Nesenajā kosmosa žurnāla 2010. gada desmit labāko stāstu sarakstā bija ietverts stāsts Ātrāk nekā atklāti gaismas pulsāri - kas tālāk lasot ļāva saprast, ka pētāmā parādība nebija precīza pārvietojas ātrāk nekā gaisma.
Jebkurā gadījumā tas pamudināja man meklēt dažādus veidus, kā varētu rasties šķietama superluminal kustība, daļēji pārliecinot sevi, ka dibens nav izkritis no relativitātes fizikas, un daļēji lai pārliecinātos, vai šīs lietas var pietiekami izskaidrot vienkāršā angļu valodā. Šeit iet ...
1) Cēloņu un seku ilūzijas
Ātrāks nekā gaismas impulsa sižets būtībā ir par hipotētiskām gaismas strēlēm - kas nedaudz atgādina skaņas strēles, kur skaņas ātrumu pārsniedz nevis skaņas uzplaukums, bet gan skaņas avots - tā, ka atsevišķi skaņas impulsi saplūst, veidojot viens triecienvilnis, kas pārvietojas ar skaņas ātrumu.
Tagad tas, vai kaut kas līdzīgs notiek ar pulsatora gaismu, joprojām ir diskusiju jautājums, bet viens no modeļa atbalstītājiem ir parādījis efektu laboratorijā - skatiet šo zinātniskā amerikāņu emuāra ierakstu.
Tas, ko jūs darāt, ir sakārtot neatkarīgi ieslēgtu spuldžu līniju. Tas ir pietiekami viegli, lai tos aizdegtu secīgi - vispirms 1, pēc tam 2, pēc tam 3 utt., Un jūs varat turpināt samazināt laika aizkavēšanos starp katru aizdedzināšanu, līdz rodas situācija, kad 2. spuldze pēc 1. spuldzes izšaujas mazāk laika nekā gaismai būtu jānovieto attālums starp 1. un 2. spuldzi. Tas ir tikai triks - starp spuldzēm nerodas cēloņsakarība - bet izskatās, ka būtu pārvietota darbību virkne (vispirms 1, tad 2, tad 3 utt.) ātrāk nekā gaisma visā sīpolu rindā. Šī ilūzija ir acīmredzamas superluminal kustības piemērs.
Pastāv virkne iespējamo scenāriju, kāpēc Meksikas superluminālais sinhrotrona starojuma vilnis var izplūst no dažādiem punktu avotiem ap strauji rotējošu neitronu zvaigzni intensīva magnētiskā lauka apstākļos. Kamēr emanācijas no šiem punktveida avotiem nav cēloņsakarībā saistītas, šis iznākums nepārkāpj relativitātes fiziku.
2) Gaismas iegūšana ātrāk nekā gaisma
Jūs pats varat radīt acīmredzamu gaismas superluminal kustību, manipulējot ar tā viļņa garumu. Ja mēs uzskatām fotonu par viļņu paketi, tad viļņu paketi var izstiepties lineāri tā, lai viļņa priekšējā mala ātrāk nonāktu galapunktā, jo tas tiek izvirzīts priekšā viļņa atlikušajai daļai - tas nozīmē, ka tas pārvietojas ātrāk nekā gaisma .
Tomēr “viļņu paketes priekšējās malas” fiziskais raksturs nav skaidrs. Visa viļņu pakete ir līdzvērtīga vienam fotonam - un izstieptas viļņu paketes priekšējā mala nevar saturēt būtisku informāciju. Patiešām, izstiepts un novājināts, tas var kļūt neatšķirams no fona trokšņa.
Arī šī viltība prasa, lai gaisma virzītos caur refrakcijas līdzekli, nevis vakuumu. Ja jūs interesē tehniskās detaļas, fāzes ātrumu vai grupas ātrumu varat padarīt ātrāku par c (gaismas ātrumu vakuumā), bet ne signāla ātrumu. Jebkurā gadījumā, tā kā informācija (vai fotons kā pilnīga vienība) nepārvietojas ātrāk par gaismu, relativitātes fizika netiek pārkāpta.
3) Iegūt labumu no medijiem
Jūs varat imitēt dramatiskākas superluminal kustības caur pastiprināšanas vidi, kur gaismas impulsa priekšējā mala stimulē jauna impulsa izstarošanu pastiprināšanas vides tālākajā galā - it kā gaismas impulss nonāktu Ņūtona šūpuļa un jaunā impulsa galā. tiek projicēts no otra gala. Ja vēlaties redzēt laboratorijas iestatījumus, izmēģiniet šeit. Kaut arī gaisma šķiet, ka sprauga lec virsluminiski, patiesībā tas ir jauns gaismas impulss, kas parādās otrā galā - un joprojām pārvietojas tikai ar standarta gaismas ātrumu.
4) relativistiskā strūklas ilūzija
Ja aktīvā galaktika, piemēram, M87, izstumj pārkarsētas plazmas strūklu, kas pārvietojas tuvu gaismas ātrumam - un strūkla ir aptuveni saskaņota ar jūsu redzes līniju no Zemes - jūs varat apmānīt, domājot, ka tās saturs pārvietojas ātrāk nekā gaisma.
Ja šī strūkla ir 5000 gaismas gadu gara, vajadzētu vismaz 5000 gadus, kamēr kaut kas tajā šķērso šo 5000 gaismas gadu attālumu. Fotonam, ko izstaro reaktīvo materiālu daļiņa A punktā netālu no strūklas sākuma, patiešām vajadzēs 5000 gadus. Bet tikmēr reaktīvo materiālu daļiņas turpina virzīties pret jums gandrīz tikpat ātri kā šis fotons. Tātad, kad daļiņa izstaro citu fotonu vietā B, punktā, kas atrodas netālu no strūklas galiņa, otrais fotons nonāks jūsu acī daudz mazāk nekā 5000 gadu laikā pēc pirmā fotona no punkta A. Tas jums radīs iespaidu, ka daļiņa šķērsoja 5000 gaismas gadus no punktiem A līdz B daudz mazāk nekā 5000 gadu laikā. Bet tā ir tikai optiska ilūzija - relativitātes fizika paliek neatrisināta.
5) Nezināma superluminal kustība
Pilnīgi iespējams, ka objekti, kas atrodas ārpus novērojamā Visuma horizonta, attālinās no mūsu stāvokļa ātrāk nekā gaismas ātrums - Visuma kumulatīvās izplešanās rezultātā, kas liek attālām galaktikām šķist ātrāk nekā tuvām galaktikām. Bet, tā kā gaisma no hipotētiskiem objektiem, kas atrodas ārpus novērojamā horizonta, nekad nesasniegs Zemi, to esamība nav zināma, veicot tiešu novērošanu no Zemes, un tas nenozīmē relativitātes fizikas pārkāpumu.
Visbeidzot, ne tik daudz nezināms, cik teorētisks ir agrīnās kosmiskās inflācijas jēdziens, kas ietver arī telpas-laika paplašināšanos, nevis kustību telpā-laikā - tātad arī tur nav nekādu pārkāpumu.
Citas lietas…
Es neesmu pārliecināts, ka iepriekš minētais ir izsmeļošs saraksts, un es apzināti esmu izlaidis citus teorētiskus priekšlikumus, piemēram, kvantu saķeri un Alcubierre velku piedziņu. Jebkurš no šiem, ja īsts, neapšaubāmi pārkāptu relativitātes fiziku - tāpēc, iespējams, tas jāapsver ar augstāku skepsi.
