RELATIVITEITSTHEORIE ruimte en tijd zin onlosmakelijk

Einsteins speciale en algemene relativiteitstheorie loste onverklaarde eigenschappen van het heelal op en voorspelde andere.

Gebaseerd op eenvoudige aanmanen lieten ze zien. Dat ruimte en tijd nauw met elkaar verweven dimensies zijn die kunnen worden uitgerekt. Verdraaid en zelfs uitgewisseld.

Einsteins eerste relativiteitstheorie uit 1905 staat bekend als de speciale relativiteitstheorie. Hij is gebaseerd op twee aannamen. De eerste, al in de 17e eeuw uiteengezet door Galileo Galilei. Is het principe van relativiteit dat zegt dat fysische wetten voor alle waarnemers gelijk moeten zijn. De tweede, voorspeld door de vergelijkingen van Maxwell. Was dat de snelheid van licht constant is, ongeacht de bewegingen van de lichtbron en de waarnemer. Om te beginnen bedacht Albert Einstein welke invloed deze regels konden hebben. Op twee waarnemers in verschillende inertiaalstelsels (omgevingen zonder versnelling of vertraging).

Hij besefte dat veel verschijnselen zich anders zouden moeten gedragen als één van de waarnemers in het andere stelsels keek. Gebeurtenissen die voor de ene waarnemer gelijktijdig zouden plaatsvinden. Zouden er voor de andere waarnemer misschien uitzien als afzonderlijke gebeurtenissen met een tussenperiode. Dit effect wordt gelijktijdig genoemd. En maakt duidelijk dat er iets vreemds aan de hand is. Als twee waarnemers ten opzichte van elkaar in beweging zijn. Zal elk van hen zeggen dat tijd voor de ander anders loopt.

Naarmate de relatieve snelheid van objecten toeneemt, wordt het effect duidelijker. Als een waarnemer op aarde een raket met bijna de lichtsnelheid zou zien bewegen. Zou de tijd aan boord van de raket vertraagd lijken ten opzichte van de waarnemer ( een relativistische snelheid). Ook zou het voor de waarnemer lijken alsof de raket was samengetrokken, exact volgens de lorentzcontractie. Maar degene aan boord van de raket zouden juist zeggen dat de aarde vertraagd en vervormd was. Deze effecten kunnen op verschillende manieren worden geïnterpreteerd. Maar ze rusten allemaal op een belangrijk besef: ruimte en tijd zijn onlosmakelijk.

Het bewijs van Einstein theorie

Met metingen tijdens de zonsverduistering van 1919. bewees Arthur Eddington dat de posities van sterren worden gevormd. Volgens Einsteins theorie: de massa van de zon buigt hun licht af.

Vervorming van ruimtetijd

Bij het uitleggen van relativiteit worden de drie dimensies van de ruimte vaak teruggebracht. Tot een tweedimensionaal ‘vel’ om te visualiseren hoe masse ruimtetijd vervormt. In dit geval veroorzaakt een ster als de zon een ‘deuk’ in de ruimte. Dit beïnvloed ook het lichtpad van verre sterren en sterrenstelsel, waardoor hun schijnbare posities veranderen.

Naar aanleiding van Einstein theorieën werden de wetten van impuls en energie herschreven. Hoewel een raket in theorie eindeloos kan versnellen, zal hij nooit sneller dan het licht gaan. Bij normale bewegingen luidt de definitie van de kinetische energie (bewegingsenergie) van een object. Waarbij m massa is en v snelheid. Maar als de snelheid van de raket c, de lichtsnelheid, als limiet heeft. Waar gaat dan bij relativistische snelheden de overige energie van de versnelling heen? Einstein besefte dat als energie werd opgeslagen, daarmee de massa van het object m werd vergroot. En dat betekent dat energie en massa uitwisselbaar zijn. Einstein berekeningen leverden de beroemde eenvoudige vergelijkingen op. Die voor het eerst de ware relatie tussen massa en energie blootlegde: E=mc².