§5: Tijdrek

Tijd is relatief. Dat is wat we vorige paragraaf geleerd hebben. Maar omdat tijd relatief is en dus voor iedereen anders eruit kan zien, kunnen twee waarnemers (hoeven nier per se mensen te zijn) die naar hetzelfde proces kijken toch een andere tijd waarnemen. Dat is gek hè? Kijk maar naar het volgende voorbeeld.

We hadden het eerder al gehad over een balletje dat omhoog wordt gegooid in een trein (§2). Laten we dat balletje nu vervangen door een lichtstraal.

Stel je zit in een bewegende trein en je kijkt naar een lichtklok. Een lichtklok bestaat uit twee spiegels waartussen een lichtdeeltje heen en weer beweegt. Jouw kat zit op het perron en kijkt ook naar dezelfde lichtklok, terwijl de trein met jou erin voorbij rijdt. Jij zal de klok zien als bij nummer 1, want de klok bevindt zich recht voor je neus in jouw trein. Jouw kat daarentegen zal de klok zien als bij nummer 2. Volgens jouw kat die lekker op het perron ligt doet het foton er langer over om tussen de twee spiegels heen en weer te kaatsen dan volgens jou. Jouw kat ziet dus dat bij jou het licht een langere afstand moet afleggen; tijd gaat bij jou dus langzamer.

  1.                        2. 

 

Dus om het even samen te vatten: in de relativiteitstheorie van Einstein beweert deze geniale man dat tijd relatief is. In het algemeen geldt dat de tijd voor de waarnemer die met super hoge snelheden reist langzamer gaat dan de tijd voor de waarnemer die stil staat.
Dit klinkt natuurlijk super raar, want de klok tikt toch altijd met dezelfde snelheid? Een uur bestaat uit 60 minuten, en een minuut bestaat uit 60 seconden, toch? We hebben het al eerder genoemd, maar onthoud dat de tijd alleen maar langzamer gaat lopen wanneer je met hoge snelheden gaat rekenen. En daarmee heb ik het niet over een auto die net iets te hard rijdt op de snelweg; het gaat over snelheden die in de buurt komen van de lichtsnelheid, minimaal 1 miljoen km/u. Op aarde is het onmogelijk om zulke hoge snelheden te bereiken, dus is de tijdrek verwaarloosbaar klein. Als jij in een snelle trein hebt gezeten die 250km/u gaat kom je dus niet ineens jonger aan op je bestemming! Hier hebben we dus eigenlijk helemaal niks aan de speciale relativiteitstheorie en kunnen we prima de wetten van Newton gebruiken. 

Relativiteit is vaak best wel een mindfuck. Zo ook in dit geval. Stel je hebt een tweelingbroer en hij gaat met 70% van de lichtsnelheid in een raket door de ruimte reizen. Als hij na een aantal jaar weer terugkeert naar de aarde zal hij jonger terugkomen dan jij bent op dat moment. Doordat hij met zo’n hoge snelheid heeft gereisd is voor hem is de tijd langzamer gegaan. Daarmee gaan natuurlijk ook alle natuurlijke processen langzamer, waaronder veroudering. Logisch, want er geldt dus in het algemeen dat tijd langzamer gaat voor degene die op zeer hoge snelheid reist.

Maar wacht, het ligt er natuurlijk wel aan vanuit welk referentiekader je deze situatie bekijkt. Jij ziet het als dat jouw tweelingbroer met 70% van de lichtsnelheid van de aarde af beweegt. Maar voor jouw broer daarentegen lijkt het alsof jij, inclusief de aarde waar je opstaat, met 70% van de lichtsnelheid van hem af beweegt. Volgens hem gaat de tijd bij jou dus langzamer: jij bent volgens hem immers de bewegende waarnemer. Wie heeft er dan gelijk? Dit noemen we het tweelingparadox.

Het tweelingparadox is eigenlijk makkelijk op te lossen. Jouw tweelingbroer die met hoge snelheid van je af reist moet ook weer een keer terug. Hij reist dus niet continu met constante snelheid want hij keert halverwege om! In dit filmpje van Minutephysics wordt het goed uitgelegd.

Bronnen

bronnen