SUPERSNELLE DUIKBOOT IS NIET LANGER PLAAG RELATIVITEITSTHEORIE

Met de honderdste verjaardag van de (speciale) relativiteitstheorie in zicht, is een Braziliaanse fysicus erin geslaagd een van de paradoxen die nog altijd aan die theorie verbonden zijn definitief de wereld uit te helpen. (Physical Review D, juli 2003).

De paradox betreft een gedachtenexperiment met een supersnelle duikboot, zo ontworpen dat hij met de motoren uit in water zweeft. Nu laten we de duikboot met een noodgang, om precies te zijn: met bijna de lichtsnelheid (300.000 kilometer per seconde in lucht, 200.000 in water) door het water schieten. Prompt verschillen een waarnemer aan wal en een matroos aan boord van mening over wat er met de duikboot gaat gebeuren.

Boosdoener is de relativiteitstheorie van Einstein. Die zegt dat een bewegend voorwerp in de optiek van een stilstaande waarnemer krimpt, en wel des te meer naarmate de snelheid hoger ligt – in de praktijk is deze krimp pas merkbaar als de snelheid in de buurt van de lichtsnelheid komt. De waarnemer aan wal zal nu als volgt redeneren. Die duikboot gaat snoeihard. Hij is dus korter. De opwaartse kracht (volgens de wet van Archimedes het gewicht van de verplaatste vloeistof) is dus minder. Bij een even groot gewicht van de boot betekent dit dat deze moet zinken.

Nu de matroos. Die ziet het water met grote snelheid bewegen, dus de dichtheid van het water neemt volgens hem toe. Conclusie: de duikboot gaat drijven. Waarmee de paradox een feit is.

Deze voorstelling van zaken negeert de algemene relativiteitstheorie, Einsteins theorie van de zwaartekracht, en daarin schuilt de oplossing. Nadat in 1989 het probleem al gedeeltelijk was opgelost, komt George Matsas van de Universiteit van Sao Paulo nu met een sluitende wiskundige verklaring. Snel bewegende voorwerpen bezitten in de algemene relativiteitstheorie extra energie. En de extra energie die een snelbewegend zwaartekrachtsveld `draagt' duwt de boot omlaag. Allemaal zeer abstract, maar weer is Einstein gered.

    • Dirk van Delft