Albert Einstein

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie

Albert Einstein
14 maart 1879 – 18 april 1955
Albert Einstein voor het bord tijdens een voordracht te Wenen in 1921.
Geboorteland	Duitsland
Geboorteplaats	Ulm
Plaats van overlijden	Princeton
Nobelprijs voor de	Natuurkunde
In	1921
Reden	"Voor zijn verdiensten voor de theoretische natuurkunde, en met name voor zijn ontdekking van de wet van het foto-elektrisch effect"
Voorganger(s)	Charles-Édouard Guillaume
Opvolger(s)	Niels Bohr

Albert Einstein (Ulm (Duitsland), 14 maart 1879 - Princeton, 18 april 1955) was een Duits-Zwitsers-Amerikaanse theoretisch natuurkundige en uitvinder. Hij wordt algemeen gezien als een van de belangrijkste natuurkundigen uit de geschiedenis, naast Isaac Newton en James Clerk Maxwell. Zelf noemde hij altijd Newton als een veel belangrijker natuurkundige dan hijzelf, omdat Newton anders dan Einstein behalve theoretische ook grote experimentele ontdekkingen deed. In het dagelijks leven is de naam Einstein synoniem geworden met grote intelligentie. Het gezicht van Einstein is een van de bekendste ter wereld.

Einstein werd vooral bekend vanwege de twee relativiteitstheorieën: de speciale relativiteitstheorie van 1905 en de algemene relativiteitstheorie van 1915 en volgende jaren, die de speciale relativiteitstheorie uitbreidt door ook plaats in te ruimen voor de zwaartekracht. Hij droeg aanzienlijk bij aan andere deelgebieden van de natuurkunde: voor zijn verklaring van het foto-elektrisch effect ontving hij in 1921 de Nobelprijs voor de Natuurkunde en ook zijn beschrijving van de Brownse beweging was een belangrijke doorbraak. Deze twee verklaringen en de speciale relativiteitstheorie publiceerde hij bovendien allemaal in zijn wonderjaar 1905. Verder werk omvat onder meer onderwerpen in de kwantummechanica, de statistische mechanica, de kosmologie, de theorie van straling (fotonen en gestimuleerde emissie, de theorie achter de laser) en de veldentheorie. Ter ere van Einstein is een eenheid in de fotochemie naar hem genoemd, de Einstein. Een einstein is gelijk aan het getal van Avogadro voor fotonen. Het chemisch element einsteinium is ook naar hem genoemd, net als de Einsteinring in de astronomie en de Einsteincoëfficiënt in de optica.

Albert Einstein werd in een joodse familie in Duitsland geboren, woonde later in Italië, Zwitserland en het toenmalige Oostenrijk-Hongarije voor hij terugkeerde naar Duitsland. In 1933, toen Adolf Hitler in Duitsland aan de macht kwam, verhuisde hij naar de Verenigde Staten, waar hij in 1940 de Amerikaanse nationaliteit aannam en afstand deed van zijn Duitse nationaliteit (hij behield wel de Zwitserse). Uiteindelijk zou hij op 18 april 1955 in Princeton komen te overlijden aan aneurysma.

Leven

Jeugd

Albert Einstein werd geboren te Ulm, Duitsland, als de zoon van Hermann en Pauline Einstein (meisjesnaam Koch). Zijn vader was onder meer beddenverkoper en later fabrikant van elektrotechnische apparatuur voor elektriciteitscentrales en straatverlichting.

Einstein als kind

Einsteins ouders waren liberale joden en daarmee religieus tamelijk tolerant. Einstein kreeg in zijn jeugd elementair onderricht in de joodse religie. Tevens leerde hij viool spelen. In zijn latere leven speelde hij vaak viool ter ontspanning, terwijl hij tegelijkertijd wetenschappelijke problemen overdacht. Rond 1884 kreeg Einstein zijn eerste kompas. Volgens een anekdote was zijn fascinatie voor dit instrument zo groot, dat hij besloot om zijn leven aan het onderzoeken en verklaren van de natuurverschijnselen te wijden. Hij was de beste van zijn klas op de lagere school en zeer geïnteresseerd in wetenschappelijke kennis. Als hobby bouwde hij modellen en mechanische apparaten. Vanaf 1891 leerde hij ook wiskunde. In 1895 verhuisde het gezin naar Pavia, Italië. Einstein bleef in München achter om zijn school af te maken, maar verliet deze na één trimester en voegde zich bij zijn familie. In 1895 deed Einstein hoewel hij twee jaar te jong was met speciale toestemming toelatingsexamen voor de ETH, de Eidgenössische Technische Hochschule (de Zwitserse technische universiteit). Hij presteerde goed in de betavakken, maar zakte op Frans en Geschiedenis. Zijn familie stuurde hem naar Aarau in Zwitserland om de middelbare school af te ronden. In 1896 ontving Einstein zijn diploma, waarna hij alsnog naar de Eidgenössische Technische Hochschule in Zürich ging. In hetzelfde jaar gaf Einstein zijn Duitse staatsburgerschap op, waarmee hij staatloos werd.

In 1900 behaalde Einstein het leraarsdiploma van de Eidgenössische Technische Hochschule. Hij kreeg het Zwitsers staatsburgerschap in 1901.

Gezin

Aan de ETH in Zwitserland ontmoette Einstein Mileva Marić, een Servische jaargenote (die ook bevriend was met Nikola Tesla), en werd verliefd op haar. Einstein en Marić kregen een dochter, Lieserl Einstein, januari 1902. Einstein trouwde met Mileva Marić op 6 januari 1903. Het huwelijk was zowel een persoonlijk als een intellectueel partnerschap. Einstein noemde Mileva "een schepsel dat mijn gelijke is, en dat net zo sterk en onafhankelijk is als ikzelf".

Toen hij afstudeerde kon Albert Einstein geen werk als leraar vinden. Daarom zocht hij ander werk, en vond een baan als technisch assistent bij het Zwitserse patentbureau. Daar beoordeelde hij de waarde van ingediende patentaanvragen, corrigeerde de ontwerpfouten, en beoordeelde de toepasbaarheid van het werk.

Op 14 mei 1904 werd hun eerste zoon Hans Albert Einstein geboren. In hetzelfde jaar werd zijn aanstelling bij het patentkantoor permanent. Hij verrichte er veel onderzoek, en 1905 zou zelfs zijn grootste wonderjaar worden. In 1906 promoveerde Einstein tot technisch controleur tweede klasse. Einsteins tweede zoon, Eduard Einstein, werd geboren op 28 juli 1910.

Het gezin Einstein verhuisde in 1914 naar Berlijn, maar Mileva kon er niet wennen. Hun relatie verslechterde en Mileva verhuisde met de kinderen terug naar Zwitserland. Einstein scheidde van Mileva op 14 februari 1919, en huwde een half jaar later zijn nicht Elsa Löwenthal (geboren Einstein: Löwenthal was de achternaam van haar eerste man Max) op 2 juni 1919.

Einstein als professor aan de universiteit van Berlijn (1920)

Einstein, die in 1921 de Nobelprijs voor de Natuurkunde ontving, verloor het aan de prijs verbonden geldbedrag grotendeels in de depressie van de jaren 20. Dit leidde tot conflicten met Mileva over de kosten voor haar eigen onderhoud en dat van de kinderen.

Het lot van het eerste kind van Albert en Mileva, Lieserl, is onbekend: sommigen denken dat zij jong gestorven is, anderen geloven dat ze voor adoptie werd afgestaan. Eduard Einstein groeide voorspoedig op en bleek zeer intelligent. Hij toonde interesse in psychologie en ging na zijn middelbare school studeren in die richting. Tijdens de studie ontwikkelde Eduard schizofrenie en was al snel tot niets meer in staat. Albert Einstein had weinig contact met hem en zijn moeder Mileva zorgde voor Eduard tot haar eigen overlijden in 1948. Hij stierf in 1965 in de psychiatrische inrichting Burghölzli in Zürich. Hans Albert werd hoogleraar hydraulische werktuigkunde aan de Universiteit van Californië - Berkeley, en had aanvankelijk eveneens weinig contact met zijn vader. Na de oorlog verbeterde dit. Hans-Albert zat aan het sterfbed van Albert Einstein.

Hoogleraar

Einstein in 1920 op bezoek in Leiden bij Paul Ehrenfest. Op Einsteins schoot zit de zoon van Ehrenfest: Paul Ehrenfest jr.

In 1908 werd Einstein in Bern (Zwitserland) benoemd tot privaatdocent (onbezoldigd docent aan een universiteit). In 1911 werd Einstein eerst assistent-hoogleraar aan de Universiteit van Zürich, en kort daarna volledig hoogleraar aan de (Duitse) Universiteit van Praag. Het jaar daarna ging hij terug naar Zürich om volledig hoogleraar aan de ETH Zürich te worden. Op dat moment werkte hij nauw samen met de wiskundige Marcel Grossman. In 1912 begon Einstein tijd als de vierde dimensie aan te duiden. In 1914 werd Einstein lid van de Pruisische Academie van Wetenschappen in Berlijn. Het jaar daarop kreeg hij zijn Duitse nationaliteit terug, en was tot 1933, toen hij Duitsland verliet wegens de machtsovername door de nazi's, directeur van het Keizer Wilhelm-Instituut voor Natuurkunde in Berlijn. In deze periode kreeg hij ook de Nobelprijs vanwege zijn opzienbarende ontdekkingen. Pogingen van onder meer Hendrik Lorentz - die bij Einstein in hoog aanzien stond - om hem als gewoon hoogleraar aan een Nederlandse universiteit te verbinden, mislukten. Ten slotte werd hij wel bijzonder hoogleraar vanwege het Leids Universiteits Fonds aan de Rijksuniversiteit Leiden van 1920 tot officieel 1946: hij gaf enkele malen per jaar een gastcollege in Leiden. In 1921 ontving hij de Matteucci Medal, in 1925 de Copley Medal.

In 1922 maakte Einstein zijn eerste wereldreis. Met zijn tweede vrouw Elsa ging hij per schip naar Japan en deed ook Singapore, Hongkong en Sjanghai aan.

Vertrek naar de VS

Einsteins pacifisme en joodse afkomst waren een doorn in het oog van Duitse nationalisten/antisemieten. Nadat hij wereldberoemd was geworden groeide deze antisemitische haat tegen hem, en er ontstond zelfs een georganiseerde campagne om zijn theorieën in diskrediet te brengen. Toen Adolf Hitler in 1933 aan de macht kwam bereikte de haatcampagne tegen Einstein nieuwe hoogten. Einstein was in de Verenigde Staten, waar hij een lezingencyclus verzorgde, toen Hitler officieel de macht in Duitsland overnam en Einstein besloot niet meer terug te keren naar Duitsland. Hij gaf zijn Duitse staatsburgerschap op en kreeg een permanente verblijfsvergunning voor de VS. Hij aanvaardde een betrekking aan het pas opgerichte Institute for Advanced Study in Princeton, New Jersey.

Staatsburger van Amerika (1940)

Hij werd Amerikaans staatsburger in 1940, hoewel hij steeds het Zwitserse staatsburgerschap behield. Einstein werd door het nazi-regime beschuldigd een "joodse natuurkunde" voor te staan in tegenstelling tot de "Duitse" of "Arische natuurkunde". Het werd daarbij ondersteund door onder andere de Nobelprijswinnaars Johannes Stark en Philipp Lenard die probeerden zijn theorieën in diskrediet te brengen. Daartoe werd ook een zwarte lijst aangelegd van Duitse natuurkundigen die Einsteins theorieën onderwezen zoals Werner Heisenberg. In 1939 schreef Einstein een brief aan de Amerikaanse president Roosevelt, waarin hij waarschuwde dat Duitsland bezig was een atoombom te ontwikkelen. Hiermee gaf hij de aanzet voor het programma van de Amerikanen om die bom eerder te maken dan de Duitsers, het Manhattanproject, waaraan Einstein overigens zelf niet actief meewerkte. Over deze brief bestaan verschillende lezingen. Er is wel verondersteld dat niet Einstein maar Szilard deze brief had geschreven. Szilard zou vanwege het effect op de president Einstein om ondertekening gevraagd hebben. Maar volgens biograaf Pais had Einstein de brief wel zelf opgesteld, na een bezoek van Szilard en Wigner.

Laatste jaren

Einstein (1947)

Einstein steunde het idee een Joodse universiteit te stichten in het toenmalige Britse mandaatgebied Palestina. Hij was actief betrokken bij oprichting van de Hebreeuwse Universiteit van Jeruzalem. Hij zamelde onder andere geld in voor de universiteit met Chaim Weizmann, wetenschapper, zionistisch leider en eerste president van Israël. Uiteindelijk liet hij zijn persoonlijke eigendommen, inclusief zijn geschriften, na aan de Hebreeuwse Universiteit. Hij was eveneens betrokken bij de oprichting van de Technion-universiteit in Haifa.

Na de oorlog waarschuwde Einstein publiekelijk voor de mogelijk catastrofale gevolgen van een kernwapenwedloop. In zijn latere jaren was hij socialistisch gezind. Hierover schreef hij in de eerste editie van Monthly Review in mei 1949.

In 1952 bood de Israëlische regering Einstein het presidentschap aan na het overlijden van Weizmann. Einstein zei "vereerd te zijn met het aanbod maar ongeschikt voor de positie" en sloeg het af. Daarmee werd hij de enige burger van de Verenigde Staten die ooit de positie van buitenlands staatshoofd werd aangeboden.

Overlijden

Hij stierf in zijn slaap in een ziekenhuis in Princeton op 18 april 1955. Hij was opgenomen vanwege een gebarsten aneurysma (verwijding) van de aorta. Zijn artsen wilden hem opereren maar Einstein weigerde dit, omdat hij zijn leven niet onnodig wilde rekken maar waardig wilde sterven. Naar eigen wens werd hij dezelfde dag in Trenton gecremeerd. De as werd op een geheime plaats uitgestrooid. Einstein moest namelijk niets hebben van de verering van het grote publiek en wilde hiermee een 'bedevaartsoord' voorkomen. Zijn familie had van tevoren wel toestemming gegeven voor een autopsie en Einsteins hersenen werden onderzocht door Dr. Thomas Stoltz Harvey, de patholoog die de autopsie uitvoerde. Harvey ontdekte niets bijzonders aan deze hersenen en bewaarde ze vervolgens in een bokaal gevuld met formaldehyde in zijn laboratorium. In 1999 vond een team aan de McMaster-Universiteit dat het deel van de hersenen dat gebruikt wordt voor wiskundig denken, ruimtelijke herkenning en bewegingsinzicht 15% breder was dan normaal.

Werk

1905: Einsteins vruchtbaarste jaar

Zie ook Einsteins wonderjaar

In 1905 promoveerde Einstein op het proefschrift Eine neue Bestimmung der Moleküldimensionen. Ook schreef hij in dat jaar vier artikelen die de basis van de moderne natuurkunde zouden vormen, zonder veel wetenschappelijke literatuur te kunnen raadplegen of zijn theorieën te kunnen bespreken met veel wetenschappelijke collega's. Einstein discussieerde over zijn wetenschappelijke resultaten hoofdzakelijk met zijn vrouw Mileva Marić, zelf een begaafd natuurkundige, en zijn vrienden die hij van zijn studietijd en werk kende. Zijn artikelen stuurde hij naar het tijdschrift Annalen der Physik.

Algemeen wordt 1905 als het vruchtbaarste jaar in Einsteins wetenschappelijke leven beschouwd. De meeste natuurkundigen zijn het erover eens dat drie van deze artikelen (over de Brownse beweging, het foto-elektrisch effect en de speciale relativiteitstheorie) elk een Nobelprijs waard zouden zijn. Voor het foto-elektrisch effect won hij in 1921 de prijs. Ironisch, omdat Einstein uiteindelijk veel bekender is geworden door zijn relativiteitstheorie en omdat het foto-elektrisch effect gebaseerd is op kwantummechanische principes. Einstein bleef altijd een onbevredigd gevoel houden over de statistische interpretatie van deze kwantumtheorie, die volgens hem het deterministische wereldbeeld ondermijnde. Voor elk van deze artikelen nam Einstein de gewaagde stap om een al bestaand idee uit de theoretische natuurkunde tot zijn uiterste logische consequenties uit te werken en daarmee experimentele resultaten te verklaren waarover onderzoekers zich al tientallen jaren verbaasden.

Foto-elektrisch effect

Zie ook Foto-elektrisch effect

Zijn eerste artikel in 1905, getiteld Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt (De productie en de omzetting van licht vanuit heuristisch gezichtspunt), voerde het begrip energiekwantum in (tegenwoordig foton genoemd). Einstein toonde aan hoe dit begrip gebruikt kon worden om verschijnselen als het foto-elektrisch effect te verklaren. Het idee van energiekwanta kwam voort uit de stralingswet voor een zwart lichaam van Max Planck. Einstein veronderstelde dat lichtenergie alleen geabsorbeerd of uitgezonden kan worden in discrete (afgepaste) hoeveelheden, kwanta genaamd. Hij toonde aan dat het mysterieuze foto-elektrische effect verklaard kan worden door aan te nemen dat licht werkelijk opgebouwd is uit discrete pakketjes.

Het idee van lichtkwanta was in tegenspraak met de golftheorie van het licht, die volgt uit de vergelijkingen van Maxwell voor elektromagnetisch gedrag, en meer algemeen met de aanname dat energie in fysische systemen oneindig deelbaar is. Zelfs nadat experimenten aantoonden dat de vergelijkingen van Einstein voor het foto-elektrisch effect correct waren, werd zijn uitleg niet algemeen aanvaard. In 1922 echter, toen hij de Nobelprijs kreeg van het jaar 1921 en zijn werk over foto-elektriciteit hierbij geciteerd werd, namen sommige natuurkundigen aan dat de vergelijking (hf = Φ + E_k) correct was en dat lichtkwanta mogelijk waren.

De theorie van lichtkwanta vormde een sterke aanwijzing voor de dualiteit van golven en deeltjes. Dit concept, dat door de grondleggers van de kwantummechanica gebruikt wordt als een fundamenteel principe, betekent dat fysische systemen eigenschappen van zowel golven als deeltjes kunnen vertonen. Een volledig beeld van het foto-elektrisch effect werd pas later verkregen na verdere ontwikkeling van de kwantummechanica.

Brownse beweging

Zie ook Brownse beweging

Het tweede artikel in 1905 was getiteld Über die von der molekularkinetischen Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen (Over de beweging van deeltjes in suspensie in vloeistoffen in rust, zoals de moleculair-kinetische theorie der warmte vereist), en ging over zijn studie van de Brownse beweging. Door gebruik te maken van de toen nog controversiële kinetische gastheorie van vloeistoffen stelde hij dat het fenomeen (dat tientallen jaren na de eerste waarneming nog niet verklaard was) een empirisch bewijs vormde voor het bestaan van atomen. Het artikel verleende ook geloofwaardigheid aan de daarmee nauw samenhangende Statistische thermodynamica, die toen ook nog controversieel was.

Vóór het verschijnen van dit artikel was het molecuul al erkend als een nuttig concept, maar natuur- en scheikundigen waren het niet eens of atomen wel echt bestonden. Door Einsteins statistische beschrijving van het gedrag van moleculen was er nu een manier om met een gewone microscoop moleculen te tellen. Wilhelm Ostwald, een van de voortrekkers van de anti-atoomschool, vertelde Arnold Sommerfeld later dat hij uiteindelijk in het atoom begon te geloven door Einsteins volledige verklaring van de Brownse beweging.

Speciale relativiteit

Zie ook het hoofdartikel Speciale relativiteitstheorie

Einsteins derde artikel in 1905 was getiteld Zur Elektrodynamik bewegter Körper (Over de elektrodynamica van lichamen in beweging), en werd gepubliceerd op 30 juni 1905. Terwijl hij dit artikel uitwerkte schreef Albert Einstein aan zijn eerste vrouw Mileva Marić over "ons werk over relatieve beweging" en dit heeft de vraag doen rijzen hoe groot Mileva's rol geweest is in de ontwikkeling ervan. Het artikel introduceerde de speciale relativiteitstheorie, een theorie over tijd, afstand, massa en energie die consistent was met het elektromagnetisme, maar die de zwaartekracht buiten beschouwing liet.

Speciale relativiteit bood een oplossing voor het probleem dat in 1886 gerezen was ten gevolge van het Michelson-Morley-experiment, waarmee aangetoond werd dat lichtgolven zich niet door een medium, in dit geval de ether, bewegen zoals andere golfverschijnselen in bijvoorbeeld water of lucht. De snelheid van het licht bleek constant en niet relatief ten opzichte van de beweging van de waarnemer. Dit is volgens de Newtonse klassieke mechanica niet mogelijk, waarin snelheden bijvoorbeeld wel optellen.

George FitzGerald had in 1894 verondersteld dat het resultaat van Michelson en Morley verklaard kon worden als bewegende lichamen samengedrukt werden in de richting van hun beweging. Enkele belangrijke vergelijkingen in Einsteins artikel, de Lorentztransformaties voor de vervorming van ruimte en tijd, waren al in 1903 ingevoerd door de Nederlandse natuurkundige Hendrik Lorentz, onafhankelijk van FitzGerald. Einstein verklaarde echter de onderliggende oorzaken van deze geometrische eigenaardigheid. Henri Poincaré had al eerder de lichtsnelheid als de maximale snelheid aangemerkt.

Zijn uitleg volgde uit de aanname van twee axioma's:

Galilei's oude idee dat de natuurwetten dezelfde zouden moeten zijn voor alle waarnemers die met een constante snelheid ten opzichte van elkaar bewegen,
de regel dat de lichtsnelheid dezelfde is voor iedere waarnemer.

De speciale relativiteit heeft diverse verrassende gevolgen, omdat de absoluutheid van tijd en plaats (dus ook afstand) niet meer geldt. De theorie wordt de "speciale relativiteitstheorie" genoemd om haar te onderscheiden van de latere "algemene relativiteitstheorie", waarin ook versnelde waarnemers onderling gelijkwaardig zijn.

De theorie lijkt in strijd met het gezonde verstand en zit vol paradoxen, maar Einstein slaagde erin deze allemaal op te lossen en de theorie is sindsdien door vele experimenten bevestigd.

Equivalentie van massa en energie

Zie ook Massa-energierelatie

Het vierde artikel uit 1905 gaat over het verband tussen de traagheid van een voorwerp en zijn energieinhoud en is een gevolg van de speciale relativiteitstheorie. Massa en energie blijken in elkaar uit te drukken volgens de bekende formule E = mc².^[1]^[2]. Kleine beetjes massa (m) kunnen worden omgezet in enorme hoeveelheden energie (E) dankzij de vermenigvuldiging in de formule met het kwadraat van de lichtsnelheid c. Deze massa-energie-equivalentie werd later de verklaring voor energieopwekking bij kernsplijting en kernfusie, waarbij enige massa verloren gaat maar veel energie vrijkomt.

Algemene relativiteitstheorie

Officieel portret bij de uitreiking van de Nobelprijs 1921

Zie Algemene relativiteitstheorie

In november 1915 gaf Einstein een reeks lezingen voor de Pruisische Academie van Wetenschappen, waarin hij zijn algemene relativiteitstheorie beschreef, een verdere uitwerking van zijn speciale relativiteitstheorie. De laatste lezing had als hoogtepunt de introductie van een vergelijking die de wet van de zwaartekracht van Newton verving. Hierin wordt gesteld dat alle waarnemers gelijkwaardig zijn, niet alleen waarnemers met een eenparige maar ook met een versnelde beweging. In de algemene relativiteitstheorie is de zwaartekracht niet langer een kracht (zoals in de wet van Newton) maar een gevolg van de kromming van ruimte-tijd.

Deze theorie vormde de grondslag voor de studie van de kosmologie. Nu kon er gerekend worden aan vele eigenschappen van het heelal, ook een aantal dat pas na Einsteins dood ontdekt werd.

De algemene relativiteitstheorie was revolutionair en heeft tot nu toe elke experimentele toets doorstaan. Maar oorspronkelijk waren veel onderzoekers sceptisch omdat de theorie uit een wiskundige redenering en een rationele analyse ontstond en niet uit waarneming en experimenten. De theorie berustte op niet-Euclidische meetkunde en differentiaalmeetkunde van Bernhard Riemann waarbij Einsteins vriend de wiskundige Marcel Grossmann hem geholpen had. In 1919 konden voorspellingen die met behulp van de theorie gedaan waren bevestigd worden door metingen van Arthur Stanley Eddington tijdens een zonsverduistering. Hierbij werd de afbuiging van licht van een ster door de zwaartekracht van de zon gemeten. Op 7 november bracht de Times deze bevestiging van Einsteins theorie op de voorpagina, waarmee Einstein op slag beroemd werd.

Vele onderzoekers waren nog niet overtuigd om allerlei redenen, van onenigheid met Einsteins interpretatie van de experimenten tot het niet kunnen aanvaarden van de afwezigheid van een absoluut referentiekader. Sommigen keurden de media-aandacht af die Einstein ongewild te beurt viel na het artikel in 1919 en dit duurde nog tot in de jaren 30.

Gestimuleerde emissie en kosmologische constante

In 1917 publiceerde Einstein "Over de kwantummechanica van straling" ("Zur Quantenmechanik der Strahlung", Physikalische Zeitschrift 18, 121-128). Hij voerde het begrip "gestimuleerde emissie" in, dat ten grondslag ligt aan de lichtversterking in de laser. In hetzelfde jaar publiceerde hij ook een artikel waarin hij de algemene relativiteitstheorie gebruikte om het heelal te modelleren. Dit leidde hem tot wat hij zelf zijn "ergste misser" noemde, de kosmologische constante.

Nobelprijs

In de vroege jaren 20 was Einstein de leidende figuur op de beroemde wekelijkse natuurkundecolloquia aan de Universiteit van Berlijn. Op 30 maart 1921 bezocht Einstein New York om een lezing over zijn nieuwe theorie te geven. In dat jaar kreeg hij ook de Nobelprijs. Hoewel hij het bekendst is geworden door zijn werk aan de relativiteitstheorie, kreeg hij de Nobelprijs voor zijn eerdere werk aan het foto-elektrisch effect. Zijn relativiteitstheorie was op dat moment nog niet algemeen geaccepteerd.

Kopenhaagse interpretatie

Zie ook Kopenhaagse interpretatie

Niels Bohr en Einstein in discussie (1930)

Einsteins verhouding tot de kwantumfysica was opmerkelijk. Hij was de eerste om te zeggen dat de kwantumtheorie revolutionair was. Zijn eigen idee over lichtkwanta, die we nu fotonen noemen, was een mijlpaal in de breuk met de klassieke fysica. In 1909 presenteerde Einstein zijn eerste artikel aan een vergadering van fysici, en zei hen dat ze een manier moesten vinden om golven en deeltjes als één geheel te begrijpen.

Midden jaren 20, toen de originele kwantumtheorie vervangen was door de nieuwe kwantummechanica, stelde Einstein zich op tegen de Kopenhaagse interpretatie van de nieuwe vergelijkingen, omdat deze genoegen nam met een niet visualiseerbare verantwoording van fysisch waarschijnlijkheidsgedrag. Einstein ging er mee akkoord dat deze theorie de best beschikbare was, maar hij zocht toch naar een meer "volledige" verklaring, meer deterministisch. Hij kon de overtuiging niet loslaten dat de fysica de wetten beschrijft die heersen over "werkelijke zaken". Deze overtuiging had eerder geleid tot zijn successen met atomen, fotonen en zwaartekracht.

In een brief aan Max Born uit 1926 maakte Einstein een opmerking die nu beroemd is:

Kwantummechanica is zeker indrukwekkend. Maar iets in mij zegt me dat het nog niet het ware is. De theorie zegt heel veel, maar ze brengt ons niet echt dichter bij het geheim van De Oude. Ik ben ervan overtuigd dat Hij niet met dobbelstenen werpt.

Hierop reageerde Niels Bohr, die met Einstein wedijverde over de kwantumtheorie, met de eveneens beroemde opmerking:

Hou op God te zeggen wat Hij moet doen!

Het was geen verwerping van waarschijnlijkheidstheorieën op zichzelf; Einstein gebruikte zelf statistische analyse in zijn werk over de Brownse beweging en de foto-elektriciteit, hij had voor 1905 de statistische theorie van J.W. Gibbs herontdekt waarmee hij onbekend was. Einstein was er alleen van overtuigd dat de fysische realiteit zich in de kern deterministisch gedraagt.

Experimenteel bewijs tegen deze overtuiging werd slechts veel later gevonden met de ontdekking van de stelling van Bell en de ongelijkheid van Bell. De discussie gaat echter nu nog door.

Bose-Einsteinstatistiek

Zie ook Bose-Einsteinstatistiek en Bose-Einsteincondensaat

In 1924 ontving Einstein een kort artikel van de jonge Indiase natuurkundige Satyendra Nath Bose, waarin deze licht als een fotonengas beschreef, en Einstein om assistentie bij de publicatie vroeg. Einstein realiseerde zich dat dezelfde statistiek op atomen kon worden toegepast, en publiceerde een artikel dat Boses model en de consequenties ervan beschreef. Bose-Einsteinstatistiek beschrijft elk stelsel van deze niet-onderscheidbare deeltjes, nu bekend als bosonen. Het verschijnsel van het Bose-Einsteincondensaat werd in de jaren 20 door Bose en Einstein voorspeld, gebaseerd op Boses werk aan de statistische mechanica van fotonen, geformaliseerd en gegeneraliseerd door Einstein. In 1995 werd voor het eerst zo'n condensaat gemaakt. Einsteins originele aantekeningen van deze theorie werden in 2005 in de Universiteitsbibliotheek te Leiden ontdekt in de nalatenschap van Ehrenfest.

Op zoek naar een unificatietheorie

Zie ook Unificatie theorie

Einstein bracht de laatste 14 jaren van zijn leven door met het zoeken naar een unificatietheorie, ook wel genoemd de Algemene Veldtheorie, die zwaartekracht en elektromagnetisme moest verenigen. Daarbij bleef hij zich verzetten tegen de Kopenhaagse interpretatie van de kwantummechanica met als belangrijke vertegenwoordiger hiervan Niels Bohr. Aangezien de kwantummechanica steeds de experimentele toetsing glansrijk doorstond onderschreven tenslotte de meeste natuurkundigen deze theorie. Einstein kwam hierdoor steeds meer alleen te staan in zijn speurtocht en vele 'jongeren' onder de fysici beschouwden hem steeds meer als een reliek uit het verleden die de aansluiting met de 'moderne' natuurkunde was misgelopen ook al was hij een van de grondleggers ervan. Einstein publiceerde verscheidene keren een unificatietheorie, maar telkens bleek, na narekenen door collega-natuurkundigen, dat deze toch niet alle krachten onder één noemer kon brengen. Achteraf gezien is dit niet verwonderlijk, omdat in zijn tijd hiervoor nog niet voldoende inzicht in de sterke kernkracht en zwakke kernkracht aanwezig was. Dit werd pas in 1970 bereikt, waarna het elektromagnetisme en de kernkrachten geünificeerd konden worden. Voor de zwaartekracht is dit nog steeds niet gelukt. Veelbelovend schijnt de M-theorie te zijn, maar deze is hiervoor nog niet voldoende uitgewerkt.

Op 30 maart 1953 publiceerde Einstein voor de laatste keer officieel een herziene unificatietheorie wat overigens weer niet alle natuurkrachten bleek te unificeren. Na zijn overlijden bleken uit zijn nagelaten laatste aantekeningen dat hij nog steeds hieraan werkte.

Einstein de uitvinder

De koelkast van Einstein en Leó Szilárd.

Minder bekend is dat Einstein ook een paar patenten op zijn naam heeft voor uitvindingen. Einsteins vader en ook een oom van hem waren eveneens ware uitvinders die altijd in de weer waren met elektriciteit en apparaten en probeerden verbeteringen en toepassingen te zoeken. Einstein had deze interesse in mechanische apparaten ook meegekregen en hield zich soms ook bezig met 'knutselen' zoals hij het noemde. Einstein en voormalig student Leó Szilárd vonden samen een nieuw type koelkast uit in 1926. Ze gebruikten een koelprocedé bij constante druk, met alleen toevoer van warmte, zonder bewegende delen. De koelcyclus gebruikt ammoniak, butaan, en water.

Icoon en legende

In Pais: Einstein lived here wordt een verklaring geboden voor de populaire icoon die de media van Einstein maakten. Voor Einstein werden in de wetenschap alleen Wilhelm Röntgen, ontdekker van de röntgenstraling en Madame Curie door de media vereerd. De wereldwijde hype rond Einstein begon met het bericht in de New York Times van 10 november 1919 dat de zon het licht van een ster bleek af te buigen, zoals de algemene relativiteitstheorie van Einstein voorspelde. De expeditie van Arthur Eddington naar de zonseclips van 29 mei 1919 had dit waargenomen. De NYT kopte op de voorpagina

Lights all askew in the heavens. Men of science more or less agog over results of eclips observations. Einsteins theory triumphs. Stars not where they seem [..]}" (vertaling: Alle hemellichten staan scheef. Onderzoekers min of meer in de war over de uitkomsten van de eclipswaarnemingen. Einsteins theorie behaalt de overwinning. Sterren staan niet waar ze lijken te staan [..])

Pais noemt enkele verklaringen voor de hype:

Na de Eerste Wereldoorlog bleef de wereld in verwarring achter. Einstein bracht nieuwe orde in het heelal. Charles Poor, hoogleraar in hemelmechanica aan de Columbia University van New York kwam al op 16 november 1919 met deze verklaring.
Het taalgebruik ("gekromde ruimte", "sterren zijn niet waar ze lijken te zijn", "gewicht van licht") was raadselachtig. In de media werd er steeds de nadruk opgelegd, dat de lezer niet moest proberen de relativiteitstheorie te begrijpen.

Einstein verklaarde in een interview (Nieuwe Rotterdamsche Courant, 4 juli 1921):

Of het een domme indruk op me maakt, die opwinding van de massa, hier en elders, over mijn theorieën waarvan ze geen woord kunnen begrijpen? Ik vind het een grappig en ook interessant verschijnsel. Ik ben ervan overtuigd dat het het raadsel van het onbegrip is dat ze aanspreekt...het fascineert, het heeft de kleur en de aantrekkingskracht van het mysterie.. en men wordt enthousiast en opgewonden.

Terwijl het belang van Einsteins natuurkundige bijdragen afnam vanaf eind jaren dertig van de vorige eeuw, nam de belangstelling van de media voor hem juist toe. Reclames maken nog steeds gebruik van zijn naam en gezicht.

Einstein herkende zich niet in het beeld dat de media van hem schiepen. Hij antwoordde na een heildronk op de wereldberoemde professor Einstein door Bernard Shaw tijdens een diner:

Ik dank u..voor de onvergetelijke woorden aan het adres van mijn mythologische naamgenoot die mij het leven zo moeilijk maakt.

Politieke opvattingen

Pacifisme

Tot in de jaren dertig van de vorige eeuw riep Einstein op tot dienstweigering om oorlogen onmogelijk te maken. Tijdens de Eerste Wereldoorlog distantieerde hij zich van het pamflet van de Duitse geleerden (Aufruh an die Kulturwelt van 11 oktober 1914, beter bekend als Es ist nicht wahr) waarin beweerd werd dat Duitse militairen geen excessen gepleegd zouden hebben in België. Uit verzet tegen dit pamflet schreef hij mee aan en ondertekende hij de oproep tot verzoening, getiteld Manifest aan de Europeanen. Maar na de opkomst van de nazi's in de jaren dertig beval hij militaire voorbereiding van beschaafde landen aan, om aan de dreiging van Hitler het hoofd te bieden. Daarom schreef hij op 2 augustus 1939 de bekende brief aan president Roosevelt over het gevaar van een Duitse kernbom. Overigens werd het Manhattan Project pas in oktober 1941 gestart, zodat Einsteins brief niet als de impuls voor de Amerikaanse kernbom kan worden beschouwd. Einstein had geen bemoeienis met het Manhattan Project en de kernbommen op Hiroshima en Nagasaki kwamen voor hem als een verrassing.

Na de Tweede Wereldoorlog was Einstein tegenstander van de wapenwedloop en voorstander van een wereldregering met zeggenschap over alle kernwapens.

Supranationalisme

Einstein was voorstander van een wereldorganisatie om met een eigen leger oorlogen te voorkomen. Hij had meegewerkt aan een wetenschappelijke commissie (CICI) van de Volkenbond, die hij vanwege haar machteloosheid afkeurde.

Burgerrechten

Tijdens de vervolgingen in de VS in de periode van McCarthy riep Einstein op tot matiging en verzet tegen de hetze tegen linkse intellectuelen.

Israel

Einstein steunde het idee van een joods tehuis in Palestina, maar vond een joodse staat aanvankelijk niet nodig. Hij benadrukte de noodzaak van samenwerking met de Arabieren van Palestina en zag het zionisme als een humanistisch ideaal. Einstein werd nooit lid van een zionistische organisatie. Wel was hij lid van de raad van bestuur van de Hebreeuwse Universiteit van Jeruzalem, tot hij aftrad uit protest tegen het beleid. Na de dood van de eerste president van Israël Chaim Weizmann werd Einstein gevraagd hem op te volgen, waar hij voor bedankte.

Trivia

Hij heeft zichzelf altijd gedistantieerd van zowel het atheïsme als ook van het geloof in een persoonlijke god. Hij beschouwde zichzelf als een agnost.^[3]^[4]
Hij was vegetariër in zijn laatste levensjaar.
Hij schreef humoristische gedichten in het Duits voor familie en vrienden (Zie biografie Pais: Subtle is the Lord)
Zijn portretbuste kreeg een plaats in het Walhalla nabij Regensburg, een soort eregalerij van verdienstelijke Duitsers.

Publicaties

1895

The Investigation of the State of Aether in Magnetic Fields, 1895. (PDF format). Engelse vertaling van jeugdwerk, destijds ongepubliceerd.

1901-1904

"Folgerungen aus den Capillaritätserscheinungen" ("Consequences of the phenomena of capillarity") Annalen der Physik. 1901. (PDF image)
"Über die thermodynamische Theorie der Potentialdifferenz zwischen Metallen und vollständig dissociirten Lösungen ihrer Salze und über eine electrische Methode zur Erforschung der Molecularkräfte" ("On the Thermodynamic Theory of the Difference between Metals and fully dissociated Solutions of their salts, and on an electric Method for Probing molecular Forces") Annalen der Physik. 1902. (PDF image)
"Kinetische Theorie des Wärmegleichgewichtes und des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik" ("Kinetic Theory of the Equilibrium of Heat and the second Law of Thermodynamics") Annalen der Physik. 1902. (PDF image)
"Eine Theorie der Grundlagen der Thermodynamik" ("A Theory over the Foundations of Thermodynamics") Annalen der Physik. 1903. (PDF image)
"Zur allgemeinen molekularen Theorie der Wärme" ("On the general molecular Theory of Heat") Annalen der Physik. 1904. (PDF image)

Wonderjaar 1905

Zie Einsteins wonderjaar voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

"Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt" ("On a Heuristic Viewpoint Concerning the Production and Transformation of Light") Annalen der Physik. 1905. (PDF image)
"Über die von der molekularkinetischen Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen" ("On the Motion—Required by the Molecular Kinetic Theory of Heat—of Small Particles Suspended in a Stationary Liquid") Annalen der Physik. 1905. (PDF image)
"Zur Elektrodynamik bewegter Körper" ("On the Electrodynamics of Moving Bodies") Annalen der Physik. 1905. (PDF image)
"On the Electrodynamics of Moving Bodies" Annalen der Physik. June 30, 1905. Engelse vertaling
"Ist die Trägheit eines Körpers von seinem Energieinhalt abhängig?" ("Does the Inertia of a Body Depend Upon Its Energy Content?") Annalen der Physik. 1905. (PDF image)
"Does the Inertia of a Body Depend Upon Its Energy Content?" Annalen der Physik. September 27 1905. Engelse vertaling

1920-1954

Relativity: The Special and General Theory. 1920, revised edition, 1954, ISBN 0-517-88441-0 (Project Gutenberg E-text) Einstein Reference Archive (HTML and PDF format)
"Fundamental ideas and problems of the theory of relativity." 1921 Nobel Lecture in Physics. Nordic Assembly of Naturalists at Gotenburg, 11 juli 1923.
Einstein A., Lorenz H. A., Weyl H. and Minkowski H. The Principle of Relativity. Trans. W. Perrett and G. B. Jeffery. New York: Dover Publications, 1923.
The World As I See It, New York: Covici, Friede, 1934; oorspr.: Mein Weltbild, Amsterdam: Querido-Verlag 1934. ISBN 0-8065-0711-X
Einstein, Albert, Leopold Infeld, The Evolution of Physics. ISBN 0-671-20156-5, 1938
"Why Socialism?" Monthly Review. May 1949 (original manuscript).
On the Generalized Theory of Gravitation. April, 1950.
Einstein, A., The Meaning of Relativity. 5th ed.. Princeton Univ. Press, 1956
Ideas & Opinions ISBN 0-517-00393-7 (writings from 1919 - 1954, containing material from The World As I See It (1934) and Out of My Later Years (1950) and Mein Weltbild (Zürich 1953))

Zie ook

Externe links

Wikimedia Commons heeft meer mediabestanden die bij dit onderwerp horen: Albert Einstein.

Wikiquote heeft een collectie citaten gerelateerd aan Albert Einstein.

Albert Einstein-archieven (Engels)
Einsteins artikelen in het tijdschrift Annalen der Physik
Nederlandse vertaling van Einsteins artikelen
Einsteins artikel in Monthly Review Why Socialism?
Elegant Universe, The: Einstein's Dream (Engels) Film over stringtheorie en unificatie. 3 uur online video - zie onder Resources 'Watch the Program')

Youtube historische opnamen

Bronnen, noten en referenties

Pais, A.: Subtle is the Lord... The science and life of Albert Einstein, Oxford University Press, Oxford, 1982
Pais, A.: Einstein lived here, Clarendon Press, Oxford University Press, Oxford, 1994

↑ Hawking, S. W.: The Universe in a Nutshell, Bantam Books, 2001, isbn 0-55-380202-X
↑ Schwartz, J. en McGuinness, M., Einstein for Beginners, Pantheon Books, 1979, isbn 0-39-450588-3
↑ Some of Einstein's Writings on Science and Religion
↑ Einstein and Religion: Physics and Theology, Max Jammer, Princeton University Press, 1999, ISBN 0-691-10297-X

Voor meer mediabestanden zie de categorie Albert Einstein van Wikimedia Commons.

Winnaars van de Nobelprijs voor de Natuurkunde (1901–1925)

1901: Röntgen · 1902: Lorentz, Zeeman · 1903: Becquerel, P. Curie, M. Curie · 1904: Rayleigh · 1905: Lenard · 1906: Thomson · 1907: Michelson · 1908: Lippmann · 1909: Marconi, Braun · 1910: Van der Waals · 1911: Wien · 1912: Dalén · 1913: Kamerlingh Onnes · 1914: Von Laue · 1915: W.L. Bragg, W.H. Bragg · 1917: Barkla · 1918: Planck · 1919: Stark · 1920: Guillaume · 1921: Einstein · 1922: N. Bohr · 1923: Millikan · 1924: Siegbahn · 1925: Franck, Hertz

[0] Hawking, S. W.: The Universe in a Nutshell, Bantam Books, 2001, isbn 0-55-380202-X

[1] Schwartz, J. en McGuinness, M., Einstein for Beginners, Pantheon Books, 1979, isbn 0-39-450588-3

[2] Some of Einstein's Writings on Science and Religion

[3] Einstein and Religion: Physics and Theology, Max Jammer, Princeton University Press, 1999, ISBN 0-691-10297-X

[1]

[2]

[3]

[4]