Lehetőség van a fénysebesség leküzdésére - tudósok. A neutrínók gyorsabban haladnak, mint a fénysebesség

De kiderült, hogy lehetséges; most azt hiszik, soha nem fogunk tudni utazni gyorsabb a fénynél... "De valójában nem igaz, hogy valaki valaha azt hitte, hogy lehetetlen hangnál gyorsabban mozogni. Jóval a szuperszonikus repülőgépek megjelenése előtt már ismert volt, hogy a golyók gyorsabban repülnek, mint a hang. A valóságban arról beszéltünk, az lehetetlen ellenőrzött szuperszonikus repülés, és ez volt a hiba. Az SS mozgalom teljesen más kérdés. Kezdettől fogva egyértelmű volt, hogy a szuperszonikus repülést technikai problémák nehezítik, amelyeket egyszerűen meg kell oldani. De teljesen tisztázatlan, hogy az SS mozgalmat akadályozó problémák valaha is megoldhatók-e. A relativitáselmélet sokat mond erről. Ha lehetséges az SS-utazás vagy akár a jelátvitel, akkor az ok-okozati összefüggés sérül, és ebből teljesen hihetetlen következtetések származnak.

Először a CC mozgás egyszerű eseteit tárgyaljuk. Nem azért említjük őket, mert érdekesek, hanem azért, mert újra és újra előkerülnek az SS-mozgalomról szóló vitákban, és ezért foglalkozni kell velük. Ezután megvitatjuk, hogy mi az STS-mozgás vagy kommunikáció nehéz esetei, és megvizsgáljuk az ellenük szóló érveket. Végül megvizsgáljuk a valódi SS-mozgalom legkomolyabb feltételezéseit.

Egyszerű SS mozgás

1. A Cserenkov-sugárzás jelensége

A fénynél gyorsabb mozgás egyik módja, ha először magát a fényt lassítjuk! :-) Vákuumban a fény sebességgel halad c, és ez a mennyiség egy univerzális állandó (lásd a kérdést Állandó-e a fénysebesség), és sűrűbb közegben, például vízben vagy üvegben lelassul a sebességre c/n, Ahol n a közeg törésmutatója (levegőnél 1,0003; víznél 1,4). Ezért a részecskék gyorsabban mozoghatnak a vízben vagy a levegőben, mint a fény. Ennek eredményeként Vavilov-Cherenkov sugárzás lép fel (lásd a kérdést).

De amikor SS mozgásról beszélünk, akkor természetesen a fénysebesség vákuumban történő túllépését értjük c(299 792 458 m/s). Ezért a Cserenkov-jelenség nem tekinthető az SS-mozgalom példájának.

2. A harmadik féltől

Ha a rakéta A gyorsan elrepül előlem 0,6c nyugatra, meg a másik B- tőlem gyorsasággal 0,6c keletre, akkor a teljes távolság között AÉs B az én referenciakeretemben a sebességgel növekszik 1.2c. Így „a harmadik oldalról” c-nél nagyobb látszólagos relatív sebesség figyelhető meg.

Ez a sebesség azonban nem az, amit általában relatív sebességen értünk. Valódi rakéta sebesség A a rakétához képest B- ez a rakéták közötti távolság növekedésének üteme, amelyet a megfigyelő a rakétában észlel B. Két sebességet kell összeadni a sebességek összeadására szolgáló relativisztikus képlet segítségével (lásd a Hogyan adjunk össze sebességet a parciális relativitáselméletben című kérdést). Ebben az esetben a relatív sebesség kb 0,88c, azaz nem szuperluminális.

3. Árnyak és nyuszik

Gondolj bele, milyen gyorsan tud mozogni egy árnyék? Ha árnyékot hoz létre egy távoli falon az ujjával a közeli lámpáról, majd mozgatja az ujját, az árnyék sokkal gyorsabban mozog, mint az ujja. Ha az ujj párhuzamosan mozog a fallal, akkor az árnyék sebessége ez lesz D/d szor az ujjsebesség, hol d- az ujj és a lámpa közötti távolság, és D- a lámpa és a fal közötti távolság. És még nagyobb sebességet érhet el, ha a fal ferdén helyezkedik el. Ha a fal nagyon távol van, akkor az árnyék mozgása elmarad az ujj mozgásától, mivel a fénynek továbbra is az ujjtól a falig kell érnie, de az árnyék sebessége ugyanaz lesz. hányszor nagyobb. Vagyis az árnyék sebességét nem korlátozza a fény sebessége.

Az árnyékok mellett a nyuszik is képesek gyorsabban mozogni a fénynél, például a Holdra irányított lézersugárból származó folt. Tudva, hogy a Hold távolsága 385 000 km, próbálja meg kiszámítani a nyuszi sebességét a lézer enyhe mozgatásával. Arra is gondolhat, hogy a tenger hulláma ferdén éri a partot. Milyen gyorsan mozoghat az a pont, ahol a hullám megtörik?

Hasonló dolgok történhetnek a természetben. Például egy pulzár fénysugár átfésülheti a porfelhőt. A fényes villanás táguló fényburkot vagy más sugárzást hoz létre. Amikor áthalad a felszínen, fénygyűrűt hoz létre, amely gyorsabban növekszik, mint a fénysebesség. A természetben ez akkor fordul elő, amikor a villámlás elektromágneses impulzusa eléri a légkör felső rétegeit.

Ezek mind a fénynél gyorsabban mozgó dolgok példái voltak, de nem fizikai testek. Árnyék vagy nyuszi használata nem közvetíthet SS-üzenetet, így a fénynél gyorsabb kommunikáció nem működik. És ismét láthatóan nem ezt akarjuk érteni az SS-mozgás alatt, bár világossá válik, milyen nehéz meghatározni, hogy pontosan mire van szükségünk (lásd FTL olló kérdés).

4. Szilárd anyagok

Ha veszel egy hosszú, kemény botot, és megnyomod az egyik végét, akkor a másik vége azonnal bemegy vagy nem? Lehetséges egy üzenet CC továbbítása ilyen módon?

Igen, az volt lenne meg lehet tenni, ha léteztek ilyen szilárd anyagok. A valóságban a pálca végét érő ütés hatása az adott anyagban hangsebességgel terjed végig rajta, a hangsebesség pedig az anyag rugalmasságától és sűrűségétől függ. A relativitáselmélet abszolút határt szab bármely test lehetséges keménységének, hogy a hangsebesség ne haladja meg c.

Ugyanez történik, ha egy vonzásmezőben tartózkodik, és először függőlegesen tart egy madzagot vagy rudat a felső végénél, majd engedje el. Az elengedett pont azonnal mozogni kezd, és az alsó vége nem tud esni, amíg a felengedés hatása hangsebességgel el nem éri.

A rugalmas anyagokról a relativitáselmélet keretein belül nehéz általános elméletet megfogalmazni, de az alapgondolat a newtoni mechanika példáján keresztül bemutatható. Az ideálisan rugalmas test hosszirányú mozgásának egyenlete a Hooke-törvényből adódik. Tömegváltozókban hosszegységenként pés Young-féle rugalmassági modulus Y, hosszirányú elmozdulás x kielégíti a hullámegyenletet.

A síkhullám-oldat hangsebességgel mozog s, és s 2 = I/p. Ez az egyenlet nem jelenti az ok-okozati hatás gyorsabb terjedésének lehetőségét s. Így a relativitáselmélet elméleti korlátot szab a rugalmasság nagyságának: Y < PC 2. A gyakorlatban még a közelében sincsenek anyagok. Egyébként akkor is, ha az anyagban a hangsebesség közel van c, maga az anyag egyáltalán nem köteles relativisztikus sebességgel mozogni. De honnan tudjuk, hogy elvileg nem létezhet olyan anyag, amely ezt a határt túllépi? A válasz az, hogy minden anyag részecskékből áll, amelyek kölcsönhatása megfelel az elemi részecskék standard modelljének, és ebben a modellben egyetlen kölcsönhatás sem terjedhet gyorsabban, mint a fény (lásd alább a kvantumtérelméletről).

5. Fázis sebessége

Nézd meg ezt a hullámegyenletet:

A következő formájú megoldásai vannak:

Ezek a megoldások sebességgel mozgó szinuszos hullámok

De ez gyorsabb, mint a fény, ami azt jelenti, hogy a kezünkben van a tachion téregyenlet? Nem, ez csak egy masszív skaláris részecske közönséges relativisztikus egyenlete!

A paradoxon megoldódik, ha megértjük a különbséget e sebesség között, amelyet fázissebességnek is neveznek vph egy másik, csoportsebességnek nevezett sebességtől vgr amelyet a képlet ad meg,

Ha a hullámmegoldás frekvencia-szórású, akkor hullámcsomag formáját ölti, amely nem haladja meg a csoportsebességet. c. Csak a hullámhegyek mozognak fázissebességgel. Egy ilyen hullám segítségével csak csoportsebességgel lehet információt továbbítani, ezért a fázissebesség egy másik példát ad szuperluminális sebesség, amely nem tud információt hordozni.

7. Relativisztikus rakéta

Egy vezérlő a Földön egy 0,8-as sebességgel elrepülő űrhajót figyel c. A relativitáselmélet szerint a hajóról érkező jelek Doppler-eltolódásának figyelembevétele után is látni fogja, hogy a hajón lelassult az idő, és az ottani óra 0,6-szorosára lassabban jár. Ha kiszámolja a hajó által megtett távolság hányadosát a megtett idővel, a hajó órájával mérve, akkor 4/3-át kapja c. Ez azt jelenti, hogy a hajó utasai olyan effektív sebességgel haladnak át a csillagközi térben, mint a fénysebesség, amelyet megmérnének. A hajó utasai szempontjából a csillagközi távolságok Lorentz-összehúzódásnak vannak kitéve ugyanolyan 0,6-os tényezővel, ezért nekik is fel kell ismerniük, hogy ismert csillagközi távolságokat 4/3-os ütemben tesznek meg. c.

Ez egy valós jelenség, és elvileg felhasználhatnák az űrutazók hatalmas távolságok megtételére életük során. Ha a Földön a szabadesés gyorsulásával megegyező állandó gyorsulással gyorsulnak, akkor nemcsak ideális mesterséges gravitáció lesz a hajójukon, de arra is lesz idejük, hogy mindössze 12 év alatt átkeljenek a Galaxison! (lásd a kérdést: Mik a relativisztikus rakéta egyenletei?)

Ez azonban nem igazi SS-mozgalom. Az effektív sebességet az egyik referenciarendszerben a távolságból, a másikban az időből számítják ki. Ez nem igazi sebesség. Csak a hajó utasai profitálnak ebből a sebességből. A diszpécsernek például életében nem lesz ideje megnézni, hogyan repülnek el óriási távolságot.

Az SS-mozgás összetett esetei

9. Einstein, Podolsky, Rosen-paradoxon (EPR)

10. Virtuális fotonok

11. Kvantum alagút

Valódi jelöltek SS utazók számára

Ez a rész spekulatív, de komoly spekulációkat tartalmaz a szuperluminális utazás lehetőségéről. Ezek nem olyan dolgok, amelyeket általában a GYIK-be tesznek, mivel több kérdést vetnek fel, mint amennyit megválaszolnak. Ezeket itt elsősorban azért mutatjuk be, hogy megmutassák, komoly kutatások folynak ebben az irányban. Mindegyik irányhoz csak egy rövid bevezető tartozik. Részletesebb információk az interneten találhatók.

19. Tachionok

A tachionok olyan hipotetikus részecskék, amelyek lokálisan gyorsabban mozognak, mint a fény. Ehhez képzeletbeli tömeggel kell rendelkezniük, de energiájuknak és lendületüknek pozitívnak kell lennie. Néha úgy gondolják, hogy az ilyen SS-részecskéket lehetetlen észlelni, de valójában nincs okunk így gondolni. Az árnyak és a nyuszik azt mondják, hogy az SS mozgása még nem jelent láthatatlanságot.

Tachionokat soha nem figyeltek meg, és a legtöbb fizikus kétségbe vonja létezésüket. Egyszer azt állították, hogy kísérleteket végeztek a trícium bomlása során kibocsátott neutrínók tömegének mérésére, és hogy ezek a neutrínók tachionok. Ez erősen kétséges, de még mindig nem kizárt. Problémák vannak a tachion elméletekben, hiszen abból a szempontból esetleges jogsértések okozati összefüggést, destabilizálják a vákuumot. Lehetséges, hogy megkerüljük ezeket a problémákat, de akkor lehetetlen lesz tachionokat használni a szükséges SS-üzenetben.

Az igazság az, hogy a legtöbb fizikus úgy véli, hogy a tachionok a terepelméleti tévedés jelei, és a közvélemény irántuk való érdeklődést főként a sci-fi fűti (lásd a Tachionok című cikket).

20. Féreglyukak

Az STS utazás leghíresebb javasolt lehetősége a féreglyukak használata. A féreglyukak olyan alagutak a téridőben, amelyek összekötik az Univerzum egyik helyét a másikkal. Segítségükkel gyorsabban mozoghat e pontok között, mint ahogy a fény a szokásos útját járná. A féreglyukak a klasszikus általános relativitáselmélet egyik jelensége, de létrehozásukhoz meg kell változtatni a téridő topológiáját. Ennek lehetőségét a kvantumgravitáció elmélete tartalmazza.

A féreglyukak nyitva tartásához hatalmas mennyiségű negatív energiára van szükség. MisnerÉs Thorne javasolta, hogy a nagyszabású Kázmér-effektus felhasználható negatív energia generálására, és Visser kozmikus húrok felhasználásával javasolt megoldást. Mindezek az elképzelések erősen spekulatívak, és egyszerűen irreálisak lehetnek. Egy szokatlan negatív energiájú anyag nem feltétlenül létezik a jelenséghez szükséges formában.

Thorne felfedezte, hogy ha létre lehetne hozni féreglyukakat, akkor azok felhasználhatók zárt időhurkok létrehozására, amelyek lehetővé teszik az időutazást. Azt is felvetették, hogy a kvantummechanika többváltozós értelmezése azt jelzi, hogy az időutazás nem okoz paradoxonokat, és az események egyszerűen másképp alakulnak, ha visszamegyünk az időben. Hawking azt mondja, hogy a féreglyukak egyszerűen instabilok, ezért nem praktikusak. Maga a téma azonban a gondolatkísérletek termékeny területe marad, lehetővé téve annak megértését, hogy a fizika ismert és feltételezett törvényei alapján mi lehetséges és mi nem.
refs:
W. G. Morris és K. S. Thorne, American Journal of Physics 56 , 395-412 (1988)
W. G. Morris, K. S. Thorne és U. Yurtsever, Phys. Fordulat. Levelek 61 , 1446-9 (1988)
Matt Visser, Physical Review D39, 3182-4 (1989)
lásd még: "Fekete lyukak és időhúzódások" Kip Thorn, Norton & co. (1994)
A multiverzum magyarázatát lásd: "The Fabric of Reality" David Deutsch, Penguin Press.

21. Deformáló motorok

[Fogalmam sincs, hogyan kell ezt lefordítani! Az eredeti warp meghajtóban. - kb. fordító;
a membránról szóló cikk analógiájára fordítva]

A vetemedés olyan mechanizmus lehet, amely a téridőt úgy csavarja, hogy egy tárgy gyorsabban tudjon haladni, mint a fény. Miguel Alcabière az ilyen deformátort leíró geometria kifejlesztésével vált híressé. A téridő torzulása lehetővé teszi, hogy egy tárgy a fénynél gyorsabban haladjon, miközben egy időszerű görbén marad. Az akadályok ugyanazok, mint a féreglyukak létrehozásakor. A deformátor létrehozásához negatív energiasűrűségű anyagra van szükség és. Még ha lehetséges is egy ilyen anyag, még mindig nem világos, hogyan lehet beszerezni, és hogyan kell felhasználni egy deformáló működésre.
ref M. Alcubierre, Klasszikus és kvantumgravitáció, 11 , L73-L77, (1994)

Következtetés

Először is nehéznek bizonyult általánosan meghatározni, mit jelent az SS utazás és az SS üzenet. Sok dolog, például az árnyékok, CC mozgást hajt végre, de úgy, hogy nem használható például információ továbbítására. De komoly lehetőségek rejlenek a valódi SS-mozgásra is, amelyeket a tudományos irodalom javasol, de megvalósításuk technikailag még nem lehetséges. A Heisenberg-féle bizonytalansági elv lehetetlenné teszi a látszólagos SS-mozgás alkalmazását a kvantummechanikában. Az általános relativitáselméletben léteznek lehetséges SS-meghajtási eszközök, de előfordulhat, hogy nem használhatók. Rendkívül valószínűtlennek tűnik, hogy a belátható jövőben, vagy egyáltalán, a technológia képes lesz SS-meghajtású űrhajók létrehozására, de furcsa, hogy a most ismert elméleti fizika nem zárja be végleg a kaput az SS-meghajtás előtt. A tudományos-fantasztikus regények stílusú SS-mozgalom láthatóan teljesen lehetetlen. Érdekes kérdés a fizikusok számára: „Tulajdonképpen miért lehetetlen ez, és mit lehet ebből tanulni?”

A fény terjedési sebessége 299 792 458 méter másodpercenként, de ez már régóta nem határérték. A „futurista” összegyűjtött 4 elméletet, ahol a fény már nem Michael Schumacher.

Egy japán származású amerikai tudós, az elméleti fizika szakértője, Michio Kaku abban bízik, hogy a fénysebesség könnyen leküzdhető.

Nagy durranás

Michio Kaku a leghíresebb példának nevezi, amikor a fénysorompót legyőzték az ősrobbanással - egy ultragyors „robbanással”, amely az Univerzum tágulásának kezdete lett, amely előtt egyedülálló állapotban volt.

„Egyetlen anyagi tárgy sem tudja legyőzni a fénysorompót. De az üres tér minden bizonnyal gyorsabban tud haladni, mint a fény. Semmi sem lehet üresebb, mint egy vákuum, ami azt jelenti, hogy kitágulhat gyorsabb sebesség fény” – biztos a tudós.

Zseblámpa az éjszakai égbolton

Ha megvilágít egy zseblámpát az éjszakai égbolton, akkor elvileg az Univerzum egyik részéből a másikba tartó, sok fényévnyi távolságra lévő sugár gyorsabban haladhat, mint a fénysebesség. A probléma az, hogy ebben az esetben nem lesz olyan anyagi tárgy, amely valójában gyorsabban mozog, mint a fény. Képzeld el, hogy egy fényév átmérőjű óriási gömb vesz körül. Egy fénysugár képe pillanatok alatt átrohan ezen a gömbön, mérete ellenére. De csak a sugár képe mozoghat gyorsabban az éjszakai égbolton, mint a fény, nem információ vagy anyagi tárgy.

Kvantumösszefonódás

Lehet, hogy a fénysebességnél gyorsabb nem valami tárgy, hanem egy egész jelenség, vagy inkább kvantumösszefonódásnak nevezett összefüggés. Ez egy kvantummechanikai jelenség, amelyben két vagy több objektum kvantumállapotai kölcsönösen függenek egymástól. Kvantum-összefonódott fotonpár előállításához egy lézert meghatározott frekvenciával és intenzitással rávilágíthat egy nemlineáris kristályra. A lézersugár szórása következtében két különböző polarizációs kúpban jelennek meg a fotonok, amelyek közötti kapcsolatot kvantumösszefonódásnak nevezzük. Tehát a kvantumösszefonódás a szubatomi részecskék kölcsönhatásának egyik módja, és ennek a kommunikációnak a folyamata gyorsabban megtörténhet, mint a fény.

„Ha két elektront összehozunk, a kvantumelmélet szerint egyhangúan rezegnek. De ha ezeket az elektronokat sok fényév választja el, akkor is kommunikálni fognak egymással. Ha megrázod az egyik elektront, a másik is érezni fogja ezt a rezgést, és ez gyorsabban fog megtörténni, mint a fénysebesség. Albert Einstein úgy gondolta, hogy ez a jelenség megcáfolja a kvantumelméletet, mivel semmi sem haladhat gyorsabban a fénynél, de valójában tévedett” – mondja Michio Kaku.

féreglyukak

A fénysebesség megtörésének témája számos tudományos-fantasztikus filmben szerepel. Most még az asztrofizikától távol állók is hallották a „féreglyuk” kifejezést az „Interstellar” című filmnek köszönhetően. Ez egy speciális görbület a tér-idő rendszerben, egy alagút a térben, amely lehetővé teszi, hogy elhanyagolhatóan rövid idő alatt leküzdje a hatalmas távolságokat.

Nemcsak filmforgatókönyvírók, hanem tudósok is beszélnek ilyen torzulásokról. Michio Kaku úgy véli, hogy a féreglyuk, vagy ahogyan más néven féreglyuk, egyike a két leginkább valódi utakat a fénysebességnél gyorsabban továbbítják az információt.

A második módszer, amely szintén az anyag változásaihoz kapcsolódik, az előtted lévő tér összesűrítése és a mögötted lévő tágulás. Ebben a deformált térben hullám keletkezik, amely gyorsabban halad, mint a fénysebesség, ha sötét anyag szabályozza.

Így az egyetlen valódi esély abban rejlik, hogy az ember megtanulja leküzdeni a fénysorompót általános elmélet a tér és idő relativitáselmélete és görbülete. Azonban minden arra a nagyon sötét anyagra vezethető vissza: senki sem tudja, hogy biztosan létezik-e, és hogy a féreglyukak stabilak-e.

A Baylor Egyetem (USA) asztrofizikusai kidolgozták a hiperűr-meghajtó matematikai modelljét, amely lehetővé teszi, hogy a világűrben a fénysebességnél 10³²-szer gyorsabban utazzon át, ami lehetővé teszi, hogy egy szomszédos galaxisba repüljön, és néhány percen belül visszatérjen. órák.

Repülés közben az emberek nem érzik azt a túlterhelést, amelyet a modern utasszállító repülőgépekben éreznek, de egy ilyen motor csak néhány száz év múlva jelenhet meg a fémben.

A meghajtó mechanizmus a térdeformációs motor (Warp Drive) elvén alapul, amelyet 1994-ben Miguel Alcubierre mexikói fizikus javasolt. Az amerikaiaknak csak finomítaniuk kell a modellen, és részletesebb számításokat kell végezniük.
„Ha a hajó előtti teret összenyomjuk, és éppen ellenkezőleg, kiterítjük mögötte, akkor egy tér-idő buborék jelenik meg a hajó körül” – mondja a tanulmány egyik szerzője, Richard Obousi. „Beburkolja a hajót és kihúzza a hétköznapi világból a koordinátarendszerébe. A tér-idő nyomáskülönbség miatt ez a buborék bármilyen irányba képes elmozdulni, több ezer nagyságrenddel átlépve a fényküszöböt."

Feltehetően a hajó körüli tér deformálódni tud majd a még kevéssé vizsgált sötét energia miatt. "A sötét energia egy nagyon rosszul tanulmányozott anyag, viszonylag nemrég fedezték fel, és megmagyarázza, hogy a galaxisok miért repülnek el egymástól" - mondta Szergej Popov, a Moszkvai Állami Egyetem Sternberg Állami Csillagászati ​​Intézetének relativisztikus asztrofizikai tanszékének vezető kutatója. Több modell is létezik róla, de ami "Általánosan elfogadott még nincs. Az amerikaiak egy további méretekre épülő modellt vettek alapul, és azt mondják, hogy ezeknek a méreteknek a tulajdonságait helyben lehet változtatni. Aztán kiderül, hogy hogy különböző irányokban különböző kozmológiai állandók lehetnek. És akkor a buborékban lévő hajó elkezd mozogni."

Az Univerzumnak ez a „viselkedése” a „húrelmélettel” magyarázható, amely szerint egész terünket számos más dimenzió is áthatja. Egymással való kölcsönhatásuk taszító erőt generál, amely nemcsak az anyagot, például a galaxisokat képes kitágítani, hanem magát a tértestet is. Ezt a hatást "az Univerzum inflációjának" nevezik.

„Létezésének első másodperceitől kezdve az Univerzum nyúlik – magyarázza Ruslan Metsaev, a fizikai és matematikai tudományok doktora, a Lebegyev Fizikai Intézet Asztro-Űrközpontjának munkatársa. „Ez a folyamat a mai napig tart.” Mindezek ismeretében megpróbálhatja mesterségesen bővíteni vagy szűkíteni a teret. Ehhez más dimenziókat kell befolyásolnia, ezáltal világunk egy darabja a megfelelő irányba indul el a sötét energia erőinek hatására.

Ebben az esetben a relativitáselmélet törvényei nem sérülnek. A buborék belsejében a fizikai világ ugyanazok a törvényei maradnak, és a fénysebesség maximális lesz. Ez a szituáció nem vonatkozik az úgynevezett ikereffektusra, amely azt mondja, hogy a fénysebességű űrutazás során a hajón belüli idő jelentősen lelassul, és a Földre visszatérő űrhajós nagyon öregként találkozik ikertestvérével. Férfi. A Warp Drive motor kiküszöböli ezt a problémát, mert a teret nyomja, nem a hajót.

Az amerikaiak már megtalálták a célpontot a leendő repüléshez. Ez a Gliese 581 (Gliese 581) bolygó, amelyen éghajlati viszonyokés a gravitáció közeledik a földiekhez. A távolság 20 fényév, és még ha a Warp Drive a maximális teljesítményénél billiószor gyengébben működik is, az utazási idő csak néhány másodperc lesz.

Referenciaként a Gliese 581 (bolygórendszer) Naprendszeren kívüli bolygó egy vörös törpecsillag, amely a Mérleg csillagképben található, 20,4 fényévre. évre a Földről. A csillag tömege körülbelül egyharmada a Nap tömegének. A Gliese 581 szerepel a Naprendszerünkhöz legközelebb eső száz csillag listáján. Teleszkópon keresztül a Gliese 581-et a β Mérlegtől két fokkal északra kell keresni.

Az anyagot a rian.ru szerkesztői készítették el a RIA Novosti és nyílt források információi alapján

2017. március 25

Az FTL utazás az űrsci-fi egyik alapja. Azt azonban valószínűleg mindenki - még a fizikától távol állók is - tudja, hogy az anyagi tárgyak mozgásának vagy bármilyen jel terjedésének maximális sebessége a fény sebessége vákuumban. C betűvel van jelölve, és csaknem 300 ezer kilométer per másodperc; pontos érték c = 299 792 458 m/s.

A fény sebessége vákuumban az egyik alapvető fizikai állandó. A c-t meghaladó sebesség elérésének lehetetlensége Einstein speciális relativitáselméletéből (STR) következik. Ha be lehetne bizonyítani, hogy a jelek szuperluminális sebességgel átvitele lehetséges, a relativitáselmélet bukna. Eddig ez nem történt meg, annak ellenére, hogy számos kísérletet próbáltak cáfolni a c-nél nagyobb sebességek létezésének tilalmát. A közelmúltban végzett kísérleti tanulmányok azonban nagyon érdekes jelenségeket tártak fel, amelyek arra utalnak, hogy speciálisan kialakított körülmények között szuperluminális sebességek figyelhetők meg a relativitáselmélet elveinek megsértése nélkül.

Először is emlékezzünk vissza a fénysebesség problémájával kapcsolatos főbb szempontokra.

Először is: miért lehetetlen (ha normál körülmények között) túllépi a fénykorlátot? Mert akkor megsértik alaptörvény világunkról - az ok-okozati összefüggés törvénye, amely szerint a hatás nem előzheti meg az okot. Soha senki nem figyelte meg, hogy például egy medve először holtan esett le, majd a vadász lőtt. C-t meghaladó sebességnél az események sorrendje megfordul, az időszalag visszatekerődik. Ez könnyen ellenőrizhető a következő egyszerű érvelésből.

Tegyük fel, hogy valamiféle űrcsodahajón vagyunk, amely gyorsabban halad a fénynél. Ekkor fokozatosan utolérnénk a forrás által a korábbi és korábbi időpontokban kibocsátott fényt. Először utolérjük a kibocsátott fotonokat, mondjuk tegnap, majd a tegnapelőtt, majd egy héttel, egy hónappal, egy évvel ezelőtt és így tovább. Ha a fényforrás életet tükröző tükör lenne, akkor először a tegnapi eseményeket látnánk, majd a tegnapelőtt és így tovább. Láthattunk mondjuk egy idős embert, aki fokozatosan középkorúvá válik, majd fiatalemberré, ifjúvá, gyerekké... Vagyis visszafordulna az idő, a jelenből áttérnénk a a múlt. Az okok és következmények ezután helyet cserélnének.

Noha ez a vita teljesen figyelmen kívül hagyja a fény megfigyelésének folyamatának technikai részleteit, alapvető szempontból egyértelműen megmutatja, hogy a szuperluminális sebességű mozgás olyan helyzethez vezet, amely a mi világunkban lehetetlen. A természet azonban ennél is szigorúbb feltételeket szabott: nemcsak a szuperluminális sebességgel való mozgás elérhetetlen, hanem a fénysebességgel megegyező sebességgel is – csak megközelíteni lehet. A relativitáselméletből az következik, hogy a mozgás sebességének növekedésével három körülmény áll fenn: a mozgó objektum tömege nő, mozgás irányú mérete csökken, és az idő áramlása ezen a tárgyon lelassul (a ponttól egy külső „pihenő” szemlélő látása). Közönséges sebességnél ezek a változások elhanyagolhatóak, de a fénysebességhez közeledve egyre észrevehetőbbé válnak, és a határban - c-vel egyenlő sebességnél - a tömeg végtelenül nagy lesz, a tárgy irányában teljesen elveszíti méretét. a mozgás és az idő megáll rajta. Ezért egyetlen anyagi test sem érheti el a fénysebességet. Csak magának a fénynek van ekkora sebessége! (És egy „mindent átható” részecske - egy neutrínó, amely a fotonhoz hasonlóan nem tud c-nél kisebb sebességgel mozogni.)

Most a jelátviteli sebességről. Itt célszerű a fény elektromágneses hullámok formájában történő ábrázolását használni. Mi az a jel? Ez néhány információ, amelyet továbbítani kell. Az ideális elektromágneses hullám egy végtelen, szigorúan egyfrekvenciás szinusz, amely nem hordozhat semmilyen információt, mert egy ilyen szinusz minden periódusa pontosan megismétli az előzőt. A szinuszhullám fázisának mozgási sebessége - az úgynevezett fázissebesség - bizonyos körülmények között meghaladhatja a fény sebességét vákuumban, közegben. Itt nincs korlátozás, mivel a fázissebesség nem a jel sebessége - még nem létezik. A jel létrehozásához valamilyen „jelet” kell tenni a hullámon. Ilyen jel lehet például bármely hullámparaméter - amplitúdó, frekvencia vagy kezdeti fázis - változása. De amint megtörténik a jel, a hullám elveszti szinuszosságát. Modulálttá válik, és különböző amplitúdójú, frekvenciájú és kezdeti fázisú egyszerű szinuszhullámokból áll - egy hullámcsoportból. Az a sebesség, amellyel a jel mozog a modulált hullámban, a jel sebessége. Közegben terjedéskor ez a sebesség általában egybeesik a csoportsebességgel, amely a fent említett hullámcsoport terjedését összességében jellemzi (lásd "Tudomány és Élet" 2000. 2. sz.). Normál körülmények között a csoportsebesség, így a jel sebessége kisebb, mint a fény vákuumsebessége. Nem véletlenül használják itt a „normál körülmények között” kifejezést, mert esetenként a csoportsebesség meghaladhatja a c-t, vagy akár jelentését is elveszítheti, de akkor nem utal a jel terjedésére. A töltőállomás megállapítja, hogy lehetetlen c-nél nagyobb sebességgel jelet továbbítani.

Miért van ez így? Mivel bármely jel c-nél nagyobb sebességű átvitelének akadálya ugyanaz az oksági törvény. Képzeljünk el egy ilyen helyzetet. Egy ponton A fényvillanás (1. esemény) bekapcsol egy bizonyos rádiójelet küldő eszközt, egy távoli B pontban pedig ennek a rádiójelnek a hatására robbanás következik be (2. esemény). Nyilvánvaló, hogy az 1. esemény (fellobbanás) az ok, és a 2. esemény (robbanás) a következmény, amely később következik be, mint az ok. De ha a rádiójel szuperluminális sebességgel terjedne, a B pont közelében lévő megfigyelő először egy robbanást látna, és csak azután annak a robbanásnak az okát, amely fényvillanás sebességével érte el. Más szóval, ennél a megfigyelőnél a 2. esemény korábban következett volna be, mint az 1. esemény, vagyis a hatás megelőzte volna az okot.

Helyénvaló hangsúlyozni, hogy a relativitáselmélet „szuperluminális tilalma” csak az anyagi testek mozgására és a jelek továbbítására vonatkozik. Sok helyzetben bármilyen sebességű mozgás lehetséges, de ez nem anyagi tárgyak vagy jelek mozgása lesz. Például képzeljünk el két meglehetősen hosszú vonalzót ugyanabban a síkban, amelyek közül az egyik vízszintesen helyezkedik el, a másik pedig kis szögben metszi azt. Ha az első vonalzót nagy sebességgel lefelé (a nyíllal jelzett irányba) mozgatjuk, akkor a vonalzók metszéspontja tetszőleges sebességgel futhat, de ez a pont nem anyagi test. Egy másik példa: ha veszel egy zseblámpát (vagy mondjuk egy keskeny sugarat kibocsátó lézert), és gyorsan leírsz egy ívet a levegőben, akkor lineáris sebesség A fénysugár a távolsággal növekszik, és kellően nagy távolságban meghaladja a c-t. A fényfolt A és B pontok között szuperluminális sebességgel fog mozogni, de ez nem lesz jelátvitel A-ból B-be, mivel egy ilyen fényfolt nem hordoz információt az A pontról.

Úgy tűnik, hogy a szuperluminális sebesség kérdése megoldódott. De a huszadik század 60-as éveiben az elméleti fizikusok a tachionoknak nevezett szuperluminális részecskék létezésének hipotézisét terjesztették elő. Ezek nagyon furcsa részecskék: elméletileg lehetségesek, de a relativitáselmélettel való ellentmondások elkerülése érdekében képzeletbeli nyugalmi tömeget kellett hozzájuk rendelni. Fizikailag a képzeletbeli tömeg nem létezik, ez pusztán matematikai absztrakció. Ez azonban nem keltett nagy riadalmat, hiszen a tachionok nem lehetnek nyugalomban - csak a vákuumban lévő fénysebességet meghaladó sebességgel léteznek (ha vannak!), és ebben az esetben a tachion tömege valóságosnak bizonyul. Van itt némi analógia a fotonokkal: a foton nyugalmi tömege nulla, de ez egyszerűen azt jelenti, hogy a foton nem lehet nyugalomban – a fényt nem lehet megállítani.

A legnehezebbnek a tachion-hipotézis és az oksági törvény összeegyeztetése bizonyult. Az ezirányú próbálkozások, bár elég zseniálisak, nem vezettek szembetűnő sikerre. Senkinek sem sikerült kísérletileg tachionokat regisztrálnia. Ennek eredményeként a tachionok iránti érdeklődés szuperluminális elemi részecskék fokozatosan elhalványult.

A 60-as években azonban kísérleti úton felfedeztek egy jelenséget, amely kezdetben megzavarta a fizikusokat. Ezt részletesen leírja A. N. Oraevsky „Superluminal waves in ampliifying media” (UFN No. 12, 1998) című cikkében. Itt röviden összefoglaljuk a dolog lényegét, utalva a részletek iránt érdeklődő olvasót a megadott cikkre.

Nem sokkal a lézerek felfedezése után - a 60-as évek elején - felmerült a probléma a rövid (kb. 1 ns = 10-9 s-ig tartó) nagy teljesítményű fényimpulzusok előállítása. Ehhez egy rövid lézerimpulzust vezettek át egy optikai kvantumerősítőn. Az impulzust egy sugárosztó tükör két részre osztotta. Az egyik, erősebb, az erősítőhöz került, a másik pedig a levegőben terjedt, és referenciaimpulzusként szolgált, amellyel az erősítőn áthaladó impulzust összehasonlítani lehetett. Mindkét impulzus fotodetektorba került, és a kimenő jeleik vizuálisan megfigyelhetők az oszcilloszkóp képernyőjén. Várható volt, hogy az erősítőn áthaladó fényimpulzus némi késést tapasztal a referenciaimpulzushoz képest, vagyis az erősítőben a fény terjedési sebessége kisebb lesz, mint a levegőben. Képzeld el a kutatók csodálkozását, amikor felfedezték, hogy az impulzus nem csak a levegőnél nagyobb sebességgel terjed az erősítőn, hanem a vákuumban a fény sebességének többszöröse is!

Miután felépült az első sokkból, a fizikusok elkezdték keresni egy ilyen váratlan eredmény okát. A speciális relativitáselmélet alapelveivel kapcsolatban senkinek sem volt kétsége, és ez segített megtalálni a helyes magyarázatot: ha az SRT alapelvei megmaradnak, akkor a választ az erősítő közeg tulajdonságaiban kell keresni.

Anélkül, hogy itt részletekbe mennénk, csak rámutatunk erre részletes elemzés a fokozó közeg hatásmechanizmusa teljesen tisztázta a helyzetet. A lényeg a fotonok koncentrációjának változása volt az impulzus terjedése során - az a változás, amelyet a közeg erősítésének negatív értékig történő változása okozott az impulzus hátsó részének áthaladása során, amikor a közeg már elnyeli. energiát, mert a saját tartaléka a fényimpulzusra való átadása miatt már elhasználódott. Az abszorpció nem az impulzus növekedését, hanem gyengülését okozza, így az elülső részen az impulzus erősödik, a hátsó részen gyengül. Képzeljük el, hogy egy impulzust figyelünk meg egy fénysebességgel mozgó eszköz segítségével az erősítő közegében. Ha a közeg átlátszó lenne, az impulzust mozdulatlanságba dermedve látnánk. Abban a környezetben, amelyben a fent említett folyamat végbemegy, az impulzus elülső élének erősödése és a hátulsó élének gyengülése úgy jelenik meg a megfigyelő számára, hogy a közeg úgy tűnik, előre mozdította az impulzust. De mivel az eszköz (megfigyelő) fénysebességgel mozog, és az impulzus utoléri, akkor az impulzus sebessége meghaladja a fénysebességet! Ezt a hatást rögzítették a kísérletezők. És itt tényleg nincs ellentmondás a relativitáselmélettel: az erősítési folyamat egyszerűen olyan, hogy a korábban kikerült fotonok koncentrációja nagyobbnak bizonyul, mint a később kikerülőké. Nem a fotonok mozognak szuperluminális sebességgel, hanem az oszcilloszkópon megfigyelhető impulzusburkológörbe, különösen annak maximuma.

Így míg a közönséges közegben a fény mindig gyengül és sebessége csökken, amit a törésmutató határozza meg, addig az aktív lézeres közegben nem csak a fény erősödik, hanem az impulzus szuperluminális sebességgel terjed.

Egyes fizikusok kísérleti úton próbálták bizonyítani a szuperluminális mozgás jelenlétét az alagúthatás során – ez a kvantummechanika egyik legcsodálatosabb jelensége. Ez a hatás abban áll, hogy egy mikrorészecske (pontosabban egy olyan mikroobjektum, amely különböző körülmények között a részecske tulajdonságait és a hullám tulajdonságait is felmutatja) képes áthatolni az úgynevezett potenciálgáton – ez a jelenség teljesen lehetetlen a klasszikus mechanikában (amiben egy ilyen helyzet analóg lenne: a falnak dobott labda a fal másik oldalára kerülne, vagy a falhoz kötött kötélnek adott hullámszerű mozgás átkerülne a falra a másik oldalon a falhoz kötött kötél). Az alagúthatás lényege a kvantummechanikában a következő. Ha egy bizonyos energiájú mikroobjektum útközben olyan területtel találkozik, amelynek potenciális energiája meghaladja a mikroobjektum energiáját, ez a terület gátat jelent számára, amelynek magasságát az energiakülönbség határozza meg. De a mikroobjektum „átszivárog” a sorompón! Ezt a lehetőséget a jól ismert Heisenberg-féle bizonytalansági reláció adja meg, amely az interakció energiájára és idejére íródott. Ha egy mikroobjektum kölcsönhatása egy gáttal meglehetősen meghatározott időn keresztül megy végbe, akkor a mikroobjektum energiáját éppen ellenkezőleg, bizonytalanság jellemzi, és ha ez a bizonytalanság az akadály magasságának nagyságrendje, akkor a ez utóbbi megszűnik leküzdhetetlen akadály lenni a mikroobjektum számára. Számos fizikus kutatásának tárgyává vált a potenciális korláton való áthatolás sebessége, amely szerint ez meghaladhatja a c.

1998 júniusában a nemzetközi szimpózium a szuperluminális mozgások problémáiról, ahol négy laboratóriumban - Berkeleyben, Bécsben, Kölnben és Firenzében - kapott eredményeket tárgyalták.

Végül 2000-ben két új kísérletről jelentek meg jelentések, amelyekben megjelentek a szuperluminális terjedés hatásai. Az egyiket Lijun Wong és kollégái adták elő a Princetoni Kutatóintézetben (USA). Ennek eredménye, hogy a céziumgőzzel teli kamrába belépő fényimpulzus 300-szorosára növeli a sebességét. Kiderült, hogy fő rész Az impulzus még korábban hagyja el a kamra túlsó falát, mint ahogy az impulzus az elülső falon keresztül belép a kamrába. Ez a helyzet nemcsak a józan észnek mond ellent, hanem lényegében a relativitáselméletnek is.

L. Wong üzenete heves vitát váltott ki a fizikusok körében, akiknek többsége nem volt hajlandó a relativitáselmélet megsértését látni a kapott eredményekben. Úgy vélik, hogy a kihívás helyes magyarázata ennek a kísérletnek.

L. Wong kísérletében a céziumgőzzel a kamrába belépő fényimpulzus körülbelül 3 μs időtartamú volt. A céziumatomok tizenhat lehetséges kvantummechanikai állapotban létezhetnek, ezeket "az alapállapot hiperfinom mágneses részszintjeinek" nevezik. Optikai lézeres pumpálással szinte az összes atomot a tizenhat állapot közül csak egybe vitték, ami a Kelvin-skála szerinti szinte abszolút nulla hőmérsékletnek felel meg (-273,15 °C). A céziumkamra hossza 6 centiméter volt. Vákuumban a fény 0,2 ns alatt 6 centimétert tesz meg. Amint a mérések kimutatták, a fényimpulzus céziummal 62 ns-al rövidebb idő alatt haladt át a kamrán, mint a vákuumban. Más szóval, annak az időnek, amely alatt az impulzus áthalad a cézium közegen, mínusz előjele van! Valóban, ha 0,2 ns-ból kivonunk 62 ns-t, akkor „negatív” időt kapunk. ez" negatív késleltetés"a közegben - felfoghatatlan időugrás - egyenlő azzal az idővel, ameddig az impulzus 310-szer áthaladna a kamrán vákuumban. Ennek az "időbeli forradalomnak" az lett a következménye, hogy a kamrát elhagyó impulzus 19 méterrel odébb tudott lépni. még mielőtt a bejövő impulzus elérte volna a kamra közeli falát.Mivel magyarázható egy ilyen hihetetlen helyzet (hacsak persze nem kételkedünk a kísérlet tisztaságában)?

A folyamatban lévő vita alapján pontos magyarázatot még nem találtak, de kétségtelen, hogy itt a közeg szokatlan diszperziós tulajdonságai játszanak szerepet: a lézerfénnyel gerjesztett atomokból álló céziumgőz anomális diszperziójú közeg. . Emlékezzünk vissza röviden, mi is ez.

Egy anyag diszperziója az n fázis (közönséges) törésmutatónak az l fényhullámhossztól való függése. Normál diszperzió esetén a törésmutató a hullámhossz csökkenésével növekszik, és ez a helyzet üvegben, vízben, levegőben és minden más, fény számára átlátszó anyagban. Azokban az anyagokban, amelyek erősen elnyelik a fényt, a törésmutató lefutása a hullámhossz változásával megfordul, és sokkal meredekebbé válik: l csökkenésével (növekvő w frekvencia) a törésmutató meredeken csökken, és egy bizonyos hullámhossz-tartományban egységnél kisebb lesz ( fázissebesség Vf > s ). Ez anomális diszperzió, amelyben az anyagban a fényterjedés mintája gyökeresen megváltozik. A Vgr csoportsebesség nagyobb lesz, mint a hullámok fázissebessége, és meghaladhatja a fény sebességét vákuumban (és negatívvá is válhat). L. Wong erre a körülményre mutat rá, mint arra, hogy kísérlete eredményeit megmagyarázza. Megjegyzendő azonban, hogy a Vgr > c feltétel tisztán formális, mivel a csoportsebesség fogalmát kis (normál) diszperzió esetén vezették be, átlátszó közegekre, amikor egy hullámcsoport szinte nem változtatja meg alakját. a szaporítás során. Az anomális diszperziójú területeken a fényimpulzus gyorsan deformálódik, és a csoportsebesség fogalma értelmét veszti; ebben az esetben bevezetik a jelsebesség és az energiaterjedési sebesség fogalmát, amelyek átlátszó közegben egybeesnek a csoportsebességgel, abszorpciós közegben pedig kisebbek maradnak, mint a vákuumban mért fénysebesség. De Wong kísérletében ez az érdekes: a rendellenes diszperziójú közegen áthaladó fényimpulzus nem deformálódik - pontosan megőrzi alakját! És ez megfelel annak a feltételezésnek, hogy az impulzus csoportsebességgel terjed. De ha igen, akkor kiderül, hogy a közegben nincs abszorpció, pedig a közeg rendellenes szórása pontosan az abszorpciónak köszönhető! Maga Wong, bár elismeri, hogy sok minden továbbra is tisztázatlan, úgy véli, hogy a kísérleti elrendezésében zajló események első közelítéssel egyértelműen a következők szerint magyarázhatók.

A fényimpulzus sok különböző hullámhosszú (frekvenciájú) komponensből áll. Az ábrán három ilyen komponens látható (1-3. hullámok). Valamikor mindhárom hullám fázisban van (maximumuk egybeesik); itt összeadva erősítik egymást, és impulzust alkotnak. Ahogy tovább terjednek a térben, a hullámok defázisúvá válnak, és ezáltal „kioltják” egymást.

Az anomális diszperzió tartományában (a céziumcellán belül) a rövidebb hullám (1. hullám) hosszabbá válik. Ezzel szemben a három közül a leghosszabb hullám (3. hullám) lesz a legrövidebb.

Következésképpen a hullámok fázisai ennek megfelelően változnak. Miután a hullámok áthaladtak a cézium cellán, hullámfrontjaik helyreállnak. Miután szokatlan fázismoduláción ment keresztül egy rendellenes diszperziójú anyagban, a szóban forgó három hullám valamikor ismét fázisban találja magát. Itt ismét összeadódnak, és pontosan ugyanolyan alakú impulzust alkotnak, mint ami a cézium közegbe kerül.

Jellemzően levegőben, sőt bármely normál diszperziójú átlátszó közegben a fényimpulzus nem tudja pontosan megőrizni alakját távoli terjedéskor, vagyis minden komponense nem fázisozható a terjedési út bármely távoli pontján. És normál körülmények között egy ilyen távoli ponton egy idő után fényimpulzus jelenik meg. A kísérletben használt közeg rendellenes tulajdonságai miatt azonban az impulzus egy távoli pontban ugyanúgy fázisosnak bizonyult, mint ebbe a közegbe való belépéskor. Így a fényimpulzus úgy viselkedik, mintha egy távoli pont felé vezető úton negatív időkésleltetése lenne, vagyis nem később, hanem korábban érne oda, mint ahogy áthaladt a közegen!

A legtöbb fizikus hajlik arra, hogy ezt az eredményt egy alacsony intenzitású prekurzor megjelenésével hozza összefüggésbe a kamra diszpergáló közegében. Az a helyzet, hogy egy impulzus spektrális felbomlásakor a spektrum tetszőlegesen magas frekvenciájú, elhanyagolhatóan kis amplitúdójú komponenseket tartalmaz, az úgynevezett prekurzort, amely megelőzi az impulzus „fő részét”. A keletkezés természete és az előanyag alakja a közegben való diszperzió törvényétől függ. Ezt szem előtt tartva a Wong-kísérlet eseménysorát a következőképpen javasoljuk értelmezni. A bejövő hullám, „nyújtva” a hírnököt maga elé, közeledik a kamera felé. Mielőtt a beérkező hullám csúcsa elérné a kamra közeli falát, a prekurzor impulzus megjelenését indítja el a kamrában, amely eléri a túlsó falat, és onnan visszaverődik, „fordított hullámot” képezve. Ez a c-nél 300-szor gyorsabban terjedő hullám eléri a közeli falat és találkozik a bejövő hullámmal. Az egyik hullám csúcsai találkoznak a másik hullámvölgyeivel, így tönkreteszik egymást, és ennek következtében nem marad semmi. Kiderült, hogy a beérkező hullám „visszafizeti az adósságot” a céziumatomoknak, amelyek a kamra másik végében „kölcsönöznek” neki energiát. Bárki, aki csak a kísérlet elejét és végét nézte, csak egy fényimpulzust lát, amely "ugrott" előre az időben, gyorsabban haladva, mint c.

L. Wong úgy véli, hogy kísérlete nincs összhangban a relativitáselmélettel. A szuperluminális sebesség elérhetetlenségére vonatkozó állítás szerinte csak a nyugalmi tömegű tárgyakra vonatkozik. A fény ábrázolható hullámok formájában, amelyekre a tömeg fogalma általában nem alkalmazható, vagy nyugalmi tömegű fotonok formájában, amint ismeretes. egyenlő nullával. Ezért Wong szerint a fény sebessége vákuumban nem a határ. Wong azonban elismeri, hogy az általa felfedezett hatás nem teszi lehetővé c-nél nagyobb sebességű információtovábbítást.

„Az itt található információ már az impulzus élén van – mondja P. Milonni, az egyesült államokbeli Los Alamos National Laboratory fizikusa. „És azt a benyomást keltheti, mintha a fénynél gyorsabban küldene információt, még akkor is, ha Ön nem küldik el."

A legtöbb fizikus ezt hiszi új Munka nem mér megsemmisítő csapást az alapvető elvekre. De nem minden fizikus hiszi el, hogy a probléma megoldódott. A. Ranfagni professzor, az olasz kutatócsoport tagja, amely 2000-ben egy másik érdekes kísérletet végzett, úgy véli, hogy a kérdés még nyitott. Ez a Daniel Mugnai, Anedio Ranfagni és Rocco Ruggeri által végzett kísérlet felfedezte, hogy a centiméteres hullámú rádióhullámok normál légi körülmények között 25%-kal gyorsabban haladnak, mint a c.

Összefoglalva a következőket mondhatjuk.

Az elmúlt évek munkája azt mutatja, hogy bizonyos feltételek mellett valóban előfordulhat szuperluminális sebesség. De mi is mozog pontosan szuperluminális sebességgel? A relativitáselmélet, mint már említettük, tiltja az ilyen sebességet az anyagi testeknél és az információt hordozó jeleknél. Ennek ellenére egyes kutatók nagyon kitartóan próbálják bizonyítani a fénysorompó leküzdését kifejezetten a jelekre. Ennek az az oka, hogy a speciális relativitáselméletnek nincs szigorú matematikai igazolása (például Maxwell egyenletek alapján elektromágneses mező) lehetetlen c-nél nagyobb sebességgel jeleket továbbítani. Az STR ilyen lehetetlensége, mondhatni tisztán aritmetikailag, Einstein sebesség-összeadási képlete alapján megállapítható, de ezt alapvetően megerősíti az ok-okozati összefüggés elve. Maga Einstein a szuperluminális jelátvitel kérdésében azt írta, hogy ebben az esetben „... kénytelenek vagyunk egy olyan jelátviteli mechanizmust lehetségesnek tekinteni, amelyben az elért cselekvés megelőzi az okot. De bár ez pusztán logikai szempontból következik. A nézet nem tartalmazza önmagát, véleményem szerint nincsenek ellentmondások, mindazonáltal annyira ellentmond egész tapasztalatunk természetének, hogy a V > c feltevés lehetetlensége kellőképpen bizonyítottnak tűnik." Az oksági elv az a sarokkő, amely a szuperluminális jelátvitel lehetetlenségének hátterében áll. És úgy tűnik, kivétel nélkül minden szuperluminális jelre irányuló keresés megbotlik e kőben, bármennyire is szeretnék a kísérletezők észlelni az ilyen jeleket, mert ilyen a mi világunk.

De mégis, képzeljük el, hogy a relativitáselmélet matematikája még mindig szuperluminális sebességgel fog működni. Ez azt jelenti, hogy elméletileg még mindig megtudhatjuk, mi történne, ha egy test túllépné a fénysebességet.

Képzeljünk el kettőt űrhajó, a Földről egy csillag felé tart, amely 100 fényévnyire van a bolygónktól. Az első hajó a fénysebesség 50%-ával hagyja el a Földet, így 200 évbe telik az út befejezése. A második, hipotetikus lánchajtással felszerelt hajó 200%-os fénysebességgel fog haladni, de 100 évvel az első után. Mi fog történni?

A relativitáselmélet szerint a helyes válasz nagyban függ a megfigyelő nézőpontjától. A Földről úgy tűnik, hogy az első hajó már jelentős utat megtett, mielőtt a négyszer gyorsabban haladó második hajó utolérte. De az első hajó emberei szempontjából minden kicsit más.

A 2-es számú hajó gyorsabban mozog, mint a fény, ami azt jelenti, hogy még az általa kibocsátott fényt is felülmúlhatja. Ez egyfajta „fényhullámot” eredményez (hasonlóan a hanghullámhoz, de a levegő rezgései helyett fényhullámok rezegnek), ami több érdekes hatást eredményez. Emlékezzünk vissza, hogy a 2-es hajó fénye lassabban mozog, mint maga a hajó. Az eredmény vizuális megduplázódás lesz. Vagyis először az 1-es számú hajó legénysége látja majd, hogy a második hajó mintha a semmiből bukkant volna fel mellettük. Ekkor a második hajó fénye kis késéssel éri el az elsőt, és az eredmény egy látható másolat lesz, amely kis késéssel ugyanabba az irányba mozog.

Valami hasonló látható benne számítógépes játékok amikor egy rendszerhiba következtében a motor gyorsabban tölti be a modellt és annak algoritmusait a mozgás végpontjában, mint ahogy maga a mozgásanimáció véget ér, így többszörös felvétel történik. Valószínűleg ez az oka annak, hogy tudatunk nem érzékeli az Univerzumnak azt a hipotetikus aspektusát, amelyben a testek szuperluminális sebességgel mozognak – talán ez a legjobb.

P.S. ... de az utolsó példában valamit nem értettem, hogy a hajó valós helyzetét miért társítják az „által kibocsátott fényhez”? Nos, még ha rossz helyen látják is, a valóságban meg fogja előzni az első hajót!

források