Albert Einstein

Albert Einstein (14 maart 1879 - 18 april 1955) was een in Duitsland geboren wetenschapper. Hij werkte aan theoretische natuurkunde. Hij ontwikkelde de relativiteitstheorie. Hij ontving de Nobelprijs voor de Natuurkunde in 1921 voor de theoretische natuurkunde. Zijn beroemde vergelijking is E = m c 2 {\playstyle E=mc ^2} {\displaystyle E=mc^{2}}(E = energie, m = massa, c = lichtsnelheid).

In het begin van zijn carrière vond Einstein dat de Newtoniaanse mechanica niet voldoende was om de wetten van de klassieke mechanica en de wetten van het elektromagnetische veld met elkaar te verzoenen (samen te brengen). Tussen 1902-1909 ontwikkelde hij de speciale relativiteitstheorie om dat te corrigeren. Einstein vond ook dat Isaac Newton's idee van de zwaartekracht niet helemaal juist was. Dus breidde hij zijn ideeën over speciale relativiteit uit met de zwaartekracht. In 1916 publiceerde hij een artikel over algemene relativiteit met zijn zwaartekrachttheorie.

In 1933 bezocht Einstein de Verenigde Staten. In Duitsland kwamen Adolf Hitler en de nazi's aan de macht. Einstein, die van joodse afkomst was, keerde niet terug naar Duitsland vanwege Hitler's antisemitische beleid. Hij woonde in de Verenigde Staten en werd in 1940 Amerikaans staatsburger. Aan het begin van de Tweede Wereldoorlog stuurde hij een brief naar president Franklin D. Roosevelt waarin hij hem uitlegde dat Duitsland bezig was met het maken van een kernwapen; dus beval Einstein de VS aan om er ook een te maken. Dit leidde tot het Manhattan Project, en de VS werd 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 Instituut voor Gevorderde Studie, waar hij de rest van zijn leven werkte. Hij wordt algemeen beschouwd als een van de grootste wetenschappers aller tijden. Zijn bijdragen hielpen de basis te leggen voor alle moderne takken van de fysica, inclusief de kwantummechanica en de relativiteit.

Albert Einstein in 1947
Albert Einstein in 1947

Het leven

Het vroege leven

Einstein werd geboren in Ulm, Württemberg, Duitsland, op 14 maart 1879. Zijn familie was Joods, maar niet erg religieus. Later in zijn leven raakte Einstein echter zeer geïnteresseerd in zijn jodendom. Einstein begon pas te spreken toen hij 2 jaar oud was. Volgens zijn jongere zus, Maja, "had hij zoveel moeite met taal dat de mensen om hem heen vreesden dat hij het nooit zou leren". Toen Einstein ongeveer 4 jaar oud was, gaf zijn vader hem een magnetisch kompas. Hij deed zijn best om te begrijpen hoe de naald zichzelf kon bewegen, zodat hij altijd naar het noorden wees. De naald zat in een gesloten kistje, dus het was duidelijk dat er niets zoals de wind de naald rond kon duwen, en toch bewoog hij. Op deze manier raakte Einstein geïnteresseerd in het bestuderen van wetenschap en wiskunde. Zijn kompas gaf hem ideeën om de wereld van de wetenschap te verkennen.

Toen hij ouder werd, ging hij naar een school in Zwitserland. Na zijn afstuderen kreeg hij daar een baan bij het octrooibureau. Terwijl hij daar werkte, schreef hij de papieren die hem eerst beroemd maakten als een 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 doodde. Zijn neef Elsa Löwenthal verpleegde hem weer op de been. Na dit gebeurde, Einstein scheidde Mileva in 14 februari 1919, en trouwde met Elsa op 2 juni 1919.

Kinderen

Einstein's eerste dochter was "Lieserl" (niemand kent haar echte naam). Ze werd geboren in Novi Sad, Vojvodina, Oostenrijk-Hongarije in de eerste maanden van 1902. Ze bracht haar zeer korte leven (vermoedelijk minder dan 2 jaar) door onder de hoede van Servische grootouders. Er wordt aangenomen dat ze stierf aan roodvonk. Sommigen geloven dat ze misschien geboren is met het syndroom van Down, hoewel het nooit bewijst. Niemand kende haar bestaan tot 1986, toen Einstein's kleindochter een schoenendoos ontdekte met 54 liefdesbrieven (de meeste van Einstein), die van 1897 tot september 1903 werden uitgewisseld tussen Mileva en Einstein.

De twee zonen van Einstein waren Hans Albert Einstein en Eduard Tete Einstein. Hans werd geboren in Bern, Zwitserland in mei 1904 en Eduard werd geboren in Zürich, Zwitserland in juli 1910. Eduard stierf op 55 jarige leeftijd aan een beroerte in het Psychiatrisch Universitair Ziekenhuis Zürich. Hij had zijn leven lang in en uit inrichtingen doorgebracht als gevolg van zijn schizofrenie.

Later leven

Vlak voor het begin van de Eerste Wereldoorlog verhuisde hij terug naar Duitsland, en werd daar hoofd van een school. Hij woonde in Berlijn tot de nazi-regering aan de macht kwam. De nazi's haatten mensen die joods waren of uit joodse gezinnen kwamen. Ze beschuldigden Einstein ervan te helpen bij het creëren van "Joodse natuurkunde" en Duitse natuurkundigen probeerden te bewijzen dat zijn theorieën niet klopten.

In 1933, onder doodsbedreigingen van de nazi's en gehaat door de door de nazi's gecontroleerde Duitse pers, verhuisden Einstein en Elsa naar Princeton, New Jersey in de Verenigde Staten, en in 1940 werd hij Amerikaans staatsburger.

Tijdens de Tweede Wereldoorlog schreven Einstein en Leó Szilárd aan de Amerikaanse president Franklin D. Roosevelt dat de Verenigde Staten een atoombom zouden moeten uitvinden, zodat de nazi-regering hen niet voor de voeten zou kunnen lopen. Hij was de enige die de brief ondertekende. Hij maakte echter geen deel uit van het Manhattan Project, dat het project was dat de atoombom creëerde.

Einstein, een jood maar geen Israëlisch staatsburger, werd in 1952 het presidentschap aangeboden, maar afgewezen met de woorden "Ik ben diep geroerd door het aanbod van onze staat Israël, en tegelijkertijd bedroefd en beschaamd dat ik het niet kan accepteren. "Ehud Olmert zou overwegen het presidentschap aan te bieden aan een andere niet-Israëlische, Elie Wiesel, maar hij zou "zeer ongeïnteresseerd" zijn.

Hij doceerde natuurkunde aan het Instituut voor Gevorderde Studie in Princeton, New Jersey tot zijn dood op 18 april 1955 van een gebarsten aorta-aneurysma. Hij schreef nog over kwantumfysica uren voordat hij stierf. Hij kreeg de Nobelprijs voor Natuurkunde.

Theorie van de bijzondere relativiteit

De theorie van de speciale relativiteit werd gepubliceerd door Einstein in 1905, in de paper On the Electrodynamics of Moving Bodies. Het zegt dat zowel de afstandsmetingen als de tijdmetingen in de buurt van de lichtsnelheid veranderen. Dit betekent dat naarmate men dichter bij de lichtsnelheid komt (bijna 300.000 kilometer per seconde), de lengtes korter lijken te worden, en de klokken langzamer gaan tikken. Einstein zei dat speciale relativiteit gebaseerd is op twee ideeën. De eerste is dat de wetten van de natuurkunde hetzelfde zijn voor alle waarnemers die zich niet ten opzichte van elkaar bewegen.

Dingen die met dezelfde snelheid in dezelfde richting gaan, bevinden zich naar verluidt in een "traagheidsframe".

Mensen in hetzelfde "kader" meten hoe lang het duurt voordat er iets gebeurt. Hun klokken houden dezelfde tijd aan. Maar in een ander "frame" bewegen hun klokken in een ander tempo. De reden dat dit gebeurt is als volgt. Het maakt niet uit hoe een waarnemer zich beweegt, als hij de snelheid van het licht van die ster meet zal het altijd hetzelfde getal zijn.

Stel je voor dat een astronaut helemaal alleen was in een ander universum. Het heeft gewoon 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 onze afstand tot iets anders op verschillende momenten kunnen meten. Als de getallen groter worden, gaan we weg. Als de getallen kleiner worden komen we dichterbij. Om beweging te hebben moet je minstens twee dingen hebben. Een vliegtuig kan met enkele honderden kilometers per uur in beweging zijn, maar passagiers zeggen: "Ik zit hier gewoon."

Stel dat sommige mensen op een ruimteschip zitten en een nauwkeurige klok willen maken. Aan de ene kant zetten ze een spiegel, en aan de andere kant zetten ze een eenvoudige machine. Die schiet één korte lichtbreuk in de richting van de spiegel en wacht dan. Het licht raakt de spiegel en stuitert terug. Als het een lichtdetector op de machine raakt, zegt de machine: "Tellen = 1," het schiet tegelijkertijd nog een korte lichtstoot in de richting van de spiegel, en als dat licht terugkomt zegt de machine: "Tellen = 2." Ze besluiten dat een bepaald aantal stuiteringen wordt gedefinieerd als een seconde, en ze laten de machine de secondenteller veranderen elke keer dat ze dat aantal stuiteringen heeft gedetecteerd. Elke keer dat ze de secondenteller verandert, knippert er ook een lampje uit door een patrijspoort onder de machine. Zo kan iemand van buitenaf elke seconde het licht zien knipperen.

Elk schoolkind 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 meten tussen de machine en de spiegel en een veelvoud daarvan om de afstand die het licht aflegt te bepalen. 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 weer een flits. Alleen de flitsen komen geen seconde uit elkaar. Ze komen in een langzamer tempo. Het licht gaat altijd met dezelfde snelheid, d = rt. Daarom knippert de klok op het ruimteschip niet één keer per seconde voor de buitenste waarnemer.

Speciale relativiteit heeft ook betrekking op energie met massa, in Albert Einstein's E=mc2 formule.

Het licht van beide sterren wordt gemeten met dezelfde snelheid.
Het licht van beide sterren wordt gemeten met dezelfde snelheid.

Afgelegde afstand is relatief ten opzichte van verschillende referentiestandaarden
Afgelegde afstand is relatief ten opzichte van verschillende referentiestandaarden

Lichte klok sneller in rust en langzamer in beweging
Lichte klok sneller in rust en langzamer in beweging

Massa-energie-equivalent

E=mc2, ook wel de massa-energie-equivalent genoemd, is een van de dingen waar Einstein het meest bekend om is. Het is een beroemde vergelijking in de natuurkunde en 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. Bijvoorbeeld, een baksteen die over een ei hangt kan genoeg energie op het ei zetten om het te breken. Een veer die boven een ei hangt heeft niet genoeg energie om het ei te beschadigen.

Er zijn drie basisvormen van energie: potentiële energie, kinetische energie en rust-energie. Twee van deze vormen van energie 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 van een ijzeren ring. Een paard trekt de kanonskogel naar de rechterzijde. Als de kanonskogel wordt losgelaten, beweegt hij heen en weer zoals geschematiseerd. Het zou dat voor altijd doen, behalve dat de beweging van het touw in de ring en het wrijven op andere plaatsen wrijving veroorzaakt, en de wrijving neemt de hele tijd een beetje energie weg. Als we de verliezen als gevolg van de wrijving negeren, dan wordt de energie van het paard als potentiële energie aan de kanonskogel gegeven. (Het heeft energie omdat het hoog is en naar beneden kan vallen.) Naarmate de kanonskogel naar beneden zwaait wint het steeds meer aan snelheid, dus hoe dichter bij de bodem, hoe sneller het gaat en hoe harder het je zou raken als je er voor zou staan. Dan vertraagt hij naarmate zijn kinetische energie weer wordt omgezet in potentiële energie. "Kinetische energie" betekent gewoon de energie die iets heeft omdat het beweegt. "Potentiële energie" betekent gewoon de energie die iets heeft omdat het in een hogere positie staat dan iets anders.

Wanneer energie van de ene naar de andere vorm gaat, blijft de hoeveelheid energie altijd gelijk. Het kan niet worden gemaakt of vernietigd. Deze regel wordt de "besparingswet van energie" genoemd. Wanneer je bijvoorbeeld een bal gooit, wordt de energie van je hand naar de bal gestuurd als je hem loslaat. Maar de energie die in je hand zat, en nu de energie die in de bal zit, is hetzelfde nummer. Lange tijd dacht men dat het behoud van energie het enige was waar men over kon praten.

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

De "m" in de vergelijking van Einstein staat voor massa. Massa is de hoeveelheid materie die zich in een of ander lichaam bevindt. Als je het aantal protonen en neutronen in een stuk materie zoals een baksteen kende, dan kon je de totale massa ervan berekenen als de som van de massa's van alle protonen en van alle neutronen. (Elektronen zijn zo klein dat ze bijna te verwaarlozen zijn.) Massa's trekken aan elkaar, en een hele grote massa zoals die van de Aarde trekt heel hard aan dingen in de buurt. Je zou op Jupiter veel meer wegen dan op Aarde omdat Jupiter zo groot is. Je zou veel minder wegen op de Maan omdat die maar ongeveer een zesde van de massa van de Aarde is. Het gewicht is gerelateerd aan de massa van de steen (of de persoon) en de massa van wat er dan ook op een veerweegschaal naar beneden trekt - die kan kleiner 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 om te zeggen dat materie kan worden omgezet in energie. Massa-eenheden worden gebruikt om de hoeveelheid materie in iets te meten. De massa of de hoeveelheid materie in iets bepaalt hoeveel energie dat ding kan worden omgezet in.

Energie kan ook worden omgezet in massa. Als je bij een langzame wandeling een kinderwagen duwde en het gemakkelijk vond om te duwen, maar bij een snelle wandeling duwde en het moeilijker vond om te bewegen, dan zou je je afvragen wat er met de kinderwagen aan de hand was. Als je dan probeert te rennen en vindt dat het verplaatsen van de buggy met een hogere snelheid net zoiets is als tegen een stenen muur duwen, dan zou je erg verbaasd zijn. De waarheid is dat als iets wordt verplaatst, de massa ervan toeneemt. De mens merkt deze massatoename meestal niet op, omdat de mens met de snelheid die hij gewend is de massatoename in bijna niets beweegt.

Naarmate de snelheden dichter bij de lichtsnelheid komen, wordt het onmogelijk om de veranderingen in de massa niet meer op te merken. De basiservaring die we allemaal delen in het dagelijks leven is dat hoe harder we iets als een auto pushen, hoe sneller we het op gang kunnen brengen. Maar als iets wat we duwen al met een groot deel van de lichtsnelheid gaat, vinden we dat het steeds harder aankomt, dus wordt het steeds moeilijker om het sneller op gang te krijgen. Het is onmogelijk om een massa met de snelheid van het licht aan de gang te krijgen, want dat zou oneindig veel energie kosten.

Soms verandert een massa in energie. Veel voorkomende voorbeelden van elementen die deze veranderingen teweegbrengen, die we radioactiviteit noemen, zijn radium en uranium. Een atoom van uranium kan een alfadeeltje (de atoomkern van helium) verliezen en een nieuw element worden met een lichtere kern. Dan zal dat atoom twee elektronen uitzenden, maar het zal nog niet stabiel zijn. Het zal een reeks alfadeeltjes en elektronen uitstoten tot het uiteindelijk het element Pb of wat we lood noemen wordt. Door al die deeltjes met massa weg te gooien heeft het zijn eigen massa kleiner gemaakt. Het heeft ook energie geproduceerd.

Bij de meeste radioactiviteit wordt de hele massa van iets niet veranderd 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 door de verandering is enorm. Een manier om dit idee uit te drukken is om de vergelijking van Einstein te schrijven als:

E = (muranium - mkrypton en barium) c2

De c2 in de vergelijking staat voor de snelheid van het licht in het kwadraat. Iets in het kwadraat zetten betekent dat je het zelf vermenigvuldigt, dus als je de lichtsnelheid in het kwadraat zou zetten, zou dat 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/seconden2is dus
de geproduceerde energie met één kilogram:
E = 1 kg - 90.000.000.000.000.000 meter2/seconden2E
= 90.000.000.000.000.000 kg meter2/seconden2ofE
= 90.000.000.000.000.000 joulesor
E = 90.000 terajoule

Ongeveer 60 terajoules werden vrijgelaten door de atoombom die boven Hiroshima ontplofte. Dus ongeveer tweederde 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.

Een foto van Einstein na het winnen van zijn Nobelprijs, 1921
Een foto van Einstein na het winnen van zijn Nobelprijs, 1921

Albert Einstein, 1921
Albert Einstein, 1921

BEC

Het idee van een Bose-Einstein-condensaat is ontstaan uit een samenwerking tussen S.N. Bose en Prof. Einstein. Einstein zelf heeft het niet uitgevonden, maar heeft het idee verfijnd en geholpen populair te worden.

Nulpuntsenergie

Het concept van nul-punt energie werd in 1913 in Duitsland ontwikkeld door Albert Einstein en Otto Stern.

Momentum, massa en energie

In de klassieke natuurkunde wordt het momentum verklaard door de vergelijking:

p = mv

waar

p staat voor momentum

m staat voor massa

v staat voor snelheid (snelheid)

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

E2 = (m0c2)2 + (pc)2

waar

E staat voor de energie van een deeltje

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

p vertegenwoordigt het momentum van het deeltje wanneer het in beweging is

c staat voor de snelheid van het licht.

Er zijn twee bijzondere gevallen van deze vergelijking.

Een foton heeft geen rustmassa, maar wel dynamiek. (Licht dat reflecteert van een spiegel 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 Planck-constante is (6,626×10-34 joule-seconden). Als je ofwel de frequentie ofwel de golflengte kent, kun je het momentum van het foton berekenen.

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

E02 = (m0c2)2 + 0

dat is gewoon

E0 = m0c2

Daarom wordt de hoeveelheid "m0" die in de vergelijking van Einstein wordt gebruikt soms de "rustmassa" genoemd. (De "0" herinnert ons eraan dat we het over de energie en de massa hebben als 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 met betrekking tot de snelheid, p = mv, te gebruiken, maar dat als iemand dat zou willen 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 geldt voor bewegende deeltjes.

Standbeeld van Albert Einstein in de Israëlische Academie van Wetenschappen en Geesteswetenschappen.
Standbeeld van Albert Einstein in de Israëlische Academie van Wetenschappen en Geesteswetenschappen.

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

De algemene relativiteitstheorie

Onderdeel van een serie artikelen over

Algemene relativiteit

Spacetime curvature schematic

G μ ν + Λ g μ ν = 8 π G c 4 T μ ν {\mu \nu }+Lambda g_={8 \pi G \\\nu }T_T_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
  • Rustframe
  • Momentum kader
  • Gelijkwaardigheidsbeginsel
  • Massa-energie-equivalent
  • Speciale relativiteit
  • Twijfelachtige speciale relativiteit
  • de Sitter invariant speciale relativiteit
  • Wereldlijn
  • Riemannse meetkunde

Fenomenen

Ruimtetijd

  • Vergelijkingen
  • Formalismen

Vergelijkingen

  • Lineaire zwaartekracht
  • Einstein-veldvergelijkingen
  • Friedmann
  • Geodesie
  • Mathisson-Papapetrou-Dixon
  • Hamilton-Jacobi-Einstein
  • Kromming invariant (algemene relativiteit)
  • Lorentzian spruitstuk

Formalismen

  • ADM
  • BSSN
  • Post-Newtoniaanse

Geavanceerde theorie

  • Kaluza-Klein theorie
  • Kwantumzwaartekracht
  • Superzwaartekracht

Oplossingen

  • Schwarzschild (interieur)
  • Reissner-Nordström
  • Gödel
  • Kerr
  • Kerr-Newman
  • Kasner
  • Lemaître-Tolman
  • Taub-NUT
  • Milne
  • Robertson-Walker
  • pp-wave
  • van Stockum stof
  • 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

·         v

·         t

·         e

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

De algemene relativiteit verklaart de zwaartekrachtlens, die licht buigt als hij in de buurt van een massief object komt. Deze verklaring is juist gebleken tijdens een zonsverduistering, toen de buiging van het zonlicht van verre sterren gemeten kon worden vanwege de duisternis van de verduistering.

De algemene relativiteit is ook het toneel van de kosmologie (theorieën over de structuur van ons universum op grote afstand en in lange tijd). Einstein dacht dat het universum een beetje kan buigen in zowel ruimte als tijd, zodat het universum altijd al had bestaan en altijd zal bestaan, en dat als een object door het universum zou bewegen zonder ergens tegenaan te botsen, het na een zeer lange tijd terug zou keren naar zijn startplaats, vanuit de andere richting. Hij veranderde zelfs zijn vergelijkingen om een "kosmologische constante" op te nemen, om een wiskundig model van een onveranderlijk universum mogelijk te maken. De algemene relativiteitstheorie stelt het universum ook in staat om zich voor altijd te verspreiden (groter en minder dicht te worden), en de meeste wetenschappers denken dat de astronomie heeft bewezen dat dit gebeurt. Toen Einstein zich realiseerde dat goede modellen van het universum mogelijk waren zelfs zonder de kosmologische constante, noemde hij zijn gebruik van de kosmologische constante zijn "grootste blunder", en die constante wordt vaak buiten de theorie gehouden. Echter, veel wetenschappers geloven nu dat de kosmologische constante nodig is om te passen in alles wat we nu weten over het universum.

Een populaire theorie van de kosmologie wordt de Big Bang genoemd. Volgens de Big Bang theorie werd het universum 15 miljard jaar geleden gevormd, in wat men een "gravitationele singulariteit" noemt. Deze singulariteit was klein, dicht en zeer heet. Volgens deze theorie kwam alle materie die we vandaag kennen uit dit punt.

Einstein zelf had niet het idee van een "zwart gat", maar later gebruikten wetenschappers deze naam voor een object in het universum dat de ruimtetijd zo ver buigt dat zelfs het licht er niet aan kan ontsnappen. Ze denken dat deze ultra-dichte objecten worden gevormd wanneer reusachtige sterren, minstens drie keer de grootte van onze zon, sterven. Deze gebeurtenis kan een zogenaamde supernova volgen. De vorming van zwarte gaten kan een belangrijke bron van zwaartekrachtgolven zijn, dus het zoeken naar bewijs voor zwaartekrachtgolven 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 het hebben van slechts één regering voor de hele wereld. Hij werkte ook voor het zionisme, de poging om te proberen het nieuwe land Israël te creëren.

Einstein's familie was Joods, maar Einstein heeft deze religie nooit serieus beoefend. Hij hield van de ideeën van de joodse filosoof Baruch Spinoza en vond het boeddhisme ook een goede religie. []

Ook al dacht Einstein aan veel ideeën die wetenschappers hielpen de wereld veel beter te begrijpen, hij was het niet eens met sommige wetenschappelijke theorieën die andere wetenschappers leuk vonden. De theorie van de kwantummechanica bespreekt dingen die alleen kunnen gebeuren met bepaalde waarschijnlijkheden, die niet met een betere precisie kunnen worden voorspeld, hoeveel informatie we ook hebben. Dit theoretische streven is anders dan de statistische mechanica, waarin Einstein belangrijk werk verrichtte. Einstein hield niet van het deel van de kwantumtheorie dat meer ontkende dan de waarschijnlijkheid dat iets waar zou zijn als het daadwerkelijk gemeten zou worden; hij dacht dat het mogelijk zou moeten zijn om alles te voorspellen, als we de juiste theorie en genoeg informatie hadden. Hij zei ooit, "Ik geloof niet dat God met het Universum dobbelt."

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

Kritiek

De meeste wetenschappers vinden dat Einstein's theorieën over bijzondere en algemene relativiteit goed werken en gebruiken die ideeën en formules in hun eigen werk. Einstein was het er niet mee eens dat fenomenen in de kwantummechanica uit puur toeval kunnen gebeuren. Hij geloofde dat alle natuurlijke fenomenen verklaringen hebben die geen puur toeval omvatten. Hij bracht een groot deel van zijn latere leven door met het zoeken naar een "verenigde veldtheorie" die zijn algemene relativiteitstheorie, Maxwell's theorie van elektromagnetisme, en misschien een betere kwantumtheorie zou omvatten. De meeste wetenschappers denken niet dat hij in die poging geslaagd is.


AlegsaOnline.com - 2020 / 2021 - License CC3