De relativiteitstheorie

De relativiteitstheorie - Een beknopte geschiedenis
De relativiteitstheorie, die aan het begin van de 20e eeuw door de Joodse natuurkundige Albert Einstein (1879-1955) werd geformuleerd, is een van de grootste wetenschappelijke stappen van onze tijd. Hoewel het principe van relativiteit niet door Einstein zelf werd verzonnen, leverde hij een grote bijdrage omdat hij ontdekte dat de lichtsnelheid in een vacuüm constant is en een absolute fysische grens vormt voor beweging. Dit gegeven speelt geen grote rol in ons dagelijkse leven omdat wij zelf met snelheden reizen die veel lager zijn dan de lichtsnelheid. Maar de relativiteitstheorie stelt dat objecten met een snelheid die dichter bij de lichtsnelheid ligt langzamer bewegen en korter worden vanuit het gezichtspunt van een waarnemer op aarde. Einstein leidde eveneens de beroemde vergelijking E = mc2 af, die de gelijkheid van massa en energie openbaart.

Toen Einstein deze theorie toepaste op zwaartekrachtvelden, leidde hij hieruit het "gebogen ruimte-tijd continuüm" af. Hierin worden ruimte en tijd voorgesteld als een tweedimensionaal oppervlak waarin dalen en deuken worden gemaakt door massieve objecten. Dit aspect van de relativiteit verklaart de buiging van licht rond de zon, en voorspelde zowel zwarte gaten als de kosmische achtergrondstraling. Hiermee werden fundamentele tekortkomingen aan het licht gebracht in de oudere theorieën die een statische toestand van het universum hadden verondersteld. Einstein ontving in 1921 de Nobelprijs voor zijn werk over relativiteit, het foto-elektrisch effect en straling.

De relativiteitstheorie - De basis
Natuurkundigen splitsen de relativiteitstheorie gewoonlijk op in twee delen.

  • Het eerste deel is de speciale relativiteitstheorie. Hierin wordt de vraag behandeld of rust en beweging relatief of absoluut zijn, en de stelling van Einstein dat ze relatief zijn.

  • Het tweede deel is de algemene relativiteitstheorie, die vooral van toepassing is op versnellende deeltjes, in het bijzonder ten gevolge van zwaartekracht. De algemene relativiteitstheorie is een radicale revisie van Newtons theorie, met belangrijke nieuwe voorspellingen voor snel bewegende en/of zeer massieve lichamen. De algemene relativiteitstheorie bevestigt niet alleen alle correcte voorspellingen van Newtons theorie, maar vergroot ook ons begrip van enkele basisprincipes. De Newtoniaanse natuurkunde stelde dat zwaartekracht door middel van lege ruimte te werk gaat, maar kon niet verklaren hoe de afstand en massa van een gegeven object door de ruimte konden worden overgedragen. De algemene relativiteitstheorie rekende met deze paradox af, omdat ze laat zien dat objecten zich op een rechte lijn in de ruimtetijd bewegen, maar dat we de beweging als een versnelling waarnemen vanwege de gebogen aard van de ruimtetijd.
De hoge nauwkeurigheid van Einsteins relativiteitstheorieën is in de afgelopen jaren bevestigd. De data blijkt overeen te komen met een groot aantal belangrijke voorspellingen. De belangrijkste was wel de zonsverduistering van 1919 die bevestigde dat het licht van de sterren op weg naar de aarde inderdaad door de zon wordt afgebogen. Tijdens de volledige zonsverduistering konden astronomen - voor het eerst - sterrenlicht dicht bij de zon analyseren. Door de intense helderheid van de zon was dat nog nooit eerder mogelijk geweest. De theorie voorspelde ook de snelheid waarmee twee neutronensterren die zich in een baan om elkaar heen bevinden naar elkaar toe zullen bewegen. Toen dit fenomeen voor het eerst werd beschreven bleek de algemene relativiteitstheorie tot op een triljoenste van een procent nauwkeurig te zijn. Het werd daarmee een van de best bewezen principes in de hele natuurkunde.

Wanneer de principes van de algemene relativiteit op onze kosmos worden toegepast, dan laat dit zien dat onze kosmos niet statisch is. Edwin Hubble (1889-1953) toonde in 1928 aan dat het universum een eindige tijdshoeveelheid in het verleden tot ontstaan kwam. De meest voorkomende uitleg is dat het universum ontstond op het moment van de zogenaamde "oerknal" (de "Big Bang"), ongeveer 13,7 miljard jaar geleden, en sindsdien is uitgezet ("kosmische inflatie"). Maar dit is niet het enige plausibele kosmologische model in de academische wereld. Een groot aantal scheppingswetenschappers, zoals Russell Humphreys en John Hartnett, hebben modellen binnen een Bijbels raamwerk ontwikkeld die tot op heden de toets der kritiek van de krachtigste tegenstanders hebben doorstaan.

De relativiteitstheorie - Een getuigenis van de schepping
Uit de combinatie van de waargenomen kosmische inflatie en de algemene relativiteitstheorie kunnen we afleiden dat het universum in het verleden steeds kleiner moet zijn geweest. Maar dit principe kan niet onbegrensd worden geëxtrapoleerd. De uitzetting van het universum geeft ons inzicht in de "richting" van de tijd; de zogenaamde "kosmologische tijdpijl" die impliceert dat de toekomst per definitie de richting is waarin het universum in grootte toeneemt. De uitdijing van het universum heeft ook de tweede wet van de thermodynamica voortgebracht, die stelt dat de algehele entropie (wanorde) in het universum na verloop van tijd alleen maar kan toenemen, omdat de hoeveelheid energie die beschikbaar is voor arbeid met de tijd afneemt. Als het universum eeuwig zou zijn, dan zou de hoeveelheid energie die beschikbaar is voor arbeid dus al uitgeput zijn. Hier volgt dus uit dat er een moment is geweest waarop de entropie een absolute nulwaarde had (de meest geordende toestand op het moment van de schepping) en dat de entropie sindsdien is toegenomen. Dat wil zeggen dat het universum ooit volledig "opgewonden" was als een mechanische klok en nu geleidelijk afloopt. Dit heeft vergaande theologische implicaties, omdat dit aantoont dat de tijd zelf ook eindig moet zijn. Als het universum eeuwig zou zijn, dan zou de thermische energie in het universum evenredig over de hele kosmos verdeeld zijn en dan zou elke regio in de kosmos een uniforme temperatuur hebben (dicht bij het absolute nulpunt). Dan zou er dus geen enkele arbeid meer mogelijk zijn.

De algemene relativiteitstheorie toont aan dat de tijd verbonden is aan materie en ruimte en dat de dimensies van tijd, ruimte en materie dus samen een continuüm vormen. Zij moeten ook op exact hetzelfde moment tot ontstaan zijn gekomen. De tijd kan niet bestaan als materie en ruimte afwezig zijn. Hieruit kunnen we afleiden dat de onveroorzaakte "eerste oorzaak" buiten de vier dimensies van ruimte en tijd moet bestaan en eeuwige, persoonlijke en intelligente eigenschappen moet bezitten om ruimte, materie en zelfs de tijd bewust te kunnen voortbrengen.

Bovendien wordt het bestaan van een Schepper al door de stoffelijke aard van tijd en ruimte zelf gesuggereerd, omdat oneindigheid en eeuwigheid vanuit een logisch perspectief noodzakelijkerwijs moeten bestaan. Het bestaan van tijd impliceert eeuwigheid (omdat tijd een begin en een einde heeft) en het bestaan van ruimte impliceert oneindigheid. Oneindigheid en eeuwigheid zijn concepten die wijzen op een Schepper, omdat ze beide hun eigen bestaan kunnen vinden in God, die beide te boven gaat en gewoon "is".

Lees meer!