Lehetséges a fénynél gyorsabban mozogni? Melyik gyorsabb a fény- vagy a hangsebességnél.

Az iskolából azt tanították nekünk, hogy a fénysebességet nem lehet túllépni, ezért az ember mozgása a világűrben nagy megoldhatatlan probléma (hogyan repüljünk a legközelebbi naprendszerbe, ha a fény ezt a távolságot csak néhány perc alatt képes legyőzni) Ezer év?). Talán amerikai tudósok megtalálták a módját, hogy szupersebességgel repüljenek, nem csak csalás nélkül, hanem követés nélkül is alaptörvények Albert Einstein. Mindenesetre Harold White, a térdeformációs motor projektjének szerzője ezt mondja.

Mi a szerkesztőségben teljesen fantasztikusnak tartottuk a hírt, ezért ma, a kozmonautika napjának előestéjén Konstantin Kakaes riportját közöljük a Popular Science magazin számára egy fenomenális NASA-projektről, amelyen siker esetén az ember túl tud lépni. Naprendszer.

2012 szeptemberében több száz tudós, mérnök és űrrajongó gyűlt össze a csoport második nyilvános találkozóján, a 100 Year Starship néven. A csoportot May Jemison egykori űrhajós vezeti, és a DARPA alapította. A konferencia célja, hogy „lehetővé tegye az emberi utazást a Naprendszeren túl más csillagokhoz a következő száz éven belül”. A konferencia résztvevőinek többsége elismeri, hogy túl kicsi az előrelépés az emberes űrkutatás terén. Az elmúlt néhány negyedévben elköltött dollármilliárdok ellenére az űrügynökségek majdnem annyit tehetnek, mint az 1960-as években. Valójában a 100 Year Starship azért van összehívva, hogy mindezt kijavítsa.

De inkább a lényegre. A konferencia néhány napja után a résztvevők eljutottak a legfantasztikusabb témákhoz: a szervregeneráció, a szervezett vallás problémája a hajón stb. A 100 éves csillaghajó találkozó egyik legérdekesebb előadása a Warp Field Mechanics 102 volt, és a NASA Harold "Sonny" White-ja tartotta. Az ügynökségi veterán White egy fejlett impulzusprogramot futtat Űrközpont Johnson (JSC). Öt kollégájával együtt elkészítette az "Space Propulsion Systems Roadmap"-et, amely felvázolja a NASA jövőbeli űrutazási céljait. A terv mindenféle meghajtási projektet felsorol, a fejlett vegyi rakétáktól az olyan messzemenő fejlesztésekig, mint az antianyag vagy a nukleáris gépek. De White kutatási területe a legfuturisztikusabb az összes közül: az űrhajlító motorra vonatkozik.

így szokták ábrázolni Alcubierre buborékát

A terv szerint egy ilyen motor fénysebességet meghaladó sebességgel fog mozgást biztosítani a térben. Általánosan elfogadott, hogy ez lehetetlen, mivel ez egyértelműen megsérti Einstein relativitáselméletét. De White másként érvel. Szavai megerősítéseként az úgynevezett Alcubierre-buborékokra hivatkozik (Einstein elméletéből levezetett egyenletek, amelyek szerint egy test a világűrben képes szuperluminális sebesség elérésére, ellentétben egy testtel normál körülmények között). Az előadásban elmesélte, hogyan sikerült a közelmúltban olyan elméleti eredményeket elérnie, amelyek egyenesen elvezetnek egy valódi térhajlító motor megalkotásához.

Nyilvánvaló, hogy mindez teljesen fantasztikusan hangzik: az ilyen fejlemények valódi forradalmat jelentenek, amely a világ összes asztrofizikusának kezét eloldja. Ahelyett, hogy 75 000 évet töltenének azzal, hogy az Alpha Centauriba, a sajátunkhoz legközelebbi csillagrendszerbe utazzanak, az űrhajósok egy ilyen motorral szerelt hajón néhány héten belül megtehetik az utat.

Az űrsiklóprogram leállítása és az alacsony Föld körüli pályára közlekedő magánrepülések növekvő szerepe fényében a NASA azt állítja, hogy a messzemenő, sokkal merészebb tervekre összpontosít, amelyek messze túlmutatnak a Holdra való utazáson. Ezeket a célokat csak új meghajtórendszerek kifejlesztésével lehet elérni – minél előbb, annál jobb. Néhány nappal a konferencia után Charles Bolden, a NASA vezetője megismételte White szavait: „Költözni akarunk gyorsabb sebesség könnyű és megállás nélkül a Marson."

HONNAN TUDUNK ERRE A MOTORRÓL

A „space warp drive” kifejezés első népszerű használata 1966-ra nyúlik vissza, amikor Jen Roddenberry kiadta a Star Treket. A következő 30 évben ez a motor csak ennek a fantasy sorozatnak a részeként létezett. Egy Miguel Alcubierre nevű fizikus éppen abban a pillanatban nézte meg ennek a sorozatnak az egyik epizódját, amikor doktori címén dolgozott. általános elmélet relativitáselméletet, és azon töprengett, hogy lehetséges-e a valóságban űrhajlító motort létrehozni. 1994-ben publikált egy tanulmányt, amelyben megfogalmazta ezt az álláspontot.

Alcubierre egy buborékot képzelt el az űrben. A buborék elején az időtér zsugorodik, hátul pedig tágul (ahogy a fizikusok szerint az Ősrobbanáskor történt). A deformáció hatására a hajó a környező zaj ellenére simán siklik a világűrben, mintha egy hullámon szörfözne. Elvileg egy deformált buborék tetszőlegesen gyorsan mozoghat; a fénysebesség korlátai Einstein elmélete szerint csak a téridő kontextusában érvényesek, de a téridő ilyen torzulásaira nem. Alcubierre előrejelzése szerint a buborék belsejében a téridő nem fog megváltozni, és az űrutazóknak nem lesz semmi baja.

Einstein egyenleteit az általános relativitáselméletben nehéz egy irányban megoldani, kitalálni, hogy az anyag hogyan görbíti a teret, de ez megvalósítható. Alcubierre ezek felhasználásával megállapította, hogy az anyag eloszlása szükséges feltétele a deformált buborék létrejöttének. A probléma csak az, hogy a döntések oda vezettek határozatlan formában negatív energiának nevezett anyag.

beszél egyszerű nyelv, a gravitáció két tárgy közötti vonzóerő. Minden tárgy, méretétől függetlenül, valamilyen vonzási erőt fejt ki a környező anyagra. Einstein szerint ez az erő a téridő görbülete. A negatív energia azonban gravitációsan negatív, azaz taszító. Az idő és a tér összekapcsolása helyett a negatív energia taszítja és elválasztja őket. Durván szólva, ahhoz, hogy ez a modell működjön, Alcubierrának negatív energiára van szüksége a hajó mögötti téridő kiterjesztéséhez.

Annak ellenére, hogy soha senki nem mért konkrétan negatív energiát, a kvantummechanika szerint létezik, és a tudósok megtanulták, hogyan kell létrehozni a laboratóriumban. Újjáteremtésének egyik módja a Kazimirov-effektus: két, egymáshoz közel elhelyezett párhuzamos vezetőlemez bizonyos mennyiségű negatív energiát hoz létre. Az Alcubierre-modell gyenge pontja, hogy megvalósítása hatalmas negatív energiát igényel, több nagyságrenddel nagyobb, mint amennyit a tudósok szerint elő lehet állítani.

White azt mondja, hogy megtalálta a módját ennek a korlátozásnak. Egy számítógépes szimuláció során White megváltoztatta a vetemedésmező geometriáját, hogy elméletileg deformált buborékot tudjon előállítani, több milliószor kevesebb negatív energia felhasználásával, mint az Alcubierra becslése szerint szükséges, és talán elég kevés ahhoz, hogy egy űrszonda hordozza a termelőeszközeit. . „A felfedezések – mondja White – Alcubierre módszerét nem praktikusról egészen hihetővé változtatják.

JELENTÉS A WHITE'S LABBÓL

A Johnson Space Center a houstoni lagúnák mellett található, ahonnan a Galveston-öbölbe vezető út nyílik. A központ kicsit olyan, mint egy külvárosi egyetemi kampusz, csak az űrhajósok képzését célozzák. Látogatásom napján White találkozik velem a 15-ös épületben, amely folyosók, irodák és motortesztelő laboratóriumok többszintes labirintusa. White egy Eagleworks pólóinget visel, ahogy motorkísérleteit nevezi, egy futurisztikus űrhajó felett szárnyaló sassal hímezve.

White mérnökként kezdte pályafutását, aki egy robotcsoport tagjaként kutatott. Idővel átvette az ISS teljes robotszárnyának irányítását, miközben plazmafizikából doktorált. Csak 2009-ben helyezte át a hangsúlyt a mozgás tanulmányozására, és ez a téma annyira megragadta, hogy ez legyen a fő ok, amiért a NASA-hoz ment dolgozni.

"Ő eléggé szokatlan személy, mondja főnöke, John Applewhite, aki a meghajtórendszerekkel foglalkozó részleg vezetője. - Mindenképpen nagy álmodozó, ugyanakkor tehetséges mérnök. Tudja, hogyan változtassa fantáziáit valódi mérnöki termékké.” Körülbelül ugyanabban az időben, amikor csatlakozott a NASA-hoz, White engedélyt kért saját laboratóriumának megnyitására, amely a fejlett meghajtórendszerekkel foglalkozik. Ő maga találta ki az Eagleworks nevet, sőt felkérte a NASA-t, hogy készítsen logót a szakterületéhez. Aztán elkezdődött ez a munka.

White az irodájába vezet, amelyet megoszt egy kollégájával, aki vizet keres a Holdon, majd levezet az Eagleworks-be. Útközben elmeséli kérelmét, hogy nyisson egy laboratóriumot, és ezt "hosszú és nehéz folyamatnak nevezi egy olyan fejlett mozgás megtalálásához, amely segít az embernek az űr felfedezésében".

White megmutatja a tárgyat, és megmutatja a központi funkcióját, amit ő "kvantumvákuum plazmahajtóműnek" (QVPT) hív. Ez az eszköz úgy néz ki, mint egy hatalmas, vörös bársony fánk, amelynek vezetékei szorosan fonódnak a mag köré. Ez a két Eagleworks kezdeményezés egyike (a másik a warp engine). Ez is titkos fejlesztés. Amikor megkérdezem, mi az, White azt válaszolja, hogy csak annyit tud mondani, hogy ez a technológia még a warp motornál is menőbb). A White által írt 2011-es NASA-jelentés szerint a jármű az üres tér kvantum-ingadozásait használja üzemanyagforrásként, ami azt jelenti, hogy a QVPT-vel hajtott űrhajóhoz nincs szükség üzemanyagra.

A motor az üres tér kvantum-ingadozásait használja üzemanyagforrásként,
ami űrhajót jelent
QVPT hajtja, nem igényel üzemanyagot.

Amikor a készülék működik, White rendszere filmszerűen tökéletesnek tűnik: a lézer színe vörös, a két sugár pedig szablyaszerűen keresztezi egymást. A gyűrű belsejében négy bárium-titanátból készült kerámia kondenzátor található, amelyeket White 23 000 voltig tölt. White az elmúlt két és fél évet töltötte a kísérlet fejlesztésével, és azt mondja, hogy a kondenzátorok óriási potenciális energiát mutatnak. Amikor azonban megkérdezem, hogyan lehet létrehozni az elvetemült téridőhöz szükséges negatív energiát, kibújik a válasz elől. Elmondja, hogy titoktartási megállapodást írt alá, ezért részleteket nem árulhat el. Kérdezem, kivel kötötte ezeket a megállapodásokat. Azt mondja: „Az emberekkel. Jönnek és beszélni akarnak. Nem tudok több részletet adni."

A MOTOR ÖTLET ELLENZŐI

Eddig az elvetemült utazás elmélete meglehetősen intuitív - az időt és a teret mozgó buborék létrehozásához elvetemíti -, és van néhány jelentős hibája. Még ha a White jelentősen csökkenti is az Alcubierra által kért negatív energia mennyiségét, akkor is többre lesz szükség, mint amennyit a tudósok elő tudnak állítani – mondja Lawrence Ford, a Tufts Egyetem elméleti fizikusa, aki az elmúlt 30 évben számos tanulmányt írt a negatív energiák témájában. . Ford és más fizikusok azt állítják, hogy alapvető fizikai korlátok vannak, és nem annyira mérnöki tökéletlenségekről van szó, hanem arról, hogy ekkora mennyiségű negatív energia nem létezhet egy helyen sokáig.

Egy másik nehézség: mozgó deformációs golyó létrehozása gyorsabb a fénynél, a tudósoknak negatív energiát kellene generálniuk az űrhajó körül és fölött. White szerint ez nem probléma; nagyon homályosan azt válaszolja, hogy a motor nagy valószínűséggel fog működni néhány rendelkezésre álló „készüléknek köszönhetően, amely létrehozza a szükséges feltételeket". Azonban ezeket a feltételeket a hajó előtt megteremteni azt jelentené, hogy állandó, fénysebességnél gyorsabban haladó negatív energia utánpótlást biztosítanának, ami ismét ellentmond az általános relativitáselméletnek.

Végezetül a térhajlító motor felvet egy fogalmi kérdést. Az általános relativitáselméletben utazz tovább szuperluminális sebesség egyenértékű az időutazással. Ha egy ilyen motor valódi, White létrehoz egy időgépet.

Ezek az akadályok komoly kétségekre adnak okot. „Nem hiszem, hogy az általunk ismert fizika és annak törvényei lehetővé teszik, hogy feltételezzük, hogy kísérleteivel bármit is elér” – mondja Ken Olum, a Tufts Egyetem fizikusa, aki szintén részt vett a 100. csillaghajó egzotikus mozgásáról szóló vitában. Jubileumi találkozó." Noah Graham, a Middlebury College fizikusa, aki kérésemre elolvasta White két dolgozatát, e-mailt írt nekem: "Nem látok semmi értékeset. tudományos bizonyítékok korábbi munkáira való hivatkozások mellett."

Alcubierre-nek, aki jelenleg a Mexikói Nemzeti Autonóm Egyetem fizikusa, megvannak a maga kétségei. „Még ha egy űrhajón állok is, és van is rendelkezésre álló negatív energiám, akkor sem tudom odatenni, ahol szükség van rá” – mondja nekem telefonon a mexikóvárosi otthonából. - Nem, az ötlet varázslatos, tetszik, magam írtam. De van néhány komoly hibája, amelyeket már az évek során látok, és nem tudok egyetlen módot sem a javításukra.”

A SZUPERSEBESSÉGEK JÖVŐJE

A Johnson Science Center főkapujától balra egy Saturn-B rakéta fekszik az oldalán, a fokozatai szétkapcsolva, hogy felfedjék a tartalmát. Gigantikus – a sok motor közül egy mérete egy kisautó méretű, maga a rakéta pedig pár lábbal hosszabb, mint egy futballpálya. Ez persze elég beszédes bizonyítéka az űrnavigáció sajátosságainak. Ráadásul 40 éves, és az általa képviselt idő – amikor a NASA része volt egy hatalmas nemzeti tervnek, hogy embert küldjenek a Holdra – már rég elmúlt. A JSC ma csak egy hely, amely egykor nagyszerű volt, de azóta elhagyta az űravantgárdot.

A közlekedési áttörés új korszakot jelenthet a JSC és a NASA számára, és bizonyos mértékig ennek a korszaknak egy része már most kezdődik. A 2007-ben felbocsátott Dawn szonda az aszteroidák gyűrűjét vizsgálja ionhajtóművek segítségével. 2010-ben a japánok üzembe helyezték az Icarust, az első bolygóközi csillaghajót, amelyet napvitorlával, egy másik kísérleti meghajtással hajtanak meg. 2016-ban pedig a tudósok azt tervezik, hogy tesztelik a VASMIR-t, egy plazmahajtású rendszert, amelyet kifejezetten az ISS nagy meghajtására készítettek. De amikor ezek a rendszerek esetleg eljuttatják az űrhajósokat a Marsra, még mindig nem tudják őket a Naprendszeren kívülre vinni. White szerint ennek eléréséhez a NASA-nak kockázatosabb projekteket kell vállalnia.

A Warp Drive talán a NASA mozgástervezési erőfeszítései közül a legtávolabbi. A tudományos közösség azt mondja, hogy White nem tudja létrehozni. Szakértők szerint ez ellentmond a természet és a fizika törvényeinek. Ennek ellenére a NASA áll a projekt mögött. „Nem olyan magas kormányzati szinten támogatják, mint amilyennek lennie kellene” – mondja Applewhite. - Úgy gondolom, hogy a vezetőségnek különös érdeke fűződik ahhoz, hogy munkáját folytassa; Ez azon elméleti koncepciók egyike, amelyek sikeressége esetén teljesen megváltoztatják a játékot."

Januárban White összeállította vetemedésű interferométerét, és továbbment a következő célponthoz. Az Eagleworks kinőtte saját otthonát. Az új labor nagyobb, és ahogy lelkesen kijelenti, "szeizmikusan elszigetelt", vagyis védett a rezgésektől. De talán a legjobb dolog az új laborban (és a leglenyűgözőbb), hogy a NASA ugyanazokat a feltételeket biztosította White-nak, mint Neil Armstrongnak és Buzz Aldrinnak a Holdon. Nos, lássuk.

Melyik nagyobb a fénysebesség vagy a hangsebesség?

A fény sebessége. Példa: először villámlás, majd mennydörgés.
Úgy tűnik, a mi iskoláinkban nem tanítanak fizikát! A LIGHT baba sebessége természetesen nagyobb.
Fény persze
őszintén, nem tudom a helyes választ, de ha logikusabbnak tartod, hogy a fénysebesség nagyobb.
Kopogási sebesség. Az egyik végén fingott, a másikon már azt mondják, hogy elbaszta.
a fénysebesség. mert zivatarban először villámlást látunk, csak azután hallunk mennydörgést
hangsebesség (vákuumban)
és így a fénysebesség... a naptól hozzánk a fény 8 perc alatt ér el
Sveta
Egy hajnali napsugár 17 másodperc alatt teszi meg a Föld távolságát, a hangsebesség pedig 300 km/s, szóval számolj
Ahogy szeretné
teknősök....
Sveta...
Pl ha zivatar van... villám volt először, aztán mennydörgés követte.. Hát nekem így magyarázták...: ^^
Erre van egy vicc - bekapcsolod a tévét - először a hang jelenik meg, aztán a kép.
(Aki fentebb válaszolt, valószínűleg nem is hallotta)
A földi légkörben természetesen a fénysebesség nagyobb, mint a hangsebesség.
De általánosságban elmondható, hogy mindkét mennyiség attól a közegtől függ, amelyben a hullámok terjednek - az első esetben elektromágneses, a második esetben pedig a részecskekompressziós hullámoktól (akusztikus).
Tehát - bizonyos környezetben a fény sokkal lassabban terjedhet, mint vákuumban vagy levegőben. És egyes anyagokban a hang sokkal gyorsabban terjed, mint a levegőben.
Előfordul, hogy a részecskék a fénysebességnél nagyobb sebességgel terjednek a közegben. És mégis sugároznak. (Vavilov-Cserenkov-effektus) . De a hanghullámokról elemi részecskékáh, nem szokták mondani...
Egyelőre nem sikerült olyan anyagról információt találnom, amelyben a hangsebesség meghaladná a fénysebességet, de arról nincs információ, hogy ez elméletileg lehetetlen lenne.
Tehát általában a fénysebesség nagyobb, de lehet, hogy vannak nagyon konkrét kivételek ez alól.
A fénysebesség, egy banális példa a zivatar: először villámlik, majd mennydörgés.
Medve nevetési sebesség.
fénysebesség
Nos, azt hiszem, nincs értelme egy banális választ 100. alkalommal megismételni, de szeretném kifejezni tiszteletemet Alekszandr Korotejev iránt. Amikor elolvastam a válaszodat, eszembe jutott egy példa. A Nap belsejében (a hélium mag zónájában és a sugárzási egyensúly zónájában) az anyag sűrűsége olyan kolosszális, hogy a fény másodpercenként több CENTIMÉTER sebességgel terjed ... Nos, a terjedési sebesség hanghullám tengervízben valamivel kevesebb, mint 1500 m/s ...
Fénysebesség 300 000 000 m/s
hangsebesség levegőben 340 m/s
A fénysebesség milliószor gyorsabb, és ez a legnagyobb sebesség a természetben.
A fény terjedhet vákuumban (levegőtlen térben), de a hangnak közegre van szüksége - minél sűrűbb a közeg, annál gyorsabb a hangsebesség. Így például eső után a hangok jobbak és tisztábban hallhatók. Az ókorban, hogy hallják, milyen messze van az ellenséges sereg, a fülüket a földre tették.
Ha szeretné hallani a közeledő vonat hangját, tegye a fülét a sínekre - mert sűrűbb környezetben a hangsebesség nagyobb
a fénysebesség. Valami történt az emlékezetemmel...
fénysebesség

A sebesség nagyobb, mint a fény sebessége vákuumban – ez a valóság. Einstein relativitáselmélete csak a szuperluminális információátadást tiltja. Ezért van jó néhány olyan eset, amikor a tárgyak gyorsabban tudnak mozogni, mint a fény, és nem törnek el semmit. Kezdjük az árnyékokkal és a napsugarakkal.

Ha árnyékot hoz létre egy távoli falon egy ujjból, amelyre egy zseblámpát világít, majd mozgatja az ujját, akkor az árnyék sokkal gyorsabban mozog, mint az ujja. Ha a fal nagyon távol van, akkor az árnyék mozgása elmarad az ujj mozgásától, mivel a fénynek továbbra is az ujjról a falra kell repülnie, de az árnyék sebessége még mindig annyi lesz nagyobb. Vagyis az árnyék sebességét nem korlátozza a fény sebessége.

Az árnyékok mellett a „napsugarak” is gyorsabban mozoghatnak, mint a fény. Például egy folt egy lézersugárból, amely a Holdra irányult. A Hold távolsága 385 000 km. Ha enyhén mozgatja a lézert, és csak 1 cm-rel mozgatja, akkor lesz ideje átfutni a Holdon a fénysebességnél körülbelül harmadával nagyobb sebességgel.

Hasonló dolgok történhetnek a természetben. Például egy pulzárból, egy neutroncsillagból származó fénysugár átfésülhet egy porfelhőn. A fényes villanás táguló fényburkot vagy más sugárzást generál. Amikor áthalad a felhő felszínén, egy fénygyűrűt hoz létre, amely gyorsabban növekszik, mint a fénysebesség.

Mindezek példák a fénynél gyorsabban mozgó dolgokra, amelyek azonban nem voltak fizikai testek. Egy árnyék vagy egy nyuszi segítségével lehetetlen szuperluminális üzenetet továbbítani, így a fénynél gyorsabb kommunikáció nem lehetséges.

És itt van egy példa, amely a fizikai testekhez kapcsolódik. Ha előre tekintünk, mondjuk azt, hogy a szuperluminális üzenetek nem működnek.

A forgó testhez tartozó vonatkoztatási rendszerben a távoli objektumok szuperluminális sebességgel mozoghatnak. Például az Alpha Centauri egy, a Földhöz kapcsolódó referenciakeretben a fénysebesség több mint 9600-szorosával halad, napi körülbelül 26 fényév távolságot "áttéve". És pontosan ugyanez a példa a Holddal. Állj vele szemben, és fordulj meg a tengelyed körül néhány másodpercen belül. Ezalatt körülbelül 2,4 millió kilométert fordult meg körülötted, vagyis 4-szer gyorsabban, mint a fénysebesség. Ha-ha, azt mondod, nem ő forgott, hanem én... És ne feledd, hogy a relativitáselméletben minden vonatkoztatási rendszer független, beleértve a forgókat is. Szóval melyik oldalt nézzük...

És mit kell tenni? Nos, valójában itt nincs ellentmondás, mert ez a jelenség ismét nem használható FTL üzenetekre. Ezenkívül vegye figyelembe, hogy a Hold nem haladja meg a fénysebességet a közelében. Ugyanis az általános relativitáselméletben minden tilalom elő van írva a lokális fénysebesség túllépésére.

A modern fizikában úgy gondolják, hogy egy (tömeggel rendelkező) testet, hatást vagy információt nem lehet a fénysebességnél gyorsabban átvinni / mozgatni. Sok kísérlet folyik annak bizonyítására, hogy a fénysebesség túlléphető, de egyelőre sikertelenül. Ezt az állítást kísérletileg nem lehet megcáfolni, de még kísérletileg is, még a teoretikusok sem jutottak messzire kutatásaik során, akik hipotetikus tachionokkal (olyan részecskék, amelyek mindig gyorsabban mozognak a fénysebességnél) előálltak, és megakadtak, átadva az ötletet. tudományos-fantasztikus íróknak a megvalósítás érdekében.

Van azonban számos olyan jelenség, amely úgy tűnik, amelyek megsértik a fenti korlátozást, és szuperluminális sebességet mutatnak.

Például néha olyan érvelést lehet hallani az emberektől, hogy a napsugár gyorsabban "mozoghat" a fal mentén, mint a fénysebesség. Valamiért a napsugár példája gyakran megzavarja az embereket, bár "mozgó napsugár" semmi sem jobb "mozgó nedves hely" vízért a tömlő alól. A "napos nyuszi" nem úgy mozog, mint egy bizonyos tárgy, és a napsugár segítségével nem lehet információt átvinni egyik pontból a másikba, ami azt jelenti, hogy nincs túllépés a fénysebességnél.

Vagy az úgynevezett "összegabalyodott kvantumok", amelyek bármilyen távolsággal elválasztva pontosan "tudják", hogy a második kvantum milyen ellentétes állapotban van. Amint meghatározzuk az egyik kvantum állapotát, a második állapota ugyanabban a pillanatban ellentétesnek bizonyul. A kvantumösszefonódás azonban megakadályozza az információ továbbítását is.

A cikk azonban nem erről szól. Sajnos elfelejtettem az eredeti forrást, de van még valami a világon, ami a fénysebességnél gyorsabban terjed:

"Lai Tinh Vidl filozófus szerint csak egy dologról ismert, hogy gyorsabban mozog, mint a közönséges fény. Ez a monarchia. Vidl érvelése valahogy így hangzik: egy adott pillanatban nem lehet több királyod. Ezzel együtt a hagyomány megköveteli, hogy a királyok között ne legyenek szakadékok. Ezért, amikor a király meghal, a trónnak azonnal át kell szállnia az örökösre. A filozófus szerint feltehetően léteznie kell néhány elemi részecskének - korolionoknak vagy esetleg korolionoknak, amelyek a folytonosságot biztosítják."

Ezt a logikát folytatva sok hasonló példát találhatunk "a dolgok gyorsabban mozognak, mint a normál fény" egy személy státuszának megváltozásával függ össze, és ez természetesen vicc. Bár ... minél mélyebbre merül az ember a fizika kérdéseiben, annál több új kérdés merül fel, és néha úgy tűnik, hogy a tudósok válaszai nem mentek túl messze Lai Tinh Vidl filozófiai elmélkedéseitől.

Ilyen a fizika. Ez az oka annak, hogy a matematika minden tudomány királynője marad. Pénteki vicc a témában:

De kiderült, hogy lehetséges; most azt hiszik, hogy soha nem leszünk képesek a fénynél gyorsabban utazni... "De valójában nem igaz, hogy valaki valaha azt hitte, hogy lehetetlen a hangnál gyorsabban utazni. Jóval a szuperszonikus repülőgépek megjelenése előtt már ismert volt hogy a golyók a hangnál gyorsabban repülnek. 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 felbukkannak az STS mozgalomról szóló vitákban, és ezért foglalkozni kell velük. Ezután megvitatjuk, mi az, amit az STS mozgalom vagy kommunikáció nehéz eseteinek tartunk, és megvizsgáljuk az ellenük szóló érveket. Végül megvizsgáljuk a valódi STS mozgalom legkomolyabb feltételezéseit.

Egyszerű SS lépés

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 az érték egy világállandó (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 megjelenik a Vavilov-Cherenkov sugárzás (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-mozgás példájának.

2.Harmadik fél

Ha a rakéta DE nagy sebességgel elrepül előlem 0,6 s nyugat és a másik B- tőlem gyorsasággal 0,6 s keletre, majd a közötti teljes távolságot DEés B az én referenciakeretemben a sebességgel növekszik 1.2c. Így c-nél nagyobb látszólagos relatív sebesség figyelhető meg "harmadik féltől".

Ez a sebesség azonban nem az, amit általában relatív sebességen értünk. Valódi rakéta sebesség DE a rakétával kapcsolatban B- ez a rakéták közötti távolság növekedési üteme, amelyet a megfigyelő a rakétában észlel B. Két sebességet kell összeadni a sebességek összeadásának relativisztikus képlete szerint (lásd a Hogyan adjunk össze sebességet konkrét 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 az árnyék? Ha árnyékot hoz létre egy távoli falon az ujjával egy közeli lámpával, majd mozgatja az ujját, akkor az árnyék sokkal gyorsabban mozog, mint az ujja. Ha az ujj párhuzamosan mozog a fallal, akkor az árnyék sebessége ez lesz D/d az ujj sebességének szorzata, hol d az ujj és a lámpa távolsága, 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 ujjról a falra kell repülnie, de az árnyék sebessége még mindig annyi lesz nagyobb. Vagyis az árnyék sebességét nem korlátozza a fény sebessége.

Az árnyékok mellett a nyuszik is képesek gyorsabban mozogni, mint a fény, például a Holdra irányított lézersugárból származó folt. Tudva, hogy a Hold távolsága 385 000 km, próbálja meg kiszámítani a nyuszi sebességét, ha kissé mozgatja a lézert. Arra is gondolhatunk, hogy a tenger hulláma ferdén éri a partot. Milyen sebességgel 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 generál. 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 felső légkört.

Mindezek példák voltak a fénynél gyorsabban mozgó dolgokra, amelyek azonban nem fizikai testek. Árnyék vagy nyuszi segítségével nem tud CC üzenetet továbbítani, így a fénynél gyorsabb kommunikáció nem lehetséges. És még egyszer, valószínűleg nem ezt akarjuk megérteni a CC mozgással, bár világossá válik, milyen nehéz meghatározni, hogy pontosan mire van szükségünk (lásd az FTL-olló kérdést).

4. Merev testek

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

Igen, az volt lenne meg lehetne tenni, ha léteznének ilyen szilárd testek. 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 korlátot szab bármely test lehetséges keménységének, hogy a hangsebesség bennük ne haladja meg c.

Ugyanez történik, ha a vonzás területén tartózkodik, és először függőlegesen tartja a madzagot vagy rudat a felső végénél, majd engedje el. Az a pont, amelyet elengedsz, azonnal elkezd mozogni, és az alsó vége nem kezdhet el leesni, amíg az elengedés hatása hangsebességgel el nem éri.

Nehéz általános relativitáselméletet megfogalmazni a rugalmas anyagokról, de az alapgondolat a newtoni mechanika példáján is bemutatható. A tökéletesen rugalmas test hosszirányú mozgásának egyenlete a Hooke-törvényből adódik. Változókban: tömeg egységnyi hosszban pés Young-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 mértékének: Y < pc2. Gyakorlatilag még a közelében sincsenek anyagok. Egyébként akkor is, ha az anyagban a hangsebesség közel van c, az anyagnak önmagában nem kell relativisztikus sebességgel mozognia. De honnan tudjuk, hogy elvileg nem létezhet olyan anyag, amely ezt a határt túllépi? A válasz az, hogy minden anyag részecskékből áll, amelyek kölcsönhatása az elemi részecskék standard modelljének engedelmeskedik, és ebben a modellben egyetlen kölcsönhatás sem terjedhet gyorsabban, mint a fény (lásd alább a kvantumtérelméletről).

5. Fázissebesség

Nézd meg ezt a hullámegyenletet:

Olyan megoldásai vannak, mint:

Ezek a megoldások sebességgel mozgó szinuszhullámok

De ez gyorsabb, mint a fény, tehát kezünkben van a tachionmező egyenlete? Nem, ez csak egy hatalmas skaláris részecske szokásos relativisztikus egyenlete!

A paradoxon megoldódik, ha megértjük a különbséget e sebesség között, amelyet fázissebességnek is neveznek vph egy másik sebességtől, amelyet csoportsebességnek neveznek 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, így a fázissebesség újabb példát ad a szuperluminális sebességre, amely nem tud információt hordozni.

7. Relativisztikus rakéta

Egy vezérlő a Földön egy 0,8-as sebességgel távozó űrhajót figyel c. A relativitáselmélet szerint a hajóról érkező jelek Doppler-eltolódásának figyelembevétele után is látni fogja, hogy a hajón lelassul az idő, és ott 0,6-szeresére lassulnak az órák. Ha kiszámítja a hajó által megtett út hányadosát osztva a hajó órájával mért eltelt idővel, akkor 4/3-át kapja c. Ez azt jelenti, hogy a hajó utasai olyan effektív sebességgel haladnak át a csillagközi térben, mint amennyi fénysebességük mérhető lenne. A hajó utasai szemszögéből a csillagközi távolságok Lorentzi-féle összehúzódásnak vannak kitéve, ugyanakkora 0,6-os tényezővel, ami azt jelenti, hogy nekik is el kell ismerniük, hogy ismert csillagközi távolságokat 4/3-os ütemben tesznek meg. c.

Ez egy valós jelenség, és elvileg az űrutazók felhasználhatják hatalmas távolságok leküzdésére életük során. Ha a Földön a szabadesés gyorsulásával megegyező állandó gyorsulással gyorsulnak, akkor nemcsak tökéletes mesterséges gravitációjuk lesz a hajón, de még lesz idejük átkelni a Galaxison mindössze 12 év alatt! (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 nehéz esetei

9. Einstein, Podolsky, Rosen paradoxona (EPR)

10. Virtuális fotonok

11. Kvantum alagút

Valódi jelöltek az SS-utazóknak

Ez a rész spekulatív, de komoly feltételezéseket tartalmaz az FTL utazás lehetőségével kapcsolatban. 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 irányban csak egy rövid bevezetőt adunk. Részletesebb információk az interneten találhatók.

19. Tachionok

A tachionok olyan hipotetikus részecskék, amelyek helyileg gyorsabban haladnak, mint a fény. Ehhez képzeletbeli tömeggel kell rendelkezniük, de energiájuknak és lendületüknek pozitívnak kell lennie. Néha úgy gondolják, hogy az ilyen CC-részecskéket lehetetlen észlelni, de valójában nincs okunk ezt hinni. Árnyak és nyuszik azt mondják, hogy a lopakodás nem következik a mozgalom CC-jéből.

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 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 nagyközönség érdeklődését főként a tudományos-fantasztikus irodalom táplálja (lásd a Tachyons cikket).

20. Féreglyukak

Az STS utazás legismertebb feltételezett lehetősége a féreglyukak használata. A féreglyukak olyan alagutak a téridőben, amelyek összekötik az univerzum egyik helyét a másikkal. Gyorsabban tudnak mozogni 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.

Hatalmas mennyiségű negatív energiára van szükség a féreglyukak nyitva tartásához. Misnerés Tüske felvetette, 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. Előfordulhat, hogy egy szokatlan negatív energiájú anyag nem létezik a jelenséghez szükséges formában.

Thorne úgy találta, hogy ha féreglyukakat lehetne létrehozni, akkor zárt időhurkokat hozhatnának létre, amelyek lehetővé tennék az időutazást. Azt is felvetették, hogy a kvantummechanika többváltozós értelmezése azt sugallja, hogy az időutazás nem okoz paradoxonokat, és az események egyszerűen másképp fognak kibontakozni, ha a múltba kerülünk. Hawking szerint a féreglyukak egyszerűen instabilok, ezért a gyakorlatban használhatatlanok. De maga a téma a gondolatkísérletek termékeny területe marad, amely lehetővé teszi, hogy kitaláljuk, mi lehetséges és mi nem lehetséges a fizika ismert és feltételezett törvényei alapján.
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. leveleket 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 meghajtó. - 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 arról vált híressé, hogy kifejlesztette az ilyen deformátort leíró geometriát. A tér-idő torzítás 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 u. Még ha lehetséges is egy ilyen anyag, még mindig nem világos, hogyan lehet beszerezni, és hogyan kell felhasználni a deformáló működéséhez.
ref M. Alcubierre, Klasszikus és kvantumgravitáció, 11 , L73-L77, (1994)

Következtetés

Először is, nem volt könnyű általánosságban meghatározni, mit jelent az SS utazás és az SS üzenet. Sok minden, például az árnyékok mozgásra készteti a CC-t, de úgy, hogy nem használható például információ továbbítására. De a valódi SS-mozgalomnak komoly lehetőségei is vannak, amelyeket a tudományos irodalom javasol, de megvalósításuk technikailag még mindig lehetetlen. A Heisenberg-féle bizonytalansági elv lehetetlenné teszi a látszólagos CC mozgás használatát a kvantummechanikában. Az általános relativitáselméletben léteznek lehetséges eszközök az SS-meghajtásra, de előfordulhat, hogy nem használhatók. Rendkívül valószínűtlennek tűnik, hogy a belátható jövőben, vagy egyáltalán a technológia képes lesz létrehozni űrhajók CC motorokkal, de érdekes, hogy a ma ismert elméleti fizika nem zárja be végleg a kaput a CC mozgás előtt. Az SS-mozgás a sci-fi regények stílusában láthatóan teljesen lehetetlen. A fizikusok számára érdekes a kérdés: "miért lehetetlen ez, és mit lehet ebből tanulni?"