijd begon te vormen en de deeltjes en krachten die dat zouden doen. bewoon het.

Zoals Dr. Feynman opmerkte, zijn er nog steeds kortere schalen van tijd en afstand voordat we de uiteindelijke limieten bereiken die door de kwantumfysica worden opgelegd: de Planck-lengte, 10^-33 centimeter, en de Planck-tijd, 10^-43 centimeter per seconde. Beiden zijn vernoemd naar de Duitse natuurkundige Max Planck, die de doorbraak maakte die leidde tot de kwantummechanica.

Met meer energie, geld en creativiteit zou de wetenschap de reis door de innerlijke ruimte tot deze grenzen kunnen voortzetten, zelfs als we de sterren bereiken. De wereld onder en binnen onze vingernagels kan net zo opwindend en opwindend zijn als het spektakel dat zich elke avond boven ons ontvouwt.