Licht altijd even snel?

[Andy]

Bij speciale relativiteit moet je erg goed opletten en in de minicursus zal waarschijnlijk wel het Michelson-experiment opgenomen zijn (eerste bewijs dat er iets bijzonders is met licht en dat wordt verklaard door de SRT)

We moeten steeds met referentiestelsels spreken.

bvb: ik sta stil en mijn broer fietst aan de constante 20km/u, dan zijn wij twee verschillende "inertiaalwaarnemers" in twee verschillende inertiaalstelsels. Inertiaalstelsels zijn stelsels waarin de wetten van Newton gelden (met andere woorden: ze versnellen niet maar ze mogen wel verschillende snelheid hebben (verschil = constant)).

't Komt er dan op neer dat Einstein vertelt dat de snelheid van het licht constant is in elk inertiaalstelsel. Met andere woorden: als ik de lichtsnelheid meet of als mijn broer dat doet => we zullen beide 't zelfde meten (uiteraard want 20km/u is niet erg snel)

maar ook al ga je aan 0.8c tov mij bewegen, toch zal voor jou de lichtsnelheid 3e8m/s blijven, en ook voor mij zal dat evenveel zijn! Wij zien elkaar bewegen aan 0.8c, maar beide meten eenzelfde lichtsnelheid.

Intuitief is dit niet duidelijk en je kan het enkel waarnemen door allerlei experimenten te doen...

[Spaarlampje]

ik kom hier zelf niet helemaal uit (of helemaal niet).

Dus als licht altijd met dezelfde snelheid voorbij komt hoe snel je ook gaat betekend voormij dat je licht dus vooruit duwt.

Bv :

Ik ga 1000km/s en ga weg van iemand die stil staat.

Diegene die stil staat schijnt een lamp richting mij.

Het licht schiet vanuit diegene die stil staat met 300.000 km/s voorbij.

Het licht schiet mij ook met 300.000 km/s van mij af, onafhankelijk vanmijn snelheid van 1000km/s. Het gaat nog steeds 300.000 km/s van mij af. (???)

Het licht schiet dus naar mijn weten dus nu met 301.000 km/s.

Daar snap ik niets van.

[albert davinci]

Ik zat gisteren naarn een documentaire te kijken van de BBC, waarin ze zeiden dat licht je altijd even snel voorbij komt, ongeacht je eigen snelheid. Dus als je zelf met de halve snelheid van het licht gaat, je het licht toch op volle snelheid voorbij ziet komen.  

Ik begrijp het zelf ook niet helemaal (nog niet genoeg over gelezen) maar dit is nu net de basis van de relativiteitstheorie. Door dit verschil klopten de mechanische wetten van oa Newton (ik geloof dat hij veel gejat had van Galilei) niet meer. Newton ging er van uit dat je snelheden vectorieel kon optellen en aftrekken. Dat kan ook voor de 'normale' dagelijkse toepassingen maar het probleem is dat dit veranderd zogauw licht er bij betrokken wordt.

Simpel voorbeeld: je zit op een trein die met de snelheid van het licht reist en je gooit een base ball, dan is de snelheid van de baseball niet die van het licht + die van de worp, nee, de snelheid is dan die van het licht omdat de aanname is dat niets sneller is (kan zijn) dan het licht.

Dit is wat ik er van begrijp. Degenen die er voor gestudeerd hebben (er zijn er 2 of 3 op dit forum meen ik) moeten me maar corrigeren als ik het niet helemaal goed zou uitleggen.

[uflex]

Is het misschien duidelijker te begrijpen als we het uitzenden van licht niet als een bewegelijk voorwerp zien wat zich met een zekere afstand van de verzender verplaatst, maar zien als een impuls (de steen in de vijver) die zich los van de veroorzaker in alle richtingen -zonder zich wat aan te trekken van de (snelheid van de) de verzender- voortplant

De zou veronderstellen dat er geen band bestaat (en bestond) tussen de verzender van het licht en het licht zelf; ze gaan letterlijk hun eigen weg.

Op een andere wijze lukt het ook mij maar niet om er een voorstelling van te maken.

Of is dit alles heel gek beredeneerd?

[Mattia]

Klopt helemaal [rr]

Zie voor uitleg: Minicursus Speciale Relativiteitstheorie

Klopt niet geheel.

Ten eerste is kwantummechanisch gesproken de lichtsnelheid c een statistisch gemiddelde van het geheel aan virtuele fotonen.

Ten tweede zijn er media waarin de lichtsnelheid lager kan liggen dan c, bijvoorbeeld in Bose-Einstein condensaten.

Evanescerende golven hebben een snelheid die hoger is dan c.

Maar we zijn niet op kwantummechanische schaal aan het werken, dus is dat hier niet echt aan de orde.

Klassieke mechanica is ook niet correct wanneer je op macro of micro neveau werkt, maar toch kan je voor aardse zaken er perfect realistische en goede voorspellingen mee doen die practisch altijd kloppen. Je moet het dus in contects zien. Je hebt gelijk hoor, maar het is hier niet echt aan de orde.

[Boulemans]

Wat me hier opvalt is dat bijna niemand spreekt over de Ether.

Even uitleggen: Vroeger dacht men dat lichtgolven zich in iets moesten voortbewegen. Net zoals golven op water moesten licht golven iets hebben om op te golven. Dit noemde men de Ether. Een gevolg hiervan was echter dat in alle waarschijnlijkheid de aarde ook beweegt in deze ether, en dus bijgevolg er ergens een verschil zou moeten worden gemeten van de lichtsnelheid.

Hiervoor werden er enkele experimenten opgesteld, waarvan de bekenste waarschijnlijk van Albert Michelson en Edward Morley was (zie hier). Het resultaat van dit experiment was verassend: de lichtsnelheid bleek altijd dezelfde waarde te hebben!

hierna was het blijkbaar gedaan met de theorie van de Ether en werd het zogenaamde Lichtpostulaat opgesteld. Dit is een soort van axioma (zoals dat in de wiskunde je moet geloven dat er door twee punten slechts één rechte gaat) die zegt dat de lichtsnelheid voor elk stelsel dezelfde moet zijn.

[gwi]

De manier waarop ik het heb gelezen, ik denk in het begin van dat boek door Einstein zelf (heb het nooit uitgelezen) is de volgende:

Als je de snelheid van het licht nadert dan verandert je lengte en de manier waarop je tijd ervaart. Het punt is dat die lengte en die tijd nu gelijkaardig veranderen waardoor de snelheid, zijnde de verhouding van lengte (afstand) tegenover tijd, dezelfde blijft. Dus r/t = 2r/2t. Je meet de tijd op waarmee licht je passeert met een chronometer over een bepaalde lengte die je opmeet met je meetlat. Maar je meetlatten en chronometers veranderen in functie van de snelheid waarmee jij gaat. Daarom zal het altijd zijn alsof het licht 300000km/s gaat, hoe jij ook reist.

[Rudeoffline]

Wat me hier opvalt is dat bijna niemand spreekt over de Ether.

Even uitleggen: Vroeger dacht men dat lichtgolven zich in iets moesten voortbewegen. Net zoals golven op water moesten licht golven iets hebben om op te golven. Dit noemde men de Ether. Een gevolg hiervan was echter dat in alle waarschijnlijkheid de aarde ook beweegt in deze ether, en dus bijgevolg er ergens een verschil zou moeten worden gemeten van de lichtsnelheid.  

Hiervoor werden er enkele experimenten opgesteld, waarvan de bekenste waarschijnlijk van Albert Michelson en Edward Morley was (zie hier). Het resultaat van dit experiment was verassend: de lichtsnelheid bleek altijd dezelfde waarde te hebben!

hierna was het blijkbaar gedaan met de theorie van de Ether en werd het zogenaamde Lichtpostulaat opgesteld. Dit is een soort van axioma (zoals dat in de wiskunde je moet geloven dat er door twee punten slechts één rechte gaat) die zegt dat de lichtsnelheid voor elk stelsel dezelfde moet zijn.

De constante lichtsnelheid is inderdaad een axioma, maar wel eentje die gestaafd wordt door experimenten, en die bovendien ook door de Maxwellvergelijkingen wordt aangedragen. De ether daarentegen was gewoon een wanhopige poging om de klassieke fysica te behouden, en was natuurlijk net zo goed een axioma. Alleen veel minder gefundeerd.

[Boulemans]

De manier waarop ik het heb gelezen, ik denk in het begin van dat boek door Einstein zelf (heb het nooit uitgelezen) is de volgende:

Als je de snelheid van het licht nadert dan verandert je lengte en de manier waarop je tijd ervaart. Het punt is dat die lengte en die tijd nu gelijkaardig veranderen waardoor de snelheid, zijnde de verhouding van lengte (afstand) tegenover tijd, dezelfde blijft. Dus r/t = 2r/2t. Je meet de tijd op waarmee licht je passeert met een chronometer over een bepaalde lengte die je opmeet met je meetlat. Maar je meetlatten en chronometers veranderen in functie van de snelheid waarmee jij gaat. Daarom zal het altijd zijn alsof het licht 300000km/s gaat, hoe jij ook reist.

Je spreekt over de zogenaamde tijdsdelatie en lengtedelatie. Je kunt deze formules vrij gemakkelijk achterhalen met de stelling van pythagoras en gebruik makend van 3 postulaten:

• Relativiteitsprincipe: Natuurkundige wetten zijn in alle stelsels (coördinaten en klok waarmee iemand zijn waarnemingen doet) hetzelfde.

• Lichtpostulaat: De lichtsnelheid in het luchtledige is in ieder intertiaal stelsel (een stelsel waar geen krachten op werken) hetzelfde.

• Equivalentieprincipe: In vrije val bewegen alle objecten met dezelfde versnelling.

De constante lichtsnelheid is inderdaad een axioma, maar wel eentje die gestaafd wordt door experimenten, en die bovendien ook door de Maxwellvergelijkingen wordt aangedragen. De ether daarentegen was gewoon een wanhopige poging om de klassieke fysica te behouden, en was natuurlijk net zo goed een axioma. Alleen veel minder gefundeerd.

Mijns inziens word over het algemeen meestal axioma's aanvaard die het logiste lijken. Zo heb je ook de wiskundige tak waarbij alle rechten eigelijk cirkels zijn met straal oneindig. Dit axioma is echter zo ver te zoeken, dat we het niet zo goed onderzoeken.

[Paul_1968]

Ik zat gisteren naarn een documentaire te kijken van de BBC, waarin ze zeiden dat licht je altijd even snel voorbij komt, ongeacht je eigen snelheid. Dus als je zelf met de halve snelheid van het licht gaat, je het licht toch op volle snelheid voorbij ziet komen.

Kan iemand mij hier wat meer over vertellen?

Hoe groot is de snelheid eigenlijk van de protonen bij deeltjesversnellers als die van CERN ?

Wat meten ze daar bijvoorbeeld aan relativistische snelheden ?

Ik denk dat het weinig zin heeft om je jezelf voor te stellen met een snelheid = c met een (spaar)zaklamp in de aanslag. In die situatie gelden andere wetten. De vraag wordt dan eigenlijk of ons vacuum echt leeg is en of licht een medium nodig heeft om zich in voort te planten, zodat de vergelijking van EvilBro met die van geluidsgolven op gaat. Misschien gaat de zoektocht naar de Higgs-deeltjes meer licht werpen op dit verSCHIJNsel ? ( Ik hoor al wat stemmen die zeggen dat dat er niets mee te maen heeft, maar je weet het niet ... )

Proeven met ruimteschepen met lichtsnelheid-meetapparatuur aan boord zijn voorlopig nog niet voorradig.

Ik ga er ook nog even meer over lezen.

[Brinx]

Ik denk dat het weinig zin heeft om je jezelf voor te stellen met een snelheid = c met een (spaar)zaklamp in de aanslag. In die situatie gelden andere wetten.

En dan rest natuurlijk nog de vraag of dat een geldige situatie is. Volgens het huidige begrip is het namelijk fysisch niet mogelijk voor een deeltje met rustmassa om ten opzichte van een eveneens rustmassa hebbende waarnemer een snelheid groter dan de lichtsnelheid te hebben.

Natuurlijk kun je beweren dat dat fysisch misschien best wel kan en dat onze huidige modellen die situatie gewoon niet correct beschrijven (singulariteiten treden op), maar op dat moment ben je uitspraken aan het doen die niet ondersteund worden door waarnemingen - pure speculatie dus.

[eendavid]

maar je weet het niet ...

Waarom zou het er iets mee te maken hebben?

Wetenschap is niet zeggen: alles kan; watenschap is zeggen: dit verwachten we, omwille van de geldigheid van deze of die theorie in dit of dat regime. Het Higgs-deeltje heeft te maken met massa-vrijheidsgraden na symmetriebreking. Als je denkt dat dit iets met een voortplantingsmedium voor licht te maken heeft, leg dan uit waarom. Het huidige begrip is nl. dat er helemaal geen medium nodig is, en dat licht een fysisch deeltje is (dus niet een verstoring van een medium, een eigen fysisch veld als je het preciezer wil), in tegenstelling tot geluidsgolven. Als je vindt dat dat niet klopt, leg dan uit waarom.

[Paul_1968]

Waarom zou het er iets mee te maken hebben?

Wetenschap is niet zeggen: alles kan; watenschap is zeggen: dit verwachten we, omwille van de geldigheid van deze of die theorie in dit of dat regime. Het Higgs-deeltje heeft te maken met massa-vrijheidsgraden na symmetriebreking. Als je denkt dat dit iets met een voortplantingsmedium voor licht te maken heeft, leg dan uit waarom. Het huidige begrip is nl. dat er helemaal geen medium nodig is, en dat licht een fysisch deeltje is (dus niet een verstoring van een medium, een eigen fysisch veld als je het preciezer wil), in tegenstelling tot geluidsgolven. Als je vindt dat dat niet klopt, leg dan uit waarom.

Ik zou het je allemaal haarfijn uit willen leggen, maar ik ben geen professioneel fysicus. Als iedereen z'n profiel in zou vullen, zou je daar een idee krijgen van hoeveel waarde je moet hechten aan een uitspraak met een speculatief karakter. Die opmerking heb ik alleen gemaakt omdat ik het idee heb dat alle theorien met elkaar samenwerken. Ik probeer verschillende theorien met elkaar te vergelijken en aan te tonen dat ze unificeerbaar zijn. Het spijt me als ik daarvoor niet genoeg bewijs kan leveren. Iets dat op het eerste gezicht niets te maken heeft met deze Higgs-deeltjes, kan later toch duidelijk een verwevenheid vertonen. Zijn we niet toch nog (stiekum) op zoek naar een medium waarin een foton zich voortplant ?

(Speculeren wordt hier meestal niet op prijs gesteld, heb ik gemerkt.)

Nog een vraag over dit onderwerp : Was het begrip "ether" eigenlijk gebaseerd op een medium dat een bepaalde massa <> 0 zou hebben ?

[eendavid]

Speculeren wordt hier meestal niet op prijs gesteld, heb ik gemerkt.

We proberen natuurlijk wel aan wetenschap te doen. Gericht speculeren zou je nog als een wetenschappelijke denkpiste kunnen beschouwen. Ongericht speculeren, ...

Nog een vraag over dit onderwerp : Was het begrip "ether" eigenlijk gebaseerd op een medium dat een bepaalde massa <> 0 zou hebben ?

De etherhypothese was de meest voor de hand liggende hypothese met de toen gekende kennis. Men kende golven, en men had een algemeen geloof in een unificatie van de wetenschappen. Men hoopte dus dat ook de elektromagnetische golven konden beschreven worden via mechanische wetten, via Newtons mechanica. Dus wilde men elektromagnetische golven zien als spanningen en verplaatsingen van een medium. Ook de tegenwerping dat de wetten van Maxwell in tegenspraak zijn met Galileïaanse relativiteit kon hen niet deren, een unificatie was nabij. Dat medium had dus inderdaad een massa, zij het dat dit medium zeer ijl was. De voortplantingssnelheid van een mechanische golf is immers omgekeerd evenredig met de massadichtheid van het medium, en de lichtsnelheid is nu eenmaal zeer groot.

Helaas, licht is niet een voortplanting in een medium, en zeker geen mechanische. Een dergelijke golf kan nooit leiden tot eenzelfde lichtsnelheid voor alle waarnemers. Je zal tegenwerpen dat er geen lichtmetingen zijn gebeurd met een ruimteschip. Dat zou ik eerlijk gezegd niet weten, maar het constant zijn van de lichtsnelheid is al meer dan een eeuw geleden gemeten. Dat was het Michelson en Morley experiment.

[Paul_1968]

We proberen natuurlijk wel aan wetenschap te doen. .... Ongericht speculeren, ...

Ik zal proberen voortaan iets beter te richten. pi.gif

Helaas, licht is niet een voortplanting in een medium, en zeker geen mechanische. Een dergelijke golf kan nooit leiden tot eenzelfde lichtsnelheid voor alle waarnemers. Je zal tegenwerpen dat er geen lichtmetingen zijn gebeurd met een ruimteschip. Dat zou ik eerlijk gezegd niet weten, maar het constant zijn van de lichtsnelheid is al meer dan een eeuw geleden gemeten. Dat was het Michelson en Morley experiment.

Waarom helaas ? Ik ben blij dat er niet nog een medium is waar we rekening mee moeten houden. Dat het geen mechanische golf in een medium met massa kan zijn, is wel duidelijk. Ik werp niets tegen, hoor. Dat M&M-experiment ben ik aan het bestuderen.

Maar als licht zich echt in niets voortplant, hoe kan dat niets dan vervormd worden ? Als ik niets vervorm, verandert er ook niets. (Andere topic!)