Lichtsnelheid & tijd

[Star13]

Om nog maar een leuke discussie te starten:

Ik zag laatst een programma dat verklaarde hoe tijd werkt bij snelheden grenzend aan die van het licht. De tijd gaat langzamer om te verhinderen dat de lichtsnelheid overschreden wordt.

De metafoor was een trein die met een snelheid van bijna die van het licht gaat. Als er iemand in die trein snel vooruit zou rennen zou die persoon de snelheid van het licht overschrijden. Daarom zou de natuur de tijd exponentieel langzamer laten velopen naarmate de trein dichter bij de lichtsnelheid komt.

Dit kan ik nog volgen, maar dan:
Wat gebeurt er met de fotonen die daadwerkelijk de snelheid van het licht hebben? Staat de tijd voor die fotonen dan helemaal stil? Betekent dit dat als ik een stelsel van duizenden lichtjaren afstand door mijn kijker zie, dat dit licht net zo "jong" is als toen het het object verliet? En als dit zo is wat betekent dit dan voor wat wij zien en hoe de toestand van de betreffende objecten nu is? Is het immers niet zo dat wij vaak zeggen dat wat je nu ziet, eigenlijk is zoals het vroeger was? Maar als het licht nog maar 1 nanoseconde oud is. klopt dit dan wel?

Groet,

Daniel

[Observer]

Volgens mij klopt het wel zoals je redeneerd.

Stel je zendt een film uit naar een planeet op 10 lichtaar afstand. En de uitzending start nu. Je besluit aan het begin van de film direct mee te reizen. Op het moment dat je de antenne verlaat reis je met de lichtsnelheid en staat de tijd voor jou stil.
Na 10 jaar wordt de film ontvangen op de verre planeet en begint te spelen en jij ariveert ook want je was aan het begin van de film vertokken. Je kunt de hele film dus gewoon zien.
Op de planeet hebben ze er 10 jaar op moeten wachten. Op het zendstation duurde het ook 10 jaar voordat jij daar aankwam. Voor jou was het echter alsof je de antenne verliet en direct weer werd ontvangen. Jij bent dus niet ouder geworden het was alsof je door een deur van de ene naar de andere planeet stapte.

[Cockie]

Inderdaad. De kern van de relativiteitstheorie is net dat dat soort dingen afhangt van de waarnemer. Voor het licht (voor zover dat een waarnemer is ) is er geen tijd voorbijgegaan, voor ons als waarnemers is het licht een hele tijd geleden uitgezonden.
Het is echter geen stelling die je echt kan testen, want een object met massa kan zich niet met de lichtsnelheid voortbewegen.
Zoiets is het volgens mij...

[Star13]

Ik denk dat de conclusie is dat licht geen massa heeft en dit dus niet opgaat.

Tenzij je straling (wat licht dus wel is) zou kunnen versnellen? In dat geval gaat het weer wel op.

Zijn er natuurkundigen in de zaal?

[TomB]

Licht heeft inderdaad geen massa. Je kunt elk object blijven versnellen zolang je er maar energie in stopt. Naarmate je dichter bij de lichtsnelheid komt gaat de wet van newton steeds minder op: je gaat wel sneller maar de versnelling wordt steeds kleiner, waardoor je de snelheid van het licht nooit helemaal haalt. Tevens verandert de massa en de tijd waarin het voorwerp zich bevindt. Zoals Observer mbv. de film treffend beschrijft: als je bijna met de lichtsnelheid beweegt gaat de tijd heel langzaam.
Lees de roman "Tau Zero" van Paul Anderson eens. Die heeft een leuk science-fiction verhaal opgebouwd rond dit thema.

[andrevdhoeven]

De redenering dat voor fotonen de tijd 'stil staat' is juist. Omdat ze geen massa hebben reizen ze met de lichtsnelheid (objecten zonder massa kunnen alleen maar met de lichtsnelheid reizen, terwijl objecten met massa juist nooit de lichtsnelheid zelf kunnen bereiken). Dat betekent dat licht dus niet verouderd, en we dus inderdaad het licht zien zoals het vertrokken is (behalve dan evt. de kosmische uitdijing die voor een roodverschuiving kan zorgen doordat het licht zelf opgerekt wordt). We kunnen wel 'terug in de tijd' kijken omdat het licht op een bepaald moment onze waarneming kruist waardoor wij het licht dan zien zoals het was. Ik hoop dat dit een beetje te volgen is....

[janvangastel]

Er van uitgaande dat fotonen niet stilstaan, is elk foton dus altijd overal tegelijkertijd aanwezig.

[Alcor]

En "krak" zegt mijn brein.

[Observer]

Er van uitgaande dat fotonen niet stilstaan, is elk foton dus altijd overal tegelijkertijd aanwezig.

Vanuit het perpectief van het foton klopt dit. Het foton zou het universum dan ook ervaren als ontzettend compact met oneindig veel plekken waar het zou kunnen zijn (of eindigen). Terwijl wij als externe waarnemers het foton nergens zouden zien behalve daar waar het ooit is vertrokken (onstaan).

[Star13]

mmm, okay even hypothetisch:

Het licht dat vertrekt van een stelsel 50.000 lichtjaar verderop heeft een ingebouwd klokje (op wat voor manier dan ook). Omdat de fotonen met de snelheid van het licht reizen grenst de tijd aan oneindig langzaam, ofwel -voor het gemak- staat dus stil. M.a.w. het ingebouwde klokje bij deze fotonen loopt niet. Vervolgens komt het licht bij ons. De fotonen zijn dus per saldo niet "ouder" geworden en nog in dezelfde staat als toen ze de bron verlieten.

Met nog eens andere woorden: het licht dat wij zien representeert dus hoe het stelsel er NU uitziet 50.000 geleden.... Wat op zich wel weer logisch klinkt.