De mysterieuze realiteit: quantummechanica, oerknal en relativiteitstheorie ontrafeld voor iedereen

Een natuurkundeminor voor niet-natuurkundigen

Vanuit natuurkundig perspectief begrijpen we de wereld waarin we leven door middel van concepten die hun wortels hebben in de revolutionaire inzichten van wetenschappers als Albert Einstein en Niels Bohr. Doordat wij de consequenties hiervan steeds beter begrijpen, dringen begrippen die vroeger vergezocht en esoterisch leken, nu in snel tempo ons dagelijks leven binnen. De relativiteitstheorie wordt gebruikt bij het bepalen van je exacte positie op aarde door middel van gps, en computergeheugens functioneren bij de gratie van het begrijpen van de quantummechanica. Deze moderne technologieën worden ook gebruikt in satellietexperimenten en deeltjesversnellers en zorgen daarmee voor een steeds beter begrip van waar we vandaan komen in kosmologische zin: zelfs de oerknal wordt ontcijferd.

Paradoxaal genoeg maakt onze toegenomen kennis van de wereld en de kosmos ons ook steeds bewuster van wat we niet begrijpen en welke technologische toepassingen nog buiten ons bereik liggen. Het heelal lijkt bijvoorbeeld ‘donkere materie’ te bevatten, maar we weten nog niet waaruit die bestaat. Een quantumcomputer zou een geweldig hulpmiddel zijn, maar we weten nog niet hoe we die moeten bouwen. Vanuit een natuurkundig begrip zouden we ook graag de werelden van de quantummechanica en de zwaartekracht in één raamwerk willen verenigen, maar dat is ons helaas nog niet gelukt.

Dit zijn niet alleen fascinerende wetenschappelijke en technologische raadsels voor wetenschappers. Het werken aan het oplossen van deze mysteries beïnvloedt ook op allerlei manieren onze samenleving. Er zijn filosofische vragen bij betrokken zoals de essentie van tijd, de realiteit van de quantum-wereld, de reden voor het bestaan van het universum; er zijn ethische en maatschappelijke vragen aan verbonden, aangezien vrijwel elke fundamentele ontdekking op een gegeven moment leidt tot technologische innovatie, gewenst of ongewenst; en er duiken zelfs nieuwe juridische vragen op als de technologie volwassen wordt.

Deze minor biedt iedereen, en met name studenten zonder een natuur- of wiskundige achtergrond, de mogelijkheid om kennis te maken met actuele ontwikkelingen in onze moderne natuurkundewereld en te onderzoeken of dit relevant is voor ontwikkelingen binnen hun eigen discipline. Naast het bespreken van de wetenschappelijke concepten gaan we steeds op zoek naar de maatschappelijke relevantie van het huidige onderzoek.

Het programma is ontworpen vanuit de gedachte dat het toegankelijk en relevant moet zijn voor studenten met verschillende academische achtergronden. We vereisen dan ook geen diepgaande kennis van natuurkunde of wiskunde – wiskunde van de onderbouw van de middelbare school is voldoende. Het docententeam zal bestaan uit natuurkundigen en kosmologen, aangevuld met specialisten in de geschiedenis van de natuurkunde en in de ethische, juridische, maatschappelijke en filosofische aspecten van modern natuurkundig onderzoek. De stof zal worden aangeboden in een mix van lezingen, werkgroepen, demonstraties en ook een bescheiden hoeveelheid interactieve practica; natuurkunde als wetenschap wordt gedreven door experimenten, en dat aspect willen we expliciet benadrukken.

Leerdoelen

Na het afronden van de minor heb je:

• basiskennis van de belangrijkste principes van kosmologie, de relativiteitstheorie en quantummechanica;

• de onderlinge verbondenheid van wetenschappelijke ontdekkingen begrepen, net als de impact ervan op gebieden als filosofie, technologie en ethiek;

• je probleemoplossende en kritische denkvaardigheden verbeterd in zowel wetenschappelijke als niet-wetenschappelijke context;

• een begrip ontwikkeld waarmee je toegerust bent om het dagelijkse nieuws over verdere ontwikkelingen in de natuurwetenschappen te volgen, met waardering voor de rol van de wetenschap bij het vormgeven van onze wereld.

Programma en studielast

De studielast van het minor prgramma is 30 EC, verspreid over twee blokken in het najaarssemester.

In het eerste blok komen ‘Einsteins Universum’, ‘De wondere wereld van de quantumfysica’ en ‘Geschiedenis van de natuurwetenschappen’ aan bod. Het tweede blok bouwt voort op het eerste: de cursus ‘Kosmologie’ gebruikt concepten uit ‘Einsteins Universum’ en de cursus ‘Op weg naar een quantumcomputer’ grijpt terug op de 20e-eeuwse quantumconcepten die in het eerste blok behandeld zijn.

Alle cursussen worden exclusief voor deze minor ontwikkeld. In alle colleges zullen ook gastdocenten en werkgroepassistenten worden ingezet.

Onderwijstaal

De voertaal van deze minor is Nederlands. Mogelijk worden enkele (gast)colleges in het Engels aangeboden als de desbetreffende docent het Nederlands onvoldoende beheerst. Er wordt zowel Nederlandstalige als Engelstalige literatuur en lesmateriaal gebruikt.

Voorkennis

De minor richt zich op derdejaars studenten van buiten de Faculteit der Wiskunde en Natuurwetenschappen en vereist geen specifieke voorkennis anders dan basiskennis van natuurkunde en wiskunde van de middelbare school zoals sinus/cosinus en de stelling van Pythagoras.

Werkvormen

Naast het meegeven van wetenschappelijke concepten willen we de studenten meegeven dat de natuurkunde een discipline is waar experimentele waarnemingen een belangrijke rol spelen. Daarom zullen demonstratieproeven, YouTube filmpjes en zelf uit te voeren experimenten worden ingezet om te ervaren wat de impact van de theorie in de praktijk betekent.

Per week zijn er per vak twee colleges: een hoorcollege over de theoretische concepten, en een praktisch georiënteerd werkcollege, waarin de studenten op een creatieve manier aan de slag gaan om zich de concepten eigen te maken die in het college behandeld zijn.

Beoordeling

Om de kennis en het inzicht van de studenten te beoordelen maken we gebruik van korte (multiple-choice) testen die tijdens de (verplichte) werkcolleges afgenomen zullen worden. Als aanvulling is er ook de mogelijkheid om met individuele assessments te werken over specifieke onderwerpen die behandeld zijn in de (werk)colleges.

• Coordinator: mw. M.K. Boonstra MPhil

• Penvoerder: FWN Natuurkunde

Toegang en toelating

Het doel is om derdejaars universitaire bachelorstudenten van alle faculteiten te bereiken. Daarom worden de vakken zo opgezet dat er geen andere voorkennis wordt verondersteld dan de wiskunde van de middelbare school.

Natuur- en sterrenkundestudenten die deze richting als primaire studie hebben, zijn uitgesloten van deze minor.

Aantal deelnemers

De minor heeft een minimumaantal deelnemers van 20 en een maximale capaciteit van 100 deelnemers.

Rooster

Via MyTimeTable

Inschrijving vakken en tentamens

Meer informatie over inschrijving voor vakken en tentamens volgt.

Aanmelding

Aanmelding gaat via EduXchange en is mogelijk van 15 mei 13:00 uur t/m 30 juni 2025.