De lichtsnelheid is een van de belangrijkste constanten in de natuurkunde. De Deense astronoom Olaf Roemer schatte voor het eerst de lichtsnelheid in 1676. De wetenschapper die echter vaststelde dat het licht was dat de bovengrens van de haalbare snelheid in ons universum bepaalt, gelijk aan bijna 300.000 kilometer per seconde, was precies Albert Einstein. En toch is volgens dezelfde Einstein-theorie alles in dit universum relatief, inclusief beweging. Dit dwingt ons op zijn beurt om een volkomen logische vraag te stellen: wat is de snelheid van het tegenovergestelde van licht - duisternis?
We zijn verre van de eersten die deze vraag stellen, maar het Gizmodo-portaal besloot er dieper op in te gaan en wendde zich bij deze gelegenheid tot een van de meest gerespecteerde en beroemde wetenschappers, onderzoekers, theoretici, experts op het gebied van zwarte gaten en kwantumfysica. Interessant is dat ze hierover geen consensus hebben. Sommigen geloven dat duisternis dezelfde snelheid kan hebben als licht. Anderen geloven dat het oneindig langzamer kan zijn. Weer anderen zijn er zeker van dat alles zal afhangen van het standpunt van waaruit u naar deze kwestie kijkt.
George Masser
Redacteur van tijdschriften Scientific American en Nautilus, auteur van Creepy Action at Distance: A Phenomenon Redefining Space and Time. Betekenis van het fenomeen in Black Hole Theory, The Big Bang Theory en The Theory of Everything, evenals The Complete Guide to String Theory for Idiots
'De snelheid van de duisternis? Het eenvoudigste antwoord is dat de snelheid van de duisternis gelijk is aan de snelheid van het licht. Schakel de zon uit en onze lucht wordt acht minuten na dit punt donker. Maar dat is een saai antwoord! Nee echt! Ten eerste, wat we vroeger de "lichtsnelheid" noemden, is de voortplantingssnelheid, en dit is niet altijd de doorslaggevende factor. Een schaduw die op een landschap valt, wordt geworpen door objecten. En de eigenaardigheid van deze objecten, evenals de afstand tot hen, zal bepalen hoe snel het zal vallen.
Zo verlicht een zwaailichtspot met regelmatige tussenpozen zijn omgeving. De relatieve snelheid van verduistering van de omgeving neemt echter toe met toenemende afstand tot de vuurtoren zelf. Als je ver genoeg van de vuurtoren verwijderd bent, zal de schaduw je sneller inhalen dan de snelheid van het licht. Hetzelfde gebeurt bijvoorbeeld met neutronensterren in de ruimte. Met andere woorden, in dit geval betekent de lichtsnelheid slechts een vertraging. Ook al is het baken direct op jou gericht, je ziet het licht niet direct, maar met enige vertraging. Dit heeft echter op geen enkele manier invloed op de gang van zaken die u zult zien terwijl u in uw plaats bent.
Promotie video:
Maar bestaat er zelfs zoiets als duisternis? Om precies te zijn, er is een concept, maar is er zelf ook een fenomeen? Zelfs als je de zon "uitschakelt", zal de aarde niet in volledig ondoordringbare duisternis storten. Licht van sterren, nevels en zelfs de oerknal zelf zal in dit geval uw hemel verlichten. De planeet zelf en alles erop, inclusief ons lichaam, zenden ook licht uit. En het zal zichtbaar zijn in het infrarood. Zelfs als je op de een of andere manier een manier hebt gevonden om de zon 'uit te schakelen', zelfs dan zal ze bijna voor altijd een bepaald niveau van gloed uitstralen. Voor uw eeuw en voor vele eeuwen die komen, zal er zeker genoeg zijn. Dat wil zeggen, zolang we de kans hebben om te zien, zullen we zien. Geen enkele optische sensor kan volledige duisternis detecteren, want zelfs als er geen lichtbronnen in de buurt zijn,de beschikbare kwantumfluctuaties zullen ook zeer lichte lichtflitsen produceren. Of neem zwarte gaten - de donkerste van de vermeende objecten. Zelfs zij zijn in staat om een bepaald percentage licht uit te stralen, volgens sommige theorieën. In de natuurkunde overwint licht, in tegenstelling tot de sfeer van interpersoonlijke relaties, altijd de duisternis.
Duisternis is geen fysieke categorie, maar eerder een relatieve toestand. Niet eens dat. Dit is een subjectieve perceptie van de staat. Fotonen kunnen al dan niet worden gereflecteerd, netvliescellen kunnen geheugenprocessen op gang brengen, maar ze kunnen het subjectieve gevoel van duisternis niet verklaren, net zoals golven door niets anders kunnen worden weergegeven dan onze ervaring van het waarnemen van kleur of geluid. Onze subjectieve ervaring verandert van tijd tot tijd, maar individuele delen van deze ervaring liggen buiten de tijd. En in die zin kunnen we zeggen dat de duisternis zelf geen snelheid heeft.
Wat is snelheid in algemene zin? En bestaat het überhaupt? Het veronderstelt de aanwezigheid van een bepaalde ruimte waarin het kan worden gemeten. Veel wetenschappers die met kwantumfysica werken - een wereld waar de gebruikelijke concepten van de gewone fysica vaak nutteloos worden - geloven dat de ruimte zelf een van de afgeleiden is van een meer fundamenteel niveau van de werkelijkheid, waar concepten als positie, afstand of hetzelfde niet bestaan. snelheid.
Avi Loeb
Hoogleraar astrofysica aan de Harvard University, oprichter van het Black Hole Initiative (BHI)
“Materie die naar het midden van het zwarte gat wordt aangetrokken, bereikt een snelheid die dicht bij de snelheid van het licht ligt. Alles wat binnen de zogenaamde zwarte gatenhorizon valt, kan niet ontsnappen. Zelfs licht is voor altijd verzegeld binnen de waarnemingshorizon. Met dit in gedachten kunnen zwarte gaten worden gezien als een soort gevangenissen van eeuwige duisternis. Maar dit is niet het geval.
Een ster als de zon kan in een gasstroom worden omgezet als hij naast een enorm zwart gat passeert, zoals dat in het centrum van ons Melkwegstelsel, waarvan de massa 6 miljard zonsmassa's is.
Wanneer materie echter in een zwart gat valt, kan het wrijving met elkaar veroorzaken en opwarmen. Het eindresultaat van deze wrijving is straling. Als de mate van aangroei (het proces van massa-increment) hoog genoeg is, kan de druk van de uitgaande straling mogelijk voorkomen dat extra omgevingsmateriaal valt. Veel van de meest massieve zwarte gaten in het heelal, met een massa van miljarden zonnen, hebben de hoogst mogelijke aanwaspercentages."
Neil DeGrasse Tyson
Astrofysicus, Ph. D. in natuurkunde, schrijver, popularisator van de wetenschap, directeur van het Hayden Planetarium van het American Museum of Natural History in Manhattan. Gastheer van de populaire wetenschappelijke serie "Space: Space and Time"
“De snelheid van de duisternis betekent … Gezien het feit dat de duisternis zelf het resultaat is van het ophouden van licht? Als de lichtsnelheid wordt weergegeven door een constante, dan is de snelheid van de duisternis exact de tegenovergestelde constante van de lichtsnelheid. Als licht een vector is, heeft het grootte en richting, dan … als we het over zijn negatieve waarde hebben, zullen we het hebben over zijn tegengestelde richting. De duisternis is in dit geval de tegenovergestelde richting, niet de directe. Ik zou zeggen dat duisternis de tegenovergestelde negatieve waarde heeft voor de lichtsnelheid."
Sara Caudill
PhD van het Leonard E. Parker Center for the Study of Gravity, Cosmology, and Astrophysics, University of Wisconsin-Milwaukee
“De zwaartekracht van zwarte gaten is zo groot dat zelfs licht er niet aan kan ontsnappen als het eenmaal binnen de straal van zijn waarnemingshorizon komt - onzichtbare grenzen die een point of no return creëren. Omdat zwarte gaten zo'n sterke zwaartekracht hebben, worden waarnemingen buiten dit sterke zwaartekrachtveld beïnvloed door het effect van tijddilatatie.
Stel dat ver van het zwarte gat een externe waarnemer is die een lichtgevend object in het zwarte gat ziet vallen. Vanuit het standpunt van de waarnemer zal dit lichtgevende object eerst zijn snelheid vertragen, en dan "uitgaan", zo zwak dat het onmogelijk zal zijn om het te zien. De waarnemer zal niet eens kunnen zien hoe het object de grens van de waarnemingshorizon overschrijdt.
Als we de situatie bekijken vanuit het oogpunt van materie die in dit zwarte gat valt. Stel je nu een zwart gat voor, omringd door een wolk van gloeiend gas. Deze wolk werd gevormd door een uit elkaar gescheurde ster die te dicht langs dit zwarte gat ging. Deze gaswolk zal verschijnen als een afgeplatte schijf, ook wel accretieschijf genoemd. Het gas van deze schijf zal dus uiteindelijk volledig worden opgenomen door het zwarte gat, maar dit zal niet direct gebeuren.
Het feit is dat er een snelheidslimiet is die afhangt van de kracht van de stralingsdruk van het verwarmde gas, die de werking van de interne zwaartekracht van het zwarte gat zelf zal weerstaan. Uiteindelijk, zodra al het gas door het zwarte gat is opgenomen, zal de omvang ervan toenemen. Als we bijvoorbeeld een zwart gat nemen, waarvan de oorspronkelijke massa 10 keer de massa van onze zon zal zijn, en de snelheid van zijn massa-aangroei zijn maximale limiet zal bereiken (de zogenaamde Eddington-limiet), dan zal de massa van dit zwarte gat over ongeveer een miljard jaar een massa van 100 miljoen bereiken. keer groter dan de massa van onze zon”.
David Reice
Wetenschappelijk supervisor van het Laser Interferometric Gravitational Wave Observatory (LIGO)
“In wezen hangt alles ervan af of je de materie bent die wordt geabsorbeerd door de eindeloze afgrond van een zwart gat, of dat je ver genoeg van de scène verwijderd bent en een onbewogen waarnemer bent van de gebeurtenis dat iemand of iets anders in deze afgrond valt. Als je pech hebt en je staat op de eerste plaats, dan zal de snelheid erg hoog zijn. Hoogstwaarschijnlijk zullen we het hebben over indicatoren die dicht bij de lichtsnelheid liggen.
Als je jezelf op de plaats van de tweede bevindt en ver genoeg van het zwarte gat bent verwijderd, dan zal de snelheid waarmee materie door het zwarte gat wordt geabsorbeerd voor jou merkbaar verminderd lijken door het effect van gravitationele tijddilatatie. Volgens hem gaat de "klok" onder invloed van het zwaartekrachtveld langzamer, en onder invloed van een zeer sterk zwaartekrachtveld - nog langzamer, wat juist zal zijn bij het naderen van de waarnemingshorizon van het zwarte gat.
Ik bedoel verreweg dat je in je lokale coördinatensysteem stationair zult blijven ten opzichte van het zwarte gat (dat wil zeggen, je zult er niet door worden aangetrokken) en dat je lokale tijdsysteem niet zal worden beïnvloed door het zwaartekrachtveld van dit zwarte gat. In dit geval zal het voor een persoon buiten de invloed van het zwarte gat lijken dat het object of de materie oneindig lang naar de waarnemingshorizon van het zwarte gat zal bewegen.
Nyayesh Afshordi
Astrofysicus bij de afdeling Fysica en Sterrenkunde van de Universiteit van Waterloo en hoofd van de afdeling Kosmologie en Zwaartekracht bij het Perimeter Instituut voor Theoretische Fysica in Canada
“Ik geloof dat de snelheid van 'duisternis' oneindig is! In de klassieke fysica, onder het algemene concept van de duisternis van de ruimte, kan slechts een leeg vacuüm worden beschouwd. Dankzij de kwantummechanica weten we echter dat er in feite geen duisternis en lege ruimte bestaat. Zelfs als het u lijkt dat er geen lichtbronnen zijn die we zouden kunnen zien, kan deze bron fluctuaties van elektromagnetische velden zijn. Zelfs binnen de zwaartekrachtgolven die de ruimte-tijd doorsnijden en pas onlangs door het LIGO-laboratorium zijn ontdekt, moeten deze kwantumfluctuaties aanwezig zijn.
Het probleem is dat het zwaartekrachtniveau in deze kwantumrimpel oneindig is. Met andere woorden, er is momenteel geen overtuigende theorie van kwantumzwaartekracht waar de meeste wetenschappers het mee eens zijn. Het noodzakelijke antwoord op de vraag kan verborgen zijn in de mogelijkheid van de snelheid van "duisternis", dat wil zeggen dat de kwantumrimpelingen een oneindige waarde bereiken (of willekeurig groot worden), vooral op kleine schaal en gedurende een korte tijdsperiode. Dit is natuurlijk slechts een aanname, maar het lijkt mij een effectieve manier om het principe en de essentie van de oerknal, zwarte gaten, donkere energie en kwantumzwaartekracht te begrijpen."
NIKOLAY KHIZHNYAK
