Bestaat er iets in het heelal dat sneller is dan het licht?

(Dan Tri) - Licht reist met een snelheid van 299.792.458 km/seconde, een getal dat wordt beschouwd als de absolute limiet van het heelal. Maar waarom is de lichtsnelheid eindig en waarom kan niets deze barrière overschrijden?

Natuurkundigen probeerden ooit licht te 'achtervolgen' (Illustratie: Getty).

Het verhaal beslaat eeuwen, van Galileo's mislukte experiment tot Einsteins moderne verificaties, die het schijnbaar onmogelijke verklaren.

Van Galileo tot de eerste metingen van de lichtsnelheid

Vóór de 17e eeuw gingen de meeste theorieën ervan uit dat licht zich ogenblikkelijk voortplantte, of dat de snelheid ervan absoluut was. Galileo Galilei was echter de eerste die deze hypothese in twijfel trok.

In 1638 voerden hij en zijn assistenten een experiment uit op twee bergen, waarbij ze lantaarns gebruikten om de vertraging van het licht te meten. De vertraging was echter zo klein (in de orde van microseconden) dat de apparatuur en menselijke reflexen van die tijd de werkelijke lichtsnelheid niet konden meten. Ondanks de mislukking concludeerde Galileo dat licht, "zo niet ogenblikkelijk, dan toch extreem snel moet zijn."

Dankzij zijn experimenten ontdekte Galileo dat de lichtsnelheid weliswaar eindig is, maar dat dit getal extreem groot is (Foto: Medium).

Slechts enkele decennia later maakte astronoom Ole Römer de eerste schatting. Kijkend naar Jupiters maan Io, merkte hij op dat de timing van Io's passage in en uit de schaduw van Jupiter varieerde met de positie van de aarde in haar baan.

Deze cumulatieve afwijking van meer dan 10 minuten werd door Römer verklaard als het gevolg van de extra tijd die licht nodig heeft om de langere afstand af te leggen. Op basis hiervan schatte hij de lichtsnelheid op ongeveer 214.000 km/s, een revolutionair resultaat in die tijd.

In 1849 mat de natuurkundige Hippolyte Fizeau voor het eerst rechtstreeks de lichtsnelheid met behulp van een snel roterend tandwiel in combinatie met een reflecterende spiegel die op 8 km afstand was geplaatst.

Toen de tandwielen zo snel draaiden dat het licht door de volgende tand werd geblokkeerd, berekende Fizeau een snelheid van ongeveer 315.000 km/s, binnen 5% van de huidige waarde. Dit was het keerpunt dat licht tot een onderwerp van kwantitatieve studie maakte in plaats van een hypothese.

Einstein en de absolute grenzen van het universum

De grootste vraag blijft: waarom is de lichtsnelheid de ultieme limiet? Begin 20e eeuw loste Albert Einstein dit probleem op met zijn beroemde theorieën.

Hij stelde de vraag: als een zaklamp op een raket met hoge snelheid zou worden gemonteerd, zou het uitgestraalde licht dan het licht in een vacuüm overtreffen? Het verrassende antwoord was nee, omdat tijd en ruimte niet absoluut zijn.

Albert Einstein loste het lichtprobleem op met zijn theorie (Foto: Getty).

Volgens de speciale relativiteitstheorie (1905) neemt de massa van een object toe wanneer het snel beweegt, terwijl de tijd tegelijkertijd vertraagt. Wanneer het de lichtsnelheid bereikt, stopt de tijd, wordt de massa oneindig en kan niet verder versnellen. Dat maakt het voor een materiedeeltje onmogelijk om sneller te gaan dan het licht.

Latere experimenten bevestigden Einsteins theorie geleidelijk. In 1964 versnelde MIT-onderzoeker Bill Bertozzi elektronen en ontdekte dat ze, naarmate ze de lichtsnelheid naderden, zo zwaar werden dat ze niet meer konden versnellen.

In de jaren zeventig namen twee natuurkundigen, Joseph Hafele en Richard Keating, cesium-atoomklokken mee in een vliegtuig om de wereld rond te vliegen. Bij terugkomst liepen de klokken langzamer dan de standaardklok in het laboratorium. Dit was een duidelijk bewijs van tijdsdilatatie.

Tegenwoordig moeten zelfs GPS-systemen op satellieten tijdcorrecties berekenen volgens de relativiteitstheorie. Als deze niet worden toegepast, kan de positioneringsfout oplopen tot kilometers, waardoor het hele moderne mechanische systeem volledig instort.

De lichtsnelheid is dus niet zomaar een getal, maar een fundamentele grens van de natuur, de basis van de moderne natuurkunde en technologie.

Van de mislukkingen van Galileo, de vooruitgang van Römer, de vindingrijkheid van Fizeau tot het genie van Einstein: het verhaal van het licht heeft één waarheid bewezen: in dit universum kan niets sneller gaan dan het licht.

Bron: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/trong-vu-tru-co-thu-gi-nhanh-hon-anh-sang-20250929072502675.htm