Albert Einstein en de relativiteitstheorie voor beginners
In 2020 was de relativiteitstheorie van Albert Einstein 115 jaar oud. De meeste mensen kennen Einstein weliswaar, maar kunnen niet uitleggen hoe zijn beroemde theorie in elkaar steekt. Hier is de relativiteitstheorie voor beginners.
Einsteins relativiteitstheorie verklaart natuurkundige paradoxen
De relativiteitstheorie van Einstein bestaat uit twee delen: de speciale relativiteitstheorie uit 1905 en de algemene relativiteitstheorie uit 1915.
Halverwege de 19e eeuw werden er natuurverschijnselen ontdekt die strijdig waren met de gravitatiewet van Newton, die tot die tijd het fundament van de natuurkunde vormde. Veel wetenschappers probeerden de tegenstrijdigheden te verklaren, maar Einstein sloeg de spijker op z'n kop.
Einsteins relativiteitstheorie bleek oplossingen te bieden voor sommige verschijnselen die niet in de klassieke natuurkunde pasten. De relativiteitstheorie verenigde namelijk de drie fundamentele theorieën: de gravitatiewet (of de wet van de zwaartekracht), de elektrodynamica en de thermodynamica.
Wonderjaar 1905
Voordat Albert Einstein tot zijn conclusies kwam, moest hij afrekenen met enkele gangbare veronderstellingen in wetenschappelijke kringen.
Daaraan begon hij begin 20e eeuw, en hij bereikte zijn hoogtepunt in 1905 – een jaar dat later bekend werd als Einsteins wonderjaar.
Einstein bracht dat jaar vier speciale wetenschappelijke verslagen uit:
9 juni 1905: ‘On a Heuristic Viewpoint Concerning the Production and Transformation of Light.’
Hierin verklaarde hij het tot dan toe onbekende verschijnsel van het ‘foto-elektrisch effect’ door de introductie van fotonen. Einsteins bijdrage leverde hem in 1921 de Nobelprijs op.
18 juli 1905: ‘On the Motion of Small Particles Suspended in a Stationary Liquid.’
Het rapport beschrijft de Brownse beweging, dus hoe deeltjes bewegen in ideale gassen.
26 september 1905: ‘On the Electrodynamics of Moving Bodies.’
Eerste deel van Einsteins relativiteitstheorie, dat later bekend werd als de speciale relativiteitstheorie.
21 november 1905: ‘Does the Inertia of a Body Depend Upon Its Energy Content?.’
Volgende deel van Einsteins relativiteitstheorie, dat gaat over relativistische energie, zoals de vergelijking E = mc2.
De speciale relativiteitstheorie
Albert Einsteins formule E = mc2 zegt in wezen dat energie (E) gelijk is aan massa (m) vermenigvuldigd met de lichtsnelheid (c) in het kwadraat.
In het kort betekent het dat energie en massa van plaats kunnen verwisselen. Energie kan worden vastgehouden in stoffen met een massa, en die energie kan later vrijkomen.