free hit counter
Ik, Albert. Het geheime dagboek van Albert Einstein.
Ik heb aan mijn poppetje Mileva een brief geschreven over de ether en de relativiteit die mij nog steeds heel erg bezighouden. Ik stel mij bijvoorbeeld de vraag of we aan die ether wel een fysische betekenis moeten hechten: bestaat de ether echt of is het maar een trucje om berekeningen te kunnen maken. Bij watergolven is het duidelijk dat je water nodig hebt. Zonder water geen watergolven. En bij geluid heb je lucht nodig. Zonder lucht geen geluid. Maar voor elektromagnetische golven? Misschien is die ether alleen maar een wiskundige uitvinding om gemakkelijker te kunnen rekenen met elektromagnetische golven. Dan zou die ether dus geen alles doordringende stof zijn met gewicht en andere fysische eigenschappen zoals samendrukbaarheid en elektrische geleidbaarheid en zo. Ik ben hier heel diep over aan het nadenken.
Misschien is het nog anders en is die ether enkel een abstracte referentie om beweging te beschrijven. Als wij spreken over beweging spreken we bijna altijd over beweging ten opzichte van iets anders, dus altijd over relatieve beweging. Ik loop zo snel op de aarde. De aarde draait zo snel rond de zon. De maan draait zo snel rond de aarde. Ik loop zo snel in een rijdende trein die zo snel rijdt ten opzichte van de aarde die zo snel draait rond de zon die op haar beurt weer zo snel vliegt ten opzichte van iets anders. Ten opzichte van wat? Van de ether? Misschien is de ether dus iets om absolute beweging te meten. Als je ten opzichte van de ether beweegt dan is dat misschien een absolute en geen relatieve beweging. Maar zelfs in dat geval is die ether misschien enkel een abstracte referentie en dan heeft die ether geen fysische werkelijkheid. Ik weet niet of ik die ideeën goed op papier heb gezet en of Mileva mij wel begrijpt.
Ik heb mijn Mileva nog een brief geschreven. Ik schreef haar dat ik hoop dat we ons werk over de relativiteit van de beweging tot een goed einde kunnen brengen. Ik spreek over ons werk maar eigenlijk doe ik het werk en zij luistert. En dat is heel veel waard: ik heb een klankbord nodig. Ik moet mijn ideeën aan iemand kunnen uitleggen en die iemand stelt mij dan vragen en dat helpt mij dan weer om het zelf beter te begrijpen.
Mijn ouders zijn trouwens heel ongelukkig met mij en Mileva. Ze vrezen dat Mileva meer dan een klankbord is en ze gedragen zich echt alsof ik de grootste mislukkeling ter wereld ben.
Toch gaat het nu al wat beter dan in het begin. Soms lijkt het zelfs alsof mijn ouders zich bij de situatie hebben neergelegd. Al baart mijn moeder mij grote zorgen. Ik denk dat ze zich nooit met Mileva zal kunnen verzoenen. Mileva denkt dat ook. Ze vindt dat mijn moeder haar overal zwart maakt.
J. J. Thomson, de ontdekker van het elektron, heeft vorig jaar en dit jaar nog meer experimenten gedaan om de massa, dus het gewicht, van dat elektron nog nauwkeuriger te meten. Hij deed verschillende soorten experimenten en die leverden allemaal hetzelfde resultaat op. Nu staat het onomstotelijk vast: de elektrische ladingen worden gedragen door kleine elementaire deeltjes die tweeduizend keer lichter zijn dan waterstofatomen. Dus geen duizend keer zoals hij eerst dacht.
Thomson heeft ook gezegd dat het elektrisch maken van een stof eigenlijk betekent dat je het atoom splitst: je breekt een stukje los van het atoom.
Volgens Thomson heb je in een atoom namelijk positieve dingen en negatieve dingen. Je hebt evenveel positieve dingen als negatieve dingen: een atoom is dus elektrisch neutraal. Als je een negatief stukje van dat atoom afbreekt, bijvoorbeeld een elektron, dan neem je een stukje negatieve elektrische lading weg van dat atoom. Het atoom heeft dan een overschot aan positieve dingen en dus is het atoom na het afbreken van een elektron positief geladen.
En tussen haakjes, het klopt dus niet dat het grote verschil tussen atomen en moleculen is dat atomen ondeelbaar zijn en moleculen niet. Als Thomson gelijk heeft, zijn atomen wel deelbaar!
We zijn bijna in het jaar 1900. Het goede ogenblik om een paar zaken duidelijk op een rijtje te zetten. Meer bepaald: waar staan we nu eigenlijk op het gebied van de fysica? Wat weten we? Wat weten we niet? Hoe zit het met de grote theorieën van de natuurkunde?
We kunnen de theorieën van de fysica in twee grote soorten indelen. Langs de ene kant hebben we de theorie van de materiële deeltjes. Dat is de theorie van Newton die betrekking heeft op de beweging van heel kleine materiële deeltjes: heel kleine bolletjes; heel kleine kogeltjes als het ware. Die theorie beschrijft hoe heel kleine bolletjes onder invloed van krachten bewegen. Met andere woorden: hoe bewegen bolletjes als je op die bolletjes een kracht uitoefent. In essentie komt het erop neer dat bolletjes versneld of vertraagd worden indien er een kracht op werkt. Vergelijk het met het gaspedaal of de rem van de zopas uitgevonden auto. Als je het gaspedaal stevig indrukt, gaat de auto versnellen. Druk je de rem stevig in dan gaat de auto vertragen.
Een auto is toch geen bolletje, zeg je dan. Dat klopt. Maar als je rekening houdt met een aantal eenvoudige regeltjes dan zijn de wetten van Newton niet alleen voor heel kleine bolletjes geldig maar ook op de voorwerpen in de wereld rondom ons, planeten en sterren en dieren en mensen en zo inbegrepen.
Langs de andere kant hebben we de theorie van de velden. Het woord “veld” moeten we hier begrijpen in zijn natuurkundige betekenis, en niet zoals in een aardappelveld. In de natuurkundige betekenis zijn velden een soort verstoringen van de ruimte. Het magnetisch veld is het voorbeeld dat we het best begrijpen. Als je een magneet op tafel legt, en er zijn geen ijzeren voorwerpen in de buurt, dan zie je niets dat de aanwezigheid van de magneet verraadt. Maar er is wel een magnetisch veld: de magneet verstoort de ruimte, ook al zie je dit niet. Als je een ijzeren voorwerp in de buurt van die magneet houdt, bijvoorbeeld de naald van een kompas, dan ga je dat veld wel opmerken. Het ijzeren voorwerp of de naald zal de kracht van dat veld voelen en het gaat erop reageren: het ijzeren voorwerp en de naald van het kompas worden door de magneet aangetrokken. Je kunt de aanwezigheid van dat veld op een andere manier duidelijk maken: je kunt het met behulp van ijzervijlsel zichtbaar maken. Als je ijzervijlsel rond een magneet strooit, dan zal dat ijzervijlsel zich in duidelijke lijnen organiseren. Die lijnen geven aan hoe het veld ligt.
Waarom maken we dat onderscheid tussen de theorie van de bolletjes en de theorie van de velden? Die twee theorieën hebben een heel groot fundamenteel verschil: een veld strekt zich in de ruimte uit terwijl een bolletje zich op een heel precieze plaats in de ruimte bevindt. Als ik een magneet in het midden van de kamer leg, dan vult het magnetisch veld de hele kamer. De kracht van dat veld neemt heel snel af, naarmate de afstand tot de magneet groter wordt maar het veld is wel overal. Bij een gewone huis-tuin-en-keukenmagneet ga ik in de hoek van de kamer helemaal geen invloed van het magnetisch veld meer kunnen opmerken maar eigenlijk komt het veld wel tot in de hoek. Het is in de hoek van de kamer echter zo zwak dat het niet meer op te merken is.
Velden en bolletjes, of meer algemeen velden en voorwerpen, zijn dus iets totaal anders. Het is dus normaal dat ze door een heel ander soort wetenschappelijke theorie worden beschreven. Ze hebben helemaal niets, maar dan ook niets met elkaar te maken. En dus hebben we een theorie van velden en een van deeltjes. En dat zal nooit veranderen. Nu ja, nooit. Zeg in de fysica nooit nooit. Eigenlijk moet ik zeggen: niemand kan het zich voorstellen dat het ooit zal veranderen. Velden zijn velden en voorwerpen zijn voorwerpen.
Copyright Frank Vermeulen
Contacteer ons: Nils de Waarnemer