Je hebt nog nooit iets aangeraakt (volgens de natuurkunde)

Je bent je er misschien niet van bewust, maar jij hebt in je hele leven nog nooit iets aangeraakt en dat ga je ook nooit doen. Eigenlijk ben je geboren in een soort van flinterdunne, onzichtbare condoom van lege ruimte die strak om je hele lichaam zit gespannen en ervoor zorgt dat je nooit direct met wat dan ook in contact kan komen.

Neem bijvoorbeeld de stoel waar je op zit terwijl je dit leest. Enkel om dit voorbeeld eenvoudiger te maken, ga ik ervan uit dat je geen broek aanhebt, zodat je blote billen tegen het leer van je zetel aan drukken. Hoewel jij denkt de stoel te voelen aan je achterwerk, is er toch nog een dun laagje van lege ruimte tussen jou en de stoel aanwezig. Het laagje ontstaat door de wisselwerking van de elektronen in je bips en die in de stoel, die elkaar constant wegduwen. Daardoor kunnen de respectievelijke atoomkernen nooit in contact komen met elkaar. En dit geldt niet alleen voor je stoel, maar voor de hele wereld. Hoe hard je bijvoorbeeld ook je moeder probeert te knuffelen, er zal altijd een klein laagje lege ruimte zijn dat een afstand tussen jullie vormt. :(

Laat me je uitleggen waarom. De natuurkunde leert ons dat meer dan 99 procent van de massa van een atoom zich bevindt in de kern (ook wel nucleus.) De andere procent is te vinden in de elektronen die eromheen zwaaien. Als we een atoom dusdanig zouden opblazen dat de kern zo groot is als een voetbal en deze op de middenstip van een voetbalveld zouden leggen, dan zouden de elektronen piepkleine zandkorrels zijn, ongeveer op afstand van de achterlijn. Wat ook betekent dat de volgende atoom nóg verder weg ligt. In een materiaal als ijzer zou de dichtstbijzijnde atoomkern te vinden zijn op de middenstip van een ander voetbalveld, een paar honderd meter verder.

De kern en de elektronen zijn de enige bouwstenen van een atoom en ertussen zit alleen maar lege ruimte. Ongeveer 99,9999999999999 procent van atomen en daarom eigenlijk van alles om je heen, bestaat derhalve uit noppes.

Dat is interessant, want als wij voornamelijk uit lege ruimte bestaan, zou je op basis van dit gegeven verwachten dat je bij het highfiven van een goede vriend dwars door zijn hand zou kunnen slaan. Of dat je misschien wel door een muur heen kan rennen. Of dat je nu ineens door je stoel heenzakt. Je bent op atoomschaal tenslotte een soort inverse zeef. Maar zoals je wellicht gemerkt hebt in je leven gebeurt dit allemaal niet.

Dat komt door twee dingen. Ten eerste hebben de elektronen die om de atoomkern heen draaien allemaal een negatieve lading. Deeltjes met dezelfde lading stoten elkaar af, dus twee elektronen zullen elkaar meer gaan afstoten naarmate ze dichter bij elkaar komen. Deze elektrische kracht is vele malen sterker dan de aantrekkende zwaartekracht tussen beide: zo'n 10⁴⁰ keer sterker. Dat is een tien met veertig nullen en toevallig ongeveer hetzelfde getal dat je zou krijgen als je het de grootte van het universum zou delen door de grootte van een atoomkern.

Het afstotende effect is niet de enige reden dat elektronen elkaar vermijden als oude bekenden in het openbaar vervoer. Elektronen zijn altijd in beweging en volgens de rare en contra-intuïtieve wetten van de kwantummechanica weten we nooit waar ze precies zijn op een gegeven ogenblik.

Het wordt nog raarder. In de kwantummechanica bevindt een elektron zich namelijk op meerdere plekken tegelijkertijd. Elk elektron heeft daarom zijn eigen 'territorium,' waar volgens de natuurwetten (specifieker: het uitsluitingsprincipe van Pauli) geen enkel ander deeltje kan zijn. Dit leidt ertoe dat het niet alleen de piepkleine elektronen zelf zijn die elkaar afstoten, maar ook een gebied eromheen.

Deze twee factoren samen zorgen ervoor dat de atomen in je lichaam nooit echt in contact kunnen komen met die in je stoel. Er zal altijd een afstand zijn van een paar duizendste millimeter. In feite zweef je dus altijd op een onzichtbaar kussentje van elektronen die elkaar afstoten. Een persoonlijk isolatielaagje dat ervoor zorgt dat je niet door de grond zakt als je highfive mislukt omdat je handen door elkaar heen gaan.

Het is trouwens volgens de kwantummechanica in theorie wel mogelijk dat een deeltje ineens door een barrière heenprikt. Dit noemt men 'het tunneleffect.' Ergo, puur theoretisch zou het mogelijk zijn om wél door een muur heen te rennen, als alle deeltjes in je lichaam toevalligerwijs ineens dwars door de muur in kwestie tunnelen. Maar de kans hierop is echt heel klein. Als de gehele mensheid ineens, om wat voor reden dan ook, zou besluiten door een muur te willen tunnelen en we zouden allemaal, gedurende de gehele huidige leeftijd van het Heelal, elke seconde in goede hoop maar met frisse tegenzin tegen een muur aanrennen, dan zou het naar verwachting nog niet eens een enkele keer gebeuren. Meer aannemelijk zou zijn dat er bij sommige pechvogels gedeeltes van hun lichaam getunneld zijn en de rest niet. Aan jou om te bepalen of je dit de tijd, blauwe plekken en misschien zelfs lichaamsdelen waard vindt.

Je vraagt je vast af hoe het komt dat je nog nooit lucht hebt gekregen van je kluizenaarsbestaan. Dit kun je je hersenen verwijten, want ze lopen al je hele leven de handel bij elkaar te jokken. Ze interpeteren de wisselwerking tussen de elektronen in je achterwerk en die van je zitplek namelijk als aanraking, terwijl er helemaal geen sprake is van echt contact. Je houdt jezelf eigenlijk al je hele leven voor de gek als je denkt dat je niet compleet afgesloten van de buitenwereld leeft.

Dat klinkt misschien wat somber, maar het alternatief is ook niet je van het. Als de jou toebehorende atoomkernen in je billen wél daadwerkelijk die van je stoel of je moeder zouden aanraken, zouden deze namelijk fuseren en zou je door de daaropvolgende explosie worden weggevaagd als een paardenbloempje in een orkaan. Dan klinkt onvrijwillig zweven boven je stoel zo slecht nog niet. Dat je nog nooit iets of iemand echt hebt aangeraakt is dus eigenlijk voor je eigen bestwil en die van iedereen om je heen. Je bent gewoon een wandelende fusiebom met een microscopisch kort lontje.

De wetten die gelden in de atomaire wereld zorgen er gelukkig voor dat jij helemaal geïsoleerd bent in de mensenwereld – als een permanent omgangsverbod, opgelegd om jou en je omgeving in bescherming te nemen tegen je explosieve zelf.