02-08-05

Lichtsnelheid

In het middelbaar, wat mij betreft dus al vele decenieën geleden, moesten we spreekbeurten houden voor Nederlands en Frans. In de retorica had ik eens als onderwerp het ontstaan van het heelal genomen. Toen nog een redelijk controversieel onderwerp want Fred Hoyle's Steady State had nog niet helemaal de duimen gelegd. In die spreekbeurt bracht ik ook de idee naar voor dat de lichtsnelheid niet constant was, maar veranderde in de tijd. Mijn leraar Wetenschappen kwam dit ter ore en hij riep me bij zich om te zeggen dat er geen enkele reden was om deze 'theorie" te aanvaarden, omdat niets wees in die richting. Ik heb in mijn jeugdig enthousiasme enige maanden later prof De Jaeger, hoogleraar sterrekunde, aangeschreven met de vraag wat dit in de praktijk zoal kon voor gevolgen hebben. Natuurlijk heeft die eerbiedwaardige man nooit geantwoord op die jonge snaak die dacht Einstein van zijn voetstuk te kunnen stoten. Ondertussen ben ik al veel ouder geworden, maar de idee is nooit meer uit mijn hoofd gegaan. En daarom wil ik het graag even kwijt hier.

 

Sinds Einstein weten we, of wordt tenminste aangenomen, dat de lichtsnelheid in vacuum de hoogst bereikbare snelheid is. Dezelfde wijze man heeft ons ook op het hart gedrukt dat deze snelheid onder alle omstandigheden constant is. Ik stel me echter nog steeds de vraag waarom dit zo is. Ik ben geen kwantumfysicus, alleen iemand met een klein beetje gezond verstand, nieuwsgierigheid en critical sense.

 

In de eerste plaats zou dit betekenen dat ook het heelal zelf niet sneller kan uitdijen dan deze snelheid. Wat via terugrekening aan de hand van de Hubbleconstante de leeftijd van het heelal zou opleveren als tenminste deze toenemende uitdijingssnelheid uniform zou blijven doorgaan tot zijn bovenste limiet, c.

 

Daarom kwam de idee bij mij op om de relatie om te keren : wat indien de lichtsnelheid nu eens de maximale uitdijingssnelheid van het heelal zou zijn ? Dat zou verklaren waarom niets sneller kan gaan : het zou immers uit het heelal kunnen "ontsnappen", iets waar, denk ik, iedereen wel het absurde van inziet. Vandaag de dag zou het heelal dus uitdijen met een snelheid c omdat vandaag de lichtsnelheid in vacuum gelijk is aan c.

 

We weten dat het heelal ontstaan is in een grote ontploffing, de zgn "big bang". Alle energie/materie zat dus vlak na deze ontploffing samengebald in een zeer klein volume. De gravitatie moet er enorm geweest zijn. Door verder uit te zetten werd het gravitationeel effect dat wederzijds werd uitgeoefend steeds minder groot.

 

We mogen ervan uitgaan dat deze enorme zwaartekrachtwerking een zeer sterke vertragende factor is geweest bij de beginnende uitdijing van het heelal. Oorspronkelijk kan deze snelheid misschien wel 1 miljard km/sec zijn geweest om dan in ijltempo af te zakken tot waarden in de omgeving van de huidige snelheid, tegelijk de huidige lichtsnelheid. De laatste "vermindering" gebeurde echter veel geleidelijker omdat de kracht die ze veroorzaakte ondertussen sterk verzwakt was. Maar ook nu neemt de lichtsnelheid nog (zij het zeer miniem) af in functie van de tijd.

 

Een van de problemen waarmee kosmologen worstelen is het uitleggen van de inflationaire fase van het heelal. Alle berekeningen wijzen er immers op dat het heelal in de eerste seconden veel sneller uitdijde dan de fameuze 299.792,458 km/sec. Wanneer we aanvaarden dat de lichtsnelheid toen veel hoger lag is dit zonder veel kunstgrepen te verklaren.

 

Er is echter meer. De uitdijing van het heelal wordt berekend aan de hand van het dopplereffect. De frequentie van een lichtdeeltje is functie van de snelheid waarin beide partijen (lichtbron en waarnemer) uit elkaar gaan. De formule die voor licht deze verschuiving t.o.v. een stationaire bron geeft bevat zowel in teller als in noemer de lichtsnelheid. Ik ga jullie niet lastigvallen met de formule voor de relativistische roodverschuiving, maar u vindt ze in ieder boek over fysica.

 

Wanneer we deze formule bekijken zien we dat wanneer de lichtsnelheid c groter zou worden, de roodverschuiving (de verandering in frequentie van het licht) kleiner zal zijn dan verwacht.

 

Ook hier gaan we de situatie nu eens omdraaien : hoe verder een melkwegstelsel van ons verwijderd is, hoe sneller het van ons af beweegt en hoe sneller een melkwegstelsel van ons af beweegt, hoe verder het moet staan. Maar hier komen we voor een feit te staan dat totnogtoe niemand kon verklaren : deze uitdijingssnelheid wordt kleiner dan verwacht voor zeer ver wegstaande objecten.

Met een niet-constante lichtsnelheid ligt dit echter wel binnen de verwachtingen. Zoals we daarjuist zagen was c vroeger groter, en dus was de roodverschuiving kleiner bij eenzelfde snelheid van verwijdering bron-waarnemer. Anders gezegd, we hebben de indruk dat voor verre afstanden de uitdijing vertaagt.

 

Blijft nog één probleem over : wat als een lichtstraal die uitgezonden werd aan 400.000 km/sec ons nu bereikt ? Overschrijdt die dan niet de "huidige" lichtsnelheid ? Eerlijk gezegd, daar heb ik geen andere uitleg voor dan dat dit lichtfoton door de lange reis is "vermoeid", "afgezwakt", "vertraagd". Vergeten we niet dat het in de eerste minuten van zijn reis immers nog moet opboksen tegen een veel grotere gravitatie en dat het ook onderweg nog voortdurend wordt vertraagd door de massa's die het voorbijkomt.

 

Een gedachtenspelletje zeg je, niets wat in de fysica hierop wijst ! Kan zijn, maar deze idee heeft me de laatste 35 jaar niet meer losgelaten.

19:33 Gepost door Dwarsligger | Permalink | Commentaren (4) |  Facebook |

Commentaren

In mijn ogen dik in orde met je gedachten gang Ik ben ook zo'n freak die mij voordurend van die vragen stel. Maar over dit fenomeen heb ik ook al zitten nadenken en uw redenering lijkt wel dik in orde hoor.
Mijn grootste bezigheid is het uitzoeken van alternatieve energie bronnen of het accumuleren van energie zonder dat men er meer energie moet insteken om het er uit te halen. Dus als je ook zo'n hobby hebt laat maar eens iets weten.

Gepost door: Patrick | 26-11-09

Reageren op dit commentaar

In mijn ogen ook Maar , laat ons er vanuit gaan dat die Big Bang heeft bestaan en die kosmische inflatie, gewoon om Einstein gelijk te geven.
Uw idee van het verzwakte foton zegt me wel iets maar dan iets anders. Wij gaan er bij een explosie van uit dat er een vlakke bol onstaat. Wat als er deuken in die bol zitten dan klopt de lichtsnelheid compleet. Als sommige signalen van dichterbij komen dan klopt de snelheid. Ik zou dan gewoon zoeken naar plekken met een grote densiteit van massa want daar verwacht ik de grootste vertraging in uitdeining zonder vertraging van de lichtsnelheid.

Gepost door: andre | 22-12-09

Reageren op dit commentaar

verder En omdat massa en Energie elkaar opheffen volgens de formule van Einstein, is de kans groot dat de uitdeinenende massa de energie in stand houdt en vice versa en dat de lichtsnelheid dus gelijk blijft.

Gepost door: andre | 22-12-09

Reageren op dit commentaar

anders gezegd De overtollige massa/ energie wordt omgezet in energie/ massa en de vrijgave van energie blijft gelijk. Licht wordt steeds weer geboren, massaloos, dus snelheidsconstant. Fotonen verzwakken niet wegens geen massa dus zelfs niet in vacuum en de wereld blijft bestaan.

Gepost door: andre | 22-12-09

Reageren op dit commentaar

De commentaren zijn gesloten.