Mijn aandacht was gericht op kralenwater op een populierblad. Hoe gemmy en barstend van het zonlicht van de ochtend. Ik kwam dichterbij, verwijderde mijn bril en merkte dat elke druppel een klein stukje ader uitvergroot dat het blad ondersteunt en ondersteunt.
Ik concentreerde me op de cameralens en vroeg me af hoe lang het duurt voordat het licht van de druppels mijn oog bereikt. Aangezien ik slechts ongeveer zes centimeter verwijderd was en het licht met een snelheid van 186.000 mijl per seconde of 11,8 inch per miljardste seconde (één nanoseconde) reist, bedroeg de reistijd 0,5 nanoseconden. Dichtbij gelijktijdig naar menselijke maatstaven maar praktisch voor altijdpositroniumhydride, een exotisch molecuul gemaakt van een positron-, elektron- en waterstofatoom. De gemiddelde levensduur van een PsH-molecuul is slechts 0,5 nanoseconden.
In ons dagelijks leven bereikt het licht van bekende gezichten, borden langs de weg en de ober wiens aandacht u probeert te krijgen onze ogen in nanoseconden. Maar als je toevallig opkijkt om de kleine donkere vorm van een hoogvliegend vliegtuig te zien, gevolgd door de pluim van zijn contrail, duurt het licht ongeveer 35.000 nanoseconden of 35 microseconden om de afstand af te leggen. Nog steeds niet veel om over na te denken.
Het ruimtestation draait om de aarde in de ruimte, zo'n 250 mijl boven het hoofd. Tijdens een overheadpass vuurt licht van het baanlaboratorium je netvliezen 1.3 milliseconden later. Ter vergelijking: een oogwenk duurt ongeveer 300 milliseconden (1/3 seconde) of 230 keer langer!
De lichttijd wordt eindelijk tastbaarder als we naar de maan kijken, een weemoedig licht van 1,3 seconden op een gemiddelde afstand van 240.000 mijl. Om te voelen hoe lang dit is, staart u bij de volgende gelegenheid naar de maan en telt u hardop af: duizend duizend. Retroreflecterende apparaten die door de Apollo-astronauten op het maanoppervlak zijn geplaatst, worden nog steeds door astronomen gebruikt om de precieze afstand van de maan te bepalen. Ze stralen een laser naar de spiegels en timen de rondreis.
Van de acht planeten komt Venus het dichtst bij de aarde, en dat gebeurt tijdens inferieure conjunctie, die toevallig op 25 maart plaatsvond. Op die datum waren er slechts 26,1 miljoen mijl tussen de twee planeten, een afstand van 140 seconden of 2,3 minuten - ongeveer de tijd die nodig is om water voor thee te koken. Mars, een andere naderende planeet, staat momenteel aan bijna de andere kant van de zon dan de aarde.
Met een huidige afstand van 205 miljoen mijl zou een radio- of tv-signaal, beide vormen van licht, uitgezonden naar de Rode Planeet 18,4 minuten duren. Nu kunnen we zien waarom ingenieurs een landingssequentie voorprogrammeren in de computer van een Mars-sonde om deze veilig op het oppervlak van de planeet te laten landen. Elke opdracht - of wijziging in opdrachten - die we van de aarde kunnen sturen, komt te laat aan. Zodra een lander zich op de planeet vestigt en telemetrie terugstuurt om de toestand ervan te communiceren, moet het missiecontrolepersoneel vele minuten in hun vingernagels bijten, wachtend tot het licht terugvalt en het woord brengt.
Voordat we naar verder weg gelegen planeten gaan, laten we eens kijken wat er zou gebeuren als de zon een catastrofale storing zou hebben en plotseling niet meer zou schijnen. Maak je geen zorgen. In ieder geval niet gedurende 8,3 minuten, de tijd die het licht nodig heeft, of het gebrek daaraan, om het slechte nieuws te brengen.
Licht van Jupiter heeft 37 minuten nodig om de aarde te bereiken; Pluto en Charon zijn zo ver weg dat een signaal van de 'dubbele planeet' 4,6 uur nodig heeft om hier te komen. Dat is meer dan een halve dag werk op het werk en we hebben alleen de Kuipergordel gehaald.
Laten we doorgaan naar de dichtstbijzijnde ster (ren), het Alpha Centauri-systeem. Als 4,6 uur lichttijd lang leek te wachten, hoe zit het dan met 4,3 jaar? Als je goed nadenkt, herinner je je misschien wat je van plan was net voor oudejaarsavond in 2012. Rond die tijd verliet het licht dat vanavond arriveerde van Alpha Centauri die ster en begon zijn aardse reis. Om dan naar de ster te kijken, is terug te kijken in de tijd tot eind 2012.
Maar we schrapen nauwelijks het oppervlak. Laten we de zomerdriehoek nemen, een figuur die binnenkort de oostelijke hemel gaat domineren, samen met de prachtige zomermelkweg die erdoorheen lijkt te stromen. Altair, de zuidelijkste top van de driehoek is dichtbij, op slechts 16,7 lichtjaar van de aarde; Vega, de helderste iets verder op 25 en Deneb op een ongelooflijke 3.200 lichtjaar afstand.
We kunnen ons verhouden tot de eerste twee sterren omdat het licht dat we op een bepaalde avond zien niet zo 'oud' is. De meesten van ons kunnen 16 en 25 jaar geleden een beeld oproepen van ons leven en de toestand van de wereld. Maar Deneb is uitzonderlijk. Fotonen vertrokken deze verre superreus (3.200 lichtjaar) rond het jaar 1200 voor Christus. tijdens de Trojaanse oorlog aan het begin van de ijzertijd. Dat is een terugblik!
Een van de verste sterren met het blote oog is Rho Cassiopeiae, een gele variabele die ongeveer 450 keer zo groot is als de zon, op 8.200 lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Cassiopeia. Op dit moment is de ster bijna maximaal en gemakkelijk te zien bij het vallen van de avond aan de noordwestelijke hemel. Het licht brengt ons terug naar het einde van de laatste grote ijstijd tegelijk en de eerste grottekeningen, meer dan 4.000 jaar voordat de eerste Egyptische piramide zou worden gebouwd.
Het gaat maar door: het dichtstbijzijnde grote sterrenstelsel, Andromeda, ligt 2,5 miljoen lichtjaar van ons vandaan en is voor velen het zwakste, verste object dat met het blote oog zichtbaar is. Te denken dat het kijken naar de melkweg ons terugbrengt naar de tijd dat onze verre voorouders voor het eerst eenvoudige hulpmiddelen gebruikten. Licht is misschien wel het snelste in het universum, maar deze reistijden wijzen op de ware enormiteit van de ruimte.
Laten we wat verder gaan. Op 16 november 1974 een digitaal bericht werd gestraald van de Arecibo radiotelescoop in Puerto Rico naar de rijke sterrenhoop M13 in Hercules op 25.000 lichtjaar afstand. Het bericht is gemaakt door Dr. Frank Drake, toen professor astronomie aan Cornell, en bevatte basisinformatie over de mensheid, inclusief ons nummeringssysteem, onze locatie in het zonnestelsel en de samenstelling van DNA, de levensmolecule. Het bestond uit 1.679 binaire bits die enen en nullen vertegenwoordigen en was van ons eerste opzettelijke communicatie verzonden naar buitenaardse wezens. Tegenwoordig is de missive 42 lichtjaar verwijderd, net de deur uit.
Laten we onze tijdmachine-reis beëindigen met het verste object dat we in het universum hebben gezien, een melkweg genaamd GN-z11 in Ursa Major. We zien het zoals het was slechts 400 miljoen jaar na de oerknal (13,4 miljard jaar geleden), wat zich vertaalt naar een juiste afstand van de aarde van 32 miljard lichtjaar. De lichtastronomen die op hun digitale sensoren waren vastgelegd, verlieten het object voordat er een aarde, een zonnestelsel of zelfs een Melkweg was!
Dankzij de eindige snelheid van het licht kunnen we niet anders dan de dingen altijd zien zoals ze waren. Je vraagt je misschien af of er iets is om iets te zien nu zonder te wachten tot het licht hier komt? Er is maar één manier, en dat is licht zelf.
Vanuit het perspectief van een foton of lichtdeeltje, dat met de snelheid van het licht reist, vallen afstand en tijd volledig weg. Alles gebeurt in een oogwenk en reistijd naar overal, overal nul seconden. In wezen wordt het hele universum een punt. Hoe gek en paradoxaal dit ook klinkt, de relativiteitstheorie staat het toe omdat een object dat met de snelheid van het licht reist, een oneindige tijdsdilatatie en een oneindige ruimtecontractie ervaart.
Gewoon iets om over na te denken de volgende keer dat je de ogen van een ander in gesprek ontmoet. Of kijk omhoog naar de sterren.
