Sneller bewegen dan licht

[Anhinga1]

Hallo allemaal,

Ik heb een maandje geleden een video gezien waarin er word uitgelegd wat er sneller kan bewegen dan licht en ik heb nog een hele tijd nagedacht over 1 van hun onderwerpen. Het gaat hier over het feit dat, wanneer je met een heel sterke lamp op bijvoorbeeld de maan zou schijnen, en dan je vinger voor de lamp heen en weer beweegt, de schaduw sneller zou bewegen dan het licht. Dit is natuurlijk perfect mofelijk volgens fysische wetten omdat een schaduw geen fysiek object, noch informatie is. Maar daarna vroeg ik me af of je niet met bijvoorbeeld een zeer lange stok hetzelfde effect zou kunnen creëren. Doordat je aan de onderkant van de stok de stok laat wentelen zou de snelheid groter worden hoe hoger op de stok je dit bekijkt, dit hele project natuurlijk in een vacuum zodat je geen wrijving met de lucht hebt. Ik besef natuurlijk ook dat dit, door de relativiteitstheorie, niet kan. Toch kon ik nergens vinden wat dit zou kunnen tegenhouden.

Heeft iemand van jullie een verklaring?

Alvast bedankt

[Michel Uphoff]

Het is onmogelijk om iets dat een rustmassa heeft een snelheid gelijk of groter dan die van het licht in vacuüm te geven. Dat is een van de uitkomsten van de speciale relativiteitstheorie.
 
Die stok heeft (relativistische) massa, en die neemt ingevolge de speciale relativiteit toe met de snelheid. En als die massa toeneemt, moet de energie om die massa te versnellen toenemen.
 
De relativiteitstheorie voorspelt dat de massa van alleen al het uiterste puntje van jouw stok, naarmate deze de lichtsnelheid nadert, meer energie zou vragen dan er in het heelal aanwezig is. Bij de lichtsnelheid aangekomen (dat is niet mogelijk) zou er alleen al om het puntje van die stok de lichtsnelheid te geven een oneindige hoeveelheid energie nodig zijn.
 
Natuurlijk is vér voor dit punt de stok verbogen en gebroken door de enorme krachten die er op werken om hem weer een beetje meer rotatiesnelheid te geven, maar dat negeer ik even in dit voorbeeld.

[Marko]

Een goede vraag. Grote wetenschappers zijn je voorgegaan met dit gedachtenexperiment!
 
Het flauwe antwoord is: de relativiteitstheorie houdt dit tegen. In je redenering ga je er vanuit dat de stok 100% stijf is. Maar zo'n stok kan, vanwege de relativiteitstheorie, niet bestaan. Je kunt best proberen om de stok snel te laten ronddraaien, maar het uiteinde zal nooit sneller gaan dan de lichtsnelheid. Met andere woorden: als je zo snel gaat draaien zal de stok kromtrekken.
 
Nu klinkt dit heel erg als een cirkelredenering (het uiteinde gaat nooit sneller dan het licht omdat de stok krom trekt, en de stok trekt krom omdat het uiteinde niet sneller kan gaan dan het licht), maar je kunt het ook van een andere kant bekijken: wat houdt een stok bij elkaar?
 
Een stok, of om het even welk voorwerp, bestaat uit deeltjes die bij elkaar gehouden worden door (onder andere) elektromagnetische krachten. Die kunnen zich niet oneindig snel voortplanten. Als één kant van een voorwerp in beweging komt, zal die beweging dus pas een beetje later ingezet worden aan de andere kant van het voorwerp. Een voorwerp kan dus nooit als een geheel bewegen; oneindige stijfheid bestaat niet - ook niet in theoretische stokken in gedachtenexperimenten.

[Xilvo]

Als je aan het eind van die stok een (meet-) lat van een meter bevestigt, parallel aan de bewegingsrichting, dan zal je die lat steeds korter zien worden naarmate je de stok sneller draait.
 
Kortom, de omtrek van die cirkel wordt, voor het draaiende systeem, kleiner dan 2.π.r !