Speciale Relativiteitstheorie Een korte inleiding 3 niveaus van

Speciale Relativiteitstheorie Een korte inleiding

3 niveaus van “begrijpen” De. Feitenkennis lichtsnelheid is b. v. constant. 1600: slag bij Nieuwpoort. kennis, weten De. Analyse reciproke vantijd veldslagen - in die vertragingsfactor tijd leert dat. . is: techniek, analyse vaardig zijn Omdat Slag bij de Nieuwpoort lichtsnelheid was constant onvermijdelijk is zijn ruimte omdaten. . tijd vervormd. samenhang verklaren

Wat is relativiteit NIET? • Relativiteit betekent niet “dat alles relatief is” - Snelheid is relatief, maar beweging is dat niet altijd! • Relativiteit betekent ook niet “onbepaald” of “onzeker” - De Speciale Relativiteitstheorie beschrijft gedetailleerd de vervorming van ruimte en tijd t. g. v. beweging en heeft grote voorspellende waarde

We beginnen met een vraag …. • Een man, die zelf met 5 m/s op een fiets rijdt, gooit een bal naar voren met een snelheid van 2 m/s. Welke snelheid heeft de bal? • Antwoord: 5 + 2 = 7 m/s + 2 m/s =7 m/s ? 5 m/s

En nog een vraag …. • Een raket wordt gelanceerd en krijgt een snelheid van 60% van de lichtsnelheid (0. 6 c). Vanuit de raket wordt vervolgens een kleinere raket naar voren afgeschoten die op zijn beurt weer een snelheid van 60% van de lichtsnelheid heeft t. o. v. de eerste raket. Wat is de snelheid van deze tweede raket t. o. v. de Aarde? • Antwoord: 0. 6 c + 0. 6 c = 0. 88 c ? =0, 88 c + 0, 6 c

In de relativiteitstheorie draait alles om de lichtsnelheid! C

Michelson-Morley Experiment (1887) • Lange tijd geloofde de wetenschap in de “ether”, een absoluut medium waarin het licht zich voortplant • Albert Michelson en Edward Morley deden een poging om de ethersnelheid op Aarde te meten

Michelson-Morley Experiment • Interfero-meter

Michelson-Morley Experiment • Resultaat: Er kon geen ether-snelheid bepaald worden: overal en in alle richtingen is de lichtsnelheid even groot!!

Klassieke mechanica • Concept van inertiaalsyteem: - Wetten van de mechanica geldig in alle intertiaalsytemen (inertiaalsysteem = waarnemer in rust of met constante snelheid)

Einstein’s behoefte aan verbetering van Newtonse mechanica • Michelson-Morley Experiment - Lichtsnelheid blijkt overal even groot en onafhankelijk van de snelheid van de Aarde door de ether (absolute ruimte) Maar: de lichtsnelheid is in principe niet gelijk in ieder inertiaalsysteem! • Andere fysische wetten (zoals elektriciteit/magnetisme van Maxwell) zouden ook onafhankelijk van het gekozen inertiaalsysteem opgeschreven moeten kunnen worden en Einstein twijfelde daar sterk aan!

Vóór de Speciale Relativiteits-theorie Blauwe stelsel beweegt met snelheid v t. o. v. zwarte stelsel V Transformatie-formules tussen stelsels, alhoewel intuïtief juist, blijken onjuist

Basis voor relativiteitstheorie • Einstein postuleerde dat alle fysische wetten voor alle waarnemers op alle inertiaalsystemen gelijk moeten zijn. NB: Door deze eis moet ook de lichtsnelheid voor iedere waarnemer constant zijn!

Met Speciale Relativiteits-theorie V De Lorentz transformaties zijn de correcte transformaties tussen de stelsels. In ieder stelsel is de lichtsnelheid constant maar de formules zijn verre van triviaal! Lorentz zelf geloofde er niet in.

Speciale Relativiteitstheorie Waarschuwing: De speciale relativiteitstheorie gaat tegen de intuïtie in • De volgende zinnen zijn op z’n best onvolledig in het licht van de speciale relativiteitstheorie: De trein rijdt 130 km/uur op dat traject. Handbagage mag niet meer dan 7 kg wegen. De vuurtoren flitst iedere 45 seconden. Een walvis kan wel 30 meter lang worden. De broers staken tegelijkertijd hun hand op.

Gevolgen Speciale Relativiteitstheorie • Wat zijn de gevolgen van de aannames van Einstein? - alles beweegt langzamer dan de lichtsnelheid - tijd dilatatie - lengte contractie - relativiteit van ‘gelijktijdigheid’ - relativistische massa toename - E = mc 2

Tijd dilatatie (1) • Lichtklok “tussen spiegels heen en weer kaatsende fotonen” • Twee waarnemers rood en blauw • Blauwe waarnemer verwijdert zich met constante snelheid. Wat neemt de rode waarnemer waar?

Tijd dilatatie (2) - welke waarnemingen doet de rode waarnemer? in rood systeem: in blauw systeem: Let op: L c c c afgelegde afstand = tijdsduur X snelheid

Tijd dilatatie (3) De rode waarnemer ziet dat de tijd bij de blauwe waarnemer langzamer verloopt. Maar let op: Vanuit het perspectief van de blauwe waarnemer is dit precies andersom. De blauwe waarnemer ziet dat het horloge van de rode waarnemer langzamer tikt dan het zijne! Iedere waarnemer ziet de tijd dus trager verlopen bij een andere waarnemer die t. o. v. hem/haar in beweging is!!

Lengte contractie (1) - welke waarnemingen doet de rode waarnemer aan de rode stok? Lichtklok: foton beweegt tussen twee spiegels Let op: afgelegde afstand = tijdsduur X snelheid

Lengte contractie (2) - t=0 t=t 1+t 2 welke waarnemingen doet de rode waarnemer aan de blauwe stok?

Lengte contractie (3) - vanuit perspectief rode waarnemer Tijddilatatie: Lengtecontractie:

Lengte contractie (4) De rode waarnemer ziet dat voorwerpen in het laboratorium van de blauwe waarnemer in de lengterichting korter zijn. Maar let op: Vanuit het perspectief van de blauwe waarnemer is dit precies andersom. De blauwe waarnemer ziet dat voorwerpen van de rode waarnemer juist smaller zijn. Iedere waarnemer ziet de voorwerpen versmallen bij andere waarnemers die t. o. v. hem/haar in beweging zijn!!

Niets gaat sneller dan het licht (1) - gedachten-experiment • Zend lichtbundel uit en laat waarnemer in een inertiaalsysteem meebewegen en de lichtbundel trachten ‘in te halen’. • Dit lukt nooit, want hoe hard de waarnemer ook gaat, hij haalt de lichtbundel nooit in want deze blijft t. o. v. hem/haar met de lichtsnelheid voortgaan.

Niets gaat sneller dan het licht (2) - nog een gedachten-experiment

Gelijktijdigheid (1)

Pole – Barn paradox - past de speer nou wel of niet in de schuur? De schuur is 2 meter lang De speer is 3 meter lang Gooi de speer met 20 m/s

Pole – Barn paradox - past de speer nou wel of niet in de schuur? De schuur is 2 meter lang De speer is 3 meter lang Gooi de speer met 0. 8 c De speer verkort dan tot 1. 80 meter

Pole – Barn paradox - past de speer nou wel of niet in de schuur? De schuur is 2 meter lang De speer is 3 meter lang Gooi de speer met 0. 8 c Sluit de deuren heel even als de speer in de schuur zit!

Pole – Barn paradox - past de speer nou wel of niet in de schuur? De schuur is 2 meter lang De speer is 3 meter lang Bekijk het eens vanuit het perspectief van de speer zelf! De speer blijft 3 meter lang en de schuur wordt smaller (1. 20 mtr)!!

Pole – Barn paradox - past de speer nou wel of niet in de schuur? De schuur is 2 meter lang De speer is 3 meter lang Bekijk het eens vanuit het perspectief van de speer zelf! De voordeur en achterdeur sluiten niet tegelijkertijd!

Lorentz-transformatie in beeld ct ct 2 2 1 t in seconden ct en x in lichtseconden 1 OF 2 t in jaren ct en x in lichtjaren x 1 1 2 x

Van langzaam naar snel …… naar…… supersnel …… ct ct 2 x 1 x x 1 2 x

1 *( x– 2 / ) ct = c/v *( x– 1 / ) *x ct = c/v 2 2 2/ + *x c / v ct = ct 1/ + x /c * v ct = ct ct = x ct = 1 2 x 1 1 2 x *x c / v

Staaf in rust t. o. v. stilstaande waarnemer ct ct 2 2 1 1 1/ 1 2 x

Staaf in rust t. o. v. bewegende waarnemer ct ct 2 2 1 1 2 x 1 1/ 1 2 x

Tijdwaarneming vanuit stilstaande waarnemer ct ct 2 2 1 1 2 x

Tijdwaarneming vanuit bewegende waarnemer ct ct 2 2 1 1 2 x

ct ct x x

ct ct x x

Bewijs Speciale relativiteitstheorie (1) - Hafele-Keating experiment met atoomklokken in 1971 (1) • Twee vliegtuigen vlogen oostwaarts en westwaarts rond de Aarde. • Cesium atoomklokken aan boord van de vliegtuigen werden na afloop vergeleken met soortgelijke klokken in het observatorium op Aarde.

Bewijs Speciale relativiteitstheorie (1) - Experiment met atoomklokken in 1971 (2) Twee effecten: algemene en speciale relativiteit!! • SR: oostwaarts sneller dan grondklok en westwaarts trager t. o. v. inertiaalsysteem centrum Aarde • tijd (in nanoseconden) aan boord minus tijd observatorium voorspelling gemeten effect algemene relativiteit effect speciale relativiteit totaal oostwaards 144 ± 14 − 184 ± 18 − 40 ± 23 − 59 ± 10 westwaards 179 ± 18 96 ± 10 275 ± 21 273 ± 7

Bewijs Speciale relativiteitstheorie (2) - vervalsnelheid van muonen (1) • Muon: zwaar soort elektron • Vervaltijd van muonen: 1. 56 microseconden • Doordringing Aardse atmosfeer: zou ca. c X 1. 56 ms = 468 m • Gemeten doordringdiepte: 10 - 20 km!!! • Met een snelheid van 0. 98 c, is “de eigen tijd” van een muon met een factor 0. 2 trager. Voor een Aardse waarnemer lijkt zijn halfwaardetijd dus 5 X 1. 56 ms = 7. 8 ms • In 7. 8 ms legt het muon 2. 34 km af!

Bewijs Speciale relativiteitstheorie (2) - vervalsnelheid van muonen (2)

Tweeling paradox De tweelingparadox kan worden uitgelegd aan de hand van een ruimtereis van een astronaut. Als deze astronaut een tweelingbroer op Aarde heeft is deze veel ouder of misschien al lang overleden als de astronaut weer op Aarde terug komt. Vanuit de Aarde gezien verloopt de tijd bij de astronaut aan boord inderdaad trager. Dus de astronaut wordt minder snel oud. Maar omgekeerd ziet de astronaut dat de tijd op Aarde ook trager verloopt dan bij hem in de capsule. Hoe kan dat?

Tweeling paradox(1) - verklaard aan de hand van een voorbeeld Tweeling Gerard (astronaut) en Peter (thuisblijver) Gerard gaat op reis met een snelheid van v = 0. 8 c naar een bestemming op 4 lichtjaar; Peter blijft achter. Na aankomst keert Gerard met dezelfde snelheid terug naar huis. L = 4 lichtjaar en v = 0. 8 c Als Gerard vertrekt hebben beide mannen op hun horloge t = 0. Op de eindbestemming is de klok gesynchroniseerd met die van Peter. Lorentzfactor:

Tweeling paradox(2) - verklaard aan de hand van een voorbeeld Observaties van Peter (de thuisblijver) L = 4 lj. v = 0. 8 c thuis op Aarde verre planeet De heenreis duurt 4 / 0. 8 = 5 jaar. De terugreis ook! De klok van Gerard loopt echter trager, dus het is pas 5 * 0. 6 = 3 jaar op “Gerards klok” als deze de verre planeet bereikt. En dus is pas 6 jaar verstreken als Gerard weer thuis komt. vertrek verre planeet terug op Aarde Peter’s klok 0 5 jaar 10 jaar Gerard’s klok 0 3 jaar 6 jaar

Tweeling paradox(3) - verklaard aan de hand van een voorbeeld Observaties van Gerard (de astronaut) v = 0. 8 c thuis op Aarde L’ = L/ = 4 * 0. 6 = 2. 4 lj. verre planeet De heenreis duurt 2. 4 / 0. 8 = 3 jaar. De terugreis ook! Totaal duurt zijn reis dus 6 jaar. (dit is korter dan Peter meet vanwege lengte-contractie van de af te leggen weg) De klok van Peter loopt TRAGER dan zijn eigen klok, de heenreis duurt op de klok van Peter slechts 3 * 0. 6 = 1. 8 jaar! En de terugreis dus ook. (vanwege tijddilatatie op de klok van Peter) Als Gerard snelheid heeft ontwikkeld, lopen de klokken op Aarde en de verre planeet niet (meer) synchroon. Tijdens de heenreis loopt de klok op de planeet 3. 2 jaar vóór op die op Aarde. Tijdens de terugreis is het andersom: dan loopt de klok op Aarde 3. 2 jaar voor op die van de planeet. (vanwege relativiteit van gelijktijdigheid) (NB: v. L/c 2 = 3. 2 jaar)

Tweeling paradox(4) - verklaard aan de hand van een voorbeeld Observaties van Gerard (de astronaut) v = 0. 8 c thuis op Aarde vlak voor vertek L’ = L/ = 4 * 0. 6 = 2. 4 lj. vlak na vertrek vlak voor aankomst planeet verre planeet vlak na vertrek planeet verre planeet vlak voor thuiskomst terug op Aarde Gerard’s klok 0 0 3 jaar 6 jaar Peter’s klok 0 0 1. 8 jaar 5 jaar 8. 2 jaar 10 jaar klok op planeet 0 3. 2 jaar 5 jaar 6. 8 jaar 10 jaar

Tweeling paradox(5) - verklaard aan de hand van een voorbeeld Samenvattend Peter en Gerard zijn het erover eens dat bij thuiskomst de klok van Peter 10 jaar aangeeft en die van Peter slechts 6 jaar. Beide zijn het er dus over eens dat Gerard 4 jaar jonger is geworden dan zijn broer. Voor Peter was tijddilatie voldoende om deze tijden te bepalen. Gerard gebruikte lengtecontratie, tijddilatie én relativiteit van gelijktijdigheid! Omdat Gerard en Peter het over elkaars tijden eens zijn is er GEEN paradox, maar WEL een ouderdomsverschil.

Toepassing Speciale Relativiteitstheorie - “snelle” ruimtereizen In 20 jaar naar het centrum van ons Melkwegstelsel

Ons Melkwegstelsel - waar wonen wij?

Ons Melkwegstelsel - enkele feitjes • diameter Melkweg: ca. 100. 000 lichtjaar dikte Melkweg: ca. 5. 000 lichtjaar • afstand Zon tot centrum Melkweg: ca. 30. 000 lichtjaar • Positie Zon in Melkweg: In één van de spiraalarmen: Orion arm • omlooptijd Zon rond centrum Melkweg: 250 miljoen jaar

Ons Melkwegstelsel - een enkeltje naar het centrum • Als we nu licht wegsturen naar het centrum van de Melkweg, dan komt die pas 30. 000 jaar later aan, dus in het jaar 32. 000 n. C • De vraag is nu: Hoe lang doet deze ruimtereiziger erover om het centrum van het Melkwegstelsel te bereiken?

Speciale Relativiteitstheorie Niets gaat sneller dan het licht! • Een ruimtereis naar het centrum van onze Melkweg duurt dus minimaal 30. 000 jaar!

Speciale Relativiteitstheorie Maar. . de tijd voor de reizende astronaut verstrijkt langzamer! Hij wordt minder snel oud dan zijn familie die is achtergebleven. • Tijdmeting is niet absoluut! • Bij beweging vertraagt de klok! • Tijd dilatatie

Tijd dilatatie • Stel op Aarde verstrijkt T 0 = 1 jaar Als v = 0, 5 c : Als v = 0, 9999 c : Als v = 0, 999999 c : . . . Tastronaut = 316 dagen Tastronaut = 159 dagen Tastronaut = 51 dagen Tastronaut = 16 dagen Tastronaut = 5 dagen Tastronaut = 1, 6 dagen Tastronaut = 12 uur

Ruimtereis volgens de speciale relativiteitstheorie (1) • Astronaut vertrekt vanaf de Aarde en versnelt met de valversnelling (g=10 m/s 2) • Halverwege (op afstand van 15. 000 lichtjaar) draait de capsule om en begint deze te vertragen (weer met 10 m/s 2) • Na nog eens 15. 000 lichtjaar komt de capsule dan eindelijk weer tot stilstand op 30. 000 lichtjaar van de Aarde (bij het centrum van onze Melkweg).

Ruimtereis volgens de speciale relativiteitstheorie (2) • In principe mag de speciale relativiteitstheorie niet gebruikt worden voor versnellende of vertragende ‘waarnemers’, maar alleen voor waarnemers in inertiaal systemen (in rust of met constante snelheid). • Echter, voor waarnemers met een constante versnelling (zoals onze astronaut) mag de theorie toch gebruikt worden en levert zij dezelfde resultaten als de Algemene Relativiteitstheorie.

Ruimtereis volgens de speciale relativiteitstheorie (3) • Op Aarde is verstreken: met: L = 15. 000 lj (= 1. 42 1020 m) c = 1 lj/jr (= 3. 0 108 m/s) g = 1, 0512 lj/jr 2 (= 10 m/s 2)

Ruimtereis volgens de speciale relativiteitstheorie (4) • Voor de astronaut is verstreken: met: T 0 = 15. 018 jr c = 1 lj/jr g = 1, 0512 lj/jr 2 (= 3. 0 108 m/s) (= 10 m/s 2)

Ruimtereis volgens de speciale relativiteitstheorie (5) • Voor de hele reis naar het centrum van het Melkstelsel gelden de dubbele tijden (acceleratietijd = vertragingstijd) T 0 = 30. 036 jaar • Tastronaut = 19, 72 jaar Inclusief terugreis naar Aarde krijgen we: T 0 = 60. 072 jaar Tastronaut = 39, 44 jaar

Relativistische massa toename (1) • Einstein deed nog twee andere belangwekkende ontdekkingen… - De massa van een voorwerp neemt toe met zijn snelheid zoals waargenomen door een stilstaande waarnemer - E = mc 2 • Als u en ik beide even zwaar zijn en in rust t. o. v. elkaar (in hetzelfde inertiaalstelsel) en we gaan dan bewegen t. o. v. elkaar dan: - zie ik u zwaarder worden en - u ziet mij zwaarder worden.

Relativistische massa toename (2) • m 0 = rustmassa (is massa voorwerp in rust in zelfde inertiaalstelsel als waarnemer) • m = massa van voorwerp dat beweegt met snelheid v t. o. v. waarnemer • massa toename bevestigt dat niets sneller kan gaan dan het licht: - als v c, wordt m oneindig groot - er is een oneindige hoeveelheid energie nodig om voorwerp naar de lichtsnelheid te dwingen

E = mc 2 • E is de totale energie van een voorwerp • Als het voorwerp in rust is, dan: - v=0 - E = m 0 c 2 (“rustmassa energie”)

Ruimtereis volgens de speciale relativiteitstheorie Stel: 1 kg massa wordt vanuit rust versneld naar v=0. 87 c massa t. o. v. waarnemer in rust stijgt naar: ca. 2 kg. Benodigde energie is (ongeveer) gelijk aan equivalente energie van 1 kg is: 20 megaton TNT = 8. 37 1016 Joule

Nieuwe vragen • Hoe moeten we omgaan met versnellingen ? • Wat te doen met zwaartekracht ? • De gravitatiekracht is tot dusver verondersteld oneindig snel te zijn. Maar niets is sneller dan het licht. Hoe hier mee om te gaan? • Afstand is relatief, dus hoe de aantrekkingskracht (gravitatie) tussen twee onderling bewegende massa’s te berekenen? Welke afstand moeten we in de formule van Newton gebruiken?

Algemene Relativiteitstheorie Enkele wetenswaardigheden

Newton’s zwaartekracht De drie beroemde wetten van Newton: • Voorwerpen waarop geen kracht inwerkt bewegen rechtlijnig en met constante snelheid • F = ma • actie = reactie Een appel die van de boom valt beweegt niet met constante snelheid en dus moet er een kracht op inwerken: de zwaartekracht

Baan van de Aarde rond de Zon De baan van de Aarde rond de Zon is niet rechtlijnig …. . door de zwaartekracht tussen Zon en Aarde! F = -mg

Einstein verwierp Newton’s zwaartekrachttheorie Newtons zwaartekracht is in strijd met de Relativiteitstheorie Newton’s zwaartekracht is instantaan. Maar niets mag sneller gaan dan het licht! De zwaartekrachtswet van Newton kan daarom niet correct zijn!

Zwaartekracht • Voorwerpen vallen allemaal even snel in zwaartekrachtsveld. Als je een pen en een bankstel van de kerktoren laat vallen. . komen ze tegelijkertijd op de grond terecht! (Er kan wat variatie zijn door de wrijvingkracht (wind)) • Dus als je een waarnemer met zijn laboratorium van de kerktoren zou laten vallen, zou hij niets door hebben, want alles valt immers even snel. • In principe is een waarnemer in vrije val te vergelijken met een waarnemer in een inertiaalsysteem zoals gebruikt in de speciale relativiteitstheorie!

Equivalentie principe • Een waarnemer in vrije val naar een planeet/ster ervaart de fysische natuurwetten hetzelfde als een waarnemer in een inertiaalsysteem in de vrije ruimte (ver weg van objecten die zwaartekracht uitoefenen). • Een waarnemer die versneld wordt in een ruimteschip ervaart de fysica net als een waarnemer die in rust is t. o. v. een zwaartekrachtsveld (zoals een waarnemer op Aarde!).

Afbuiging van licht door de Zon Stel dat een ruimteschip in vrije val is naar de Zon. Tijdens de val wordt een lichtstraal van de achterkant van het schip naar de voorkant geschoten. Voor een waarnemer in het schip moet de lichtraal recht zijn. Voor een waarnemer op de Zon is de lichtstraal DUS gekromd! ZON

Afbuiging van licht door de Zon De afbuiging van licht door de Zon is klein: slechts enkele boogseconden! En geverifieerd gedurende zonsverduisteringen! En door afbuiging van radiogolven afkomstig van een quasar achter de Zon (steeds op 8 oktober) ZON

De Zon lijkt het licht ook te “remmen” Radargolven van en naar Venus die langs de Zon gaan lijken ca. 200 microseconden te laat op Aarde terug te komen! Het lijkt erop dat de weg de het licht moet afleggen ca. 30 km langer is geworden. De ruimte rond de Zon is als het ware opgerekt! VENUS ZON AARDE

Vervorming van de ruimte - uitgebeeld in 2 dimensies Positieve kromming (elliptisch) • er bestaan geen parallelle lijnen • som van de hoeken van een driehoek > 180° • omtrek cirkel / diameter cirkel < Geen kromming (vlak of cilinder) • één parrallelle lijn • som van de hoeken van een driehoek = 180° • omtrek cirkel / diameter cirkel = Negatieve kromming (hyperbolisch) • er bestaan meerdere parallelle lijnen (door één punt) • som van de hoeken van een driehoek < 180° • omtrek cirkel / diameter cirkel >

Kromming van de ruimte Einstein wist: Alle materie valt hetzelfde in een zwaartekrachtsveld Dan kan zwaartekracht niks te maken hebben met materie zelf, maar moet het te maken hebben met de ruimte. Zwaartekracht is geen kracht; het is de kromming van de ruimte!

De algemene relativiteitstheorie Beschrijft de kromming van de ruimte heel klein getal: 10 -45 Massa en energie Er is veel energie/massa (eigenlijk energie-dichtheid) nodig om de ruimtetijd te krommen: zwaartekracht is zwak!

Algemene relativiteitstheorie - voorspellingen • Massa (en energie) krommen de ruimte • Massa (en energie) vertragen de tijd • Roodverschuiving door gravitatie • Extreme kromming van de ruimte - zwarte gaten, wormgaten en singulariteiten • Klassieke testcases van de algemene relativiteitstheorie • Gravitatie lenzen • Gravitatie golven

Kromming van de ruimte Massa bepaalt hoe de ruimte kromt. . …. en ruimte bepaalt hoe de massa beweegt.

Massa vertraagt de tijd

Gravitationele roodverschuiving

Extreme kromming van de ruimte Zwarte gaten: Wormgaten: Met wormgaten zou je theoretisch zomaar van het ene deel van het universum in het andere kunnen komen! (film “Stargate”) Wormgaten zijn niet aangetoond; zwarte gaten wel. Op subatomair niveau denken fysici dat zwarte gaten en wormgaten normale, veel voorkomende objecten zijn!

zwarte gaten Voor waarnemers buiten een zwart gat verloopt de tijd anders dan voor waarnemers die zich in het zwarte gat laten vallen. Het is alsof de tijd ter plaatste van het zwarte gat langzamer gaat lopen! De klok van de naar binnen vallende waarnemer staat zelfs stil als de waarnemer de horizon nadert. De naar binnen vallende waarnemer ziet de gebeurtenissen in het Heelal buiten het zwarte gat steeds sneller verlopen, en is uiteindelijk getuige van het einde van het Heelal voordat hij in het zwarte gat valt!

Klassieke testcases voor de algemene relativiteitstheorie Precessie van de elliptische baan van Mercurius (precessie veroorzaakt door andere planeten) waargenomen precessie: 5600 boogseconden per eeuw Newtonse mechanica voorspelt 46 boogseconden te weinig! Einstein’s relativiteitstheorie precies goed! Afbuiging van licht door de Zon hoek van afbuiging 2 x zo groot als voorspeld door Newtonse mechanica. Bevestigd tijdens zonsverduistering in 1919! Roodverschuiving van zonlicht! (equivalent met snelheid 0, 6 km/s) Fotonen verliezen energie als ze aan een gravitatie-veld ontsnappen!

Gravitatielenzen (1) Gravitatie-lenzen Gravitatie golven

Gravitatie lenzen (2) Gravitatie golven Abell 2218: zeer massieve en zware cluster op ca. 2 miljard lichtjaar afstand. Deze cluster werkt als vergrootglas en haalt sterrenstelsels naar voren die nog wel 5 keer verder weg liggen dan de Abell cluster zelf. Hiermee kunnen astronomen sterrenstelsels uit het nog zeer jonge universum waarnemen!

Gravitatie golven Een wiebelende of bewegende massa veroorzaakt een trilling in het ruimte-tijd weefsel. Deze trilling plant zich voort met de lichtsnelheid. Trillingen of gravitatie golven alleen meetbaar bij zware en dichte massa’s (zoals bij neutronensterren of zwarte gaten). Tot nu nog geen metingen, echter nieuwe ruimtemissies staan op stapel om gravitatie golven te meten.

Quotes “The important thing is not to stop questioning. Curiosity has its own reason for existing. ” “If you can't explain it simply, you don't understand it well enough” “Logic will get you from A to B. Imagination will take you everywhere. ” Dank u wel voor uw aandacht! “We still do not know one thousandth of one percent of what nature has revealed to us. ”

Fin