Lichtsnelheid en een zwart gat
Sitix stelde deze vraag op 24 september 2007 om 16:53.Stel, je hebt een zwart gat. Een zwart gat is een soort kleine bol met een enorme dichtheid, die zelfs licht tot zich trekt. Nu zat ik te denken dat licht dat direct op een zwart gat afkomt, wordt versneld door de aantrekkingskracht van de massa. Op die manier zou het licht dus sneller moeten gaan dan de lichtsnelheid.
Het klinkt allemaal vrij abstract en misschien wat onlogisch, maar het lijkt me niks anders dan logisch. Stel, je kunt op de bol van materie van een zwart gat een miniruimteschip zetten, dan zou de ontvluchtingssnelheid hoger liggen dan de lichtsnelheid. Dat wil dus zeggen dat als licht aangetrokken wordt tot het zwarte gat, dat het met dezelfde kracht te maken heeft en wordt versneld tot een snelheid die boven de luchtsnelheid ligt.
Op Aarde heb je ditzelfde effect als je een pen laat vallen: de snelheid is niet constant, maar wordt versneld door de gravitatiekracht van de Aarde. Hetgeen wat de val uiteindelijk op een constante snelheid zou kunnen houden, is wrijving. Het verschil is dan ook dat de ruimte een vacuüm is waarin geen wrijving ontstaat.
Enfin, licht zou zowel materie (als in fotonen) kunnen zijn als een golfbeweging. In het geval van materie zouden dezelfde wetten moeten gelden, maar volgens de quantumfysica zou alles een golf zijn en zou het hele fenomeen materie niet eens bestaan. Dus als deze regels opgaan voor 'normale' materie, zie ik niet precies waarom dat niet op zou gaan voor licht. Dus dat licht sneller zou kunnen gaan dan de lichtsnelheid.
Kan iemand hier uitsluitsel over geven? Ik kan namelijk compleet mis zitten, maar ook m'n natuurkundedocent wist niet precies te vertellen waarom het wel of niet zou kunnen. Vandaar dat ik mijn vraag hier plaats.
Alvast bedankt!
Reacties
Hoi Sitix,
Leuk dat je je over dit soort problemen buigt!
Volgens mij zit het zo: Licht beweegt altijd en overal met de lichtsnelheid. De zwaartekracht vervormt alleen de ruimte (volgens de algemene relativiteitstheorie van Einstein). Het is die kromming van de ruimte die er voor zorgt dat licht niet kan ontsnappen uit een zwart gat.
Ik geloof dat Stephen Hawking hier veel over geschreven heeft, je vindt het vast interessant om zijn boeken te lezen.
Groetjes,
Bas
Hoi Sitix,
Inderdaad leuk dat je naar dit soort problemen kijkt.
Je zou inderdaad denken dat licht nóg sneller zal gaan wanneer die wordt aangetrokken door b.v. een zwaartekrachtsveld. Maar het belangrijkste principe van Einsteins theorieen was nu juist dat de lichtsnelheid altijd constant is en dus nooit sneller kan gaan dan 300.000km/s .
Met deze aanname kwam Einstein tot de conclusie dat de tijd vertraagd gaat lopen. Als je van een afstandje naar die lichtstraal die richting zwart gat gaat, zou kijken, zou je zien dat die lichtstraal steeds langzamer gaat bewegen, totdat hij uiteindelijk stil blijft staan op de "schwarzschild" straal van het zwarte gat: Dat is het punt waarop licht niet meer kan ontsnappen.
Het klinkt misschien wat verwarrend, maar als je dieper op de speciale en algemene relativiteitstheorie ingaat, zal je zien dat het allemaal een heel mooi en logisch gevolg is van die constante lichtsnelheid.
Ik lees nu ook nog het tweede deel van je post.
Het snelste antwoord: licht is geen 'normale' materie!
Licht kan je het beste zien als 'pure' energie en deze wordt gemanifesteerd in de vorm van een golfbeweging (met 'de broglie'-golflengte). 'Normale' materie is een ander soort energie, namelijk massa (denk aan: E= mc² )
Ook hier weer, quantumfysica gaat oneindig diep door en zelfs de grote natuurkundigen der aarde zijn het vaak nog niet over deze theorie eens.
Ik weet niet in welke klas je zit, maar als je graag nadenkt over en rekent aan dit soort dingen, dan is een natuurkunde studie (universitair) echt een aanrader!
Bedankt voor jullie antwoord! Via m'n docente NL&T en docent natuurkunde had ik nu ook een verklaring gehad. Het schijnt dat ik met deze 'denkwijze' als het ware de klassieke natuurkunde met kwantumfysica door elkaar haal en dat het daarom niet geldig is wat ik zeg. In ieder geval heb ik nu een hele hoop zaken die ik uit kan gaan zoeken om erachter te komen hoe e.e.a. écht werkt. Onder andere jullie reacties helpen daarbij.
Ik ga eens wat lezen over hoe ik in dit soort zaken mag beredeneren en hoe de theorieën in elkaar zitten. Het is namelijk leuk om je in dit soort dingen te verdiepen.
Bedankt!
Zie bijlage voor het optellen van snelheden volgens de relativiteitstheorie.
Philip
Bijlagen:
Einstein heeft het erover dat als wij de lichtsnelheid bereiken dat dan de tijd wordt vertraagd?? Weet iemand hoe de tijd wordt vertraagd en hoeveel ten opzichte van de normale tijd??
SS
Weet iemand hoe de tijd wordt vertraagd
Hoe weet ik niet,
maar ik kan je er wel een vaag idee van geven: Stap om 12 uur 's middags in een vliegtuig en vlieg in volle vaart naar het westen. Het wordt niet donker, het blijft 12 uur 's middags. Voor jou lijkt de tijd stil te staan. En hoewel dat in Einsteins ruimtetijd heel anders gaat geeft dat je een beetje een idee wat dat is voor een foton misschien:
SS
..//..en hoeveel ten opzichte van de normale tijd??
Voor een foton (dat de lichtsnelheid heeft) staat de tijd dus stil.
Groet, Jan
De tijd t' die iemand buiten het zwarte gat "ziet" op het horloge van een voorwerp dat met snelheid v (of v/c in eenheden lichtsnelheid) in het zwarte gat stort is
Dus met v --> c wordt t' heel klein tov t, ofwel waar buiten de klok gewoon tikt lijkt het voor die buitenstaander alsof het eeuwig gaat duren om erin te vallen want dat horloge lijkt bijna stil te staan. Voor het vallende voorwerp lijkt een seconde gewoon een seconde te duren. Polsslag, plantengroei gaan zo snel als in een seconde elders alleen duurt die seconde volgens buitenstaanders heel lang. Alsof de klok veel trager loopt, alsof alles daar als op een vertraagde film geschiedt. De "snelle persoon" in de film merkt daar niks van: bijvoorbeeld: hij meet een polsslag van 60 x per seconde. In zijn secondes, in zijn film. De buitenstaander die denkt dat de bewegende klok 60x te langzaam gaat, zal zeggen dat in zijn seconde er maar 1 polsslag is omdat wat de bewegende klok als 1 seconde aangeeft bij hem 60 seconden duurde.
Voor licht (v=c) is t' = 0 s zoals Jan ook al aangeeft: voor licht staat de tijd stil. Een seconde duurt voor licht gewoon een seconde, maar het duurt oneindig lang om dat lichthorloge te zien tikken - het staat gewoon stil.