Relativiteit

Aan het eind van 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 antwoord op dit probleem. 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 voorkomen die voor ons gevoel absurd zijn. De zgn. tweelingparadox is wel het bekendste voorbeeld. 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 met de algemene relativiteitstheorie publiceerde. Als aanvulling op de speciale relativiteitstheorie zal het laatste college aan de algemene relativiteitstheorie worden gewijd.

Programma
1.  Het relativiteitsbeginsel 
2.  Het gelijkzetten van klokken, ruimte-tijd diagrammen
3.  De metriek van de ruimte
4.  Drie soorten tijd:  coördinaattijd, eigentijd, ruimtetijd, tweelingparadox
5.  Coördinatentransformaties
6. Lorentzcontractie
7.  Causaliteit
8.  Energie en impuls
9.  Elektromagnetisme en relativiteit
10. Algemene relativiteitstheorie
 

Afbeelding:  Frank van Steenwijk