Tijd staat stil bij reizen met lichtsnelheid

cerielo

Ik probeer te begrijpen hoe het kan dat tijd stil staat bij het reizen met lichtsnelheid. Ik heb hier verschillende artikelen over gelezen, maar ik vind het lastig om dit te begrijpen.

Een zonnestraal doet er bv 8 min. over om op aarde te komen, echter voor dit straaltje voelt het als een instant. Dit vind ik moeilijk te bevatten. Het zou dan ook betekenen dat als je met de snelheid van het licht reist, je overal in het heelal in een instant moet kunnen komen. Dat is toch raar want ook de snelheid van het licht is beperkt (nl 300.000 km/sec.). Ik begrijp dat de tijd op andere plaatsen dan wel doorloopt, maar waarom staat mijn tijd plotseling stil (ten opzichte van de rest) omdat ik snelheid heb?

Er wordt ook beweerd dat als je sneller reist dan het licht, je in de toekomst kan reizen. Ook dit vind ik raar. Ik kan me voorstellen dat als je mij ergens ziet staan en ik ga sneller dan het licht ergens anders heen, je mij nog steeds op dezelfde plaats ziet staan terwijl ik eigenlijk al weg ben. Dan ben ik de toekomst toch niet in gegaan, maar het beeld is langzamer dan de werkelijkheid. Als ik dan bv ergens anders ga staan, dan zie je me op een gegeven moment vanzelf weer. Het lijkt me raar dat ik dan in de toekomst zou moeten leven en jij dus eigenlijk mijn verleden ziet.

Kan iemand mij misschien in duidelijke taal uitleggen hoe dit zit?

Bedankt.

EvilBro

Ik probeer te begrijpen hoe het kan dat tijd stil staat bij het reizen met lichtsnelheid.

Het is niet mogelijk om een inertiaalstelsel te hangen aan een foton. Wat je probeert te begrijpen is mijn inziens dan ook niet mogelijk om te begrijpen.

Dat is toch raar want ook de snelheid van het licht is beperkt (nl 300.000 km/sec.).

Maar de afstand tussen twee plekken hangt af van het stelsel van de waarnemer. Zelfde snelheid met een andere afstand is een andere tijd. De enige reden dat je dat raar vindt, is omdat je geen ervaring hebt met dit verschijnsel omdat het bij lage snelheden niet merkbaar optreedt.

Ik begrijp dat de tijd ...

Er is geen 'de tijd'.

Er wordt ook beweerd dat als je sneller reist dan het licht, je in de toekomst kan reizen.

Op het moment dat er fenomenen zijn die sneller propageren dan de snelheid van het licht en relativiteittheorie is voldoende juist dan is het mogelijk om een stelsel te bekijken waar gevolgen optreden voor hun oorzaken. Ofwel, causaliteit zou niet meer geldig zijn.

Ook dit vind ik raar. Ik kan me voorstellen dat als je mij ergens ziet staan en ik ga sneller dan het licht ergens anders heen, je mij nog steeds op dezelfde plaats ziet staan terwijl ik eigenlijk al weg ben.

Daarvoor hoef je niet sneller te bewegen dan het licht. Dat is namelijk nu ook al zo. Als jij met een snelheid groter dan nul beweegt dan zie ik je op een andere plek dan dat je bent. Het verschil is niet zo groot, want de snelheid van het licht is zeer groot tov jouw snelheid. Dit heeft niks met relativiteit te maken.

Als engels geen bezwaar is dan vind ik deze link een aanrader.

Michel Uphoff

>> Ik probeer te begrijpen hoe het kan dat tijd stil staat bij het reizen met lichtsnelheid. <<

Is ook lastige materie, en zoals jij het hier stelt klopt het ook niet. Ik zal proberen het wat toe te lichten:

Niets dat massa heeft kan met de lichtsnelheid reizen, dus stilstaande tijd zal nooit bij iets dat massa heeft geobserveerd kunnen worden. Dus dat instant overal in het heelal kunnen zijn gaat niet op. Zoals al opgemerkt, je mag een astronaut niet de eigenschappen van een foton toekennen, of andersom.

Laten we een in theorie haalbare case nemen en even aannemen dat we een astronaut met grote snelheid kunnen laten reizen. Stel eens 97% van de lichtsnelheid dus zo'n 290.000 Km/s. Let wel, er is hiervoor vreselijk veel energie nodig, veel meer dan we waarschijnlijk ooit in een raket kunnen proppen.

Er zijn nu een aantal zaken te observeren:

De klok van de astronaut loopt bijna 4 keer zo traag vergeleken met een klok op Aarde (gezien vanuit de Aarde). Maar als de astronaut op zijn eigen klok kijkt verloopt zijn tijd normaal. Wel merkt hij dat hij bijna 4 keer sneller bij de bestemming is, en dat klopt volgens de astronaut want alles buiten is 4 keer dichterbij dan gezien vanaf de Aarde. Dit komt door de lengtecontractie. Voor de astronaut zijn de afstanden in de vliegrichting met een factor 4 afgenomen. Wat voor de Aardbewoner een meter is, is voor de astronaut nog maar een dikke 25 centimeter. Dus is de astrounaut in een kwart van de door hem gemeten tijd bij de eindbestemming, terwijl zijn klok niet langzamer loopt.

>> maar waarom staat mijn tijd plotseling stil (ten opzichte van de rest) omdat ik snelheid heb? <<

De tijd van de astronaut staat dus voor de astrounaut zelf niet stil, de afstanden worden voor hem kleiner. Verder is het zoals al gezegd een zinloze vraag, want de lichtsnelheid zal je nimmer kunnen bereiken.

>> Er wordt ook beweerd dat als je sneller reist dan het licht, je in de toekomst kan reizen. <<

Nou, dat kan dus niet. De relativiteitstheorie verbiedt dit absoluut, en er is helemaal geen reden om aan te nemen dat Einstein ongelijk heeft, integendeel.

En als het niet kan, dan heeft het natuurlijk ook geen zin er over te speculeren.

Celtic

Overschrijden van lichtsnelheid is onmogelijk met massa m>0 maar

terug in de tijd reizen uberhaupt. Op het moment dat dat je

terug gaat in de tijd arriveer je bij het moment voordat je terug

gaat in de tijd dus daar nog mee moet beginnen. Onmogelijk dus.

AW78

EvilBro schreef:
cerielo schreef:
Ik probeer te begrijpen hoe het kan dat tijd stil staat bij het reizen met lichtsnelheid.
Het is niet mogelijk om een inertiaalstelsel te hangen aan een foton. Wat je probeert te begrijpen is mijn inziens dan ook niet mogelijk om te begrijpen.

Is dit niet een wat makkelijk antwoord? Want er is wel degelijk een verklaring voor, dat de tijd stil staat voor deeltjes die met de lichtsnelheid reizen zoals fotonen, en daarom moet het ook uit te leggen, en dientengevolge te begrijpen zijn. De lokale tijd van een foton staat stil, zo volgt uit de speciale relativiteitstheorie. Dat je geen inertiaalstelsel aan het foton kunt hangen volgt uit het feit dat een foton geen tijd en ruimte kent, en voor een inertiaalstelsel heb je een ruimte > 0 nodig. Dus niet alleen staat zijn tijd "stil", hij is ook alomtegenwoordig (sterk versimpeld gezegd: hij is overal in het heelal tegelijkertijd). De lichtsnelheid is daarom in feite ook helemaal geen snelheid, omdat snelheid betekent dat er iets in beweging is. Door de lichtsnelheid als uitgangspunt te nemen kun je het zien als de stabiele toestand van het foton, die door wezens met massa zoals wij waargenomen wordt als reizend met een snelheid c.

cerielo

Interessante materie dit, ik ben er nu een goed boekje over aan het lezen (Sublieme eenvoud van relativiteit van Sander Bais), dat dit in redelijk begrijpbare taal een beetje uitlegt.

Maar het idee dat tijd stil staat voor een foton en dat als je dus mee zou reizen met zo'n deeltje je in een instant in de verste uithoeken van het heelal zou komen, blijft erg apart en moeilijk voor te stellen.

EvilBro

De lokale tijd van een foton staat stil, zo volgt uit de speciale relativiteitstheorie.

Nee, dat doet het niet. Speciale relativiteitstheorie beschrijft het gedrag van de werkelijkheid in inertiaalstelsels (simpel gezegd). Je kunt er geen zinnige uitspraken mee doen die gaan over een situatie die daar niet onder valt (en daarmee bedoel ik de situatie waarbij je een inertiaalstelsel vastknoopt aan een foton).

De lichtsnelheid is daarom in feite ook helemaal geen snelheid, omdat snelheid betekent dat er iets in beweging is.

Een foton heeft in vacuum in een inertiaalstelsel een bepaalde tijd nodig om een bepaalde afstand te overbruggen. Dat is wat bedoeld wordt met de lichtsnelheid. Dat is niet anders dan hoe alle snelheden gedefinieerd zijn.

AW78

Je kunt er geen zinnige uitspraken mee doen die gaan over een situatie die daar niet onder valt (en daarmee bedoel ik de situatie waarbij je een inertiaalstelsel vastknoopt aan een foton).

Ik begrijp je redenatie, en ik ben het ook eens met het feit dat je geen inertiaalstelsel aan een foton kunt "hangen". Ik probeer het alleen beter te begrijpen door de lichtsnelheid te benaderen. Net als je in de wiskunde ook niet mag delen door nul, maar daar wel mee kan rekenen door er limieten op los te laten. Wat gebeurt er als een voorwerp de lichtsnelheid benadert? Wat gebeurt er met zijn eigentijd en eigenruimte? Teken de grafieken uit, en je zult zien dat die tijd en ruimte naar nul gaan.

EvilBro

Ik begrijp je redenatie, en ik ben het ook eens met het feit dat je geen inertiaalstelsel aan een foton kunt "hangen".

Toch stel je impliciet iets anders voor...

Ik probeer het alleen beter te begrijpen door de lichtsnelheid te benaderen.

Je lijkt echter te vergeten dat de situatie, bij constante snelheden, symmetrisch is. Als jij met bijna de lichtsnelheid beweegt in mijn referentiestelsel dan beweeg ik met bijna de lichtsnelheid in jouw referentiestelsel. Elke redenatie die je op mij loslaat, kan ik op jou loslaten.

AW78

Toch stel je impliciet iets anders voor...

Wat ik zei, is dat ik uit ga van een benadering van de lichtsnelheid en wat er dan met grootheden zoals ruimte en tijd gebeurt. Zodra je die "grens" van 299.792.458 m/s nadert, gaan die waarden van ruimte en tijd voor een willekeurig voorwerp met massa x en volume y exponentieel veranderen, oftewel, je krijgt een grafiek waarbij ze het punt met waarde 299.792.458 m/s nooit bereiken, maar wel naderen.

Afbeelding

Je kunt dit ook omdraaien (1/x), door te zeggen dat ruimte en tijd naderen tot 0 voor een deeltje dat versnelt tot de lichtsnelheid, maar dat ruimte en tijd nooit kunnen verdwijnen omdat het voorwerp immers altijd massa en volume blijft houden en er een oneindige hoeveelheid energie voor nodig is om de lichtsnelheid te bereiken. Een foton heeft die "oneindige" waarde van de lichtsnelheid wél bereikt, en dus ook de nul-waarde van ruimte en tijd, zo volgt uit de wiskundige logica. Dit is praktisch gezien niet te bewijzen met een experiment omdat je aan een foton geen stelsel kunt hangen, dat begrijp ik ook wel, maar theoretisch gezien is het een logisch gevolg die af te lezen valt uit de bijbehorende grafiek.

Je kunt het vergelijken met de paradox van Achilles en de schildpad:

tempelier

Ik begrijp je redenatie, en ik ben het ook eens met het feit dat je geen inertiaalstelsel aan een foton kunt "hangen". Ik probeer het alleen beter te begrijpen door de lichtsnelheid te benaderen. Net als je in de wiskunde ook niet mag delen door nul, maar daar wel mee kan rekenen door er limieten op los te laten. Wat gebeurt er als een voorwerp de lichtsnelheid benadert? Wat gebeurt er met zijn eigentijd en eigenruimte? Teken de grafieken uit, en je zult zien dat die tijd en ruimte naar nul gaan.

Hierbij zie je iets over het hoofd.

Uit

\(\lim_{x \to a} f(x) = p \quad \text{volgt niet pers\'e}\quad f(a)=p\)

Dit wordt trouwens ook vaak over het hoofd gezien bij Achilles en de schildpad.

AW78

tempelier schreef:Hierbij zie je iets over het hoofd.

Uit
\(\lim_{x \to a} f(x) = p \quad \text{volgt niet pers\'e}\quad f(a)=p\)
Dit wordt trouwens ook vaak over het hoofd gezien bij Achilles en de schildpad.

Als je deze functie loslaat op voorwerpen met massa > 0, zie je dat Δx en Δt naar nul gaan, maar ook dat deze waarde (de asymptoot van de functie) nooit bereikt wordt, omdat immers de massa > 0 is. Om je dus een voorstelling te maken hoe ruimte en tijd zich gedragen voor een deeltje dat met de lichtsnelheid reist, is een voorwaarde dat het een deeltje is met massa = 0, zoals het foton. In dat specifieke geval geldt

\(f(a)=p\)

, maar voor de deeltjes met massa blijft natuurlijk gelden

\(\lim_{x \to a} f(x) = p\)

, waarbij x nooit a kan worden.

Om je een voorstelling te maken van de situatie van het foton ten opzichte van tijd en ruimte is het ook niet per sé nodig om het in een inertiaalstelsel te plaatsen. Volgens de ART worden tijd en ruimte gecreëerd door de massa die zich erin bevindt. Hieruit volgt automatisch dat tijd en ruimte gereduceerd zijn tot het absolute nulpunt voor een foton, omdat deze immers geen massa bezit.

Er schijnt hier blijkbaar een soort consensus te zijn tussen een aantal mensen dat je je hiervan geen voorstelling mag maken omdat het niet valt te controleren, maar een verschijnsel in het heelal hoeft niet meetbaar te zijn om te bestaan. We weten ook dat er zich grote hoeveelheden massa in een zwart gat bevinden, en toch zal niemand in staat zijn dat ooit te controleren omdat die zich aan de andere kant van de waarnemingshorizon bevinden. Dat de natuurwetten daar ophouden te bestaan valt ook te betwijfelen. Dat we nog niet weten, hoe we de wetten die daar gelden te weten kunnen komen, is veel aannemelijker.

eendavid

Ik denk dat iedereen akkoord moet gaan dat de eigentijd van een foton in vacuüm nul is (en dit is eenvoudig te begrijpen, het volgt onmiddellijk uit de energie-momentum relatie), en ik denk dat ook iedereen akkoord kan moet dat deze 'eigentijd' een wiskundige grootheid is, die principieel onmeetbaar is. Veel meer valt er niet te begrijpen/bediscussiëren.

De beschouwing waarbij een baan in de limiet naar een lichtachtige baan gaat bevat wel een niet-zo-triviale situatie. Laat in mijn referentiestelsel een klok met een snelheid v bewegen, en laat

\(v\rightarrow c\)

. Beschouw dan 2 gebeurtenissen op de positie van de klok. Wanneer daar volgens mij een tijd T tussen zit, zal de klok meten dat daar in de limiet 0s tussen zitten. Echter, zoals EvilBro al zei is die situatie symmetrisch. In het stelsel van de klok, bewegen wij met een snelheid die de lichtsnelheid benadert. Tussen 2 gebeurtenissen, op onze positie, waar in het stelsel van de klok een tijdsverschil T tussen zit, zal in ons stelsel in de limiet een tijd 0s zitten. Wat je hier ziet is natuurlijk precies een gevolg van de singulariteit van de Lorentztransformatie (een eindige t wordt afgebeeld op een oneindige t', voor de klok bestaat in de limiet enkel de gebeurtenis op t=0). Een goed voorbeeld van zo'n limiet is de 'rindler wedge', eenvoudig te vinden via google: je zal zien dat er inderdaad een hoop gebeurtenissen zijn die afgeschermd worden van een waarnemer.

Merk vooral op dat tijd nooit 'stilstaat', in geen van beide stelsels.

FloFri

Het bezwaar van de benadering vind ik het plaatsen van c in de noemer. Aangezien je dan echt alleen maar met limieten te maken kan hebben, is wat er in een foton gebeurt niet meer dan te benaderen. Dat is natuurlijk ook wat een waarnemer doet.

Maar:

ontkent het afbeelden van een eindige op een oneindige tijd voor een foton de relatie lichtsnelheid-tijd dan ook niet? Een foton kent geen tijd? Dan doet het licht er dus niet over om van A naar B te gaan. Voor ons natuurlijk wel, maar dat is geen eigenschap van het foton. Wij als waarnemer bepalen dan de lichtsnelheid.

De koppeling lichtsnelheid-tijd is dan een eigenschap van de waarnemer, wat ook goed te begrijpen is uit onze hoedanigheid.

Spatjes

EvilBro schreef: ↑za 17 mar 2012, 09:58
Toch stel je impliciet iets anders voor...

Je lijkt echter te vergeten dat de situatie, bij constante snelheden, symmetrisch is. Als jij met bijna de lichtsnelheid beweegt in mijn referentiestelsel dan beweeg ik met bijna de lichtsnelheid in jouw referentiestelsel. Elke redenatie die je op mij loslaat, kan ik op jou loslaten.

Hmmmm... Maar klopt dat wel? Hoe zit dat dan bij de lichtsnelheid zelf? Hoe kan het dan zijn dat voor een waarnemer met lichtsnelheid,die een planeet passeerd,deze planeet massa heeft bij lichtsnelheid?

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

Tijd staat stil bij reizen met lichtsnelheid

Tijd staat stil bij reizen met lichtsnelheid

Re: Tijd staat stil bij reizen met lichtsnelheid

Re: Tijd staat stil bij reizen met lichtsnelheid

Re: Tijd staat stil bij reizen met lichtsnelheid

Re: Tijd staat stil bij reizen met lichtsnelheid

Re: Tijd staat stil bij reizen met lichtsnelheid

Re: Tijd staat stil bij reizen met lichtsnelheid

Re: Tijd staat stil bij reizen met lichtsnelheid

Re: Tijd staat stil bij reizen met lichtsnelheid

Re: Tijd staat stil bij reizen met lichtsnelheid

Re: Tijd staat stil bij reizen met lichtsnelheid

Re: Tijd staat stil bij reizen met lichtsnelheid

Re: Tijd staat stil bij reizen met lichtsnelheid

Re: Tijd staat stil bij reizen met lichtsnelheid

Re: Tijd staat stil bij reizen met lichtsnelheid