De relativiteitstheorie van Albert Einstein heeft de manier waarop we nadenken over de wereld om ons heen diepgaand veranderd. Hoewel de theorie voor veel niet-natuurkundigen omgeven is door mysterie en raadsels zijn de ideeën en consequenties ervan op veel plekken doorgedrongen in onze cultuur (‘alles is relatief’, zwarte gaten) en toepassingen zoals de GPS locatiebepaling worden elke dag door miljoenen mensen gebruikt.
In dit vak behandelen we de grondbeginselen van de theorie zoals de eindigheid van de lichtsnelheid (die bovendien voor elke waarnemer hetzelfde blijkt te zijn), leren we dat ruimte en tijd nauw met elkaar verbonden zijn en leren we de vier-dimensionale ruimte-tijd te visualiseren. We bestuderen de vreemde consequenties zoals lengtecontractie en tijddilatatie en leren er mee werken. Ook de beroemde tweelingparadox komt voorbij. Dit leidt ook tot filosofische puzzels over de aard van tijd en over relativiteit in bredere zin: is het verstrijken van de tijd een illusie? Is alles inderdaad relatief of is er ook ruimte voor objectiviteit? Het uitbreiden van het relativiteitsprincipe naar de zwaartekracht brengt ons van de speciale naar de algemene relativiteitstheorie met fascinerende implicaties zoals de kromming van ruimte-tijd, tijdreizen, het afbuigen van licht en het bestaan van zwarte gaten en zwaartekrachtsgolven. Ook hier komen diepere filosofische vraagstukken om de hoek kijken, bijvoorbeeld over het begrip van een dynamische ruimte-tijd die niet meer een container voor materie is maar ook zelf effect op die materie heeft.
Aan het eind van deze cursus is de student in staat om de principes van de relativiteitstheorie te beschrijven en kent en begrijpt de student de consequenties zoals tijddilatatie en lengtecontractie. De student kan een ruimte-tijd diagram te construeren om de effecten van deze tijddilatatie en lengtecontractie te visualiseren en begrijpt dat zwaartekracht hetzelfde is als de kromming van de ruimte-tijd. Daarnaast heeft de student inzicht gekregen in de consequenties van Einsteins theorieën op ons conceptuele begrip van ruimte en tijd.
De behandeling van zowel de speciale als de algemene relativiteitstheorie in dit vak is grotendeels conceptueel, waarbij we zo weinig mogelijk wiskunde zullen gebruiken. Er is ook ruimte voor experimentele waarnemingen die de relativiteitstheorie ondersteunen, zoals de ontdekking van de zwaartekrachtsgolven en experimenten met elementaire deeltjes die in andere vakken van de minor terug zullen komen. We onderzoeken waar de relativiteitstheorie in onze samenleving en cultuur terugkomt en een deel van de colleges zal zich richten op de filosofische aspecten en consequenties van de theorie.