Albert Einstein | in Duitsland geboren Amerikaanse wetenschapper

Albert Einstein (14 maart 1879 - 18 april 1955) was een in Duitsland geboren Amerikaanse wetenschapper. Hij hield zich bezig met theoretische natuurkunde. Hij ontwikkelde de relativiteitstheorie. Hij ontving de Nobelprijs voor natuurkunde in 1921 voor theoretische natuurkunde.

Zijn beroemde vergelijking is E = m c 2 {\displaystyle E=mc^{2}} E=mc^{2}(E = energie, m = massa, c = lichtsnelheid (energie = massa × lichtsnelheid²).

Aan het begin van zijn carrière vond Einstein de Newtoniaanse mechanica niet voldoende om de wetten van de klassieke mechanica en de wetten van het elektromagnetische veld samen te brengen. Tussen 1902 en 1909 maakte hij de speciale relativiteitstheorie om dit op te lossen.

Einstein dacht ook dat Isaac Newtons idee van de zwaartekracht niet helemaal correct was. Daarom breidde hij zijn ideeën over de speciale relativiteit uit met de zwaartekracht. In 1916 publiceerde hij een artikel over algemene relativiteit met zijn theorie over zwaartekracht.

In 1933 was Einstein op bezoek in de Verenigde Staten, maar in Duitsland kwamen Adolf Hitler en de nazi's aan de macht (dit is vóór de Tweede Wereldoorlog). Einstein, van Joodse afkomst, keerde niet terug naar Duitsland vanwege het antisemitische beleid van Hitler. Hij woonde in de Verenigde Staten en werd in 1940 Amerikaans staatsburger. Aan het begin van de Tweede Wereldoorlog stuurde hij een brief aan president Franklin D. Roosevelt waarin hij hem uitlegde dat Duitsland bezig was met het maken van een kernwapen; Einstein raadde de VS dus aan er ook een te maken. Dit leidde tot het Manhattan Project, en de VS werden de eerste natie in de geschiedenis die de atoombom maakte en gebruikte (niet op Duitsland maar op Japan). Einstein en andere natuurkundigen zoals Richard Feynman die aan het Manhattan Project werkten, betreurden later dat de bom op Japan werd gebruikt.

Einstein woonde in Princeton en was een van de eerste leden die werden uitgenodigd voor het Institute for Advanced Study, waar hij de rest van zijn leven werkte.

Hij wordt nu beschouwd als een van de grootste wetenschappers aller tijden.

Zijn bijdragen hielpen de basis te leggen voor alle moderne takken van de natuurkunde, waaronder de kwantummechanica en de relativiteit.



  Albert Einstein in 1947  Zoom
Albert Einstein in 1947  

Leven

Vroeg leven

Einstein werd geboren in Ulm, Württemberg, Duitsland, op 14 maart 1879. Zijn familie was Joods, maar was niet erg gelovig. Op latere leeftijd raakte Einstein echter zeer geïnteresseerd in het jodendom. Einstein begon pas te spreken toen hij 3 jaar oud was. Volgens zijn jongere zus, Maja, "had hij zoveel moeite met taal dat zijn omgeving vreesde dat hij het nooit zou leren". Toen Einstein ongeveer 4 jaar oud was, kreeg hij van zijn vader een magnetisch kompas. Hij probeerde te begrijpen hoe de naald zichzelf kon verplaatsen, zodat hij altijd naar het noorden wees. De naald zat in een gesloten kast, dus er kon duidelijk niets zoals wind de naald rondduwen, en toch bewoog hij. Op die manier raakte Einstein geïnteresseerd in wetenschap en wiskunde. Zijn kompas bracht hem op ideeën om de wereld van de wetenschap te verkennen.

Toen hij ouder werd, ging hij naar school in Zwitserland. Nadat hij was afgestudeerd, kreeg hij daar een baan op het octrooibureau. Terwijl hij daar werkte, schreef hij de artikelen die hem beroemd maakten als groot wetenschapper.

Einstein trouwde in januari 1903 met een 20-jarige Servische vrouw Mileva Marić.

In 1917 werd Einstein erg ziek door een ziekte die hem bijna fataal werd, gelukkig overleefde hij het. Zijn nicht Elsa Löwenthal heeft hem weer gezond gemaakt. Nadat dit was gebeurd, scheidde Einstein op 14 februari 1919 van Mileva en trouwde op 2 juni 1919 met Elsa.

Kinderen

Einsteins eerste dochter was Lieserl Einstein. Zij werd geboren in Novi Sad, Vojvodina, Oostenrijk-Hongarije op 27 januari 1902. Ze bracht haar eerste jaren door onder de hoede van Servische grootouders, omdat haar vader Albert niet wilde dat ze naar Zwitserland werd gebracht, waar hij een baan had bij het octrooibureau. Sommige historici geloven dat ze stierf aan roodvonk.

Einsteins twee zonen waren Hans Albert Einstein en Eduard Tete Einstein. Hans Albert werd in mei 1904 geboren in Bern, Zwitserland. Hij werd professor in Berkeley (Californië). Eduard werd geboren in Zürich, Zwitserland in juli 1910. Hij stierf op 55-jarige leeftijd aan een beroerte in het Psychiatrisch Universitair Ziekenhuis Zürich "Burghölzli" . Vanwege zijn schizofrenie had hij zijn hele leven in en uit ziekenhuizen doorgebracht.

Later leven

In het voorjaar van 1914 verhuisde hij terug naar Duitsland, en werd hij gewoon lid van de Pruisische Academie en directeur van een nieuw opgericht instituut voor natuurkunde van de Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft. Hij woonde in Berlijn en voltooide de Algemene Relativiteitstheorie in november 1915. In de Weimarrepubliek was hij politiek actief voor het socialisme en het zionisme. In 1922 ontving hij de Nobelprijs voor natuurkunde voor zijn verklaring van het foto-elektrisch effect in 1905. Daarna probeerde hij een algemene veldtheorie te formuleren die gravitatie en elektromagnetisme verenigde, zonder succes. Hij had bedenkingen bij de door Heisenberg (1925) en Schrödinger (1926) uitgevonden kwantummechanica. In het voorjaar van 1933 waren Einstein en Elsa op reis in de VS toen de nazi-partij aan de macht kwam. De nazi's waren gewelddadig antisemitisch. Zij noemden Einsteins relativiteitstheorie "Joodse fysica", en sommige Duitse fysici begonnen polemieken tegen zijn theorieën. Anderen, zoals Planck en Heisenberg, verdedigden Einstein.

Na hun terugkeer in België nam Einstein, gezien de bedreigingen van de nazi's, in een brief vanuit Oostende ontslag uit zijn functie bij de Pruisische Academie. Einstein en Elsa besloten niet terug te keren naar Berlijn en verhuisden naar Princeton, New Jersey in de Verenigde Staten, en in 1940 werd hij Amerikaans staatsburger.

Voor de Tweede Wereldoorlog, in augustus 1939, schreef Einstein op voorstel van Leó Szilárd aan de Amerikaanse president Franklin D. Roosevelt dat de Verenigde Staten een atoombom moesten uitvinden, zodat de nazi-regering hen niet voor kon zijn. Hij ondertekende de brief. Hij maakte echter geen deel uit van het Manhattan Project, het project waarmee de atoombom werd gemaakt.

Einstein, een Jood maar geen Israëlisch staatsburger, werd in 1952 het presidentschap aangeboden, maar wees het af met de woorden: "Ik ben diep geroerd door het aanbod van onze staat Israël, en tegelijk bedroefd en beschaamd dat ik het niet kan aanvaarden." Ehud Olmert zou hebben overwogen het presidentschap aan te bieden aan een andere niet-Israëliër, Elie Wiesel, maar deze zou "geen interesse" hebben.

Hij deed zijn onderzoek naar gravitatie aan het Institute for Advanced Study in Princeton, New Jersey tot zijn dood op 18 april 1955 aan een gesprongen aorta-aneurysma. Hij schreef uren voor zijn dood nog steeds over kwantumfysica. Hij kreeg de Nobelprijs voor natuurkunde.



 

Foto-elektrisch effect

In 1905 kwam hij met een theorie dat licht bestond uit kleine deeltjes, fotonen genaamd ^ . Met behulp van deze theorie kon hij het foto-elektrisch effect verklaren. De formule voor de energie en frequentie van een foton is E = h f{\displaystyle E=hf} . Dit betekent dat licht met een hogere frequentie meer energie per foton heeft.

Het foto-elektrisch effect treedt op wanneer licht dat op een metalen oppervlak schijnt, elektronen doet uitstralen. De moeilijkheid voor de klassieke golftheorie was te verklaren waarom dit effect alleen lijkt op te treden bij licht met een hoge frequentie, zoals UV, maar niet bij licht met een lagere frequentie, zoals rood of infrarood. Einstein toonde aan dat, aangezien licht met een hogere frequentie fotonen met meer energie heeft, het een grotere kans heeft om elektronen uit het metaal te dwingen.

Einstein kon ook andere verschijnselen met fotonen verklaren, zoals fluorescentie en ionisatie. In 1921 kreeg hij voor deze ontdekking de Nobelprijs.



 

Relativiteitstheorie

De speciale relativiteitstheorie werd door Einstein gepubliceerd in 1905, in het artikel Over de elektrodynamica van bewegende lichamen. Hierin staat dat zowel afstandsmetingen als tijdmetingen veranderen in de buurt van de lichtsnelheid. Dit betekent dat naarmate men dichter bij de lichtsnelheid komt (bijna 300.000 kilometer per seconde), lengtes korter lijken te worden en klokken langzamer tikken. Volgens Einstein is de speciale relativiteit gebaseerd op twee ideeën. De eerste is dat de wetten van de natuurkunde hetzelfde zijn voor alle waarnemers die niet ten opzichte van elkaar bewegen.

Van dingen die met dezelfde snelheid in dezelfde richting gaan, wordt gezegd dat ze zich in een "inertieframe" bevinden.

Mensen in hetzelfde "frame" meten hoe lang het duurt voordat iets gebeurt. Hun klokken houden dezelfde tijd aan. Maar in een ander "frame" lopen hun klokken anders. Dit gebeurt als volgt. Hoe een waarnemer ook beweegt, als hij de snelheid meet van het licht dat van die ster komt, zal dat altijd hetzelfde getal zijn.

Stel je voor dat een astronaut helemaal alleen is in een ander universum. Er is alleen een astronaut en een ruimteschip. Beweegt hij? Staat hij stil? Die vragen betekenen niets. Waarom? Omdat als we zeggen dat we bewegen, we bedoelen dat we op verschillende momenten onze afstand tot iets anders kunnen meten. Als de getallen groter worden, bewegen we weg. Als de getallen kleiner worden, komen we dichterbij. Om beweging te hebben moet je minstens twee dingen hebben. Een vliegtuig kan honderden kilometers per uur vliegen, maar de passagiers zeggen: "Ik zit hier gewoon".

Stel dat er mensen op een ruimteschip zijn die een nauwkeurige klok willen maken. Aan de ene kant plaatsen ze een spiegel, en aan de andere kant een eenvoudige machine. Deze schiet een korte lichtstraal naar de spiegel en wacht dan. Het licht raakt de spiegel en kaatst terug. Wanneer het een lichtdetector op de machine raakt, zegt de machine: "Telling = 1," en tegelijkertijd schiet hij nog een korte lichtstraal naar de spiegel, en wanneer dat licht terugkomt, zegt de machine: "Telling = 2.". Zij besluiten dat een bepaald aantal kaatsingen wordt gedefinieerd als een seconde, en zij laten de machine de secondenteller veranderen telkens wanneer zij dat aantal kaatsingen heeft gedetecteerd. Telkens als de secondenteller verandert, knippert er ook een licht door een patrijspoort onder de machine. Zo kan iemand buiten het licht elke seconde zien knipperen.

Elk kind op de lagere school leert de formule d=rt (afstand is gelijk aan snelheid vermenigvuldigd met tijd). We kennen de snelheid van het licht, en we kunnen gemakkelijk de afstand tussen de machine en de spiegel meten en die vermenigvuldigen om de afstand te bepalen die het licht aflegt. We hebben dus zowel d als r, en we kunnen gemakkelijk t berekenen. De mensen op het ruimteschip vergelijken hun nieuwe "lichtklok" met hun verschillende polshorloges en andere klokken, en ze zijn tevreden dat ze de tijd goed kunnen meten met hun nieuwe lichtklok.

Nu gaat dit ruimteschip toevallig heel snel. Ze zien een flits van de klok op het ruimteschip, en dan zien ze nog een flits. Alleen liggen de flitsen niet een seconde uit elkaar. Ze komen langzamer. Licht gaat altijd met dezelfde snelheid, d = rt. Daarom knippert de klok op het ruimteschip niet één keer per seconde voor de buitenstaander.

De speciale relativiteit brengt ook energie in verband met massa, in de formule E=mc2 van Albert Einstein.



 De afgelegde afstand is relatief ten opzichte van verschillende referentienormen  Zoom
De afgelegde afstand is relatief ten opzichte van verschillende referentienormen  

Lichtklok sneller in rust en langzamer in beweging  Zoom
Lichtklok sneller in rust en langzamer in beweging  

Licht van beide sterren wordt gemeten met dezelfde snelheid  Zoom
Licht van beide sterren wordt gemeten met dezelfde snelheid  

Massa- en energie-equivalentie

E=mc2 , ook wel de massa-energie-equivalentie genoemd, is een van de dingen waar Einstein het beroemdst om is. Het is een beroemde vergelijking in de natuurkunde en de wiskunde die laat zien wat er gebeurt als massa verandert in energie of energie verandert in massa. De "E" in de vergelijking staat voor energie. Energie is een getal dat je aan voorwerpen geeft, afhankelijk van hoeveel ze andere dingen kunnen veranderen. Zo kan een baksteen die boven een ei hangt genoeg energie op het ei overbrengen om het te breken, maar een veer niet.

Er zijn drie basisvormen van energie: potentiële energie, kinetische energie en rust-energie. Twee van deze energievormen zijn te zien in bovenstaande voorbeelden en in het voorbeeld van een slinger.

A pendulum converts potential energy to kinetic energy and back.

Een kanonskogel hangt aan een touw aan een ijzeren ring. Een paard trekt de kanonskogel naar rechts. Wanneer de kanonskogel wordt losgelaten zal hij heen en weer bewegen zoals op de tekening. Hij zou dat eeuwig blijven doen, behalve dat de beweging van het touw in de ring en het wrijven op andere plaatsen wrijving veroorzaakt, en de wrijving neemt steeds een beetje energie weg. Als we de verliezen door wrijving negeren, dan wordt de door het paard geleverde energie aan de kanonskogel gegeven als potentiële energie. (Hij heeft energie omdat hij hoog is en naar beneden kan vallen.) Terwijl de kanonskogel naar beneden zwaait, krijgt hij steeds meer snelheid, dus hoe dichter hij bij de bodem komt, hoe sneller hij gaat en hoe harder hij je zou raken als je ervoor stond. Daarna wordt hij langzamer omdat zijn kinetische energie wordt omgezet in potentiële energie. "Kinetische energie" betekent gewoon de energie die iets heeft omdat het beweegt. "Potentiële energie" is de energie die iets heeft omdat het zich in een hogere positie bevindt dan iets anders.

Wanneer energie van de ene vorm in de andere overgaat, blijft de hoeveelheid energie altijd gelijk. Ze kan niet worden gemaakt of vernietigd. Deze regel wordt de "wet van behoud van energie" genoemd. Wanneer u bijvoorbeeld een bal gooit, wordt de energie overgedragen van uw hand naar de bal wanneer u deze loslaat. Maar de energie in uw hand en de energie in de bal zijn gelijk. Lange tijd dacht men dat het behoud van energie het enige was waarover kon worden gesproken.

Wanneer energie wordt omgezet in massa, blijft de hoeveelheid energie niet hetzelfde. Wanneer massa wordt omgezet in energie, blijft de hoeveelheid energie ook niet hetzelfde. De hoeveelheid materie en energie blijft echter gelijk. Energie verandert in massa en massa verandert in energie op een manier die wordt gedefinieerd door de vergelijking van Einstein, E = mc2 .

De "m" in de vergelijking van Einstein staat voor massa. Massa is de hoeveelheid materie in een lichaam. Als u het aantal protonen en neutronen kent in een stuk materie zoals een baksteen, dan kunt u de totale massa berekenen als de som van de massa's van alle protonen en alle neutronen. (Elektronen zijn zo klein dat ze bijna verwaarloosbaar zijn.) Massa's trekken aan elkaar, en een zeer grote massa zoals die van de aarde trekt zeer hard aan dingen in de buurt. U zou veel meer wegen op Jupiter dan op Aarde omdat Jupiter zo enorm groot is. Op de Maan weeg je veel minder omdat die maar ongeveer een zesde van de massa van de Aarde heeft. Gewicht is gerelateerd aan de massa van de steen (of de persoon) en de massa van datgene wat het op een veerweegschaal naar beneden trekt - wat kleiner kan zijn dan de kleinste maan in het zonnestelsel of groter dan de Zon.

Massa, niet gewicht, kan worden omgezet in energie. Een andere manier om dit idee uit te drukken is te zeggen dat materie kan worden omgezet in energie. Eenheden van massa worden gebruikt om de hoeveelheid materie in iets te meten. De massa of de hoeveelheid materie in iets bepaalt hoeveel energie in dat ding kan worden omgezet.

Energie kan ook worden omgezet in massa. Als u een wandelwagentje langzaam voortduwt en het gemakkelijk vindt om te duwen, maar als u het snel voortduwt en het moeilijker vindt om te bewegen, dan zou u zich afvragen wat er mis is met het wandelwagentje. Als u vervolgens probeerde te lopen en ontdekte dat het voortbewegen van de buggy bij een hogere snelheid was alsof u tegen een stenen muur duwde, zou u zeer verbaasd zijn. De waarheid is dat wanneer iets wordt bewogen, de massa ervan toeneemt. De mens merkt deze toename in massa gewoonlijk niet, omdat de toename in massa bij de snelheid waarmee de mens zich gewoonlijk verplaatst, bijna niets is.

Naarmate de snelheid dichter bij de lichtsnelheid komt, worden de veranderingen in massa onmogelijk om niet op te merken. De basiservaring die wij allemaal in het dagelijks leven hebben, is dat hoe harder wij iets duwen, zoals een auto, hoe sneller wij het in beweging krijgen. Maar als iets dat wij duwen al met een groot deel van de lichtsnelheid gaat, merken wij dat het steeds meer massa krijgt, zodat het steeds moeilijker wordt om het sneller te laten gaan. Het is onmogelijk om welke massa dan ook met de lichtsnelheid te laten gaan, want dat zou oneindig veel energie kosten.

Soms verandert een massa in energie. Bekende voorbeelden van elementen die deze veranderingen maken, die wij radioactiviteit noemen, zijn radium en uranium. Een uraniumatoom kan een alfadeeltje (de atoomkern van helium) verliezen en een nieuw element worden met een lichtere kern. Dat atoom zendt dan twee elektronen uit, maar is nog niet stabiel. Het zal een reeks alfadeeltjes en elektronen uitzenden totdat het uiteindelijk het element Pb wordt, of wat wij lood noemen. Door al deze deeltjes met massa weg te gooien, heeft het zijn eigen massa kleiner gemaakt. Het heeft ook energie geproduceerd.

Bij de meeste radioactiviteit wordt niet de hele massa van iets omgezet in energie. In een atoombom wordt uranium omgezet in krypton en barium. Er is een klein verschil in de massa van het resulterende krypton en barium en de massa van het oorspronkelijke uranium, maar de energie die vrijkomt bij deze verandering is enorm. Een manier om dit idee uit te drukken is de vergelijking van Einstein te schrijven als:

E = (muranium - mkrypton en barium) c 2

De c2 in de vergelijking staat voor de lichtsnelheid in het kwadraat. Iets kwadrateren betekent het met zichzelf vermenigvuldigen, dus als u de snelheid van het licht zou kwadrateren, zou het 299.792.458 meter per seconde zijn, maal 299.792.458 meter per seconde, wat ongeveer
(3-108 )2 = (9-1016 meter2 )/seconden2 =
90.000.000.000.000.000 meter2 /seconden2
 Dus de energie die door één kilogram wordt geproduceerd zou zijn:
E = 1 kg - 90.000.000.000.000.000 meter2 /seconden2
 E = 90.000.000.000.000 kg meter2 /seconden2
 of
E = 90.000.000.000.000 joule
of
E = 90.000.000 terajoule

Er kwam ongeveer 60 terajoule vrij bij de atoombom die boven Hiroshima ontplofte. Dus ongeveer twee derde van een gram van de radioactieve massa in die atoombom moet verloren zijn gegaan (veranderd in energie), toen het uranium veranderde in krypton en barium.



 Albert Einstein, 1921  Zoom
Albert Einstein, 1921  

Foto van Einstein na het winnen van zijn Nobelprijs, 1921  Zoom
Foto van Einstein na het winnen van zijn Nobelprijs, 1921  

BEC

Het idee van een Bose-Einstein condensaat kwam voort uit een samenwerking tussen S. N. Bose en Prof. Einstein. Einstein zelf vond het niet uit, maar verfijnde het idee en hielp het populair te worden.



 

Nulpuntenergie

Het concept van nulpuntenergie werd in 1913 in Duitsland ontwikkeld door Albert Einstein en Otto Stern.



 

Momentum, massa en energie

In de klassieke natuurkunde wordt momentum verklaard door de vergelijking:

p = mv

waarbij

p staat voor momentum

m staat voor massa

v staat voor snelheid

Toen Einstein de klassieke natuurkunde veralgemeende om de toename van massa als gevolg van de snelheid van de bewegende materie op te nemen, kwam hij tot een vergelijking die voorspelde dat energie uit twee componenten bestond. De ene component betreft "rustmassa" en de andere component betreft impuls, maar impuls is niet op de klassieke manier gedefinieerd. De vergelijking heeft typisch waarden groter dan nul voor beide componenten:

E2 = (m0 c2 )2 + (pc)2

waarbij

E staat voor de energie van een deeltje

m0 staat voor de massa van het deeltje wanneer het niet beweegt

p staat voor het momentum van het deeltje wanneer het beweegt

c staat voor de lichtsnelheid.

Er zijn twee speciale gevallen van deze vergelijking.

Een foton heeft geen rustmassa, maar wel een impuls. (Licht dat van een spiegel weerkaatst, duwt de spiegel met een meetbare kracht). In het geval van een foton, omdat zijn m0 = 0, dan:

E2 = 0 + (pc)2

E = pc

p = E/c

De energie van een foton kan worden berekend uit zijn frequentie ν of golflengte λ. Deze zijn aan elkaar gerelateerd door de relatie van Planck, E = hν = hc/λ, waarbij h de constante van Planck is (6,626×10−34 joule-seconden). Als u de frequentie of de golflengte kent, kunt u het momentum van het foton berekenen.

In het geval van bewegingsloze deeltjes met massa, aangezien p = 0, dan:

E02 = (m0 c2 )2 + 0

dat is gewoon

E0 = m0 c2

Daarom wordt de grootheid "m0 " in de vergelijking van Einstein soms de "rustmassa" genoemd. (De "0" herinnert ons eraan dat we het hebben over de energie en de massa wanneer de snelheid 0 is). Deze beroemde "massa-energie relatie" formule (meestal geschreven zonder de "0"s) suggereert dat massa een grote hoeveelheid energie heeft, dus misschien kunnen we wat massa omzetten in een meer bruikbare vorm van energie. De kernenergie-industrie is gebaseerd op dat idee.

Einstein zei dat het geen goed idee was om de klassieke formule te gebruiken die momentum aan snelheid relateert, p = mv, maar dat als iemand dat wilde doen, hij een deeltjesmassa m zou moeten gebruiken die verandert met de snelheid:

mv2 = m02 / (1 - v2 /c2 )

In dit geval kunnen we zeggen dat E = mc2 ook waar is voor bewegende deeltjes.



 Einstein in zijn latere jaren, ca. 1950  Zoom
Einstein in zijn latere jaren, ca. 1950  

Standbeeld van Albert Einstein in de Israel Academy of Sciences and Humanities.  Zoom
Standbeeld van Albert Einstein in de Israel Academy of Sciences and Humanities.  

De Algemene Relativiteitstheorie

Deel van een reeks artikelen over

Algemene relativiteit

Spacetime curvature schematic

G μ ν + Λ g μ ν = 8 π G c 4 T μ ν {{displaystyle G_{{\mu \nu }+{Lambda g_{\mu \nu }={8pi G over c^{4}}T_{\mu \nu }}. G_{\mu \nu }+\Lambda g_{\mu \nu }={8\pi G \over c^{4}}T_{\mu \nu }

·          

    • Inleiding
    • Geschiedenis
  • Wiskundige formulering

·          

    • Tests

Fundamentele concepten

  • Relativiteitsbeginsel
  • Relativiteitstheorie
  • Referentiekader
  • Inertiaal referentiekader
  • Rust frame
  • Frame van het middelpunt van het moment
  • Gelijkwaardigheidsbeginsel
  • Massa- en energie-equivalentie
  • Speciale relativiteit
  • Dubbele speciale relativiteit
  • de Sitter invariante speciale relativiteit
  • Wereldlijn
  • Riemannse meetkunde

Fenomenen

Ruimtetijd

  • Vergelijkingen
  • Formaliteiten

Vergelijkingen

  • Lineaire zwaartekracht
  • Einstein veldvergelijkingen
  • Friedmann
  • Geodeten
  • Mathisson-Papetrou-Dixon
  • Hamilton-Jacobi-Einstein
  • Krommingsinvariant (algemene relativiteit)
  • Lorentzisch manifold

Formaliteiten

  • ADM
  • BSSN
  • Post-Newtoniaans

Gevorderde theorie

  • Kaluza-Klein theorie
  • Kwantumzwaartekracht
  • Superzwaartekracht

Oplossingen

  • Schwarzschild (interieur)
  • Reissner-Nordström
  • Gödel
  • Kerr
  • Kerr-Newman
  • Kasner
  • Lemaître-Tolman
  • Taub-NUT
  • Milne
  • Robertson-Walker
  • pp-golf
  • stof van Stockum
  • Weyl-Lewis-Papapetrou
  • Vacuümoplossing (algemene relativiteit)
  • Vacuümoplossing

Wetenschappers

  • Einstein
  • Lorentz
  • Hilbert
  • Poincaré
  • Schwarzschild
  • de Sitter
  • Reissner
  • Nordström
  • Weyl
  • Eddington
  • Friedman
  • Milne
  • Zwicky
  • Lemaître
  • Gödel
  • Wheeler
  • Robertson
  • Bardeen
  • Walker
  • Kerr
  • Chandrasekhar
  • Ehlers
  • Penrose
  • Hawking
  • Raychaudhuri
  • Taylor
  • Hulse
  • van Stockum
  • Taub
  • Newman
  • Yau
  • Thorne
  • anderen

De Algemene Relativiteitstheorie werd gepubliceerd in 1915, tien jaar na het ontstaan van de speciale relativiteitstheorie. Einsteins algemene relativiteitstheorie maakt gebruik van het idee van de ruimtetijd. Ruimtetijd is het feit dat we een vierdimensionaal universum hebben, met drie ruimtelijke (ruimte) dimensies en één temporele (tijd) dimensie. Elke fysieke gebeurtenis vindt plaats op een plaats binnen deze drie ruimtedimensies, en op een bepaald moment in de tijd. Volgens de algemene relativiteitstheorie veroorzaakt elke massa krommingen in de ruimtetijd, en volgt elke andere massa deze krommingen. Grotere massa veroorzaakt meer kromming. Dit was een nieuwe manier om gravitatie (zwaartekracht) te verklaren.

De algemene relativiteit verklaart gravitationele lensing, waarbij licht buigt als het in de buurt van een massief object komt. Deze verklaring werd juist bevonden tijdens een zonsverduistering, toen de buiging van het sterlicht van verre sterren door de zon kon worden gemeten vanwege de duisternis van de verduistering.

De algemene relativiteit vormde ook de basis voor de kosmologie (theorieën over de structuur van ons heelal op grote afstanden en over lange tijden). Einstein dacht dat het universum zowel in de ruimte als in de tijd een beetje kan krommen, zodat het universum altijd heeft bestaan en altijd zal blijven bestaan, en dat als een voorwerp zich door het universum beweegt zonder ergens tegenaan te botsen, het na een zeer lange tijd weer terugkeert naar zijn beginpunt, vanuit de andere richting. Hij veranderde zelfs zijn vergelijkingen om een "kosmologische constante" op te nemen, om een wiskundig model van een onveranderlijk heelal mogelijk te maken. De algemene relativiteitstheorie staat ook toe dat het heelal voor altijd uitdijt (groter en minder dicht wordt), en de meeste wetenschappers denken dat de astronomie heeft bewezen dat dit gebeurt. Toen Einstein besefte dat ook zonder de kosmologische constante goede modellen van het heelal mogelijk waren, noemde hij zijn gebruik van de kosmologische constante zijn "grootste blunder", en die constante wordt vaak uit de theorie weggelaten. Veel wetenschappers geloven nu echter dat de kosmologische constante nodig is om alles wat we nu weten over het heelal in te passen.

Een populaire theorie in de kosmologie is de Oerknal. Volgens de oerknaltheorie werd het heelal 15 miljard jaar geleden gevormd in een zogenaamde "gravitationele singulariteit". Deze singulariteit was klein, dicht en zeer heet. Volgens deze theorie ontstond uit dit punt alle materie die wij vandaag kennen.

Einstein zelf had niet het idee van een "zwart gat", maar latere wetenschappers gebruikten deze naam voor een object in het heelal dat de ruimtetijd zo sterk verbuigt dat zelfs het licht er niet aan kan ontsnappen. Zij denken dat deze ultradichte objecten worden gevormd wanneer reuzensterren, minstens drie keer zo groot als onze zon, sterven. Deze gebeurtenis kan volgen op een zogenaamde supernova. De vorming van zwarte gaten kan een belangrijke bron zijn van gravitatiegolven, dus de zoektocht naar bewijzen voor gravitatiegolven is een belangrijk wetenschappelijk streven geworden.



 

Overtuigingen

Veel wetenschappers geven alleen om hun werk, maar Einstein sprak en schreef ook vaak over politiek en wereldvrede. Hij hield van de ideeën van het socialisme en van één regering voor de hele wereld. Hij zette zich ook in voor het zionisme, de poging om het nieuwe land Israël te stichten.

Op aansporing van zijn collega L.E.J. Brouwer las Einstein het boek Choose Life van de filosoof Eric Gutkind, een bespreking van de relatie tussen de Joodse openbaring en de moderne wereld. Op 3 januari 1954 stuurde Einstein het volgende antwoord aan Gutkind: "Het woord God is voor mij niets anders dan de uitdrukking en het product van menselijke zwakheden, de Bijbel een verzameling eerbare, maar nog steeds primitieve legenden die niettemin behoorlijk kinderachtig zijn. .... Voor mij is de Joodse religie net als alle andere religies een incarnatie van het meest kinderlijke bijgeloof." In 2018 werd zijn brief aan Gutkind verkocht voor 2,9 miljoen dollar.

Hoewel Einstein veel ideeën bedacht die wetenschappers hielpen de wereld veel beter te begrijpen, was hij het niet eens met sommige wetenschappelijke theorieën die andere wetenschappers wel goed vonden. De theorie van de kwantummechanica bespreekt dingen die alleen kunnen gebeuren met bepaalde waarschijnlijkheden, die niet nauwkeuriger kunnen worden voorspeld, hoeveel informatie we ook hebben. Dit theoretische streven verschilt van de statistische mechanica, waarin Einstein belangrijk werk verrichtte. Einstein hield niet van het deel van de kwantumtheorie dat iets meer ontkende dan de waarschijnlijkheid dat iets waar zou blijken te zijn wanneer het daadwerkelijk werd gemeten; hij vond dat het mogelijk moest zijn om alles te voorspellen, als we de juiste theorie en voldoende informatie hadden. Hij zei ooit: "Ik geloof niet dat God dobbelt met het heelal."

Omdat Einstein de wetenschap zo geholpen heeft, wordt zijn naam nu voor verschillende dingen gebruikt. Een eenheid die in de fotochemie wordt gebruikt, is naar hem genoemd. Deze is gelijk aan het getal van Avogadro vermenigvuldigd met de energie van één foton licht. Ook het chemische element Einsteinium is naar de wetenschapper genoemd. In jargon noemen we een zeer slim persoon soms een "Einstein".



 

Kritiek

De meeste wetenschappers vinden dat Einsteins speciale en algemene relativiteitstheorieën zeer goed werken, en zij gebruiken die ideeën en formules in hun eigen werk. Einstein was het er niet mee eens dat verschijnselen in de kwantummechanica door puur toeval kunnen ontstaan. Hij geloofde dat alle natuurlijke verschijnselen verklaringen hebben die geen puur toeval inhouden. Hij besteedde veel van zijn latere leven aan het vinden van een "verenigde veldtheorie" die zijn algemene relativiteitstheorie, Maxwells theorie van het elektromagnetisme en misschien een betere kwantumtheorie zou omvatten. De meeste wetenschappers denken niet dat hij in die poging is geslaagd.



 

Vragen en antwoorden

V: Wanneer werd Albert Einstein geboren?
A: Albert Einstein werd geboren op 14 maart 1879.

V: Waar werkte hij aan in de theoretische natuurkunde?
A: Albert Einstein werkte aan het samenbrengen van de wetten van de klassieke mechanica en de wetten van het elektromagnetische veld.

V: Waarvoor ontving hij de Nobelprijs voor natuurkunde?
A: Albert Einstein ontving de Nobelprijs voor natuurkunde in 1921 voor zijn werk in de theoretische natuurkunde.

V: Wat is zijn beroemde vergelijking?
A: Zijn beroemde vergelijking is E = mc2 (E = energie, m = massa, c = lichtsnelheid).

V: Wat vond hij van Isaac Newtons idee van de zwaartekracht?
A: Albert Einstein dacht dat Isaac Newtons idee van de zwaartekracht niet helemaal juist was, dus breidde hij zijn ideeën over de speciale relativiteit uit met de zwaartekracht.

V: Waarom keerde hij niet terug naar Duitsland toen Adolf Hitler en de nazi's aan de macht kwamen?
A: Vanwege het antisemitische beleid van Hitler keerde Albert Einstein niet terug naar Duitsland toen Adolf Hitler en de nazi's aan de macht kwamen.

V:Wat leidde tot het Manhattan Project?
A:Albert Einstein stuurde een brief aan president Franklin D. Roosevelt waarin hij uitlegde dat Duitsland een kernwapen maakte; dit leidde tot zijn aanbeveling dat de VS er ook een zouden moeten maken, wat uiteindelijk leidde tot The Manhattan Project.

AlegsaOnline.com - 2020 / 2022 - License CC3