Hoe veranderde Albert Einstein de wereld?

11 minuten leestijd

Hoe veranderde Albert Einstein de wereld?

Betacanon

Je leest nu

Hoe veranderde Albert Einstein de wereld?

    • Deel op

    • Gekopieerd
  • 7
  • 1385
Bekijk de collectie Bètacanon30 verhalen

Albert Einstein is zonder twijfel één van de beroemdste wetenschappers ter wereld, misschien wel de beroemdste van allemaal. Waarin schuilt het genie van Einstein? Hoe veranderde hij met zijn relativiteitstheorie onze blik op tijd, ruimte en zwaartekracht? En hoe beïnvloedt hij tot op de dag van vandaag ons dagelijks leven?

Samengesteld door Valentijn van der Lende

Hoe werd Einstein een genie?

Hoewel de naam Einstein tegenwoordig een synoniem is voor genie, is daar in zijn jonge jaren nog geen sprake van. Sterker nog, nadat hij in 1900 afstudeert aan de technische Universiteit van Zürich kan hij geen werk in de wetenschap vinden. In plaats daarvan besluit hij te gaan werken bij een Zwitsers bureau in Bern. Hier beoordeelt hij patentaanvragen, wat hij een aantal jaren blijft doen. Toch geeft hij de wetenschap niet op en blijft hij ambitieus doorwerken aan zijn onderzoek.

In 1901 dient hij zijn eerste proefschrift in over moleculaire krachten, maar dat wordt al snel afgewezen. 1905 is het jaar waarin mensen Einsteins genialiteit beginnen te erkennen. Hij dient dan zijn tweede proefschrift in, waarin hij laat zien hoe je de afmetingen van atomen kunt bepalen. Daarnaast publiceert hij vier artikelen, waarmee hij de natuurkunde voorgoed verandert - en waardoor 1905 geldt als Einsteins wonderjaar. Het zijn de artikelen over de Brownse bewegingDe Browse beweging is het natuurkundige verschijnsel dat opgeloste kleine deeltjes in een vloeistof kriskras bewegen. Deze beweging is het gevolg van botsingen tegen atomen en moleculen in de vloeistof. Einstein bracht in 1905 een theorie uit die Brownse beweging kon verklaren. , het foto-elektrisch effect Het verschijnsel dat een foton een elektron kan losmaken uit een metaal. Elektronen die niet zo sterk gebonden zijn aan een atoom, komen los nadat ze voldoende energie opnemen van invallend licht. en de speciale relativiteitstheorieDe theorie die de beweging beschrijft van objecten waar geen krachten op werken. Dit wordt verderop in het artikel uitgebreider uitgelegd. . Voor zijn theorieën over die tweede ontvangt hij in 1921 zelfs de Nobelprijs voor natuurkunde.

Meer clipphangers zien? Bekijk ze op SchoolTV.

Einsteins inzichten openen de weg voor tal van nieuwe natuurkundige theorieën, wat hem de vader van de moderne natuurkunde maakt. Gedurende zijn leven publiceert Einstein honderden wetenschappelijke artikelen, maar hij geniet tot op de dag van vandaag de meeste faam door zijn twee relativiteitstheorieën. Naast de speciale, komt hij tien jaar later met de algemene relativiteitstheorie en het zijn deze theorieën die onze visie op tijd compleet veranderen. Veel fysici zien Einsteins theorieën nog steeds als de meest revolutionaire natuurkundige theorieën tot nu toe.

Deel alinea

Hoe veranderde Einstein onze blik op de tijd?

Einsteins speciale relativiteitstheorie lost een groot probleem op dat zich halverwege de 19e eeuw voordoet. Veel wetenschappers vragen zich dan af hoe natuurverschijnselen als licht, tijd, massa en beweging precies werken. Duidelijk is dat tussen deze fenomenen een verband bestaat, maar welk? Einstein biedt hierop een nieuw perspectief.

Wetenschappers bedenken aan het eind van de 19e eeuw al dat snelheid relatief is. Zij komen erachter dat wanneer je bijvoorbeeld naar iemand toe rent terwijl diegene ook richting jou rent, je elkaar nadert met dubbele snelheid. Zij dachten dat dit ook geldt voor licht. Rijd je met maximale snelheid in een auto over de snelweg met een zaklamp in je hand, dan gaat het licht 130 kilometer sneller dan wanneer je stilstaat, is het idee. Dit blijkt echter niet zo te zijn. Uit experimenten komt één ding naar voren: de lichtsnelheidLicht reist met 299.792.458 meter per seconde, ofwel bijna 300.000 kilometer per uur. blijft hoe dan ook hetzelfde.

Albert Einstein redeneert als eerste ooit dat dit logisch is door het principe van tijd in twijfel te trekken. Is het wel zo dat de tijd altijd gelijk verloopt? Volgens Einstein niet, en daarom kan het dat de lichtsnelheid constant is. Hij stelt dat ruimte en tijd vervormen bij extreem hoge snelheden. Einstein komt tot deze conclusie met een aantal gedachte-experimentenHet meest beroemde gedachte-experiment is de tweelingparadox. Stel je voor dat je een tweelingbroer hebt die ten tijde van de geboorte meteen op een ruimteschip wordt gezet. Deze broer reist vervolgens door het universum met bijna de snelheid van het licht. Volgens Einsteins speciale relativiteitstheorie zouden je tweelingbroer en jij niet even snel ouder worden. Hoe dichter je namelijk bij de lichtsnelheid komt, hoe langzamer de tijd gaat. Oftewel, je tweelingbroer zou bij terugkomst op aarde daarom jonger zijn dan jij. . Hiermee toont hij aan dat de waarneming van tijd niet absoluut is, maar afhankelijk van de snelheid waarmee je beweegt. Dit is een revolutie: een theorie die rechtstreeks ingaat tegen de opvattingen van toonaangevende natuurkundigen voor hem, zoals Newton.

Deel alinea

Meer bekijken van de bètacanon? Je ziet het op SchoolTV.

Wat is E = mc2 en hoe leidt dit tot de atoombom?

Iedereen die ooit van Einstein heeft gehoord, heeft waarschijnlijk ook van de wereldberoemde formule E = mc2 gehoord. Met deze vergelijking stelt hij dat massa en energie gelijk zijn aan elkaar, wat een gevolg is van de speciale relativiteitstheorie. In de formule staat E voor energie, m voor massa en c voor de lichtsnelheid. Doordat het kwadraat van de lichtsnelheid zo’n groot getal oplevert, komt uit deze formule onder meer naar voren dat iets met een hele kleine massa toch een gigantische hoeveelheid energie kan opleveren.

Deel alinea

Om de bovengenoemde energie vrij te laten komen, moet je voorwerpen met gigantisch hoge snelheden laten bewegen. Kernfysici doen dit met hele kleine deeltjes, die ze versnellen tot bijna de lichtsnelheid en vervolgens op elkaar laten botsen. Toen ze dit met de stof uranium-235 deden, kwamen zij erachter dat de materie om wordt gezet in een gigantische hoeveelheid pure energie. Einstein is hierdoor indirect ook één van de uitvinders van zowel kernenergie als de atoombom, zonder er ooit actief aan mee te werken. Lees in ons artikel over kernwapens meer over zijn rol.

Dit is het verschil tussen de speciale en de algemene relativiteitstheorie van Einstein.

Hoe veranderde Einstein onze blik op de zwaartekracht?

Einsteins speciale relativiteitstheorie kent aanvankelijk één groot probleem: hij geldt alleen in situaties waarin voorwerpen met een constante snelheid bewegen. Dit kan alleen als er geen luchtweerstand of zwaartekracht aanwezig is, wat niet vaak voorkomt. Einstein wil daarom een theorie ontwikkelen die breder is. Tien jaar later lukt hem dit. Hij komt met een theorie die de klassieke natuurkunde nog verder op zijn kop zet: de algemene relativiteitstheorie.

Deel alinea

Einsteins tweede theorie gaat dieper in op een nieuw natuurverschijnsel: de zwaartekracht. Lange tijd is het Newtons theorie die hierover heerst binnen de natuurkunde. Die beschrijft zwaartekracht als de kracht die twee objecten tot elkaar aantrekt. Een eenvoudige uitleg die erg helder en overtuigend lijkt - totdat Einstein zich erover buigt. Volgens hem is de wet van Newton niet toereikend en moeten we zwaartekracht op een geheel andere manier bekijken.  

Wat heeft de zwaartekracht nu precies te maken met de kromming van de ruimtetijd? Diederik Jekel legt het uit.

Einstein stelt dat zwaartekracht niet een echte kracht is. Volgens hem is zwaartekracht een gevolg van zware hemellichamen – zoals de zon – die de ruimte vervormen. Dit maakt het onmogelijk voor kleinere, lichtere planeten of objecten om in rechte lijnen te bewegen, waardoor zij gedwongen het gekromde pad moeten volgen. Een concreet voorbeeld hiervan kun je zien wanneer je een bowlingbal op een trampoline legt. Wanneer je hier een pingpongballetje naast legt, rolt dit naar de zware bowlingbal toe.

Wat betekent de wereldfaam voor Einstein?

Al in de tijd dat Einstein nog leeft, wordt hij gezien als groot genie. Hij wordt hoogleraar aan de Universiteit van Zürich en kan onder meer ook op een positie als bijzonder hoogleraar rekenen aan de Rijksuniversiteit Leiden. Ondanks alle faam blijft Einstein zelf vrij bescheiden. Een goed voorbeeld hiervan kun je zien op een stuk briefpapier waarop in 1922 tijdens een Japanse reis een spreuk schrijft voor een gelukkig leven: “Een stil, bescheiden leven geeft meer geluk dan het streven naar succes, onder voortdurende onrust.”

Deel alinea

Einstein wordt met de jaren alsmaar beroemder in de wereld. In de wintermaanden geeft hij les aan het Institute for Advanced Study (IAS) in Princeton. Tegelijkertijd groeit de antisemitsche haat tegen hem. Wanneer Adolf Hitler in 1933 in Duitsland aan de macht komt, beschuldigt hij de fysicus van “joodse natuurkunde”. Enkele Duitse natuurkundigenDe Nobelprijswinnaars Johannes Stark en Philipp Lenard probeerden zelfs Einsteins theorieën in diskrediet te brengen. besluiten zelfs de nazi’s te steunen, waarna Einstein besluit niet meer terug te keren. Hij blijft in de Verenigde Staten, waar hij Amerikaans staatsburger wordt.

Hoe maken we nu nog gebruik van Einsteins werk?

Einsteins theorieën zijn inmiddels meer dan honderd jaar oud, zonder ook maar iets aan relevantie te hebben ingeboet. Einstein heeft hele generaties van uitvinders geïnspireerd met zijn abstracte ideeën. Een concreet voorbeeld daarvan zijn GPS-systemen die ons vertellen hoe we het snelst naar een adres moeten. Zonder Einsteins relativiteitstheorie zouden we tal van fouten maken bij het aflezen van data die we binnenkrijgen via satellieten, zoals te lezen valt in een artikel van De Kennis van Nu.

Andere voorbeelden zijn zonnepanelen, automatische deuren en digitale camera’s. Einsteins theorie over het foto-elektrisch effect maakt de uitvinding hiervan mogelijk. Dit zijn slechts enkele voorbeelden van de aanhoudende invloed van Einsteins inzichten op de wereld en de wetenschap. Vele technologieën en theorieën zijn beïnvloed door zijn werk, van supercomputers tot kernwapens. Einstein bewijst dat abstracte natuurkundige theorieën veel meer impact op je leven kunnen hebben dan je op het eerste gezicht denkt.

Deel alinea

In het kort

  • Einstein kan aanvankelijk geen werk vinden in de wetenschap, maar werkt in zijn vrije tijd verder aan zijn theorieën.

  • Als de lichtsnelheid constant blijkt, realiseert Einstein zich als eerste wetenschapper: dan verloopt de tijd niet overal gelijk.

  • Een heel kleine massa bergt toch heel veel energie in zich, blijkt uit de formule E=mc2. Einstein is daarmee - indirect - de mede-uitvinder van zowel kernenergie als de atoombom.

  • Zwaartekracht is niet een echte kracht, liet Einstein zien. Het is de vervorming van de ruimtetijd door zware hemellichamen.

  • Einstein wordt een beroemdheid, maar blijft bescheiden. Hij ontvlucht de nazi's door naar de VS te gaan.

  • Precieze gps-apparatuur, zonnepanelen, digitale camera's: ze waren niet mogelijk geweest zonder Einsteins inzichten.

Deel dit venster