Niedawna lista 10 najlepszych artykułów z czasopisma Space Magazine z 2010 r. Zawierała historię Szybciej niż odkryte Pulsary świetlne - która przy dalszym czytaniu wyjaśniła, że badane zjawisko nie było dokładnie w ruchu szybszy niż światło.
W każdym razie skłoniło mnie to do poszukiwania różnych sposobów generowania pozornego ruchu nadświetlnego, częściowo po to, by się upewnić, że dno nie wypadło z fizyki względności, a częściowo po to, aby sprawdzić, czy te rzeczy można odpowiednio wyjaśnić zwykłym angielskim. Tutaj idzie…
1) Złudzenia przyczynowo-skutkowe
Historia szybszych niż pulsar świetlnych polega zasadniczo na hipotetycznych boomach świetlnych - które są trochę jak boomy dźwiękowe, w których to nie boom dźwiękowy, ale źródło dźwięku przewyższa prędkość dźwięku - tak, że poszczególne impulsy dźwiękowe łączą się, tworząc pojedyncza fala uderzeniowa poruszająca się z prędkością dźwięku.
To, czy coś takiego naprawdę dzieje się ze światłem pulsarów, pozostaje przedmiotem dyskusji, ale jeden z zwolenników tego modelu wykazał efekt w laboratorium - zobacz ten wpis na blogu Scientific American.
Twoim zadaniem jest ułożenie linii żarówek, które są wyzwalane niezależnie. Łatwo jest sprawić, by strzelały kolejno - najpierw 1, potem 2, potem 3 itd. - i możesz dalej zmniejszać opóźnienie między każdym wystrzeleniem, aż pojawi się sytuacja, w której żarówka 2 odpala po żarówce 1 w czasie krótszym niż światło musiałoby przebyć odległość między żarówkami 1 i 2. To naprawdę sztuczka - nie ma związku przyczynowego między strzelaniem żarówek - ale wygląda na to, że przesunęła się sekwencja działań (najpierw 1, potem 2, potem 3 itd.) szybciej niż światło w rzędzie żarówek. Ta iluzja jest przykładem pozornego ruchu nadświetlnego.
Istnieje szereg możliwych scenariuszy wyjaśniających, dlaczego superluminalna meksykańska fala promieniowania synchrotronowego może emanować z różnych źródeł punktowych wokół szybko obracającej się gwiazdy neutronowej w intensywnym polu magnetycznym. Tak długo, jak emanacje z tych źródeł punktowych nie są przyczynowo powiązane, wynik ten nie narusza fizyki względności.
2) Tworzenie światła szybciej niż światło
Możesz wytworzyć pozorny superluminalny ruch samego światła, manipulując jego długością fali. Jeśli weźmiemy pod uwagę foton jako pakiet falowy, pakiet ten można rozciągnąć liniowo, aby krawędź wiodąca fali dotarła do miejsca przeznaczenia szybciej, ponieważ jest przesuwana przed pozostałą część fali - co oznacza, że podróżuje szybciej niż światło .
Jednak fizyczny charakter „wiodącej krawędzi pakietu falowego” nie jest jasny. Cały pakiet fal jest równoważny jednemu fotonowi - a krawędź wiodąca rozciągniętego pakietu fal nie może przenosić żadnych istotnych informacji. Rzeczywiście, po rozciągnięciu i osłabieniu może stać się nie do odróżnienia od szumu tła.
Również ta sztuczka wymaga, aby światło przepływało przez ośrodek refrakcyjny, a nie próżnię. Jeśli interesują Cię szczegóły techniczne, możesz zwiększyć prędkość fazową lub prędkość grupową szybciej niż c (prędkość światła w próżni) - ale nie prędkość sygnału. W każdym razie, ponieważ informacja (lub foton jako kompletna jednostka) nie porusza się szybciej niż światło, fizyka względności nie jest naruszana.
3) Pierwsze kroki w zdobywaniu mediów
Można naśladować bardziej dramatyczny ruch nadświetlny przez ośrodek wzmocnienia, w którym krawędź wiodąca impulsu światła stymuluje emisję nowego impulsu na drugim końcu ośrodka wzmocnienia - tak jakby impuls światła uderzył w jeden koniec Kołyski Newtona i nowy impuls jest rzutowany z drugiego końca. Jeśli chcesz zobaczyć konfigurację laboratoryjną, spróbuj tutaj. Chociaż wydaje się, że światło przeskakuje szczelinę w superluminacji, w rzeczywistości jest to nowy impuls świetlny pojawiający się na drugim końcu - i wciąż poruszający się ze standardową prędkością światła.
4) Relatywistyczna iluzja odrzutowa
Jeśli aktywna galaktyka, taka jak M87, wypycha strumień przegrzanej plazmy poruszającej się z prędkością zbliżoną do prędkości światła - a strumień jest z grubsza ustawiony w linii z twoją linią wzroku z Ziemi - możesz oszukać się, że jego zawartość porusza się szybciej niż światło.
Jeśli ten strumień ma 5000 lat świetlnych, to powinno minąć co najmniej 5000 lat, zanim cokolwiek w nim znajdzie się w odległości 5000 lat świetlnych. Foton emitowany przez cząsteczkę materiału odrzutowego w punkcie A w pobliżu startu odrzutowca naprawdę zajmie ci 5000 lat. Ale tymczasem cząsteczka materiału odrzutowego nadal zbliża się do ciebie prawie tak szybko jak ten foton. Więc kiedy cząstka emituje kolejny foton w punkcie B, punkt w pobliżu końca strumienia - ten drugi foton dotrze do twojego oka w znacznie mniej niż 5000 lat po pierwszym fotonie, z punktu A. To sprawi wrażenie, że cząstka przepłynęła 5000 lat świetlnych z punktów A do B w czasie znacznie krótszym niż 5000 lat. Ale to tylko złudzenie optyczne - fizyka względności pozostaje nieskażona.
5) Niepoznawalny ruch nadświetlny
Jest całkiem możliwe, że obiekty poza horyzontem obserwowalnego wszechświata oddalają się od naszej pozycji szybciej niż prędkość światła - w wyniku skumulowanej ekspansji wszechświata, która sprawia, że odległe galaktyki wydają się oddalać szybciej niż galaktyki bliskie. Ale ponieważ światło z hipotetycznych obiektów poza obserwowalnym horyzontem nigdy nie dociera do Ziemi, ich istnienie jest nie do poznania przez bezpośrednią obserwację z Ziemi - i nie stanowi naruszenia fizyki względności.
I na koniec, nie tyle niepoznawalne, co teoretyczne jest pojęcie wczesnej kosmicznej inflacji, która obejmuje również ekspansję czasoprzestrzeni, a nie ruch w czasoprzestrzeni - więc nie ma tu również żadnych naruszeń.
Inne rzeczy…
Nie jestem pewien, czy powyższa lista jest wyczerpująca i celowo pominąłem inne teoretyczne propozycje, takie jak splątanie kwantowe i napęd warp Alcubierre. Oba z nich, jeśli real, prawdopodobnie naruszyłby fizykę względności - więc być może trzeba to rozważyć z większym sceptycyzmem.
