Relativiteitstheorie
De relativiteitstheorie is een uitbreiding van de klassieke mechanica voor niet-alledaagse situaties.
Vanaf de zeventiende eeuw waren de Wetten van Newton de basis geweest voor de natuurkunde. Er bleken echter waarnemingen te zijn waarvoor deze wetten niet opgingen.
1905
In 1905 publiceerde Albert Einstein een theoretisch artikel over elektromagnetische krachten. Hij bedacht dat natuurwetten onafhankelijk zouden moeten zijn van de snelheid van een waarnemer. Als een metalen staaf beweegt ten opzichte van een magneetveld, zou het voor de krachten op de staaf niet moeten uitmaken of de staaf door het magneetveld wordt bewogen of dat het magneetveld beweegt en de staaf stilstaat. Theoretisch bleek dit alleen te kunnen als de lichtsnelheid onafhankelijk is van de snelheid van de waarnemer. Einstein nam dit als uitgangspunt van zijn artikel en trok er conclusies uit die de natuurkunde drastisch veranderden. Een daarvan is dat een massa nooit sneller kan gaan dan de lichtsnelheid. Volgens de wetten van Newton was dit niet onmogelijk.
In een ander artikel in hetzelfde jaar beschreef Einstein de gelijkwaardigheid van energie en massa, die we nu uitdrukken in de formule
- E = mc2
In het artikel staat deze beroemde formule overigens niet. Er staat:
- Gibt ein Körper die Energie L in Form von Strahlung ab, so verkleinert sich seine Masse um L/V2.
(waarin V de lichtsnelheid voorstelt).
1915
In 1915 gaf Einstein een reeks lezingen waarin hij de relativiteitstheorie uitbreidde tot de algemene relativiteitstheorie. De basis hiervan is dat de ruimte gekromd is op plaatsen waar zwaartekracht heerst. Door de kromming gaat licht niet meer in een rechte lijn, maar wordt afgebogen. In de laatste lezing presenteerde Einstein een vervanging voor de zwaartekrachtswet van Newton.
Einsteins theorieën werden niet direct door al zijn vakgenoten geaccepteerd. Een van de redenen hiervoor was dat de theorieën niet gebaseerd waren op metingen, maar op een strikte wiskundige en rationele redenering (gedachte-experimenten). Latere metingen, zoals aan de afbuiging van sterrenlicht in de buurt van de zon, hebben tot nu toe alle voorspellingen van Einsteins theorieën bevestigd.
Onder alledaagse omstandigheden (normale snelheden, normale zwaartekracht) leveren de formules van Einstein dezelfde resultaten als de wetten van Newton. De modellen van Newton en Einstein zijn dus niet strijdig, maar hebben een andere systeemafbakening.
