Nedavni popis najboljih 10 priča iz magazina Space Magazine iz 2010. godine sadržavao je priču Brže od otkrivenih pulsa svjetlosti - što je daljnjim čitanjem postalo jasno da pojava koja se proučava nije baš tačna kreće brže od svjetlosti.
U svakom slučaju, to me je potaknulo da potražim različite načine na koje bi se moglo stvoriti prividno superluminalno gibanje, dijelom kako bih se uvjerio da dno nije ispalo iz fizike relativnosti, a dijelom da vidim mogu li se te stvari na odgovarajući način objasniti na običnom engleskom. Evo ...
1) Uzroci i posljedice iluzija
Priča brže od svjetlosnog pulsa u osnovi je o hipotetičkim svjetlosnim granama - koje su pomalo slične zvučnim granama, gdje to nije zvučni bum, već izvor zvuka koji prelazi brzinu zvuka - tako da se pojedinačni zvučni impulsi spajaju u tvorbu jedan udarni val koji se kreće brzinom zvuka.
E sad, događa li se nešto slično sa svjetlošću iz pulsara, ostaje tema rasprave, ali jedan od zagovornika modela učinak je pokazao u laboratoriji - pogledajte ovaj znanstveni američki blog.
Ono što morate učiniti je organizirati liniju žarulja koje se nezavisno aktiviraju. Dovoljno je jednostavno da ih aktivirate u redoslijedu - prvo 1, zatim 2, zatim 3 itd. - i možete nastaviti smanjivati vremensko kašnjenje između svakog ispaljivanja sve dok ne dođe do situacije u kojoj žarulja 2 gori nakon žarulje 1 u manje vremena nego svjetlost bi trebala prijeći udaljenost između žarulja 1 i 2. To je stvarno trik - uistinu nema uzročne veze između žarulja koje pucaju - ali izgleda kao da se slijedio niz akcija (prvo 1, zatim 2, zatim 3 itd.) brže od svjetlosti kroz red žarulja. Ova iluzija je primjer prividnog superluminalnog gibanja.
Postoji niz mogućih scenarija zašto superluminalni meksički val sinhrotronskog zračenja može proizlaziti iz različitih točkastih izvora oko brzo rotirajuće neutronske zvijezde unutar intenzivnog magnetskog polja. Sve dok emanacije iz ovih točkastih izvora nisu uzročno povezane, ovaj ishod ne krši fiziku relativnosti.
2) pravljenje svjetlosti brže od svjetlosti
Možete stvoriti prividno superluminalno gibanje svjetlosti samim manipuliranjem njegove valne duljine. Ako foton smatramo valnim paketom, taj se valni paket može linearno rastezati tako da vodeći rub vala stiže na odredište brže, budući da je gurnut ispred ostatka vala - što znači da putuje brže od svjetlosti ,
Međutim, fizička priroda „vodećeg ruba valnog paketa“ nije jasna. Cijeli valni paket ekvivalentan je jednom fotonu - a prednji rub ispruženog valovnog paketa ne može sadržavati nikakve značajne informacije. Doista, ako se ispruži i oslabi, on se može razlikovati od pozadinske buke.
Također ovaj trik zahtijeva da se svjetlost kreće kroz vatrostalni medij, a ne kroz vakuum. Ako ste zainteresirani za tehničke detalje, možete napraviti faznu brzinu ili grupnu brzinu brži od c (brzina svjetlosti u vakuumu) - ali ne brzina signala. U svakom slučaju, budući da se informacije (ili foton kao cjelovita jedinica) ne kreću brže od svjetlosti, fizika relativnosti se ne krši.
3) Izbacivanje medija na dobitke
Možete oponašati dramatičnije superluminalno kretanje kroz pojačani medij gdje vodeći rub svjetlosnog impulsa potiče emitiranje novog impulsa na krajnjem kraju pojačanog medija - kao da svjetlosni impuls udara u jedan kraj Newtonove kolijevke i novi puls. projicira se s drugog kraja. Ako želite vidjeti laboratorij, pokušajte ovdje. Iako se čini da svjetlost preskače jaz vrhunski, u stvari je to novi svjetlosni puls koji se pojavljuje na drugom kraju - i još uvijek se kreće standardnom brzinom svjetlosti.
4) Relativistička mlazna iluzija
Ako aktivna galaksija, poput M87, istiskuje mlaz pregrijane plazme koja se kreće brzinom svjetlosti - a mlaz je približno usklađen s vašim vidnim poljem sa Zemlje - možete se zavarati da mislite da se njegov sadržaj brže kreće nego svjetlost.
Ako je taj mlaz dugačak 5000 svjetlosnih godina, trebalo bi mu najmanje 5000 godina da išta u njemu pređe tu udaljenost od 5000 svjetlosnih godina. Fotonu koji emitira čestica mlaznog materijala u točki A blizu početka mlaza zaista će trebati 5000 godina da dođete do vas. Ali u međuvremenu, čestica mlaznog materijala i dalje se kreće prema vama gotovo jednako brzo kao i taj foton. Dakle, kada čestica emitira drugi foton u točki B, točki blizu vrha mlaza - taj drugi foton doći će do vašeg oka za mnogo manje od 5000 godina nakon prvog fotona, iz točke A. To će vam stvoriti dojam da čestica je prešla 5000 svjetlosnih godina od točke A do B u mnogo manje od 5000 godina. Ali to je samo optička iluzija - fizika relativnosti ostaje neizvjesna.
5) Nepoznato superluminalno gibanje
Sasvim je moguće da se predmeti izvan horizonta promatranog svemira udaljavaju od našeg položaja brže od brzine svjetlosti - kao posljedica kumulativnog širenja svemira, zbog čega se čini da se daleke galaksije udaljavaju brže od bliskih galaksija. Ali kako svjetlost iz hipotetičkih objekata izvan promatranog horizonta nikada neće doseći Zemlju, njihovo postojanje je nepoznato izravnim promatranjem sa Zemlje - i ne predstavlja kršenje fizike relativnosti.
I na kraju, pojam rane kozmičke inflacije, koji također uključuje širenje prostora-vremena, a ne kretanja unutar prostora-vremena, nije toliko nepoznat, koliko teorijski, pa tako ni kršenja.
Druge stvari…
Nisam siguran da je gore navedeno iscrpni popis i namjerno sam izostavio druge teorijske prijedloge poput kvantnog zapletanja i Alcubierre-ove warp pogone. Bilo koji od ovih, ako stvaran, moglo bi narušiti fiziku relativnosti - pa možda to treba razmotriti s višom razinom skepse.
