Een vriendelijk genie
Don Herweck
Inhoudsopgave De jonge jaren van Einstein ............................................... 4 Zijn werk veranderde de wereld .......................................... 10 E = mc² .............................................................................. 20 Algemene relativiteitstheorie .............................................. 23 De bom .............................................................................. 24 Natuurkundige Persis Drell ................................................ 26 Experiment ........................................................................ 28 Verklarende woordenlijst ................................................... 30 Index .................................................................................. 31
01•012 De weblinks bieden filmpjes, animaties, simulaties of méér informatie.
Gebruik van de links is mogelijk via www.schoolsupport.nl/weblinks. Daar blijven ze ook actueel!
2
Voorwoord Ik was ongeveer twaalf jaar oud toen ik voor het eerst met Einstein in aanraking kwam. Ik kwam de naam tegen in een encyclopedie die we thuis hadden liggen. Ik raakte direct gefascineerd door de verhalen over licht, ruimte, tijd en heelal. Natuurlijk begreep ik als jongen niet veel van die verhalen maar het gaf toch een wondermooi gevoel dat iemand dit had kunnen bedenken. Dat gevoel heeft me nooit meer verlaten. Op mijn eerstvolgende verjaardag kreeg ik, samen met mijn vriend, een sterrenkijker cadeau. We hebben vele keren ’s nachts in het weiland bij heldere hemel naar de maan, planeten en de sterrenhemel gekeken. Liggend op je rug kijken naar die prachtige sterrenhemel gaf een imponerend gevoel. Dat heelal van Einstein bestond echt en hier zag je het! Later kwam ik er achter dat het helemaal niet zo vanzelfsprekend is dat theorie en werkelijkheid zo mooi bij elkaar passen. Vaak hebben we experimenten waarvoor we nog geen theorie verzonnen hebben. Denk aan de supergeleiding bij hoge temperaturen. Ook komt het nogal eens voor dat we een prachtige theorie hebben, maar dat er nog geen experiment voor is gevonden. Zonder zo’n experiment is de theorie natuurlijk niets waard. Het bijzondere van Einstein was dat zijn revolutionaire theorie, ook al was die nog zo wiskundig, wel degelijk door verschillende experimenten is bevestigd. Voor mij is Einstein de inspiratie geweest om theoretisch natuurkundige te worden. Ik heb daar nooit spijt van gehad. Ik hoop dat jullie bij het lezen van dit boekje ook enthousiast zullen raken over hoe mooi een theorie de mysteries van licht, ruimte, tijd en heelal kunnen verklaren. Wie weet zal een van jullie later een nieuwe theorie kunnen toevoegen die ons nog meer inzicht geeft in de dingen die we om ons heen zien! Eric Bergshoeff hoogleraar theoretische natuurkunde 3
De jonge jaren van Einstein Albert Einstein is vrijwel zeker de beroemdste van alle natuurkundige wetenschappers. Hij staat vooral bekend om zijn briljante geest en zijn innemende persoonlijkheid. Zijn gedachten gingen over zaken waarover nog niemand ooit had nagedacht. Maar hij bleef altijd bescheiden. Hij vond zichzelf maar een klein radertje in de wereld van de wetenschap. Einstein werd in maart van het jaar 1879 in de Duitse stad Ulm geboren. Zijn familie bezat daar een fabriek waar onderdelen voor elektrische machines gemaakt werden. Einstein zei niet veel toen hij nog klein was. Sommige mensen dachten daarom dat hij niet erg slim was. Pas later bewees hij het tegendeel! Toen Einstein vijf jaar oud was en ziek in bed lag, liet zijn vader hem een kompas uit zijn fabriekswinkel zien. Einstein besefte dat de kompasnaald door een bijzondere kracht in beweging gezet werd. Die bijzondere kracht was magnetisme. Later vertelde Einstein dat die ontdekking voor hem een bijzondere betekenis had, want daardoor wilde hij wetenschap gaan studeren. Hij bouwde voor zijn plezier allerlei mechanische modellen.
Einstein samen met zijn zusje Maja in 1884. Hij hield er zelfs op jonge leeftijd van om natuurkundige vraagstukken op te lossen. 4
Hij leerde zichzelf het vak meetkunde toen hij twaalf jaar oud was. Op school verveelde hij zich behoorlijk en dat bracht hem vaak in moeilijkheden want hij bedacht dat hij voor het leren geen school nodig had. De fabriekswinkel bood hem volop gelegenheid te studeren.
Een kompas
Wonderbaarlijk brein
Einstein als jongen
Na zijn dood zijn zijn hersens onderzocht. Die bleken een afwijkende vorm te hebben. Sommige onderzoekers denken dat de vorm van zijn hersens Einstein zowel sloom maakte toen hij jong was en later juist ontzettend slim. 5
De familie van Einstein verhuisde veel. Toen hij één was verhuisde de familie naar München in Duitsland. Vervolgens verhuisde de familie naar Milaan in Italië, Einstein was toen 15. Vanwege school bleef hij achter in Duitsland. Hij schreef zijn eerste wetenschappelijke artikel, over magnetisme, toen hij bij zijn familie weg was. Einstein hield niet van school, alhoewel hij leren leuk vond. De manier van lesgeven stond hem niet aan. Hij verliet school en volgde zijn familie naar Italië.
Einstein in het patent-bureau in Bern, Zwitserland.
6
De familie van Einstein wilde graag dat hij een diploma haalde. In 1896, werd hij naar Zwitserland gestuurd om daar zijn school af te maken. Hij werd opgeleid tot leraar natuurkunde en wiskunde. Toen hij geen werk kon vinden kwam hij terecht bij het Zwitsers patent-bureau. Hij werd daar een technisch beoordelaar. Hij moest de binnenkomende patenten van uitvinders beoordelen. De klokkentoren van Bern bestond ook al in de tijd van Einstein en werkt vandaag de dag nog steeds.
Belangrijk wetenschapper Isaac Newton (1643-1727) was een Engels wetenschapper, wiskundige en uitvinder. Zijn drie wetten over beweging zijn erg belangrijk in de natuurkunde. Het werk van Newton was het fundament van het latere werk van Einstein.
Huwelijk en familie Einstein trouwde in 1903 met Mileva Maric. Ze hadden een dochter en twee zonen. Het huwelijk hield stand tot 1919. In dat jaar trouwde hij zijn nicht Elsa Lรถwenthal. Zij stierf in 1936. 7
Portret van Albert Einstein uit 1947 toen hij zijn beroemdste theorieĂŤn op papier zette. 8
01•021
Einstein was tijdens zijn werk een kei in het werken met elektromagnetische apparaten. Daar wist hij veel van. Die kennis had hij opgedaan in de fabriekswinkel en dat kwam hem goed van pas. Hij had daardoor de gelegenheid zich verder te verdiepen in de natuurkunde en andere zaken die hij van belang vond. Toen hij er aan toe was, begon hij wetenschappelijke artikelen te schrijven over zijn opzienbarende ideeën. Nadat deze ideeën gepubliceerd waren, zou de wereld nooit meer hetzelfde zijn.
Liever lekker makkelijk! Einstein stond er bekend om dat hij er nogal slordig uitzag. Hij vond een net pak niet nodig en hij had er een hekel aan sokken te moeten dragen. Hij zei dat hij in zijn jeugd had ontdekt dat zijn grote tenen altijd voor gaten in zijn sokken zorgden. Dus besloot hij geen sokken meer te dragen…
Einstein stuurde één van zijn essays op naar een universiteit. Dat leverde hem een doctorstitel op. Hij stuurde een ander artikel op naar een andere universiteit. Daar werd hij uitgenodigd om voordrachten te houden. Een derde universiteit benoemde hem tot professor in de natuurkunde. Toen Einstein 30 jaar oud was, werd hij wereldwijd beschouwd als de belangrijkste wetenschappelijk denker. Einstein heeft een aantal bijna onoplosbare wetenschappelijke problemen opgelost waarvoor zijn tijdgenoten geen verklaring wisten te geven. Zij werkten nog met oude inzichten. Einstein vond totaal nieuwe manieren om tegen die problemen aan te kijken. Zijn revolutionaire inzichten veranderden de wereld. 9
Werk dat de wereld veranderde 01•022
1905 was een belangrijk jaar voor Einstein. Niet alleen voor hem, maar voor de hele wetenschappelijke wereld. Hij publiceerde belangrijke artikelen die de bouwstenen vormden voor de moderne natuurkunde. In dat jaar behaalde Einstein zijn volgende wetenschappelijke graad.
Laagfrequent licht produceert geen elektrische stroom
Infrarood licht
Middenfrequent licht produceert een zwakke elektrische stroom
Rood licht
Blauw licht
Metalen plaat 10