Robbert Dijkgraaf over Einstein, Westergasfabriek Amsterdam, 29 november 2013

Duizelingwekkende ideeën over de betrekkelijkheid van ruimte en tijd

In het kader van lezingen voor de, nogal met een pompeuze titel gebrachte, De Wereld Draait Door University spreekt de natuurkundige Robbert Dijkgraaf, na zijn colleges over De oerknal en Het allerkleinste, deze keer over Albert Einstein (1879-1955). Daartoe heeft hij op het podium een winkeltje neergezet met spullen die hij gebruikt om zijn woorden kracht bij de zetten. Tijdens zijn experimenten, waaronder met een fiets op een rail, vraagt hij regelmatig of het publiek al duizelig wordt. Als dat lukt is zijn college geslaagd.

Einstein is voor Dijkgraaf belangrijk om drie redenen: zijn kennis over het grote en het kleine in het heelal met de mens daar tussen in, zijn creatieve vermogen en zijn engagement en in de laatste plaats om zijn dagelijkse arbeid vanaf 1933 in het fraai gelegen Princeton, alwaar Dijkgraaf in zijn voetsporen is getreden. Einstein had een vast dagritueel. Hij wandelde van zijn huis naar zijn stek op het instituut en ’s avonds weer terug. Hij was inspirerend, bescheiden en benaderbaar en hij geeft Dijkgraaf de moed om grote vragen niet te schuwen.

Einstein bouwde voort op Isaac Newton, een boerenzoon die een moeilijke jeugd had: hij was narrig, nieuwsgierig, jaloers maar zeer gelukkig over zijn ontdekking van natuurwetten die hij neerlegde in een boek met een lange titel maar kort genoemd: Principia (1687). Hij ontdekte de zwaartekracht en zag het universum als een enorm klokkenspel waarin alles zijn onveranderlijke plaats heeft.  

Einstein werd geboren in 1879 in een liberaal joods gezin in Ulm en kreeg in 18885 een kompas waarmee hij op zoek ging naar het magnetische veld. De schoolopleiding verstoorde zijn natuurlijke leerproces. Aan de technische universiteit in Zürich bezocht hij weinig colleges. Hij kon daarom moeilijk aan een baan komen. Tenslotte wilde een octrooibureau in Bern hem wel als ambtenaar derde klasse in dienst nemen. Dat kwam goed uit omdat Einstein inmiddels getrouwd was met medestudente Mileva en met haar kinderen drie kinderen kreeg. Op het bureau kon hij verder nadenken over de natuurkunde.

Dijkgraaf doet een gedachte-experiment met een fiets en een lichtstraal. De conclusie daarvan luidt dat snelheid afhankelijk is van het perspectief waarmee men kijkt, vanuit de fietser of vanuit het publiek. Dit is het principe van de relativiteitstheorie. Daarmee stortte het klokkenspel van Newton ineen. Een tweede experiment met klokken en een trein gaat over tijd. De conclusie luidt dat de aard van de tijd, net als snelheid, betrekkelijk is omdat die ook weer afhankelijk is van het perspectief.

1905 was zijn wonderjaar. Hij kwam tot de formule E=m.ckwadraat, waarbij energie het zelfde is als massa maal de lichtsnelheid in het kwadraat, hij ontdekte dat licht bestond uit deeltjes en massa uit moleculen. Hendrik Lorentz uit Leiden was zijn mentor. Einstein ontdekte de vierde dimensie, die kunstenaars als Picasso en Malevitsj tot abstracte schilderijen bracht.

In 1914 werd Einstein benoemd tot hoogleraar in Berlijn. Zijn geluk bevond erin dat het hem gelukt was om de zwaartekracht uit te schakelen. Dijkgraaf toont dit aan door met een appel van een trapje te springen. De appel hangt een tijdje in de lucht, net als astronauten in een ruimtecapsule. Met een minitrampoline toont hij aan dat de maan in een boog om de aarde beweegt als ie valt. In 1930 was hij beroemd. Hij streed tegen nazisme en antisemitisme. In 1933 zou hij het land verlaten dat overgenomen werd door de Nazi’s en zijn intrek nemen in Princeton, New Jersey. 

Hij werkte mee aan de kwantumtheorie, maar ging niet zo ver als Bohr, een collega, die een uitdijende heelal voor zich zag. God dobbelt niet, zei Einstein. Hij werkte mee aan de atoombom maar werd na de Tweede Wereldoorlog een fervent tegenstander van nucleaire bewapening. Hij stierf in 1955. Dijkgraaf zegt dat zijn nagedachtenis in het heelal terug te vinden is in de zwarte gaten en toch ook in het uitdijende heelal. Het energieveld met donkere materie dat Einstein veronderstelde, bestond werkelijk maar versnelde de uitdijing.  

De ontdekkingen van Einstein zijn onder andere van belang voor gps die werkt met satellieten en voor de foto’s die met mobiele telefoons gemaakt worden waarbij licht in energie wordt omgezet.

Voor degenen die de experimenten nog eens willen meemaken, is hier de uitzending te zien op YouTube, maar kijk uit voor duizeligheid.