Недавний список 10 лучших историй 2010 года от журнала Space Space включал в себя историю «Быстрее, чем обнаруженные легкие пульсары», которая в ходе дальнейшего чтения показала, что изучаемое явление не совсем перемещение быстрее, чем свет.
Как бы то ни было, это побудило меня поискать различные способы создания видимого сверхсветового движения, частично для того, чтобы убедить себя в том, что дно не выпало из физики относительности, и частично, чтобы посмотреть, можно ли адекватно объяснить эти вещи на простом английском языке. Поехали…
1) Причины и следствия иллюзий
Быстрее, чем световой пульсар, по сути, рассказывает о гипотетических световых бумах, которые немного похожи на звуковые боны, где не звуковой бум, а источник звука, который превышает скорость звука, так что отдельные звуковые импульсы объединяются в единое целое. одиночная ударная волна, движущаяся со скоростью звука.
Теперь, действительно ли что-то подобное происходит со светом от пульсаров, остается предметом дискуссий, но один из сторонников модели продемонстрировал эффект в лаборатории - см. Этот пост в блоге Scientific American.
То, что вы делаете, это устраиваете линию лампочек, которые срабатывают независимо. Достаточно просто заставить их срабатывать последовательно - сначала 1, затем 2, затем 3 и т. Д. - и вы можете продолжать сокращать задержку между каждым выстрелом до тех пор, пока не возникнет ситуация, когда лампочка 2 сработает после лампочки 1 за меньшее время, чем свет должен был бы преодолевать расстояние между лампочками 1 и 2. На самом деле это просто хитрость - нет причинно-следственной связи между зажиганием лампочек - но похоже, что последовательность действий (сначала 1, затем 2, затем 3 и т. д.) перемещена быстрее, чем свет через ряд лампочек. Эта иллюзия является примером видимого сверхсветового движения.
Существует ряд возможных сценариев того, почему сверхсветовая мексиканская волна синхротронного излучения может исходить от разных точечных источников вокруг быстро вращающейся нейтронной звезды в интенсивном магнитном поле. До тех пор, пока излучения из этих точечных источников не имеют причинно-следственной связи, этот результат не нарушает физику относительности.
2) Делать свет быстрее, чем свет
Вы можете произвести видимое сверхсветовое движение самого света, управляя его длиной волны. Если мы рассматриваем фотон как волновой пакет, этот волновой пакет может быть растянут линейно, так что передний край волны достигает своего пункта назначения быстрее, так как он перемещается впереди остальной части волны - это означает, что он движется быстрее света ,
Однако физическая природа «переднего края волнового пакета» не ясна. Весь волновой пакет эквивалентен одному фотону - и передний край вытянутого волнового пакета не может нести никакой существенной информации. Действительно, будучи растянутым и ослабленным, он может стать неотличимым от фонового шума.
Также этот трюк требует, чтобы свет проходил через преломляющую среду, а не вакуум. Если вы заинтересованы в технических деталях, вы можете сделать фазовую скорость или групповую скорость быстрее, чем c (скорость света в вакууме), но не скорость сигнала. В любом случае, поскольку информация (или фотон как единое целое) не движется быстрее света, физика относительности не нарушается.
3) Получение удовольствия от получения медиа
Вы можете имитировать более драматическое сверхсветовое движение через усиленную среду, где передний край светового импульса стимулирует излучение нового импульса на дальнем конце усиливающей среды - как если бы световой импульс ударял один конец Колыбели Ньютона и новый импульс проецируется с другого конца. Если вы хотите увидеть лабораторную установку, попробуйте здесь. Несмотря на то, что свет, по-видимому, пересекает промежуток сверхъестественно, на самом деле это новый импульс света, возникающий на другом конце и все еще движущийся со стандартной скоростью света.
4) иллюзия релятивистских струй
Если активная галактика, такая как M87, выталкивает струю перегретой плазмы, движущуюся со скоростью, близкой к скорости света - и струя примерно совпадает с вашей линией обзора от Земли - вы можете быть обмануты, думая, что ее содержимое движется быстрее чем свет.
Если длина этой струи составляет 5000 световых лет, то для того, чтобы что-либо находящееся в ней, чтобы преодолеть эту дистанцию в 5000 световых лет, потребуется не менее 5000 лет. Фотону, испускаемому частицей реактивного материала в точке А вблизи ее начала, действительно потребуется 5000 лет, чтобы добраться до вас. Но между тем, частица реактивного материала продолжает двигаться к вам почти так же быстро, как этот фотон. Поэтому, когда частица испускает другой фотон в точке B, точке около кончика струи - этот второй фотон достигнет вашего глаза гораздо меньше, чем через 5000 лет после первого фотона из точки A. Это создаст у вас впечатление, что Частица пересекла 5000 световых лет от точек А до Б гораздо менее чем за 5000 лет. Но это всего лишь оптический обман - физика относительности остается незапятнанной.
5) Непостижимое сверхсветовое движение
Вполне возможно, что объекты за горизонтом наблюдаемой Вселенной удаляются от нашего положения быстрее скорости света - вследствие совокупного расширения Вселенной, из-за которого отдаленные галактики, по-видимому, удаляются быстрее, чем близкие галактики. Но поскольку свет от гипотетических объектов за пределами наблюдаемого горизонта никогда не достигнет Земли, их существование невозможно узнать прямым наблюдением с Земли - и не представляет собой нарушение физики относительности.
И, наконец, не столь непостижимым, как теоретическое, является понятие ранней космической инфляции, которое также включает в себя расширение пространства-времени, а не движение в пространстве-времени - так что никаких нарушений там тоже нет.
Другие вещи…
Я не уверен, что вышесказанное является исчерпывающим списком, и я намеренно пропустил другие теоретические предложения, такие как квантовая запутанность и искривление Алькубьерре. Любой из них, если реальныйВозможно, будет нарушать физику относительности - так что, возможно, нужно рассматривать с более высоким уровнем скептицизма.
