Albert Einstein (1879-1955) is waarschijnlijk de beroemdste wetenschapper aller tijden. Zijn relativiteitstheorieën revolutioneerden ons begrip van ruimte, tijd en zwaartekracht. Maar wie was de man achter de formules?
Vroege Leven
Einstein werd op 14 maart 1879 geboren in Ulm, Duitsland. Als kind was hij laat met praten en zijn ouders maakten zich zorgen. Maar al snel bleek zijn uitzonderlijke intelligentie.
Op vijfjarige leeftijd kreeg hij een kompas van zijn vader. De manier waarop de naald altijd naar het noorden wees, zonder dat iemand hem aanraakte, fascineerde hem diep. Dit moment van verwondering zou kenmerkend worden voor zijn wetenschappelijke carrière.
De Jonge Einstein
Op school was Einstein geen bijzonder goede leerling in de traditionele vakken, maar hij blonk uit in wiskunde en natuurkunde. Zijn leraar zei later dat Albert een genie was dat de school niet kon bijbenen.
Hij studeerde aan de ETH Zürich (Technische Universiteit) en behaalde zijn diploma in 1900. In 1903 trouwde hij met Mileva Marić, een medestudente natuurkunde.
Het Wonderjaar: 1905
In 1905, terwijl hij als klerk bij het Zwitserse patentbureau werkte (hij kon geen academische baan vinden), publiceerde Einstein vier revolutionaire artikelen in hetzelfde jaar:
- De foto-elektrischeffect (voor deze ontving hij later de Nobelprijs)
- De Brownsche beweging (bewijs voor het bestaan van atomen)
- De speciale relativiteitstheorie
- De equivalentie van massa en energie (E = mc²)
De Speciale Relativiteitstheorie
Einsteins speciale relativiteitstheorie is gebaseerd op twee schijnbaar eenvoudige postulaten:
- De wetten van de natuurkunde zijn hetzelfde voor alle waarnemers die met constante snelheid bewegen
- De lichtsnelheid is constant voor alle waarnemers, ongeacht hun beweging
Tijd dilatie
Als je je met hoge snelheid voortbeweegt, verloopt de tijd langzamer dan voor iemand die stilstaat. Dit heet tijd dilatie.
t' = t × √(1 - v²/c²)
Lengtecontractie
Niet alleen tijd dilateert, ook lengtes contracteren in de richting van de beweging.
L' = L × √(1 - v²/c²)
Massa-energie Equivalentie
De beroemdste formule uit de natuurkunde:
E = mc²
Energie en massa zijn uitwisselbaar. Een kleine massa bevat een enorme hoeveelheid energie - het principe achter kernsplitsing en kernfusie.
De Algemene Relativiteitstheorie
In 1915 publiceerde Einstein zijn algemene relativiteitstheorie, die zwaartekracht niet langer zag als een kracht, maar als een kromming van de ruimtetijd.
Massieve objecten (zoals de zon) krommen de ruimte om hen heen. Andere objecten (zoals de aarde) volgen deze gekromde banen. Dit is wat wij waarnemen als zwaartekracht.
Gevolgen van de Algemene Relativiteit
- Licht buigt af in de buurt van massieve objecten
- Tijd verloopt langzamer in de buurt van massieve objecten
- Zwarte gaten zijn objecten met zo'n extreme massa dat zelfs licht niet kan ontsnappen
- Gravitatiegolven zijn rimpelingen in de ruimtetijd (in 2015 voor het eerst gedetecteerd)
Einstein en de Quantummechanica
Hoewel Einstein een van de grondleggers was van de quantummechanica, was hij niet gelukkig met de probabilistic Interpretation ervan. Zijn beroemde uitspraak "God dobbelt niet" verwijst naar zijn ongemak met de onzekerheidsprincipes van de quantummechanica.
Latere Jaren
Einstein emigreerde in 1933 naar de Verenigde Staten vanwege het opkomende nazisme in Duitsland. Hij nam een positie aan bij het Institute for Advanced Study in Princeton.
In 1939 schreef hij een brief aan President Roosevelt waarin hij waarschuwde voor de mogelijkheid van een atoomwapen, wat uiteindelijk leidde tot het Manhattan Project.
Einstein overleed op 18 april 1955 aan een aneurysma. Zijn laatste woorden waren in het Duits, een taal die hij de laatste jaren zelden sprak.
Einstein's Nalatenschap
Einstein's ideeën hebben de wetenschap voor altijd veranderd. Van GPS-systemen (die relativistische correcties nodig hebben) tot het begrip van het universum, zijn theorieën blijven centraal in de moderne natuurkunde.
"Imagination is more important than knowledge."
— Albert Einstein