Wat is relativiteit?

Laten we een tweede schep op de relativiteitskegel doen — een heerlijke smaak van het Zwarte Woud met dank aan de in Duitsland geboren natuurkundige Albert Einstein. Zoals we zojuist al zeiden, was de Galileïsche relativiteit, zelfs nadat deze een paar aanpassingen van de Newtoniaanse natuurkunde had gekregen, doorbroken. Wetenschappers leerden dat licht met een constante snelheid reist, zelfs in een sneltrein.

Daarom stelde Einstein de speciale relativiteitstheorie voor, die hier op neerkomt: De natuurwetten zijn in alle traagheidsframes gelijk, en de lichtsnelheid is voor alle waarnemers gelijk. Of je nu in een kapotte schoolbus zit, een sneltrein of een of ander futuristisch raketschip, licht beweegt met dezelfde snelheid, en de wetten van de fysica blijven constant. Ervan uitgaande dat snelheid en richting constant zijn en er geen raam was om doorheen te kijken, zou je niet kunnen zeggen in welk van deze drie schepen je reist.

Maar de vertakkingen van de speciale relativiteit beïnvloeden alles. In wezen stelde de theorie dat afstand en tijd niet absoluut zijn.

Nu is het tijd voor het derde bolletje ijs, en het is weer een flinke portie van Einstein. Laten we het Duitse chocolade noemen. In 1915 publiceerde Einstein zijn algemene relativiteitstheorie om de zwaartekracht in te passen in de relativistische kijk op het heelal.

Het sleutelbegrip om te onthouden is het equivalentieprincipe, dat stelt dat zwaartekracht die in één richting trekt, gelijk is aan versnelling in een andere richting. Daarom geeft een versnellende lift een gevoel van toegenomen zwaartekracht bij het stijgen en afgenomen zwaartekracht bij het dalen. Als zwaartekracht gelijk is aan versnelling, dan betekent dit dat zwaartekracht (net als beweging) invloed heeft op metingen van tijd en ruimte.

Dit zou betekenen dat een voldoende massief object zoals een ster door zijn zwaartekracht tijd en ruimte kromtrekt. Einstein’s theorie veranderde dus de definitie van zwaartekracht zelf van een kracht in een vervorming van de ruimte-tijd. Wetenschappers hebben de gravitationele vervorming van zowel tijd als ruimte waargenomen om deze definitie te staven.

Hier volgt een voorbeeld: We weten dat de tijd in een baan om de aarde sneller verstrijkt dan op aarde, omdat we klokken op aarde hebben vergeleken met die op satellieten die verder van de massa van de planeet zijn verwijderd. Wetenschappers noemen dit verschijnsel gravitationele tijddilatatie. Evenzo hebben wetenschappers rechte lichtstralen waargenomen die rond massieve sterren krommen, in wat wij gravitatielensing noemen.

Wat doet de relativiteit dan voor ons? Ze verschaft ons een kosmologisch kader van waaruit we het heelal kunnen ontcijferen. Ze stelt ons in staat om hemelmechanica te doorgronden, het bestaan van zwarte gaten te voorspellen en de verre uithoeken van ons heelal in kaart te brengen.

Verken de onderstaande links om nog meer te weten te komen over kosmologie.

Meer geweldige links