Mis saab olla kiirem kui valguse kiirus. Kas leitud osakesed, mis liiguvad valguse kiirusest kiiremini? SS-i liikumise keerulised juhtumid

Nagu teate, liiguvad footonid, valguse osakesed, millest see koosneb, valguse kiirusel. Spetsiaalne relatiivsusteooria aitab meid selles küsimuses.

Ulmefilmides lendavad tähtedevahelised kosmoselaevad eranditult peaaegu valguse kiirusel. Tavaliselt on see ulmekirjanike nn hüperkiirus. Nii kirjanikud kui ka filmirežissöörid kirjeldavad ja näitavad teda meile üsna ühtemoodi. kunstiline seade. Enamasti tõmbavad kangelased selleks, et laev saaks kiiresti löögi teha, juhtnuppu ja sõidukit kiireneb hetkega, kiirendades kõrvulukustava popiga peaaegu valguse kiiruseni. Tähed, mida vaataja näeb üle laeva parda, esmalt värelevad ja sirutuvad seejärel joontena täielikult välja. Kuid kas need tähed tõesti ülikiirelt kosmoselaeva akendes välja näevad? Teadlased ütlevad, et ei. Tegelikkuses näeksid laeva reisijad rivis olevate tähtede asemel vaid heledat ketast.

Kui objekt liigub peaaegu valguse kiirusel, võib see näha Doppleri efekti. Füüsikas nimetatakse nii sageduse ja lainepikkuse muutumist vastuvõtja kiirest liikumisest. Laevalt vaataja ees vilkuvate tähtede valguse sagedus suureneb nii palju, et see nihkub nähtavast piirkonnast spektri röntgeniossa. Tundub, et tähed kaovad! Samal ajal jääb reliikvia elektromagnetkiirguse pikkus pärast suur pauk. Taustkiirgus muutub nähtavaks ja paistab heleda kettana, mis servadest tuhmub.

Kuid milline näeb maailm välja valguse kiirust saavutava objekti küljelt? Nagu teate, liiguvad footonid, valgusosakesed, millest see koosneb, sellise kiirusega. Spetsiaalne relatiivsusteooria aitab meid selles küsimuses. Selle järgi, kui objekt liigub valguse kiirusel meelevaldselt pikka aega, võrdub selle objekti liikumisele kuluv aeg nulliga. Lihtsamalt öeldes, kui liigute valguse kiirusel, siis on võimatu teha ühtegi tegevust, nagu vaatlemine, nägemine, nägemine jne. Valguse kiirusel liikuv objekt ei näe tegelikult midagi.

Footonid liiguvad alati valguse kiirusel. Nad ei raiska aega kiirendamisele ja aeglustamisele, nii et kogu nende elu kestab nende jaoks nulli. Kui me oleksime footonid, siis meie sünni- ja surmahetked langeksid kokku ehk me lihtsalt ei saaks aru, et maailm üldse eksisteerib. Väärib märkimist, et kui objekt kiirendab valguse kiiruseni, siis muutub selle kiirus kõigis võrdlusraamides võrdseks valguse kiirusega. Siin on selline fotofüüsika. Spetsiaalset relatiivsusteooriat rakendades võime järeldada, et valguse kiirusel liikuva objekti puhul on kogu maailm näib lõpmatult lamedana ja kõik selles toimuvad sündmused leiavad aset ühel ajahetkel.

Kuid selgus, et see on võimalik; nüüd usuvad nad, et me ei suuda kunagi liikuda valgusest kiiremini ... "Kuid tegelikult pole tõsi, et keegi kunagi uskus, et helist kiiremini on võimatu reisida. Ammu enne ülehelikiirusega lennukite ilmumist oli see juba teada et kuulid lendavad kiiremini kui heli. juhitudülehelikiirusega lend ja see oli viga. SS-i liikumine on hoopis teine asi. Algusest peale oli selge, et ülehelikiirusel lendu takistavad tehnilised probleemid, mis tuli lihtsalt lahendada. Kuid on täiesti ebaselge, kas SS-i liikumist takistavad probleemid saavad kunagi lahendatud. Relatiivsusteoorial on selle kohta palju öelda. Kui SS-reis või isegi signaali edastamine on võimalik, rikutakse põhjuslikku seost ja sellest tulenevad täiesti uskumatud järeldused.

Kõigepealt käsitleme lihtsaid CC liikumise juhtumeid. Me mainime neid mitte sellepärast, et need oleksid huvitavad, vaid sellepärast, et nad kerkivad STS-liikumise aruteludes ikka ja jälle esile ja seetõttu tuleb nendega tegeleda. Seejärel arutame, millised on meie arvates STS-i liikumise või suhtluse keerulised juhtumid, ja kaalume mõningaid vastuargumente. Lõpuks kaalume kõige tõsisemaid oletusi tegeliku STS-i liikumise kohta.

Lihtne SS-käik

1. Tšerenkovi kiirguse fenomen

Üks viis valgusest kiiremini liikumiseks on esmalt valgust ennast aeglustada! :-) Vaakumis liigub valgus kiirusega c ja see väärtus on maailmakonstant (vt küsimust Kas valguse kiirus on konstantne) ja tihedamas keskkonnas, nagu vesi või klaas, aeglustub see kiiruseni c/n, Kus n on keskkonna murdumisnäitaja (õhk 1,0003; vesi 1,4). Seetõttu võivad osakesed vees või õhus liikuda kiiremini, kui valgus sinna liigub. Selle tulemusena ilmub Vavilovi-Tšerenkovi kiirgus (vt küsimus ).

Aga kui me räägime SS-liikumisest, siis loomulikult peame silmas valguse kiiruse ületamist vaakumis c(299 792 458 m/s). Seetõttu ei saa Tšerenkovi fenomeni pidada SS-i liikumise näiteks.

2.Kolmas osapool

Kui rakett A lendab minust suure kiirusega minema 0,6c lääs ja teine B- minult kiirusega 0,6c ida suunas, siis kogu vaheline kaugus A Ja B minu võrdlusraamistikus suureneb kiirusega 1.2c. Seega võib "kolmanda osapoole poolt" täheldada näivat suhtelist kiirust, mis on suurem kui c.

See kiirus pole aga see, mida me tavaliselt suhtelise kiiruse all mõistame. Tõeline raketi kiirus A raketi osas B- see on rakettide vahelise kauguse suurenemise kiirus, mida raketis vaatleja jälgib B. Kiiruste liitmise relativistliku valemi järgi tuleb liita kaks kiirust (vt küsimust Kuidas liita kiirusi konkreetses relatiivsusteoorias). Sel juhul on suhteline kiirus ligikaudu 0,88c, see tähendab, et ei ole superluminaalne.

3. Varjud ja jänesed

Mõelge, kui kiiresti võib vari liikuda? Kui loote lähedal asuvast lambist sõrmest kaugemal seinal varju ja liigutate seejärel sõrme, liigub vari palju kiiremini kui teie sõrm. Kui sõrm liigub seinaga paralleelselt, siis on varju kiirus D/d korda sõrme kiirus, kus d on kaugus sõrmest lambini ja D- kaugus lambist seinani. Ja saate veelgi rohkem kiirust, kui sein asub nurga all. Kui sein on väga kaugel, jääb varju liikumine sõrme liikumisest maha, kuna valgus peab ikkagi sõrmelt seinale lendama, kuid sellegipoolest on varju kiirus sama mitu korda suurem. See tähendab, et varju kiirust valguse kiirus ei piira.

Lisaks varjudele võivad jänesed liikuda ka valgusest kiiremini, näiteks kuule suunatud laserkiire täpike. Teades, et kaugus Kuuni on 385 000 km, proovige laserit veidi liigutades arvutada jänku kiirust. Võib mõelda ka merelainele, mis kaldale viltu lööb. Millise kiirusega saab laine murdumise punkt liikuda?

Sarnaseid asju võib juhtuda ka looduses. Näiteks pulsari valguskiir võib läbi kammida tolmupilve. Ere välk tekitab laieneva valguse või muu kiirguse kesta. Pinna ületades tekitab see valguse rõnga, mis kasvab valguse kiirusest kiiremini. Looduses toimub see siis, kui välgu elektromagnetimpulss jõuab atmosfääri ülemisse ossa.

Kõik need olid näited asjadest, mis liiguvad valgusest kiiremini, kuid mis ei olnud füüsilised kehad. Varju või jänku abil ei saa CC-teadet edastada, seega pole valgusest kiirem suhtlus võimalik. Ja jällegi, see pole ilmselt see, mida me tahame CC-liikumisega mõista, kuigi saab selgeks, kui raske on kindlaks teha, mida me täpselt vajame (vt küsimust FTL-käärid).

4. Jäigad kehad

Kui võtad pika kõva pulga ja lükkad selle ühte otsa, kas siis teine ots liigub kohe või mitte? Kas sellisel viisil on võimalik sõnumi SS-edastust läbi viia?

jah see oli oleks oleks võimalik teha, kui sellised tahked kehad eksisteeriksid. Tegelikkuses levib pulga otsa löögi mõju antud aines helikiirusega mööda seda ning helikiirus sõltub materjali elastsusest ja tihedusest. Relatiivsusteooria seab mis tahes keha võimalikule kõvadusele absoluutse piiri, nii et heli kiirus neis ei tohi ületada c.

Sama juhtub siis, kui olete tõmbeväljas ja hoiate esmalt nööri või varda ülemisest otsast vertikaalselt ja seejärel vabastate. Punkt, mille lahti lased, hakkab kohe liikuma ja alumine ots ei saa hakata langema enne, kui lahtilaskmise mõju selleni helikiirusel jõuab.

Üldist elastsete materjalide teooriat relatiivsusteooriast on raske sõnastada, kuid põhiidee saab näidata ka Newtoni mehaanika näitel. Täiuslikult elastse keha pikisuunalise liikumise võrrandi võib saada Hooke'i seadusest. Muutujatena mass pikkuseühiku kohta lk ja Youngi moodul Y, pikisuunaline nihe X rahuldab lainevõrrandit.

Tasapinnaline lainelahendus liigub helikiirusel s ja s 2 = Y/p. See võrrand ei tähenda võimalust, et põhjuslik mõju leviks kiiremini s. Seega seab relatiivsusteooria elastsuse suurusele teoreetilise piiri: Y < pc2. Praktiliselt pole materjale isegi lähedal. Muide, isegi kui heli kiirus materjalis on lähedane c, ei pea aine iseenesest liikuma relativistliku kiirusega. Aga kust me teame, et põhimõtteliselt ei saa olla ainet, mis selle piiri ületaks? Vastus on, et kõik ained koosnevad osakestest, mille vaheline interaktsioon allub elementaarosakeste standardmudelile ja selles mudelis ei saa ükski interaktsioon levida kiiremini kui valgus (vt allpool kvantväljateooriat).

5. Faasi kiirus

Vaadake seda lainevõrrandit:

Sellel on sellised lahendused nagu:

Need lahendused on siinuslained, mis liiguvad kiirusega

Kuid see on kiirem kui valgus, nii et tahhüonivälja võrrand on meie käes? Ei, see on lihtsalt massiivse skalaarosakese tavaline relativistlik võrrand!

Paradoks laheneb, kui mõistame selle kiiruse erinevust, mida nimetatakse ka faasikiiruseks vph teisest kiirusest, mida nimetatakse rühmakiiruseks vgr mis on antud valemiga,

Kui lainelahendusel on sageduse levik, siis on see lainepaketi kujul, mis liigub grupikiirusega, mis ei ületa c. Faasikiirusega liiguvad ainult laineharjad. Sellist lainet kasutades on võimalik infot edastada ainult grupikiirusega, seega annab faasikiirus meile veel ühe näite superluminaalsest kiirusest, mis ei saa infot edasi kanda.

7. Relativistlik rakett

Maa peal asuv kontroller jälgib kosmoselaeva väljumist kiirusega 0,8 c. Relatiivsusteooria järgi näeb ta isegi pärast laevalt tulevate signaalide Doppleri nihke arvessevõtmist, et laeval aeg on aeglustunud ja kellad lähevad seal aeglasemalt 0,6 korda. Kui ta arvutab jagatise laeva läbitud vahemaast laeva kella järgi mõõdetud kulunud ajaga, saab ta 4/3 c. See tähendab, et laeva reisijad liiguvad läbi tähtedevahelise ruumi efektiivse kiirusega, mis on suurem kui valguse kiirus, mis neil mõõtmisel oleks. Laevareisijate vaatenurgast alluvad tähtedevahelised vahemaad Lorentzi kahanemisele sama teguriga 0,6, mis tähendab, et ka nemad peavad tunnistama, et nad katavad teadaolevaid tähtedevahelisi vahemaid kiirusega 4/3 c.

See on tõeline nähtus ja põhimõtteliselt saavad seda kasutada kosmoserändurid oma elu jooksul tohutute vahemaade läbimiseks. Kui nad kiirendavad pideva kiirendusega, mis on võrdne vabalangemise kiirendusega Maal, siis pole neil mitte ainult täiuslik tehisgravitatsioon laevas, vaid neil on veel aega Galaktika ületamiseks vaid 12 aasta pärast! (Vaata küsimust Mis on relativistliku raketi võrrandid?)

See pole aga päris SS-liikumine. Efektiivne kiirus arvutatakse ühes võrdlusraamis vahemaa ja teises aja järgi. See pole tõeline kiirus. Sellest kiirusest saavad kasu ainult laeva reisijad. Näiteks dispetšeril pole elus aega vaadata, kuidas nad hiiglasliku vahemaa lendavad.

SS-i liikumise keerulised juhtumid

9. Einsteini, Podolsky, Roseni paradoks (EPR)

10. Virtuaalsed footonid

11. Kvanttunneldamine

SS-rändurite tõelised kandidaadid

See jaotis sisaldab spekulatiivseid, kuid tõsiseid oletusi FTL-i reisimise võimalikkuse kohta. Need ei ole sellised asjad, mida tavaliselt KKK-sse lisatakse, kuna need tekitavad rohkem küsimusi, kui neile vastatakse. Need on siin toodud peamiselt selleks, et näidata, et selles suunas tehakse tõsist uurimistööd. Igas suunas antakse ainult lühike sissejuhatus. Täpsemat infot leiab internetist.

19. Tahhüonid

Tahhüonid on hüpoteetilised osakesed, mis liiguvad kohapeal kiiremini kui valgus. Selleks peab neil olema kujuteldav mass, kuid nende energia ja impulss peavad olema positiivsed. Mõnikord arvatakse, et selliseid CC-osakesi peaks olema võimatu tuvastada, kuid tegelikult pole põhjust seda arvata. Varjud ja jänkud ütlevad meile, et stealth ei tulene liikumise CC-st.

Tahhüone pole kunagi täheldatud ja enamik füüsikuid kahtleb nende olemasolus. Kunagi väideti, et triitiumi lagunemisel eralduvate neutriinode massi mõõtmiseks viidi läbi katseid ja et need neutriinod olid tahhüonid. See on väga kaheldav, kuid siiski pole välistatud. Tahhüoniteooriates on probleeme, kuna vaatenurgast võimalikud rikkumised põhjuslikkust, destabiliseerivad nad vaakumit. Võib-olla on võimalik neist probleemidest mööda hiilida, kuid siis on võimatu kasutada tahhüone meile vajalikus SS-sõnumis.

Tõde on see, et enamik füüsikuid peab tahhüone oma valdkonnateooriate vea märgiks ja laiema avalikkuse huvi nende vastu toidab peamiselt ulme (vt artiklit Tachyons).

20. Ussiaugud

STS-i reisimise kõige tuntum oletatav võimalus on ussiaukude kasutamine. Ussiaugud on tunnelid aegruumis, mis ühendavad ühte kohta universumis teisega. Nad võivad liikuda nende punktide vahel kiiremini, kui valgus oma tavalist rada liiguks. Ussiaugud on klassikalise üldrelatiivsusteooria fenomen, kuid nende loomiseks on vaja muuta aegruumi topoloogiat. Selle võimalus võib sisalduda kvantgravitatsiooni teoorias.

Ussiaukude lahtihoidmiseks on vaja tohutul hulgal negatiivset energiat. Misner Ja Okkas pakkus välja, et suuremahulist Kasimiri efekti saab kasutada negatiivse energia genereerimiseks ja Visser pakkus välja lahenduse, kasutades kosmilisi stringe. Kõik need ideed on väga spekulatiivsed ja võivad olla lihtsalt ebareaalsed. Ebatavaline negatiivse energiaga aine ei pruugi nähtuse jaoks vajalikul kujul eksisteerida.

Thorne leidis, et kui ussiaugud saaks luua, võivad need luua suletud ajasilmuseid, mis muudaksid ajas rändamise võimalikuks. Samuti on väidetud, et kvantmehaanika mitmemõõtmeline tõlgendus viitab sellele, et ajas rändamine ei põhjusta paradokse ja minevikku sattudes arenevad sündmused lihtsalt teisiti. Hawking ütleb, et ussiaugud võivad lihtsalt olla ebastabiilsed ja seetõttu praktikas kasutuskõlbmatud. Kuid teema ise jääb viljakaks mõtteeksperimentide valdkonnaks, mis võimaldab nii teadaolevate kui ka oletatavate füüsikaseaduste põhjal aru saada, mis on võimalik ja mis mitte.
viited:
W. G. Morris ja K. S. Thorne, American Journal of Physics 56 , 395-412 (1988)
W. G. Morris, K. S. Thorne ja U. Yurtsever, Phys. Rev. kirju 61 , 1446-9 (1988)
Matt Visser, füüsiline ülevaade D39, 3182-4 (1989)
vaata ka "Mustad augud ja ajalõigud" Kip Thorn, Norton & co. (1994)
Multiversumi selgituse saamiseks vaadake "Reaalsuse kangas" David Deutsch, Penguin Press.

21. Deformeerivad mootorid

[Mul pole aimugi, kuidas seda tõlkida! Algne lõimeajam. - u. tõlkija
tõlgitud analoogia põhjal artikliga Membraan]

Lõim võib olla mehhanism aegruumi väänamiseks, et objekt saaks valgusest kiiremini liikuda. Miguel Alcabière sai kuulsaks sellise deformaatori kirjeldava geomeetria väljatöötamisega. Ruumi-aja moonutamine võimaldab objektil liikuda valgusest kiiremini, jäädes samal ajal ajasarnasele kõverale. Takistused on samad, mis ussiaukude loomisel. Deformaatori loomiseks vajate negatiivse energiatihedusega u ainet. Isegi kui selline aine on võimalik, pole ikka veel selge, kuidas seda saada ja kuidas seda deformeerija tööle panna.
viide M. Alcubierre, Klassikaline ja kvantgravitatsioon, 11 , L73-L77, (1994)

Järeldus

Esiteks ei olnud lihtne üldiselt määratleda, mida SS-reis ja SS-sõnum tähendab. Paljud asjad, nagu varjud, panevad CC liikuma, aga nii, et seda ei saaks kasutada näiteks info edastamiseks. Kuid on ka tõsiseid tõelise SS-i liikumise võimalusi, mida teaduskirjanduses pakutakse, kuid nende rakendamine on endiselt tehniliselt võimatu. Heisenbergi määramatuse põhimõte muudab näiva CC liikumise kasutamise võimatuks kvantmehaanika. Üldrelatiivsusteoorias on potentsiaalsed SS-i jõuallikad, kuid neid ei pruugi olla võimalik kasutada. Tundub äärmiselt ebatõenäoline, et lähitulevikus või üldse suudetakse tehnoloogia abil luua SS-mootoritega kosmoseaparaate, kuid on kummaline, et teoreetiline füüsika, nagu me seda praegu teame, ei sulge lõplikult ust SS-i tõukejõule. . SS-i liikumine ulmeromaanide stiilis on ilmselt täiesti võimatu. Füüsikute jaoks on huvitav küsimus: "miks see tegelikult võimatu on ja mida sellest õppida?"

Tehnikateaduste doktor A. GOLUBEV.

Möödunud aasta keskel ilmus ajakirjades sensatsiooniline reportaaž. Rühm Ameerika teadlasi avastas, et väga lühike laserimpulss liigub spetsiaalselt valitud keskkonnas sadu kordi kiiremini kui vaakumis. See nähtus tundus täiesti uskumatu (valguse kiirus keskkonnas on alati väiksem kui vaakumis) ja tekitas isegi kahtlusi erirelatiivsusteooria paikapidavuses. Vahepeal avastati superluminaalne füüsiline objekt – laserimpulss võimenduskeskkonnas – esmakordselt mitte 2000. aastal, vaid 35 aastat varem, 1965. aastal, ning superluminaalse liikumise võimalikkust arutati laialdaselt kuni 70ndate alguseni. Tänapäeval on arutelu selle kummalise nähtuse ümber puhkenud uue hooga.

"Superluminaalse" liikumise näited.

1960. aastate alguses hakati saama suure võimsusega lühikesi valgusimpulsse lasersähvatuse juhtimisel läbi kvantvõimendi (pöördpopulatsiooniga meedium).

Võimendikeskkonnas põhjustab valgusimpulsi algpiirkond aatomite stimuleeritud emissiooni võimendi keskkonnas ja selle lõpp-piirkond põhjustab nende poolt energia neeldumist. Selle tulemusena tundub vaatlejale, et impulss liigub kiiremini kui valgus.

Lijun Wongi eksperiment.

Läbipaistvast materjalist (näiteks klaasist) prismat läbiv valguskiir murdub, see tähendab, et see hajub.

Valgusimpulss on erineva sagedusega võnkumiste kogum.

Tõenäoliselt teavad kõik – ka füüsikakauged inimesed, et materiaalsete objektide maksimaalne võimalik liikumiskiirus või igasuguste signaalide levimise kiirus on valguse kiirus vaakumis. See on tähistatud tähega Koos ja on peaaegu 300 tuhat kilomeetrit sekundis; täpne väärtus Koos= 299 792 458 m/s. Valguse kiirus vaakumis on üks põhilisi füüsikalisi konstante. Ületavate kiiruste saavutamise võimatus Koos, tuleneb Einsteini erirelatiivsusteooriast (SRT). Kui oleks võimalik tõestada, et signaalide edastamine ülivalguse kiirusega on võimalik, langeks relatiivsusteooria. Siiani pole seda juhtunud, hoolimata arvukatest katsetest kummutada suuremate kiiruste olemasolu keeldu Koos. Siiski sisse eksperimentaalsed uuringud Viimasel ajal mõned väga huvitavaid nähtusi, mis näitab, et spetsiaalselt loodud tingimustes on võimalik jälgida superluminaalseid kiirusi ja samas ei rikuta relatiivsusteooria põhimõtteid.

Alustuseks meenutagem valguse kiiruse probleemiga seotud peamisi aspekte. Esiteks: miks mitte (millal normaalsetes tingimustes) ületab valguse piiri? Sest siis rikutakse meie maailma põhiseadust – põhjuslikkuse seadust, mille järgi tagajärg ei saa ületada põhjust. Keegi pole kunagi täheldanud, et näiteks karu kukkus esmalt surnult ja siis tulistas jahimees. Ületavatel kiirustel Koos, muutub sündmuste jada vastupidiseks, ajalint kerib tagasi. Seda saab hõlpsasti näha järgmiste lihtsate arutluste põhjal.

Oletame, et oleme teatud kosmilisel imelaeval, mis liigub valgusest kiiremini. Siis jõuaksime järk-järgult järele allika poolt kiiratavale valgusele varasematel ja varasematel ajahetkedel. Esiteks jõuaksime järele footonitele, mis kiirgasid näiteks eile, siis - üleeile, siis - nädal, kuu, aasta tagasi jne. Kui valgusallikaks oleks elu peegeldav peegel, siis näeksime esmalt eilseid sündmusi, siis üleeile jne. Võiksime näha, ütleme, vanameest, kes muutub järk-järgult keskealiseks meheks, siis noormeheks, noorukiks, lapseks ... See tähendab, et aeg pöörduks tagasi, me liiguksime olevikust minevik. Põhjus ja tagajärg oleksid siis vastupidised.

Kuigi see argument ignoreerib täielikult valguse vaatlemise protsessi tehnilisi üksikasju, näitab see fundamentaalsest vaatepunktist selgelt, et ülivalguse kiirusega liikumine viib olukorrani, mis meie maailmas on võimatu. Loodus on aga seadnud veelgi karmimad tingimused: liikumine on kättesaamatu mitte ainult ülivalguse kiirusega, vaid ka valguse kiirusega võrdsel kiirusel – sellele saab vaid läheneda. Relatiivsusteooriast järeldub, et liikumiskiiruse suurenemisega tekib kolm asjaolu: liikuva objekti mass suureneb, selle suurus väheneb liikumissuunas ja aja kulg sellel objektil aeglustub (alates välise "puhkava" vaatleja vaatenurk). Tavalistel kiirustel on need muutused tühised, kuid valguse kiirusele lähenedes muutuvad need üha märgatavamaks ja piirkiirusel - kiirusel, mis on võrdne Koos, - mass muutub lõpmatult suureks, objekt kaotab liikumissuunas täielikult oma suuruse ja aeg peatub sellel. Seetõttu ei suuda ükski materiaalne keha saavutada valguse kiirust. Ainult valgusel endal on selline kiirus! (Ja ka "kõike läbiv" osake - neutriino, mis nagu footon, ei saa liikuda kiirusega, mis on väiksem kui Koos.)

Nüüd signaali edastuskiirusest. Siin on asjakohane kasutada valguse kujutamist elektromagnetlainete kujul. Mis on signaal? See on teatav teave, mis tuleb edastada. Ideaalne elektromagnetlaine on rangelt ühe sagedusega lõpmatu sinusoid ja see ei saa kanda mingit teavet, sest sellise sinusoidi iga periood kordab täpselt eelmist. Kiirus, millega siinuslaine faas liigub – nn faasikiirus - võib teatud tingimustel ületada valguse kiirust vaakumis. Siin pole piiranguid, kuna faasikiirus ei ole signaali kiirus - seda pole veel olemas. Signaali loomiseks peate lainele tegema mingi "märgi". Selliseks märgiks võib olla näiteks mistahes laineparameetri – amplituudi, sageduse või algfaasi – muutus. Kuid niipea, kui märk on tehtud, kaotab laine sinusoidsuse. See muutub moduleerituks, mis koosneb lihtsate siinuslainete komplektist, millel on erinevad amplituudid, sagedused ja algfaasid - lainete rühm. Märgi liikumise kiirus moduleeritud laines on signaali kiirus. Keskkonnas levides langeb see kiirus tavaliselt kokku ülaltoodud lainete rühma kui terviku levikut iseloomustava rühmakiirusega (vt "Teadus ja elu" nr 2, 2000). Tavatingimustes on rühma kiirus ja seega ka signaali kiirus väiksem kui valguse kiirus vaakumis. Pole juhus, et siin kasutatakse väljendit "normaalsetes tingimustes", sest mõnel juhul võib rühma kiirus ületada ka Koos või isegi tähenduse kaotada, kuid siis see ei kehti signaali levimise kohta. SRT-s on sätestatud, et signaali on võimatu edastada kiirusega, mis on suurem kui Koos.

Miks see nii on? Kuna takistus mis tahes signaali edastamisel kiirusel, mis on suurem kui Koos kehtib sama põhjuslikkuse seadus. Kujutagem ette sellist olukorda. Mingil hetkel A lülitab valgussähvatus (sündmus 1) sisse seadme, mis saadab teatud raadiosignaali ja kaugemas punktis B toimub selle raadiosignaali toimel plahvatus (sündmus 2). On selge, et sündmus 1 (sähvatus) on põhjus ja sündmus 2 (plahvatus) on tagajärg, mis toimub hiljem kui põhjus. Aga kui raadiosignaal leviks üliluminaalsel kiirusel, näeks punkti B lähedal olev vaatleja esmalt plahvatust ja alles siis - see jõudis temani kiirusega. Koos valgussähvatus, plahvatuse põhjus. Teisisõnu, selle vaatleja jaoks oleks sündmus 2 toimunud enne sündmust 1, see tähendab, et tagajärg oleks eelnenud põhjusele.

On kohane rõhutada, et relatiivsusteooria "ülevalguslik keeld" on kehtestatud ainult materiaalsete kehade liikumisele ja signaalide edastamisele. Paljudes olukordades on võimalik liikuda mis tahes kiirusega, kuid see on mittemateriaalsete objektide ja signaalide liikumine. Kujutage näiteks ette kahte üsna pikka joonlauda, mis asuvad samas tasapinnas, millest üks asub horisontaalselt ja teine lõikub sellega väikese nurga all. Kui esimest joont liigutada suurel kiirusel alla (noolega näidatud suunas), saab joonte lõikepunkti panna suvaliselt kiiresti jooksma, kuid see punkt ei ole materiaalne keha. Teine näide: kui võtta taskulamp (või näiteks laser, mis annab kitsa valgusvihu) ja kirjeldada kiiresti õhus kaare, siis valguspunkti lineaarkiirus suureneb kauguse suurenedes ja piisavalt suurel kaugusel, ületab Koos. Valguslaik liigub punktide A ja B vahel ülivalguse kiirusega, kuid see ei ole signaali edastamine punktist A punkti B, kuna selline valguspunkt ei kanna punkti A kohta teavet.

Näib, et superluminaalsete kiiruste küsimus on lahendatud. Kuid kahekümnenda sajandi 60ndatel esitasid teoreetilised füüsikud hüpoteesi superluminaalsete osakeste, mida nimetatakse tahhüoniteks, olemasolust. Tegemist on väga kummaliste osakestega: need on teoreetiliselt võimalikud, kuid et vältida vastuolusid relatiivsusteooriaga, tuli neile määrata kujuteldav puhkemass. Füüsiliselt kujuteldavat massi ei eksisteeri, see on puhtalt matemaatiline abstraktsioon. See aga ei tekitanud erilist muret, kuna tahhüonid ei saa olla puhkeseisundis - nad eksisteerivad (kui on olemas!) Ainult kiirustel, mis ületavad valguse kiirust vaakumis ja sel juhul osutub tahhüoni mass tõeliseks. Siin on mõningane analoogia footonitega: footoni puhkemass on null, kuid see tähendab lihtsalt seda, et footon ei saa olla puhkeolekus – valgust ei saa peatada.

Kõige keerulisem oli ootuspäraselt tahhüoni hüpoteesi ühitamine põhjuslikkuse seadusega. Selles suunas tehtud katsed, kuigi need olid üsna geniaalsed, ei toonud silmnähtavat edu. Samuti pole kellelgi õnnestunud tahhüone eksperimentaalselt registreerida. Selle tulemusena tekkis huvi tahhüonite kui superluminaalsete vastu elementaarosakesed hääbus tasapisi.

60ndatel avastati aga eksperimentaalselt nähtus, mis alguses füüsikud segadusse ajas. Seda kirjeldatakse üksikasjalikult A. N. Oraevsky artiklis "Superluminal waves in amplifying media" (UFN nr 12, 1998). Siin võtame lühidalt kokku asja olemuse, viidates üksikasjadest huvitatud lugejale nimetatud artikli juurde.

Varsti pärast laserite avastamist, 1960. aastate alguses, tekkis probleem lühikeste (kestusega suurusjärgus 1 ns = 10–9 s) suure võimsusega valgusimpulsside saamine. Selleks lasti lühike laserimpulss läbi optilise kvantvõimendi. Pulssi jagas kiirt poolitav peegel kaheks osaks. Üks neist, võimsam, saadeti võimendisse ja teine levis õhus ja toimis võrdlusimpulssina, millega oli võimalik võrrelda võimendit läbinud impulssi. Mõlemad impulsid suunati fotodetektoritesse ja nende väljundsignaale sai visuaalselt jälgida ostsilloskoobi ekraanil. Eeldati, et võimendit läbiv valgusimpulss kogeb selles võrdlusimpulsiga võrreldes mõningast viivitust, see tähendab, et valguse levimise kiirus võimendis on väiksem kui õhus. Mis oli teadlaste hämmastus, kui nad avastasid, et impulss levis läbi võimendi kiirusega, mis ei ole mitte ainult suurem kui õhus, vaid ka mitu korda suurem kui valguse kiirus vaakumis!

Pärast esimesest šokist toibumist hakkasid füüsikud nii ootamatu tulemuse põhjust otsima. Erirelatiivsusteooria põhimõtetes ei kahelnud kellelgi vähimatki kahtlust ja just see aitas leida õige seletuse: kui SRT põhimõtted säilivad, siis tuleks vastust otsida võimendusmeediumi omadustest. .

Üksikasjadesse laskumata juhime vaid tähelepanu sellele üksikasjalik analüüs võimendusmeediumi toimemehhanism selgitas olukorra täielikult. Asi oli footonite kontsentratsiooni muutumises impulsi levimise ajal - keskkonna võimenduse muutumisest kuni negatiivse väärtuseni impulsi tagumise osa läbimisel, kui keskkond on juba neelavad energiat, sest selle enda reserv on valgusimpulsile ülemineku tõttu juba ära kasutatud. Imendumine ei põhjusta impulsi suurenemist, vaid langust ja seega impulss tugevneb selle esiosas ja nõrgeneb selle taga. Kujutagem ette, et vaatleme impulssi võimendi keskkonnas valguse kiirusel liikuva instrumendi abil. Kui meedium oleks läbipaistev, näeksime liikumatusesse tardunud impulssi. Meediumis, milles ülalmainitud protsess toimub, paistavad vaatlejale impulsi esiserva tugevnemine ja tagumise serva nõrgenemine selliselt, et keskkond on justkui impulsi ettepoole nihutanud. . Kuid kuna seade (vaatleja) liigub valguse kiirusel ja impulss möödub sellest, siis impulsi kiirus ületab valguse kiiruse! Just selle efekti registreerisid katsetajad. Ja siin ei ole tõesti relatiivsusteooriaga vastuolu: lihtsalt võimendusprotsess on selline, et varem välja tulnud footonite kontsentratsioon osutub suuremaks kui hiljem välja tulnud footonite kontsentratsioon. Ülivalguse kiirusega ei liigu mitte footonid, vaid ostsilloskoobil jälgitakse impulsi mähisjoont, eelkõige selle maksimumi.

Seega, kui tavalistes meediumites toimub alati valguse nõrgenemine ja selle kiiruse vähenemine, mille määrab murdumisnäitaja, siis aktiivses laserkeskkonnas ei täheldata mitte ainult valguse võimendumist, vaid ka impulsi levimist superluminaalse kiirusega.

Mõned füüsikud on proovinud eksperimentaalselt tõestada superluminaalse liikumise olemasolu tunneliefektis, mis on üks hämmastavamaid nähtusi kvantmehaanikas. See efekt seisneb selles, et mikroosake (täpsemalt mikroobjekt, millel on erinevates tingimustes nii osakese kui ka laine omadused) suudab tungida läbi nn potentsiaalse barjääri – nähtus, mis on täiesti võimatu. sisse klassikaline mehaanika(milles analoogia oleks: vastu seina visatud pall satuks teisele poole seina või seina külge seotud köiele antud laineline liikumine kanduks üle teise seina külge seotud köiele pool). Tunneliefekti olemus kvantmehaanikas on järgmine. Kui teatud energiaga mikroobjekt kohtab oma teel piirkonda, mille potentsiaalne energia ületab mikroobjekti energiat, on see ala tema jaoks barjääriks, mille kõrguse määrab energiaerinevus. Aga mikroobjekt "lekib" läbi tõkkepuu! Selle võimaluse annab talle tuntud Heisenbergi määramatuse seos, mis on kirjutatud energia ja interaktsiooni aja kohta. Kui mikroobjekti interaktsioon tõkkega toimub piisavalt teatud aja jooksul, siis mikroobjekti energiat iseloomustab seevastu määramatus ja kui see määramatus on barjääri kõrguse suurusjärgus, siis lakkab viimane olemast ületamatuks takistuseks mikroobjektile. Just potentsiaalse barjääri läbimise kiirust on uurinud mitmed füüsikud, kes usuvad, et see võib ületada Koos.

1998. aasta juunis toimus Kölnis rahvusvaheline superluminaalsete liikumiste probleemide sümpoosion, kus arutati neljas laboris – Berkeleys, Viinis, Kölnis ja Firenzes – saadud tulemusi.

Ja lõpuks, aastal 2000, teatati kahest uuest katsest, milles ilmnesid superluminaalse leviku mõjud. Ühe neist esitas Lijun Wong koos töötajatega aastal uurimisinstituut Princetonis (USA). Tema tulemus on see, et tseesiumiauruga täidetud kambrisse sisenev valgusimpulss suurendab selle kiirust 300 korda. Selgus, et põhiosa impulsist väljub kambri kaugemast seinast juba enne, kui impulss läbi esiseina kambrisse siseneb. Selline olukord ei ole vastuolus mitte ainult terve mõistusega, vaid sisuliselt ka relatiivsusteooriaga.

L. Wongi aruanne tekitas füüsikute seas intensiivse diskussiooni, kellest enamik ei kipu nägema saadud tulemustes relatiivsuspõhimõtete rikkumist. Nende arvates on väljakutse seda katset õigesti selgitada.

L. Wongi katses kestis tseesiumiauruga kambrisse sisenev valgusimpulss umbes 3 μs. Tseesiumi aatomid võivad olla kuueteistkümnes võimalikus kvantmehaanilises olekus, mida nimetatakse "põhiseisundi hüperpeenteks magnetilisteks alamtasanditeks". Optilise laserpumpamise abil viidi peaaegu kõik aatomid ainult ühte neist kuueteistkümnest olekust, mis vastab peaaegu absoluutne null temperatuur Kelvini skaalal (-273,15 o C). Tseesiumikambri pikkus oli 6 sentimeetrit. Vaakumis läbib valgus 0,2 ns jooksul 6 sentimeetrit. Nagu mõõtmised näitasid, läbis valgusimpulss tseesiumiga kambrit 62 ns lühema ajaga kui vaakumis. Teisisõnu, impulsi läbimise aeg läbi tseesiumikeskkonna on "miinusmärgiga"! Tõepoolest, kui lahutada 0,2 ns-st 62 ns, saame "negatiivse" aja. See "negatiivne viivitus" keskkonnas – arusaamatu ajahüpe – on võrdne ajaga, mille jooksul impulss läbiks 310 korda kambrit vaakumis. Selle "aja ümberpööramise" tagajärjeks oli see, et kambrist väljuv impulss suutis sellest 19 meetrit eemalduda, enne kui sissetulev impulss kambri lähiseinani jõudis. Kuidas seletada sellist uskumatut olukorda (muidugi juhul, kui katse puhtuses pole kahtlust)?

Käimasoleva arutelu põhjal ei ole täpset seletust veel leitud, kuid kahtlemata mängivad siin rolli keskkonna ebatavalised dispersiooniomadused: laservalgusega ergastatud aatomitest koosnev tseesiumiaur on anomaalse dispersiooniga keskkond. . Tuletagem lühidalt meelde, mis see on.

Aine dispersioon on faasi (tavalise) murdumisnäitaja sõltuvus n valguse lainepikkusel l. Tavalise dispersiooni korral suureneb murdumisnäitaja lainepikkuse kahanemisel ja see on nii klaasi, vee, õhu ja kõigi teiste valgusele läbipaistvate ainete puhul. Tugevalt valgust neelavates ainetes pöördub murdumisnäitaja lainepikkuse muutumisel ümber ja muutub palju järsemaks: l vähenemisel (sageduse w suurenemisel) murdumisnäitaja väheneb järsult ja teatud lainepikkuste vahemikus. muutub väiksemaks kui ühtsus (faasikiirus V f > Koos). See on anomaalne dispersioon, mille puhul valguse levimise muster aines muutub radikaalselt. rühma kiirus V cp muutub suuremaks kui lainete faasikiirus ja võib ületada valguse kiirust vaakumis (ja muutuda ka negatiivseks). L. Wong osutab sellele asjaolule kui oma katse tulemuste selgitamise võimaluse aluseks. Siiski tuleb märkida, et tingimus V gr > Koos on puhtalt formaalne, kuna rühmakiiruse mõiste võeti kasutusele väikese (normaalse) dispersiooni korral, läbipaistva keskkonna jaoks, kui lainete rühm peaaegu ei muuda oma kuju levimise ajal. Anomaalse hajutusega piirkondades aga deformeerub valgusimpulss kiiresti ja grupikiiruse mõiste kaotab oma tähenduse; sel juhul võetakse kasutusele signaali kiiruse ja energia levimiskiiruse mõisted, mis läbipaistvas keskkonnas langevad kokku grupikiirusega, neeldumisega keskkonnas jäävad need aga väiksemaks kui valguse kiirus vaakumis. Wongi katse juures on aga huvitav: valgusimpulss, mis läbib anomaalse dispersiooniga keskkonda, ei deformeeru – see säilitab täpselt oma kuju! Ja see vastab eeldusele, et impulss levib grupikiirusega. Aga kui nii, siis selgub, et söötmes puudub neeldumine, kuigi söötme anomaalne hajumine on tingitud just neeldumisest! Wong ise, tunnistades, et palju jääb ebaselgeks, usub, et tema eksperimentaalses seadistuses toimuvat saab esimese ligikaudsusena selgelt selgitada järgmiselt.

Valgusimpulss koosneb paljudest erineva lainepikkusega (sagedusega) komponentidest. Joonisel on kolm neist komponentidest (lained 1-3). Mingil hetkel on kõik kolm lainet faasis (nende maksimumid langevad kokku); siin nad, liites, tugevdavad üksteist ja moodustavad impulsi. Kui lained levivad ruumis edasi, on nad faasist väljas ja seega "kustutavad" üksteist.

Anomaalse dispersiooni piirkonnas (tseesiumiraku sees) pikeneb laine, mis oli lühem (laine 1). Ja vastupidi, laine, mis oli kolmest pikim (laine 3), muutub lühemaks.

Järelikult muutuvad vastavalt ka lainete faasid. Kui lained on tseesiumiraku läbinud, taastuvad nende lainefrondid. Olles läbinud ebatavalise faasimodulatsiooni anomaalse dispersiooniga aines, satuvad kolm vaadeldavat lainet mingil hetkel uuesti faasi. Siin liidetakse need uuesti ja moodustub täpselt sama kujuga pulss, mis siseneb tseesiumikeskkonda.

Tavaliselt õhus ja igas tavaliselt hajutavas läbipaistvas keskkonnas ei suuda valgusimpulss kaugelt levides täpselt oma kuju säilitada, see tähendab, et kõik selle komponendid ei saa olla faasis üheski leviraja kaugemas punktis. Ja tavatingimustes ilmub sellises kauges punktis mõne aja pärast valgusimpulss. Kuid eksperimendis kasutatud söötme anomaalsete omaduste tõttu osutus pulss kaugpunktis faasituks samamoodi nagu sellesse söötmesse sisenemisel. Seega käitub valgusimpulss nii, nagu oleks tal teel kaugemasse punkti negatiivne viivitus, see tähendab, et ta oleks selleni jõudnud mitte hiljem, vaid varem, kui see meediumist möödus!

Enamik füüsikuid on kaldunud seostama seda tulemust madala intensiivsusega prekursori ilmumisega kambri hajutavasse keskkonda. Fakt on see, et impulsi spektraalses lagunemises sisaldab spekter ebaolulise amplituudiga suvaliselt kõrgete sagedustega komponente, nn eelkäijat, mis läheb impulsi "põhiosast" ette. Asutuse olemus ja lähteaine vorm sõltuvad keskkonnas levivatest dispersiooniseadusest. Seda silmas pidades tehakse Wongi katse sündmuste jada ettepanek tõlgendada järgmiselt. Saabuv laine, mis "venitab" kuulutaja enda ette, läheneb kaamerale. Enne kui sissetuleva laine tipp tabab kambri lähiseina, algatab prekursor impulsi ilmumise kambrisse, mis jõuab kaugesse seina ja peegeldub sealt, moodustades "tagurpidi laine". See laine levib 300 korda kiiremini Koos, jõuab lähiseinani ja kohtub sissetuleva lainega. Ühe laine tipud kohtuvad teise lainega, nii et need kustutavad üksteist ja midagi ei jää järele. Selgub, et saabuv laine "tagastab võla" tseesiumi aatomitele, kes "laenasid" talle energiat kambri teises otsas. Keegi, kes vaatas ainult katse algust ja lõppu, nägi ainult valgusimpulssi, mis "hüppas" ajas edasi, liikudes kiiremini Koos.

L. Wong usub, et tema eksperiment ei ole relatiivsusteooriaga kooskõlas. Väide superluminaalse kiiruse kättesaamatuse kohta on tema arvates rakendatav ainult puhkemassiga objektide kohta. Valgust saab kujutada kas lainetena, mille puhul massi mõiste üldiselt ei kehti, või footonitena, mille puhkemass on teadupärast võrdne nulliga. Seetõttu ei ole valguse kiirus vaakumis Wongi sõnul piiriks. Sellegipoolest tunnistab Wong, et tema avastatud efekt ei võimalda edastada teavet kiirusega, mis on suurem kui Koos.

"Siinne teave sisaldub juba impulsi esiservas," ütleb USA Los Alamose riikliku labori füüsik P. Milonni.

Enamik füüsikuid usub seda uus töökoht ei anna põhiprintsiipidele purustavat lööki. Kuid mitte kõik füüsikud ei usu, et probleem on lahendatud. Professor A. Ranfagni Itaalia uurimisrühmast, kes tegi 2000. aastal veel ühe huvitava katse, ütleb, et küsimus on endiselt lahtine. Selles katses, mille viisid läbi Daniel Mugnai, Anedio Ranfagni ja Rocco Ruggeri, leiti, et sentimeetrilained levivad tavalises õhus kiirusega, mis ületab Koos 25% võrra.

Kokkuvõtteks võime öelda järgmist. Töötab Viimastel aastatel näitavad, et teatud tingimustel võib superluminaalne kiirus tõepoolest toimuda. Aga mis täpselt üliluminaalsel kiirusel liigub? Relatiivsusteooria, nagu juba mainitud, keelab sellise kiiruse materiaalsete kehade ja informatsiooni kandvate signaalide puhul. Sellegipoolest on mõned teadlased väga visad, püüdes demonstreerida valgusbarjääri ületamist spetsiaalselt signaalide jaoks. Selle põhjuseks on asjaolu, et erirelatiivsusteoorias puudub range matemaatiline põhjendus (mis põhineb näiteks Maxwelli võrranditel elektromagnetvälja kohta) signaalide edastamise võimatusele kiirusel, mis on suurem kui Koos. Selline võimatus SRT-s on kindlaks tehtud, võib öelda, puhtaritmeetiliselt, tuginedes kiiruste liitmise Einsteini valemile, kuid põhimõtteliselt kinnitab seda põhjuslikkuse põhimõte. Einstein ise kirjutas superluminaalse signaaliedastuse küsimust käsitledes, et sel juhul "... oleme sunnitud võimalikuks pidama signaali edastamise mehhanismi, mille kasutamisel saavutatud tegevus eelneb põhjusele. Kuid kuigi see tuleneb puhtloogilisest vaatepunkt ei sisalda endas minu arvates vastuolusid, ometi on see kogu meie kogemuse olemusega sedavõrd vastuolus, et seda on võimatu oletada. V > c Näib, et see on piisavalt tõestatud. "Kausaalsuse põhimõte on nurgakivi, mis on üliluminaalse signaali edastamise võimatuse aluseks. Ja see kivi komistab ilmselt eranditult kõik superluminaalsete signaalide otsingud, hoolimata sellest, kui väga eksperimenteerijad selliseid tuvastada tahaksid signaale, sest see on meie maailma olemus.

Kokkuvõtteks tuleb rõhutada, et kõik eelnev kehtib konkreetselt meie maailma, meie Universumi kohta. Selline reservatsioon tehti seetõttu, et viimasel ajal on astrofüüsikasse ja kosmoloogiasse ilmunud uued hüpoteesid, mis võimaldavad paljudel meie eest varjatud Universumitel eksisteerida, mis on ühendatud topoloogiliste tunnelite – hüppajatega. Seda seisukohta jagab näiteks tuntud astrofüüsik N. S. Kardašev. Välisvaatleja jaoks on nende tunnelite sissepääsud tähistatud anomaalsete gravitatsiooniväljadega, mis on sarnased mustade aukudega. Hüpoteeside autorite soovitatud liikumised sellistes tunnelites võimaldavad mööda minna tavaruumis valguse kiirusega kehtestatud liikumiskiiruse piirangust ja sellest tulenevalt realiseerida idee luua ajamasin... asjad. Ja kuigi siiani meenutavad sellised hüpoteesid liigagi süžeesid Ulme, vaevalt peaks kategooriliselt tagasi lükkama materiaalse maailma struktuuri mitmeelemendilise mudeli põhimõttelise võimaluse. Teine asi on see, et kõik need teised universumid jäävad suure tõenäosusega meie universumis elavate teoreetiliste füüsikute puhtmatemaatilisteks konstruktsioonideks, kes püüavad leida oma mõtete jõul meile suletud maailmu...

Vaadake samateemalises ruumis

Baylori ülikooli (USA) astrofüüsikud on välja töötanud hüperruumisõidu matemaatilise mudeli, mis võimaldab ületada kosmosekaugusi valguse kiirusest 10³² korda suurema kiirusega, mis võimaldab lennata paari tunniga naabergalaktikasse. ja tagasi tagasi.

Lennu ajal ei tunne inimesed ülekoormusi, mida tänapäevastes reisilennukites tuntakse, kuid metallis võib selline mootor tekkida alles mõnesaja aasta pärast.

Ajamimehhanism põhineb ruumi deformatsioonimootori (Warp Drive) põhimõttel, mille pakkus 1994. aastal välja Mehhiko füüsik Miguel Alcubierre. Ameeriklastel jäi vaid mudelit täpsustada ja täpsemaid arvutusi teha.
"Kui laeva ees ruumi kokku suruda ja selle taga laiendada, siis vastupidi, siis tekib laeva ümber aegruumi mull," ütleb üks uurimuse autoreid Richard Obousi. "See ümbritseb laeva ja tõmbab selle tavamaailmast välja oma koordinaatsüsteemi.ruumi-aja rõhuerinevuse tõttu on see mull võimeline liikuma igas suunas ületades valgusläve tuhandete suurusjärkude võrra.

Eeldatavasti saab laeva ümbritsev ruum deformeeruda tumeenergia mõjul, mida seni pole uuritud. "Tumeenergia on väga vähe uuritud aine, mis avastati suhteliselt hiljuti ja mis selgitab, miks galaktikad näivad üksteisest lahku lendavat," ütles Moskva Riikliku Ülikooli Sternbergi Riikliku Astronoomia Instituudi relativistliku astrofüüsika osakonna vanemteadur Sergei Popov. Selle mudeleid on mitu, aga milline "Üldtunnustatud veel ei ole. Ameeriklased on võtnud aluseks lisamõõtmetel põhineva mudeli ja nende mõõtmete omadusi on võimalik kohapeal muuta. Siis. selgub, et erinevates suundades võivad olla erinevad kosmoloogilised konstandid. Ja siis hakkab mullis olev laev liikuma."

Universumi sellist "käitumist" saab seletada "stringiteooriaga", mille kohaselt on kogu meie ruum läbi imbunud paljudest muudest mõõtmetest. Nende vastastikune mõju tekitab tõukejõu, mis on võimeline laiendama mitte ainult ainet, näiteks galaktikaid, vaid ka kosmosekeha ennast. Seda efekti nimetatakse "universumi inflatsiooniks".

"Universum on oma eksisteerimise esimestest sekunditest alates veninud," selgitab Ruslan Metsaev, füüsika- ja matemaatikateaduste doktor, Lebedevi Füüsika Instituudi astrokosmosekeskuse töötaja. Ja see protsess jätkub tänapäevani. " Seda kõike teades võite proovida ruumi kunstlikult laiendada või kitsendada. Selleks peaks see mõjutama teisi dimensioone, seeläbi hakkab tükike meie maailma ruumist tumeenergia jõudude mõjul õiges suunas liikuma.

Sel juhul ei rikuta relatiivsusteooria seadusi. Mulli sisse jäävad samad füüsilise maailma seadused ja piiriks saab valguse kiirus. See olukord ei kehti nn kaksikefekti kohta, mis ütleb, et millal kosmosereisid valguskiirusel aeglustub laevas viibimise aeg oluliselt ja Maale naasev astronaut kohtub oma kaksikvennaga, kes on juba väga vana mees. Warp Drive'i mootor kõrvaldab selle probleemi, sest see surub ruumi, mitte laeva.

Ameeriklased on tulevaseks lennuks sihtmärgi juba leidnud. See on planeet Gliese 581 (Gliese 581), mille kliimatingimused ja gravitatsioon lähenevad Maa omadele. Kaugus selleni on 20 valgusaastat ja isegi kui Warp Drive töötab triljon korda nõrgemalt kui maksimaalne võimsus, on selleni kuluv aeg vaid mõni sekund.

FTL-reisid on kosmoseulme üks aluseid. Küllap aga teavad kõik – ka füüsikakauged inimesed, et materiaalsete objektide maksimaalne võimalik liikumiskiirus või igasuguste signaalide levimise kiirus on valguse kiirus vaakumis. Seda tähistatakse tähega c ja kiirus on peaaegu 300 tuhat kilomeetrit sekundis; täpne väärtus c = 299 792 458 m/s.

Valguse kiirus vaakumis on üks põhilisi füüsikalisi konstante. C-st ületavate kiiruste saavutamise võimatus tuleneb Einsteini erirelatiivsusteooriast (SRT). Kui oleks võimalik tõestada, et signaalide edastamine ülivalguse kiirusega on võimalik, langeks relatiivsusteooria. Siiani pole seda juhtunud, hoolimata arvukatest katsetest kummutada c-st suuremate kiiruste olemasolu keeldu. Hiljutised eksperimentaalsed uuringud on aga paljastanud väga huvitavaid nähtusi, mis näitavad, et spetsiaalselt loodud tingimustes on võimalik jälgida superluminaalseid kiirusi ilma relatiivsusteooria põhimõtteid rikkumata.

Alustuseks meenutagem valguse kiiruse probleemiga seotud peamisi aspekte.

Esiteks: miks on võimatu (tavatingimustes) valguse piiri ületada? Sest siis rikutakse meie maailma põhiseadust – põhjuslikkuse seadust, mille järgi tagajärg ei saa ületada põhjust. Keegi pole kunagi täheldanud, et näiteks karu kukkus esmalt surnult ja siis tulistas jahimees. Kiiruste korral, mis ületavad c, muutub sündmuste jada vastupidiseks, ajalint kerib tagasi. Seda saab hõlpsasti näha järgmiste lihtsate arutluste põhjal.

Kuigi see argument ignoreerib täielikult valguse vaatlemise protsessi tehnilisi üksikasju, näitab see fundamentaalsest vaatepunktist selgelt, et ülivalguse kiirusega liikumine viib olukorrani, mis meie maailmas on võimatu. Loodus on aga seadnud veelgi karmimad tingimused: liikumine on kättesaamatu mitte ainult ülivalguse kiirusega, vaid ka valguse kiirusega võrdsel kiirusel – sellele saab vaid läheneda. Relatiivsusteooriast järeldub, et liikumiskiiruse suurenemisega tekib kolm asjaolu: liikuva objekti mass suureneb, selle suurus väheneb liikumissuunas ja aja kulg sellel objektil aeglustub (alates välise "puhkava" vaatleja vaatenurk). Tavalistel kiirustel on need muutused tühised, kuid valguse kiirusele lähenedes muutuvad need üha märgatavamaks ja piiril - kiirusel, mis on võrdne c-ga - muutub mass lõpmatult suureks, objekt kaotab oma suuruse täielikult liikumise suund ja aeg peatub sellel. Seetõttu ei suuda ükski materiaalne keha saavutada valguse kiirust. Ainult valgusel endal on selline kiirus! (Ja ka "kõike läbiv" osake - neutriino, mis nagu footon, ei saa liikuda kiirusega, mis on väiksem kui c.)

Nüüd signaali edastuskiirusest. Siin on asjakohane kasutada valguse kujutamist elektromagnetlainete kujul. Mis on signaal? See on teatav teave, mis tuleb edastada. Ideaalne elektromagnetlaine on rangelt ühe sagedusega lõpmatu sinusoid ja see ei saa kanda mingit teavet, sest sellise sinusoidi iga periood kordab täpselt eelmist. Siinuslaine faasi liikumiskiirus – nn faasikiirus – võib teatud tingimustel keskkonnas ületada valguse kiirust vaakumis. Siin pole piiranguid, kuna faasikiirus ei ole signaali kiirus - seda pole veel olemas. Signaali loomiseks peate lainele tegema mingi "märgi". Selliseks märgiks võib olla näiteks mistahes laineparameetri – amplituudi, sageduse või algfaasi – muutus. Kuid niipea, kui märk on tehtud, kaotab laine sinusoidsuse. See muutub moduleerituks, mis koosneb lihtsate siinuslainete komplektist, millel on erinevad amplituudid, sagedused ja algfaasid - lainete rühm. Märgi liikumise kiirus moduleeritud laines on signaali kiirus. Keskkonnas levides langeb see kiirus tavaliselt kokku ülaltoodud lainete rühma kui terviku levikut iseloomustava rühmakiirusega (vt "Teadus ja elu" nr 2, 2000). Tavatingimustes on rühma kiirus ja seega ka signaali kiirus väiksem kui valguse kiirus vaakumis. Pole juhus, et siin kasutatakse väljendit "normaalsetes tingimustes", sest mõnel juhul võib rühma kiirus ületada c või isegi kaotada oma tähenduse, kuid siis see ei kehti signaali levimise kohta. SRT-s on kindlaks tehtud, et signaali on võimatu edastada kiirusega, mis on suurem kui c.

Miks see nii on? Kuna c-st suurema kiirusega mis tahes signaali edastamise takistuseks on sama põhjuslikkuse seadus. Kujutagem ette sellist olukorda. Mingil hetkel A lülitab valgussähvatus (sündmus 1) sisse seadme, mis saadab teatud raadiosignaali ja kaugemas punktis B toimub selle raadiosignaali toimel plahvatus (sündmus 2). On selge, et sündmus 1 (sähvatus) on põhjus ja sündmus 2 (plahvatus) on tagajärg, mis toimub hiljem kui põhjus. Aga kui raadiosignaal leviks üliluminaalsel kiirusel, näeks punkti B lähedal olev vaatleja esmalt plahvatust ja alles siis - plahvatuse põhjust valgussähvatust, mis jõudis temani valgussähvatuse kiirusega. Teisisõnu, selle vaatleja jaoks oleks sündmus 2 toimunud enne sündmust 1, see tähendab, et tagajärg oleks eelnenud põhjusele.

On kohane rõhutada, et relatiivsusteooria "ülevalguslik keeld" on kehtestatud ainult materiaalsete kehade liikumisele ja signaalide edastamisele. Paljudes olukordades on võimalik liikuda mis tahes kiirusega, kuid see on mittemateriaalsete objektide ja signaalide liikumine. Kujutage näiteks ette kahte üsna pikka joonlauda, mis asuvad samas tasapinnas, millest üks asub horisontaalselt ja teine lõikub sellega väikese nurga all. Kui esimest joont liigutada suurel kiirusel alla (noolega näidatud suunas), saab joonte lõikepunkti panna suvaliselt kiiresti jooksma, kuid see punkt ei ole materiaalne keha. Teine näide: kui võtta taskulamp (või näiteks laser, mis annab kitsa valgusvihu) ja kirjeldada kiiresti õhus kaare, siis valguspunkti lineaarkiirus suureneb kauguse suurenedes ja piisavalt suurel kaugusel, ületab c. Valguslaik liigub punktide A ja B vahel ülivalguse kiirusega, kuid see ei ole signaali edastamine punktist A punkti B, kuna selline valguspunkt ei kanna punkti A kohta teavet.

Kõige keerulisem oli ootuspäraselt tahhüoni hüpoteesi ühitamine põhjuslikkuse seadusega. Selles suunas tehtud katsed, kuigi need olid üsna geniaalsed, ei toonud silmnähtavat edu. Samuti pole kellelgi õnnestunud tahhüone eksperimentaalselt registreerida. Selle tulemusena kadus järk-järgult huvi tahhüonite kui üliluminaalsete elementaarosakeste vastu.

Varsti pärast laserite avastamist – 1960. aastate alguses – tekkis probleem lühikeste (kestusega 1 ns = 10-9 s) suure võimsusega valgusimpulsside saamisel. Selleks lasti lühike laserimpulss läbi optilise kvantvõimendi. Pulssi jagas kiirt poolitav peegel kaheks osaks. Üks neist, võimsam, saadeti võimendisse ja teine levis õhus ja toimis võrdlusimpulssina, millega oli võimalik võrrelda võimendit läbinud impulssi. Mõlemad impulsid suunati fotodetektoritesse ja nende väljundsignaale sai visuaalselt jälgida ostsilloskoobi ekraanil. Eeldati, et võimendit läbiv valgusimpulss kogeb selles võrdlusimpulsiga võrreldes mõningast viivitust, see tähendab, et valguse levimise kiirus võimendis on väiksem kui õhus. Mis oli teadlaste hämmastus, kui nad avastasid, et impulss levis läbi võimendi kiirusega, mis ei ole mitte ainult suurem kui õhus, vaid ka mitu korda suurem kui valguse kiirus vaakumis!

Siinkohal detailidesse laskumata juhime vaid tähelepanu sellele, et võimendusmeediumi toimemehhanismi üksikasjalik analüüs on olukorra täielikult selgitanud. Asi oli footonite kontsentratsiooni muutumises impulsi levimise ajal - keskkonna võimenduse muutumisest kuni negatiivse väärtuseni impulsi tagumise osa läbimisel, kui keskkond on juba neelavad energiat, sest selle enda reserv on valgusimpulsile ülemineku tõttu juba ära kasutatud. Imendumine ei põhjusta impulsi suurenemist, vaid langust ja seega impulss tugevneb selle esiosas ja nõrgeneb selle taga. Kujutagem ette, et vaatleme impulssi võimendi keskkonnas valguse kiirusel liikuva instrumendi abil. Kui meedium oleks läbipaistev, näeksime liikumatusesse tardunud impulssi. Meediumis, milles ülalmainitud protsess toimub, paistavad vaatlejale impulsi esiserva tugevnemine ja tagumise serva nõrgenemine selliselt, et keskkond on justkui impulsi ettepoole nihutanud. . Kuid kuna seade (vaatleja) liigub valguse kiirusel ja impulss möödub sellest, siis impulsi kiirus ületab valguse kiiruse! Just selle efekti registreerisid katsetajad. Ja siin ei ole tõesti relatiivsusteooriaga vastuolu: lihtsalt võimendusprotsess on selline, et varem välja tulnud footonite kontsentratsioon osutub suuremaks kui hiljem välja tulnud footonite kontsentratsioon. Ülivalguse kiirusega ei liigu mitte footonid, vaid ostsilloskoobil jälgitakse impulsi mähisjoont, eelkõige selle maksimumi.

Mõned füüsikud on proovinud eksperimentaalselt tõestada superluminaalse liikumise olemasolu tunneliefektis, mis on üks hämmastavamaid nähtusi kvantmehaanikas. See efekt seisneb selles, et mikroosake (täpsemalt mikroobjekt, millel on erinevates tingimustes nii osakese kui ka laine omadused) suudab tungida läbi nn potentsiaalse barjääri – nähtus, mis on täiesti võimatu. klassikalises mehaanikas (milles selline olukord oleks analoogne: vastu seina visatud pall satuks teisele poole seina või seina külge seotud köie laineline liikumine kanduks edasi köiele, mis on seotud sein teisel pool). Tunneliefekti olemus kvantmehaanikas on järgmine. Kui teatud energiaga mikroobjekt kohtab oma teel piirkonda, mille potentsiaalne energia ületab mikroobjekti energiat, on see ala tema jaoks barjääriks, mille kõrguse määrab energiaerinevus. Aga mikroobjekt "lekib" läbi tõkkepuu! Selle võimaluse annab talle tuntud Heisenbergi määramatuse seos, mis on kirjutatud energia ja interaktsiooni aja kohta. Kui mikroobjekti interaktsioon tõkkega toimub piisavalt teatud aja jooksul, siis mikroobjekti energiat iseloomustab seevastu määramatus ja kui see määramatus on barjääri kõrguse suurusjärgus, siis lakkab viimane olemast ületamatuks takistuseks mikroobjektile. Just potentsiaalse barjääri läbimise kiirust on uurinud mitmed füüsikud, kes usuvad, et see võib ületada c.

1998. aasta juunis toimus Kölnis rahvusvaheline superluminaalsete liikumiste probleemide sümpoosion, kus arutati neljas laboris – Berkeleys, Viinis, Kölnis ja Firenzes – saadud tulemusi.

Ja lõpuks, aastal 2000, teatati kahest uuest katsest, milles ilmnesid superluminaalse leviku mõjud. Ühe neist viisid läbi Lijun Wong ja kaastöötajad Princetoni (USA) uurimisinstituudis. Tema tulemus on see, et tseesiumiauruga täidetud kambrisse sisenev valgusimpulss suurendab selle kiirust 300 korda. Selgus, et põhiosa impulsist väljub kambri kaugemast seinast juba enne, kui impulss läbi esiseina kambrisse siseneb. Selline olukord ei ole vastuolus mitte ainult terve mõistusega, vaid sisuliselt ka relatiivsusteooriaga.

L. Wongi katses kestis tseesiumiauruga kambrisse sisenev valgusimpulss umbes 3 μs. Tseesiumi aatomid võivad olla kuueteistkümnes võimalikus kvantmehaanilises olekus, mida nimetatakse "põhiseisundi hüperpeenteks magnetilisteks alamtasanditeks". Optilise laserpumpamise abil viidi peaaegu kõik aatomid ainult ühte neist kuueteistkümnest olekust, mis vastab peaaegu absoluutsele nulltemperatuurile Kelvini skaalal (-273,15 ° C). Tseesiumikambri pikkus oli 6 sentimeetrit. Vaakumis läbib valgus 0,2 ns jooksul 6 sentimeetrit. Nagu mõõtmised näitasid, läbis valgusimpulss tseesiumiga kambrit 62 ns lühema ajaga kui vaakumis. Teisisõnu, impulsi läbimise aeg läbi tseesiumikeskkonna on "miinusmärgiga"! Tõepoolest, kui lahutada 0,2 ns-st 62 ns, saame "negatiivse" aja. See "negatiivne viivitus" keskkonnas – arusaamatu ajahüpe – on võrdne ajaga, mille jooksul impulss läbiks 310 korda kambrit vaakumis. Selle "aja ümberpööramise" tagajärjeks oli see, et kambrist väljuv impulss suutis sellest 19 meetrit eemalduda, enne kui sissetulev impulss kambri lähiseinani jõudis. Kuidas seletada sellist uskumatut olukorda (muidugi juhul, kui katse puhtuses pole kahtlust)?

Aine dispersioon on faasi (tavalise) murdumisnäitaja n sõltuvus valguse lainepikkusest l. Tavalise dispersiooni korral suureneb murdumisnäitaja lainepikkuse kahanemisel ja see on nii klaasi, vee, õhu ja kõigi teiste valgusele läbipaistvate ainete puhul. Tugevalt valgust neelavates ainetes muutub murdumisnäitaja lainepikkuse muutumisel vastupidiseks ja muutub palju järsemaks: l vähenemisel (sageduse w suurenemisel) väheneb murdumisnäitaja järsult ja teatud lainepikkuste vahemikus väheneb. kui ühtsus (faasikiirus Vf > s ). See on anomaalne dispersioon, mille puhul valguse levimise muster aines muutub radikaalselt. Rühmakiirus Vgr muutub suuremaks kui lainete faasikiirus ja võib ületada valguse kiirust vaakumis (ja muutuda ka negatiivseks). L. Wong osutab sellele asjaolule kui oma katse tulemuste selgitamise võimaluse aluseks. Siiski tuleb märkida, et tingimus Vgr > c on puhtalt formaalne, kuna rühma kiiruse mõiste võeti kasutusele väikese (normaalse) dispersiooni korral, läbipaistva keskkonna jaoks, kui lainete rühm peaaegu ei muuda oma kuju ajal. paljundamine. Anomaalse hajutusega piirkondades aga deformeerub valgusimpulss kiiresti ja grupikiiruse mõiste kaotab oma tähenduse; sel juhul võetakse kasutusele signaali kiiruse ja energia levimiskiiruse mõisted, mis läbipaistvas keskkonnas langevad kokku grupikiirusega, neeldumisega keskkonnas jäävad need aga väiksemaks kui valguse kiirus vaakumis. Wongi katse juures on aga huvitav: valgusimpulss, mis läbib anomaalse dispersiooniga keskkonda, ei deformeeru – see säilitab täpselt oma kuju! Ja see vastab eeldusele, et impulss levib grupikiirusega. Aga kui nii, siis selgub, et söötmes puudub neeldumine, kuigi söötme anomaalne hajumine on tingitud just neeldumisest! Wong ise, tunnistades, et palju jääb ebaselgeks, usub, et tema eksperimentaalses seadistuses toimuvat saab esimese ligikaudsusena selgelt selgitada järgmiselt.

Anomaalse dispersiooni piirkonnas (tseesiumiraku sees) pikeneb laine, mis oli lühem (laine 1). Ja vastupidi, laine, mis oli kolmest pikim (laine 3), muutub lühemaks.

Enamik füüsikuid on kaldunud seostama seda tulemust madala intensiivsusega prekursori ilmumisega kambri hajutavasse keskkonda. Fakt on see, et impulsi spektraalses lagunemises sisaldab spekter ebaolulise amplituudiga suvaliselt kõrgete sagedustega komponente, nn eelkäijat, mis läheb impulsi "põhiosast" ette. Asutuse olemus ja lähteaine vorm sõltuvad keskkonnas levivatest dispersiooniseadusest. Seda silmas pidades tehakse Wongi katse sündmuste jada ettepanek tõlgendada järgmiselt. Saabuv laine, mis "venitab" kuulutaja enda ette, läheneb kaamerale. Enne kui sissetuleva laine tipp tabab kambri lähiseina, algatab prekursor impulsi ilmumise kambrisse, mis jõuab kaugesse seina ja peegeldub sealt, moodustades "tagurpidi laine". See laine, mis levib 300 korda kiiremini kui c, jõuab lähiseinani ja kohtub sissetuleva lainega. Ühe laine tipud kohtuvad teise lainega, nii et need kustutavad üksteist ja midagi ei jää järele. Selgub, et saabuv laine "tagastab võla" tseesiumi aatomitele, kes "laenasid" talle energiat kambri teises otsas. Igaüks, kes jälgis ainult katse algust ja lõppu, näeks ainult valgusimpulssi, mis "hüppas" ajas edasi, liikudes kiiremini kui c.

L. Wong usub, et tema eksperiment ei ole relatiivsusteooriaga kooskõlas. Väide superluminaalse kiiruse kättesaamatuse kohta on tema arvates rakendatav ainult puhkemassiga objektide kohta. Valgust saab kujutada kas lainetena, mille puhul massi mõiste üldiselt ei kehti, või footonitena, mille puhkemass on teadupärast võrdne nulliga. Seetõttu ei ole valguse kiirus vaakumis Wongi sõnul piiriks. Siiski tunnistab Wong, et tema avastatud efekt muudab võimatuks teabe edastamise kiiremini kui c.

"Siinne teave sisaldub juba impulsi esiservas," ütleb USA Los Alamose riikliku labori füüsik P. Milonni.

Enamik füüsikuid usub, et uus töö ei anna põhiprintsiipidele purustavat lööki. Kuid mitte kõik füüsikud ei usu, et probleem on lahendatud. Professor A. Ranfagni Itaalia uurimisrühmast, kes tegi 2000. aastal veel ühe huvitava katse, ütleb, et küsimus on endiselt lahtine. Selles katses, mille viisid läbi Daniel Mugnai, Anedio Ranfagni ja Rocco Ruggeri, leiti, et sentimeetrilainete raadiolained levivad tavalises õhus kiirusega 25% kiiremini kui c.

Kokkuvõtteks võime öelda järgmist.

Viimaste aastate tööd näitavad, et teatud tingimustel võib superluminaalne kiirus tõepoolest toimuda. Aga mis täpselt üliluminaalsel kiirusel liigub? Relatiivsusteooria, nagu juba mainitud, keelab sellise kiiruse materiaalsete kehade ja informatsiooni kandvate signaalide puhul. Sellegipoolest on mõned teadlased väga visad, püüdes demonstreerida valgusbarjääri ületamist spetsiaalselt signaalide jaoks. Selle põhjuseks on asjaolu, et erirelatiivsusteoorias puudub range matemaatiline põhjendus (mis põhineb näiteks Maxwelli võrranditel elektromagnetvälja kohta) signaalide edastamise võimatusele kiirusel, mis on suurem kui c. Selline võimatus SRT-s on kindlaks tehtud, võib öelda, puhtaritmeetiliselt, tuginedes kiiruste liitmise Einsteini valemile, kuid põhimõtteliselt kinnitab seda põhjuslikkuse põhimõte. Einstein ise kirjutas superluminaalse signaaliedastuse küsimust käsitledes, et sel juhul "... oleme sunnitud võimalikuks pidama signaali edastamise mehhanismi, mille kasutamisel saavutatud tegevus eelneb põhjusele. Kuid kuigi see tuleneb puhtloogilisest vaatepunkt ei sisalda endas minu arvates vastuolusid, ometi on see vastuolus kogu meie kogemuse iseloomuga sedavõrd, et eelduse V > c võimatus näib olevat piisavalt tõestatud. Põhjuslikkuse põhimõte on nurgakivi, mis on üliluminaalse signaalimise võimatuse aluseks. Ja ilmselt komistavad eranditult kõik üliluminaalsete signaalide otsingud selle kivi otsa, hoolimata sellest, kui väga eksperimenteerijad selliseid signaale tuvastada tahaksid, sest selline on meie maailma olemus.

Kujutagem siiski ette, et relatiivsusteooria matemaatika töötab endiselt ülivalguse kiirusega. See tähendab, et teoreetiliselt saame ikkagi teada, mis juhtuks, kui keha juhtuks ületama valguse kiirust.

Kujutage ette kaks kosmoselaev, suundub Maalt tähe poole, mis asub meie planeedist 100 valgusaasta kaugusel. Esimene laev väljub Maalt 50% valguse kiirusega, seega kulub teekonna läbimiseks 200 aastat. Teine hüpoteetilise lõimeajamiga laev väljub 200% valguse kiirusel, kuid 100 aastat pärast esimest. Mis juhtub?

Relatiivsusteooria järgi sõltub õige vastus suuresti vaatleja vaatenurgast. Maalt paistab, et esimene laev on juba läbinud märkimisväärse vahemaa, enne kui temast möödub neli korda kiiremini liikuv teine laev. Aga esimese laeva inimeste vaatevinklist on kõik veidi teistmoodi.

Laev nr 2 liigub kiiremini kui valgus, mis tähendab, et see võib ületada isegi valgust, mida ta kiirgab. See toob kaasa omamoodi "valguslaine" (analoogselt helile, siin vibreerivad õhuvõnke asemel ainult valguslained), mis tekitab mitmeid huvitavaid efekte. Tuletage meelde, et laeva nr 2 valgus liigub aeglasemalt kui laev ise. Tulemuseks on visuaalne kahekordistumine. Teisisõnu, esmalt näeb laeva nr 1 meeskond, et teine laev ilmus nende kõrvale justkui eikuskilt. Seejärel jõuab teise laeva valgus väikese hilinemisega esimesele laevale ja tulemuseks on nähtav koopia, mis liigub väikese hilinemisega samas suunas.

Midagi sarnast võib näha arvutimängudes, kui süsteemi tõrke tagajärjel laadib mootor mudeli ja selle algoritme liikumise lõpp-punktis kiiremini kui liikumisanimatsioon ise lõppeb, nii et tekib mitu võtmist. See on ilmselt põhjus, miks meie teadvus ei taju universumi hüpoteetilist aspekti, milles kehad liiguvad ülivalguse kiirusega – võib-olla on see parim.

P.S. ... aga viimases näites ei saanud ma millestki aru, miks seostatakse laeva tegelikku asukohta "selle kiirgava valgusega"? No kuigi nad näevad teda kuidagi vales kohas, aga tegelikkuses saab ta esimesest laevast mööda!

allikatest