Heb je je ooit afgevraagd of het mogelijk is om met lichte snelheid te reizen? Misschien zouden we, met de nodige technologie om ons te helpen deze snelheid te bereiken, ooit naar de rand van het universum kunnen vliegen en zien wat erachter ligt?
Een beetje theorie
De lichtsnelheid in een vacuüm is een constante die we vrij nauwkeurig kennen: licht beweegt bijvoorbeeld met een snelheid van 299.792.458 meter per seconde. Dit is de voortplantingssnelheid van alle elektromagnetische velden in een vacuüm, inclusief radiogolven, infrarood, ultraviolet, röntgenstraling en gammastraling.
Volgens Einsteins speciale relativiteitstheorie kan niets sneller reizen dan licht. Onder normale omstandigheden beweegt licht voor ons echt ogenblikkelijk. We hebben bijvoorbeeld geen tijd om te zien hoe fotonen worden gereflecteerd door objecten en geabsorbeerd door oppervlakken in de kamer wanneer het licht is uitgeschakeld - dit gebeurt zo snel.
De lichtsnelheid in de lege ruimte (vacuüm) is niet afhankelijk van de relatieve snelheid tussen de bron en de waarnemer. Sommigen geloven dat deze bewering in strijd is met het gezond verstand, maar dit is precies wat experimenteel is aangetoond. Het meest bekende experiment werd aan het eind van de 19e eeuw uitgevoerd door natuurkundigen Albert Michelson en Edward Morley. Ze ontdekten dat de lichtsnelheid in alle richtingen hetzelfde is, ongeacht het feit dat de aarde zelf door de ruimte beweegt.
Albert Michelson.
Promotie video:
Man en snelheid
Mensen houden absoluut van snelheid. Omdat het wiel werd uitgevonden en snelheid niet langer werd bepaald door de kracht van onze benen, wilden we steeds sneller bewegen. Hoe sneller een persoon beweegt, hoe aangenamer hij wordt (hoewel het de moeite waard is om op te merken dat hoge snelheden voor sommige mensen beangstigend zijn). Tegenwoordig is de mensheid erin geslaagd ongelooflijk snelle vliegtuigen, ultrasnelle jagers, supersnelle hogesnelheidstreinen, enzovoort te ontwikkelen. Het universum heeft echter iets sneller in petto dan alles wat we hebben bereikt - licht.
Dus, misschien vroegen sommigen van jullie zich op een avond na een zware dag, zittend met een flesje bier of een mok thee, af hoe het zou zijn om met de snelheid van het licht te bewegen.
Wat gebeurt er als we bewegen met de snelheid van het licht?
Een persoon die met de snelheid van het licht beweegt, zal tijdverwijding ervaren. Voor hem zal de tijd langzamer verstrijken in vergelijking met iemand die stilstaat. Bovendien zal hun gezichtsveld sterk veranderen. Voor een persoon die beweegt met de snelheid van het licht, zal het universum verschijnen in de vorm van een tunnel voor het apparaat waarop hij reist. Overweeg dit opwindende idee.
Tot de 20e eeuw was de wereld overtuigd van de juistheid van Isaac Newton's opvattingen over objecten en zwaartekracht. In de jaren 1900 nam echter niemand minder dan Albert Einstein het roer over en veranderde de wereld voor altijd.
Albert Einstein geeft een lezing in Wenen in 1921.
De door hem voorgestelde relativiteitstheorie verhelderde veel kwesties met betrekking tot massa en energie. De gelijkwaardigheidsvergelijking van massa en energie bewees dat massa en energie uitwisselbaar zijn, dat wil zeggen dat de ene in de andere kan worden omgezet - en vice versa. Hij suggereerde ook dat er niet één standaard referentiekader is. Alles is zelfs de tijd relatief. Toen begon hij te begrijpen dat de lichtsnelheid constant is en niet afhankelijk is van de waarnemer. Dus als een persoon beweegt met 50% van de lichtsnelheid in dezelfde richting als het licht, dan zal de lichtstraal er voor hem hetzelfde uitzien als voor een stilstaande persoon.
Wat betreft de gelijkwaardigheid van massa en energie, in een notendop, dit betekent dat als een object 10% van de lichtsnelheid beweegt, zijn massa met 0,5% van zijn oorspronkelijke massa zal toenemen. Tegelijkertijd, als een object beweegt met 90% van de lichtsnelheid, zal zijn massa verdubbelen.
Kunnen we reizen met de snelheid van het licht?
Nee, we kunnen niet met lichte snelheid bewegen. Het punt is dat bij beweging met de lichtsnelheid de massa van een object exponentieel toeneemt. Stel je het volgende voor: de lichtsnelheid is bijna 300 duizend kilometer per seconde, en wanneer een object met die snelheid beweegt, wordt zijn massa oneindig. Daarom zal het oneindige energie kosten om dit object te verplaatsen (onthoud de gelijkwaardigheid van massa en energie), wat buitengewoon onpraktisch is.
Ruwweg gesproken is het om deze reden dat geen enkel object kan bewegen met de lichtsnelheid (behalve het licht zelf) of sneller.
Wat betreft de beweging bijna met de lichtsnelheid, zeg maar 90% ervan, dan zullen we interessante observaties hebben.
Bewegen (bijna) met de snelheid van het licht
Allereerst zal een persoon die met zo'n snelheid beweegt, tijdverwijding ervaren. De tijd zal voor hem langzamer verstrijken dan voor iemand die stilstaat. Als een persoon bijvoorbeeld beweegt met 90% van de snelheid van het licht, dan wanneer er 10 minuten verstrijken voor hem, gaan er 20 minuten voorbij voor een persoon die stilstaat.
Een diagram dat de kromming van de tijd weergeeft wanneer deze de lichtsnelheid nadert.
Het is de moeite waard om de belangrijkste veranderingen in het gezichtsveld te vermelden. Voor een persoon die - waar dan ook - beweegt met 90% van de lichtsnelheid, zoals hierboven vermeld, zal het universum eruitzien alsof hij ernaar kijkt door het raam voor zijn ruimtevaartuig. De sterren die hij nadert, worden blauw weergegeven en de sterren die achterblijven, worden rood weergegeven. Dit komt doordat lichtgolven van sterren ervoor samenklonteren, waardoor het object blauw lijkt, en lichtgolven van achtergebleven sterren rekken uit en worden rood, waardoor het extreme Doppler-effect ontstaat.
Na het overwinnen van een bepaald punt, zou een persoon in duisternis duiken, aangezien de golflengten die in zijn ogen vallen buiten het zichtbare spectrum zouden vallen.
Natuurlijk, zelfs met alle onpraktischheden en obstakels die gepaard gaan met reizen met de snelheid van het licht (of dichtbij), zou dit zeker weer een avontuur worden.
Vladimir Guillen
