free hit counter

Het wordt steeds ingewikkelder met de straling. Er bestaan blijkbaar verschillende soorten straling. We hebben in de eerste plaats elektromagnetische straling. Een deel ervan kunnen we zien, dat is het zichtbare licht tussen rood en violet; dat zijn letterlijk alle kleuren van de regenboog. Het grootste deel van de elektromagnetische straling kunnen we niet zien. Daar zitten bijvoorbeeld de radiogolven: ze zijn er wel maar we kunnen ze niet zien.

We hebben dan straling die geen elektromagnetische straling is. Kathodestralen bijvoorbeeld. Een paar jaar geleden bleken kathodestralen elektronen te zijn. Kathodestralen zijn dus een stroom kleine elektrisch geladen kogeltjes.

Radioactieve stralen zijn nog een ander soort stralen. Er blijken zelfs drie soorten radioactieve stralen te bestaan: alfa-straling, beta-straling en gamma-straling. Het is ondertussen duidelijk geworden dat beta-stralen ook uit een stroom van elektronen bestaat.

En het verhaal is nog niet gedaan. Er zijn ook nog die X-stralen of Röntgenstralen waarvan niet duidelijk is wat ze zijn. Sommigen zeggen dat het elektromagnetische stralen zijn. Anderen beweren dan weer van niet.

Enkele dingen weten we ondertussen wel met grote mate van zekerheid. In de eerste plaats hebben de ontdekking van de elektronen door Thomson en het Zeeman-effect de meeste wetenschappers ervan overtuigd dat elektronen een onderdeeltje van atomen zijn. En, wat daarmee te maken heeft, dat straling ontstaat omdat elektronen in atomen op een of andere manier naar een lager energieniveau gaan en dat verschil in energie op een of andere manier in stralingsenergie omzetten. Die “een of andere manier” mag je heel ruim opvatten. Geen kat weet hoe hoe die “een of andere manier” eruit ziet. Het is een groot raadsel en het gaat het begrip van alle wetenschappers te boven.

Het is ook meer en meer duidelijk geworden dat die radioactiviteit die in 1896 is ontdekt te maken heeft met splitsbare atomen. Dat is wat Marie Curie eerder dit jaar heeft geschreven. Jawel, een vrouw. Een heel fijne vrouw overigens; ik wil haar best leren kennen Volgens haar zijn atomen vanuit chemish standpunt (dus vanuit het standpunt van chemische reacties waarbij stoffen in andere stoffen worden omgezet) onsplitsbaar.  Bij radioactieve stoffen zijn ze echter wel splitsbaar.

De discussie over het bestaan van atomen is trouwens nog steeds aan de gang. Er zijn nu drie groepen wetenschappers. De eerste groep bestaat uit mensen zoals Ostwald en Mach die helemaal niet in atomen geloven. Hun aantal wordt echter steeds kleiner en ze zijn met uitsterven bedreigd. Het is nog slechts een kwestie van jaren. De tweede groep gelooft in atomen als ondeelbare dingen. De derde groep bestaat uit mensen zoals J.J. Thomson en Marie Curie en Rutherford die wel in splitsbare atomen geloven.

12-04-1967, 00:00 geschreven door Albert Einstein  

Ik heb ook een belangrijke mijlpaal bereikt: ik heb mijn eerste wetenschappelijke artikel geschreven en ik heb het naar het tijdschrift Annalen der Physik gestuurd. Het heeft te maken met mijn hersenspinsels op het gebied van thermodynamica en statistische en kinetische theorie, meer bepaald met intermoleculaire krachten. Dat zijn de onderlinge aantrekkingskrachten en afstotingskrachten tussen moleculen. Die krachten zorgen bijvoorbeeld voor oppervlaktespanning en capillariteit bij vloeistoffen.

De oppervlaktespanning bij vloeistoffen zorgt ervoor dat het lijkt alsof er een vliesje op het vloeistofoppervlak ligt. Je kan dat op verschillende manieren merken. Als je een glas met water vult, dan kun je het glas tot iets boven de rand van het glas vullen zonder dat het overloopt. En als je heel voorzichtig bent, kun je een naald op het vloeistofoppervlak leggen en de naald zal blijven drijven. En als je een waterjuffer bekijkt die op het water rondloopt dan lijkt het inderdaad alsof ze op een vliesje loopt.

Capillariteit is het verschijnsel dat de vloeistof in een fijn buisje dat je rechtop in een vloeistof in een glas zet, hoger of lager in dat buisje klimt dan de vloeistof in het glas. Overigens, of de vloeistof hoger of lager klimt, heeft te maken met het feit of de moleculen van de vloeistof en het buisje elkaar aantrekken of afstoten.

Ik heb in mijn artikel een hypothese onderzocht om intermoleculaire krachten experimenteel te kunnen aantonen. Ik baseer mij op gelijkenissen met de zwaartekracht. Om eerlijk te zijn: zonder dat ik weet of die gelijkenissen kloppen. Maar zo gaat het nu eenmaal in de fysica. Men redeneert op een bepaalde manier, men stelt hierbij hypotheses op, men gebruikt die hypotheses in een theorie, op basis van die theorie doet men voorspellingen over het resultaat van experimenten. En als die experimenten worden uitgevoerd, kan men de resultaten ervan gebruiken om geloofwaardigheid over de theorie op te bouwen, of ze naar de prullenmand te verwijzen.

Op basis van gekende experimentele gegevens kan ik mijn theorie aan de werkelijkheid toetsen. Voor bepaalde zwaardere chemische koolstofverbindingen lijkt ze te kloppen, maar niet voor lichtere verbindingen. Voor water bijvoorbeeld zit ik er mijlenver naast.

Waarom ik trouwens gelijkenissen met de zwaartekracht zoek? Ik weet het niet. Of toch, ik weet het wel. Ik voel een inwendige drang om grote principes te zoeken. Grote universele principes die aan de basis van verschillende fysische verschijnselen liggen. Ik zoek eenheid in de veelheid. Ik ben er namelijk van overtuigd dat een klein aantal grote principes de volledige natuur beheersen. En ik wil die grote principes ontdekken.

11-04-1967, 00:00 geschreven door Albert Einstein  

Zijn formule E=hf zegt dus dat energie (dat is die E uit de formule) gelijk is aan een bepaald vast getal dat voor alle frequenties gelijk is (die h) vermenigvuldigd met de frequentie (die f). Ze zegt dus dat de straling van een bepaalde frequentie uit gelijke pakketjes energie bestaat. Die pakketjes hebben een andere grootte dan de pakketjes van een andere frequentie. Het getal h moet heel klein zijn, dus die pakketjes energie zijn ook heel klein. Hoe klein weet Planck nog niet want hij weet niet hoe groot dat getal h is. Die formule zegt ook dat de pakketjes energie van straling van een hogere frequentie groter zijn dan de pakketjes energie van straling van een lagere frequentie. Bijvoorbeeld de pakketjes energie die bij blauw licht horen, zijn groter dan de pakketjes energie die bij rood licht horen.

Planck heeft nog eens herhaald dat hij zich niet gelukkig voelt met zijn resultaat omdat die kleine pakketjes energie niet oneindig klein zijn. Dat betekent dus bijvoorbeeld dat je een strijkijzer alleen in sprongetjes kunt opwarmen. Want elk sprongetje bestaat er dan in dat je de kleinst mogelijke hoeveelheid warmte toevoegt en je kunt geen halve hoeveelheid warmte toevoegen. En dat is dikke onzin natuurlijk, zegt Planck zelf, want het is toch overduidelijk dat energie wel continu moet zijn. Dat wil zeggen dat je een bepaalde hoeveelheid energie wel kunt blijven opdelen in kleinere hoeveelheden energie tot je er een punthoofd van krijgt. Net zoals je tijd kunt blijven opdelen. Je kunt een sekonde opdelen in tien tienden van een sekonde. Een tiende van een sekonde kun je opdelen in tien honderdsten van een sekonde. Een honderdste kun je weer opdelen in tien duizendsten. En dat kun je blijven doen. En dat zou ook met energie zo moeten zijn.

Maar zo is het dus blijkbaar niet. Om die stralingswet van Planck met de experimenten te doen kloppen, moet je veronderstellen dat energie uit een hoop onbreekbare knikkers bestaat. Je kunt tien knikkers hebben, of één knikker of tien miljoen zevenhonderd drieëntachtigduizend tweehonderd tweeëntwintig. Maar geen twee en halve knikkers, of één en driekwart, of twee en zeven duizendsten van een knikker.

Planck zegt zelf dat zijn theorie ooit wel door iets beter zal vervangen worden, waarbij de energie wel continu is en dus niet gekwantiseerd. Ik ben benieuwd. Heel benieuwd.

10-04-1967, 00:00 geschreven door Albert Einstein  

09-04-1967, 00:00 geschreven door Albert Einstein  

De tovenaar van dienst: Max Planck. Deze Duitse wetenschapper heeft vandaag aan het Berlijns Natuurkundig Genootschap zijn oplossing, zijn stralingswet voor de straling van zwarte voorwerpen, van dat buitengewone probleem voorgesteld. Die oplossing is zo buitengewoon dat Planck ze met een heel grote terughoudendheid heeft voorgesteld. Planck zelf vindt het idee achter zijn oplossing, namelijk de kwantisering van de energie, maar niets. Maar anderzijds klopt ze perfect met de resultaten van alle experimenten die in het verleden zijn uitgevoerd.

Zowel de uiteindelijke oplossing als de manier waarop Planck het probleem heeft opgelost, zijn uitermate origineel. Vergeef me overigens deze stortvloed van superlatieven maar we hebben het hier werkelijk over een kleine stap voor een mens maar een enorme sprong voor de mensheid. We kunnen gerust zeggen: een kwantumsprong.

De oplossing van Planck is origineel omdat ze indruist tegen het gezond verstand en tegen de huidige wetenschappen. De manier waarop Planck het probleem heeft opgelost, is origineel omdat ze steunt op een combinatie van wetenschappen die op het eerste gezicht niets met elkaar te maken hebben en omdat ze steunt op een aantal veronderstellingen die tegen het gezond verstand indruisen.

Wat de oplossing betreft: Planck veronderstelt dat zwarte voorwerpen met elektrische oscillatoren bedekt zijn. Oscillatoren zijn dingetjes die trillen. Planck veronderstelt verder dat die oscillatoren harder gaan trillen naarmate de temperatuur van het zwarte voorwerp hoger is. Dat is een plausibele veronderstelling omdat warmte energie is en beweging ook.

Planck is een van de weinigen die goed vertrouwd is met de elektromagnetische theorie van Maxwell en hiermee kon hij berekenen hoe die oscillatoren straling uitzenden en straling opslorpen. Maar Planck is ook een specialist op het gebied van de thermodynamica. En hij gebruikte uit die thermodynamica een aantal ideeën die hem hielpen om te berekenen hoe de energie over die oscillatoren verdeeld is, met andere woorden: hoeveel energie elk van die oscillatoren uitstraalt of opslorpt. Hij vond zelf (en vindt dat trouwens nog steeds) dat hij hierbij een wanhoopsdaad moest doen om de uiteindelijke formule met de resulaten van de experimenten te doen kloppen. Hij gebruikte namelijk het trucje dat de uitgestraalde of opgeslorpte energie uit kleine pakketjes bestaat. Dat is klinkklare onzin natuurlijk want energie bestaat niet uit pakketjes.

Maar wonder boven wonder, aan het einde van zijn berekeningen bekwam hij een wiskundige formule die perfect met de experimenten van de straling van zwarte voorwerpen overeenkomt. Zijn formule zegt meer bepaald dat de totale hoeveelheid energie die een zwart voorwerp uitstraalt of opslorpt, gelijk is aan een groot aantal keer een klein pakketje energie. Dat was aanvankelijk wat hem betreft een wiskundig trucje. Want in zijn hoofd zat dan het plan om naderhand te bewijzen dat je dat pakketje energie zo klein kunt maken als je wilt. En dat is logisch want ons gezond verstand en ons inzicht in de werking van de natuur vertellen ons dat energie iets continu is: energie bestaat niet uit pakketjes; je kunt een zo kleine hoeveelheid energie nemen als je maar wilt. Elke hoeveelheid energie kun je immers blijven en blijven opdelen in steeds kleinere stukjes.

Om zijn formule met de experimenten te doen kloppen, moest hij verder veronderstellen dat de pakketjes energie niet voor alle frequenties van de straling gelijk zijn. Alle pakketjes die bij een bepaalde frequentie van straling horen, zijn aan elkaar zijn. Maar ze zijn niet even groot als de pakketjes van een andere frequentie.

Hij veronderstelde verder dat de grootte van de pakketjes energie voor een bepaalde frequentie evenredig is met die frequentie. Hoe hoger de frequentie, hoe groter de pakketjes energie voor die frequentie. Je kunt dat anders zeggen door te zeggen dat een pakketje energie gelijk is aan een bepaald vast getal vermenigvuldigd met de frequentie. Dat bepaald vast getal is dus gelijk voor alle frequenties. Maar omdat Planck er vanuit ging dat hij de pakketjes energie zo klein kon maken als hij wilde, ging hij er dus ook van uit dat je dat getal zo klein kunt maken als je maar wilt.

Maar wat bleek nu toe zijn grote verrassing, zeg maar ontsteltenis? Om de resultaten te laten kloppen met de experimenten, kun je dat getal niet zo klein maken als je maar wilt! Dat was voor Planck een ijskoude douche, want dat betekent dus dat je een hoeveelheid energie niet in steeds kleinere stukjes kunt opdelen. Er bestaat dus een kleinste hoeveelheid energie en die kun je niet verder opdelen. Energie gaat in gehele stapjes vooruit! Er bestaan geen halve stapjes of tiendes van stapjes! Dat is nog erger dan besluiten dat de zon wel rond de aarde draait. Of dat de amoebes van de mens afstammen. Of dat roken heel gezond is. Of dat je een baby beter met whisky dan met melk opvoedt. Planck is een traditioneel wetenschapper en hij heeft het met zijn eigen conclusie heel moeilijk.

Alles is nog niet opgelost trouwens. Planck zegt wel dat er blijkbaar dat bepaald vast getal bestaat, een getal dat we de constante van Planck kunnen noemen, maar hij weet niet hoe groot (of beter: hoe klein) dat getal dan wel is. In elk geval, vandaag is het de geboorte van de stralingswet van Planck. De langgezochte wet die precies zegt hoe de straling van zwarte voorwerpen eruit ziet en die perfect met de experimenten overeenkomt. Maar die wel gebaseerd is op een wereldschokkende gedachte: energie bestaat uit pakketjes die je niet oneindig klein kunt maken. Om het anders te zeggen: energie is gekwantiseerd. Energie bestaat dus uit kwanta. Kwanta is het meervoud van kwantum. Een kwantum is een kleine hoeveelheid energie die je niet verder kunt opdelen. Vandaag is dan ook de kwantumfysica geboren, de fysica van kwanta. Of de kwantumtheorie. De theorie van kwanten. Men had dat ook de kwantummechanica kunnen noemen, maar niet dus. Misschien gaat men dat later doen, maar vandaag dus niet. Vandaag kennen we enkel de kwantumfysica.

08-04-1967, 00:00 geschreven door Albert Einstein  

Hetzelfde vinden we ook terug in de elektromagnetische wetten van Maxwell. Deze vier wetten leggen heel duidelijke verbanden tussen elektrische en magnetische verschijnselen. Het toppunt van integratie tussen die twee vinden we terug in de elektromagnetische golven. Deze golven bestaan uit een combinatie van een elektrische golf en een magnetische golf. Is dat niet prachtig allemaal?

07-04-1967, 00:00 geschreven door Albert Einstein  

06-04-1967, 00:00 geschreven door Albert Einstein  

Ik heb vandaag een brief geschreven aan professor Hurwitz. Ik heb hem geschreven dat mijn vriend Ehrat mij vertelde dat zijn assistent, de assistent van Hurwitz dus, een andere job aangenomen heeft. En dat ik hem vraag of er kans bestaat dat ik zijn plaats kan innemen. Ik heb er bij gezegd dat ik dit enkel durf vragen omdat ik het burgerschap van Zurich zou willen verkrijgen maar dat dit slechts kan wanneer ik een vaste job heb.

05-04-1967, 00:00 geschreven door Albert Einstein  

Ik had zo gehoopt om assistent te worden. Wat moet ik nu aanvangen. Ik moet toch geen leraar worden zeker.

04-04-1967, 00:00 geschreven door Albert Einstein  

03-04-1967, 00:00 geschreven door Albert Einstein  

Mijn vader heeft me ook op de vingers getikt. Dat is uitzonderlijk want meestal laat hij dergelijke zaken aan mijn moeder over.

Ik heb aan Mileva geschreven dat ze bij haar familie over ons moet zwijgen om te vermijden dat zij zelf ook problemen krijgt.

02-04-1967, 00:00 geschreven door Albert Einstein  

01-04-1967, 00:00 geschreven door Albert Einstein