Informatie kan nooit sneller gaan dan het licht?

[Mastermind]

<sub>Nature bericht dat wetenschappers hebben vastgesteld dat informatie nooit sneller kan gaan dan de lichtsnelheid (c). Hoewel dit misschien logisch lijkt voor iedereen die op de middelbare school natuurkunde heeft gevolgd, werd drie jaar geleden door twee onderzoeksgroepen aangetoond dat bepaalde fotonen door een koud gas van metaalatomen wel sneller reisden dan het licht door een vacuüm. Deze bevinding was ogenschijnlijk in strijd met de zogenaamde causaliteitswet; Einsteins speciale relativiteitstheorie stelt immers dat niets sneller kan reizen dan het licht. Als iets wél de lichtsnelheid overschrijdt, dan ontstaat de mogelijkheid dat iets gebeurt vóórdat de oorzaak van die gebeurtenis heeft plaatsgevonden. Je zou dan bijvoorbeeld dit berichtje kunnen lezen voordat het geschreven is.

Ten tijde van de bovengenoemde bevindingen, vreesden weinig fysici ervoor dat de wetten van relativiteit of causaliteit bijgesteld zouden moeten worden. Belangrijker dan de snelheid van de fotonen was in hun ogen de snelheid van de daarmee verzonden informatie, waarbij 'informatie' gedefinieerd wordt als een signaal dat een uitwerking heeft op een object of systeem - bijvoorbeeld een lichtpuls die een apparaat aan kan zetten. De fotonen waaruit die puls is samengesteld reizen met diverse snelheden, en de groep als geheel heeft een gemiddelde snelheid. De meeste onderzoekers stelden dat als het voorste groepje fotonen sneller zou reizen dan het licht, dat deze groep dan geen informatie zou kunnen bevatten. Met andere woorden: de fotonen komen weliswaar vroeg aan, maar hun betekenis is onduidelijk tot de rest van de groep arriveert.

Maar wat is dan de snelheid van de informatie (vi) in zo'n snelreizende puls? Terwijl sommige onderzoekers meenden dat de informatiesnelheid gerelateerd zou moeten worden aan de groepssnelheid van de lichtpuls (die zoals gezegd hoger kan zijn dan c), stelden anderen dat de informatiesnelheid in alle gevallen lager moet zijn dan c, omdat anders de causaliteitswet overtreden wordt. Welke gedachte de juiste was, bleef echter onduidelijk.

Het antwoord komt van een onderzoeksgroep uit North-Carolina, geleid door Daniel Gauthier. Volgens hen behelst het oversturen van informatie meer dan het verzenden van een signaal. Om feitelijke informatie over te brengen, moet een signaal namelijk veranderen; een lichtbundel kan bijvoorbeeld feller worden. De maximale vi is dan gelijk aan hoe snel zo'n verandering waargenomen kan worden. Gauthiers team heeft nu vastgesteld dat het detecteren van die verandering langer duurt als de fotonen sneller gereisd hebben dan het licht. Hoewel de informatie dus eerder aankomt, duurt het langer voordat deze begrepen kan worden.

Informatie kan dus nooit sneller zijn dan c en de wet van oorzaak en gevolg blijft overeind:
Gauthier's team found that information encoded in a pulse travelling through a gas of potassium atoms takes longer to be detected than information in a pulse travelling through a vacuum at speed c. Even if the pulse's group velocity far outstrips the speed of light, the information velocity can never exceed c. In other words, the pulse arrives sooner but takes longer to announce its arrival.

nieuws: Informatie kan nooit sneller gaan dan het licht</sub>


Maar hoe hebben ze dit gemeten dan? Is de meting ook niet een overdracht van informatie? Immers er is gemeten dat de fotonen eerder aankwamen dan ze verzonden werden, dus het moet op een of andere manier gedetecteerd zijn. Dit is toch ook verzenden van informatie?

[Eelke Spaak]

Mastermind schreef op 16 October 2003 @ 23:19:
[T.net berichtje]

Maar hoe hebben ze dit gemeten dan? Is de meting ook niet een overdracht van informatie? Immers er is gemeten dat de fotonen eerder aankwamen dan ze verzonden werden, dus het moet op een of andere manier gedetecteerd zijn. Dit is toch ook verzenden van informatie?

Er is gemeten dat de fotonen eerder aankwamen dan ze verzonden werden? Dat maak ik niet op uit het stukje. Dit zou namelijk wel een flinke verstoring van causaliteit zijn, en kan dan waarschijnlijk wel op een Nobelprijsje rekenen...

[Verwijderd]

"Maar hoe hebben ze dit gemeten dan? Is de meting ook niet een overdracht van informatie? Immers er is gemeten dat de fotonen eerder aankwamen dan ze verzonden werden, dus het moet op een of andere manier gedetecteerd zijn. Dit is toch ook verzenden van informatie?"


Het licht gaat met ongeveer 300.000 KM/s . Als het sneller dan het licht verzonden zou worden dan komt het gewoond eerder aan. Maar niet voordat het verzonden wordt. Men kan immers niet terug in de tijd reizen.

Als de data met 600.000 KM/s verzonden zou worden dan komt het gewoon 2x zo snel aan als met 300.000 KM/s.

v/s = t

[Pearl]

Verwijderd schreef op 16 oktober 2003 @ 23:38:
"Maar hoe hebben ze dit gemeten dan? Is de meting ook niet een overdracht van informatie? Immers er is gemeten dat de fotonen eerder aankwamen dan ze verzonden werden, dus het moet op een of andere manier gedetecteerd zijn. Dit is toch ook verzenden van informatie?"


Het licht gaat met ongeveer 300.000 KM/s . Als het sneller dan het licht verzonden zou worden dan komt het gewoond eerder aan. Maar niet voordat het verzonden wordt. Men kan immers niet terug in de tijd reizen.

Als de data met 600.000 KM/s verzonden zou worden dan komt het gewoon 2x zo snel aan als met 300.000 KM/s.

v/s = t

Wat heeft tijd hier nou mee te maken!
Deze theorie wordt al langer geopperd en er is op Google genoeg over te vinden, heeft wel weer te maken met zwaartekracht, en tijd ook.
Toch weer een relatie tussen die drie.
Maar hoe het precies zit.

Zie je wel dat de Enterprise met warp 10 kon reizen.

[Rey Nemaattori]

Vladimir G. schreef op 16 October 2003 @ 23:37:
[...]

Er is gemeten dat de fotonen eerder aankwamen dan ze verzonden werden? Dat maak ik niet op uit het stukje. Dit zou namelijk wel een flinke verstoring van causaliteit zijn, en kan dan waarschijnlijk wel op een Nobelprijsje rekenen...

ik denk dat ze eerder aankwamen dan dat ze zouden moeten doen als ze met de snelheid van het licht reizen...

Verwijderd schreef op 16 October 2003 @ 23:38:
"Maar hoe hebben ze dit gemeten dan? Is de meting ook niet een overdracht van informatie? Immers er is gemeten dat de fotonen eerder aankwamen dan ze verzonden werden, dus het moet op een of andere manier gedetecteerd zijn. Dit is toch ook verzenden van informatie?"


Het licht gaat met ongeveer 300.000 KM/s . Als het sneller dan het licht verzonden zou worden dan komt het gewoond eerder aan. Maar niet voordat het verzonden wordt. Men kan immers niet terug in de tijd reizen.

Als de data met 600.000 KM/s verzonden zou worden dan komt het gewoon 2x zo snel aan als met 300.000 KM/s.

v/s = t

maar wat is de drager dan? electronen door een kabel halen bijlange na de lichtsnelheidi niet, licht gaat niet harder ook al prop je er meer energy in...

[ Voor 49% gewijzigd door Rey Nemaattori op 17-10-2003 08:09 ]

[Whaletyr]

Misschien niet relevant, maar toch iets waar ik dan aan denk, wat is de snelheid van zwaartekracht, stel ik haal nu de maan weg wanneer merkt de planeet aarde dit dan?

[Confusion]

Whaletyr schreef op 17 October 2003 @ 08:20:
Misschien niet relevant, maar toch iets waar ik dan aan denk, wat is de snelheid van zwaartekracht, stel ik haal nu de maan weg wanneer merkt de planeet aarde dit dan?

Zwaartekrachtsveranderingen verplaatsen zich met de lichtsnelheid.

Whaletyr: zie deze entry in de Usenet Physics FAQ. In die FAQ worden nog wel meer vragen beantwoord en zijn ook boekenlijsten te vinden.

[ Voor 25% gewijzigd door Confusion op 17-10-2003 09:11 ]

[Whaletyr]

OK dan, isx dat ergens bewezen zou je mij daar wellicht een linkje over kunnen sturen, wil graag meer over lezen..

[PipoDeClown]

misschien moet je een duidelijker verschil maken tussen "gegevens" en "informatie" waarbij ik met "informatie" de geinterpreteerde gegevens bedoel en waarna zoals in de definitie van de wetenschappers deze "een uitwerking heeft op een object of systeem" teweegbrengt.

het verzenden van "gegevens" kan blijkbaar wel sneller dan het licht, maar de manier waarop het geinterpreteerd/vertaald wordt is blijkbaar nog niet snel genoeg.

[Confusion]

Mastermind schreef op 16 October 2003 @ 23:19:
Maar hoe hebben ze dit gemeten dan? Is de meting ook niet een overdracht van informatie? Immers er is gemeten dat de fotonen eerder aankwamen dan ze verzonden werden, dus het moet op een of andere manier gedetecteerd zijn. Dit is toch ook verzenden van informatie?

Nee, er worden geen hele fotonen verzonden door de opstellingen. Het zijn pakketjes samengesteld uit verschillende fotonen die sneller dan het licht reizen. Je kan bijvoorbeeld niet zeggen "er gebeurt nu iets, dus ik stuur een foton deze opstelling in en dat foton komt er sneller dan het licht weer uit". Zo zit die opstelling niet elkaar en zo kan de opstelling ook niet in elkaar zitten.

[Verwijderd]

Rey Nemaattori schreef op 17 October 2003 @ 08:08:
maar wat is de drager dan? electronen door een kabel halen bijlange na de lichtsnelheidi niet, licht gaat niet harder ook al prop je er meer energy in...

Ga je nu beweren dat de snelheid waarmee informatie door een kabel wordt doorgegeven, bepaalt wordt door de snelheid van de elektronen. You know better than that. Elektronen in een sugnaal kabel gaan vrijwel letterlijk met de snelheid van een slak. (dit kan je eenvoudig uit rekenen. Als je weet dat stroom ladingsverandering per tijdseenheid is en je weet wat de lading van een elektron is en hoeveel vrije elektronen een kabeltje per meter bevat.(hint: het zijn er twee per atoom))

Iets serieuzer. De informatie hier in kwestie zou gedragen moeten worden door fotonen. Ik weet ook nog steeds niet precies wat ze gedaan hebben. Maar wat ik ervan begrijp is dat ze pulsen (pakketjes fotonenn van verschillende golflengten) door een materiaal heen sturen met bepaalde optische eigenschappen, waardoor de golflengtes van de fotonen veranderen en op een of andere manier de piek van de puls naar voren verschoven wordt.

En op de vraag van de TS. Ik denk dat ze niks gemeten hebben aan dit bericht, maar dat dit is aangetoond op theoretische grond. (Men heeft wel gemten, dat die pulsen sneller gingen dan het licht.)

[Confusion]

Verwijderd schreef op 17 October 2003 @ 10:31:
Iets serieuzer. De informatie hier in kwestie zou gedragen moeten worden door fotonen. Ik weet ook nog steeds niet precies wat ze gedaan hebben. Maar wat ik ervan begrijp is dat ze pulsen (pakketjes fotonenn van verschillende golflengten) door een materiaal heen sturen met bepaalde optische eigenschappen, waardoor de golflengtes van de fotonen veranderen en op een of andere manier de piek van de puls naar voren verschoven wordt.

Zoiets ja. Het heeft te maken met het verschil in groepssnelheid en fasesnelheid van combinaties van golfpakketjes (fotonen). De groepssnelheid is wat men wel de snelheid van 'the envelope' van alle losse golffuncties noemen, terwijl de fasesnelheid de snelheid van de inviduele golffuncties is. In bepaalde materialen kan nu de groepssnelheid sneller zijn die de lichtsnelheid, maar de fasesnelheid kan dat nooit zijn.

[Larry4]

Het is gewoon een waardeloze meting
omdat als je fotonen kunstmatig versneld (wat wel degelijk kan)
moet je er ook voor zorgen dat je meet apparatuur dit kan verwerken
en dat kan nog niet, want in het meet instrument zelf gaat alle systeemen gewoon met lichtsnelheid c
je zou dus ook de snelheid van dit meetapparaat moeten versnellen om de snelle fotonen te kunnen detecteren.

[Confusion]

Larry4 schreef op 17 October 2003 @ 11:58:
omdat als je fotonen kunstmatig versneld (wat wel degelijk kan)

Je kan fotonen niet versnellen tot boven de lichtsnelheid in vacuum. Sterker nog: je kan fotonen eigenlijk ook niet vertragen tot onder de lichtsnelheid in vacuum. Dat de effectieve lichtsnelheid in diverse media kleiner is dan de lichtsnelheid in vacuum komt ook weer door allerlei grappen met golfpakketten en fasen. De feitelijke snelheid van ieder bestaand foton is ook in een materiaal c_vacuum.

[pyro_1979]

Confusion schreef op 17 oktober 2003 @ 13:32:
[...]

Je kan fotonen niet versnellen tot boven de lichtsnelheid in vacuum. Sterker nog: je kan fotonen eigenlijk ook niet vertragen tot onder de lichtsnelheid in vacuum. Dat de effectieve lichtsnelheid in diverse media kleiner is dan de lichtsnelheid in vacuum komt ook weer door allerlei grappen met golfpakketten en fasen. De feitelijke snelheid van ieder bestaand foton is ook in een materiaal c_vacuum.

Een ding snap ik niet.

Fotonen zijn toch deeltjes met alle eigenschappen van een golfbeweging?

Die deeltjes zweven toch door een ruimte waar een stof in gasvormige toestand aanwezig is (in een hypothetische situatie dat er geen vacuum is). De ruimte tussen de atomen waaruit dit gas bestaat is volgens mij voldoende om fotonen voor het grootste gedeelte een weg (in een rechte lijn) te vinden tussen alle atomen?

Immers, mijn middelbare school-natuurkunde heeft mij toch geleerd dat het meeste gewoon bestaat uit 'niets' waarin toevallig een aantal atomen aanwezig zijn die weer uit molekulen bestaan enz., maar tussen die atomen zit volgens mij helemaal niets en daar tussen zouden die fotonen dus moeten 'vliegen'. Een bepaald percentage zal inderdaad tegen een voor 'hem' mega-groot deeltje botsen en ergens anders heen gaan vliegen, maar het overgrote deel zal in een directe lijn naar de bestemming vliegen.

Wat is dan de vertragende factor in een niet-vacuum???

[Confusion]

pyro_1979 schreef op 18 October 2003 @ 12:57:
Fotonen zijn toch deeltjes met alle eigenschappen van een golfbeweging?

In zekere zin wel. Net als electronen, protonen, andere fundamentele deeltjes en de daaruit samengestelde materie overigens. De beste beschrijving vind ik zelf dat het noch deeltjes, noch golven zijn: het gedrag van een foton ligt vast en of dit gedrag lijkt op dat van klassieke deeltjes of op dat van klassieke golven, hangt af van de omstandigheden waarin het foton zich bevind: het zijn oplossingen van dezelfde beschrijvende vergelijking, afhankelijk van de randvoorwaarden die je erin moet stoppen om een oplossing te krijgen.

Die deeltjes zweven toch door een ruimte waar een stof in gasvormige toestand aanwezig is (in een hypothetische situatie dat er geen vacuum is). De ruimte tussen de atomen waaruit dit gas bestaat is volgens mij voldoende om fotonen voor het grootste gedeelte een weg (in een rechte lijn) te vinden tussen alle atomen?

Ah, maar er is geen ruimte tussen de atomen. De electronen die verbonden zijn aan de atomen waaruit de gasmoleculen bestaan, hebben ook een golfachtig karakter. Hierdoor draaien ze niet netjes in een baan rond het atoom, maar hebben ze een kans om op allerlei afstanden van het atoom aangetroffen te worden. In een gas, of eigenlijk in elke vorm van materie, is het daarom beter om te spreken van een (gemiddelde) electronendichtheid. Overal waar het foton gaat heeft het kans een electron tegen te komen en overal waar het een kans heeft een electron tegen te komen heeft het de kans door een electron geabsorbeerd, en kort daarna weer geëmiteerd, te worden. Als je nu over een volume gas de gemiddelde kans uitrekent dat een foton af en toe eens geabsorbeerd en weer geëmiteerd zal worden, dan rolt daar vanzelf de oplossing uit dat de effectieve lichtsnelheid in een medium lager is dan c_vacuüm. De afstand die een willekeurig foton onbekommerd met snelheid c_vacuüm door een gas af kan leggen is heel klein.

Immers, mijn middelbare school-natuurkunde heeft mij toch geleerd dat het meeste gewoon bestaat uit 'niets'

Dat ze je dat leren is één van de grotere blunders van de middelbare-school natuurkundeboeken en -docenten . De atoommodellen van Rutherford en Bohr waar ze je op de middelbare school mee kennis laten maken kloppen gewoon van geen kant. Ze zijn leuk om te vermelden als historisch artefact en leerzaam wanneer je de gebreken ervan vermeld en uitlegt hoe je vervolgens tot zinnigere modellen kan komen (en daartoe door experimentele waarnemingen ook gedwongen wordt), maar zonder die toevoegingen zijn ze volgens sommigen net zo schadelijk als het leren van Cobol volgens Edsger W. Dijkstra was.

[ Voor 11% gewijzigd door Confusion op 18-10-2003 13:12 ]

[Verwijderd]

Ik kan mij een artikeltje herinneren waarin werd gesteld dat als informatie vmax=c de bigbang niet zou kunnen hebben gebeurt zoals nu word verondersteld waarin de eerste (milli)seconden de snelheid van uitdijing hoger dan c was. Het artikel gaf als voorbeeld groene en paarse mannetjes die niet met elkaar zouden hebben kunnen
communiceren als uitdijing>c. beetje vaag maar t was wel degelijk een zeer serieus artikel. iig lijkt mij hetzelfde probleem als hierboven gesteld.
De hele gedachte legde iig een aardige bom onder de bigbang theorie.

[Verwijderd]

Ben het er niet mee eens dat oorzaak gevolg wet overeind blijft, tenslotte zijn de fotons gearriveerd bij de plaats, simpelweg omdat de materie het niet 'op tijd' kan verkondigen wil imho niet zeggen dat ze niet gearriveerd zijn.

Ik zou je willen verzoeken de reacties in dit topic te lezen. Er arriveren geen complete fotonen sneller dan het licht op een bepaalde plaats.

Shit, ik heb per ongeluk je topic ge-edit in plaats van er op gereageerd. Het spijt me; zou je je reactie overnieuw kunnen schrijven? Voordeel is wel dat je mijn reactie meteen mee kan nemen.

[ Voor 109% gewijzigd door Confusion op 21-10-2003 00:03 ]

[Tux]

Is het niet gewoon zo dat de lichtsnelheid die wij nu hanteren de hoogst gemeten lichtsnelheid is. Dus dat je bij een hogere meting de lichtsnelheid aangepast moet worden, want het is nog altijd licht wat die snelheid heeft, en iets wat sneller dan zichzelf gaat is niet mogelijk.

[Confusion]

Tux schreef op 21 October 2003 @ 00:03:
Is het niet gewoon zo dat de lichtsnelheid die wij nu hanteren de hoogst gemeten lichtsnelheid is. Dus dat je bij een hogere meting de lichtsnelheid aangepast moet worden, want het is nog altijd licht wat die snelheid heeft, en iets wat sneller dan zichzelf gaat is niet mogelijk.

Nee, want om snelheid te meten heb je niet iets nodig dat die snelheid kan halen. Snelheid meet je over het algemeen door hetzelfde voorwerp op twee verschillende plaatsen te meten en de afstand te delen door de tijd die het erover doet om die afstand te overbruggen. Over het algemeen meten we met veel electriciteitsdraden, waarin de signalen een stuk trager dan het licht gaan.

Een andere manier is het meten van de energie van een voorwerp en daaruit bepalen welke snelheid het gehad moet hebben. Overigens is de lichtsnelheid gedefinieerd; die kan nooit meer veranderen. Als er iets veranderd is het de lengte van de meter.

[ Voor 16% gewijzigd door Confusion op 21-10-2003 00:07 ]

[Verwijderd]

Verwijderd schreef op 20 oktober 2003 @ 23:42:
[...]

Ik zou je willen verzoeken de reacties in dit topic te lezen. Er arriveren geen complete fotonen sneller dan het licht op een bepaalde plaats.

Shit, ik heb per ongeluk je topic ge-edit in plaats van er op gereageerd. Het spijt me; zou je je reactie overnieuw kunnen schrijven? Voordeel is wel dat je mijn reactie meteen mee kan nemen.

Handig dank je maar ik schrijf het niet opnieuw lol, ik had de topics gelezen, maar ik ben dit met me duffe 23:45 am kop niet tegen gekomen

het verklaart iig verklaar weer een boel

edit:
tijd ook nog fout genoteerd, need sleep, need sleep

[ Voor 6% gewijzigd door Verwijderd op 21-10-2003 00:23 ]

[PtrO]

Hoe wil/kan je 'informatie' nu in vergelijking brengen met snelheid, tenzij alleen de overdracht van hiervan in ons continuum als gegevensstroom wordt bedoelt.

Dan nog, is informatie m.i. ongerelateerd aan snelheid noch aan massa (ivm relativiteits wetten).

De informatie is er(gens) en de vraag tot relevantie zijn dan de www's (wat, waar, wie, wanneer etc.) .

Informatie kan verder iets zijn dat voor mij nieuw is maar voor jouw een reeds lang bekend feit is. De situatie dat jij die informatie al eerder had heeft niets te maken met de snelheid maar met mijn (on)mogelijkheden als ontvanger.

Bestaande informatie kan je verder extrapoleren tot nieuwe informatie wat niet noodzakelijkerwijs al bekend was. Denk maar aan de voorspelling dat op basis van informatie, dat iets dan en dan zal gebeuren.

Kortom het verhaal is voor mij een beetje lucht en niks anders dan te proberen de fysische wetten te projecteren op iets (= informatie) wat je m.i. niet kan omschrijven door constanten noch daar aan onderhevig is. Informatie plus informatie is geen 2*informatie maar blijft informatie, hoeveel je er ook van hebt.

[ Voor 4% gewijzigd door PtrO op 21-10-2003 13:49 ]

[Confusion]

PtrO schreef op 21 October 2003 @ 13:46:
Hoe wil/kan je 'informatie' nu in vergelijking brengen met snelheid, tenzij alleen de overdracht van hiervan in ons continuum als gegevensstroom wordt bedoelt.

Dat wordt hier inderdaad bedoeld.