Het universum door de ogen van een lichtdeeltje

Ik heb weer een leuk filmpje gevonden over relativiteit. Amper twee minuten. Het gaat over het raadselachtige verband tussen plaats en tijd.. Ik ga hier niet het hele filmpje toelichten. Maar wel de eerste helft, het stuk over lichtdeeltjes, fotonen.

Het stuk over fotonen is zeer verstaanbaar. De conclusie is dat het universum er voor een foton helemaal anders uitziet. Namelijk begrippen als tijd en afstand worden op hun kop gezet.




Elke lichtbron zendt fotonen uit. Wat is kenmerkend voor deze lichtdeeltjes? Het heeft geen massa (het weegt exact 0 gram) en het beweegt zich voort aan de lichtsnelheid: zo'n 300.000 kilometer per seconde.

Vooral die snelheid is intrigerend. Namelijk als je in een raket stapt en je vliegt aan snelheden  in de buurt van de lichtsnelheid, gaat de tijd er merkbaar trager dan voor degenen die achterblijven. Zo kan je in theorie na een ruimtereis je kleinkinderen ontmoeten die ondertussen ouder geworden zijn dan jijzelf.

Hoe sneller je vliegt, hoe trager de tijd gaat. Vlieg je uiteindelijk aan de lichtsnelheid, dan staat de tijd helemaal stil.

Er is ook nog een tweede fenomeen. Naarmate je sneller vliegt, wordt alles ook korter. De lengte wordt zelfs nul wanneer je aan de lichtsnelheid vliegt.

Wat betekent dit voor een foton? Neem een foton dat afkomstig is van een ster die één miljard lichtjaar verwijderd is en die nu de aarde bereikt. Voor ons is dat foton één miljard jaar geleden vertrokken en komt het nu na een lange reis aan op aarde.

Voor een foton is dat anders. Voor een foton staat de tijd stil,want het vliegt aan de lichtsnelheid. Dus voor dat foton duurde die reis exact nul seconden.

Vermits lengtes nul worden aan de lichtsnelheid, is de afstand vanuit het standpunt van het foton exact nul millimeter. Dit zie je mooi geïllustreerd in het filmpje.



Een foton ziet het universum dus helemaal anders. Als ik rondom mij kijk, zie ik diepte. Voor een foton valt er een dimensie weg.

Een foton heeft ook geen "tijdsbesef". Niet alleen neemt het waar dat de verplaatsing exact nul seconden duurt, ook de levensduur is eveneens exact nul seconden.

Hoe ontstaat een foton? Het is een energiepakketje dat ontstaat wanneer een electron naar een lager energieniveau springt. Het verdwijnt weer wanneer het opgenomen wordt door een elektron dat dan naar een hoger energieniveau springt.

Vanuit het standpunt van een foton is dit een proces dat elkaar onmiddellijk opvolgt. Eén electron zakt in energieniveau, op hetzelfde moment ontstaat het foton, op hetzelfde moment neemt een ander electron dit energiepakket op en stijgt het energieniveau. Voor de buitenstaander gebeuren deze acties razendsnel, aan de lichtsnelheid (ca. 300.000 km/s), maar vanuit het het standpunt van het lichtdeeltje gebeurt dit allemaal onmiddellijk na elkaar. Letterlijk, zonder tussenpauze.