Have you ever thought what it's like to be wanderers in the fourth dimension ...

Tijd

Wat is tijd eigenlijk? Van een gebeurtenis kan worden gezegd dat deze plaats vindt op een bepaald tijdstip. De tijd wordt wel gezien als een opeenvolging van tijdstippen. Daarnaast kan bepaald worden hoe lang een gebeurtenis voor of na een andere plaatsvindt. Het betreft dan de tijdsduur tussen twee tijdstippen. Tijd is het begrip waarmee deze volgorde en duur worden beschreven.

Zo kun je tijd ook gebruiken als je een voorwerp beschrijft. Hoe breed is het, hoe lang en hoe hoog, maar ook wanneer is het en voor hoelang is het er? Tijd kan dus na hoogte, breedte en lengte gezien worden als de vierde dimensie. Dit is niet iets misterieus maar simpelweg een manier om iets te meten. Albert Einstein zei dit al aan het begin van de 20ste eeuw dat het niet mogelijk is afzonderlijk over de begrippen ruimte en tijd te spreken, maar dat er enkel zoiets bestaat als ruimte-tijd. De tijd is daarbij een dimensie als de andere, die echter op menselijke schaal anders wordt ervaren. De vier dimensies worden ook in dezelfde eenheid gemeten: de snelheid van het licht; 299.792.458 meter per seconde
Einstein zei ook dat de snelheid van het licht constant is en er niets sneller gaat dan het licht.

Relativiteit

Maar ... is de tijd wel zo constant als dat wij denken? Zelf wist hij dit op een leuke manier uit te leggen.
"Als je een uur lang naast een mooi meisje zit, lijkt het nadien alsof het maar een minuutje was. Zit je echter een minuut op een hete kachel, dan lijkt het wel een uur!" Met andere woorden: tijd is relatief, het is maar net hoe je het bekijkt.

Einstein beschreef in zijn Relativiteits Theorieën dat je nooit iets accuraat kunt meten omdat diegene die de meting verricht het expiriment beïnvloed. Even een voorbeeld. Stel je wil weten hoe hard een trein rijdt. Als je naast het spoor staat lijkt hij met een bepaalde snelheid langs je heen te rijden. Maar zit je in een auto die (bijna) net zo hard rijd op de snelweg ernaast, dan lijkt hij (haast) stil te staan. Je beïnvloed dus zelf het resultaat en dus is snelheid ook relatief.

Maar als tijd relatief is en snelheid ook dan is daarmee dus ook de afstand relatief. Snelheid is namelijk afstand maal tijd. Zoals we eerder al stelden zijn tijd en ruimte (lengte x breedte x hoogte) dus onlosmakend met elkaar verbonden. Voorwerpen die bewegen lijken ook korter dan dat ze doen als ze stil staan (de Lorentzcontractie).

E=mc2

Voordat Albert Einstein zijn speciale relativiteitstheorie formuleerde, werden massa (gewicht) en energie als twee verschillende grootheden beschouwd. De beroemde formule E = mc2 (energie is gewicht maal de snelheid van het licht in het kwadraat) drukt uit dat massa en energie in elkaar omgerekend kunnen worden. Omdat c staat voor de lichtsnelheid is een klein beetje massa gelijk aan een grote hoeveelheid energie.
Daarom is het ook niet mogelijk om sneller dan het licht te reizen. Hoe sneller je gaat hoe meer energie je nodig hebt. De hoeveelheid energie die nodig is om de lichtsnelheid te bereiken is oneindig.

Kromme ruimtes

In deze theorie wordt ook zwaartekracht niet langer als een kracht gezien zoals dat bij de Wetten van Newton het geval was, maar als een meetkundige eigenschap van de ruimte zelf. Een massa trekt de ruimte rondom zich als het ware krom, zodat deeltjes in de buurt van die massa afgebogen worden.

Ruimte wordt gekromd door de zwaartekracht

Zoals je op dit plaatje kunt zien lijkt de afstand tussen de verschillende strepen niet overal even groot. De zwaartekracht van de planeet ververvormd de ruimte erom heen. Hoe groter de zwaartekracht, hoe krommer als het ware de ruimte er om heen. En dit kan zeer extreme proporties aannemen. Zoals bijvoorbeeld bij een Zwart Gat. Een zwart gat ontstaan als een ster al zijn brandstof heeft opgebrand. Is deze ster van een bepaalde grootte dan zal deze imploderen, in elkaar vallen. Dit proces gaat net zolang door totdat al deze massa zich tot één punt heeft geconcentreerd en een oneindig grote dichtheid heeft met een oneindig klein volume. Dit wordt ook wel een singulariteit genoemd. De zwaartekracht die zo'n zwart gat heeft is zo ontzettend groot dat niets eraan kan ontsnappen, zelfs licht niet! Daarom kun je hem dus ook niet zien. Maar wat je wel kunt zien is de buitenste rand, het punt waarop zelfs het licht verdwijnt. Het lijkt dan net alsof er een gat zit in de hemel, een plek waar je geen sterren zult zien schijnen.

In de buurt van zo'n singulariteit gelden de gewone natuurkundige wetten dan ook niet meer. Daardoor is dit al lange tijd onderwerp van speculatie of tijdreizen wellicht mogelijk zou kunnen zijn via een zwart gat.

Een van de vele theorieën die door dit concept zijn ontstaan is bijvoorbeeld die van het wormgat.

Een wormgat.

Om dit fenomeen uit te leggen kun je het beste een vel papier pakken en daar twee stippen op zetten, aan elke kant één. De kortste weg tussen deze twee stippen is een rechte lijn. Maar als je het vel papier buigt zodat de twee stippen op elkaar komen te liggen is de afstand dus meteen gelijk aan nul. In principe zou je zo dus naar een verre planeet of ster kunnen reizen in luttele secondes. Dit principe wordt de Einstein-Rosen brug genoemd.