Menu

Relativiteit

Een idee dat ons beeld van de natuur heeft veranderd.

Relativiteit
  • Cursusnummer: 20N-1G26
  • Vakgebied: Natuurwetenschap
  • Locatie: Groningen
  • Seizoen: najaar 2020
  • Dag: Dinsdag
  • Uiterste inschrijfdatum:
    8 Sep 2020
  • Tijd: 10.15-12.00 uur
  • Cursusdata: 22 september t/m 1 december, 13 oktober vervalt
  • Prijs: € 232
  • Aantal colleges: 10
  • Werkvorm: Hoorcollege met ruimte voor vragen en discussie
  • Cursusmateriaal:

    T.A. Moore, Six Ideas That Shaped Physics, Unit R: The Laws of Physics Are Frame Independent, 3rd ed. McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-760095-2 (kosten: ca. 50 Euro, zelf aanschaffen).

Relativiteit

Andrea keert terug na een verre ruimtereis: zelf is zij nog in de bloei van haar leven, maar haar thuis gebleven tweelingbroer Bernard blijkt een oude grijsaard te zijn. Een mens kan het zich eigenlijk niet voorstellen, maar daar houdt de natuur geen rekening mee….

In deze cursus wordt de speciale relativiteitstheorie behandeld. Aan het eind van de 19de eeuw verkeerde de klassieke natuurkunde in grote moeilijkheden. In 1873 had Maxwell een theorie voor het elektromagnetisme geformuleerd waaruit volgde dat de snelheid van het licht constant was. Men nam aan dat dit betekende dat het licht altijd dezelfde snelheid had ten opzichte van een of ander medium: de zogenaamde ether. Die ether onttrok zich echter aan iedere waarneming.   

Einstein gaf met de speciale relativiteitstheorie een revolutionair antwoord op dit probleem, strijdig met iedere alledaagse intuïtie. De kern van de zaak is dat de lichtsnelheid voor iedere waarnemer, bewegend of niet bewegend, hetzelfde is. Omdat dit eigenlijk volstrekt onvoorstelbaar is, leidt het tot allerlei situaties die voor ons gevoel absurd zijn. De hierboven aangehaalde tweelingparadox is wel het bekendste voorbeeld, maar er zijn er veel meer. Tijdens het college zal een aantal van die paradoxen de revue passeren.

In deze collegereeks zal de speciale relativiteitstheorie stapsgewijs uiteengezet worden. Hierbij wordt vooral voor een grafische benadering gekozen waardoor het gebruik van algebraïsche formules beperkt kan blijven. Middelbare school wiskunde die wel noodzakelijk is, zoals bijvoorbeeld de stelling van Pythagoras, zal weer even opgehaald worden. De speciale relativiteitstheorie houdt geen rekening met de zwaartekracht. Einstein heeft bijna 10 jaar met dit probleem geworsteld voordat hij in 1915 de algemene relativiteitstheorie publiceerde. Als aanvulling op de speciale relativiteitstheorie zal het laatste college aan deze theorie zijn gewijd. 

Programma
1. Het relativiteitsbeginsel  
2.  Het gelijkzetten van klokken, ruimte-tijd diagrammen,  
3. Drie soorten tijd:  coördinaattijd, eigentijd, ruimtetijd 
4. De metriek van de ruimte 
5. Eigentijd en de tweelingparadox 
6. Coördinatentransformaties 
7. Lorentzcontractie  
8. Is de lichtsnelheid de grootst mogelijke snelheid? 
9.  Energie en impuls 
10. Algemene relativiteitstheorie 
 

Frank van Steenwijk

Dr. Frank J. van Steenwijk was tot zijn pensionering werkzaam als docent bij de Faculteit Wiskunde en Natuurwetenschappen aan de Rijksuniversiteit Groningen.