relativiteitstheorie

Einstein beweerde in zijn Einstein beweerde in zijn relativiteitstheorie dat massa de ruimte in de 4de dimensie kromt. Dit is nogal onvoorstelbaar want behalve in de 3 – dimensionale ruimte ( lengte/ breedte/ hoogte ) komt er een 4de bij: namelijk tijd. Einstein’s idee is het beste uit te leggen met behulp van een strakgespannen rubberen vel en een zware bal. Als men het rubberen vel strak spant en de zware bal er op legt, zal de bal een put in het vel veroorzaken. Rolt men nu een knikker over het vel dan zal die knikker naar de bal toerollen of als de knikker precies genoeg snelheid heeft eventjes rond de bol blijven draaien. Omdat we hier op aarde met weerstand te maken hebben zal het knikkertje snelheid verliezen en tegen de bal aanrollen. In de ruimte is ( haast ) geen weerstand dus de knikker ( in dit geval vergelijkbaar met een planeet ) zal bijna oneindig lang om de zon heen blijven draaien. Een ander bewijs dat de ruimte om de aarde heen gekromd is, is dat je op één punt van de aarde kan vertrekken en als je almaar rechtdoor loopt weer op hetzelfde punt aankomt als waar je vertrokken was. Blijkbaar heb je een rondje gelopen zonder dat je het hebt gemerkt. Ook onze maan wil rechtdoor, maar omdat de ruimte om de aarde gekromd is gaat hij toch met een cirkelbeweging om de aarde heen, net als wij in het vorige voorbeeld deden. Daarom draaien waarschijnlijk de planeten om de zon en de manen rond de planeten. U begrijpt dat deze theorie van gekromde ruimte in de 4de dimensie nogal wat teweeg bracht in de wetenschap van toen (1905), want wie kon zich een 4 – dimensionale ruimte voorstellen? Nu kunnen we dat nog steeds niet, maar het is wel gebleken dat Einstein voor een heel groot deel gelijk had. Na deze theorie bleven nog veel vragen over. Waarom kromt massa de ruimte bijvoorbeeld? Nu weten we het antwoord nog steeds niet. Sommigen beweren dat gravitatie en ruimtekromming ontstaat door aanwezigheid van gravitonen: een enorm klein deeltje dat veel te klein is om door ons gemeten te kunnen worden. Omdat het bestaan van deze gravitonen voorlopig niet aangetoond kan worden, blijven we nog steeds in het duister tasten wat de echte oorzaak is van gravitatie.

Massa blijkt ruimte en tijd te krommen, zodat alle planeten en manen om elkaar heen blijven draaien. Die kromming die optreed rond zware objecten heeft ook gevolgen voor de tijd voor ons op aarde. Gekromde ruimte heeft als eigenschap dat de tijd langzamer verloopt dan in minder gekromde ruimte. Net als maatstrepen op een liniaal die uit elkaar bewegen als je de liniaal krombuigt. Hier vergelijk je dus een grotere afstand tussen de maatstrepen met een relatief langere seconde bij ruimtekromming. Op lage hoogte is de aarde meer gekromd dan op grote hoogte , dus een waarnemer in de lucht ziet een ietwat vertraagd beeld van de grond.

In de praktijk vallen de tijdsverschillen best mee. Men heeft wel eens twee atoomklokken precies gelijk gezet en vervolgens hebben ze er één in de kelder en één op zolder gezet. Na een tijdje liepen de klokken al niet meer gelijk.

Dit is een bewijs dat het tijdsverloop afhangt van de afstand tot een object. Uit deze proef bleek ook dat de klok uit de kelder achter liep ten opzichte van die van de zolder. De tijdsverschillen zijn niet groter dan een fractie van een seconde, maar het principe gaat wel op. Zo blijft u als u op de begane grond slaapt jonger dan iemand die op zolder slaapt. Door de tijdsverschillen kunt u wel degelijk in de tijd reizen. Als u ’s ochtends na een goede nachtrust op zolder terugkeert op de begane grond gaat u een fractie van een seconde het verleden in en als u weer naar boven gaat reist u naar de toekomst. Hierbij gaat het natuurlijk om superkleine sprongetjes, die ruim opgeheven worden door de duur van de reis, maar als er in het universum objecten zouden zijn die de tijd zoveel zouden verstoren dat je dagen in de tijd terug kan zou dat je sprong natuurlijk veel groter maken. Zwarte gaten zijn bijvoorbeeld zulke objecten. Deze ingestorte sterren krommen de ruimte zoveel dat, als je er met een vliegtuig in zou vliegen, je voor een waarnemer buiten het zwarte gat zo goed als stil lijkt te staan, terwijl je zelf in een fractie van een seconde door de enorme gravitatie uit elkaar gerukt wordt. Niet echt de leukste manier van tijdreizen, maar wel een effectieve. Wie wel eens science fiction kijkt, ziet dat ze daar af en toe door middel van een wormgat kunnen tijdreizen. Een wormgat kan worden voorgesteld als een verbinding tussen twee punten in de ruimte, die in een andere dimensie zeer dicht bij elkaar liggen, terwijl ze in drie – dimensionale ruimte lichtjaren van elkaar verwijderd zijn. Als er een snelheidsverschil is tussen de punten dan ontstaat ook daartussen een tijdsverschil dat tijdreizen mogelijk maakt. Helaas kost het heel veel energie om zo een verbinding te maken en daardoor zouden in theorie alleen in zwarte gaten deze wormgaten spontaan kunnen ontstaan. Als we er zelf één zouden willen maken zouden we heel de massa van Jupiter op moeten maken, voordat er een klein gaatje naar een andere dimensie zou ontstaan. Hoewel we het elke dag op zeer bescheiden schaal doen is tijdreizen op grote schaal nog steeds dodelijk.

Einstein nam ook aan dat: voor iedereen, op welke snelheid die ook beweegt is de lichtsnelheid hetzelfde. Als je een grote snelheid hebt zal je bij een achterop komende lichtstraal nog steeds dezelfde snelheid meten. Omdat het snelheidsverschil ( afstand/tijd ) gelijk blijft zal er iets met de afstand en de tijd moeten gebeuren. Om een snelheid te meten van 300.000 km/s terwijl je zelf met een snelheid van 150.000 km/s meereist zullen je meters relatief korter worden en je seconden relatief langer ( zelf merk je niets van deze veranderingen, alleen een waarnemer die op een lagere snelheid reist zal dit opmerken. Deze conclusie is de kern van de relativiteitstheorie. Daarom zijn astronauten die uit de space shuttle komen een fractie van een seconde jonger dan hun voormalige leeftijdsgenoten.

Als we het ooit voor elkaar krijgen om de lichtsnelheid te benaderen voor het maken van een sterrenreis zullen deze effecten zeer veel zwaarder zijn.

Een retourtje van 8 jaar naar Proxima Centauri ( dichtstbijzijnde ster ) is voor de astronaut wel te doen, maar als de snelheid van zijn voertuig groot genoeg is kan er bij thuiskomst voor de aardbewoners al wel 40.000 jaar verstreken zijn. U begrijpt dat geen enkele astronaut zich zou opgeven voor zo een reis. Nu zijn de ruimtetuigen nog zo traag dat verschijnselen van deze aard nauwelijks voorkomen. Het tijdsverschil zou hoogstens enkele seconden bedragen. Behalve ruimte en tijd verandert er nog meer op een tuig dat de lichtsnelheid nadert. Het tuig en zijn bemanning wordt zwaarder. Als het schip gas blijft geven, wordt een groot deel van de energie die uit de motor komt omgezet in massa. Als je meer massa hebt moet je meer moeite doen om snelheidswinst te boeken. Een kiezeltje gooi je ook verder dan een rots van 50 kg. Meer energie betekent dan weer meer massa en ga zo maar door. Daarom is het onmogelijk om harder te vliegen dan de lichtsnelheid, er zou oneindig veel energie nodig zijn , dus oneindig veel brandstof. Zo zie je dat een reisje naar een ster heel wat complicaties met zich meebrengt en dat zo een reisje nog niet voor morgen is.dat massa de ruimte in de 4de dimensie kromt. Dit is nogal onvoorstelbaar want behalve in de 3 – dimensionale ruimte ( lengte/ breedte/ hoogte ) komt er een 4de bij: namelijk tijd. Einstein’s idee is het beste uit te leggen met behulp van een strakgespannen rubberen vel en een zware bal. Als men het rubberen vel strak spant en de zware bal er op legt, zal de bal een put in het vel veroorzaken. Rolt men nu een knikker over het vel dan zal die knikker naar de bal toerollen of als de knikker precies genoeg snelheid heeft eventjes rond de bol blijven draaien. Omdat we hier op aarde met weerstand te maken hebben zal het knikkertje snelheid verliezen en tegen de bal aanrollen. In de ruimte is ( haast ) geen weerstand dus de knikker ( in dit geval vergelijkbaar met een planeet ) zal bijna oneindig lang om de zon heen blijven draaien. Een ander bewijs dat de ruimte om de aarde heen gekromd is, is dat je op één punt van de aarde kan vertrekken en als je almaar rechtdoor loopt weer op hetzelfde punt aankomt als waar je vertrokken was. Blijkbaar heb je een rondje gelopen zonder dat je het hebt gemerkt. Ook onze maan wil rechtdoor, maar omdat de ruimte om de aarde gekromd is gaat hij toch met een cirkelbeweging om de aarde heen, net als wij in het vorige voorbeeld deden. Daarom draaien waarschijnlijk de planeten om de zon en de manen rond de planeten. U begrijpt dat deze theorie van gekromde ruimte in de 4de dimensie nogal wat teweeg bracht in de wetenschap van toen (1905), want wie kon zich een 4 – dimensionale ruimte voorstellen? Nu kunnen we dat nog steeds niet, maar het is wel gebleken dat Einstein voor een heel groot deel gelijk had. Na deze theorie bleven nog veel vragen over. Waarom kromt massa de ruimte bijvoorbeeld? Nu weten we het antwoord nog steeds niet. Sommigen beweren dat gravitatie en ruimtekromming ontstaat door aanwezigheid van gravitonen: een enorm klein deeltje dat veel te klein is om door ons gemeten te kunnen worden. Omdat het bestaan van deze gravitonen voorlopig niet aangetoond kan worden, blijven we nog steeds in het duister tasten wat de echte oorzaak is van gravitatie.

Massa blijkt ruimte en tijd te krommen, zodat alle planeten en manen om elkaar heen blijven draaien. Die kromming die optreed rond zware objecten heeft ook gevolgen voor de tijd voor ons op aarde. Gekromde ruimte heeft als eigenschap dat de tijd langzamer verloopt dan in minder gekromde ruimte. Net als maatstrepen op een liniaal die uit elkaar bewegen als je de liniaal krombuigt. Hier vergelijk je dus een grotere afstand tussen de maatstrepen met een relatief langere seconde bij ruimtekromming. Op lage hoogte is de aarde meer gekromd dan op grote hoogte , dus een waarnemer in de lucht ziet een ietwat vertraagd beeld van de grond.

In de praktijk vallen de tijdsverschillen best mee. Men heeft wel eens twee atoomklokken precies gelijk gezet en vervolgens hebben ze er één in de kelder en één op zolder gezet. Na een tijdje liepen de klokken al niet meer gelijk.

Dit is een bewijs dat het tijdsverloop afhangt van de afstand tot een object. Uit deze proef bleek ook dat de klok uit de kelder achter liep ten opzichte van die van de zolder. De tijdsverschillen zijn niet groter dan een fractie van een seconde, maar het principe gaat wel op. Zo blijft u als u op de begane grond slaapt jonger dan iemand die op zolder slaapt. Door de tijdsverschillen kunt u wel degelijk in de tijd reizen. Als u ’s ochtends na een goede nachtrust op zolder terugkeert op de begane grond gaat u een fractie van een seconde het verleden in en als u weer naar boven gaat reist u naar de toekomst. Hierbij gaat het natuurlijk om superkleine sprongetjes, die ruim opgeheven worden door de duur van de reis, maar als er in het universum objecten zouden zijn die de tijd zoveel zouden verstoren dat je dagen in de tijd terug kan zou dat je sprong natuurlijk veel groter maken. Zwarte gaten zijn bijvoorbeeld zulke objecten. Deze ingestorte sterren krommen de ruimte zoveel dat, als je er met een vliegtuig in zou vliegen, je voor een waarnemer buiten het zwarte gat zo goed als stil lijkt te staan, terwijl je zelf in een fractie van een seconde door de enorme gravitatie uit elkaar gerukt wordt. Niet echt de leukste manier van tijdreizen, maar wel een effectieve. Wie wel eens science fiction kijkt, ziet dat ze daar af en toe door middel van een wormgat kunnen tijdreizen. Een wormgat kan worden voorgesteld als een verbinding tussen twee punten in de ruimte, die in een andere dimensie zeer dicht bij elkaar liggen, terwijl ze in drie – dimensionale ruimte lichtjaren van elkaar verwijderd zijn. Als er een snelheidsverschil is tussen de punten dan ontstaat ook daartussen een tijdsverschil dat tijdreizen mogelijk maakt. Helaas kost het heel veel energie om zo een verbinding te maken en daardoor zouden in theorie alleen in zwarte gaten deze wormgaten spontaan kunnen ontstaan. Als we er zelf één zouden willen maken zouden we heel de massa van Jupiter op moeten maken, voordat er een klein gaatje naar een andere dimensie zou ontstaan. Hoewel we het elke dag op zeer bescheiden schaal doen is tijdreizen op grote schaal nog steeds dodelijk.

Einstein nam ook aan dat: voor iedereen, op welke snelheid die ook beweegt is de lichtsnelheid hetzelfde. Als je een grote snelheid hebt zal je bij een achterop komende lichtstraal nog steeds dezelfde snelheid meten. Omdat het snelheidsverschil ( afstand/tijd ) gelijk blijft zal er iets met de afstand en de tijd moeten gebeuren. Om een snelheid te meten van 300.000 km/s terwijl je zelf met een snelheid van 150.000 km/s meereist zullen je meters relatief korter worden en je seconden relatief langer ( zelf merk je niets van deze veranderingen, alleen een waarnemer die op een lagere snelheid reist zal dit opmerken. Deze conclusie is de kern van de relativiteitstheorie. Daarom zijn astronauten die uit de space shuttle komen een fractie van een seconde jonger dan hun voormalige leeftijdsgenoten.

Als we het ooit voor elkaar krijgen om de lichtsnelheid te benaderen voor het maken van een sterrenreis zullen deze effecten zeer veel zwaarder zijn.

Een retourtje van 8 jaar naar Proxima Centauri ( dichtstbijzijnde ster ) is voor de astronaut wel te doen, maar als de snelheid van zijn voertuig groot genoeg is kan er bij thuiskomst voor de aardbewoners al wel 40.000 jaar verstreken zijn. U begrijpt dat geen enkele astronaut zich zou opgeven voor zo een reis. Nu zijn de ruimtetuigen nog zo traag dat verschijnselen van deze aard nauwelijks voorkomen. Het tijdsverschil zou hoogstens enkele seconden bedragen. Behalve ruimte en tijd verandert er nog meer op een tuig dat de lichtsnelheid nadert. Het tuig en zijn bemanning wordt zwaarder. Als het schip gas blijft geven, wordt een groot deel van de energie die uit de motor komt omgezet in massa. Als je meer massa hebt moet je meer moeite doen om snelheidswinst te boeken. Een kiezeltje gooi je ook verder dan een rots van 50 kg. Meer energie betekent dan weer meer massa en ga zo maar door. Daarom is het onmogelijk om harder te vliegen dan de lichtsnelheid, er zou oneindig veel energie nodig zijn , dus oneindig veel brandstof. Zo zie je dat een reisje naar een ster heel wat complicaties met zich meebrengt en dat zo een reisje nog niet voor morgen is.