Je možné pohybovať sa rýchlejšie ako svetlo? Je možné prekonať rýchlosť svetla - vedci.

Teória relativity fascinuje svojimi paradoxmi. Všetci vieme o dvojičkách, o schopnosti zmestiť dlhé lietadlo do krátkej krabice. Dnes pozná odpovede na tieto klasické hádanky každý absolvent školy a študenti fyziky ešte viac veria, že v špeciálnej teórii relativity pre nich nezostali žiadne tajomstvá.

Všetko by bolo v poriadku, keby nebolo deprimujúcej okolnosti – nemožnosti nadsvetelných rýchlostí. Naozaj neexistuje spôsob, ako ísť rýchlejšie?! - Myslel som si ako dieťa. Možno je to možné?! Preto vás pozývam na sedenie o, neviem, čiernej alebo bielej mágii pomenovanej po Albertovi Einsteinovi s odhalením na konci. Komu sa to však zdá málo, pripravil som aj hádanku.

UPD: O deň neskôr zverejňujem rozhodnutie. Množstvo vzorcov a grafov na záver.

Smerom k Alfa Centauri

Pozývam vás sadnúť si do našej medzihviezdnej lode, ktorá smeruje k Alfa Centauri. Od konečného bodu trasy nás delia 4 svetelné roky. Pozor, štartujeme motory. Choď! Pre pohodlie cestujúcich náš kapitán nastavil ťah tak, aby sme zrýchľovali rýchlosťou a cítili gravitačnú silu, ktorú poznáme na Zemi.

Teraz sme už slušne zrýchlili, aj keď až polovičnou rýchlosťou svetla. Položme si zdanlivo jednoduchú otázku: akou rýchlosťou sa priblížime k Alfa Centauri v našom vlastnom (lodnom) referenčnom rámci. Zdalo by sa, že všetko je jednoduché, ak letíme rýchlosťou v stacionárnej vzťažnej sústave Zeme a Alfa Centauri, tak sa z nášho pohľadu rýchlosťou blížime k cieľu.

Každý, kto už cítil úlovok, má úplnú pravdu. Odpoveď je nesprávna! Tu si musíme ujasniť: rýchlosťou priblíženia k Alfa Centauri mám na mysli zmenu zostávajúcej vzdialenosti k nej, vydelenú časovým úsekom, počas ktorého k takejto zmene došlo. Všetko sa, samozrejme, meria v našom referenčnom rámci spojenom s kozmickou loďou.

Tu musíme pamätať na Lorentzovu kontrakciu dĺžky. Po zrýchlení na polovičnú rýchlosť svetla totiž zistíme, že mierka v smere nášho pohybu sa zmenšila. Dovoľte mi pripomenúť vzorec:

A teraz, ak rýchlosťou polovičnej rýchlosti svetla meriame vzdialenosť od Zeme k Alfa Centauri, nedostali sme 4 svetlo. rokov, ale len 3,46 svätých rokov.

Ukazuje sa, že len vďaka tomu, že sme zrýchlili, sme už skrátili vzdialenosť do konečného bodu cesty o takmer 0,54 svetelného roka. A ak sa nielen pohybujeme vysokou rýchlosťou, ale aj zrýchľujeme, tak mierkový faktor bude mať deriváciu vzhľadom na čas, čo je v podstate aj rýchlosť priblíženia a pripočítava sa k .

K našej bežnej, povedal by som klasickej, rýchlosti sa tak pridáva ďalší pojem - dynamické zmenšovanie dĺžky zostávajúcej dráhy, ku ktorému dochádza vtedy a len vtedy, ak dôjde k nenulovému zrýchleniu. Nuž, zoberme si ceruzku a počítajme.

A tí, ktorí sú príliš leniví na to, aby sa riadili výpočtami, stretávam na druhej strane spojlera

Aktuálna vzdialenosť k hviezde podľa pravítka kapitána lode, - čas na hodinách v uborovni, - rýchlosť.

Už tu vidíme, že prvou čiastočnou deriváciou je rýchlosť, len rýchlosť so znamienkom mínus, akonáhle sa priblížime k Alfa Centauri. Ale druhý termín je práve ten háčik, o ktorom, tuším, neuvažoval každý.

Ak chcete nájsť deriváciu rýchlosti vzhľadom na čas v druhom termíne, musíte byť opatrní, pretože sme v pohyblivom referenčnom rámci. Najjednoduchšie sa to vypočíta na prstoch zo vzorca na sčítanie relativistických rýchlostí. Predpokladajme, že v určitom okamihu sa pohybujeme rýchlosťou a po určitom čase zvýšime rýchlosť o . Výsledná rýchlosť podľa vzorca teórie relativity bude

Teraz spojme (2) a (3) a deriváciu (3) musíme brať ako , pretože pozeráme na malé prírastky.

Obdivujme konečný vzorec

Je úžasná! Ak je prvý člen - rýchlosť - obmedzený rýchlosťou svetla, tak druhý člen nie je limitovaný ničím! Vezmite si viac a... druhý termín môže ľahko prekročiť .

Prepáč, čo! - niektorí tomu nebudú veriť.
„Áno, áno, je to tak,“ odpoviem. - Môže byť väčšia ako rýchlosť svetla, viac ako dve rýchlosti svetla, viac ako 10 rýchlostí svetla. Aby som parafrázoval Archimeda, môžem povedať: „Dajte mi ten správny a ja vám poskytnem toľko rýchlosti, koľko chcete.

No, dosaďte si čísla, čísla sú vždy zaujímavejšie. Ako si pamätáme, kapitán nastavil zrýchlenie a rýchlosť už dosiahla . Potom zistíme, že kedy svetelné roky, naša približujúca sa rýchlosť bude rovná rýchlosti svetla. Ak nahradíme svetelné roky, potom

Slovami: "tri body tri, tri desatiny rýchlosť svetla."

Naďalej sa nechávame prekvapovať

Pozrime sa ešte bližšie na vzorec (5). Koniec koncov, nie je potrebné sedieť v relativistike vesmírna loď. Rýchlosť aj zrýchlenie môžu byť veľmi malé. Všetko je to o mágii. Len sa nad tým zamyslite!

Tak som sadol do auta a stlačil plyn. Mám rýchlosť a zrýchlenie. A práve v tejto chvíli môžem zaručiť, že niekde okolo sto alebo dvoch miliónov svetelných rokov predo mnou sú objekty, ktoré sa ku mne teraz približujú rýchlejšie ako svetlo. Pre jednoduchosť som ešte nebral do úvahy rýchlosť pohybu Zeme na jej obežnej dráhe okolo Slnka a Slnka okolo stredu Galaxie. Berúc ich do úvahy, predmety s nadsvetelná rýchlosť prístupy budú veľmi blízko – nie v kozmologickom meradle, ale niekde na periférii našej Galaxie.

Ukazuje sa, že nedobrovoľne, dokonca aj s minimálnymi zrýchleniami, napríklad vstávaním zo stoličky, sa podieľame na nadsvetelnom pohybe.

Stále sme prekvapení

Pozrite sa na vzorec (5) veľmi, veľmi pozorne. Poďme zistiť nie rýchlosť priblíženia sa k Alfa Centauri, ale skôr rýchlosť odstránenia zo Zeme. Ak je Δ dostatočne veľké, napríklad v polovici cesty k cieľu, môžeme zistiť, že Zem aj Alfa Centauri sa k nám približujú. Po spamätaní sa z prekvapenia si samozrejme môžete domyslieť, že na vine je skrátenie dĺžky, ktoré funguje nielen dopredu, ale aj dozadu. Priestor za kozmickou loďou sa stláča rýchlejšie, ako odlietame od štartovacieho bodu.

Ďalší prekvapivý efekt je ľahko pochopiteľný. Koniec koncov, akonáhle zmeníte smer zrýchlenia, druhý člen v (5) okamžite zmení znamienko. Tie. nájazdová rýchlosť sa môže ľahko stať nulovou alebo dokonca zápornou. Aj keď naša normálna rýchlosť bude stále smerovať k Alfa Centauri.

Vystavenie

Dúfam, že som vás dostatočne zmiatol. Ako to, že nás učili, že rýchlosť svetla je maximálna! Nemôžete sa k ničomu priblížiť vyššiu rýchlosť Sveta! Tu však stojí za to venovať pozornosť prísloviu akéhokoľvek relativistického zákona. Nachádza sa v každej učebnici, ale zdá sa, že len preťažuje formuláciu, hoci je tam všetka „soľ“. Toto príslovie hovorí, že postuláty špeciálnej teórie relativity fungujú „v inerciálnej vzťažnej sústave“.

V neinerciálnej referenčnej sústave nám Einstein nič negarantuje. Tak to ide!

To isté, trochu podrobnejšie a trochu zložitejšie

Vzorec (5) obsahuje vzdialenosť . Keď sa rovná nule, t.j. keď sa pokúsime určiť rýchlosť lokálne voči blízkym objektom, zostane len prvý člen, ktorý samozrejme nepresahuje rýchlosť svetla. Žiaden problém. A to len na veľké vzdialenosti, t.j. nie lokálne, môžeme získať nadsvetelné rýchlosti.

Treba povedať, že vo všeobecnosti je relatívna rýchlosť objektov vzdialených od seba zle definovaný pojem. Náš plochý časopriestor v zrýchlenom referenčnom rámci vyzerá zakrivene. Toto je slávny „Einsteinov výťah“ ekvivalentný gravitačnému poľu. A je správne porovnávať dve vektorové veličiny v zakrivenom priestore len vtedy, keď sú v rovnakom bode (v rovnakom dotyčnicovom priestore z príslušného vektorového zväzku).

Mimochodom, o našom paradoxe nadsvetelnej rýchlosti sa dá diskutovať inak, povedal by som integrálne. Koniec koncov, relativistická cesta k Alfa Centauri bude podľa astronautových vlastných hodín trvať oveľa menej ako 4 roky, takže počiatočnú vzdialenosť vydelíme prejdenou vzdialenosťou. vlastný čas, dostaneme efektívnu rýchlosť väčšiu ako je rýchlosť svetla. V podstate ide o rovnaký paradox dvojčiat. Tí, ktorí sú pohodlní, môžu takto pochopiť nadsvetelné cestovanie.

To je ten trik. Váš kapitán Obvious.

A nakoniec som vám vymyslela domácu úlohu alebo osnovu, o ktorej môžete diskutovať v komentároch.

Problém

Pozemšťania a Alfa Centauri sa rozhodli vymeniť si delegácie. Vesmírna loď vyštartovala zo Zeme rýchlosťou . V tom istom čase rovnakou rýchlosťou vyrazil mimozemský lietajúci tanier z Alpha Centauri.

Aká je vzdialenosť medzi loďami v referenčnom rámci pozemskej lode v momente štartu, keď boli blízko Zeme, respektíve Alpha Centauri? Svoju odpoveď napíšte do komentárov.

UPD: Riešenie

Takže riešenie problému. Pozrime sa na to najskôr kvalitatívne.

Dohodnime sa, že hodiny na Alfe, Zemi, rakete a tanieriku sú synchronizované (to bolo urobené vopred) a štart na všetkých štyroch hodinách prebehol o 12:00.

Uvažujme časopriestor graficky v stacionárnych súradniciach. Zem je na nule, Alfa je vo vzdialenosti pozdĺž osi. Svetová línia Alpha Centauri zjavne ide priamo hore. Svetová línia dosky je naklonená doľava, pretože vyletel z bodu v smere k Zemi.

Teraz na tomto grafe nakreslíme súradnicové osi referenčného systému rakety vypustenej zo Zeme. Ako je známe, takáto transformácia súradnicového systému (CS) sa nazýva boost. V tomto prípade sú osi naklonené symetricky vzhľadom na diagonálnu čiaru, ktorá zobrazuje svetelný lúč.

Myslím, že v tejto chvíli je vám už všetko jasné. Pozri, os pretína svetové línie Alfy a lietajúceho taniera v rôznych bodoch. Čo sa stalo?

Úžasná vec. Pred štartom boli z pohľadu rakety tanier aj Alfa na rovnakom mieste a po nabratí rýchlosti sa ukazuje, že v pohybujúcej sa kozmickej lodi nebol štart rakety a taniera súčasne. Platňa, zrazu sa ukáže, začala skôr a stihla sa k nám trochu priblížiť. Preto teraz o 12:00:01 podľa hodín sú už rakety bližšie k tanieru ako k Alfe.

A ak raketa ďalej zrýchľuje, „skočí“ na ďalší SC, kde je tanier ešte bližšie. Navyše k takémuto priblíženiu platne dochádza len vďaka zrýchleniu a dynamickému stláčaniu pozdĺžnej mierky (o čom je celý môj príspevok), a nie vďaka napredovaniu rakety vo vesmíre, pretože Raketa v skutočnosti ešte nemala čas preletieť cez nič. Táto aproximácia dosky je presne druhým pojmom vo vzorci (5).

No a okrem iného musíme brať do úvahy obvyklé Lorentzove zmenšenie vzdialenosti. Hneď vám poviem odpoveď: pri rýchlostiach rakety a taniera, pri každej vzdialenosti

medzi raketou a Alfou: 3,46 sv. rok (zvyčajná Lorentzova kontrakcia)
medzi raketou a tanierom: 2,76 St. roku

Pre záujemcov si zahráme mágiu so vzorcami v štvorrozmernom priestore

Tento druh problému možno pohodlne vyriešiť pomocou štvorrozmerných vektorov. Netreba sa ich báť, všetko prebieha pomocou najbežnejších operácií lineárnej algebry. Navyše sa pohybujeme len po jednej osi, takže zo štyroch súradníc ostanú len dve: a .

Ďalej sa dohodneme na jednoduchom zápise. Rýchlosť svetla považujeme za rovnajúcu sa jednotke. My fyzici to robíme vždy. :) Za jednotky zvyčajne považujeme aj Planckovu konštantu a gravitačnú konštantu. To nič nemení na podstate, ale výrazne to uľahčuje písanie.

V záujme kompaktnosti záznamov teda všadeprítomný „relativistický koreň“ označujeme faktorom gama, kde je rýchlosť zemskej rakety:

Teraz napíšme vektor do komponentov:

Horná zložka je čas, spodná je priestorová súradnica. Lode štartujú súčasne v stacionárnom systéme, takže horná zložka vektora je nulová.

Teraz nájdime súradnice bodu v pohyblivom súradnicovom systéme, t.j. . Na to používame transformáciu na pohyblivý referenčný rámec. Nazýva sa to boost a je to veľmi jednoduché. Akýkoľvek vektor musí byť vynásobený maticou boost

Násobiť:

Ako vidíme, časová zložka tohto vektora je záporná. To znamená, že bod z pohľadu pohybujúcej sa rakety sa nachádza pod osou, t.j. v minulosti (ako je vidieť na obrázku vyššie).

Nájdite vektor v stacionárnom systéme. Časová zložka je nejaký neznámy časový úsek, priestorová zložka je vzdialenosť, na ktorú sa doska približuje v čase a pohybuje sa rýchlosťou:

Teraz ten istý vektor v systéme

Nájdite obvyklý vektorový súčet

Prečo som prirovnal túto sumu napravo k takémuto vektoru? Podľa definície je bod na osi, takže časová zložka sa musí rovnať nule a priestorová zložka bude mať rovnakú požadovanú vzdialenosť od rakety k tanieru. Odtiaľ dostaneme systém dvoch jednoduché rovnice- časové zložky stotožňujeme zvlášť, priestorové zvlášť.

Z prvej rovnice určíme neznámy parameter, dosadíme ho do druhej rovnice a dostaneme. Preskočme jednoduché výpočty a okamžite zapíšme

Nahradením , , dostaneme

Čo je rýchlejšie, rýchlosť svetla alebo rýchlosť zvuku?

Rýchlosť svetla. Príklad: najprv blesk, potom hrom.
Zdá sa, že fyzika sa na našich školách nevyučuje! Rýchlosť SVETLA, baby, je samozrejme vyššia.
Svetlo samozrejme
Úprimne povedané, nepoznám správnu odpoveď, ale ak sa nad tým zamyslíte, je logickejšie, že rýchlosť svetla je vyššia.
Rýchlosť klepania. Na jednom konci si prdol, na druhom už hovoria, že sa posral.
rýchlosť svetla. keďže v búrke najskôr vidíme blesky, až potom počujeme hromy
rýchlosť zvuku (vo vákuu)
a teda rýchlosť svetla... svetlo sa k nám dostane zo slnka za 8 minút
Sveta
Slnečný lúč za úsvitu prekoná vzdialenosť k Zemi za 17 sekúnd a rýchlosť zvuku je 300 km za sekundu, takže vypočítajte
Ako si praješ
korytnačky....
Sveta...
Napríklad, keď je búrka... najprv príde blesk a potom hrom... No, tak mi to vysvetlili...:^^
Existuje vtip o tom: keď zapnete televízor, najprv sa objaví zvuk a potom obraz.
(Tí, ktorí odpovedali vyššie, to zrejme ani nepočuli)
V zemskej atmosfére je samozrejme rýchlosť svetla väčšia ako rýchlosť zvuku.
Ale všeobecne povedané, obe tieto veličiny závisia od prostredia, v ktorom sa vlny šíria – v prvom prípade elektromagnetické vlny a v druhom prípade vlny stláčajúce častice (akustické).
Takže – v niektorých prostrediach sa svetlo môže šíriť citeľne pomalšie ako vo vákuu alebo vo vzduchu. A v niektorých materiáloch sa zvuk šíri oveľa rýchlejšie ako vo vzduchu.
Stáva sa, že častice sa v médiu šíria rýchlosťou väčšou ako je rýchlosť svetla. A zároveň stále vyžarujú. (Vavilov-Cherenkovov efekt). Ale o zvukových vlnách zapnuté elementárne častice ach, zvyčajne nehovoria...
Zatiaľ sa mi nepodarilo nájsť informácie o látke, v ktorej by rýchlosť zvuku prevyšovala rýchlosť svetla, ale taktiež neexistujú informácie, že by to bolo teoreticky nemožné.
Vo všeobecnosti je rýchlosť svetla vyššia, ale možno existujú veľmi špecifické výnimky.
Rýchlosť svetla, banálnym príkladom je búrka: najprv blesk a potom hrom.
Rýchlosť medvedieho smiechu.
rýchlosť svetla
Myslím si, že nemá zmysel opakovať banálnu odpoveď po 100-krát, ale rád by som vyjadril svoju úctu Alexandrovi Korotejevovi. Keď som si prečítal vašu odpoveď, napadol mi jeden príklad. Vo vnútri Slnka (v zóne héliového jadra a v zóne radiačnej rovnováhy) je hustota hmoty taká kolosálna, že svetlo sa v nej šíri rýchlosťou niekoľkých CENTIMETROV za sekundu... No, rýchlosť šírenia zvuková vlna v morskej vode o niečo menej ako 1500 m/s...
Rýchlosť svetla 300 000 000 m/s
rýchlosť zvuku vo vzduchu 340 m/s
Rýchlosť svetla je miliónkrát vyššia a je to maximálna rýchlosť v prírode.
Svetlo sa môže pohybovať vo vákuu (priestor bez vzduchu), ale zvuk potrebuje médium – čím je médium hustejšie, tým je rýchlosť zvuku vyššia. Napríklad po daždi budete počuť zvuky lepšie a jasnejšie. V dávnych dobách, aby počuli, ako ďaleko je nepriateľské vojsko, priložili ucho k zemi.
Ak chcete počuť zvuk približujúceho sa vlaku, priložte ucho na koľajnice – pretože v hustejších prostrediach je rýchlosť zvuku vyššia
s rýchlosťou svetla sa mi niečo stalo....
rýchlosť svetla

26. novembra 2017

Hornú hranicu rýchlosti poznajú aj školáci: Albert Einstein, ktorý spojil hmotu a energiu so slávnym vzorcom, začiatkom dvadsiateho storočia poukázal na zásadnú nemožnosť, aby sa čokoľvek s hmotou pohybovalo v priestore rýchlejšie ako rýchlosť svetla. vo vákuu. Táto formulácia však už obsahuje medzery, ktoré môžu niektoré fyzikálne javy a častice obísť.

Aspoň na javy, ktoré teoreticky existujú.

Prvá medzera sa týka slova „hmotnosť“: Einsteinove obmedzenia sa nevzťahujú na bezhmotné častice. Nevzťahujú sa ani na niektoré pomerne husté médiá, v ktorých môže byť rýchlosť svetla výrazne nižšia ako vo vákuu. Nakoniec, pri použití dostatočnej energie môže byť samotný priestor lokálne deformovaný, čo umožňuje pohyb takým spôsobom, že vonkajšiemu pozorovateľovi sa pohyb mimo tejto deformácie javí ako rýchlejší ako rýchlosť svetla.

Niektoré z týchto „vysokorýchlostných“ javov a častíc fyziky sa pravidelne zaznamenávajú a reprodukujú v laboratóriách a dokonca sa používajú v praxi v high-tech prístrojoch a zariadeniach. Vedci sa stále pokúšajú objaviť ďalšie teoreticky predpovedané v skutočnosti a pre iných majú veľké plány: možno nám raz tieto javy umožnia voľne sa pohybovať po celom vesmíre, dokonca nie sú obmedzené ani rýchlosťou svetla.

Kvantová teleportácia

Teleportácia živého tvora - dobrý príklad technológia, ktorá je teoreticky prípustná, ale v praxi zjavne nikdy nerealizovateľná. Ale ak hovoríme o teleportácia, teda okamžitý pohyb malých predmetov a najmä častíc z jedného miesta na druhé, je celkom možný. Aby sme si úlohu zjednodušili, začnime niečím jednoduchým – časticami.

Zdá sa, že budeme potrebovať zariadenia, ktoré (1) budú kompletne pozorovať stav častice, (2) prenesú tento stav rýchlejšie ako rýchlosť svetla, (3) obnovia pôvodný.

V takejto schéme sa však ani prvý krok nedá úplne zrealizovať. Heisenbergov princíp neurčitosti ukladá neprekonateľné obmedzenia na presnosť, s akou možno „spárované“ parametre častice merať. Napríklad, čím lepšie poznáme jeho hybnosť, tým horšie poznáme jeho súradnice a naopak. Avšak dôležitá vlastnosť kvantová teleportácia spočíva v tom, že v skutočnosti nie je potrebné merať častice, rovnako ako nie je potrebné nič obnovovať - stačí získať pár zapletených častíc.

Napríklad na prípravu takýchto zapletených fotónov budeme potrebovať osvetliť nelineárny kryštál laserové žiarenie určitú vlnu. Potom sa časť prichádzajúcich fotónov rozpadne na dva zapletené – nevysvetliteľne spojené, takže akákoľvek zmena stavu jedného okamžite ovplyvní stav druhého. Toto spojenie je skutočne nevysvetliteľné: mechanizmy kvantového zapletenia zostávajú neznáme, hoci samotný jav bol a je neustále demonštrovaný. To je ale jav, v ktorom sa dá naozaj ľahko zmiasť – stačí dodať, že pred meraním žiadna z týchto častíc nemá požadovanú charakteristiku a bez ohľadu na to, aký výsledok dostaneme meraním prvej, stav druhej bude napodiv korelovať s naším výsledkom .

Mechanizmus kvantovej teleportácie, navrhnutý v roku 1993 Charlesom Bennettom a Gillesom Brassardom, vyžaduje pridanie len jedného ďalšieho účastníka k páru zapletených častíc – v skutočnosti k tej, ktorú sa chystáme teleportovať. Odosielatelia a príjemcovia sa zvyčajne nazývajú Alice a Bob a my budeme postupovať podľa tejto tradície tak, že každému z nich dáme jeden zo zapletených fotónov. Len čo ich delí slušná vzdialenosť a Alice sa rozhodne začať teleportovať, vezme želaný fotón a zmeria jeho stav spolu so stavom prvého zo zamotaných fotónov. Neistá vlnová funkcia tohto fotónu sa zrúti a okamžite sa odrazí v Bobovom druhom zapletenom fotóne.

Bob, žiaľ, presne nevie, ako jeho fotón reaguje na správanie Aliceho fotónu: aby to pochopil, musí počkať, kým pošle výsledky svojich meraní bežnou poštou, nie rýchlejšou ako rýchlosť svetla. Preto cez takýto kanál nebude možné prenášať žiadne informácie, ale faktom zostáva. Teleportovali sme stav jedného fotónu. Aby sme sa posunuli k ľuďom, zostáva už len prispôsobiť technológiu tak, aby pokryla každú časticu z iba 7000 biliónov biliónov atómov nášho tela – zdá sa, že od tohto prelomu nás delí len večnosť.

Kvantová teleportácia a zapletenie však zostávajú jednou z najhorúcejších tém modernej fyziky. Predovšetkým preto, že používanie takýchto komunikačných kanálov sľubuje nenapadnuteľnú ochranu prenášaných údajov: aby k nim útočníci získali prístup, musia sa zmocniť nielen listu od Alice Bobovi, ale aj prístupu k Bobovej zamotanej častici. , a aj keď sa im podarí dostať sa k nemu a meraniam, toto navždy zmení stav fotónu a bude okamžite odhalené.

Vavilov-Čerenkov efekt

Tento aspekt cestovania rýchlejšie ako rýchlosť svetla je príjemným dôvodom na pripomenutie si úspechov ruských vedcov. Tento jav objavil v roku 1934 Pavel Čerenkov pod vedením Sergeja Vavilova, o tri roky neskôr získal teoretické opodstatnenie v prácach Igora Tamma a Iľju Franka a v roku 1958 všetci účastníci týchto prác, okrem dnes už zosnulého Vavilova. , získali Nobelovu cenu za fyziku.

V skutočnosti teória relativity hovorí len o rýchlosti svetla vo vákuu. V iných priehľadných médiách sa svetlo značne spomaľuje, v dôsledku čoho možno pozorovať lom svetla na ich hranici so vzduchom. Index lomu skla je 1,49, čo znamená, že fázová rýchlosť svetla v ňom je 1,49-krát menšia a napríklad diamant má index lomu 2,42 a rýchlosť svetla je v ňom znížená o viac ako polovicu. Nič nebráni iným časticiam lietať rýchlejšie ako svetelné fotóny.

To je presne to, čo sa stalo elektrónom, ktoré boli v Čerenkovových experimentoch vyrazené zo svojich miest v molekulách luminiscenčnej kvapaliny vysokoenergetickým gama žiarením. Tento mechanizmus sa často prirovnáva k vzniku rázovej vlny pri prelete atmosférou nadzvukovou rýchlosťou. Môžete si to však predstaviť aj ako beh v dave: elektróny sa pohybujú rýchlejšie ako svetlo, elektróny sa rútia popri iných časticiach, akoby ich otierali ramenom – a na každom centimetri ich dráhy spôsobujú, že nahnevane vyžarujú niekoľko až niekoľko stoviek fotónov. .

Čoskoro bolo rovnaké správanie objavené vo všetkých ostatných dostatočne čistých a číre tekutiny a následne Čerenkovovo žiarenie bolo zaznamenané aj hlboko v oceánoch. Samozrejme, fotóny svetla z povrchu sem naozaj nedosiahnu. Ale ultrarýchle častice, ktoré vyletujú z malých množstiev rozpadajúcich sa rádioaktívnych častíc, z času na čas vytvoria žiaru, možno prinajmenšom umožňujúcu miestnym obyvateľom vidieť.

Čerenkovovo-Vavilovské žiarenie našlo uplatnenie vo vede, jadrovej energetike a príbuzných odboroch. Reaktory jadrových elektrární jasne žiaria, plné rýchlych častíc. Presným meraním charakteristík tohto žiarenia a poznaním fázovej rýchlosti v našom pracovnom prostredí môžeme pochopiť, aký druh častíc ho spôsobil. Astronómovia tiež používajú Cherenkovove detektory na detekciu ľahkých a energetických kozmických častíc: ťažké je neuveriteľne ťažké zrýchliť na požadovanú rýchlosť a nevytvárajú žiarenie.

Bubliny a diery

Tu je mravec, ktorý lezie po hárku papiera. Jeho rýchlosť je nízka a chudákovi trvá 10 sekúnd, kým sa dostane z ľavého okraja lietadla na pravú, no akonáhle sa nad ním zľutujeme a ohneme papier, spojíme jeho okraje, okamžite sa „teleportuje“. požadovaný bod. Niečo podobné sa dá urobiť aj s naším pôvodným časopriestorom, len s tým rozdielom, že ohýbanie si vyžaduje účasť iných nami nevnímaných dimenzií tvoriacich tunely časopriestoru – slávne červie diery, čiže červie diery.

Mimochodom, podľa nových teórií sú takéto červie diery akýmsi časopriestorovým ekvivalentom už známeho kvantového fenoménu zapletenia. Vo všeobecnosti ich existencia nie je v rozpore so žiadnymi dôležitými koncepciami modernej fyziky, vrátane všeobecná teória relativity. Ale na udržanie takéhoto tunela v štruktúre vesmíru bude potrebné niečo, čo sa len málo podobá skutočnej vede – hypotetická „exotická hmota“, ktorá má negatívnu hustotu energie. Inými slovami, musí to byť ten druh hmoty, ktorý spôsobuje gravitačné... odpudzovanie. Je ťažké si predstaviť, že tento exotický druh bude niekedy nájdený, tým menej skrotený.

Jedinečnou alternatívou k červím dieram môže byť ešte exotickejšia deformácia časopriestoru – pohyb vo vnútri bubliny zakrivenej štruktúry tohto kontinua. Myšlienku vyslovil v roku 1993 fyzik Miguel Alcubierre, hoci v dielach autorov sci-fi zaznela oveľa skôr. Je to ako vesmírna loď, ktorá sa pohybuje, stláča a drví časopriestor pred nosom a za sebou ho zase vyhladzuje. Samotná loď a jej posádka zostávajú v miestnom regióne, kde si časopriestor zachováva normálnu geometriu, a nepociťujú žiadne nepríjemnosti. To je jasne vidieť v sérii Star Trek, obľúbenej medzi snílkami, kde vám takýto „warp motor“ umožňuje cestovať bez skromnosti po celom vesmíre.

Tachyóny

Fotóny sú častice bez hmotnosti, ako neutrína a niektoré ďalšie: ich hmotnosť v pokoji je nula a aby úplne nezmizli, sú nútené sa stále pohybovať a vždy rýchlosťou svetla. Niektoré teórie však naznačujú existenciu oveľa exotickejších častíc – tachyónov. Ich hmotnosť, ktorá sa objavuje v našom obľúbenom vzorci E = mc2, nie je daná prvočíslom, ale imaginárnym číslom vrátane špeciálnej matematickej zložky, ktorej druhá mocnina dáva záporné číslo. Toto je veľmi užitočný majetok a autori nášho milovaného televízneho seriálu „Star Trek“ vysvetlili fungovanie svojho fantastického motora práve „využitím energie tachyónov“.

V skutočnosti imaginárna hmotnosť robí neuveriteľné: tachyóny musia pri zrýchľovaní strácať energiu, takže pre nich je všetko v živote úplne iné, ako sme si mysleli. Pri zrážke s atómami strácajú energiu a zrýchľujú sa, takže ďalšia zrážka bude ešte silnejšia, čo odoberie ešte viac energie a zrýchli tachyóny opäť do nekonečna. Je jasné, že takéto sebazapojenie jednoducho porušuje základné vzťahy príčiny a následku. Možno to je dôvod, prečo zatiaľ študujú tachyony len teoretici: nikto ešte nevidel jediný príklad rozpadu vzťahov príčina-následok v prírode, a ak to uvidíte, hľadajte tachyón a máte zaručenú Nobelovu cenu. cena.

Teoretici však stále ukázali, že tachyóny možno neexistujú, ale v dávnej minulosti pokojne existovať mohli a podľa niektorých predstáv to boli práve ich nekonečné možnosti, ktoré zohrali pri Veľkom tresku dôležitú úlohu. Prítomnosť tachyónov vysvetľuje extrémne nestabilný stav falošného vákua, v ktorom sa vesmír mohol nachádzať pred svojím zrodom. V takomto obraze sveta sú tachyóny pohybujúce sa rýchlejšie ako svetlo skutočným základom našej existencie a vznik Vesmíru je opísaný ako prechod tachyonového poľa falošného vákua do inflačného poľa skutočného. Stojí za to dodať, že všetky tieto teórie sú úplne rešpektované, napriek tomu, že hlavnými porušovateľmi Einsteinových zákonov a dokonca aj vzťahu príčiny a následku sú zakladatelia všetkých príčin a následkov v nich.

Rýchlosť temnoty

Filozoficky povedané, tma je jednoducho neprítomnosť svetla a ich rýchlosť by mala byť rovnaká. Ale premýšľajte opatrnejšie: tma môže nadobudnúť podobu, ktorá sa pohybuje oveľa rýchlejšie. Názov tohto formulára je tieň. Predstavte si, že prstami ukazujete siluetu psa na protiľahlej stene. Lúč z baterky sa rozchádza a tieň vašej ruky je oveľa väčší ako samotná ruka. Dosť najmenší pohyb prstom tak, aby sa jeho tieň na stene posunul o značnú vzdialenosť. Čo ak vrhneme tieň na Mesiac? Alebo na pomyselnú obrazovku ešte ďalej?...

Sotva znateľná vlna - a pobeží akoukoľvek rýchlosťou, ktorá je nastavená iba geometriou, takže jej to nemôže povedať žiadny Einstein. S tieňmi je však lepšie nekoketovať, pretože nás ľahko oklamú. Stojí za to vrátiť sa na začiatok a pamätať si, že tma je jednoducho neprítomnosť svetla, takže žiadny fyzický objekt sa takýmto pohybom neprenáša. Neexistujú žiadne častice, žiadne informácie, žiadne deformácie časopriestoru, existuje len naša ilúzia, že ide o samostatný jav. V skutočnom svete sa žiadna tma nevyrovná rýchlosti svetla.

zdrojov
naked-science.ru

Určené na priame meranie rýchlosti neutrín. Výsledky znejú senzačne: rýchlosť neutrín bola mierne – ale štatisticky významná! - rýchlejší ako rýchlosť svetla. Dokument spolupráce obsahuje analýzu rôznych zdrojov chýb a neistôt, ale reakcia veľkej väčšiny fyzikov zostáva veľmi skeptická, predovšetkým preto, že tento výsledok nie je v súlade s inými experimentálnymi údajmi o vlastnostiach neutrín.

Ryža. 1.

Podrobnosti experimentu

Myšlienka experimentu (pozri experiment OPERA) je veľmi jednoduchá. Lúč neutrín sa zrodí v CERN-e, preletí Zemou do talianskeho laboratória Gran Sasso a tam prejde špeciálnym detektorom neutrín OPERA. Neutrína interagujú s hmotou veľmi slabo, ale pretože ich tok z CERN-u je taký veľký, niektoré neutrína sa stále zrážajú s atómami vo vnútri detektora. Tam generujú kaskádu nabitých častíc a tým zanechávajú svoj signál v detektore. Neutrína v CERN-e sa nerodia nepretržite, ale v „zábleskoch“, a ak poznáme moment zrodu neutrína a moment jeho absorpcie v detektore, ako aj vzdialenosť medzi dvoma laboratóriami, vieme vypočítať rýchlosť neutrína.

Vzdialenosť medzi zdrojom a detektorom v priamke je približne 730 km a meria sa s presnosťou 20 cm (presná vzdialenosť medzi referenčnými bodmi je 730 534,61 ± 0,20 metra). Je pravda, že proces vedúci k zrodu neutrín nie je lokalizovaný s takou presnosťou. V CERN-e sa zväzok vysokoenergetických protónov uvoľňuje z urýchľovača SPS, padá na grafitový terč a vytvára sekundárne častice vrátane mezónov. Stále letia vpred rýchlosťou blízkou svetla a rozpadajú sa na mióny, pričom vyžarujú neutrína. Mióny sa tiež rozpadajú a produkujú ďalšie neutrína. Potom sú všetky častice, okrem neutrín, absorbované v hrúbke látky a voľne sa dostanú do miesta detekcie. Všeobecný diagram tejto časti experimentu je znázornený na obr. 1.

Celá kaskáda vedúca k objaveniu sa neutrínového lúča sa môže tiahnuť na stovky metrov. Avšak, keďže Všetkyčastice v tomto zhluku letia vpred rýchlosťou blízkou svetlu; pre čas detekcie nie je prakticky žiadny rozdiel, či sa neutríno zrodilo hneď alebo po kilometri cesty (avšak áno); veľký význam, kedy z urýchľovača vyletel presne pôvodný protón, ktorý viedol k zrodu daného neutrína). Výsledkom je, že generované neutrína vo všeobecnosti jednoducho opakujú profil pôvodného protónového lúča. Preto je tu kľúčovým parametrom práve časový profil protónového lúča emitovaného z urýchľovača, najmä presná poloha jeho nábežnej a odtokovej hrany, pričom tento profil sa meria s dostatočným časom. s m rozlíšení (pozri obr. 2).

Každá relácia vrhnutia protónového lúča na cieľ (v angličtine sa takáto relácia nazýva vyliať, “burst”) trvá približne 10 mikrosekúnd a vedie k zrodeniu obrovského množstva neutrín. Takmer všetky však preletia priamo cez Zem (a detektor) bez interakcie. V tých zriedkavých prípadoch, keď detektor deteguje neutríno, nie je možné povedať, v akom presnom okamihu počas 10-mikrosekundového intervalu bolo emitované. Analýza môže byť vykonaná iba štatisticky, to znamená, že sa nahromadí veľa prípadov detekcie neutrín a vytvorí sa ich distribúcia v čase vzhľadom na počiatočný bod každej relácie. V detektore sa za počiatočný bod považuje okamih, keď konvenčný signál, pohybujúci sa rýchlosťou svetla a emitovaný presne v okamihu nábežnej hrany protónového lúča, dosiahne detektor. Presné meranie tohto momentu umožnila synchronizácia hodín v dvoch laboratóriách s presnosťou niekoľkých nanosekúnd.

Na obr. Obrázok 3 ukazuje príklad takejto distribúcie. Čierne bodky sú skutočné údaje o neutrínoch zaznamenané detektorom a sčítané Vysoké číslo relácií. Červená krivka ukazuje konvenčný „referenčný“ signál, ktorý by sa pohyboval rýchlosťou svetla. Je vidieť, že dáta začínajú približne na 1048,5 ns skôr referenčný signál. To však neznamená, že neutrína sú skutočne pred svetlom o mikrosekundu, ale je to len dôvod na dôkladné meranie všetkých dĺžok káblov, rýchlosti odozvy zariadení, elektronických oneskorení atď. Táto opätovná kontrola bola vykonaná a ukázalo sa, že kompenzuje „referenčný“ krútiaci moment o 988 ns. Ukazuje sa teda, že neutrínový signál v skutočnosti predbehne referenčný signál, ale len o približne 60 nanosekúnd. Z hľadiska rýchlosti neutrín to zodpovedá prekročeniu rýchlosti svetla približne o 0,0025 %.

Chybu tohto merania odhadli autori analýzy na 10 nanosekúnd, čo zahŕňa štatistické aj systematické chyby. Autori teda tvrdia, že „vidia“ superluminálny pohyb neutrín na štatistickej úrovni spoľahlivosti šesť štandardné odchýlky.

Rozdiel medzi výsledkami a očakávaniami o šesť štandardných odchýlok je už dosť veľký a v časticovej fyzike sa nazýva veľkým slovom „objav“. Toto číslo však treba chápať správne: znamená len pravdepodobnosť štatistické kolísanie údajov je veľmi malé, ale nenaznačuje to, aká spoľahlivá je technika spracovania údajov a ako dobre fyzici zohľadnili všetky inštrumentálne chyby. Koniec koncov, v časticovej fyzike existuje veľa príkladov, kde nezvyčajné signály neboli potvrdené inými experimentmi s mimoriadne vysokou štatistickou istotou.

Čomu protirečia nadsvetelné neutrína?

Na rozdiel od všeobecného presvedčenia, špeciálna relativita sama o sebe nezakazuje existenciu častíc pohybujúcich sa nadsvetelnou rýchlosťou. Pre takéto častice (všeobecne sa nazývajú „tachyony“) je však limitná aj rýchlosť svetla, ale iba zdola – nemôžu sa pohybovať pomalšie ako ona. V tomto prípade je závislosť energie častíc od rýchlosti inverzná: čím je energia vyššia, tým je rýchlosť tachyónov bližšie k rýchlosti svetla.

Oveľa viac vážne problémy začať v kvantovej teórii poľa. Táto teória nahrádza kvantovú mechaniku, pokiaľ ide o kvantové častice s vysokými energiami. V tejto teórii častice nie sú body, ale relatívne povedané zrazeniny hmotného poľa a nemožno ich posudzovať oddelene od poľa. Ukazuje sa, že tachyóny znižujú energiu poľa, čo znamená, že robia vákuum nestabilným. Potom je výhodnejšie, aby sa prázdnota spontánne rozpadla obrovské číslo tieto častice, a preto je jednoducho zbytočné uvažovať o pohybe jedného tachyónu v obyčajnom prázdnom priestore. Môžeme povedať, že tachyón nie je častica, ale nestabilita vákua.

V prípade tachyon-fermiónov je situácia o niečo komplikovanejšia, ale aj tam vznikajú porovnateľné ťažkosti, ktoré bránia vytvoreniu samokonzistentnej tachyonovej kvantovej teórie poľa, vrátane bežnej teórie relativity.

To však tiež nie je posledné slovo teoreticky. Tak ako experimentalisti merajú všetko, čo sa zmerať dá, aj teoretici testujú všetky možné hypotetické modely, ktoré nie sú v rozpore s dostupnými údajmi. Ide najmä o teórie, v ktorých je povolená malá, zatiaľ nepovšimnutá odchýlka od postulátov teórie relativity – napríklad samotná rýchlosť svetla môže byť premennou hodnotou. Takéto teórie zatiaľ nemajú priamu experimentálnu podporu, ale ešte nie sú uzavreté.

Tento stručný náčrt teoretických možností možno zhrnúť takto: hoci je v niektorých teoretických modeloch možný nadsvetelný pohyb, zostávajú čisto hypotetickými konštruktmi. Všetky dnes dostupné experimentálne údaje sú opísané štandardnými teóriami bez superluminálneho pohybu. Ak by sa to teda spoľahlivo potvrdilo aspoň pre niektoré častice, kvantová teória poľa by sa musela radikálne prerobiť.

Mal by byť výsledok OPERA považovaný za „prvý znak“ v tomto zmysle? Ešte nie. Azda najdôležitejším dôvodom skepsy zostáva fakt, že výsledok OPERA nesúhlasí s inými experimentálnymi údajmi o neutrínach.

Po prvé, počas slávnej explózie supernovy SN1987A boli zaznamenané aj neutrína, ktoré dorazili niekoľko hodín pred svetelným impulzom. To neznamená, že neutrína sa pohybovali rýchlejšie ako svetlo, ale iba odráža skutočnosť, že neutrína sú emitované skôr pri kolapse jadra supernovy ako svetlo. Keďže sa však neutrína a svetlo po cestovaní 170 tisíc rokov nerozchádzali o viac ako niekoľko hodín, znamená to, že ich rýchlosti sú veľmi blízko a nelíšia sa o viac ako miliardtiny. Experiment OPERA ukazuje tisíckrát väčší nesúlad.

Tu, samozrejme, môžeme povedať, že neutrína produkované počas výbuchov supernov a neutrína z CERN-u sa veľmi líšia v energii (niekoľko desiatok MeV v supernovách a 10–40 GeV v opísanom experimente) a rýchlosť neutrína sa mení v závislosti od energie. . Táto zmena však v tomto prípade funguje „nesprávnym“ smerom: koniec koncov, čím vyššia je energia tachyónov, tým by sa ich rýchlosť mala približovať rýchlosti svetla. Samozrejme, aj tu môžeme prísť s nejakou modifikáciou tachyonovej teórie, v ktorej by táto závislosť bola úplne iná, ale v tomto prípade budeme musieť diskutovať o „dvojitom hypotetickom“ modeli.

Ďalej z množstva experimentálnych údajov o osciláciách neutrín získaných v posledných rokoch vyplýva, že hmotnosti všetkých neutrín sa navzájom líšia iba zlomkami elektronvoltu. Ak je výsledok OPERA vnímaný ako prejav nadsvetelného pohybu neutrín, potom druhá mocnina hmotnosti aspoň jedného neutrína bude rádovo –(100 MeV) 2 (záporná štvorcová hmotnosť je matematickým prejavom skutočnosť, že častica sa považuje za tachyón). Potom si to musíme priznať Všetky typy neutrín sú tachyóny a majú približne rovnakú hmotnosť. Na druhej strane, priame meranie hmotnosť neutrín v beta rozpade jadier trícia ukazuje, že hmotnosť neutrína (v absolútnej hodnote) by nemala presiahnuť 2 elektronvolty. Inými slovami, nebude možné všetky tieto údaje navzájom zosúladiť.

Záver z toho možno vyvodiť nasledovný: deklarovaný výsledok spolupráce OPERA sa dá len ťažko zaradiť do akýchkoľvek, aj tých najexotickejších teoretických modelov.

Čo bude ďalej?

Vo všetkých veľkých spoluprácach v časticovej fyzike je bežnou praxou, že každú špecifickú analýzu vykoná malá skupina účastníkov a až potom sa výsledky predložia na všeobecnú diskusiu. V tomto prípade bola táto fáza zjavne príliš krátka, v dôsledku čoho nie všetci účastníci spolupráce súhlasili s podpisom článku (úplný zoznam zahŕňa 216 účastníkov experimentu, ale predtlač má len 174 autorov). Preto sa v blízkej budúcnosti zrejme v rámci spolupráce vykoná mnoho dodatočných kontrol a až potom bude článok odoslaný do tlače.

Samozrejme, teraz môžeme očakávať prúd teoretických prác s rôznymi exotickými vysvetleniami tohto výsledku. Kým však uvedený výsledok nie je spoľahlivo dvojnásobne skontrolovaný, nemožno ho považovať za plnohodnotný objav.

Hornú hranicu rýchlosti poznajú aj školáci: keď spojil hmotu a energiu so známym vzorcom E = mc 2, ešte na začiatku dvadsiateho storočia poukázal na zásadnú nemožnosť, aby sa čokoľvek s hmotou pohybovalo v priestore rýchlejšie ako rýchlosť. svetla vo vákuu. Táto formulácia však už obsahuje medzery, ktoré môžu niektoré fyzikálne javy a častice obísť. Aspoň na javy, ktoré teoreticky existujú.

Kvantová teleportácia

Stav: aktívne sa rozvíja

Živé stvorenie je dobrým príkladom technológie, ktorá je teoreticky prípustná, ale prakticky, zdá sa, nie je nikdy realizovateľná. Ale ak hovoríme o teleportácii, teda okamžitom pohybe malých predmetov, a ešte viac častíc, z jedného miesta na druhé, je to celkom možné. Aby sme si úlohu zjednodušili, začnime niečím jednoduchým – časticami.

Zdá sa, že budeme potrebovať zariadenia, ktoré (1) budú kompletne pozorovať stav častice, (2) prenesú tento stav rýchlejšie ako rýchlosť svetla, (3) obnovia pôvodný.

V takejto schéme sa však ani prvý krok nedá úplne zrealizovať. Heisenbergov princíp neurčitosti ukladá neprekonateľné obmedzenia na presnosť, s akou možno „spárované“ parametre častice merať. Napríklad, čím lepšie poznáme jeho hybnosť, tým horšie poznáme jeho súradnice a naopak. Dôležitou vlastnosťou kvantovej teleportácie je však to, že v skutočnosti nie je potrebné merať častice, rovnako ako nie je potrebné nič rekonštruovať – stačí získať pár zapletených častíc.

Napríklad na prípravu takýchto zapletených fotónov budeme potrebovať osvetliť nelineárny kryštál laserovým žiarením určitej vlnovej dĺžky. Potom sa časť prichádzajúcich fotónov rozpadne na dva zapletené – nevysvetliteľne spojené, takže akákoľvek zmena stavu jedného okamžite ovplyvní stav druhého. Toto spojenie je skutočne nevysvetliteľné: mechanizmy kvantového zapletenia zostávajú neznáme, hoci samotný jav bol a je neustále demonštrovaný. Toto je ale jav, v ktorom sa dá naozaj ľahko zmiasť – stačí dodať, že pred meraním žiadna z týchto častíc nemá požadovanú charakteristiku a bez ohľadu na to, aký výsledok získame meraním prvej, stav druhej bude čudne korelujú s naším výsledkom .

Bob, žiaľ, presne nevie, ako jeho fotón reaguje na správanie Aliceho fotónu: aby to pochopil, musí počkať, kým pošle výsledky svojich meraní bežnou poštou, nie rýchlejšou ako rýchlosť svetla. Preto cez takýto kanál nebude možné prenášať žiadne informácie, ale faktom zostáva. Teleportovali sme stav jedného fotónu. Aby sme sa presunuli k ľuďom, zostáva už len prispôsobiť technológiu tak, aby pokryla každú časticu len 7000 biliónov biliónov atómov nášho tela – zdá sa, že od tohto prelomu nás delí už len večnosť.

Vavilov-Čerenkovov efekt

Stav: dlho používaný

V skutočnosti hovorí len o rýchlosti svetla vo vákuu. V iných priehľadných médiách sa svetlo značne spomaľuje, v dôsledku čoho možno pozorovať lom svetla na ich hranici so vzduchom. Index lomu skla je 1,49, čo znamená, že fázová rýchlosť svetla v ňom je 1,49-krát menšia a napríklad diamant má index lomu 2,42 a rýchlosť svetla je v ňom znížená o viac ako polovicu. Nič nebráni iným časticiam lietať rýchlejšie ako svetelné fotóny.

Čoskoro bolo rovnaké správanie objavené vo všetkých ostatných celkom čistých a priehľadných kvapalinách a následne bolo Čerenkovovo žiarenie zaznamenané aj hlboko v oceánoch. Samozrejme, fotóny svetla z povrchu sem naozaj nedosiahnu. Ale ultrarýchle častice, ktoré vyletujú z malých množstiev rozpadajúcich sa rádioaktívnych častíc, z času na čas vytvoria žiaru, možno prinajmenšom umožňujúcu miestnym obyvateľom vidieť.

Bubliny a diery

Mimochodom, podľa nových teórií sú takéto červie diery akýmsi časopriestorovým ekvivalentom už známeho kvantového fenoménu zapletenia. Vo všeobecnosti ich existencia nie je v rozpore so žiadnymi dôležitými konceptmi modernej fyziky, vrátane. Ale na udržanie takéhoto tunela v štruktúre vesmíru bude potrebné niečo, čo sa len málo podobá skutočnej vede – hypotetická „exotická hmota“, ktorá má negatívnu hustotu energie. Inými slovami, musí to byť ten druh hmoty, ktorý spôsobuje gravitačné... odpudzovanie. Je ťažké si predstaviť, že tento exotický druh bude niekedy nájdený, tým menej skrotený.

Stav: od fantastického po teoretický

Fotóny sú častice bez hmotnosti, ako niektoré iné: ich hmotnosť v pokoji je nulová a aby úplne nezmizli, sú nútené sa stále pohybovať a vždy rýchlosťou svetla. Niektoré teórie však naznačujú existenciu oveľa exotickejších častíc – tachyónov. Ich hmotnosť, ktorá sa objavuje v našom obľúbenom vzorci E = mc 2, nie je daná prvočíslom, ale imaginárnym číslom vrátane špeciálnej matematickej zložky, ktorej druhá mocnina dáva záporné číslo. Je to veľmi užitočná vlastnosť a autori nášho obľúbeného televízneho seriálu „Star Trek“ vysvetlili fungovanie svojho fantastického motora práve „využitím energie tachyónov“.

Rýchlosť temnoty

Stav: filozofický

Filozoficky povedané, tma je jednoducho neprítomnosť svetla a ich rýchlosť by mala byť rovnaká. Ale premýšľajte opatrnejšie: tma môže nadobudnúť podobu, ktorá sa pohybuje oveľa rýchlejšie. Názov tohto formulára je tieň. Predstavte si, že prstami ukazujete siluetu psa na protiľahlej stene. Lúč z baterky sa rozchádza a tieň vašej ruky je oveľa väčší ako samotná ruka. Najmenší pohyb prsta stačí na to, aby sa jeho tieň na stene posunul o citeľnú vzdialenosť. Čo ak vrhneme tieň na Mesiac? Alebo na pomyselnú obrazovku ešte ďalej?...