De lichtsnelheid, een menselijke uitvinding

[Peter van Velzen]

De vraag die nog bij me opkwam was deze: is lichtsnelheid werkelijk constant?

Dat is mij dat afvraag heeft alles te maken met het feit dat licht energie is. En de hoeveelheid energie die per seconde 299.792.458 meter aflegt is niet hezelfde voor blauwe fotonen als voor rode fotonen.
Die energie is gelijk aan hc/λ waarbij h de constante van planck is, c de lichtsnelheid en λ de golflengte. Blauw licht heeft een golflengte van 450 to 495 nanometer en rood licht een golflengte van 620 to 750 nanometer. Laten we als voorbeeld nemen een golflengte van 2 x 229 nanometer = 458 nanometer, dus blauw en een van 3 x 229 nanometer = 687 nanometer, dus rood. De energie dit het blauwe licht met zich meedraagt is dus precies 3/2 maal zoveel als die van het rode licht in ons voorbeeld. Als we nu uitrekenen hoeveel energie een willekeurig aantal van die blauwe fotonen per seconde overbrengen dan is dat dus precies 3/2 maal zoveel als de energie die eenzelfde aantal rode fotonen per seconde overbrengen.

Zouden we nu in de klassieke mechanica uitrekenen hoe lang een bepaalde hoeveelheid energie er over doet om ons te bereiken als de bron zich met de halve lichtsnelheid van ons af beweegt. Dan moeten we de tijd uitrekenen die het begin van de hoeveelheid energie ervoor nodig heeft om ons te bereiken en hoe lang het einde ervan nodig heeft om ons te bereiken. Als de eerste er een tijd 1 over doet (ongeacht de eenheden waarin we rekenen) zla het einde er logischerwijs 1,5 maal zo lang over doen. De snelheid van energie overbrengen neemt dus af met de factor 2/3 en ergo een aantal blauwe fotonen komt op ons over als een identiek aantal rode fotonen.

Uiteraard mogen wij bij een dergelijke hoge snelheid de klassieke mechanica niet gebruiken. En dezelfde roodverschuiving treedt in de speciale relativiteitstheorie al op bij een snelheid van 0,3847 keer de lichtsnelheid. Ik beheers niet voldoende wiskunde om dat verder uit te leggen. Ik kan het echter wel uitrekenen. Dat doet mijn computer namelijk voor me. Het heeft iets te maken met verschillen tussen referentiekaders. Niet noodzakelijkerwijs met de lichtsnelheid, want ik heb gehoord, dat je dezelfde soort verschijnselen zou waarnemen bij geluid en echolocatie.



Een van de consequenties van het feit dat een blauw foton 1,5 x sneller energie overbrengt als een rood foton is dat de golflengte níet overeenkomt met de lengte van een foton! Zou dat immers zo zijn dan zouden beide fotonen dezelfde energie moeten overbrengen, alleen doet een rood foton daar dan langer over dan een blauw foton, terwijl uit het foto-electrisch effect duidelijk blijkt dat dit niet zo is! Een individueel blauw foton bevat méér energie dan een rood foton! De rode en blauwe fotonen zijn daarom noodzakelijkerwijs even lang. (Als ze al een lengte hebben) Er zijn alleen méér golven in een even lang rijtje blauwe golven als in een rijtje rode golven, maar het rijtje dat een foton bepaald, verschilt dan dus niet qua lengte. (wel qua aantal golven en qua energie). Gezien vanuit het foton zelf zijn alle lengtes overigens nul (ivm met de lengtecontractie) en staat de klok stil (ivm de tijddilletatie).

Alhoewel rood en blauw licht wel verschillen qua “energievervoer” per foton per seconden, heeft een rood foton derhalve evenveel tijd nodig om een afstand af te leggen als een blauw foton, maar of dit ook geheel waar is voor fotonen die naar het rood of blauw verschoven zijn, is wellicht niet helemaal zeker. We kunnen moeilijk een Fizeau-Foucault experiment doen met licht dat een sterke rood- of blauwverschuiving toont. Er is gewoon niet genoeg van beschikbaar het zelfde geldt voor “Michelson-Morley en ook een waarneming op de manier van Ole Römer lijkt me niet mogelijk. Daarvoor zou een maan van jupiter uitsluitend verlicht moeten worden door een verre Quasar. Dat lijkt me eerlijk gezegd totaal uitgesloten!

Dus hoewel we beter niet kunnen wachten op enig simpel experiment, dat dit aan het licht zou brengen, acht ik het theorie nog voor mogelijk, dat licht van een snel ten opzichte van ons bewegende bron wel degelijk sneller of langzamer zou kunnen zijn dan ander licht. Maar je moet niet verbaasd opkijken als wetenschappers dit desalniettemin wel al uitgeplozen hebben. Ik sta elke dag weer verbaasd wat ze allemaal kunnen. Maar als dat zo is, heeft dit waarchijnlijk de onveranderlijkheid van de lichtsnelheid bevestigd. Anders hadden we er vast wel van gehoord. Ook de claims van sommige amateurkosmologen (ik heb het nog nooit gehoord van een prof) dat bij uitdijende ruimte licht wél sneller kan zijn dan de lichtsnelheid, is ongetwijfeld ook niet experimenteel bewezen, want anders hadden we dáár wel van gehoord. Toch?

[dikkemick]

Volgens mij klopt je laatste zin Peter. Ruimte zelf schijnt sneller dan licht te kunnen uitdijen. Maar iets in deze ruimte kan dat vooralsnog niet.
Wat mij nog steeds verbaast is dat wij mensen snelheid bepaald hebben. Km/uur b.v. Afstanden en tijdseenheden, massa en energie: Allemaal bedenksels (welke uiteraard wel kloppen met empirische gegevens.)
De lichtsnelheid (in welke eenheid dan ook weergegeven) blijkt dan toch altijd weer dezelfde te zijn. Hier zijn voldoende proeven mee gedaan. Het waarom zal nog wel enige tijd op zich laten wachten, maar dan zal blijken dat het logisch is dat ze altijd dezelfde snelheid heeft. Misschien heeft het met meerdere dimensies te maken? Who knows?

[axxyanus]

Tja Peter, maar het is dan toch jouw verwarring die de (waarde van de) lichtsnelheid vereenzelvigt met het getal.

Tja, dan leg je uit dat het geen getal is en dat de getalswaarde die er in voorkomt totaal afhankelijk is van de eenheden die je gebruikt. En dan krijg je zo’n opmerking van iemand die voorheen (in de draad de “waarom” vraag is interessant suggereerde dat de waarde van een natuurconstante vergeleken kon worden met het aantal poten van een kip of het aantal armen van een zeester.

Peter ik ben het beu dat jij mijn standpunt blijft verkeerd voorstellen. Ik heb in deze bijdrage uitvoerig uitgelegd hoe iets tegelijk relevant kan zijn en niet vergelijkbaar. En dat is niet de eerste maal dat ik iets dergelijks aan jou uitleg. Als ik zeer specifiek op een van je beweringen in ga, dan heb je drie mogelijkheden die wat mij betreft aanvaardbaar zijn. (1) Je laat het specifiek punt vallen, je komt er niet meer op terug. (2) Je vraagt om nadere uitleg. (3) Je gaat in op wat ik geschreven heb.

Wat ik onaanvaardbaar vind, is dat je steeds opnieuw hetzelfde blijft herhalen alsof je een belangrijk punt hebt dat ik nog niet geadresseerd heb. Ik kan begrip opbrengen als het af en toe eens gebeurt maar bij jou gebeurt het zo vaak dat ik moedwillig onbegrip begin te vermoeden.

Maar dat had ik in zekere zin verdient, met mijn sneer aan zijn adres, vanwege het toevallige feit dat de waarde van de lichtsnelheid, tegenwoordig onafhankelijk is gemaakt van een gemeten lichtsnelheid. Eerlijk gezegd ontdekte ik dat ook pas na mijn laatste bijdrage aan die andere draad. De crux van mijn verhaal was uiteraard dat het inderdaad – zoals Axxyanus nu dus ook blijkt in te zien – niet een getal is, maar een zorgvuldige menselijke constructie op basis van door mensen verrichtte waarnemingen.

Ik heb de natuurconstanten niet vereenzelvigt met een getal. Ik heb het over getallen gehad als reactie op een zeer specifiek argument van jou.

Voor de rest is dit punt naast de kwestie wat betreft het oorspronkelijke punt dat je probeerde te maken. En dat was de volgende vraag met jouw antwoord.

Waarom zijn de natuurconstanten zoals ze zijn? Omdat wij er anders niet zouden zijn.

Met heel je uitleg die je geeft over hoe de manier waarop wij die natuurconstanten representeren een menselijke constructie is, komt het bovenstaande er op neer dat als we voor een andere constructie gekozen zouden hebben (andere eenheden) en dus een andere representatie zouden hebben, dat we er dan niet zouden zijn. Wat natuurlijk nog steeds een dwaas idee is.

[LordDragon]

stel we gebruiken als mensen een ander soort telsysteem of getallen stelsel, we gebruiken eentje dat gebaseerd is op 12 ipv op 10. Dan zouden we een andere waarde opschrijven dan diegene die we nu doen na onze metingen, maar de snelheid van het licht blijft uiteraard, in welke eenheid je ze ook uitdrukt gewoon de snelheid van het licht. IS dat niet wat hier bedoelt wordt?

MVG, LD.

[axxyanus]

stel we gebruiken als mensen een ander soort telsysteem of getallen stelsel, we gebruiken eentje dat gebaseerd is op 12 ipv op 10. Dan zouden we een andere waarde opschrijven dan diegene die we nu doen na onze metingen, maar de snelheid van het licht blijft uiteraard, in welke eenheid je ze ook uitdrukt gewoon de snelheid van het licht. IS dat niet wat hier bedoelt wordt?

Dat is natuurlijk hoe die vraag oorspronkelijk bedoeld is. Als filosofen en theologen met de vraag komen waarom de natuurconstanten zijn wat ze zijn, dan stellen ze natuurlijk een vraag over de werkelijkheid en niet over de manier waarop wij die werkelijkheid in nummers gieten. Maar Peter vond het blijkbaar nodig om dit zijspoor te nemen om een punt te maken. Al heb ik geen idee wat hij daarmee hoopte te bereiken.

[HenkM]

gewoon even nog een (filosofisch) vraagje:

is die verhouding altijd, sinds het ontstaan van tijd en ruimte, hetzelfde geweest?

oh .. nog maar 1:

zwarte gaten hebben wel invloed op de richting van het licht, maar mogelijk ook wel op de verhouding (want de afgelegde afstand is wel groter) ... of .....

[dikkemick]

gewoon even nog een (filosofisch) vraagje:

is die verhouding altijd, sinds het ontstaan van tijd en ruimte, hetzelfde geweest?

oh .. nog maar 1:

zwarte gaten hebben wel invloed op de richting van het licht, maar mogelijk ook wel op de verhouding (want de afgelegde afstand is wel groter) ... of .....

Over welke verhouding heb je het?

[HenkM]

gewoon even nog een (filosofisch) vraagje:

is die verhouding altijd, sinds het ontstaan van tijd en ruimte, hetzelfde geweest?

oh .. nog maar 1:

zwarte gaten hebben wel invloed op de richting van het licht, maar mogelijk ook wel op de verhouding (want de afgelegde afstand is wel groter) ... of .....

Over welke verhouding heb je het?

Wat is het topic beste vriend? En wat, werd gesteld, is feitelijk geen getal maar een verhouding?

Maar als het jou duidelijker is: is de snelheid van het licht altijd dezelfde geweest en onder alle omstandigheden?

[dikkemick]

gewoon even nog een (filosofisch) vraagje:

is die verhouding altijd, sinds het ontstaan van tijd en ruimte, hetzelfde geweest?

oh .. nog maar 1:

zwarte gaten hebben wel invloed op de richting van het licht, maar mogelijk ook wel op de verhouding (want de afgelegde afstand is wel groter) ... of .....

Over welke verhouding heb je het?

Wat is het topic beste vriend? En wat, werd gesteld, is feitelijk geen getal maar een verhouding?

Maar als het jou duidelijker is: is de snelheid van het licht altijd dezelfde geweest en onder alle omstandigheden?

Volgens mij wel. Een andere snelheid is tot nu toe nog niet gemeten. Echter, ik heb een boek in de boekenkast staan , dat ik misschien nog eens moet lezen omdat ik het destijds niet kon vatten:
Sneller dan de snelheid van het licht van Joao Magueijo.

[HenkM]

Volgens mij wel. Een andere snelheid is tot nu toe nog niet gemeten. Echter, ik heb een boek in de boekenkast staan , dat ik misschien nog eens moet lezen omdat ik het destijds niet kon vatten:
Sneller dan de snelheid van het licht van Joao Magueijo.

Voor 99, 999 % van de tijd wist men niet van meten, laat staan de snelheid van het licht.

[dikkemick]

Volgens mij wel. Een andere snelheid is tot nu toe nog niet gemeten. Echter, ik heb een boek in de boekenkast staan , dat ik misschien nog eens moet lezen omdat ik het destijds niet kon vatten:
Sneller dan de snelheid van het licht van Joao Magueijo.

Voor 99, 999 % van de tijd wist men niet van meten, laat staan de snelheid van het licht.

Maar net als met radioactiviteit is wel eea te simuleren. Lichtsnelheid in vliegtuigen meten, lichtsnelheid onder hoge druk of bij extreme temperatuur meten etc. En aangezien heel veel cijfers achter de komma nauwkeurig bekend zijn, zou je een hele minieme verschuiving verwachten in de jaren dat de lichtsnelheid gemeten is. Volgens mij is ze nog steeds dezelfde.
(Want creationisten komen altijd met de opmerking: "Hoe weet je dat vroeger de vervalconstante niet anders was?)

[Karssenberg]

En aangezien heel veel cijfers achter de komma nauwkeurig bekend zijn, zou je een hele minieme verschuiving verwachten in de jaren dat de lichtsnelheid gemeten is. Volgens mij is ze nog steeds dezelfde.
(Want creationisten komen altijd met de opmerking: "Hoe weet je dat vroeger de vervalconstante niet anders was?)

Dat 'Want' in je laatste zin vind ik intrigerend. Het riekt naar: A moet wel waar zijn, omdat de creationisten A ter discussie stellen?

[HenkM]

Volgens mij wel. Een andere snelheid is tot nu toe nog niet gemeten. Echter, ik heb een boek in de boekenkast staan , dat ik misschien nog eens moet lezen omdat ik het destijds niet kon vatten:
Sneller dan de snelheid van het licht van Joao Magueijo.

Voor 99, 999 % van de tijd wist men niet van meten, laat staan de snelheid van het licht.

Maar net als met radioactiviteit is wel eea te simuleren. Lichtsnelheid in vliegtuigen meten, lichtsnelheid onder hoge druk of bij extreme temperatuur meten etc. En aangezien heel veel cijfers achter de komma nauwkeurig bekend zijn, zou je een hele minieme verschuiving verwachten in de jaren dat de lichtsnelheid gemeten is. Volgens mij is ze nog steeds dezelfde.
(Want creationisten komen altijd met de opmerking: "Hoe weet je dat vroeger de vervalconstante niet anders was?)

Jij denkt dat het ontstaan van het heelal te simuleren is? Want daar praten we over

[lanier]

De titel snap ik niet; de mensheid heeft de lichtsnelheid niet uitgevonden, maar probeert deze te meten en definiëren. Geen enkele meting is 100% accuraat, je zult het altijd moeten doen met een benadering en een foutmarge. Dat is ook niet erg, we proberen gebeurtenissen te beschrijven. Des te nauwkeurig de meting, des te nauwkeuriger de beschrijving.
Aangezien we hebben te maken met ruimte-tijd, mogen we daar eenheden voor gebruiken die we zelf invullen, daar is niets mis mee. Dus bijvoorbeeld seconde en meter. De lichtsnelheid is zoals deze is, constant, en vrij nauwkeurig te meten met de eenheden die wij bepaald hebben. Daar is helemaal niets mis mee.

[dikkemick]

Jij denkt dat het ontstaan van het heelal te simuleren is? Want daar praten we over

Nee, ik denk dat de lichtsnelheid te testen is. Als wordt beweerd dat deze kan variëren dan zijn er testen denkbaar waarin deze mogelijk varieert.
Temperatuur zoals aan het begin van het ontstaan van het heelal is zo'n simulatie.