15 augustus 2018

Wilde Einstein met de Kosmologische Constante een expanderend heelal voorkomen?

Hubble

In zijn derde DWDD University lezing vrijdagavond over Albert Einstein hoorde ik Robbert Dijkgraaf zeggen dat Einstein met zijn introductie van de Kosmologische Constante Lambda probeerde om een statisch heelal te krijgen en geen expanderend heelal, zoals uit zijn veldvergelijkingen van de Algemene Relativiteitstheorie (ART) volgde – bekijk de Uitzending Gemist van de lezing vanaf 47:10 ongeveer. Eh… daar moest ik even mijn wenkbrauwen fronsen, want ik vroeg mij af of dat wel juist is. Het is natuurlijk de goden verzoeken als je gaat twijfelen aan de woorden van een autoriteit als Robbert Dijkgraaf, maar ook de besten in het veld maken wel eens een foutje, zoals vorige week maar weer eens bleek toen Vincent Icke iedereen opriep naar komeet ISON te gaan kijken, die op dat moment gevaarlijk dicht bij de zon stond, met alle risico”s van beschadigingen aan je ogen. Afijn, de vraag is wat Einstein met de introductie van Lambda – hieronder te zien in zijn beroemde veldvergelijking – precies beoogde.

R_{\\mu \\nu} -\\frac{1}{2}R\\,g_{\\mu \\nu} + \\Lambda\\,g_{\\mu \\nu} = {8 \\pi G \\over c^4} T_{\\mu \\nu}

Einstein ging in die periode – pakweg tussen 1915 en 1920 – uit van een statisch heelal, d.w.z. dat hij op basis van de toenmalige waarnemingen dacht dat het heelal statisch moest zijn. Dijkgraaf zegt dat uit Einstein’s ART volgt dat het heelal uitdijt en dat Lambda ervoor zorgt dat die uitdijing teniet wordt gedaan en zorgt voor een statisch heelal. Hier het oorspronkelijke artikel van Einstein uit 1917, waarin Lamda voor het eerst tevoorschijn komt:

Kosmologische Betrachtungen zur allgemeinen Relativitätstheorie,Koniglich Preussiche Akademie der Wissenschaften, Sitzungsberichte(Berlin): 142–152, 1917.

Ik denk dat wat Dijkgraaf zei gedeeltelijk waar is: uit de ART kan zowel een uitdijend heelal volgen áls een krimpend heelal, een consequentie van het toepassen op de ART van het zogenaamde Kosmologische Principe, de aanname dat het heelal op grote schaal er in alle richtingen hetzelfde uitziet (isotroop) en dat het op iedere plaats dezelfde eigenschappen bezit (homogeen). Het was ook zo dat Einstein probeerde om middels invoering van Lambda de ART in overeenstemming te laten zijn met het zogenaamde principe van Mach, dat stelt dat lokale fysische wetten bepaald worden door de structuur van het universum op grote schaal. In de ART wordt de ruimtetijd beschreven door een zogenaamde metrische tensor, die twee opties heeft: hij kan uitdijen of krimpen, maar hij is zeker niet statisch. Probeerde Einstein middels invoering van Lambda expliciet de expansie-optie te voorkomen, zoals Dijkgraaf beweert, of de krimp-optie, zoals ik in vele boeken en op internet lees, of gewoon beiden?

CosmologicalConstant

In een heelal vol met massa in de vorm van sterren, gebundeld in sterrenstelsels kan je verwachten dat de zwaartekracht van al die massa er voor zorgt dat het heelal gaat krimpen. En dat is wat Einstein m.i. met de invoering van lambda probeerde voorkomen, namelijk dat er een inkrimpend heelal zou zijn – “in de hoop zodoende de neiging van de materie om het heelal te doen samentrekken in evenwicht te brengen“, zoals Stephen Hawking in Einstein”s Droom blz. 123 beschrijft. Of zoals het op de Scholarpedia wordt beschreven, het exacte zusje van de Wikipedia:\r\n

The cosmological constant first appeared in a 1917 paper by Einstein entitled “Cosmological Considerations in the General Theory of Relativity” (Einstein 1917), in which he motivates its introduction into the field theory of general relativity by the need to stabilize the universe against the attractive effect of gravity:

“The term is necessary only for the purpose of making possible a quasi-static distribution of matter, as required by the fact of the small velocities of the stars”(Einstein 1917).

Ik heb in dit citaat het gedeelte vet gemaakt. Einstein gebruikte Lambda dus vanwege z’n afstotende werking, zorgdragend voor het opheffen van de zwaartekracht van de materie, en niet zoals Dijkgraaf zegt vanwege z”n aantrekkende werking om expansie te voorkomen. In de erop volgende jaren bleken zowel de krimp-optie als het statische heelal onrealistisch. In hetzelfde jaar als toen Einstein met z’n Kosmologische Constante kwam was er al een model van een expanderend heelal, bedacht door onze landgenoot Willem de Sitter, het de Sitter heelal genoemd. Alleen dat model ging uit van een heelal zónder massa, louter een vacuüm. In 1922 ging de Rus Alexander Friedmann de veldvergelijkingen van Einstein toepassen op de dynamica van ruimte en tijd in een homogeen en isotroop heelal mét materie en daaruit volgde ook een expanderend heelal. Enkele jaren later werd op basis van waarnemingen verricht door Vesto Slipher en vervolgens door Edwin Hubble de expansie van het heelal bevestigd (zie afbeelding hieronder).

hubble_heelal

Toen Einstein zich realiseerde dat we niet in een statisch heelal leven, maar in een uitdijend heelal, begreep hij dat de Kosmologische Constante een fout van hem was en noemde hij dat de ‘grootste blunder van zijn leven’. Het wrange van dit alles is dat achteraf de Kosmologische Constante weer is gerehabiliteerd, want door de ontdekking in 1998 van de versnelde uitdijing van het heelal gebruiken de sterrenkundigen  lambda weer als afstotende factor, dit keer in de vorm van de zogenaamde donkere energie.’

Reacties

  1. Alleen al het feit dat het bij het verschrikkelijke DWDD is bij de verschrikkelijke omroep vara, u weet wel de antisemitische omroep van de weg met ons partij pvda, is al een reden om te wantrouwen wat er gezegd word.

    Het is ook spijtig dat zo’n mooi onderwerp bij die propaganda machine van de pvda is. Dat maakt het namelijk onmogelijk om te kijken voor mij. En het serieus te nemen, ookal is het waar

    En zegt ook genoeg over Robbert Dijkgraaf…………….. dat hij bij die verschrikkelijke mensen gaat zitten.

    einstein was een echte held in israel, hij zal zich om draaien in zijn graf als hij wist dat de jodenhaters bij de vara zijn ontdekkingen en geweldig brein misbruiken voor de kijkcijfers!!!!

  2. Peter, dit is een blog over sterrenkunde en ruimtevaart, dus wil je al je frustraties over omroepen, religie en politieke partijen daar buiten houden, geen off-topic onderwerpen graag.

  3. Uit de algemene relativiteits theorie kwam dat het heelal niet rusteloos was, het was inderdaad of krimpend of uitdijend. Dit kwam toendertijd alleen niet overeen met het idee dat het heelal statisch zou zijn. Mijn inziens kwam uit Einsteins berekeningen dat het heelal zou moeten inkrimpen onder de invloed van de zwaartekracht. Zodoende bedacht Einstein dat er nog een kracht moest zijn die de zwaartekracht precies genoeg tegenwerkte zodat het heelal statisch zou zijn, dit werd de kosmologische constante.

    Later bleek door de waarnemingen van meneer Hubble dat het heelal juist aan het uitzetten was, dus ging de kosmologische constante de prullenbak in.

Laat wat van je horen

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.