Нещодавній список найкращих 10 історій журналу "Космічний журнал" за 2010 рік включав історію "Швидше, ніж відкриті світлом Пульсари", яка при подальшому читанні дала зрозуміти, що явище, яке вивчається, не було саме рухомий швидше, ніж світло.
Так чи інакше, це спонукало мене шукати різні способи, по яких може генеруватися явний надсвітловий рух, почасти, щоб переконати себе в тому, що дно не випало з фізики відносності, а частково побачити, чи можна ці речі адекватно пояснити простою англійською мовою. Ось іде…
1) Причинно-наслідкові ілюзії
Більш швидка, ніж світлова пульсарна історія - це по суті про гіпотетичні світлові вибухи - які схожі на звукові стріли, де це не звуковий удар, а джерело звуку, що перевищує швидкість звуку - так що окремі звукові імпульси зливаються, утворюючи форму одиночна ударна хвиля, що рухається зі швидкістю звуку.
Тепер, чи щось подібне насправді трапляється зі світлом від пульсарів, залишається предметом дискусій, але один із прихильників моделі продемонстрував ефект в лабораторії - дивіться у цьому науковому американському блозі.
Що ви робите, це влаштувати лінійку лампочок, які незалежно спрацьовують. Досить просто змусити їх спалювати послідовно - спочатку 1, потім 2, потім 3 і т. Д. - і ви можете продовжувати скорочувати затримку в часі між кожною стрільбою, поки у вас не виникне ситуація, коли лампочка 2 вимкнеться після лампочки 1 за менший час, ніж світло повинен пройти відстань між лампочками 1 і 2. Це дійсно лише хитрість - між лампочками не виникає причинного зв’язку - але це виглядає так, ніби послідовність дій (спочатку 1, потім 2, потім 3 тощо) перемістилася швидше, ніж світло по ряду цибулин. Ця ілюзія є прикладом явного надсвіткового руху.
Існує ряд можливих сценаріїв того, чому надсвітня мексиканська хвиля синхротронного випромінювання може виходити з різних точкових джерел навколо швидко обертової нейтронної зірки в інтенсивному магнітному полі. Поки випромінювання від цих точкових джерел не є причинно пов'язаними, цей результат не порушує фізику відносності.
2) Створення світла швидше, ніж світло
Ви можете виробляти явний надсвітковий рух світла, маніпулюючи його довжиною хвилі. Якщо ми розглянемо фотон як хвильовий пакет, цей пакет хвиль може бути розтягнутий лінійно, так що передній край хвилі надходить до місця призначення швидше, оскільки він висувається вперед від залишку хвилі - це означає, що він рухається швидше, ніж світло .
Однак фізична природа "переднього краю хвильового пакету" не ясна. Весь хвильовий пакет еквівалентний одному фотону - і передній край розтягнутого хвильового пакету не може нести будь-якої суттєвої інформації. Дійсно, розтягнувшись і ослабившись, він може стати невідрізним від фонового шуму.
Також ця хитрість вимагає переміщення світла заломлюючим середовищем, а не вакуумом. Якщо ви зацікавлені в технічних деталях, ви можете зробити фазову швидкість або групову швидкість швидше c (швидкість світла у вакуумі), але не швидкість сигналу. У будь-якому випадку, оскільки інформація (або фотон як повна одиниця) не рухається швидше, ніж світло, фізика відносності не порушується.
3) Вихід із засобів масової інформації
Ви можете імітувати більш різкий надсвітковий рух через середовище посилення, де передній край світлового імпульсу стимулює випромінювання нового імпульсу в дальньому кінці середовища посилення - так, як би легкий імпульс потрапляє в один кінець колиски Ньютона і новий імпульс проектується з іншого кінця. Якщо ви хочете побачити лабораторію, спробуйте тут. Хоча світло, схоже, стрибає проміжок надмірно, насправді це новий світловий імпульс, що з’являється на іншому кінці - і все ще просто рухається зі стандартною швидкістю світла.
4) Релятивістська реактивна ілюзія
Якщо активна галактика, як M87, виштовхує струмінь перегрітої плазми, що рухається з ближчою швидкістю світла - і струмінь приблизно вирівняний з вашою лінією зору від Землі - ви можете змусити себе думати, що його вміст рухається швидше ніж світло.
Якщо цей струмінь триває 5000 світлових років, йому потрібно пройти щонайменше 5000 років, щоб усе, що в ньому було, перетнути цю відстань 5000 світлових років. Фотону, випромінюваному частинкою реактивного матеріалу в точці А біля початку струменя дійсно знадобиться 5000 років, щоб дістатися до вас. Але тим часом частинка реактивного матеріалу продовжує рухатися до вас майже так само швидко, як і той фотон. Отже, коли частинка випромінює ще один фотон у точці В, точці біля кінця струменя - той другий фотон досягне вашого ока через значно менше ніж 5000 років після першого фотона, з точки А. Це створить вам враження, що частинка перетнула 5000 світлових років від точок А до В за набагато менше 5000 років. Але це лише оптична ілюзія - фізика відносності залишається незахищеною.
5) Незвіданий надсвітовий рух
Цілком можливо, що об'єкти поза горизонтом спостережуваного Всесвіту віддаляються від нашого положення швидше, ніж швидкість світла - як наслідок кумулятивного розширення Всесвіту, завдяки чому далекі галактики здаються віддаляються швидше, ніж близькі галактики. Але оскільки світло від гіпотетичних об'єктів за спостережуваним горизонтом ніколи не досягне Землі, їх існування не пізнається при безпосередньому спостереженні від Землі - і не являє собою порушення фізики відносності.
І, нарешті, не стільки непізнавальним, скільки теоретичним є поняття ранньої космічної інфляції, яке також передбачає розширення простору-часу, а не руху в просторі-часі - так що порушень там також немає.
Інші речі…
Я не впевнений, що наведене вище є вичерпним переліком, і я навмисно відмовився від інших теоретичних пропозицій, таких як квантове заплутування та привод Алкуб'є. Будь-який із них, якщо справжній, мабуть, порушив би фізику відносності - тому, можливо, це потрібно розглядати з вищим рівнем скептицизму.
