Leidse Muurformules

Leiden heeft een rijke historie aan natuurkundige ontdekkingen. Zo verdienden Heike Kamerlingh Onnes, Hendrik Lorentz en Pieter Zeeman hun Nobelprijs in de sleutelstad voor de ontdekking van supergeleiding en het Zeemaneffect. En bijvoorbeeld de brekingswet van Snellius staat al sinds begin zeventiende eeuw in schoolboeken over de hele wereld. Geïnspireerd door de prachtige muurgedichten die de Leidse binnenstad sieren, zorgen natuurkundigen Sense Jan van der Molen en Ivo van Vulpen dat er nu ook historische formules op de muren pronken. Ze realiseerden zich dat de schoonheid van een formule ook voelbaar is zonder hem precies te begrijpen, zoals we ook de rijkdom inzien van buitenlandse poëzie. De kunstenaars van stichting TEGENBEELD laten net als bij de muurgedichten ook voor dit project hun artistieke talenten spreken. Het project omvat uiteindelijk meer dan tien muurformules, waarvan er nu al zes te bewonderen zijn in het centrum van Leiden.


Einsteins veldvergelijking Map

Albert Einstein (1879-1955)

Uitleg: Einstein stelde dat elk object (van een planeet tot een appel) de ruimte om zich heen vervormt. Dit betekent dat objecten elkaar aantrekken--de bekende zwaartekracht--maar ook dat ze licht afbuigen. Sterrenlicht reist dus in een kromme baan langs een zwaar hemellichaam. Einsteins formule--de zogenoemde veldvergelijking van de algemene relativiteitstheorie--beschrijft hoe de ruimte wordt vervormd (linkerkant) door een object dat zich in de ruimte bevindt (rechterkant). Wiki

Leidse component: Einstein was bijzonder hoogleraar in Leiden en verbleef er geregeld enkele maanden om samen te werken met zijn Leidse collega's. Hoewel hij deze formule niet in Leiden heeft afgeleid, is de derde component--de kosmologische constante 'Λ'--een direct gevolg van discussies met de Leidse hoogleraar Willem de Sitter.


Brekingswet van Snellius Map

Willebrord Snel van Royen (Snellius) (1580-1626)

Uitleg: Een lichtstraal verandert van richting bij de overgang naar een ander medium, bijvoorbeeld van lucht naar water. Dat zorgt voor de optische illusie van een geknakt rietje in een glas limonade. De brekingsindices (n) van de betreffende media bepalen de hoek (θ) van afbuiging. Wiki

Leidse component: Snellius was hoogleraar in Leiden. Hij deed onderzoek in verschillende natuurwetenschappelijke vakgebieden, waaronder meetkunde en optica. Zo gebruikte hij als eerste triangulatie om de omtrek van de Aarde te meten en ontwikkelde hij zijn beroemde brekingswet.


Lorentzkracht Map

Hendrik Lorentz (1853-1928)

Uitleg: De Lorentzkracht (F) zorgt dat een geladen deeltje (q) afbuigt binnen een magneetveld (B). Binnen een elektrisch veld (E) voelt het deeltje ook nog een versnelling. Wiki

Leidse component: Lorentz was natuurkundig hoogleraar in Leiden. Hij deed hier een aantal belangrijke ontdekkingen. Zo leidde hij af dat objecten kleiner worden naarmate ze de lichtsnelheid naderen (Lorentzcontractie) en beschreef hij samen met Pieter Zeeman het Zeemaneffect, waarvoor ze de Nobelprijs ontvingen in 1902. Met zijn Lorentzkracht voorspelde hij dit effect al.


Oortconstanten Map

Jan Oort (1900-1992)

Uitleg: A minus B geeft de hoeksnelheid (vΘ/RΘ) van de Zon rond het centrum van de Melkweg. A plus B geeft de afname in snelheid (-[dv/dR]) van nabije sterren naarmate ze verder van het centrum af staan. Deze bleek verrassend laag, en gaf het startschot voor de zoektocht naar mysterieuze 'donkere materie' die tot op heden voortduurt. In tegenstelling tot hun losse componenten zijn de waardes van A en B te bepalen uit waarnemingen. Wiki

Leidse component: Oort was sterrenkundig hoogleraar in Leiden. Hij ontdekte hier onder meer de Oortwolk, een enorme verzameling kleine ruimteobjecten die om de Zon cirkelen in een baan van ongeveer 100.000 maal zo groot als die van de Aarde. Verder formuleerde hij de Oortconstanten, waaruit hij de omlooptijd berekende van onze Zon rond het centrum van de Melkweg: ruim 200 miljoen jaar.


Lorentzcontractie Map

Hendrik Lorentz (1853-1928)

Uitleg: De werkelijke lengte van een object is de oorspronkelijke lengte in stilstand (LΘ) maal een factor kleiner dan 1, die te maken heeft met zijn snelheid (v). Hoe sneller het object reist, hoe kleiner deze zogenoemde (inverse) Lorentzfactor en dus des te korter zijn lengte. Omgekeerd geldt ook: hoe sneller een waarnemer zelf reist, hoe kleiner alle stilstaande objecten in de omgeving worden. Einstein gebruikte de Lorentzcontractie in zijn Speciale Relativiteitstheorie. Wiki

Leidse component: Lorentz was natuurkundig hoogleraar in Leiden. Hij deed hier een aantal belangrijke ontdekkingen. Zo leidde hij af dat objecten kleiner worden naarmate ze de lichtsnelheid naderen (Lorentzcontractie) en beschreef hij samen met Pieter Zeeman het Zeemaneffect, waarvoor ze de Nobelprijs ontvingen in 1902. Met zijn Lorentzkracht voorspelde hij dit effect al.


Elektronspin Map

Samuel Goudsmit (1902-1978) en George Uhlenbeck (1900-1988)

Uitleg: Elektronen zijn kleine deeltjes die rond een atoomkern cirkelen. Naast elektrische lading en massa hebben ze nog een derde eigenschap die cruciaal is om hun gedrag te begrijpen: spin. De enige manier om spin helemaal correct te beschrijven is via de quantummechanica. Maar je kunt het je voorstellen als een elektron dat als een tol om zijn as draait--"to spin" betekent draaien in het Engels. De grootte van de spin van elektronen wordt gegeven door een halfmaal ℏ. (ℏ is de constante van Planck gedeeld door 2𝜋.) Het bijzondere is dat elektronen maar in twee versies voorkomen: ze draaien óf linksom (spin-down , ofwel Sz=-1/2ℏ), óf rechtsom (spin-up, ofwel Sz=+1/2ℏ). Wiki

Leidse component: Samuel Goudsmit en George Uhlenbeck promoveerden beiden aan de Universiteit Leiden. Tijdens hun promotie bedachten ze samen dat elektronen de eigenschap spin moeten hebben en dat die slechts in twee "smaken" (up en down) voorkomt.


Leiden Map