SRT

Speciale Relativiteitstheorie

De theorie van Coperinicus, Kepler en Galilie monde uiteindelijk uit in de Newtonse mechanica. Hieruit volgde de wet van traagheid, er is geen absolute rusttoestand, er is geen absolute snelheid

De studie van elektriciteit monde uit in de Maxwell‑vergelijkingen. De hield in dat er wel een absolute snelheid was namelijk die van licht.

De oplossing werd geleverd door Albert Einstein maar daarvoor moesten basisideeŽn die al zo uitwaren als de mensheid over de begrippen tijd en ruimte wijken.

Daarnaast was er nog een derde theorie de theorie over materie (wat zijn de basisbouwstenen)

 

Inertiestelsels

 

[1] Dialogues Concerning Two New Sciences

†††† Galleo Galilei

†††† trans. by H. Crew and A. de Salvio

†††† Northwestern University Press, Evaston, I11. (1950)

 

[2] Mathematical Priciples of Natural Philosopy

†††† Isaac Newton

†††† London (1687)

 

James Clerk Maxwell (1864)

In 1864 stelde de Schotse James Clerk Maxwell een de theorie van elektromagnetisme op. Hij stelde daarmee ook vast dat licht een elektromagnetische golfverschijnsel was. Maar wat golft er eigenlijk dan. Het antwoord was simpel de aether. Aether was een stof wat overal was het drong door alle materie heen en het hele heelal is er mee gevuld. Het begrip aether was ingevoerd door Tesla.

Michelson-Morley experiment (1881,1887)

Albert A. Michelson (1852-1931) wilde voor eens en altijd het bestaan van de aether aantonen. Hij bouwde hiervoor een instrument "de interferometer". Het instrument stuurde twee lichtstralen langs twee verschillende, even lange wegen en bracht ze daarna weer samen. Het werd indertijd door Michelson aangenomen dat de lichtstraal die zich tengevolge van de draaiing van de aarde tegen de aether in bewoog langzamer was dan de lichtstraal loodrecht op de bewegingsrichting van de aarde.

Michelson kon in 1881 geen verschil meten van de lichtsnelheid. Hij dacht dat zijn instrument niet gevoelig genoeg was en stopte ermee. Zijn collega en kameraad Edward Morley (1838-1923) moedigde Michelson aan om de proef nog eens over te doen met een beter apparaat. Samen bouwde zij een geheel nieuw apparaat wat zeker stabiel en nauwkeurig genoeg was om het verschil van de lichtsnelheid te kunnen meten. Bij hun proeven in 1887 bleek dit tot hun grote droevenis niet het geval te zijn. Michelson is deze teleurstelling nooit echt te boven gekomen, daar hij overtuigt was van het bestaan van de aether.

Het niet slagen van het experiment had niet alleen gigantische gevolgen voor Michelson maar voor de hele wetenschap. Het Michelson-Morley experment mag daarmee het belangrijkste experiment uit de geschiedenis worden genoemd.

[1] On the relative motion of the Earth and the Luminiferous

†††† Ether.

†††† A.A. Michelson. and W.E. Morley

†††† Amer. J. Sci, vol 34, pp. 333-345 (1887)

 

Fitzgerald-Lorentz-contractie (1889,1895)

Het negatieve resultaat van het Michelson-Morley experiment had de wereld van de natuurkunde in grote moeilijkheden gebracht.

De Ierse natuurkundige George Francis FitzGerald (1851-1901) opperde in 1889 het negatieve resultaat van het Michelson-Morley experiment wel eens te wijten zou kunnen zijn aan dat de arm van de interferometer welke een hogere snelheid had wel eens zou kunnen inkrimpen. FitzGerald werd niet serieus genomen er werd zelfs de spot met hem gedreven.

Het lachen ging snel voorbij toen de Nederlander Hendrik Antoon Lorentz (1853-1928) in 1895 het zelfde opperde met een wiskunde ondersteuning van zijn veronderstellingen.

De veronderstellingen van Lorentz heten de Lorentz-transformaties en zijn een uitbreiding van de Galilei-transformaties (17e eeuw) uit de klassieke fysica.

De ideeŽn van Lorentz geven ons een hele nieuwe kijk op lengte, snelheid en tijd.

 

Lamor-Lorentz tijd dilatatie

Een direct gevolg van de lengte/ruime contractie was de tijd dilatiatie. De Ierse natuurkundige Josheph Lamor (1857-1942) bedacht het outrageous idee dat bewegende klokken langzamer gaan lopen. Hij zij wanneer je denkt dat je de snelheid van het licht hebt gemeten dan blijkt dat je voor de gek bent gehouden omdat de klokken hun snelheid veranderen.

Literatuur

[1] On the ascertained absence of effects of motion through the

††† aether in relation to the constitution of matter and the

††† FitzGerald-Lorentz hypothesis

††† J. Lamor

††† Philos. Mag, Vol. 7, pp. 621-625 (1904)

 

Massa

Dat de massa van elektronen toe nam als hun snelheid toenam was een al lang bekent verschijnsel

Additie-theorema van snelheden

Lorentz-transformaties

Hendrik Antoon Lorentz heeft

[1] The relative motion of the Earth and the ether

††† Verslag Koniklijke Acadimie van Wetenschappen

††† Amsterdam 1, Vol 74 (1892)

 

Albert Einstein (1905)

In Bern, Zwitserland, in het jaar 1905 was een jonge patent onderzoeker genaamd Albert Einstein (1879-1955) in zijn vrije tijd een verschijnsel uit de elektrodynamica aan het bestuderen. Het was namelijk zo dat twee sterk op elkaar lijkende verschijnsels een totaal verschillende aanpak vereiste. Verschijnsel 1: beweeg een magneet in een stilstaande spoel er wordt dan een inductie spanning opgewekt.

††††††††††††††† Lorentzkracht

 

 

Verschijnsel 2: beweeg een spoel door een stilstaande magneet er wordt dan een inductie spanning opgewekt.

††††††††††††††† Wet van Faraday met F=qE

 

 

Toen Einstein zijn orginele paper [1] publiceerde had hij nog nooit gehoord van het Michelson-Morley experiment. In zijn paper stonden twee postulaten als de hoeksteen voor zijn theorie.

 

†††† 1. Principe van relativiteit

†††† Alle fysische wetten in een referentie stelsel zijn dezelfde in elk ander referentiestelsel welke uniform beweegt ten op zichte van de eerste.

†††† 2. Lichtsnelheid

†††† De snelheid van het licht (in vacuŁm) is dezelfde in alle

†††† intertiaal stelsels van refferentie zonder te lettten op de

†††† beweging van de lichtbron†††

 

 

[1] Zur Elektrodynamic bewegter KŲrper

††† A. Einstein

††† Ann. Phys, Vol. 17, pp. 891-921 (1905)

 

[2] Ist die Tragheit eines Korpers von seinem Energie inhalt†††

††† abhangig?

††† A. Einstein

††† Ann. Phys, Vol. 18, pp. 639-641 (1905)

 

[2] The Principle of Relativity

††† H.A. Lorentz, A. Einstein, H. Minkowski and H. Weyl

††† Dover Publications, New York (19

††† W. Perrett and G. Jeffery (1952)

††† Bevat vertaling van orginele historische stukken

††† Einstein: "On the electrodynamics of moving bodies"


H. Minkowski (1908)

De ideeŽn van Einstein inspireerde ook zijn vroeger en van oorsprong Russische docent, Herman Minkowski (1864-1909) tot het maken van een wiskundig model van een 4-dimensionale vectorruimte over de reŽle getallen, voorzien van een indefiniet inwendig product.

 

†† †††††††††††††††††††

 

 

 

Universum

Waarnemer en gebeurtenissen

Wereldlijnen

Lichtkegels

 

Literatuur

[1] Raum und Zeit

†††† H. Minkowski

†††† Lecture delivered to the 80th Naturforscherversammlung at Cologne, Sept 21, (1908)

†††† Phys. Z., Vol. 20 pp. 104-111, (1909)

 

[2] Das Relativitatprinzip

†††† H. Minkowski

†††† Lecture delivered to the Math. Ges. Gottingen Nov. 5 (1907)

†††† Ann. Phys., vol 47, pp. 927-938, (1915)

 

[3] The Principle of Relativity

†††† H.A. Lorentz, A. Einstein, H. Minkowski and H. Weyl

†††† Dover Publications, New York (19

†††† W. Perrett and G. Jeffery (1952)

†††† Bevat vertaling van orginele historische stukken

†††† Minkowski: Space and Time

 

 

Overige bewijzen dat we op Lorentz op de goede weg zat met zijn theorie zijn

 

†††† † Het muonenexperiment

††††† Transversaal Doppler-effect

†††††††† Roodverschuiving

††††† De tweelingen Paradox

 

Krachten en Fictieve Krachten

 

†††† De tweede wet van Newton

 

Massa, Energie en Impuls†††† E=mc≤

 

Behoud van impuls

Analogie massa en energie

†††† Rustenergie†††

†††† Rustmassa


Mechanische aspecten van de speciale relativiteitstheorie

 

Elektromagnetische aspecten van de speciale relativiteitstheorie

De speciale relativiteitstheorie is zeer goed geschikt om elektrodynamische verschijnselen te beschrijven.

Relativistische Maxwellvergelijkingen

Minkoskiruimte: Veldtensor, aanslagtensor

Afleiding wet van Faraday/Lorentzkracht

Afleiding wet van AmpŤre

 

Quantummechanische aspecten van de speciale relativiteitstheorie