Informatieoverdrachtssnelheid

[Kobus]

Hallo, ik ben Koos en lees al een tijdje mee op dit interessante forum. Mijn basiskennis ligt helaas niet zo heel hoog. Maar door mijn interesse is dit wel groter geworden dan alleen HAVO/HBO.

Al een tijdje zit ik met een vraag. En jullie kunnen me vast het antwoord geven.

Allereerst een paar veronderstellingen van mij cq feiten:

Niets is sneller dan de snelheid van licht in vacuum

Veel dingen zijn even snel als licht in vacuum, zoals zwaartekracht, magnetisme, diverse vormen van straling.

Bij het reizen met grote snelheid vindt er verandering plaats van massa, tijd, en lengte van het voorwerp.

Corrigeer me als ik hier grove fouten in maak.

Dan nu mijn vraag. : Gegeven het bovenstaande concludeer is dat informatieoverdracht ook maximaal de snelheid van het licht kan hebben. Maar als ik nu een gedachtenexpiriment doe; ik neem een massieve, robuuste staaf die zo lang is als de afstand tussen bijvoorbeeld 2 planeten. Ik verplaats het uiteinde van de staaf in de lengterichting. ONMIDDELLIJK zal het ander uiteinde dezelfde beweging maken. En dus is er een informatieoverdracht die vele malen sneller is dan het licht (oneindig veel sneller zelfs) En dit lijkt mij niet te kunnen. En ik denk zelfs dat de werkelijke snelheid gewoon weer de lichtsnelheid zal zijn.

Na het zoeken van oorzaken kom ik tot de volgende mogelijkheden:

- het materiaal is elastisch (dit zal denk ik wel een grote invloed hebben gezien de grote kracht die nodig is om de staaf te verplaatsen, maar of je dan uiteindelijk precies de lichtsnelheid krijg betwijfel ik, aangezien ik verschillende materialen en diktes kan nemen. Bovendien is dit een gedachtenexperiment ik ik neem gewoon een niet elastisch materiaal.

- de staaf krijgt een, weliswaar geringe, snelheid, maar omdat hij zo lang is geldt toch de formules voor de lengtecontractie.

Wie kan mij vertellen wat de clou is bij dit onderwerp? Waar zit mijn denkfout?

[Antoon]

Corrigeer me als ik hier grove fouten in maak.

Op het stuk wat daar bovenstaat heb ik een aantal dingen te zeggen:

Je kan pas met lichtsnelheid reizen als je geen massa hebt. (licht deeltjes hebben geen massa, net zo als zwaartekrachts deeltjes enz) Dus de massa van deze opjecten verandert niet. Net zo als de lengte van deeltjes die met lichtsnelheid reizen.



Zodra je wel een massa hebt, en je gaat met bijna lichtsnelheid, dan word het object wel "zwaarder" dan dat het was in rust massa. maar dan ga je dus niet met lichtsnelheid .

Verder vind er voor die gene die reist geen veranding plaats. alleen als hij kijkt naar de buiten wereld, maar hij zal niet zwaarder worden, als hij met 0,9 maal de lichtsnelheid (0,9c) op een weegschaal gaat staan, ook zijn klok loopt nog gewoon met 1 seconde per seconde als hij naar zijn horloge kijkt.

Voor je andere vraag zou je ook hier eens kunnen lezen, want een lichtvlek kan wel sneller gaan dan de lichtsnelheid.

http://sciencetalk.nl/forum/invision/in...light=vuurtoren

Verder vermoed ik dat jij met jou opstellen, ook wel informatie overdraagt met oneindige snelheid. (als je een totaal inelastische staaf neemt). Maar je breekt er geen natuurwetten mee, want er reizen deen deeltjes sneller dan lichtsnelheid. het uiteinde van de stok mag niet sneller gaan dan lichtsnelheid.

[sirius]

De clou is dat het de staaf inderdaad elastisch is. In de relativiteits theorie bestaat eigenlijk geen massieve staaf, maar alleen puntmassa's(zonder breedte lengte of hoogte...)

In het echt zal die uitwijking aan de andere kant van de staaf pas later aankomen, en die informatie zal zelfs langzamer gaan dan de lichtsnelheid.

Vergelijk je situatie met lucht. Geluid gaat niet sneller dan licht. Wat jij nu zegt is: stel geluid gaat sneller dan licht, dan kan ik via geluid berichten sneller sturen dan licht. Wat natuurlijk waar is, maar niet heel nuttig.

[Kobus]

Dank je voor je reactie. De punten die jij noemt weet ik ook eigenlijk wel. En dat van die vuurtoren was ook een gedachte van mij. Maar ik bedacht me dat die lichtvlek die sneller dan het licht beweegt geen informatie met diezelfde snelheid kan meenemen. Stel Vuurtoren is punt A en ik schijn eerst naar een ver punt op B en daarna snal naar C, dan kan er geen informatie met de vlek mee van B naar C.

Dus als ik het goed begrijp denk jij dat er informatie met een oneindige snelheid via dit medium ( de staaf) van de ene planeet naar de andere kan worden overgedragen? (in theorie, die overigens niet alleen theorie zal zijn want als ik mijn lineaal verplaats zal het andere einde "weten dat ie moet verplaatsen" op een wijze die sneller is dan het licht

Ik bedenk me trouwens dat het ook maar goed is dat sommige dingen met dezelfde snelheid reizen (licht en zwaartekracht) Hierdoor ziet het heelal er vanuit ieder opzicht uit zoals het zich gedraagt. Als dit niet zo was leek het een chaos te worden. Net zoals het geluid van een vliegtuig niet uit het vliegtuig lijkt te komen.

[Kobus]

Het antwoord van Sirius klinkt wel heel aannemelijk. Hoewel ik de link met geluid nog niet meteen zie. Een zijwaartse tik tegen de balk geeft een geluidsgolf door de staaf die wel heel groot zal zijn, maar niet de lichtsnelheid heeft. In eerste instantie dacht ik dat een rustige, maar zekere, verplaatsing in de lengterichting onmiddellijk een verplaatsing teweegbrengt aan het andere uiteinde. Dit zal dus niet het geval zijn. (is dit vergelijkbaar met het verschil tussen geluid door lucht en een drukgolf door lucht, die dus sneller is dan het geluid?)

[~Henk~]

Kobus, dat idee van die staaf had ik vroeger ook dus ik denk dat ik mij aardig in jouw gedachtengang kan verplaatsen (ik gebruikte voor de informatieoverdracht aan mijn kant een hamer en aan de andere zijde lag het uiteinde tegen een vensterruit (dan hoef je niet bang te zijn dat ze niet wakker worden).

Als je gaat proberen om je gedachtenexperiment realistischer te maken dan komen er steeds meer problemen om de hoek kijken. Dus draai ik het om en ga ik kijken aan welke voorwaarden de staaf moet voldoen om een signaal ogenblikkelijk over zeer grote afstanden te verplaatsen.

Ik denk dat het je lukt als de staaf aan de volgende voorwaarden voldoet:

* de staaf is opgebouwd uit een rechte van identieke bollen (alles op één lijn);

* iedere bol raakt de beide aanliggende bollen;

* de bollen zijn dus allemaal exact even groot;

* de bollen zijn inwendig volledig homogeen;

* de bollen zijn niet samendrukbaar.

Want wat gebeurd er als alles identiek is? Dan veroorzaakt de kleinste wijziging aan de ene zijde een overeenkomstige wijziging aan de andere zijde.

Overdenk het maar eens.

[peterdevis]

In de speciale relativiteitstheorie wordt er bewezen dat er geen informatieoverdracht kan plaatsvinden met een snelheid hoger dan de lichtsnelheid in het vacuum.

Een bewegende lichtvlek brengt geen informatie over en kan dus zonder tegenspraak met de SRT sneller bewegen dan het licht.

Bij het voorbeeld van de inelastische staaf is er wel informatieoverdracht die quasi ogenblikkelijk plaats vindt. Dit is in strijd met de SRT. Als we aannemen dat de SRT correct is (en talloze experimenten bevestigen dit), kunnen we aleen maar concluderen dat inelasticiteit een natuurkundige onmogelijkheid is.

[~Henk~]

Einstein heeft het m.b.t. de signaaloverdracht het alleen in die zin over gehad dat hij postuleerde dat volkomen starre lichamen in werkelijkheid niet bestaan.

Ik noemde in mijn antwoord aan Kobus de theoretische mogelijkheid waarbij ogenblikkelijke signaaloverdracht mogelijk is. In hoeverre moedertje natuur dit ondersteunt, daar heb ik mij niet over uitgelaten.

[Rudeoffline]

In de speciale relativiteitstheorie wordt er bewezen dat er geen informatieoverdracht kan plaatsvinden met een snelheid hoger dan de lichtsnelheid in het vacuum.

Zoiets kun je moeilijk bewijzen lijkt me, je moet er de aanname voor doen dat causaliteit niet geschonden wordt.

[zaghtak]

Toen ik 16 jaar was, had ik hetzelfde probleem met die balk. Ik had dan de volgende simpele formules opgesteld voor de uitrekking van een 'ideale' balk, met de veronderstelling dat het 'signaal' in de balk een snelheid c heeft. De balk heeft een lengte L en de bekomen uitrekking is x. De eerste formule is wanneer men aan een enkele kant trekt met een constante snelheid v, de tweede formule als men trekt met een versnelling a, de derde formule wanneer men aan beide kanten trekt met een constante snelheid en de vierde formule wanneer men aan beide kanten trekt met een constante versnelling. De conclusie is dat in de eerste 3 gevallen de uitrekking een vaste waarde heeft nadat het signaal de andere kant heeft bereikt (na tijd T dus). In het vierde geval zal de balk zal na deze tijd T met een constante snelheid v0 blijven uitrekken.

Mijn theorie luidde als volgt: Stel dat deze balk geen massieve balk is, maar wel een balk 'lege ruimte'. In de beginperiode van het universum massa was er nog geen massa, maar op een bepaald moment (stel t=0) ontstaat deze massa. Op dat moment trekken twee massa's aan de balk 'lege ruimte' ertussen. Uit de vierde formule volgt nu dat tussen tijd t=0 en tijd T het universum heel snel zal uitdijen. Vanaf tijd T zal het universum uitdijen met een constante snelheid v0. En hiermee dacht ik het uitdijen van het universum en inflatie verklaard te hebben.

Waarom vertel ik dit: pure nostalgie.

http://users.telenet.be/tili/balk/formule%201.jpg

http://users.telenet.be/tili/balk/formule2.jpg

http://users.telenet.be/tili/balk/formule%203.jpg

[JeroenMeloen]

Waarom moet de balk tussen twee planeten zitten? Informatieoverdracht op die manier kan ook met een balkje van een meter, druk je aan kant A dan beweegt kant B op het zelfde moment.

Informatieoverdracht sneller dan de lichtsnelheid is gewoon mogelijk. Kijk alleen maar naar de informatieoverdracht in quantumcomputers, de groepssnelheid is hoger dan die van de lichtsnelheid. Er beweegt geen enkel deeltje met een snelheid groter dan de lichtsnelheid dus wordt er geen enkele wet gebroken.

[Schwartz]

Materie is opgebouwd uit elementaire deeltjes o.a. protonen, neutronen, en elektronen die aan elkaar zitten (een samenhang vormen) met boodschapperfotonen.

Als jij tegen een auto duwt om hem vooruit te bekomen druk je tegen atomen aan die hun druk doorgeven via de andere atomen en dan weer tegen andere atomen.

Als de banden dan vastgelijmd zitten krijg je hem niet van zijn plaats maar je oefent wel druk uit.

De atomen gaan dan dichter op elkaar zitten en er ontstaat buiging van het metaal.

Als nu de lijm loslaat komt de druk die in de atomen is opgebouwd in een bepaalde richting vrij en de wagen komt in beweging.

De atomen van de auto bekomen nu kinetische energie die ontstaat vanuit de energie die in de vervorming was aangebracht en die door de boodschapper fotonen was opgeslagen.

Ook in de kernresonanties kan energie gaan zitten.

Nemen we nu een stuk elastisch materiaal van 1000 km lengte dan kunnen we ons voorstellen dat als we aan de ene kant energie uitoefenen, tik met de hamer, er een golf ontstaat van energie die door die boodschapper fotonen wordt overgebracht naar de achterliggende protonen en neutronen en elektronen.

Een energiedistrubutie ontstaat en deze is niet precies richting einde maar doordat de fotonen uitgezonden worden in alle richtingen bekomen we een complex geval van distrubuties van de opgewekte energie.

De golf gaat dus zich spreiden en interacteren.

Door al die interacties hebben we meteen het idee waarom bij een zeer elastisch materiaal de golf niet eens het einde kan halen.

Dus nemen we nu spoorstaven van ijzer.

Het principe is hetzelfde want ook ijzer bestaat uit elementairedeeltjes met de boodschapperfotonen.

Dus ijzer is ook elastisch alleen is deze een stuk minder dan bij een spons.

Maar het blijft elastisch!!!!!!!!!

Een tikje tegen een metalen pilaar en je oor leggen op een meter verder is al een test waarmee je dat kunt bewijzen.

Je hoort het trillen!

Nu begrijpt men ook waarom zo'n energiegolf in ijzer of elk ander normaal materiaal nooit sneller kan dan het licht omdat de booschapperdeeltjes fotonen zijn.

En fotonen gaan niet sneller dan het licht.

[spj]

Volgens de relativiteitstheorie kan informatie-overdracht niet sneller gaan dan de lichtsnelheid. Echter heb ik nu een paar colleges quantummechanica gehad en daar werd een gedachte-experiment beschreven waarvan ik, waarschijnlijk onterecht, de indruk heb dat daar wel de lichtsnelheid wordt overschreden.

Bij dit experiment worden er twee identieke deeltjes genomen en zo voorbereid dat de deeltjes een onbepaalde spin hebben, maar dat als we ze zouden meten, beide deeltjes een tegengestelde spin krijgen. Ik begrijp nog niet precies wat spin is, maar wel dat dit een meetbaar eigenschap van een deeltje is, dat na een meting altijd ofwel op ofwel neer is en voor een meting behalve op en neer ook onbepaad kan zijn. Vervolgens wordt het ene deeltje hier gehouden en het andere deeltje naar de maan gebracht. Als nu op aarde en op de maan ongeveer tegelijkertijd aan het deeltje wordt gemeten, blijken de deeltjes inderdaad beide een tegengestelde spin te krijgen. De afstand tussen de deeltjes is echter zo groot, dat er in de tussentijd geen informatie uitgewisseld kan zijn met een snelheid kleiner dan de lichtsnelheid, wat in tegenspraak is met de relativiteitstheorie.

Ik vraag me af waar de fout in de redenering zit.

[sirius]

twee identieke deeltjes genomen en zo voorbereid dat de deeltjes een onbepaalde spin hebben, maar dat als we ze zouden meten, beide deeltjes een tegengestelde spin krijgen.

...in tegenspraak is met de relativiteitstheorie.

Dit is inderdaad een mooie paradox. De truc is volgens mij dat je er als waarnemer nooit informatie mee kunt verzenden. Dus, het collapsen van de spin aan van het ene deeltje veroorzaakt inderdaad een collapse van de spin van het andere deeltje zodat ze samen nul zijn. Echter de persoon die het eerste deeltje collapsed kan niet kiezen welke spin het wordt, immers die hangt af van een kansverdeling. En de persoon aan de andere kant van het universum kan dus nooit met het andere deeltje informatie van de ander ontvangen.

[spj]

Bedankt voor je uitleg, sirius. Ik vraag me nu alleen nog af wat het dan voor een betekenis heeft dat de spin of een andere observabele van een deeltje onbepaald is.

Het dubbele spleet experiment toont bijvoorbeeld wel dat het verschil waarneembaar is tussen een deeltje waarvan de plaats onbepaald is, dus de golffunctie uitgebreid is, en een deeltje waarvan de plaats wel bepaald is, maar waarvan we de plaats alleen niet kennen. Er is namelijk geen andere goede verklaring voor de interferentieverschijnselen.

Maar als het meetbaar is of bijvoorbeeld de spin van een deeltje wel of niet is ingestort, dan zou het volgens mij ook mogelijk moeten zijn om aan de ene kant van het universum te zien of de golffunctie van een deeltje aan de andere kant van het universum is ingestort, ongeacht of er in de tijd tussen de twee metingen aan beide deeltjes voldoende groot was om informatie uit te wisselen zonder de lichtsnelheid te overschrijden. Op deze manier zou er dan toch nog informatie-overdracht mogelijk zijn die sneller gaat dan de lichtsnelheid. Hoe kan dit?