Zoals ik daarboven zei wat als één of ander vervelende, nooit tevredene met wat hij krijgt, nieuwsgierige niet meer normaal , lastpost tot en met, je eens vraagt om de theorie dat tijd relatief is eens uit te leggen met een digitale klok. Wat zeg je dan?
Of hoef ik mij die vraag helemaal niet te stellen?
Dat vraag ik mij nu net af?
Het is steeds goed om zaken die soms als triviaal worden voorgesteld in vraag te stellen.
De lichtklok is een theoretisch instrument (in praktijk gebruiken we atoomklokken).
De twee basisconcepten (of postulaten) van de speciale relatieviteitstheorie (SRT) zijn:
1) Alle natuurwetten hebben dezelfde vorm in eender welk inertiaalstelsel
2) De lichtsnelheid is onafhankelijk van de snelheid van de bron.
Dit laatste betekent dat in een specifiek referentiestelsel de lichtsnelheid steeds dezelfde waarde heeft, ongeacht de lichtstraal vertrekt van uit een rijdende trein of een stilstaande lamp. Het eerste postulaat stelt dan dat dit zo is voor alle inertiaal stelsels.
Einstein besefte dat dit enkel mogelijk was als de transformatie van het ene assenstelsel naar het andere assenstelsel niet verliep volgens de Galileitransformaties maar wel volgens de lorenztransformaties.
Een voorbeeld: In het station staat een waarnemer A en in de voorbijrijdende trein een waarnemer B. Beiden definieren een (denkbeeldig) assenkruis om de werkelijkheid te beschrijven.
Dit assenkruis bestaat uit de drie ruimtecoördinaten en een parameter tijd (afgelezen van zijn klok): x,y,z,t Waarnemer A bevindt zich op (0,0,0,t)
De trein op (vt,0,0,t) (dit wil jammer genoeg voor waarnemer A zeggen dat op tijdstip 0, hij en de trein zich op hetzelfde punt bevinden
)
Vanuit de rijdende trein definieert B een ander assenstelsel x',y',z' en t'
Met B op (0,0,0,t') en A op (-vt,0,0 t')
Om van het referentiestelsel A naar B over te gaan denken we intuitief (en dit deden de klasieke natuurkundigen ook) aan de Galilei transformaties:
x=x'+vt
y=y'
z=z'
t=t'
Zoals je ziet is in deze transformatie de tijd absoluut. Hij wordt in elk referentiestelsel hetzelfde gemeten (y en z ook trouwens, maar dit komt door de keuze van orientatie van het assenkruis).
Echter deze transformatie kan niet kloppen, indien de lichtsnelheid in elk referentiestelsel gelijk moet zijn aan c. Als A de lichtsnelheid als c meet, dan meet b deze als c+v (of c-v naargelang de richting).
Om te beredeneren hoe de transformatie dan wel moest zijn bedacht einstein de lichtklok, en hieruit leidde hij de lorentztransformatie af (zie minicursus SRT).
De tijdsdilatatie wordt (zoals deze uiteenzetting hopelijk duidelijk maakt) veroorzaakt door de onderlinge snelheid van assenstelsels en is onafhankelijk van de gebruikte klokken.