Klas 1/2/3

Klas 4/5/6

De wonderlijke wereld van natuurwetenschap en technologie. Presentatie: Michiel Huisman.

Header betacanon

Scheikunde

De bètacanon

Bekijk ook

Extra's

Schooltv biedt meer dan video's! Ontdek onze extra inhoud:

Ontvang jij de nieuwsbrief al? Blijf op de hoogte door je aan te melden en ontvang elke maand een nieuwsbrief naar keuze in je inbox!

Seks: het schijnt, dat het leven zonder kan, hoe zit dat? Seks ontstaat een paar miljard jaar geleden als bacteriën beginnen met het uitwisselen van genetisch materiaal. En dat is de essentie van geslachtelijke voortplanting en seks dus. Hoe en waarom seks is ontstaan is nog altijd een raadsel. 
Seksuele voortplanting heeft namelijk grote nadelen: het kost heel veel tijd en energie om de juiste partner te vinden en bovendien groeit een groep die zich seksueel voortplant vrij langzaam. Je hebt er tenslotte altijd twee nodig om een nieuwe te maken. En dat terwijl aseksuele voortplanting zoals klonen die nadelen niet heeft. Daar kun je het alleen af. Ondanks deze nadelen gebruiken de meeste complexere organismen zoals de mens toch nog steeds seks. 
Biologen noemen dit de paradox van seks. Hoe kan dat, wat is dan de zin van seks? Stel: ik zou mezelf kunnen klonen en mijn kinderen kunnen dat ook, dan lopen er vele generaties later nog steeds exacte kopieën van me rond. Zolang de omgeving niet verandert is dat geen probleem. Maar stel nou, dat er een epidemie uitbreekt, een virus waartegen mijn kloon niet bestand is, dan zouden ze in één keer allemaal uitsterven. En daar komt seks om de hoek kijken: bij iedere nieuwe generatie wordt hiermee het genetisch materiaal van twee ouders gemengd. Hierdoor ontstaat variatie. En dus is de kans groter, dat er een nageslacht rondloopt dat niet wordt geveld door dit virus. 
Een andere reden voor de paradox van seks is dat seks ook een sociale functie kan hebben. Dat geldt bijvoorbeeld voor de bonobo-aapjes en dat geldt ook zeker voor de mens. Seks hoeft bij ons niet persé iets te maken te hebben met voortplanting. Seksuele voortplanting heeft grote gevolgen. Bijvoorbeeld verschillen tussen mannen en vrouwen, uiteenlopend van eierstokken tot baardgroei. En het leidt ook tot pracht en praal in de natuur. 
Bovendien maakt het de vrouwtjes kieskeurig, ze hebben maar een beperkt aantal nakomelingen en dus moet de vader van goeden huize komen. En samen met het feit dat vrouwtjes maar af en toe vruchtbaar zijn, leidt het tot een pittige concurrentiestrijd onder de mannetjes. Dus ze ontwikkelen wapentuig als slagtanden en geweien om de ander uit te kunnen schakelen, soms zelfs met fatale afloop. Dus wat dat betreft is klonen voor een mannetje veel veiliger. Maar ook minder leuk.

De zin van seks

Seks is nodig voor de voortplanting. Maar sommige diersoorten kunnen zich ongeslachtelijk voortplanten. Wat is dan de zin van seks?

Voortplanten met nuttige hindernissen

Als ik dit ei loslaat, dan valt het op de grond. Dat weet iedereen. Daar heb je geen bètacanon voor nodig. Maar hoe dat nou precies komt, dat heeft Isaac Newton ontdekt. 
We gaan terug naar het jaar 1687. Sir Isaac Newton is Hoogleraar Wiskunde in Cambridge en hij vindt, dat zijn collega-wetenschappers Galileï en Kepler tot dan toe best indrukwekkend werk hebben geleverd, maar Newton is eigenwijs en hij is ervan overtuigd, dat hij het zelf beter kan. En hij komt ook met ingrijpende nieuwe theorieën over bijvoorbeeld de relatie tussen kracht en massa, en beweging, en over lichtbreking en kleuren, en hij vindt en passant nog even de spiegeltelescoop uit, maar het meest beroemd wordt Newton dankzij zijn theorie over de universele zwaartekracht. 
Het is een mooie dag, Newton zit buiten, althans, zo gaat het verhaal, en plotseling ziet hij een appel van de boom vallen. En die appel is het begin van een jarenlange studie naar de zwaartekracht. Een studie die hem zó fascineert, dat hij af en toe vergeet te eten en zelfs te slapen. Uiteindelijk bedenkt Newton, dat de zwaartekracht universeel is: alle materie trekt elkaar aan. En die aantrekkingskracht, die heeft te maken met de afstand en de massa, want hoe verder weg, hoe zwakker de aantrekkingskracht; en hoe zwaarder een object, des te groter is zijn aantrekkingskracht. 
Maar hoe kan het dan, dat er met de maan niet precies hetzelfde gebeurt als met mijn ei? Waarom komt de maan niet bovenop de aarde? Newton ontdekt, dat dat te maken heeft met de snelheid van de maan. Die snelheid zorgt ervoor, dat de maan om de aarde heen blijft draaien. Je kunt het vergelijken met deze emmer water: als ik ‘m omkiep, valt het water eruit. Maar als ik hem rondslinger, blijft het water erin zitten. De theorie over zwaartekracht is een goed voorbeeld van een universele wiskundige natuurwet: een wet die geldt voor de hele natuur zonder uitzondering. En juist in de tijd dat Newton leeft, de 17de eeuw, zijn veel wetenschappers op zoek naar zulke wetten. 
Tijdens deze wetenschappelijke revolutie worden de basisregels voor de moderne wetenschappen bepaald. Anders gezegd: er wordt vastgelegd wanneer iets wetenschap genoemd mag worden. En Newtons werk geldt als het ultieme voorbeeld van wetenschap. Het boek waarin hij publiceert over zwaartekracht geldt als het belangrijkste natuurkundige werk ooit. Newton zei ooit: “als ik verder heb gekeken dan een ander, dan komt dat alleen, omdat ik op de schouders van reuzen kon staan” en hij bedoelde daarmee, dat hij nooit zover was gekomen zonder het werk van zijn voorgangers. Sindsdien hebben heel veel wetenschappers op de schouders van de reus Newton gestaan.

Isaac Newton

Op aarde valt alles naar beneden. Maar in de ruimte bestaat zwaartekracht niet. Isaac Newton ontdekte hoe dit zit.

Vader van de zwaartekracht

Wat is de overeenkomst tussen een begonia, een hamster en de mens? Het antwoord is simpel, maar raar: we zijn allemaal familie! En de eerste die dat ontdekt is Charles Darwin. Hij legt in zijn Evolutietheorie een verbinding tussen alle organismen die op aarde leven, geleefd hebben en nog zullen leven. 
Het begint allemaal in 1831 aan boord aan het Britse onderzoeksschip The Beagle. Darwin is mee op expeditie en verzamelt planten, dieren, fossielen en gesteenten en hij doet daarbij twee bijzondere ontdekkingen: 1. hij vindt op de Galapagoseilanden 13 onbekende vogelsoorten die nergens anders voor lijken te komen en ten tweede vindt hij fossielen van zoogdieren die van dezelfde soort lijken, maar toch steeds net iets anders zijn. Ze vormen als het ware een reeks met het nog levende zoogdier als laatste in de rij. Tot dat moment denkt iedereen nog, dat plant- en diersoorten niet veranderen. Maar Darwin begint eraan te twijfelen. Hij vermoedt, dat de unieke vogelsoorten die hij op de eilanden vond zich wel eens ontwikkeld zouden kunnen hebben uit soorten van het vasteland. De soort zou dan dus wél veranderd zijn.
Pas jaren laten publiceert Darwin zijn evolutietheorie waarbij hij uitgaat van natuurlijke selectie. Simpel gezegd houdt het in, dat individuen met gunstige eigenschappen, denk bijvoorbeeld aan het hebben van heel veel haar in koude gebieden, meer kans hebben om te overleven en meer kleintjes voortbrengen. En je ziet vervolgens, dat veel van die kleintjes ook weer veel van die gunstige eigenschappen hebben. In dit geval worden ze dus lekker harig. En de harigen hebben in koude gebieden meer kans om te overleven dan de minder harigen. Dit noem je dus “natuurlijke selectie”. En deze selectie, die leidt tot aanpassing van individuen aan hun leefomstandigheden en tot de vorming van nieuwe soorten: de harige soorten.  
Het duurt tot de 20ste eeuw voordat de wetenschap Darwin definitief gelijk geeft. En dit gebeurt dankzij de ontdekking van het DNA, de drager van het erfelijke materiaal. DNA geeft overtuigende nieuwe bewijzen voor gemeenschappelijke afstamming.
De Evolutietheorie wordt al sinds Darwin gebruikt, bediscussieerd en misbruikt. De theorie wordt gebruikt bij onderzoek naar ziektes, gelovigen verzetten zich tegen de theorie, omdat die niet strookt met het idee dat God de wereld heeft geschapen, en nazi's misbruikten de theorie ter verantwoording van hun recht van de sterkste. Met biologie heeft dat natuurlijk niets te maken.

De evolutie

Wat is natuurlijke selectie? Door deze clip kom je het te weten!

De geschiktste leeft voort

Denk je aan Amsterdam, dan denk je mooie grachten, aan oude geveltjes, aan trams, voor mijn part denk je aan de Wallen, maar waar je niet zo snel aan denkt is hoe Amsterdam zo geworden is. Waarom trams, waarom grachten? En wat blijkt? De vorm van elke stad heeft voor een belangrijk deel te maken met zaken als mobiliteit, communicatie, hygiëne en energie. Kortom: met technische netwerken. Want als de technische mogelijkheden groeien, dan veranderen steden en dorpen mee. En dat geldt voor alle tijden. 
Neem bijvoorbeeld de Amerikaanse stad Chicago. De aanleg van het elektriciteitsnetwerk heeft enorme gevolgen gehad voor de vorm van deze stad. Kijk maar naar al die wolkenkrabbers. Zonder de uitvinding van de elektrische lift hadden deze nooit gebouwd kunnen worden. 
We maken een sprong naar de 17de eeuw: we zijn weer even terug in Amsterdam. De grachtengordel wordt aangelegd en niet alleen, omdat die grachten zo ontzettend mooi zijn, nee, ook in de 17de eeuw hebben technische zaken een grote invloed op de vorm van een gebied. Zo kan Amsterdam dankzij de grachten worden doorgespoeld en het water uit de slechte veenbodem kan samen met de ontlasting van de Amsterdammers op deze manier worden afgevoerd. 
Aan het einde van de 18de eeuw wordt het stoomgemaal uitgevonden. Ook een technische ontwikkeling met grote gevolgen voor hoe we wonen. Want dankzij het stoomgemaal kunnen we grote gebieden droogleggen en dat betekent meer ruimte om te wonen en te werken. 
Een eeuw later komt er een nieuwe vorm van riolering: ondergronds. En dat betekent, dat sommige grachten overbodig worden en dus worden ze gedempt. Denk bijvoorbeeld aan het Spui in Den Haag en het Zuiderdiep in Groningen. De techniek bepaalt dus van oudsher de vorm van steden en dorpen. En tegenwoordig zit die techniek steeds meer onder de grond. Denk bijvoorbeeld aan metro’s, glasvezel, elektriciteits- en telefoonkabels en natuurlijk het riool. En die ontwikkeling, die gaat maar door. En uiteindelijk zal de stad boven de grond steeds meer een afspiegeling worden van de infrastructuur onder de grond.

Ondergrondse infrastructuur

Steden en dorpen veranderen wanneer de technische mogelijkheden groeien. 

Hoe ontstaat een stad? 

Van lood goud maken. Je zou kunnen zeggen, dat scheikunde is ontstaan doordat mensen dat gingen proberen. En eigenlijk is dat ook helemaal niet zo’n gek idee, want lood en goud staan behoorlijk dicht bij elkaar in het Periodiek Systeem van de Elementen. Iedereen heeft zo’n tabel wel eens zien hangen in het scheikundelokaal, maar wat is dat nou precies? 
Om dat te begrijpen gaan we terug in de tijd. In de Oudheid is men er heilig van overtuigd, dat alles is opgebouwd uit een combinatie van water, lucht, vuur, aarde en ether. En eeuwenlang wordt hier niet aan getwijfeld. Maar in de 18de eeuw ontdekt de Fransman Lavoisier dat dit niet klopt. Hij ontdekt namelijk, dat water is op te splitsen in nog kleinere elementen, namelijk in waterstof en zuurstof. En hetzelfde geldt voor lucht, dat blijkt op te splitsen in zuurstof en stikstof. En hiermee is het bestaan van de elementen als bouwstenen van de wereld bewezen. 
In 1869, een eeuw later dus, heeft de Russische wetenschapper Mendelejev een bijzondere droom: hij droomt over een tabel met daarin alle elementen. En die nacht is het Periodiek Systeem geboren. Een tabel die alle verschillende elementen ofwel atomen rangschikt. Je kunt het vergelijken met het alfabet: zoals je met die 26 letters alle 5 miljoen Nederlandse woorden kunt maken, zo kun je met de pakweg 100 elementen uit het Periodiek Systeem alle 20 miljoen soorten moleculen maken. Je kunt met deze elementen dus alle materie bouwen. 
Het Periodiek Systeem is dus eigenlijk het alfabet voor ons hele universum. Neem bijvoorbeeld water: ik zou schrijven “w a t e r”, maar scheikundigen schrijven H2O, want dat molecuul bestaat uit waterstof, H, en zuurstof, O. En om precies te zijn uit twee atomen waterstof en één atoom zuurstof. En de vergelijking met het alfabet gaat overigens nog verder, want net zoals letters in woorden kun je atomen niet in een willekeurige volgorde achter elkaar plakken. 
In zijn tabel heeft Mendelejev de elementen met oplopende massa naast elkaar gezet, ze worden dus steeds zwaarder. En dat is nog niet alles: hij heeft de tabel zo gemaakt, dat elementen met dezelfde eigenschappen precies onder elkaar terecht zijn gekomen. En dit noemen we “groepen”. Het bijzondere is ook, dat het Periodiek Systeem niet alleen beschrijvend, maar ook voorspellend werkt. Je kunt dus aan de hand van de tabel voorspellen of en zo ja, hoe bepaalde elementen met elkaar zullen reageren. Van lood goud maken: dat kunnen we inmiddels! Alleen we doen het niet zo vaak en waarom? Tja, omdat het meer geld kost dan dat het goud oplevert. Maar het kan dus wel.

Periodiek systeem

Scheikunde lijkt soms net toveren. Toch zijn er ook in deze wetenschap duidelijke wetten.

Letters die de materie vormen

Op een dag krijgt god Bumba enorme buikpijn en hij braakt achtereenvolgens de zon, de maan, de sterren, de dieren en de mensen uit. Volgens een Afrikaanse stam, de Bushongo, is dit hoe het heelal is ontstaan. En zo vertelt elke cultuur, elke religie zijn eigen verhaal over het ontstaan van het heelal. Maar hoe zit dat volgens de wetenschap? 
In de afgelopen 100 jaar is dat dankzij berekeningen en experimenten in grote lijnen duidelijk geworden. We gaan 13,7 miljard jaar terug in de tijd en dit is het moment dat de “Oerknal” of de “Big Bang” wordt genoemd. En ruimte en tijd ontstaan en het heelal begint uit te dijen. Overigens is “Oerknal” een verwarrende benaming, want A. er was helemaal geen sprake van een harde knal en B. het is een langdurig proces: het heelal dijt nog steeds uit. We zitten nog middenin die explosie. 
Maar goed, we gaan nog even 13,7 miljard jaar terug in de tijd. Als het heelal een fractie van een seconde oud is, gebeurt er iets bijzonders: de uitdijing gaat ineens razendsnel. En we weten nu, dat dat komt door een energieveld dat het universum vult. Maar wat dat precies is, dat weten we nog niet. Het heelal is op dat moment gevuld met iets wat een “Oersoep” genoemd wordt. 
Stel je je daarbij een enorme soep voor die gevuld is met licht, waterstof, helium en een mysterieuze donkere materie. In die soep zitten hele kleine rimpelingen. En door de zwaartekracht trekken die rimpels samen. En dan volgt er een lastig traject dat ik je nu even zal besparen, maar uiteindelijk is alle structuur, bijvoorbeeld de zon, de maan, de sterren en wijzelf, ontstaan uit die rimpels. 
Over het verleden van het heelal is intussen dus redelijk veel bekend, maar over de toekomst kunnen we alleen maar speculeren. Zoals het er nu naar uitziet, zal de uitdijing van het heelal nooit stoppen. In de moderne wetenschappelijke versie van het ontstaan van het universum zijn de rollen van goden dus vervangen door natuurkundige processen. Waar het heelal zo’n 13,7 miljard jaar over heeft gedaan is in minder dan 100 jaar grotendeels ontcijferd. Maar er blijven nog veel mysteries over…

De oerknal 

Elke cultuur en religie heeft zijn eigen verhaal over het ontstaan van het heelal. Maar wat zegt de wetenschap hierover?

Hoe is het heelal ontstaan?

Het speelt de hoofdrol in menig politieserie en het bepaalt wie jij en ik zijn. Ik heb het over DNA. Maar wat is dat nou precies? Simpel gezegd is DNA de belangrijkste drager van erfelijke informatie in alle mensen, dieren en planten. Het bevat de code voor de erfelijke eigenschappen zoals bijvoorbeeld de kleur van je ogen. In de jaren ’50 van de vorige eeuw ontdekken de wetenschappers Watson en Crick dat DNA eruitziet als een dubbele helix: twee strengen draaien om elkaar heen als de leuningen van een wenteltrap en de treden van die trap worden gevormd door vier basen: A, C, T en G. Twee van die basen gaan steeds een verbinding met elkaar aan en vormen zo als het ware een traptree. En die hele wenteltrap, dat is DNA.
Maar wat heeft dat nou te maken met wie je bent of hoe je eruitziet? Het draait daarbij allemaal om eiwitten. Eiwitten bepalen de belangrijkste eigenschappen van de mens: de kleur van je ogen, het bepaalt je bloedgroep, je verstandelijke vermogens. En de aanmaak van die eiwitten, dat wordt geregeld door DNA. Hoe zit dat dan? Eiwitten zijn opgebouwd uit reeksen aminozuren. Een aminozuur bestaat uit drie opeenvolgende basen uit het DNA. Dus heel kort door de bocht: DNA bestaat uit heel veel basen en drie basen vormen een aminozuur, een reeks aminozuren vormt een eiwit en die eiwitten bepalen je eigenschappen. 
Invloeden van buitenaf zoals zonlicht en sigarettenrook kunnen het DNA zo beschadigen, dat de basenvolgorde verandert. Vaak wordt dit door de cel zelf hersteld, maar die verandering in het DNA kan ook blijvend zijn. Soms ten goede, maar vaak leidt dit tot ziektes en ontwikkelingsstoornissen. DNA speelt tegenwoordig een belangrijke rol in forensisch onderzoek. Komt het DNA van de verdachte overeen met het gevonden DNA-spoor op de plaats delict? 
Zo kan een enkele haar doorslaggevend zijn om iemands schuld te bewijzen. En dan is er ook de veelbesproken gentherapie waarbij een defect stukje DNA wordt vervangen door een gezond stukje DNA. En misschien dat hiermee sommige erfelijke ziektes in de toekomst geheel zullen verdwijnen. De kennis van DNA wordt ook gebruikt in de voedseltechnologie, om producten groter, lekkerder en sterker te maken. Het is nu nog controversieel, maar misschien helpt deze kennis ooit bij het oplossen van het wereldvoedselprobleem.

De opbouw van DNA

DNA bepaalt je erfelijke eigenschappen: je haarkleur bijvoorbeeld. Maar DNA wordt ook gebruikt in forensisch onderzoek. Hoe werkt dat precies en hoe ver kun je gaan?

Aminozuren en eiwitten

Groene energie, energieverslindend, ik heb zo weinig energie, we gebruiken de term energie de hele dag door, maar wat betekent het nu precies? Een exacte definitie van energie is niet makkelijk te geven. Het is eigenlijk het vermogen om een situatie te veranderen. Anders gezegd: de potentie om arbeid te verrichten. 
Je komt energie in heel veel verschillende vormen tegen: een batterij laat een lampje branden, kolen zorgen voor warmte en ook in de natuur wordt de hele dag door energie omgezet. Zo wordt zonlicht via planten en algen overgedragen aan andere organismen. En wat dan altijd geldt is de eerste hoofdwet van de thermodynamica, de Wet van Behoud van Energie, één van de belangrijkste wetten van de natuur. En die stelt, dat bij de omzetting van de ene energievorm in de andere er netto geen energie verloren gaat of bijkomt. 
En toch lukt het ons niet om alle energie te gebruiken. Een machine die zichzelf eeuwig in beweging houdt, een perpetuum mobilé, is nooit gevonden. Hoe kan dat? Kijk bijvoorbeeld naar een stoommachine: het doel is om warmte uit steenkool om te zetten in beweging. Het blijkt, dat dat maar met een deel van de warmte gebeurt. De rest gaat over in wrijving en restwarmte en die zijn niet erg bruikbaar. 
Twee belangrijke namen in het onderzoek naar energie zijn James Joule en William Thompson. Thompson introduceert de term energie en James Joule leent zijn achternaam aan de eenheid waarin energie doorgaans gemeten wordt. Eén Joule is de arbeid die nodig is om 0,1 kilo vanaf de grond een meter omhoog te tillen. Op voedsel wordt de hoeveelheid energie vaak aangegeven op een andere manier: met calorieën. Eén calorie is de hoeveelheid energie die nodig is om een milliliter water één graad op te warmen. 
Het energieverbruik is sinds de Industriële Revolutie enorm toegenomen. In Nederland ligt het verbruik per hoofd van de bevolking op 600 miljoen Joule per dag. Dat is dus 600 miljoen keer 0,1 kilo vanaf de vloer naar één meter hoog te tillen. In Amerika is dat bijna het dubbele. 
De meeste energie is afkomstig uit de verbranding van steenkool, aardolie en aardgas: fossiele brandstoffen. Ze zijn miljoenen jaren geleden gevormd uit de resten van planten. Je zou ze dus kunnen zien als een voorraad zonne-energie van heel lang geleden. Maar die voorraad, die is eindig. En daarom wordt er druk gezocht naar energiebesparing en alternatieve energiebronnen. Denk hierbij aan zonnecellen, windturbines, waterkrachtcentrales, kernenergie. Ja, of zouden we gewoon elke dag zelf 600 miljoen keer 0,1 kilo een meter op kunnen tillen?

Vormen van energie

Mensen verbruiken energie. Calorieën, maar ook brandstoffen als elektriciteit en gas. Er zijn dus verschillende vormen van energie. 

Calorieën, elektriciteit en kernenergie

Beroemd omdat hij de natuurkunde op zijn kop zet en misschien nog wel beroemder, dankzij zijn warrige haardos: Albert Einstein. We kennen hem van veel theorieën en formules, en filosofische standpunten. Maar twee springen er echt uit. 
De eerste is het lichtkwantum. Simpel gezegd houdt dit in, dat licht in kleine pakketjes energie, kwanta, wordt uitgestraald. Maar beroemder is Einstein dankzij zijn relativiteitstheorie. Zo’n woord wat veel mensen kennen, maar minder mensen weten wat het precies inhoudt. 
Het is een lastige theorie, maar ik zal proberen het uit te leggen. Stel: ik sta op een perron en ik laat per ongeluk een ei vallen. Ho. Nou, dan valt dat ei recht voor mijn voeten. Dat is logisch, want ik sta gewoon stil. Maar nu sta ik in een rijdende trein. Weer laat ik een ei vallen en weer valt het ei recht voor mijn voeten. De wetten van de natuurkunde zijn altijd hetzelfde, hoe snel je je ook beweegt. En dus is de lichtsnelheid ook altijd hetzelfde, of je die nu meet vanuit een rijdende trein of vanaf het perron. 
En dan nu het moeilijkste deel: Einstein ontdekt, dat de lichtsnelheid in de rijdende trein en op het perron alleen maar gelijk kunnen zijn als de tijd in de trein langzamer gaat dan op het perron. Hij ontdekt, dat ruimte en tijd geen vaststaande dingen zijn. In zijn relativiteitstheorie is alles opeens relatief. Of je nou kijkt naar de lengte van meetlatten of het tempo van klokken. En wat hier lastig aan is, is dat het tegen je intuïtie ingaat, maar misschien maakt het het makkelijker om simpelweg te onthouden, dat alles relatief is. 
Dit inzicht zet in 1905 de wetenschap totaal op zijn kop. Begrippen en wetten waar iedereen tot dan toe in gelooft moeten opnieuw bekeken worden en soms is het zelfs nodig om ze aan te passen. En dankzij de Relativiteitstheorie kan Einstein ook de formule E = MC2 bedenken. De formule die het gebruik van kernenergie mogelijk maakte. E = MC2 wil zeggen, dat energie gelijk is aan de massa M maal de lichtsnelheid C in het kwadraat. En omdat de lichtsnelheid heel groot is, namelijk 300.000 kilometer per seconde, komt weinig massa dus al overeen met heel veel energie. En zo kan een atoombom uit minder dan één gram massa al voldoende energie halen om in 1945 de Japanse stad Hiroshima volledig te verwoesten.
Einstein heeft de wetenschap ver vooruit geholpen, maar hij heeft ook onopgeloste problemen achtergelaten. Zo zijn zijn theorieën over kwanta en zwaartekracht met elkaar in tegenspraak. Einstein kwam hier zelf ook niet uit. En nog steeds is dit één van de meest complexe problemen van de natuurkunde. Ik wou, dat ik de oplossing had!

Albert Einstein

Alles is relatief. Albert Einstein bedacht de relativiteitstheorie waarmee hij ontdekte dat ruimte en tijd geen vaststaande dingen zijn. 

Man van ruimte en tijd

Minder dan één gram massa verwoest een complete stad. Dat is wat er gebeurt in augustus 1945 met Hiroshima: een atoombom maakt dan uit minder dan één gram materie genoeg energie los om op slag 80.000 mensen te doden. In de jaren erna sterven nog eens 60.000 mensen aan de gevolgen van de bom. 
Hoe kan zo weinig nou zo verwoestend zijn? Dat kunnen we verklaren aan de hand van de formule die Albert Einstein in 1905 publiceert: E = MC2, dat zoveel wil zeggen als dat de energie gelijk is aan de massa M maal de lichtsnelheid C in het kwadraat. En omdat de lichtsnelheid zo hoog is, namelijk 300.000 kilometer per seconde, staat weinig massa gelijk aan heel veel energie, en zo kon Hiroshima dus compleet verwoest worden met minder dan één gram uranium. 
Het omzetten van massa in energie kan op twee manieren: je hebt kernfusie en kernsplijting. Dat klinkt moeilijker dan het is. Bij kernfusie smelten twee lichtere atoomkernen samen: een fusie, dus ze vormen samen één nieuw atoom en dat is lichter dan de twee voorgangers bij elkaar. Er blijft dus massa over. En die overgebleven massa wordt omgezet in energie. 
Bij kernsplijting gebeurt het tegenovergestelde: een zware atoomkern wordt gesplitst in twee lichtere. En samen zijn deze lichter dan het eerste atoom. Weer blijft er dus massa over die wordt omgezet in energie. Atoombom. De atoomboom, ook wel “kernbom” genoemd, is een voorbeeld van kernsplijting. Hij wordt tot ontploffing gebracht door twee stukken uranium tegen elkaar aan te schieten. Hierdoor splijten de atoomkernen en dit leidt tot een kettingreactie waarbij het splijten van de eerste kern meerdere nieuwe splijtingen veroorzaakt. En zo komt in korte tijd heel veel energie vrij. 
Einstein realiseert zich hoe gevaarlijk de atoombom kan zijn en hij richt zich aan het begin van de Tweede Wereldoorlog samen met andere wetenschappers tot de president van de Verenigde Staten: Franklin D. Roosevelt. Ze zijn bang, dat de Duitsers weten hoe je een atoombom moet maken en vragen om geld voor onderzoek om de Duitsers voor te zijn. Uiteindelijk steekt Roosevelt twee miljard Dollar in het Manhattan Project. 130.000 mensen werken samen aan de ontwikkeling van een kernbom. De bommen die later gebruikt worden tegen Japan. 
Na de oorlog blijkt, dat de Duitsers helemaal nooit dichtbij een werkende atoombom zijn geweest, maar de bewuste bom bestaat sinds de oorlog dus wel, tientallen jaren proberen Amerika en Rusland de grootste en slimste atoombommen te bouwen om elkaar af te schrikken: de Koude Oorlog. De twee kernbommen op Japan en de vele kernproeven daarna maken duidelijk hoe gevaarlijk radioactieve straling kan zijn. Zo is de bevolking van Hiroshima nu nog steeds minder vruchtbaar. Maar zoals zo vaak is er ook een andere kant: de verwoestende straling kan ook positief gebruikt worden, bijvoorbeeld bij de bestrijding van kanker.

Gevolgen van de atoombom op Hiroshima

Radioactieve straling kan heel gevaarlijk zijn, hoe gevaarlijk blijkt wel uit de gevolgen  van de atoombom op Hiroshima.

Doden met een gram uranium

Header slingers

Schrijf je in de voor de maandelijkse nieuwsbrief voor het laatste Schooltv PO-nieuws

Nieuwsbrief PO

Blijf op de hoogte van het laatste Schooltv-nieuws voor VO.

Nieuwsbrief VO

Contact

Schooltv Help

Veelgestelde vragen

Schooltv maakt educatieve content voor het onderwijs, bestaande uit video's en interactief materiaal. Altijd bij de les!

Over Schooltv

Over Schooltv.nl

Schooltv.nl is een videodatabase, gevuld met educatieve en informatieve videoclips, filmpjes, fragmenten, liedjes, animaties, lesvideo’s afleveringen, TV-programma’s, televisieseries, videoverzamelingen en afspeellijsten.