relativiteitstheorie

Babypicture van het heelal

Over snelheden, massa en materie

Het licht plant zich door de lege ruimte voort met een snelheid van 300.000 km per seconde. Het doet er niet toe wie het meet, waar men is, hoe snel men op dat moment beweegt: altijd zal men hetzelfde antwoord krijgen voor de snelheid van het licht in een vacuüm. Iemand op Aarde die de snelheid meet van het licht dat de Aarde van de Zon bereikt, zal precies hetzelfde resultaat krijgen als iemand in een ruimteschip, die de snelheid meet van het licht van de Zon, terwijl het ruimteschip zich van het zonnestelsel af beweegt met bijna de lichtsnelheid.
Voor de waarnemer op Aarde zou het ruimteschip zich schijnbaar even snel als de lichtgolven voortbewegen. Als het ruimteschip zich met de helft van de lichtsnelheid (150.000 km/sec) zou voortbewegen, dan is het redelijk te veronderstellen, dat de snelheid van het licht ten opzichte van het ruimteschip slechts 150.000 km/sec is. Want dit is de manier waarop snelheden, of relatieve snelheden, zich gewoonlijk gedragen. Bijvoorbeeld: Een trein beweegt zich met 90 km/uur. Een auto beweegt zich in dezelfde richting met 60 km/uur. De trein wint
dan 30 km/uur op de auto. Hun relatieve snelheid (de snelheid ten opzichte van elkaar) is 30 km/uur. De gemeten snelheid ofwel relatieve snelheid van een of ander bewegend object hangt af van de bewegingssnelheid van de persoon die de snelheid aan het meten is.

Deze regels zijn echter nimmer van toepassing op lichtgolven. Licht verschilt in dit opzicht van alle materiële voorwerpen. Volgens de waarnemer op Aarde zou de

waarnemer in het ruimteschip een ander antwoord moeten krijgen, maar dat is niet zo. De reden hiervoor is, volgens de Relativiteitstheorie, dat hij een verschillend tijd-systeem gebruikt. De 'meetlat' die hij gebruikt om de afstand te meten die het licht aflegt in één seconde, heeft een verschillende lengte als dezelfde 'meetlat' op Aarde. Snelheden worden gemeten door het tijdsverloop te bepalen, waarin een bepaalde afstand wordt afgelegd (snelheid is gelijk aan afstand gedeeld door tijd).
De waarnemer in het ruimteschip krijgt als uitkomst, dat het licht zich met een snelheid van 300.00 km/sec voorplant, omdat (1) zijn meetlat korter lijkt dan die van degene op Aarde en omdat (2) zijn klok veel langzamer loopt. Een seconde duurt op een bewegende klok langer dan op Aarde.
(Naar boven)

Albert Einstein.
De mate waarin afstanden (relatief) korter worden en waarin de tijd (relatief) langer wordt, is door Einstein precies berekend in zijn beroemde Relativiteitstheorie. Het eerste deel van de theorie, de Speciale Theorie die in 1905 verscheen, was geheel gebaseerd op een nieuw idee: het constant blijven van de lichtsnelheid (in vacuüm) voor alle waarnemers.
Elf jaar later kwam Einstein met de uitgebreide Algemene Relativiteitstheorie. Het basisidee hierin is de grote overeenkomst tussen de zwaartekracht en een versnellende kracht.