Re: De lichtsnelheid, een menselijke uitvinding
Geplaatst: 17 mei 2015 11:32
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?
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?