Albert Einstein

Albert Einstein
14 maart 1879 – 18 april 1955
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, uitvinder en toegepast wiskundige. Hij wordt algemeen gezien als een van de belangrijkste natuurkundigen uit de geschiedenis.

Overzicht

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 verder ook aanzienlijk bij aan andere deelgebieden: 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) en de veldentheorie.

Albert Einstein werd in een joodse familie in het Duitse Keizerrijk geboren. Toen Adolf Hitler in 1933 aan aan de macht kwam, verhuisde hij naar Amerika, waar hij later de Amerikaanse nationaliteit aannam. Hij deed afstand van zijn Duitse staatsburgerschap, maar behield wel de Zwitserse nationaliteit.

In het dagelijks leven is de naam Einstein synoniem geworden met grote intelligentie.

Een eenheid in de fotochemie werd naar Einstein genoemd, de Einstein. Een einstein is gelijk aan het getal van Avogadro voor fotonen. Ook het chemisch element einsteinium de Einsteinring in de astronomie en de Einsteincoëfficiënt in de optica werden naar hem genoemd.

Einstein 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.

Persoonlijke biografie

Jeugd

Albert Einstein werd geboren te Ulm, Duitsland, als de zoon van Hermann Einstein (1847-1902) en Pauline Einstein (meisjesnaam Koch) (1858-1920).

Einsteins ouders stamden beide uit joodse families die sinds eeuwen in Zwaben woonden. Ze waren liberale joden en zodoende religieus tamelijk tolerant, maar Einstein kreeg in zijn jeugd wel elementair onderricht in de joodse religie.

Vrij kort na Alberts geboorte verhuisde het gezin naar München, waar zijn vader, die onder meer als beddenverkoper gewerkt had, in oktober 1880 samen met een oom een bedrijfje voor gas- en waterinstallatie begon. Toen dit goed liep besloten ze in 1885 met de hele familie een eigen fabriek voor elektrotechnische apparatuur te beginnen. (Elektrotechnische Fabrik J. Einstein & Cie) in het leven te roepen. De firma had succes en produceerde straatverlichting en installaties voor elektriciteitscentrales in München-Schwabing, Varese en Susa (Italië).

In 1884 leerde Albert viool spelen. In zijn latere leven speelde hij vaak viool ter ontspanning, terwijl hij wetenschappelijke problemen overdacht. Rond dat jaar kreeg hij ook 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 zoog zich vol wetenschapelijke kennis en bouwde als hobby 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 toelatingsexamen voor de ETH, de Eidgenössische Technische Hochschule (de Zwitserse technische universiteit), maar zakte op de alfavakken. 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. Hij beschouwde zich als wereldburger.

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

Gezinsleven

Aan de ETH in Zwitserland ontmoette Einstein Mileva Marić, een Servische klasgenote (die ook bevriend was met Nikola Tesla). Zij was de enige vrouw in de natuurkundeklas. Einstein werd verliefd op haar. Marić beviel van Einsteins dochter, Lieserl, in januari 1902, terwijl zij bij familie in Novi Sad (in het huidige Servië) verbleef. Einstein en Marić trouwden 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 nam hij na twee jaar een baan aan als technisch assistent bij het Zwitserse patentbureau. Hij beoordeelde de waarde van ingediende patenten, corrigeerde 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, 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, 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: mogelijk is zij in 1903 aan roodvonk gestorven; anderen geloven dat ze in Servië 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.

Begin 20e eeuw

In de periode dat hij aan het patentkantoor werkte, bleef hij in zijn vrije tijd onderzoek doen. In 1905 publiceerde hij vier artikelen waaronder van inleidingen over de formule E = mc² en de relativiteitstheorie.

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 directeur van het Keizer Wilhelm-Instituut voor Natuurkunde in Berlijn tot hij Duitsland in 1933 wegens de machtsovername door de nazi’s verliet. 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.

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 de 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 en zijn vrouw verlieten Duitsland en verbleven de eerste drie dagen in kasteel Cantecroy te Mortsel, op uitnodiging van professor Arthur De Groodt. Daarna reisden ze per trein naar Oostende en vandaar met de tram naar De Haan, waar het echtpaar Einstein een half jaar ging wonen in het linkergedeelte van de dubbelvilla ’Savoyarde’ in de Shakespearelaan.

Uiteindelijk werd het ook in België te gevaarlijk. Op 9 september 1933 verlieten ze incognito De Haan, verbleven een tijdje in Engeland, vanwaar ze op 17 oktober 1933 naar de Verenigde Staten vertrokken.

Toen Hitler officieel de macht in Duitsland overnam, besloot Einstein niet meer terug te keren naar Duitsland. Hij gaf zijn Duitse staatsburgerschap opnieuw 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. In 1936 overleed Elsa onverwacht na een korte ziekte.

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.

Einstein engageerde zich meer dan vroeger in de politiek. Terwijl hij in de Eerste Wereldoorlog nog voorstander was van pacifisme, steunde hij nu de strijd tegen de nazi’s.

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 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

In 1948 werd bij hem een aneurysma vastgesteld, een verwijding van een aorta. Toen het bloedvat in 1955 barstte, werd hij opgenomen in het ziekenhuis in Princeton. De artsen wilden hem opereren maar Einstein weigerde dit, omdat hij zijn leven niet onnodig wilde rekken maar waardig wilde sterven. Hij stierf in het ziekenhuis op 18 april 1955. 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.

Wetenschappelijke biografie

1905: Einsteins vruchtbaarste jaar

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 bediscussieerde zijn wetenschappelijke resultaten hoofdzakelijk met zijn vrouw Mileva Marić, zelf een begaafd natuurkundige, en met 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

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

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

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.

George FitzGerald had in 1894 al verondersteld dat het resultaat van Michelson en Morley verklaard kon worden indien bewegende lichamen samengedrukt werden in de richting van hun beweging. Enkele belangrijke vergelijkingen in Einsteins artikel, de Lorentztransformaties, waren inderdaad al in 1903 geïntroduceerd door de Nederlandse natuurkundige Hendrik Lorentz, en waren een wiskundige uitdrukking van Fitzgeralds vermoeden. Einstein verklaarde echter de onderliggende oorzaken van deze geometrische eigenaardigheid.

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

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. 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.

De 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 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 en gaf wetenschappers de middelen om vele eigenschappen van het heelal te begrijpen, ook een aantal dat pas na Einsteins dood ontdekt werd.

De algemene relativiteitstheorie was revolutionair en heeft tot nu toe elke experimentele toets doorstaan.

Oorspronkelijk waren veel onderzoekers erg sceptisch omdat de theorie uit een wiskundige redenering en een rationele analyse ontstond en niet uit waarneming en experimenten. In 1919 echter 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 wetenschappers 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 stonden ook afkeurend tegenover de publieke faam die Einstein ongewild te beurt viel na het artikel in 1919 en dit duurde nog tot in de jaren 30.

Tussenjaren

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.

Jaren 20

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.

In 1922 scheepten Einstein en zijn tweede vrouw Elsa zich in op de Kitano Maru voor een reis naar Japan. Ze deden daarbij ook Singapore, Hongkong en Sjanghai aan.

De Kopenhaagse interpretatie

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

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.

Zoektocht naar de unificatietheorie

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

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.

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.
• Hij was vegetariër in zijn laatste levensjaar.
• Hij schreef grappige gedichten in het Duits voor familie en vrienden (Zie biografie Pais: Subtle is the Lord)
• Hij was niet dyslectisch; zijn overgeleverde Franse schoolopstel en talloze manuscripten vertonen geen problemen met schrijven en spelling. Ook had hij geen probleem met lezen, voor zover bekend (biografie Pais, Subtle is the Lord).
• Soms wordt het Aspergersyndroom aan Einstein toegeschreven.
• 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

• "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

1906-1910

• "Eine neue Bestimmung der Moleküldimensionen" ("A new determination of molecular dimensions") Annalen der Physik. 1906. (PDF image)
• "Zur Theorie der Brownschen Bewegung" ("On the Theory of Brownian Motion") Annalen der Physik. 1906. (PDF image)
• "Zur Theorie der Lichterzeugung und Lichtabsorption" ("On the Theory of generation and absorption of light") Annalen der Physik. 1906. (PDF image)
• "Das Prinzip von der Erhaltung der Schwerpunktsbewegung und die Trägheit der Energie" ("The principle of conservation of the centre of mass motion and the inertia of energy") Annalen der Physik. 1906. (PDF image)
• "Über eine Methode zur Bestimmung des Verhältnisses der transversalen und longitudinalen Masse des Elektrons" ("On a method to determine the ratio of the transversal and longitudinal mass of the elektron") Annalen der Physik. 1906. (PDF image)
• "Die Plancksche Theorie der Strahlung und die Theorie der spezifischen Wärme" ("Planck's Theory of Radiation and the Theory of specific Heat") Annalen der Physik. 1907. (PDF image)
• "Über die Gültigkeitsgrenze des Satzes vom thermodynamischen Gleichgewicht und über die Möglichkeit einer neuen Bestimmung der Elementarquanta" ("On the limit of applicability of the law of thermodynamic equilibrium and on a new possibility of determining the elementary kwanta") Annalen der Physik. 1907. (PDF image)
• "Berichtigung zu meiner Arbeit: Die Plancksche Theorie der Strahlung etc." ("Correction to my work: Planck's Theory of Radiation etc") Annalen der Physik. 1907. (PDF image)
• "Über die Möglichkeit einer neuen Prüfung des Relativitätsprinzips" ("On the possibility of a reexamination of the principle of relativity") Annalen der Physik. 1907. (PDF image)
• "Bemerkungen zu der Notiz von Hrn. Paul Ehrenfest: Die Translation deformierbarer Elektronen und der Flächensatz" ("Reply to the note by Mr Paul Ehrenfest: The translation of deformable electrons and the area law") Annalen der Physik. 1907. (PDF image)
• "Über die vom Relativitätsprinzip geforderte Trägheit der Energie" ("On the Inertia of Energy as required by the Principle of Relativity") Annalen der Physik. 1907. (PDF image)
• "Über die elektromagnetischen Grundgleichungen für bewegte Körper" Annalen der Physik. 1908 (with J. Laub). (PDF image)
• "Über die im elektromagnetischen Felde auf ruhende Körper ausgeübten ponderomotorischen Kräfte" Annalen der Physik. 1908 (with J. Laub). (PDF image)
• "Berichtigung zur Abhandlung: Über die elektromagnetischen Grundgleichungen für bewegte Körper" Annalen der Physik. 1908 (with J. Laub). (PDF image)
• "Bemerkungen zu unserer Arbeit: Über die elektromagnetischen Grundgleichungen für bewegte Körper" Annalen der Physik. 1909 (with J. Laub). (PDF image)
• "Bemerkung zu der Arbeit von D. Mirimanoff: 'Über die Grundgleichungen ...'" Annalen der Physik. 1909. (PDF image)
• "Über einen Satz der Wahrscheinlichkeitsrechnung und seine Anwendung in der Strahlungstheorie" Annalen der Physik. 1910 (with L. Hopf). (PDF image)
• "Statistische Untersuchung der Bewegung eines Resonators in einem Strahlungsfeld" Annalen der Physik. 1910 (with L. Hopf). (PDF image)
• "Theorie der Opaleszenz von homogenen Flüssigkeiten und Flüssigkeitsgemischen in der Nähe des kritischen Zustandes" Annalen der Physik. 1910. (PDF image)

1911-1915

• "Bemerkungen zu dem Gesetz von Eötvös" Annalen der Physik. 1911. (PDF image)
• "Eine Beziehung zwischen dem elastischen Verhalten und der spezifischen Wärme bei festen Körpern mit einatomigem Molekül" Annalen der Physik. 1911. (PDF image)
• "Bemerkungen zu den P. Hertzschen Arbeiten: 'Über die mechanischen Grundlagen der Thermodynamik'" Annalen der Physik. 1911. (PDF image)
• "Bemerkung zu meiner Arbeit: 'Eine Beziehung zwischen dem elastischen Verhalten ...'" Annalen der Physik. 1911. (PDF image)
• "Berichtigung zu meiner Arbeit: 'Eine neue Bestimmung der Moleküldimensionen'" Annalen der Physik. 1911. (PDF image)
• "Elementare Betrachtungen über die thermische Molekularbewegung in festen Körpern" Annalen der Physik. 1911. (PDF image)
• "Über den Einfluß der Schwerkraft auf die Ausbreitung des Lichtes" ("On the Influence of Gravity on the Propagation of Light") Annalen der Physik. 1911. (PDF image)
• "Thermodynamische Begründung des photochemischen Äquivalentgesetzes" Annalen der Physik. 1912. (PDF image)
• "Lichtgeschwindigkeit und Statik des Gravitationsfeldes" Annalen der Physik. 1912. (PDF image)
• "Zur Theorie des statischen Gravitationsfeldes" ("On the Theory of the static gravitational Field") Annalen der Physik. 1912. (PDF image)
• "Nachtrag zu meiner Arbeit: 'Thermodynamische Begründung des photochemischen Äquivalentgesetzes'" Annalen der Physik. 1912. (PDF image)
• "Antwort auf eine Bemerkung von J. Stark: 'Über eine Anwendung des Planckschen Elementargesetzes ...'" Annalen der Physik. 1912. (PDF image)
• "Relativität und Gravitation. Erwiderung auf eine Bemerkung von M. Abraham" ("Relativity and Gravitation. Reply to a Comment by M. Abraham") Annalen der Physik. 1912. (PDF image)
• "Bemerkung zu Abrahams vorangehender Auseinandersetzung 'Nochmals Relativität und Gravitation'" Annalen der Physik. 1912. (PDF image)
• "Einige Argumente für die Annahme einer molekularen Agitation beim absoluten Nullpunkt" Annalen der Physik. 1913 (with O. Stern). (PDF image)
• "Die Nordströmsche Gravitationstheorie vom Standpunkt des absoluten Differentialkalküls" Annalen der Physik. 1914 (with A. D. Fokker). (PDF image)
• "Inaugural Lecture to the Prussian Academy of Sciences." 1914. Engelse vertaling. (PDF format)
• "Antwort auf eine Abhandlung M. v. Laues 'Ein Satz der Wahrscheinlichkeitsrechnung und seine Anwendung auf die Strahlungstheorie'" Annalen der Physik. 1915. (PDF image)

1916-1920

• "Die Grundlage der allgemeinen Relativitätstheorie" ("The Basis of General Relativity") Annalen der Physik. 1916. (PDF image)
• "Über Friedrich Kottlers Abhandlung 'Über Einsteins Äquivalenzhypothese und die Gravitation'" Annalen der Physik. 1916. (PDF image)
• "Prinzipielles zur allgemeinen Relativitätstheorie" Annalen der Physik. 1918. (PDF image)
• "Bemerkung zu der Franz Seletyschen Arbeit 'Beiträge zum kosmologischen System'" Annalen der Physik. 1922. (PDF image)
• "The Foundation of the General Theory of Relativity ." Engelse vertaling. Annalen der Physik, 49. 1916, opgeslagen op archive.org
• "Aether and the theory of relativity" (1920) translated in Sidelights on relativity (Dover, NY, 1983), pp. 1–24 (ed. "May 5th, 1920", inaugurale lezing aan de Universiteit van Leiden, in feite gegeven op 27 oktober van dat jaar; classificeert de algemene relativiteit als een vorm van (deeltjesloze) ether-theorie)

1920-1954

1920, revised edition, 1954, ISBN 0-517-88441-0 (Project Gutenberg E-text) Einstein Reference Archive (HTML and PDF format)

• [ideas and problems of the theory of relativity]. 1921 Nobel Lecture in Physics. Nordic Assembly of Naturalists at Gotenburg, 11 juli 1923. Wikisource via archive.org
• 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
• "Why Socialism?" Monthly Review. May 1949 (originele manuscript in het American Museum of Natural History, pagina opgeslagen op archive.org)
• On the Generalized Theory of Gravitation. April, 1950.
• Ideas & Opinions ISBN 0-517-00393-7 (geschriften van 1919 – 1954, met materiaal uit The World As I See It (1934), Out of My Later Years (1950) en Mein Weltbild (Zürich 1953))

Zie ook

• Speciale relativiteitstheorie
• Algemene relativiteitstheorie
• Einsteins wonderjaar
• Wereldjaar van de natuurkunde

Externe links

• (en) Albert Einstein-archieven
• (de) Einsteins artikelen in het tijdschrift Annalen der Physik
• Nederlandse vertaling van Einsteins artikelen uit 1905
• (en) Elegant Universe, The: Einstein’s Dream Film over stringtheorie en unificatie. Drie uur online video – zie onder Resources ’Watch the Program’)

  Vrije mediabestanden over Albert Einstein op Wikimedia Commons

Historische opnamen

  Deelnemers aan de Solvay Conferentie 1927, Albert Einstein komt in beeld als collega's (onder meer Marie Curie, Bragg, Lorentz, Hendrik Kramers, Peter Debije enzovoorts) een gebouw verlaten, op YouTube

  Einsteins aankomst in de Verenigde Staten op YouTube

  Einstein spreekt over de waterstofbom op YouTube

  Einstein spreekt over joodse volk op YouTube

  Einstein en zijn echtgenote Elsa komen aan wal. Hearst Metronome nieuws op YouTube

  Einstein legt E = mc² uit., Geluidsopname op YouTube

  Einstein lacht en praat over Universiteit van Jeruzalem op YouTube

  Foto’s op YouTube

Bronnen, noten en/of referenties

Bronnen 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 Verwijzingen

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