Albert Einstein

‘Wetenschap zonder religie is lam; religie zonder wetenschap is blind’

Albert Einstein 1879-1955

Het invloedrijkste van de drie artikelen die Einstein in 1905 publiceerde, was zonder twijfel dat over de ‘speciale’ relativiteitstheorie. Hierin werd de idee geformuleerd dat de natuurwetten gelijk zijn voor verschillende waarnemers, waar die zich ook bevinden, zolang ze ten opzichte van elkaar een constante snelheid hebben. Bovendien is de lichtsnelheid constant. Dat de Klassieke wetten van de mechanica in ons dagelijks leven lijken te gelden, komt alleen doordat de betrokken snelheden zo laag zijn

De lichtsnelheid

Maar als de waarnemers ten opzichte van elkaar heel verschillende snelheden hebben, zijn de implicaties van de theorie bizar en worden de normale indicatoren voor snelheid, zoals afstand en tijd, vervormd. Absolute ruimte en tijd bestaan namelijk niet. Voor iemand in een ruimteschip dat zich met bijna de lichtsnelheid voortbeweegt zou alles normaal zijn, maar iemand op aarde die ernaar kijkt zou iets ongewoons opmerken: het ruimteschip zou ingekort zijn in de richting waarin het zich beweegt. Bovendien zou de tijd op aarde `normaal’ doorgaan, maar een horloge in het ruimteschip zou, vanuit het aardse perspectief, achter zijn gaan lopen – terwijl het voor de ruimtevaarder nog steeds correct loopt (want hoe sneller een object beweegt, hoe langzamer de tijd gaat). Dit verschil zou pas duidelijk worden als het ruimteschip op aarde was teruggekeerd en de horloges werden vergeleken. En als de waarnemer op aarde de massa van het ruimteschip tijdens de reis had kunnen meten, had hij geconstateerd dat het zwaarder was geworden. Geen enkel object kan met de lichtsnelheid of sneller bewegen, want met die snelheid zou het een oneindige massa en geen lengte hebben, en zou de tijd stilstaan.

Algemene relativiteitstheorie

Tussen 1907 en 1915 breidde Einstein de speciale relativiteitstheorie uit tot de ‘algemene’ relativiteitstheorie, door te stellen dat een zwaartekrachtveld equivalent is aan een eenparig versnelde beweging. De implicaties van dit equivalentieprincipe zijn onder meer dat lichtstralen worden afgebogen onder invloed van de zwaartekracht en dat de golflengte van elektromagnetische straling toeneemt als gevolg van de zwaartekracht. Verder worden ruimte en tijd – die uit zichzelf `vlak’ zouden zijn – door de zwaartekracht van de materie vervormd tot gekromde banen, die door andere materie in het veld van de vervorming worden gevolgd. Einsteins gevolgtrekkingen uit de speciale en algemene relativiteitstheorie werden geleidelijk experimenteel bewezen. Beroemd werd de meting tijdens een zonsverduistering in 1919, waaruit bleek dat de zwaartekracht van de zon inderdaad het licht afboog dat werd uitgezonden door sterren in de buurt van de rand van de zon. Einstein besteedde een groot deel van de rest van zijn leven aan pogingen om een genificeerde theorie te ontwikkelen voor nucleaire, elektromagnetische en zwaartekrachtvelden, maar slaagde daar niet in. Dat sloot aan bij zijn opmerking uit 1921: ‘Belangrijke ontdekkingen zijn iets voor jonge mensen, voor mij is dat verleden tijd.’

I E=MC2

Maar gelukkig had hij in zijn jeugd (in 1905) zijn drie baanbrekende artikelen geschreven. Een van de conclusies daarvan was de beroemde formule die de relatie weergeeft tussen energie en massa: E=mc2 (waarbij E = energie, m = massa en c = de lichtsnelheid). Het principe hiervan was van groot belang voor de ontwikkeling van kernenergie en kernwapens, waarbij een kleine hoeveelheid materie wordt omgezet in een enorme hoeveelheid energie. In het tweede artikel gaf hij een theoretische verklaring voor de Brownse beweging, en in het derde artikel maakte hij gebruik van Plancks quantumtheorie om het foto-elektrisch effect te verklaren, waarmee hij een onderbouwing leverde voor de quantumtheorie.

Verdere wapenfeiten

Het was nauwelijks te vermijden dat Einstein betrokken raakte bij de race om de atoombom. Collega’s verzochten hem in 1939 om de president van de VS te waarschuwen voor het risico dat Duitsland een atoombom zou ontwikkelen. Einstein was geboren als Duits staatsburger, maar had later de Zwitserse nationaliteit verworven en daarna die van de VS, waar hij in 1933 naartoe verhuisde toen Hitler aan de macht was gekomen. Roosevelts reactie op de waarschuwing was te beginnen met het Manhattan-project om als eerste een atoombom te maken. Na de oorlog zette Einstein zich in voor nucleaire ontwapening.

1902 Einstein gaat werken bij de Zwitserse Octrooiraad. 1905 Publiceert drie baanbrekende artikelen, onder meer over de ‘speciale’ relativiteitstheorie. 1916 Formuleert de algemene relativiteitstheorie. 1922 Krijgt de Nobelprijs voor natuurkunde. 1933 Emigreert naar de VS. 1939 Dringt bij president Roosevelt aan op de ontwikkeling van de atoombom. 18 april 1955 Overlijdt in zijn slaap.

1921 Nobelprijs voor natuurkunde “Voor zijn verdiensten voor de theoretische natuurkunde, en met name voor zijn ontdekking van de wet van het foto-elektrisch effect.”