College Fysisch Wereldbeeld 2 Inhoud Coordinaten Gekromde coordinaten Wat is Zwaartekracht Zwarte gaten Het heelal Cosmologische constante Donkere materie, donkere energie Zwaartekrachtstraling

y x Coördinaten Draaiing in de ruimte : Hoe gaat een draaiing in de ruimte-tijd ?

x = - t x = t t draaiing in de ruimte-tijd x Eenheden: c = 1

gekromde coördinaten

De zwaartekracht de versnelling is onafhankelijk van de massa !

Galileo Galilei 1564-1642

Jules Verne, Reis naar de Maan, 1865

Albert Einstein 1879 – 1955

hoogte tijd Gekromde coördinaten

In de nabijheid van een bron van zwaartekracht (zoals de Aarde), zijn ruimte en tijd gekromd

Algemene relativiteit

tijd Er is een “behoudswet” in kromming van ruimte Er is ook “behoud van energie en impuls”; krachten balanceren uit: actie = reactie ! ruimte In Einstein’s eerste pogingen de zwaartewet als kromming van ruimte en tijd te zien, kwamen deze behoudswetten niet overeen ! Teneinde deze zaken klopend te krijgen, moest niet alleen materie (ofwel Energie ) gravitatie opwekken, maar ook de druk !

Onder normale omstandigheden merken wij hier niets van. De totale druk en spanning balanceren uit tot nul negatieve druk (spanning) druk Einstein moest een term aan zijn vergelijking toevoegen: grav. bron:

Voor lichtgolven, en voor electro-magnetische velden, Daarom koppelt licht 2 x zo sterk aan zwaartekracht als materie ! Lichtgolven buigen 2 x zo sterk als je zou verwachten !

Arthur Stanley Eddington Zon Zon Arthur Stanley Eddington 1882 - 1944 Aarde

Het zwarte gat Electromagnetisme: gelijke ladingen stoten elkaar af, Tegengestelde ladingen trekken elkaar aan → ladingen neigen elkaar te neutraliseren. Zwaartekracht: massa’s trkken elkaar aan → massa lijkt te accumuleren. Het zwarte gat

De vorming van een zwart gat horizon zelfs licht kan niet uit dit gebied ontsnappen

De Schwarzschild - oplossing van Einstein’s vergelijkingen Karl Schwarzschild 1916 “Über das Gravitationsfeld eines Massenpunktes nach der Einsteinschen Theorie”

Zoals waargenomen Zoals ervaren van ver weg door de astronaut zelf Tijd lijkt stil te staan bij de horizon gaat door de horizon Zij ervaren tiid verschillend. Wiskundige berekeningen laten zien dat zij daarom ook gequantiseerde deeltjes anders zien bewegen ...

Stephen Hawking’s grote ontdekking: een zwart gat straalt deeltjes uit

De uitdijing van het heelal

tijd Het Robertson-Walker heelal De melkwegstelsels trekken elkaar aan; daarom gaat de uitdijing steeds lamgzamer ruimte Er moet een begin zijn geweest.

tijd Einstein wilde nu alles relatief zien, dus ook de tijd: het heelal had geen begin. tijd Maar dan moet er een afstotende kracht zijn !! ruimte Die kan er zijn:

Deze Λ is de z.g. cosmologische constante. Zij heeft een uiterst kleine numerieke waarde. Je kunt die term beschouwen als een bijdrage van de lege ruimte zelf tot ruimte-tijd kromming. Daarom noemt men dit wel eens “donkere energie” Donkere energie geeft gravitationele afstoting !

tijd “Donkere energie” laat het heelal versneld uitdijen ! ruimte Het heelal is nu ouder dan het eerst leek !

www.phys.uu.nl/~thooft/lectures/wereldbeeld2/wereldbeeld2.ppt