211service.com
De professor die natuurkunde tot leven brengt
Meer dan vier decennia aan het MIT maakte Walter Lewin studenten enthousiast over natuurkunde. Nu bereiken zijn lezingen miljoenen studenten over de hele wereld. 21 februari 2012
De afgelopen vier minuten heeft Walter Lewin aan het krijtbord gewerkt, vastbesloten om een punt over te brengen - of liever, een reeks kleine, snelle punten, zo dicht bij elkaar dat ze op een perforatie lijken. De 76-jarige emeritus hoogleraar natuurkunde demonstreert een merkwaardig fenomeen, hoewel het onderwerp niet de wetten van Newton of de vergelijkingen van Maxwell zijn, maar iets dat aantoonbaar meer verwarrend is.
Het idee is dat het krijt niet te kort mag zijn, instrueert Lewin zijn leerling. Je moet op het bord duwen, en als je niet te hard duwt, zal het springen. Als je wat sneller gaat, dan ben je in business.
De student neemt nog een letterlijke steek op het bord en probeert het snelle traject van stippen te imiteren waarvan Lewin bekend staat om het schijnbaar moeiteloos tekenen met een zwaai van de arm, waarbij een geluid wordt geproduceerd dat lijkt op klein mitrailleurvuur.
Hoe hij deze stippellijnen tekent, is een vraag die Lewin regelmatig krijgt van fans over de hele wereld. Elk jaar vinden bijna twee miljoen mensen de stugge professor via YouTube, iTunes U en OpenCourseWare van MIT - niet alleen door vergelijkingen te schetsen, maar ook aan een slinger te slingeren, handenvol sigaretten tegelijk te roken, of met een liter van een bureau te springen van appelsap, allemaal om de principes van de natuurkunde te bewijzen.
Bekijk hier video's van Walter Lewin die lesgeeft, stippellijnen trekt en zijn laatste MIT-lezing geeft.
Gedurende 43 jaar gaf Lewin maar liefst 600 studenten per semester les in de drie inleidende natuurkundecursussen van het MIT - 8.1, 8.02 en 8.03 - en kreeg hij consequent lovende kritieken. In 1999 begon het Instituut met het opnemen van video-opnamen van de 94 lezingen van de drie cursussen en in 2004 begon OpenCourseWare met het plaatsen van de video's, die gratis konden worden bekeken door iedereen met een internetverbinding. De lezingen verspreidden zich al snel naar YouTube, iTunes U en Academic Earth, en in 2007 werd New York Times kreeg lucht van het verkeer en profileerde de natuurkundeprofessor op een voorpagina als een internationale webster.
De in-box van een webster
Sinds zijn video's online zijn gegaan, heeft Lewin duizenden brieven en e-mails ontvangen van bewonderaars over het hele internet, waaronder Bill Gates, die zijn lezingen heeft bekeken - veel meer dan eens. Ik had een aantal geweldige leraren toen ik een kind was, maar ik wou dat er meer waren zoals Lewin, schrijft Gates in een recensie van Lewins nieuwe boek, Uit liefde voor de natuurkunde: van het einde van de regenboog tot de rand van de tijd - een reis door de wonderen van de natuurkunde .
Elke dag komen er twee tot drie dozijn e-mails binnen in de in-box van Lewin, veel van fans met vragen over natuurkunde. Meestal schrijven mensen hem om hem te bedanken voor het veranderen van hun kijk op natuurkunde - en de wereld. Lewin maakt er een punt van om elke e-mail te beantwoorden. Hij bedankt zijn online studenten en geeft minutieuze uitleg terug op natuurkundevragen, vaak binnen enkele minuten nadat hij ze heeft ontvangen. Hij komt snel met suggesties voor aanvullend materiaal, en een keer heeft hij zelfs 18 natuurkundeboeken gemaild naar aanleiding van een pleidooi van een jongen die uit een arm gezin kwam en worstelde met een gehoorbeperking. De jongen had de video's van Lewin bekeken en de professor verteld dat ze zijn leven hadden veranderd en dat hij boeken uit de vuilcontainer had gevist om hem te helpen bij zijn zoektocht om dokter te worden. Door jou ben ik van natuurkunde gaan houden, schreef hij. Ik geloof dat ik nu een kans in het leven heb.
Op zijn pc houdt Lewin een speciaal bestand bij met e-mails die door de jaren heen een bijzondere betekenis voor hem hebben gehad. Het document is meer dan 700 pagina's lang, maar het vertegenwoordigt slechts een klein deel, zegt hij, van de fanmail die hij heeft ontvangen.
Sommige mensen hopen Lewin ooit te ontmoeten, en velen maken de reis naar MIT in de hoop hem persoonlijk te ontmoeten. Ooit accepteerde hij een uitnodiging om een bewonderaar in Seattle te bezoeken. Steve Johnson, destijds technisch vlootmanager bij Boeing, bood de professor een gratis ritje aan op de 767-vluchtsimulator van het bedrijf.
Johnson herinnert zich: Mijn favoriete onderdeel van de vlucht was toen hij schreeuwde: 'Steven, dit is onmogelijk! Ik voel de sensatie van versnelling, maar ik weet dat deze simulator niet beweegt.’ Ik hoefde alleen maar een keer uitleg te geven … een teken dat hij een briljante student was.
Terwijl Johnson de zeldzame kans had om de professor op zijn eigen terrein te ontmoeten, zijn andere kijkers tevreden om hem gewoon op het web te bekijken. Een 13-jarig meisje uit Chennai, India, weerspiegelde het sentiment van velen in een e-mail aan Lewin in 2006: ik voel me niet ‘buitengesloten’ dat ik niet op een van de beste scholen zit. ‘De beste’ leraren is bij mij thuis.
De punten verbinden
Als fans naar het geheim van zijn stippellijnen vragen, nodigt Lewin ze gewoon uit in zijn klaslokaal voor een persoonlijke demonstratie - de enige trefzekere manier om de boodschap over te brengen. Hij beweert zelfs dat hij de truc in vijf minuten of minder aan iedereen kan leren.
Terug in zijn kantoor haalt hij het krijt van zijn leerling.
Kan ik het proberen en kijken wat ik anders doe? vraagt Lewin. Je moet het in je vingers voelen en het een beetje van het bord laten springen.
Nadat Lewin heeft gedemonstreerd, neemt de student met tegenzin het krijt terug. Wat als ze het nooit krijgt? Wat als het krijt weigert te springen? Maar hij zet door en moedigt haar aan om het nog een keer te proberen. Na bijna vijf minuten springt het krijt.
De student - deze schrijver - moet toegeven dat de eerste sprong bijna opwindend was, zoals een espresso of vreugde. De moeite die Lewin deed om te demonstreren en uit te leggen, stond misschien niet in verhouding tot de trivialiteit van de oefening, maar voor hem is de beloning - dat elektrische moment van begrip - de moeite waard.
Lewin heeft dezelfde energie en inspanning gestoken in het lesgeven in natuurkunde, met als doel zijn studenten een diepgeworteld, langdurig begrip bij te brengen. In zijn laatste 8.01-lezing vertelde hij hen vaak dat hoewel ze waarschijnlijk de derde wet van Kepler zouden vergeten (hoewel hij hoopte niet voor het eindexamen), ze zich waarschijnlijk zouden herinneren dat natuurkunde heel opwindend en mooi kan zijn … als je maar leerde het te zien en de schoonheid te waarderen.
Lessen zien
Walter H.G. Lewin werd geboren op 29 januari 1936 in Nederland en groeide op tijdens de omwenteling van de Tweede Wereldoorlog. In 1940 nam Duitsland de controle over Nederland over en deporteerde massa's Nederlanders naar concentratiekampen. Veel familieleden van Lewin werden gevangengenomen en naar de gaskamers gestuurd, een feit dat hij nog steeds moeilijk kan overdenken. In zijn boek merkt hij op dat zijn vader, die joods was, te maken kreeg met toenemende beperkingen door de nazi's - hij werd verbannen uit het openbaar vervoer, openbare parken en zelfs zijn favoriete restaurants. De begraafplaats was een van de weinige plaatsen waar hij regelmatig mocht komen. Op een dag, herinnert Lewin zich, is zijn vader gewoon verdwenen om zijn familie te beschermen tegen verder onderzoek door de nazi's.
Walter Sr. keerde in 1944 terug en het gezin bleef het schooltje runnen dat zijn ouders voor de oorlog waren begonnen. De school bood typen en steno aan, en toen hij op de universiteit zat, hielp Lewin als instructeur.
Het was echter kunst die zijn liefde voor lesgeven voor het eerst deed ontstaan. Hij nam een vroege waardering voor kunst over van zijn ouders, die een uitgebreide collectie schilderijen bezaten. (Een van zijn favorieten was een portret van zijn vader dat nu boven zijn open haard in Cambridge hangt. Het is zijn bril die echt opvalt: dikke, zwarte, onzichtbare ogen die je door de kamer volgen, terwijl zijn linkerwenkbrauw vragend over het frame, schrijft Lewin in zijn boek. Dat was zijn hele persoonlijkheid: indringend.)
Natuurkunde werkt! Walter Lewin bereidt zijn publiek voor op een demonstratie die hij gaat geven tijdens zijn laatste natuurkundecollege aan het MIT.
Lewin herinnert zich zijn eerste lezing voor zijn leeftijdsgenoten op de middelbare school toen hij 15 was: een presentatie over Vincent van Gogh die hij gaf voor een klasopdracht. Het moet verschrikkelijk zijn geweest, herinnert hij zich, want op die leeftijd keek ik alleen maar naar kunst, niet naar kunst.
Later zou hij dit onderscheid - kijken versus zien - maken in zijn natuurkundecolleges, waarbij hij studenten aanspoorde om echt te zien, bijvoorbeeld dat natuurkunde de volgorde van kleuren in een regenboog verklaart.
Elke student van mij weet dat rood aan de buitenkant zit en blauw aan de binnenkant, en dat de secundaire boog omgekeerd is, zegt Lewin. En elke keer dat ze een regenboog zien, zullen ze dat controleren, want ik heb ze geleerd hoe ze moeten zien.
De weg naar de collegezaal
In 1965 promoveerde Lewin in de kernfysica aan de Technische Universiteit Delft, waar hij overdag lessen gaf en 's nachts onderzoek deed. Hij hield een meedogenloos schema van 80 uur per week aan om drie vliegen in één klap te slaan: door vijf jaar les te geven, was hij in staat zijn leningen terug te betalen, te voorkomen dat hij in het leger diende en zijn diploma afrondde.
Na zijn afstuderen ontving Lewin een cruciale uitnodiging van Bruno Rossi, een pionier op het gebied van röntgenastronomie, om naar MIT te komen en in het opkomende veld te werken. Eenmaal op de campus voegde hij zich bij een team van onderzoekers die gegevens van weerballonnen analyseerden op röntgenbronnen - bewijzen van verre sterrenstelsels. Zes maanden nadat hij voet op de campus had gezet, bood MIT Lewin een functie aan op de faculteit, en zoals hij graag zegt, hij is nooit meer weggegaan.
Lewin dook enthousiast in röntgenastronomie aan het Instituut. In 1972 orkestreerde hij de lancering van 's werelds grootste weerballon in Australië, waarbij hij een röntgentelescoop naar een hoogte van ongeveer 45.000 meter stuurde om hoogenergetische röntgenstralen vanuit de ruimte te meten. Kort nadat hij bij de faculteit kwam, volgde Lewin ook de drie kerncursussen in natuurkunde, waarbij hij lezingen gaf aan honderden studenten in de grootste collegezaal van MIT, 26-100. Met zijn loshangende haar en voorliefde voor grote, kleurrijke spelden, was hij eerst een curiositeit en daarna een eeuwige favoriet onder studenten, die Lewins lezingen grotendeels bijwoonden vanwege zijn uitgebreide en schijnbaar ongecompliceerde demonstraties.
In elke klas vonden studenten de professor balancerend op een ladder terwijl hij aan een vijf meter lang rietje zoog om hydrostatische druk aan te tonen; of over het podium schieten op een driewieler aangedreven door een brandblusser; of speels een leerling met een vacht van kattenbont slaan om een elektrische lading te creëren.
Deze lessen hadden misschien een sfeer van gemak en improvisatie, maar Lewin deed veel moeite om elke lezing samen te stellen. Hij zorgde voor een fundament en context, door vergelijkingen en demonstraties te combineren. Elke lezing verliep op een manier die aan theater deed denken, compleet met een opbouw, climax en ontknoping.
Ik kan studenten aan het lachen maken en ik kan ze aan het huilen maken, zegt hij. Ik kan ze op het puntje van hun stoel laten zitten, en ik kan ze laten stoppen met ademen... Ik kan opbouwen tot een drama en een spanning die bijna ondraaglijk is.
Natuurkunde werkt! Walter Lewin toont aan dat de periode van een slinger onafhankelijk is van de massa die aan de slinger hangt.
Om dit te bereiken, besteedde Lewin gewoonlijk 40 tot 50 uur aan de voorbereiding van elke lezing, waarbij hij de productie van 50 minuten twee of drie keer repeteerde - de laatste op de ochtend van de les. Zijn college-aantekeningen, die bewaard zijn gebleven en trots in een reeks ordners op zijn kantoorplanken zijn uitgestald, onthullen een intense drang naar zowel precisie als drama.
Lewin markeerde bijvoorbeeld zijn geschreven aantekeningen met tussenpozen van vijf minuten en gebruikte een grote klok op het podium om te controleren of hij op schema lag. Ook maakte hij schetsen van het lichtpaneel in de zaal en kleurde hij tijdens de lezing op welke knoppen op bepaalde punten gedrukt moesten worden. Op deze manier is er volgens hem geen seconde verloren gegaan aan de logistiek.
Walter was half krijtpraat, half demo en totaal theater, zegt Craig Milanesi, videoproductiemanager bij MIT. Hij was ook erg precies en veeleisend, net als de wetenschap.
Halverwege de jaren tachtig regisseerde Milanesi Lewin in een reeks videohulpsessies, die de professor maakte als aanvulling op zijn natuurkundecursussen. De sessies vonden elk uur plaats op het kabelkanaal van MIT en studenten verzamelden zich in slaapzalen om te kijken, vaak gewoon voor de lol. Lewin zat aan een bureau en sprak openhartig in de camera, zijn toespraak doorspekt met schetsen, demonstraties en persoonlijke verhalen. En net als zijn live lezingen waren de sessies op de seconde getimed.
Hij kon je vertellen: 'Ik was 30 seconden over' of 'Ik rende een minuut te vroeg', herinnert Milanesi zich. Hij was intens, direct - een perfectionist.
Wereldwijd gaan
In 1999 verwierf de natuurkundeafdeling, dankzij de inspanningen van professor Richard Larson, financiering om de lezingen van Lewin op video op te nemen. Milanesi en videograaf Tom White behoorden tot de bemanning die de taak de komende jaren voltooide.
We hadden een geweldig ritme, zegt White. Omdat Walter zo voorbereid was op zijn colleges, werd het net gechoreografeerd als een dansstuk.
Enkele jaren later, toen de video's wereldwijd werden verspreid via OpenCourseWare, zou White, die in sommige frames de handcamera bedient, de rimpeleffecten van Lewins roem voelen.
Ik ging naar een bar mitswa en een leraar uit Chicago vroeg wat ik deed, herinnert White zich. Ik zei: 'Ik werk bij MIT' en hij zei: 'Oh, ik gebruik deze Walter Lewin-tapes', en ik zei: 'Daar werk ik aan!' en hij zei: 'Schat! Hij werkt samen met Walter Lewin!'
In feite hebben veel leraren Lewin door de jaren heen geschreven om hem te bedanken voor zijn video's, die ze gebruiken of waarnaar ze verwijzen in hun eigen onderwijs. Ze worden ook vaak gebruikt in minder formele omgevingen. Kristen McIntyre '80, senior software engineer bij Apple, gebruikte ze om haar tienerzoon te helpen de wereld te zien met de vreugde en verwondering van een wetenschapper, waarbij ze de video vaak pauzeerde om een meer gedetailleerde uitleg te geven of om een punt kracht bij te zetten. Ik heb goede herinneringen aan het stoppen, bijvoorbeeld om gyroscopen uit te leggen, en we maakten allebei gebaren met de rechterhand terwijl we het doorwerkten, zegt ze. Het maakte echt het verschil voor hem in zijn natuurkundelessen op de middelbare school en de universiteit, die hij allemaal ontving NAAR s. Ik heb letterlijk honderden pagina's met diagrammen en uitgewerkte problemen, die allemaal werden gekatalyseerd door die 8.01-lezingen. Tegenwoordig houdt McIntyre de meeste lezingen van Lewin op haar iPad. Ik kijk ernaar wanneer ik zin heb in een heel leuk uitstapje terug naar 8.01 of 8.02, zegt ze.
Natuurkunde werkt! Lewin rookt meerdere sigaretten tegelijk om Rayleigh-verstrooiing aan te tonen, de verstrooiing van licht door deeltjes die veel kleiner zijn dan de golflengte van het licht. Wanneer hij rook uitademt boven een ongepolariseerde lichtbron, verstrooien de extreem fijne deeltjes het licht, waardoor de rook blauw lijkt.
De ongeremde stijl van Lewin heeft ook invloed gehad op zijn collega's aan het MIT. Donald Sadoway, een populaire docent en professor in materiaalchemie, geeft hem de eer dat hij heeft bijgedragen aan het ontwikkelen van zijn eigen manier van lesgeven op een school die de neiging heeft om onderzoek te geven, niet om les te geven, hoog in het vaandel. Vanuit het perspectief van Sadoway kunnen docenten aan onderzoeksuniversiteiten het gevoel hebben dat ze serieus moeten zijn om als professioneel te worden beschouwd - een druk die volgens hem haaks staat op het idee om de ware persoonlijkheid van het individu te onthullen.
De echt goede docenten op een bepaald niveau zijn op hun eigen manier excentrieke persoonlijkheden, zegt Sadoway. Lewins lezingen gaven me het vertrouwen om mijn lessen te ontwikkelen, om me niet terug te trekken, om mezelf naar buiten te brengen, wetende dat Walter precies hetzelfde doet op zijn eigen manier.
Van Lewin is zelden of nooit bekend dat hij zich inhield, zowel in als buiten de collegezaal. Zo stopt hij op een zonnige dag vaak bij fonteinen om voorbijgangers op regenbogen te wijzen. Ik weet zeker dat sommigen van hen me raar vinden, schrijft hij in zijn boek. Maar wat mij betreft, waarom zou ik de enige zijn die van zulke verborgen wonderen kan genieten?
Joseph Goldbeck '07, die 8.03 nam met Lewin, herinnert zich nog een voorbeeld van deze impuls om te onderwijzen. In 2005 ging hij naar Lewin op een Hillel-evenement op de campus en stelde hij zich voor als oud-student. Lewin vroeg of Goldbeck een diffractierooster droeg - een plastic schuif die licht in verschillende golflengten splitst, waardoor alle kleuren in een straal zichtbaar worden. Goldbeck haalde een rooster uit zijn rugzak, waar hij het had bewaard sinds hij Lewins les had gevolgd. De professor hield het even tegen het licht en reikte in zijn zak naar zijn eigen zak. Hij zei: 'Deze is niet goed', herinnert Goldbeck zich. 'Hier, neem de mijne - het is de beste van de partij.'
Goldbeck droeg jarenlang Lewins rooster en viste het er vaak uit als hij een interessante lichtbron tegenkwam. Ik denk dat hij voelde met een beter rooster, ik zou meer genieten van de fysica van licht in mijn leven, zegt hij.
Voorbij 26-100
Hoewel Lewin emeritus werd en in 2009 stopte met lesgeven, komt hij nog steeds twee keer per week naar zijn kantoor op de campus om zijn post te openen, onderzoek te bespreken, literatuur te lezen en bewonderaars te ontmoeten die hem de hand willen schudden. Hij ontvangt regelmatig verzoeken om over de hele wereld te spreken en heeft onlangs uitnodigingen aanvaard om lezingen te geven in Zuid-Korea, Washington, D.C. en Nederland.
Lewin accepteert ook vriendschapsverzoeken op Facebook, maar niet zonder een eigen verzoek te doen. Jarenlang hield hij een wekelijkse kunstwedstrijd buiten zijn MIT-kantoor, waarbij hij studenten uitdaagde te raden wie een bepaald werk had gemaakt en wanneer. Nu plaatst hij 30 tot 50 van de meer dan 250 werken die hij in de loop der jaren heeft getoond en vraagt hij potentiële Facebook-vrienden om ze te identificeren. Minder dan 50 mensen zijn geslaagd voor de test.
Een recent bezoek aan zijn kantoor vond Lewin midden in een verhuizing. Na meer dan 40 jaar hetzelfde kantoor te hebben gehad, verhuisde hij naar een kleinere in de hal, waar hij de vele schilderijen, studieboeken en aandenkens die hij in de loop der jaren had verzameld, inpakte. Zijn mappen, met de aantekeningen van al zijn 103 op video opgenomen lezingen (waaronder enkele die hij voor kinderen deed en een die hij aan de Universiteit van Delft gaf), waren al naar de nieuwe ruimte verhuisd.
Op 16 mei 2011 vierde Lewin de uitgave van zijn boek door zijn aantekeningen er nog een keer uit te halen om in 26-100 nog een laatste lezing te geven. De zaal zat vol met huidige en voormalige studenten, docenten en fans. Voor Lewin was die laatste lezing - van meer dan 800 die hij in de zaal heeft gegeven - een bitterzoet hoogtepunt.
Je weet dat je ze in handen hebt, zegt hij. Je weet dat je alles met ze kon doen wat je maar wilde. Je weet ook in zekere zin dat het de laatste keer is dat je dat doet. Dan weet je dat er een einde aan komt. Het is heel emotioneel voor mij. Maar het mooie is dat er elk jaar twee miljoen mensen naar me kijken. En dat zal alleen maar toenemen.