De wereld wordt vreemder naarmate je dichter bij de lichtsnelheid komt. Nikada/Getty Images

Toen we kinderen waren, we waren verbaasd dat Superman sneller kon reizen dan een kogel. We zouden hem zelfs kunnen voorstellen, een projectiel achtervolgen dat met een wapen is afgevuurd, zijn rechterarm uitgestrekt, zijn cape golft achter hem. Als hij met de halve snelheid van de kogel reisde, de snelheid waarmee de kogel van hem af bewoog, zou halveren. Als hij inderdaad sneller reisde dan de kogel, hij zou hem inhalen en de weg wijzen. Gaan, Superman! Met andere woorden, Supermans capriolen in de lucht gehoorzaamden Newtons kijk op ruimte en tijd:dat de posities en bewegingen van objecten in de ruimte allemaal meetbaar zouden moeten zijn ten opzichte van een absoluut, niet-bewegend referentiekader.

In de vroege jaren 1900, wetenschappers hielden vast aan de Newtoniaanse kijk op de wereld. Toen kwam er een in Duitsland geboren wiskundige en natuurkundige met de naam Albert Einstein langs en veranderde alles. 1905, Einstein publiceerde zijn speciale relativiteitstheorie, die een verrassend idee naar voren bracht:er is geen voorkeursreferentiekader. Alles, zelfs tijd, relatief is. Twee belangrijke principes lagen ten grondslag aan zijn theorie. De eerste stelde dat in alle constant bewegende referentiekaders dezelfde natuurwetten gelden. De tweede zei dat de lichtsnelheid -- ongeveer 186, 000 mijl per seconde (300, 000 kilometer per seconde) -- is constant en onafhankelijk van de beweging van de waarnemer of de lichtbron. Volgens Einstein, als Superman een lichtstraal zou achtervolgen met halve snelheid, de straal zou met precies dezelfde snelheid van hem af blijven bewegen.

Deze concepten lijken bedrieglijk eenvoudig, maar ze hebben een aantal verbijsterende implicaties. Een van de grootste wordt weergegeven door de beroemde vergelijking van Einstein, E =mc², waarbij E energie is, m is massa en c is de lichtsnelheid. Volgens deze vergelijking, massa en energie zijn dezelfde fysieke entiteit en kunnen in elkaar worden veranderd. Door deze gelijkwaardigheid de energie die een object heeft door zijn beweging zal zijn massa vergroten. Met andere woorden, hoe sneller een object beweegt, hoe groter de massa. Dit wordt pas merkbaar als een object heel snel beweegt. Als het met 10 procent van de lichtsnelheid beweegt, bijvoorbeeld, zijn massa zal slechts 0,5 procent meer zijn dan normaal. Maar als het met 90 procent van de lichtsnelheid beweegt, zijn massa zal verdubbelen.

Als een object de lichtsnelheid nadert, zijn massa stijgt snel. Als een object 186 probeert te reizen, 000 mijl per seconde, zijn massa wordt oneindig, en dat geldt ook voor de energie die nodig is om het te verplaatsen. Om deze reden, geen enkel normaal object kan zo snel of sneller reizen dan de lichtsnelheid.

Dat beantwoordt onze vraag, maar laten we een beetje plezier hebben op de volgende pagina en de vraag iets aanpassen.

Bijna net zo snel als de lichtsnelheid?

We hebben de oorspronkelijke vraag behandeld, maar wat als we het zouden aanpassen om te zeggen, "Wat als je bijna net zo snel reist als de snelheid van het licht?" In dat geval, je zou een aantal interessante effecten ervaren. Een beroemd resultaat is iets wat natuurkundigen noemen tijdsdilatatie , die beschrijft hoe de tijd langzamer verloopt voor objecten die zeer snel bewegen. Als je op een raket zou vliegen die 90 procent van de lichtsnelheid reist, het verstrijken van de tijd voor u zou worden gehalveerd. Uw horloge zou slechts 10 minuten vooruitgaan, terwijl er meer dan 20 minuten zouden verstrijken voor een aardgebonden waarnemer.

Je zou ook enkele vreemde visuele gevolgen ervaren. Een zo'n gevolg wordt genoemd aberratie , en het verwijst naar hoe je hele gezichtsveld zou krimpen tot een klein, tunnelvormig "raam" voor je ruimtevaartuig. Dit gebeurt omdat fotonen (die buitengewoon kleine pakketjes licht) - zelfs fotonen achter je - lijken vanuit de voorwaartse richting binnen te komen. In aanvulling, je zou een extreme opmerken Doppler effect , die ervoor zouden zorgen dat lichtgolven van sterren voor je samenklonteren, waardoor de objecten blauw lijken. Lichtgolven van sterren achter je zouden zich uit elkaar verspreiden en rood lijken. Hoe sneller je gaat, des te extremer wordt dit fenomeen totdat al het zichtbare licht van sterren voor het ruimtevaartuig en sterren aan de achterkant volledig uit het bekende zichtbare spectrum zijn verschoven (de kleuren die mensen kunnen zien). Wanneer deze sterren buiten je waarneembare golflengte komen, ze lijken gewoon te vervagen tot zwart of verdwijnen tegen de achtergrond.

Natuurlijk, als je sneller wilt reizen dan een snel rijdend foton, je hebt meer nodig dan dezelfde rakettechnologie die we al tientallen jaren gebruiken. Misschien is het aantrekken van een blauwe panty en een rode cape toch niet zo'n vergezocht idee.

Oorspronkelijk gepubliceerd:21 juli, 2011

Veelgestelde vragen over de snelheid van het licht

Is er iets sneller dan de lichtsnelheid?

Nee, er is niet. Als een object de lichtsnelheid nadert, zijn massa stijgt steil - zozeer zelfs dat de massa van het object oneindig wordt en dat geldt ook voor de energie die nodig is om het te laten bewegen. Aangezien een dergelijk geval onmogelijk blijft, geen enkel bekend object kan zo snel of sneller reizen dan de lichtsnelheid.

Hoe snel is de lichtsnelheid in mijlen?

De lichtsnelheid in een vacuüm is 299, 792 kilometer per seconde, wat zich vertaalt naar 186, 282 mijl per seconde. Hypothetisch, dit betekent dat als een object met de snelheid van het licht zou kunnen reizen, het zou in één seconde 7,5 keer rond de aarde kunnen gaan.

Waarom is "c" de lichtsnelheid?

In de vergelijking van Einstein, de lichtsnelheid in een vacuüm wordt weergegeven door een kleine letter "c" voor "constant" of van de Latijnse term "celeritas", wat "snelheid" betekent tot de macht van twee (kwadraat).

Wat is de lichtsnelheid op aarde?

De snelheid van het licht kan vertragen, afhankelijk van waar het doorheen reist. Licht buigt wanneer het in contact komt met welke materie dan ook - zelfs stof - waardoor de snelheid iets afneemt. Dat gezegd hebbende, licht dat door de atmosfeer van de aarde reist, beweegt bijna net zo snel als de lichtsnelheid in een vacuüm.

Veel meer informatie

gerelateerde artikelen

• Wat als je in een zwart gat valt?
• Wat als dinosaurussen vandaag zouden leven?
• Wat als de medische wetenschap alle ziekten zou genezen?
• Wat als we een einde maken aan de hongersnood?
• Wat als ziekte niet bestond?

bronnen

• Brandeker, Alexis. "Wat zou een relativistische interstellaire reiziger zien?" Veelgestelde vragen over Usenet-fysica. mei 2002. (20 juli, 2011) http://www.desy.de/user/projects/Physics/Relativity/SR/Spaceship/spaceship.html
• De kosmos van Carl Sagan. "Reizen in ruimte en tijd." YouTube. Video geüpload op 27 november 2006 (20 juli, 2011) http://www.youtube.com/watch?v=SIfRZhztNos
• Hawking, Stefanus. De geïllustreerde korte geschiedenis van de tijd. kriel. 1996.
• Citroen, Michael D. "Zullen we ooit met de snelheid van het licht reizen?" Tijd. 10 april 2000. (20 juli, 2011) http://www.time.com/time/magazine/article/0, 9171, 996616, 00.html
• NOVA Natuurkunde + Wiskunde. "Carl Sagan denkt na over tijdreizen." NOVA. 12 okt. 1999. (20 juli, 2011) http://www.pbs.org/wgbh/nova/physics/Sagan-Time-Travel.html
• Ptak, Andy. "De snelheid van het licht in een raket." NASA's Imagine the Universe:Vraag het aan een astrofysicus. 2 januari 1997. (20 juli, 2011) http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/ask_astro/answers/970102c.html
• Rees, Martin. "Universum:de definitieve visuele gids." Dorling Kindersley Limited. 2008.