De weg naar Eenvoud: deel 6 Snelheid

SNELHEID

De begrippen tijd en afstand hebben iets gemeenschappelijks; we moeten het namelijk, om het te weten, eerst meten; als ik niet meet, dan weet ik niet; tenminste, niet precies, ik kan wel schatten maar niet zeker weten. Met een klok of stopwatch als hulpmiddel kan ik tijd meten en met een meetlint of ander meethulpmiddel kan ik afstand meten. Ik moet me dus altijd beroepen op een hulpmiddel; vroeger was dat een duim of el of voet voor afstand en men keek naar de stand van de zon of naar een zandloper voor de tijd, nu heb ik mijn meetlint en horloge.
Afstand en tijd zijn afhankelijk van zintuiglijke, empirische waarneming; ik meet, neem de resultaten waar en ken de gemeten waarde. Afstanden werden vroeger, toen men nog geen kilometerteller had, ook in tijd uitgedrukt, men sprak dan bijvoorbeeld van ‘twee uur gaans’; dat was de afstand die men in twee uur te voet kon afleggen. Snelheid was vroeger niet belangrijk, Immanuel Kant heeft het in zijn Kritik er niet eens over gehad en ik kan me ook niet voorstellen dat snelheid in de 18^e eeuw enig belang in de samenleving had, dat kwam pas in de 20^e eeuw op toen snelheid ineens als natuurfenomeen werd voorgesteld.
Dat snelheid nooit belangrijk was ligt in het feit dat we het begrip snelheid niet nodig hebben om in de natuur te overleven; het begrip snelheid in de vorm van kennis is niet een hulpmiddel, afstand en tijd wel.

De grieken hielden hardloopwedstrijden en daarbij gold dat de eerste die over de eindstreep kwam de winnaar was. Ook bij de wagenrennen die de romeinen organiseerden gold dat principe. Ze gingen hard, dat zeker, maar hoe hard, dat interesseerde niemand. In de F1-autosport lijkt het om snelheid te gaan, maar hierbij gaat het eerder om rondetijden bij de trainingen, bij de wedstrijd is toch degene die uiteindelijk als eerste over de eindstreep komt de winnaar. Bij schaatsen gaat het ook hard, maar daar is de klok eveneens de bepalende factor en niet de snelheid. Snelheidsrecords op het land, te water en in de lucht zijn interessant maar absoluut niet belangrijk; noem er maar eens een. Het begrip snelheid is in ons dagelijks leven niet belangrijk; het is bijzaak.

Door de uitvinding en doorontwikkeling van de klok is snelheid door de jaren ineens wel een hulpmiddel geworden waar we overigens makkelijk buiten kunnen. Ik heb heel veel jaren rondgefietst met een fiets zonder snelheidsmeter en dat ging prima. In een auto is een snelheidsmeter verplicht geworden, maar als een bestuurder er nooit op kijkt, dan doet snelheid ook niet zo ter zake.

Snelheid bestaat uit twee elementen, afstand en tijd. Om snelheid te weten moet ik daarom afstand gemeten hebben, en de tijd die het heeft gekost om die afstand af te leggen, bijvoorbeeld: ik heb met mijn fiets een afstand van exact 10 kilometer afgelegd en heb er precies een half uur over gedaan. Na een korte berekening weet ik mijn gemiddelde snelheid: 20 km/uur. Mijn waarneming van het berekende resultaat bestaat uit kennis, de waarnemingen zijn transcendentale begrippen, ze bevinden zich tussen de oren, snelheid is ook een transendentaal begrip.

Wat mij in het bovenstaande opvalt is dat de berekende snelheid altijd een gemiddelde snelheid over de betreffende afstand en in de betreffende tijd is. Snelheid kan dus nooit exact worden weergegeven hoe klein ik de afstand en tijd ook maak; dat principe doet me daarom denken aan de paradoxen van Zeno (zie de essay over afstand) die situaties beschrijven die alleen in theorie kunnen voorkomen.

De snelheidsmeter op mijn fiets meet door een stel omwentelingen van mijn wiel een stukje afstand, meet hoeveel tijd die omwentelingen in beslag hebben genomen en berekent daaruit de snelheid. Dat zijn dus allemaal stukjes gemiddelde snelheid. Als ik steeds langzamer ga fietsen neemt de weergegeven snelheid in sprongen af. Snelheid is geen natuurlijk fenomeen, maar een theoretisch, transcendentaal begrip; snelheid is kennis uit een resultaat van een berekening.

De dwalingen rond het begrip snelheid zijn omvangrijk. Door het idee dat tijd en afstand in werkelijkheid bestaan hechten wetenschappers ineens veel waarde aan snelheid met als grote troef de lichtsnelheid. Van snelheid als nevenfunctie werd snelheid ineens een ‘natuurconstante’ die lichtsnelheid heet.

Ik heb altijd het gevoel gehad dat er iets aan de ‘natuurconstante’ lichtsnelheid niet klopt; logisch, want afstand en tijd zijn immers transcendentale begrippen. Maar om de dwalingen bloot te leggen is nader, objectief onderzoek best de moeite waard, want schijn en werkelijkheid worden bij de theorieën over lichtsnelheid aardig door elkaar gehaald.
Met de lichtsnelheid als natuurconstante kan ik een periode van exact een seconde meten door met mijn meetlint eerst 299.792.458 meter uit te zetten. Licht doet er precies één seconde over om die afstand te overbruggen en daarmee kan ik mijn atoomklok ijken. Met het hulpmiddel causaliteit kan ik nu vaststellen dat de oorzaak van mijn gemeten seconde de afstand van 299.792.458 meter is. De natuurconstante zelf kan niet de oorzaak zijn, want die heeft geen relatie met de werking van mijn atoomklok want daar heb ik net die seconde mee gemeten. De seconde zit nu in mijn atoomklok als gemeten aantal cycli van het cesium-133-atoom. Door de afstand van 299.792.458 meter heb ik nu een seconde in de vorm van een aantal cycli opgeslagen in het geheugen van mijn atoomklok.
Om een meter uit de lichtsnelheid-natuurconstante te krijgen meet ik de afstand die het licht volgens mijn atoomklok gedurende 1/299.792.458 seconde aflegt. Ik pak mijn meetlint erbij en meet precies één meter, mijn meetlint klopt. Ik neem weer het hulpmiddel causaliteit erbij en constateer dat 1/299.792.458 seconde volgens mijn atoomklok de oorzaak van de meter is. De periode van 1/299.792.458 seconde op mijn, met de afstand van 299.792.458 meter geijkte atoomklok is dus de oorzaak van een afstand van precies één meter en die meter kan ik weer gebruiken om de seconde te meten. Ik heb mijn meetlint en mijn atoomklok nodig om de lichtsnelheid te meten en dat brengt mij tot een kip-en-eiprobleem; wat was er nou eerder, het meetlint en de atoomklok of de lichtsnelheid? Zijn mijn hulpmiddelen meetlint en klok de oorzaak van lichtsnelheid of is lichtsnelheid de oorzaak van mijn hulpmiddelen?

Licht op zichzelf is niet snelheid. Licht is slechts, het bestaat zolang het duurt en bezit niets dat enigszins lijkt op een meter of een seconde. Dat licht een bepaalde snelheid heeft is een synthetisch oordeel. Nog even ter herinnering: Ik bezie het oordeel: Licht heeft een snelheid van 299.792.458 m/sec. ‘Licht’ is het subject en ‘heeft een snelheid van 299.792.458 m/sec’ is het predicaat. Het predicaat voegt iets (een eigenschap van snelheid) toe aan het subject en daarmee is het een synthetisch oordeel. Lichtsnelheid is dus zeker een transcendentaal begrip.

Ik heb in de analyse van lichtsnelheid het begrip tijd nog niet genoemd omdat bij de theorieën over lichtsnelheid altijd naar de atoomklok wordt gewezen. Bij het gebruik van de ‘atoomklok’ doet men een beroep op autoriteit (de drogreden) en men suggereert daarmee dat de atoomklok een representatie van het begrip tijd in de werkelijkheid is (zie de essay over tijd). De atoomklok doet echter hetzelfde als het eerste slingeruurwerk van Christiaan Huygens: het telt veranderingen en geeft dat weer in cijfers. Voor één seconde telt de atoomklok 9.192.631.770 cycli van een cesium-133-atoom. Het gebruik van een mechanisch hulpmiddel om een theoretische natuurconstante te definiëren is een belangrijke oorzaak van de dwaling; een klok, een in de werkelijkheid bestaand instrument en hulpmiddel, kan zelf geen afstand voortbrengen, het kan geen onderdeel van een transcendentaal begrip zijn want een atoomklok bevindt zich immers niet tussen de oren.
Zoals ik al schreef; snelheid is voor de mens niet belangrijk, we kunnen makkelijk zonder. Het enige dat telt is dat we ergens komen en dat geldt voor alles in de natuur; dat heet verandering en dát bestaat wél in werkelijkheid.

Het begrip snelheid was het laatste grote obstakel op de weg naar eenvoud. De begrippen causaliteit, tijd, afstand en snelheid zijn transcendentale begrippen. Ze bestaan in ons verstand, maar niet in de werkelijkheid. We mogen en kunnen ze gebruiken, maar dan als hulpmiddel voor empirisch onderzoek.