Uitleg Speciale Relativiteitstheorie

[Camiel]

(Ik wil je vrijelijk van gedachten wisselen)

Ik wil graag binnen 10 minuten de concepten van de Speciale Relativiteitstheorie voor iedereen begrijpelijk uit kunnen leggen. Hiervoor gebruik ik eenvoudige analogieen van de SRT met meetkundige modellen, zoals een horizon en perspectieftekening. Zouden jullie hier eens naar willen kijken en aangeven wat er wel/niet duidelijk aan is? En, zijn er nog meer of andere eenvoudige analogieen voor de SRT te bedenken?

Uitgangspunt één van de SRT: De lichtsnelheid is altijd gelijk, ongeacht de beweging van de waarnemer. Als je in een raket zit die met driekwart van de lichtsnelheid voortraast ten opzicht van een stilstaande waarnemer, meet je nog altijd dezelfde lichtsnelheid, zowel vooruit als achteruit. Hoe kan dit?
Hiervoor gebruik ik de analogie van de horizon. Stel dat je op een immens grote zandvlakte staat. Zover het oog reikt is er alleen maar zand, tot voorbij de horizon. Recht vooruit kijkend bevind de horizon zich op (om en nabij) 5 kilometer afstand. Maar ook links, rechts en achter je is de horizon op dezelfde afstand te vinden.
Loop je vier kilometer vooruit dan zou je misschien verwachten dat je vlakbij de horizon bent. Wat schetst onze verbazing dat de horizon zich nog steeds op vijf kilometer afstand bevind. En achter ons ook.

Uitgangspunt twee van de SRT: De natuurwetten zijn altijd gelijk, ongeacht de beweging van de waarnemer. Samen met uitgangspunt één zal er toch iets moeten veranderen om beide uitgangspunten waar te laten zijn. En dat is precies wat er gebeurt. Gezien vanuit een stilstaande waarnemer neemt de lengte van een voorbijrazende raket af (tijd en massa laten we even achterwege). Echter gezien vanuit de raket, is de raket in rust en kom jij in de tegengestelde richting voorbijrazen. Gezien vanuit de raket neemt bij jou de lengte af! Dus als je van A kijkt naar B, dan lijkt B korter, maar als je van B kijkt naar A, dan lijkt A korter. Hoe kan dit?
Hiervoor gebruik ik de analogie van de perspectieftekening. Op de zandvlakte van zojuist staat een autobus vlak naast je. Die autobus is dus erg groot. Als die autobus een kilometer verderop staat lijkt die ineens een stuk kleiner. De autobus is echter niet kleiner geworden, want die is nog altijd even groot. Het lijkt alleen maar zo. Echter, als je vanuit de autobus kijkt is het precies andersom. Eerst lijk je groot, als je naast de autobus staat, maar als je verder weg staat lijk je ineens heel klein.
Met een eenvoudige formule kunt je berekenen hoeveel de autobus kleiner is geworden naarmate de afstand toeneemt. En met een andere eenvoudige formule kun je berekenen hoeveel de raket korter is geworden naarmate de snelheid toeneemt.
Naast lengtekrimp is in de SRT bij toenemende snelheid ook sprake van tijdsafname en massatoename. Hiervoor geldt echter exact hetzelfde. Het leuke van tijdsafname is dat er een meetinstrument is dat het verschil kan bijhouden - de klok - en dat je daadwerkelijk een tijdsvertraging kunt meten.

Aub alleen quoten wat van toepassing is, want de post is al lang genoeg...

[Jenny]

Aan wie wil je het uitleggen?

Als alfa met heel weinig kennis over dit onderwerp, vind ik je voorbeelden duidelijk, maar omdat ik bijna niets weet van de speciale relativiteitstheorie, kan ik wat je schrijft nergens in mijn hoofd aan vast hangen.

Ik weet niet of ik je doelgroep ben. Als dat zo is kan ik wel zeggen wat voor mij relevant zou zijn.

[Camiel]

Zij die alles weten over SRT zijn niet mijn doelgroep. Jij, daarentegen, bent wél mijn doelgroep, denk ik (among others). Behalve als het jouw geheel niet interesseert, maar dan had je hier denk ik niet op gereageerd.
Wat is voor jouw relevant? Hoe bedoel je dat je "mijn schrijfsels in je hoofd ergens aan vast moet hangen"?

[nathalie]

Ik vind het wel interessant . Zal het even voorlezen aan mijn zoon die zou dat ook wel leuk vinden .
Sorry verder heb je niks aan mijn bijdrage Camiel .

[Camiel]

Geen "sorry", graag. Ieder bijdrage is welkom.
Veel mensen vinden de relativiteitstheorie te moeilijk. Ze beginnen er zelfs nooit aan. Wanneer ik bij jullie, Nathalie en Jenny, een tipje van de sluier heb kunnen oplichten, dan ben ik al heel ver gekomen. En als jij, Nathalie, denkt dat dit geschikt is voor je zoon is dat een goed teken.

Wanneer je namelijk een willekeurig boek openslaat over RT, dan wordt je op pagina vijf al doodgegooid met formules. Ik wilde het eens anders aanpakken...

[nathalie]

Ja daarom vind ik het wel interessant ,Camiel .
Formules doen me niks .

[Jenny]

Idem. Formules kan ik niet veel mee... Nooit goed in wiskunde geweest helaas.

Wat ik bedoel met dat ik niets om het aan vast te hangen: ik ben iemand die abstracte theorie koppelt aan concrete zaken. En dan weer terug. En zo kan ik de theorie bruijbaar maken voor mezelf. En dat lukt mij tot nu toe niet met natuurkundige theorieën.

Je geeft concrete illustraties die ik an sich snap, dus zeker goed gedaan. Alleen snap ik de achterliggende theorie nog niet... Heb ff een paar bronnen kort gescand, maar helaas... Al heb ik het idee dat ik er met je eerste voorbeeld bijna ben.....

Zou je nog in eenvoudige bewoordingen kunnen schrijven waarvoor de srt wordt gebruikt? Welk probleem/vraagstuk hadden we waarvoor het een oplossing is ?

Wat dan wel weer raar is: Dat gelijktijdigheid relatief is kan ik dan wel gelijk weer plaatsen.. Dat voelt voor mij aardser...

Ik zou ook nog de mening van anderen vragen hoor. Ik ben niet representatief

[Camiel]

Het heeft even geduurd. Ik schrijf niet zo snel...
De missende intro die uitlegt waarom de SRT nodig is:

De mens heeft de wereld waarin hij leeft altijd willen begrijpen. Afgelopen eeuwen maakte men grote stappen voorwaarts. Newton was de grondlegger van de hedendaagse mechanica. Maar Newton had een basis nodig waar hij zijn mechanica aan kon ophangen. Deze basis was dat ruimte en tijd absoluut zijn. Als je eenmaal een beginpunt hebt in tijd of in ruimte, zo zei hij, kan daar alles aan worden afgemeten. Jarenlang hebben deze aannames standgehouden, maar in de 19de eeuw begon men hier toch serieus aan te twijfelen.

Met name de voortplantingssnelheid van lichtgolven leek hier niet mee overeen te stemmen. Het beroemde Michelson-Morley experiment uit 1887, dat opgezet was om de ether aan te tonen, liet zien dat de lichtsnelheid altijd gelijk is. Hier had men in die tijd geen goede verklaring voor. Totdat Einstein ten tonele verscheen met zijn gedurfde idee, dat 1) de lichtsnelheid altijd gelijk is, en dat 2) de natuurwetten altijd gelijk zijn. Om deze twee uitgangspunten te rijmen moesten volgens Einstein tijd én ruimte veranderen. Dit heeft verregaande consequenties voor ons wereldbeeld, zoals we zullen zien.

Ik ben nog bezig met het ontwikkelen van analogieen voor de "Gelijktijdige gebeurtenis", en de "Tijdruimte"

Wat dan wel weer raar is: Dat gelijktijdigheid relatief is kan ik dan wel gelijk weer plaatsen.. Dat voelt voor mij aardser...

Had jij nog illustratieve aardse voorbeelden gezien met betrekking tot de "gelijktijdigheid", Jenny?

[seivenrut]

Leuk initiatief! Ik denk dat de analogieen van de zandvlakte die je gebruikt inderdaad nuttig zijn (zolang ze niet geoverinterpreteerd worden).

Kleine kanttekening:

De natuurwetten zijn altijd gelijk, ongeacht de beweging van de waarnemer

SRT behandelt enkel waarnemers die zich met een constante snelheid voortbewegen. Voor waarnemers met meer algemene bewegingen (versnellingen dus), zijn er bijkomende effecten analoog aan gravitatie. Maar dat zit vervat in algemene relativiteit, die een pak moeilijker is dan speciale relativiteit.

Als goede niet-wiskundige, maar behoorlijk diepgaande, referentie van dit soort onderwerpen raad ik overigens het boek 'The fabric of the cosmos/De ontrafeling van de kosmos' van Brian Greene aan.

[Jenny]

Ik kan me sowieso wel voorstellen dat dat verschillende waarnemers verschillende dingen waarnemen (zonder dit te psychologiseren).

Qua gelijktijdigheid... Toevallig een tijdje geleden een grappig voorbeeld tegengekomen. Hij klopt niet met wat jij schrijft hoor, maar ik moest er aan denken.

Ik was ergens buiten een wk wedstrijd aan het kijken. Begonnen er een kroeg verderop ineens mensen te juichen. En een seconde later werd op onze tv een doelpunt gemaakt. Heeft natuurlijk te maken met een verschil in signaal, maar ik begon daardoor te denken: wanneer is het doelpunt nu echt gemaakt? In de x-te minuut, zoveelste seconde is dus ook in de twee kroegen anders geweest. En voor een persoon in het stadion weer anders. Ergens doet me dat denken aan jouw bus voorbeeld, maar ik weet niet of dat klopt..


Verstuurd vanaf mijn LG-H850 met Tapatalk

[Camiel]

Ik heb "Ontrafeling van de kosmos" zelf. idd een hele goede inleiding in veel niet-alledaagse vraagstukken.

SRT behandelt enkel waarnemers die zich met een constante snelheid voortbewegen.

In de basis behandelt SRT alleen de constante beweging, maar met een kleine uitbreiding is hier (volgens mijn zoon - een derde partij - altijd handig ter referentie!) versnelling aan toe te voegen (gebogen wereldlijnene en zo). Gravitatieversnelling is echter een heel ander verhaal, en deze wordt idd pas opgelost in de Algemene Relativiteitstheorie.

Ergens doet me dat denken aan jouw bus voorbeeld, maar ik weet niet of dat klopt..

Inderdaad is de ontvangst van een televisie signaal ook relatief. In het analoge tijdperk waren we ons dat niet zo bewust, maar tegenwoordig hebben all digitale tv's een buffer van enkele seconden, dus valt het meer op. Ik heb ook ergens gelezen dat tijdens de maanlanding de broadcast ongeveer 60 seconden werd vertraagd, om eventuele missers of vloeken van de astronauten of de capcom eruit te kunnen halen. Hoewel ik die gedachtegang wel logisch vind, kan ik er geen info meer over terug vinden.

Een volgende analogie – zonder plaatje mss een beetje lastig om te volgen....?
De Tijdruimte. Alhoewel iedereen voor zichzelf een scherp onderscheid maakt tussen ruimte en tijd, ligt dit onderscheid voor iedere waarnemer anders. Wat de één meet als tijd, meet de ander deels als ruimte en deels als tijd. Het onderscheid tussen ruimte en tijd is dus subjectief en wordt bepaald door de relatieve snelheid van de waarnemer. Dankzij het feit dat mensen nooit met grote snelheden ten opzicht van elkaar bewegen komen tijd- en ruimte-assen van de ene waarnemer zeer goed overeen met die van de ander. Maar naarmate de snelheden, afstanden en/of tijdsintervallen steeds groter worden, wordt dit verschil steeds tastbaarder. Hoe kan dit?

Hiervoor gebruik ik de analogie van het brood. We nemen een oneindig lang brood waar we in gedachten iedere seconde een plakje van afsnijden. In ieder plakje zien we de werkelijkheid van dat moment. Wanneer de autobus op de zandvlakte staat wordt steeds een recht plakje van het brood afgesneden. Maar als de autobus in beweging komt worden de plakjes een ietsepietsie schuin afgesneden. Hoe sneller de autobus gaat, hoe schuiner de plakjes worden afgesneden. De schuine plakjes weerspiegelen dezelfde werkelijkheid als de rechte plakjes, want ze komen van hetzelfde brood. Het verschil is dat we vanuit een rijdende autobus anders tegen de werkelijkheid aankijken dan wanneer de autobus stil staat.

[seivenrut]

Ik heb "Ontrafeling van de kosmos" zelf. idd een hele goede inleiding in veel niet-alledaagse vraagstukken.

SRT behandelt enkel waarnemers die zich met een constante snelheid voortbewegen.

In de basis behandelt SRT alleen de constante beweging, maar met een kleine uitbreiding is hier (volgens mijn zoon - een derde partij - altijd handig ter referentie!) versnelling aan toe te voegen (gebogen wereldlijnene en zo). Gravitatieversnelling is echter een heel ander verhaal, en deze wordt idd pas opgelost in de Algemene Relativiteitstheorie.

Vanuit SRT (minkowski-space) is het inderdaad perfect mogelijk om de beweging van versnellende objecten te beschrijven, maar dit werkt alleen als het referentieframe zelf eenparig rechtlijnig voortbeweegt (een versnellend referentieframe is altijd volledig equivalent aan gravitatie en kromt de ruimtetijd). Iig wel respect voor je zoon dat hij hiermee bezig is!
Nu ja, die kwestie is wat puristisch en misschien niet heel belangrijk voor wat je doel is.

Het verhaal van het vertraagde signaal is interessant, zolang je opnieuw oplet dat overinterpreteren misleidend is. Als een gebeurtenis plaatsvind, en twee waarnemers staan allebei stil tov elkaar, maar een eindje van elkaar verwijderd, gaan ze de gebeurtenis op een verschillend tijdstip echt zien (wegens eindige lichtsnelheid), maar volgens de definities van SRT is het tijdsstip van de gebeurtenis bij beiden hetzelfde, zelfs al hebben ze die dan nog niet echt gezien.

Leuk om te weten verder: zowel SRT als ART zijn niet enkel academisch, maar moeten effectief in rekening gebracht worden voor het kalibreren van de klokken in gps-satellieten.

[Jenny]

Ja die plakjes werken heel erg goed! Die snap ik gelijk! Goed voorbeeld, zowel conceptueel als visueel

Verstuurd vanaf mijn LG-H850 met Tapatalk

[MrMeozorz]

Hiervoor gebruik ik de analogie van het brood. We nemen een oneindig lang brood waar we in gedachten iedere seconde een plakje van afsnijden. In ieder plakje zien we de werkelijkheid van dat moment

Een broodPlanckje?

[Tinus]

Het is een misverstand dat de speciale relativiteitstheorie moeilijke wiskunde vereist (misschien hooguit de beschrijving door Minkowski). Het komt waarschijnlijk door de algemene relativiteitstheorie waarvoor een geheel nieuw formalisme nodig was (differentiaal meetkunde).

De noodzaak voor de relativiteitstheorie kan al in simpele woorden worden uitgedrukt en de historische achtegrond geeft dit ook al aan. Al vóór Einsteins benadering heeft men de wiskundige uitdrukkingen beschreven (Lorentz-transformaties). Het grote verschil met Einstein is dat hij een andere benadering had die tot dezelfde uitdrukkingen leidde.

Het probleem dat in de tijd van Einstein (1905, maar ook al bijna 50 jaar daarvoor) speelde is dat de natuurwetten (electrodynamica/Lorentzkracht) afhankelijk zijn van snelheid (simpel gezegd, de elektromagnetische kracht op een bewegend geladen deeltje is evenredig met de snelheid van dat deeltje)
maar... daarin is het niet duidelijk (vast staand) of die snelheid een relatieve of absolute term moet zijn. Lang heeft men gedacht dat er een soort medium, aether, was waarin de golven zich voortbewegen en tenopzichte van dat medium zou dan de (absolute) snelheid kunnen worden gedefineerd. Echter heeft men experimenteel zo'n medium niet kunnen aantonen.

Het meest spraakmakend, concreet en intuitief is het Michelson Morley experiment waaruit blijkt dat de lichtsnelheid niet verschilt wanneer dit wordt gemeten evenwijdig en loodrecht op de bewegingsrichting van de aarde. Je kunt daarbij de aarde die door de aether beweegt voorstellen als een duikerklok die onder water beweegt en als je daarin de golfsnelheid zou meten dan vindt je iets anders in verschillende richtingen (omdat de golven die met de beweging mee gaan langzamer lijken te gaan, zoals voor een surfer de golf waarop hij surft stil staat). De correcties, lengte en tijd contractie (alsof de aether rondom de aarde vervormd), die nodig waren om dit passend te krijgen waren al ruim een decade bekent voordat Einstein dezelfde vervorming van tijd en ruimte voorstelde echter nu met het idee dat het de ruimte en tijd zelf zijn die veranderen in plaats van dat de contracties een of ander onverklaarde experimentele wet zijn (Lorentz die nooit wilde erkennen dat aether niet bestaat kwam jaren later met het semantische argument dat Einsteins beschrijving van ruimte-tijd als een soort aether kan worden gezien). Einsteins benadering was met name elegant omdat Einstein enkel uitging van twee simpele axioma's 1) het relativiteitsprincipe en 2) de vaste snelheid voor het licht. Daar bovenop leidt zijn theorie ook tot de uitdukking E=mc^2 maar dat is eigenlijk al toepassing van de theorie.

- In Newton's absolute mechanica worden bewegingen en krachten beschreven door ruimte en tijd waarin snelheid een absoluut begrip is tenopzichte van die ruimte en tijd (de golven hebben een vaste snelheid tenopzichte van de zee en bewegende waarnemers zullen verschillende golfsnelheden meten).

- In Einstein's relatieve mechanica worden bewegingen en krachten beschreven door een ruimte-tijd die 'vervormd' als gevolg van de snelheid van de 'waarnemer'.

In het geval van de speciale relativiteitstheorie (die snelheid werdt geaccepteerd) lost dit het *concrete* 'probleem' op van het niet zo eenduidige begrip snelheid in de electrodynamica en de waarneming dat een term als de lichtsnelheid niet afhankelijk is van de beweging van de waarnemingen.
In het geval van de algemene relativiteitstheorie (die niet snel werdt geaccepteerd) ging het vooral om het *abstracte* ideaal beeld van Einstein dat geen enkele waarnemer een bijzondere positie heeft (de wetten zijn hetzelfde ongeacht de beweging van de waarnemer), al kon hij er uiteindelijk het probleem van de baan van Mercurius mee "oplossen" (en hij voorspelde de later geverifieerde afbuiging van licht door het zwaartekrachtveld van de zon).

[Camiel]

Nu ja, die kwestie is wat puristisch en misschien niet heel belangrijk voor wat je doel is.

Dit streeft idd mijn doel van deze draad voorbij, maar is m.i. niet puristisch. Ik besef dat ik niet alles weet van de SRT (who does?), maar dat hoeft voor mij ook niet.
Ps. Mijn zoon is masterstudent technische natuurkunde aan de TU/e, dus hij zou hier wat van moeten weten

Het is een misverstand dat de speciale relativiteitstheorie moeilijke wiskunde vereist

Uitstekende toevoeging aan mijn verhaal

Ja die plakjes werken heel erg goed! Die snap ik gelijk! Goed voorbeeld, zowel conceptueel als visueel

Dank je wel

Nog een analogie:

Relatieve gelijktijdigheid. Twee gebeurtenissen A en B, vinden volgens ons plaats op exact hetzelfde moment. Volgens de passagier van een voorbijrazend ruimteschip, vind gebeurtenis A plaats vóór gebeurtenis B. Volgens een andere passagier in een tweede ruimteschip dat de andere kant op gaat, vind gebeurtenis B plaats vóór gebeurtenis A. En toch zijn er maar twee gebeurtenissen. Hoe kan dit?

Hiervoor gebruik ik de analogie van geluidsgolven. Je staat met gestrekte armen op de zandvlakte met in iedere hand een ballon. Deze ballonnen, A en B, worden volgens jou op exact hetzelfde moment doorgeprikt. De autobus die van links komt aanrijden, hoort echter eerst ballon A en daarna ballon B. De autobus die van rechts komt, hoort eerst ballon B en daarna pas ballon A.

[Jenny]

Ja helder

Verstuurd vanaf mijn LG-H850 met Tapatalk

[Tinus]

gelijktijdige waarneming

De analogien werken om duidelijk te maken hoe 'gelijktijdigheid' subjectief kan zijn. Maar de inbreuk op gelijktijdigheid die Einstein voorstelde gaat wel dieper.

In de analogie gaat gelijktijdigheid om de waarneming van een signaal. Ook al in de klassieke theorie geldt dat dit soort subjectieve verschillen zich voordoen en deze verschillen waren geen probleem. Voor gelijktijdigheid zou je kunnen vorstellen dat de tijd voortikt en iedereen kan dit bijhouden door middel van horizontale sneetjes in het brood. Wanneer op tijdstip x teglijkertijd op de maan en aarde iets gebeurt dan begrijpen we dat de signalen verschillend (schuine sneetjes in het brood) kunnen aankomen.

gelijktijdige tijdsbeleving

Einstein stelde voor om gelijktijdigheid te defineren door dit terug te rekenen door middel van hoe snel het signaal de waarnemer bereikt (een lichtsignaal van de maan doet er één seconde over en gelijktijdige gebeurtenissen op de aarde en de maan worden ongelijktijdig waargenomen met één seconde verschil).

En daar komt het 'probleem'. Het is óók in die soort gedefineerde gelijktijdigheid dat een subjectiviteit ontstaat (niet alle waarnemers zien die één seconde verschil in die alternatieve definitie) omdat de lichtsnelheid een absolute constante waarde heeft ongeacht de snelheid van de waarnemer. Dit gaat een stap dieper dan de subjectieve ongelijktijdigheid in de klassieke theorie. Het is 'de tijd', in plaats van 'de waarneming' die subjectief wordt.

het verschil

Dus de analogie werkt, al moet wel worden opgemerkt dat de analogie klassiek is en dat de relativitieit draait om een extra stap van subjectiviteit.

- In de klassieke theorie heeft iedereen een absoluut idee van tijd en is enkel de volorde in waarneming subjectief.

- In de relativiteits theorie is niet alleen de waarneming subjectief, maar kunnen we 'geen absoluut idee van tijd defineren'. De snelheid waarmee de klok tikt, de definitie van tijdstippen, die zijn relatief en afhankelijk van de snelheid van de waarnemer.

de stap

In principe is Einstein's theorie nog een extra Copernicaanse stap die de mens verwijdert van het idee dat het (de mens) in het centrum van het universum staat. Het idee dat lichtgolven bewegen ten opzichte van (of meer algemeen dat de elektrodynamische verglijkingen zich verhouden ten opzichte van) een bepaald 'absoluut' punt/medium is gebroken.

[Camiel]

Ik wilde deze post eigenlijk bewaren tot het laatst, maar ik vond toch dat het tijd werd om h’m te posten

Dus de analogie werkt, al moet wel worden opgemerkt dat de analogie klassiek is en dat de relativitieit draait om een extra stap van subjectiviteit.

Tinus, je hebt helemaal gelijk

Ik wil echter graag nogmaals benadrukken dat ik de SRT wil uitleggen aan een leek. Aangezien die geen enkele notie heeft van de SRT zijn analogieen erg bruikbaar.

Definitie analogie. Een analogie is een vereenvoudigde voorstelling van de werkelijkheid, afgebeeld op een bekende omgeving van de lezer. Een analogie vormt geen bewijs of verklaring, maar wordt enkel gebruikt om iets op een heldere manier uit te leggen, gezien vanuit de normale wereld die wij allemaal begrijpen. <door mezelf>

Een analogie loopt op een gegeven moment altijd mank, en vaak is dit net voorbij het punt tot waar de beschrijving stopt. Als je op de zandvlakte bijvoorbeeld een hoop zand neerlegt van 5 meter, ligt de horizon ineens op 10 kilometer afstand. Is dan de lichtsnelheid ineens twee keer zo groot? Het is vergelijkbaar met het zonnestelsel als analogie voor het atoommodel. Dit is een geldige analogie, zolang je niet dieper op het atoom (en de analogie) ingaat. Je moet inderdaad niet over-interpreteren!

Nog een aantal analogieën met betrekking tot Relativiteit.
Ontbijttafel: Volgens jouw staat je kopje achter de theepot, maar volgens je vriend staat je kopje vóór de theepot. Vóór en áchter zijn relatief, en dit wordt duidelijk als blijkt dat jij en je vriend tegenover elkaar aan de ontbijttafel zitten.
Stok: Wanneer je een stok half in water onderdompelt , is die ogenschijnlijk gebroken op de waterlijn. Voel je echter met je hand naar die breuk dan blijkt dit niet echt te zijn.
Potlood: Als je een potlood in de volle lengte voor je ogen houdt, en de punt draai je langzaam naar je ogen toe, dan lijkt hetpotlood steeds korter te worden.
Autosnelweg: Als je 90 rijdt lijkt iedereen harder te rijden dan jouw, maar als je 120 rijdt lijkt iedereen zachter te rijden.
Theia: Stel dat jij bovenop de kogelronde planeet Theia staat. Er staan een aantal mensen om je heen, maar ze staan allemaal lager dan jij. Hoe verder weg, hoe lager ze staan. Jij weet zeker dat jij een speciale positie inneemt omdat jij bovenaan staat. Jouw buurman ervaart dit echter op zijn eigen manier. Hij is er óók van overtuigd dat hij bovenop Theia staat. En voor hem staat ook iedereen lager dan hem, inclusief jijzelf. Alle mensen op Theia delen diezelfde ervaring. Ze vinden allemaal dat ze bovenaan staan, en dat ieder ander lager staat dan zijzelf. En gezien vanuit hun eigen gezichtspunt heeft iedereen daar ook gelijk in.

De illusie van SRT. Net zoals bij de perspectieftekening, is de vervorming van tijdruimte slechts een illusie. De vervorming die we meten bij een snel bewegend voorwerp vind niet werkelijk plaats. Net zoals de afmeting van de autobus niet echt kleiner wordt naarmate de afstand toeneemt. Dit is de Illusie van de Speciale Relativiteitstheorie.

[Tinus]

Ik vraag me af of de analogieën wel zinvol zijn en de essentie van de speciale relativiteits theorie uitleggen. Waarom niet gewoon de gedachtenexperimenten van Einstein gebruiken? In zijn eerste artikel kwam Einstein tot een ...

Wir sehen also, dass wir dem Begriffe der Gleichzeitigkeit keine absolute Bedeutung beimessen durfen, sondern dass zwei Ereignisse, welche, von einem Koordinatensystem aus betrachtet, gleichzeitig sind, von einem relativ zu diesem System bewegten System aus betrachtet, nicht mehr als gleichzeitige Ereignisse aufzufassen sind.

... door te beschouwen hoe men de lengte van een staaf meet met de tijd dat een lichtsignaal erover doet om tussen de twee uiteinden te weerkaatsen.

Die gedachtenexperimenten gaan dieper dan de analogieën. Je kunt relativiteit van waarneming uitleggen met klassieke theorie. Maar relativiteit van ruimte en tijd is daarmee niet uitgelegd. Uiteraard zijn waarnemingen subjectief, ook in de klassieke theorie, maar het gaat om meer, het gaat juist om de breuk met de klassiek theorie. Het gaat erom dat de waarneming van elektromagnetisme (en in de algemene relativiteits theorie ook zwaartekracht), niet is te beschrijven alsof het plaats vindt in een absoluut kader van ruimte en tijd.

Het draait uiteindelijk voornamelijk om de kwestie dat er geen absoluut (klassiek) medium is waarin elektromagnetische golven voortbewegen. Het draait om het vraagstuk hoe we de ruimte en tijd kunnen beschrijven wanneer de snelheidsmeting van elektromagnetische verschijnselen onafhankelijk zijn van de beweging van de waarnemer (waarnemer in brede zin, een bewegend elektron dat interactie heeft met een elektro-magnetisch veld is ook een waarnemer), zoals bijvoorbeeld de waarneming dat de meting van de lichtsnelheid (in vacuum) constant is ongeacht de beweging van de waarnemer (Dat wil zeggen de beweging van de waarnemer tenopzichte van het 'lichtmedium' dat men in de klassieke theorie voorstelt. De analogie/contradictie is dat golven die we klassiek meten een snelheid hebben die afhankelijk is van de snelheid van de waarnemer tenopzichte van het medium waarin de golven voortbewegen, zoals de surfer op een golf de snelheid van een golf als stilstaand waarneemt).

Dit kun je beter uitleggen met de contradicties die de klassieke theorie voortbrengt dan de vergelijkbare principes die je tegenkomt in de klassieke theorie. Ik zou de lengte en tijd contractie ook niet als een illusie willen bestempelen. Dat is enorm vaag (Wat wordt er bedoelt met illusie? Op welk level spreken we wanneer we het hebben over 'lengte-/tijd-contractie bestaat wel of niet', of 'lengte-/tijd-contractie is een illusie of niet'? Wat wordt er bedoeld met 'werkelijk' en werkelijkheid?). Het zijn reeële verschijnselen (zie bv de experimenten van Hafele en Keating, of vergelijkbare testen voor wat betreft tijddilatie en zie roodverschuiving bij waarnemingen van het spectrum van verre sterren voor lengtecontractie).