Sa modernong pisika, pinaniniwalaan na ang isang katawan (may masa), impluwensya o impormasyon ay hindi maaaring ilipat/galaw mas mabilis na bilis Sveta. Maraming mga pagtatangka ang ginagawa upang patunayan na ang bilis ng liwanag ay maaaring lampasan, gayunpaman, sa ngayon, nang walang tagumpay. Imposibleng pabulaanan ang pahayag na ito sa eksperimento, ngunit sa pag-eksperimento, kahit na ang mga teorista ay hindi nakagawa ng maraming pag-unlad sa kanilang pananaliksik, na nakabuo ng hypothetical tachons (mga partikulo na palaging gumagalaw nang mas mabilis kaysa sa bilis ng liwanag) at pagkatapos ay tumigil doon, na ipinapasa ang ideya. sa mga manunulat ng science fiction para sa pagpapatupad.
Gayunpaman, mayroong isang bilang ng mga phenomena na, parang, na lumalabag sa limitasyon sa itaas, at nagpapakita ng mga superluminal na bilis.
Halimbawa, kung minsan ay maririnig mo ang argumento mula sa mga tao na ang isang sinag ng araw ay maaaring "gumagalaw" sa isang pader nang mas mabilis kaysa sa bilis ng liwanag. Para sa ilang kadahilanan, ang halimbawa ng isang sinag ng araw ay madalas na nakalilito sa mga tao, bagaman "gumagalaw na sinag ng araw" hindi mas mabuti "gumagalaw na basang lugar" para sa tubig mula sa ilalim ng hose. Ang "sunny bunny" ay hindi gumagalaw tulad ng isang bagay, at sa pamamagitan ng maaraw na kuneho imposibleng ilipat ang impormasyon mula sa isang punto patungo sa isa pa, na nangangahulugang walang lalampas sa bilis ng liwanag.
O ang tinatawag na "entangled quanta", na, na nakahiwalay sa anumang distansya, "alam" nang eksakto sa kung ano ang kabaligtaran ng estado na matatagpuan ang pangalawang quantum. Sa sandaling matukoy natin ang estado ng isang kabuuan, ang estado ng pangalawa ay magiging eksaktong kabaligtaran sa parehong sandali. Gayunpaman, pinipigilan din ng quantum entanglement ang paglipat ng anumang impormasyon.
Gayunpaman, hindi ito tungkol sa artikulo. Sa kasamaang palad, nakalimutan ko ang orihinal na pinagmulan, ngunit mayroon pa ring isang bagay sa mundo na kumakalat nang mas mabilis kaysa sa bilis ng liwanag:
"Ayon sa pilosopo na si Lai Tin Widl, isang bagay lamang ang nalalaman na kumikilos nang mas mabilis kaysa sa ordinaryong liwanag. Ito ang monarkiya. Ang linya ng pangangatwiran ni Widl ay ganito: sa bawat sa ngayon hindi ka maaaring magkaroon ng higit sa isang hari. Kasabay nito, hinihiling ng tradisyon na walang mga puwang sa pagitan ng mga hari. Samakatuwid, kapag ang isang hari ay namatay, ang trono ay dapat na maipasa kaagad sa tagapagmana. Malamang, ang sabi ng pilosopo, dapat mayroong ilang elementong elementarya - kingion o, marahil, korolevion, na tinitiyak ang pagpapatuloy."
Sa pagpapatuloy ng lohika na ito, mahahanap ng isa ang maraming mga halimbawa ng katulad "mga bagay na gumagalaw nang mas mabilis kaysa sa ordinaryong liwanag" nauugnay sa pagbabago sa katayuan ng isang tao at ito, siyempre, ay isang biro. Bagama't... kung mas malalim ang iyong pagsisid sa mga tanong ng pisika, mas maraming bagong tanong ang lumalabas at kung minsan ay tila ang mga sagot ng mga siyentipikong tao ay hindi nalalayo sa mga pilosopikong kaisipan ni Lai Tin Weed.
Physics yan. Ito ay para sa kadahilanang ito na ang matematika ay mananatiling reyna ng lahat ng agham. Biyernes biro sa paksa:
Doktor ng Teknikal na Agham A. GOLUBEV.
Sa kalagitnaan ng nakaraang taon, isang kahindik-hindik na mensahe ang lumabas sa mga magasin. Natuklasan ng isang grupo ng mga Amerikanong mananaliksik na ang isang napakaikling pulso ng laser ay gumagalaw sa isang espesyal na piniling daluyan ng daan-daang beses na mas mabilis kaysa sa isang vacuum. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay tila ganap na hindi kapani-paniwala (ang bilis ng liwanag sa isang daluyan ay palaging mas mababa kaysa sa isang vacuum) at kahit na nagtaas ng mga pagdududa tungkol sa bisa ng espesyal na teorya ng relativity. Samantala, ang isang superluminal na pisikal na bagay - isang laser pulse sa isang gain medium - ay unang natuklasan hindi noong 2000, ngunit 35 taon na ang nakaraan, noong 1965, at ang posibilidad ng superluminal na paggalaw ay malawakang tinalakay hanggang sa unang bahagi ng 70s. Ngayon, ang talakayan tungkol sa kakaibang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay sumiklab nang may panibagong sigla.
Mga halimbawa ng "superluminal" na paggalaw.
Sa unang bahagi ng 60s, maikling liwanag pulses mataas na kapangyarihan nagsimulang makuha sa pamamagitan ng pagpasa ng laser flash sa pamamagitan ng isang quantum amplifier (isang medium na may baligtad na populasyon).
Sa isang amplifying medium, ang paunang rehiyon ng isang light pulse ay nagdudulot ng stimulated na paglabas ng mga atom sa amplifier medium, at ang huling rehiyon nito ay nagiging sanhi ng kanilang pagsipsip ng enerhiya. Bilang resulta, lalabas sa nagmamasid na ang pulso ay gumagalaw nang mas mabilis kaysa sa liwanag.
Eksperimento ni Lijun Wong.
Isang sinag ng liwanag na dumadaan sa isang prisma transparent na materyal(halimbawa, salamin), refracts, iyon ay, nakakaranas ng dispersion.
Ang isang light pulse ay isang hanay ng mga oscillations ng iba't ibang mga frequency.
Marahil lahat ng tao - kahit na ang mga taong malayo sa pisika - alam na ang pinakamataas na posibleng bilis ng paggalaw ng mga materyal na bagay o ang pagpapalaganap ng anumang mga signal ay ang bilis ng liwanag sa isang vacuum. Ito ay tinutukoy ng liham Sa at halos 300 libong kilometro bawat segundo; eksaktong halaga Sa= 299,792,458 m/s. Ang bilis ng liwanag sa isang vacuum ay isa sa mga pangunahing pisikal na pare-pareho. Kawalan ng kakayahang makamit ang mga bilis na lumampas Sa, ay sumusunod sa espesyal na teorya ng relativity (STR) ni Einstein. Kung ito ay posible upang patunayan na ang signal transmission mula sa superluminal na bilis, babagsak ang teorya ng relativity. Sa ngayon ay hindi pa ito nangyari, sa kabila ng maraming mga pagtatangka upang pabulaanan ang pagbabawal sa pagkakaroon ng mga bilis na mas malaki kaysa Sa. Gayunpaman, sa pang-eksperimentong pag-aaral Kamakailan lamang, ang ilang mga napaka-kagiliw-giliw na phenomena ay natuklasan, na nagpapahiwatig na sa ilalim ng mga espesyal na nilikha na mga kondisyon posible na obserbahan ang mga superluminal na bilis at sa parehong oras ang mga prinsipyo ng teorya ng relativity ay hindi nilalabag.
Upang magsimula, alalahanin natin ang mga pangunahing aspeto na may kaugnayan sa problema ng bilis ng liwanag. Una sa lahat: bakit imposible (sa ilalim ng normal na mga kondisyon) na lumampas sa limitasyon ng liwanag? Dahil kung gayon ang pangunahing batas ng ating mundo ay nilabag - ang batas ng sanhi, ayon sa kung saan ang epekto ay hindi maaaring mauna ang dahilan. Walang nakapansin na, halimbawa, unang nahulog ang isang oso at pagkatapos ay binaril ng mangangaso. Sa bilis na lumalampas Sa, ang pagkakasunod-sunod ng mga kaganapan ay nagiging baligtad, ang time tape ay nagre-rewind pabalik. Ito ay madaling i-verify mula sa sumusunod na simpleng pangangatwiran.
Ipagpalagay natin na tayo ay nasa isang uri ng space miracle ship, na gumagalaw nang mas mabilis kaysa sa liwanag. Pagkatapos ay unti-unti nating aabutan ang liwanag na ibinubuga ng pinanggagalingan noong mas maaga at mas maaga. Una, hahabulin natin ang mga photon na ibinubuga, sabihin nating, kahapon, pagkatapos ang mga inilabas noong nakaraang araw, pagkatapos ay isang linggo, isang buwan, isang taon na ang nakalipas, at iba pa. Kung ang pinagmumulan ng liwanag ay isang salamin na sumasalamin sa buhay, makikita muna natin ang mga kaganapan ng kahapon, pagkatapos ang araw bago ang kahapon, at iba pa. Nakikita natin, sabihin nating, isang matandang lalaki na unti-unting nagiging nasa katanghaliang-gulang, pagkatapos ay binata, binata, bata... Ibig sabihin, babalik ang panahon, lilipat tayo mula sa kasalukuyan hanggang ang nakaraan. Ang mga sanhi at epekto ay magbabago ng mga lugar.
Bagaman ang argumentong ito ay ganap na binabalewala mga teknikal na detalye ang proseso ng pagmamasid sa liwanag, mula sa isang pangunahing punto ng view, malinaw na ipinapakita nito na ang paggalaw sa superluminal na bilis ay humahantong sa isang sitwasyon na imposible sa ating mundo. Gayunpaman, ang kalikasan ay nagtakda ng mas mahigpit na mga kondisyon: ang paggalaw hindi lamang sa superluminal na bilis ay hindi matamo, kundi pati na rin sa bilis na katumbas ng bilis ng liwanag - maaari lamang itong lapitan. Mula sa teorya ng relativity ito ay sumusunod na kapag ang bilis ng paggalaw ay tumaas, tatlong mga pangyayari ang lumitaw: ang masa ng isang gumagalaw na bagay ay tumataas, ang laki nito sa direksyon ng paggalaw ay bumababa, at ang daloy ng oras sa bagay na ito ay bumagal (mula sa punto ng pananaw ng isang panlabas na "nagpapahinga" na tagamasid). Sa ordinaryong bilis, ang mga pagbabagong ito ay bale-wala, ngunit habang papalapit sila sa bilis ng liwanag ay nagiging mas kapansin-pansin ang mga ito, at sa limitasyon - sa bilis na katumbas ng Sa, - ang masa ay nagiging walang hanggan na malaki, ang bagay ay ganap na nawawala ang laki sa direksyon ng paggalaw at ang oras ay huminto dito. Samakatuwid, walang materyal na katawan ang makakaabot sa bilis ng liwanag. Tanging ang liwanag mismo ang may ganoong bilis! (At din ang isang "lahat-matalim" na particle - isang neutrino, na, tulad ng isang photon, ay hindi maaaring gumalaw sa bilis na mas mababa sa Sa.)
Ngayon tungkol sa bilis ng paghahatid ng signal. Dito angkop na gamitin ang representasyon ng liwanag sa anyo ng mga electromagnetic wave. Ano ang signal? Ito ay ilang impormasyon na kailangang ipadala. Ang isang perpektong electromagnetic wave ay isang walang katapusang sinusoid ng mahigpit na isang dalas, at hindi ito maaaring magdala ng anumang impormasyon, dahil ang bawat yugto ng naturang sinusoid ay eksaktong inuulit ang nauna. Ang bilis ng paggalaw ng phase ng isang sine wave - ang tinatawag na phase speed - marahil sa isang kapaligiran na may ilang kundisyon lumampas sa bilis ng liwanag sa isang vacuum. Walang mga paghihigpit dito, dahil ang bilis ng phase ay hindi ang bilis ng signal - hindi pa ito umiiral. Upang lumikha ng isang senyas, kailangan mong gumawa ng ilang uri ng "marka" sa alon. Ang nasabing marka ay maaaring, halimbawa, isang pagbabago sa alinman sa mga parameter ng alon - amplitude, dalas o paunang yugto. Ngunit sa sandaling ang marka ay ginawa, ang alon ay nawawala ang sinusoidality nito. Ito ay nagiging modulated, na binubuo ng isang hanay ng mga simpleng sine wave na may iba't ibang mga amplitude, frequency at mga paunang yugto - isang pangkat ng mga alon. Ang bilis ng paggalaw ng marka sa modulated wave ay ang bilis ng signal. Kapag nagpapalaganap sa isang daluyan, ang bilis na ito ay karaniwang tumutugma sa bilis ng pangkat, na nagpapakilala sa pagpapalaganap ng nabanggit na grupo ng mga alon sa kabuuan (tingnan ang "Science and Life" No. 2, 2000). Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang bilis ng grupo, at samakatuwid ang bilis ng signal, ay mas mababa kaysa sa bilis ng liwanag sa vacuum. Hindi nagkataon na ang ekspresyong "sa ilalim ng normal na mga kondisyon" ay ginagamit dito, dahil sa ilang mga kaso ang bilis ng grupo ay maaaring lumampas Sa o kahit na mawala ang kahulugan nito, ngunit pagkatapos ay hindi ito nauugnay sa pagpapalaganap ng signal. Itinatag ng istasyon ng serbisyo na imposibleng magpadala ng signal sa bilis na mas mataas kaysa Sa.
Bakit ganito? Dahil mayroong isang balakid sa pagpapadala ng anumang signal sa bilis na mas malaki kaysa sa Sa Ang parehong batas ng causality ay nagsisilbi. Isipin natin ang ganoong sitwasyon. Sa ilang punto A, ang isang ilaw na flash (kaganapan 1) ay nag-o-on sa isang aparato na nagpapadala ng isang partikular na signal ng radyo, at sa isang malayong punto B, sa ilalim ng impluwensya ng signal ng radyo na ito, ang isang pagsabog ay nangyayari (kaganapan 2). Malinaw na ang kaganapan 1 (pagsiklab) ay ang sanhi, at ang kaganapan 2 (pagsabog) ay ang kahihinatnan, na nagaganap sa huli kaysa sa sanhi. Ngunit kung ang signal ng radyo ay nagpalaganap sa superluminal na bilis, ang isang tagamasid malapit sa punto B ay unang makakita ng isang pagsabog, at pagkatapos lamang ito ay makakarating sa kanya sa bilis. Sa isang flash ng liwanag, ang sanhi ng pagsabog. Sa madaling salita, para sa tagamasid na ito, ang kaganapan 2 ay naganap nang mas maaga kaysa sa kaganapan 1, iyon ay, ang epekto ay mauuna sa sanhi.
Angkop na bigyang-diin na ang "superluminal na pagbabawal" ng teorya ng relativity ay ipinapataw lamang sa paggalaw ng mga materyal na katawan at ang paghahatid ng mga signal. Sa maraming sitwasyon, posible ang paggalaw sa anumang bilis, ngunit hindi ito ang paggalaw ng mga materyal na bagay o signal. Halimbawa, isipin ang dalawang medyo mahaba na pinuno na nakahiga sa parehong eroplano, ang isa ay matatagpuan nang pahalang, at ang isa ay nagsalubong dito sa isang maliit na anggulo. Kung ang unang pinuno ay inilipat pababa (sa direksyon na ipinahiwatig ng arrow) sa mataas na bilis, ang punto ng intersection ng mga pinuno ay maaaring tumakbo nang mabilis hangga't ninanais, ngunit ang puntong ito ay hindi isang materyal na katawan. Ang isa pang halimbawa: kung kukuha ka ng flashlight (o, sabihin nating, isang laser na nagbibigay ng isang makitid na sinag) at mabilis na naglalarawan ng isang arko sa hangin kasama nito, kung gayon ang linear na bilis ng light spot ay tataas nang may distansya at sa isang sapat na malaking distansya ay lumampas Sa. Ang liwanag na lugar ay lilipat sa pagitan ng mga punto A at B sa superluminal na bilis, ngunit hindi ito magiging isang pagpapadala ng signal mula A hanggang B, dahil ang nasabing lugar ng liwanag ay hindi nagdadala ng anumang impormasyon tungkol sa punto A.
Mukhang nalutas na ang isyu ng superluminal na bilis. Ngunit noong dekada 60 ng ikadalawampu siglo, iniharap ng mga teoretikal na pisiko ang hypothesis ng pagkakaroon ng mga superluminal na particle na tinatawag na tachyon. Ang mga ito ay napaka-kakaibang mga particle: theoretically posible ang mga ito, ngunit upang maiwasan ang mga kontradiksyon sa teorya ng relativity kailangan nilang italaga ang isang haka-haka na rest mass. Sa pisikal, ang haka-haka na masa ay hindi umiiral; Gayunpaman, hindi ito naging sanhi ng maraming alarma, dahil ang mga tachyon ay hindi maaaring magpahinga - mayroon sila (kung mayroon sila!) Sa mga bilis na lumampas sa bilis ng liwanag sa isang vacuum, at sa kasong ito ang tachyon mass ay lumalabas na totoo. Mayroong ilang pagkakatulad dito sa mga photon: ang isang photon ay may zero rest mass, ngunit ito ay nangangahulugan lamang na ang photon ay hindi maaaring magpapahinga - ang liwanag ay hindi maaaring ihinto.
Ang pinakamahirap na bagay, tulad ng maaaring asahan ng isa, ay ang pag-ugnayin ang hypothesis ng tachyon sa batas ng pananahilan. Ang mga pagtatangka na ginawa sa direksyon na ito, kahit na medyo mapanlikha, ay hindi humantong sa halatang tagumpay. Wala pang nakapag-eksperimentong magrehistro ng mga tachyon. Bilang resulta, ang interes sa mga tachyon bilang superluminal elementary particle ay unti-unting nawala.
Gayunpaman, noong 60s, isang kababalaghan ang natuklasan sa eksperimento na una ay nalilito sa mga pisiko. Ito ay inilarawan nang detalyado sa artikulo ni A. N. Oraevsky "Superluminal waves sa amplifying media" (UFN No. 12, 1998). Dito ay maikli nating ibuod ang kakanyahan ng bagay, na tinutukoy ang mambabasa na interesado sa mga detalye sa tinukoy na artikulo.
Di-nagtagal pagkatapos ng pagtuklas ng mga laser - noong unang bahagi ng 60s - lumitaw ang problema sa pagkuha ng maikli (tagal ng mga 1 ns = 10 -9 s) na may mataas na kapangyarihan na mga pulso ng ilaw. Upang gawin ito, ang isang maikling laser pulse ay naipasa sa pamamagitan ng isang optical quantum amplifier. Ang pulso ay nahati sa dalawang bahagi ng isang beam splitting mirror. Ang isa sa kanila, na mas malakas, ay ipinadala sa amplifier, at ang isa pa ay pinalaganap sa hangin at nagsilbing reference pulse kung saan maihahambing ang pulso na dumadaan sa amplifier. Ang parehong mga pulso ay ipinakain sa mga photodetector, at ang kanilang mga signal ng output ay maaaring makitang biswal sa screen ng oscilloscope. Inaasahan na ang light pulse na dumadaan sa amplifier ay makakaranas ng ilang pagkaantala dito kumpara sa reference pulse, iyon ay, ang bilis ng pagpapalaganap ng liwanag sa amplifier ay mas mababa kaysa sa hangin. Isipin ang pagkamangha ng mga mananaliksik nang matuklasan nila na ang pulso ay lumaganap sa pamamagitan ng amplifier sa bilis na hindi lamang mas malaki kaysa sa hangin, kundi ilang beses ding mas mataas kaysa sa bilis ng liwanag sa vacuum!
Nang makabawi mula sa unang pagkabigla, nagsimulang hanapin ng mga physicist ang dahilan para sa hindi inaasahang resulta. Walang sinuman ang nagkaroon ng kahit kaunting pagdududa tungkol sa mga prinsipyo ng espesyal na teorya ng relativity, at ito ang nakatulong upang mahanap ang tamang paliwanag: kung ang mga prinsipyo ng SRT ay napanatili, kung gayon ang sagot ay dapat na hanapin sa mga katangian ng amplifying medium.
Nang walang paglalagay ng mga detalye dito, ituturo lamang namin iyon detalyadong pagsusuri ang mekanismo ng pagkilos ng enhancing medium ay ganap na nilinaw ang sitwasyon. Ang punto ay isang pagbabago sa konsentrasyon ng mga photon sa panahon ng pagpapalaganap ng pulso - isang pagbabago na sanhi ng pagbabago sa nakuha ng medium hanggang sa negatibong halaga sa panahon ng pagpasa ng likurang bahagi ng pulso, kapag ang daluyan ay sumisipsip na ng enerhiya, dahil ang sarili nitong reserba ay naubos na dahil sa paglipat nito sa liwanag na pulso. Ang pagsipsip ay hindi nagiging sanhi ng pagtaas, ngunit isang pagpapahina ng salpok, at sa gayon ang salpok ay pinalakas sa harap na bahagi at humina sa likod na bahagi. Isipin natin na nagmamasid tayo ng pulso gamit ang isang aparato na gumagalaw sa bilis ng liwanag sa daluyan ng amplifier. Kung ang daluyan ay transparent, makikita natin ang salpok na nagyelo sa kawalan ng paggalaw. Sa kapaligiran kung saan nangyayari ang nabanggit na proseso, ang pagpapalakas ng nangungunang gilid at ang pagpapahina ng trailing na gilid ng pulso ay lilitaw sa nagmamasid sa paraang ang daluyan ay tila inilipat ang pulso pasulong. Ngunit dahil ang aparato (tagamasid) ay gumagalaw sa bilis ng liwanag, at naabutan ito ng salpok, kung gayon ang bilis ng salpok ay lumampas sa bilis ng liwanag! Ito ang epekto na naitala ng mga eksperimento. At dito talagang walang kontradiksyon sa teorya ng relativity: ang proseso ng amplification ay ganoon lamang na ang konsentrasyon ng mga photon na lumabas nang mas maaga ay lumalabas na mas malaki kaysa sa mga lumabas sa ibang pagkakataon. Hindi mga photon ang gumagalaw sa superluminal na bilis, ngunit ang pulse envelope, lalo na ang maximum nito, na sinusunod sa isang oscilloscope.
Kaya, habang sa ordinaryong media ay palaging may pagpapahina ng liwanag at pagbaba sa bilis nito, na tinutukoy ng refractive index, sa aktibong laser media ay hindi lamang isang amplification ng liwanag, kundi pati na rin ang pagpapalaganap ng isang pulso sa superluminal na bilis.
Sinubukan ng ilang physicist na patunayan ang pagkakaroon ng superluminal motion sa panahon ng tunnel effect - isa sa mga pinaka-kahanga-hangang phenomena sa quantum mechanics. Ang epektong ito ay binubuo sa katotohanan na ang isang microparticle (mas tiyak, isang microobject, in iba't ibang kondisyon na nagpapakita ng parehong mga katangian ng isang particle at mga katangian ng isang alon) ay may kakayahang tumagos sa tinatawag na potensyal na hadlang - isang kababalaghan na ganap na imposible sa klasikal na mekanika (kung saan ang analogue ay ang sumusunod na sitwasyon: isang bola na itinapon sa isang pader mapupunta sa kabilang panig ng pader, o ang isang parang alon na paggalaw na ibinibigay na lubid na nakatali sa dingding ay ipapasa sa isang lubid na nakatali sa dingding sa kabilang panig). Ang kakanyahan ng tunnel effect sa quantum mechanics ay ang mga sumusunod. Kung ang isang micro-object na may isang tiyak na enerhiya ay nakatagpo sa isang lugar na may potensyal na enerhiya na lumampas sa enerhiya ng micro-object, ang lugar na ito ay isang hadlang para dito, ang taas nito ay tinutukoy ng pagkakaiba ng enerhiya. Ngunit ang micro-object ay "tumagas" sa hadlang! Ang posibilidad na ito ay ibinigay sa kanya ng kilalang Heisenberg uncertainty relation, na isinulat para sa enerhiya at oras ng pakikipag-ugnayan. Kung ang pakikipag-ugnayan ng isang microobject sa isang hadlang ay nangyayari sa isang medyo tiyak na oras, kung gayon ang enerhiya ng microobject ay, sa kabilang banda, ay mailalarawan ng kawalan ng katiyakan, at kung ang kawalan ng katiyakan na ito ay nasa pagkakasunud-sunod ng taas ng hadlang, kung gayon ang ang huli ay tumigil na maging isang hindi malulutas na balakid para sa microobject. Ang bilis ng pagtagos sa isang potensyal na hadlang ay naging paksa ng pananaliksik ng isang bilang ng mga physicist, na naniniwala na maaari itong lumampas Sa.
Noong Hunyo 1998, isang internasyonal na simposyum sa mga problema ng superluminal na paggalaw ay ginanap sa Cologne, kung saan ang mga resulta na nakuha sa apat na laboratoryo - sa Berkeley, Vienna, Cologne at Florence - ay tinalakay.
At sa wakas, noong 2000, lumitaw ang mga ulat tungkol sa dalawang bagong eksperimento kung saan lumitaw ang mga epekto ng superluminal propagation. Isa sa mga ito ay ginanap ni Lijun Wong at ng kanyang mga kasamahan sa Princeton Research Institute (USA). Ang resulta nito ay ang liwanag na pulso na pumapasok sa isang silid na puno ng singaw ng cesium ay nagpapataas ng bilis nito ng 300 beses. Ito pala pangunahing bahagi Ang pulso ay umaalis sa malayong dingding ng silid bago pa man pumasok ang pulso sa silid sa pamamagitan ng dingding sa harap. Ang sitwasyong ito ay sumasalungat hindi lamang bait, ngunit, sa esensya, ang teorya ng relativity.
Ang mensahe ni L. Wong ay nagdulot ng matinding talakayan sa mga physicist, karamihan sa kanila ay hindi hilig na makakita ng paglabag sa mga prinsipyo ng relativity sa mga resultang nakuha. Ang hamon, naniniwala sila, ay ipaliwanag nang tama ang eksperimentong ito.
Sa eksperimento ni L. Wong, ang liwanag na pulso na pumapasok sa silid na may singaw ng cesium ay may tagal na humigit-kumulang 3 μs. Ang mga cesium atom ay maaaring umiral sa labing-anim na posibleng quantum mechanical states, na tinatawag na "hyperfine magnetic sublevels ng ground state." Gamit ang optical laser pumping, halos lahat ng mga atomo ay dinala sa isa lamang sa labing-anim na estadong ito, na tumutugma sa halos ganap na zero na temperatura sa sukat ng Kelvin (-273.15 o C). Ang haba ng silid ng cesium ay 6 na sentimetro. Sa isang vacuum, ang ilaw ay naglalakbay ng 6 na sentimetro sa 0.2 ns. Tulad ng ipinakita ng mga sukat, ang liwanag na pulso ay dumaan sa silid na may cesium sa isang oras na mas mababa ng 62 ns kaysa sa vacuum. Sa madaling salita, ang oras na kinakailangan para sa isang pulso na dumaan sa isang cesium medium ay may minus sign! Sa katunayan, kung ibawas natin ang 62 ns mula sa 0.2 ns, makakakuha tayo ng "negatibong" oras. Ang "negatibong pagkaantala" na ito sa daluyan - isang hindi maintindihan na pagtalon sa oras - ay katumbas ng oras kung saan ang pulso ay gagawa ng 310 na dumaan sa silid sa isang vacuum. Ang kinahinatnan ng "pansamantalang pagbabalik" na ito ay ang pulso na umaalis sa silid ay nagawang lumipat ng 19 metro ang layo mula dito bago ang papasok na pulso ay umabot sa malapit na dingding ng silid. Paano maipapaliwanag ang gayong hindi kapani-paniwalang sitwasyon (maliban kung, siyempre, nagdududa tayo sa kadalisayan ng eksperimento)?
Sa paghusga sa patuloy na talakayan, ang isang eksaktong paliwanag ay hindi pa natagpuan, ngunit walang alinlangan na ang hindi pangkaraniwang mga katangian ng pagpapakalat ng daluyan ay gumaganap ng isang papel dito: ang singaw ng cesium, na binubuo ng mga atom na nasasabik ng laser light, ay isang daluyan na may maanomalyang pagpapakalat. . Alalahanin natin sandali kung ano ito.
Ang pagpapakalat ng isang sangkap ay ang pag-asa ng phase (ordinaryong) refractive index n sa light wavelength l. Sa normal na dispersion, ang refractive index ay tumataas nang bumababa ang wavelength, at ito ang kaso sa salamin, tubig, hangin at lahat ng iba pang substance na transparent sa liwanag. Sa mga sangkap na malakas na sumisipsip ng liwanag, ang kurso ng refractive index na may pagbabago sa wavelength ay nababaligtad at nagiging mas matarik: sa pagbaba ng l (pagtaas ng frequency w), ang refractive index ay bumababa nang husto at sa isang tiyak na wavelength na rehiyon ito ay nagiging mas mababa sa pagkakaisa (bilis ng phase V f > Sa). Ito ay maanomalyang pagpapakalat, kung saan ang pattern ng pagpapalaganap ng liwanag sa isang sangkap ay nagbabago nang radikal. Bilis ng grupo V gr ay nagiging mas malaki kaysa sa bilis ng phase ng mga alon at maaaring lumampas sa bilis ng liwanag sa isang vacuum (at maging negatibo rin). Itinuturo ni L. Wong ang pangyayaring ito bilang dahilan na pinagbabatayan ng posibilidad na ipaliwanag ang mga resulta ng kanyang eksperimento. Dapat pansinin, gayunpaman, na ang kondisyon V gr > Sa ay puro pormal, dahil ang konsepto ng bilis ng grupo ay ipinakilala para sa kaso ng maliit (normal) na pagpapakalat, para sa transparent na media, kapag ang isang grupo ng mga alon ay halos hindi nagbabago ng hugis nito sa panahon ng pagpapalaganap. Sa mga rehiyon ng maanomalyang pagpapakalat, ang liwanag na pulso ay mabilis na nababago at ang konsepto ng bilis ng grupo ay nawawala ang kahulugan nito; sa kasong ito, ang mga konsepto ng bilis ng signal at bilis ng pagpapalaganap ng enerhiya ay ipinakilala, na sa transparent na media ay tumutugma sa bilis ng grupo, at sa media na may pagsipsip ay nananatiling mas mababa kaysa sa bilis ng liwanag sa vacuum. Ngunit narito kung ano ang kawili-wili tungkol sa eksperimento ni Wong: ang isang magaan na pulso, na dumadaan sa isang daluyan na may maanomalyang pagpapakalat, ay hindi nababago - eksaktong napapanatili nito ang hugis nito! At ito ay tumutugma sa pagpapalagay na ang salpok ay nagpapalaganap sa bilis ng grupo. Ngunit kung gayon, kung gayon ay lumalabas na walang pagsipsip sa daluyan, bagaman ang maanomalyang pagpapakalat ng daluyan ay tiyak na dahil sa pagsipsip! Si Wong mismo, habang kinikilala na marami ang nananatiling hindi malinaw, ay naniniwala na kung ano ang nangyayari sa kanyang pang-eksperimentong setup ay maaaring, sa unang pagtataya, ay malinaw na ipaliwanag bilang mga sumusunod.
Ang isang light pulse ay binubuo ng maraming mga bahagi na may iba't ibang mga wavelength (mga frequency). Ipinapakita ng figure ang tatlo sa mga bahaging ito (wave 1-3). Sa ilang mga punto, ang lahat ng tatlong mga alon ay nasa yugto (ang kanilang maxima ay nag-tutugma); dito sila, pagdaragdag, palakasin ang bawat isa at bumuo ng isang salpok. Habang ang mga alon ay patuloy na nagpapalaganap sa kalawakan, sila ay nawawala at sa gayon ay "nagkansela" sa isa't isa.
Sa rehiyon ng maanomalyang dispersion (sa loob ng cesium cell), ang alon na mas maikli (wave 1) ay nagiging mas mahaba. Sa kabaligtaran, ang wave na pinakamahaba sa tatlo (wave 3) ay nagiging pinakamaikli.
Dahil dito, ang mga yugto ng mga alon ay nagbabago nang naaayon. Kapag ang mga alon ay dumaan sa cesium cell, ang kanilang mga wavefront ay naibalik. Ang pagkakaroon ng sumailalim sa isang hindi pangkaraniwang phase modulation sa isang substance na may maanomalyang dispersion, ang tatlong wave na pinag-uusapan ay muling nahahanap ang kanilang mga sarili sa phase sa ilang mga punto. Dito sila nagdaragdag muli at bumubuo ng isang pulso na eksaktong kapareho ng hugis na pumapasok sa daluyan ng cesium.
Karaniwan sa hangin, at sa katunayan sa anumang transparent na daluyan na may normal na pagpapakalat, ang isang liwanag na pulso ay hindi maaaring tumpak na mapanatili ang hugis nito kapag nagpapalaganap sa isang malayong distansya, iyon ay, ang lahat ng mga bahagi nito ay hindi maaaring i-phase sa anumang malayong punto sa landas ng pagpapalaganap. At sa ilalim ng normal na mga kondisyon, lumilitaw ang isang magaan na pulso sa isang malayong punto pagkatapos ng ilang oras. Gayunpaman, dahil sa mga maanomalyang katangian ng medium na ginamit sa eksperimento, ang pulso sa isang malayong punto ay naging phased sa parehong paraan tulad ng kapag pumasok sa medium na ito. Kaya, ang liwanag na pulso ay kumikilos na parang may negatibong pagkaantala sa oras sa pagpunta sa isang malayong punto, iyon ay, darating ito hindi mamaya, ngunit mas maaga kaysa sa dumaan sa medium!
Karamihan sa mga physicist ay may hilig na iugnay ang resultang ito sa paglitaw ng mababang-intensity precursor sa dispersive medium ng kamara. Ang katotohanan ay na sa panahon ng parang multo agnas ng isang pulso, ang spectrum ay naglalaman ng mga bahagi ng arbitrary mataas na frequency na may hindi gaanong maliit na amplitude, ang tinatawag na precursor, na nauuna sa "pangunahing bahagi" ng salpok. Ang likas na katangian ng pagtatatag at ang hugis ng precursor ay nakasalalay sa batas ng pagpapakalat sa daluyan. Sa pag-iisip na ito, ang pagkakasunud-sunod ng mga kaganapan sa eksperimento ni Wong ay iminungkahi na bigyang-kahulugan bilang mga sumusunod. Ang papasok na alon, "lumalawak" ang tagapagbalita sa unahan ng sarili nito, ay lumalapit sa camera. Bago ang rurok ng papasok na alon ay tumama sa malapit na dingding ng silid, ang pasimula ay nagpasimula ng hitsura ng isang pulso sa silid, na umaabot sa malayong pader at makikita mula dito, na bumubuo ng isang "reverse wave." Ang alon na ito, kumakalat nang 300 beses nang mas mabilis Sa, umabot sa malapit na pader at sinasalubong ang papasok na alon. Ang mga taluktok ng isang alon ay sumasalubong sa mga labangan ng isa pa, upang sirain ang isa't isa at bilang isang resulta ay wala nang natitira. Lumalabas na ang papasok na alon ay "binabayaran ang utang" sa mga atomo ng cesium, na "nagpahiram" ng enerhiya dito sa kabilang dulo ng silid. Ang sinumang nanonood lamang sa simula at pagtatapos ng eksperimento ay makakakita lamang ng isang pulso ng liwanag na "tumalon" pasulong sa oras, na gumagalaw nang mas mabilis Sa.
Naniniwala si L. Wong na ang kanyang eksperimento ay hindi naaayon sa teorya ng relativity. Ang pahayag tungkol sa hindi pagkamit ng superluminal na bilis, naniniwala siya, ay nalalapat lamang sa mga bagay na may mass ng pahinga. Ang liwanag ay maaaring kinakatawan alinman sa anyo ng mga alon, kung saan ang konsepto ng masa ay karaniwang hindi naaangkop, o sa anyo ng mga photon na may rest mass, tulad ng kilala, katumbas ng zero. Samakatuwid, ang bilis ng liwanag sa isang vacuum, ayon kay Wong, ay hindi ang limitasyon. Gayunpaman, inamin ni Wong na ang epekto na natuklasan niya ay hindi ginagawang posible na magpadala ng impormasyon sa bilis na mas mabilis kaysa Sa.
"Ang impormasyon dito ay nakapaloob na sa nangungunang gilid ng pulso," sabi ni P. Milonni, isang physicist sa Los Alamos National Laboratory sa Estados Unidos "At maaari itong magbigay ng impresyon ng pagpapadala ng impormasyon nang mas mabilis kaysa sa liwanag, kahit na kapag ikaw hindi nagpapadala."
Karamihan sa mga physicist ay naniniwala na bagong trabaho ay hindi nakikitungo sa isang pagdurog sa mga pangunahing prinsipyo. Ngunit hindi lahat ng physicist ay naniniwala na ang problema ay naayos na. Naniniwala si Propesor A. Ranfagni, mula sa pangkat ng pananaliksik ng Italyano na nagsagawa ng isa pang kawili-wiling eksperimento noong 2000, na ang tanong ay bukas pa rin. Ang eksperimentong ito, na isinagawa nina Daniel Mugnai, Anedio Ranfagni at Rocco Ruggeri, ay natuklasan na ang centimeter-wave radio wave sa normal na paglalakbay ng hangin sa bilis na lumalampas sa Sa ng 25%.
Upang buod, masasabi natin ang sumusunod. Gumagana mga nakaraang taon ipakita na sa ilalim ng ilang mga kundisyon superluminal bilis ay maaaring aktwal na mangyari. Ngunit ano nga ba ang gumagalaw sa superluminal na bilis? Ang teorya ng relativity, tulad ng nabanggit na, ay nagbabawal sa gayong bilis para sa mga materyal na katawan at para sa mga signal na nagdadala ng impormasyon. Gayunpaman, ang ilang mga mananaliksik ay patuloy na nagsisikap na ipakita ang pagtagumpayan sa liwanag na hadlang partikular para sa mga signal. Ang dahilan nito ay nakasalalay sa katotohanan na sa espesyal na teorya ng relativity ay walang mahigpit na katwiran sa matematika (batay, sabihin, sa mga equation ni Maxwell para sa electromagnetic field) para sa imposibilidad ng pagpapadala ng mga signal sa bilis na mas malaki kaysa sa. Sa. Ang gayong imposibilidad sa STR ay itinatag, maaaring sabihin ng isa, puro arithmetically, batay sa formula ni Einstein para sa pagdaragdag ng mga bilis, ngunit ito ay panimula na nakumpirma ng prinsipyo ng sanhi. Si Einstein mismo, na isinasaalang-alang ang isyu ng superluminal signal transmission, ay sumulat na sa kasong ito "... napipilitan kaming isaalang-alang ang posibleng mekanismo ng paghahatid ng signal, kung saan ang nakamit na aksyon ay nauuna sa dahilan Ngunit, kahit na ang resulta na ito ay mula sa isang purong lohikal na punto ng view ay hindi naglalaman ng sarili nito, sa aking opinyon, walang mga kontradiksyon gayunpaman ito ay sumasalungat sa likas na katangian ng lahat ng aming karanasan na ang imposibilidad ng pag-aakalang V > s mukhang sapat na napatunayan." Ang prinsipyo ng causality ay ang pundasyon na pinagbabatayan ng imposibilidad ng superluminal signal transmission. At, tila, lahat ng paghahanap para sa mga superluminal na signal nang walang pagbubukod ay matitisod sa batong ito, gaano man karami ang gustong makita ng mga eksperimento. mga senyales, dahil ganoon ang kalikasan ng ating mundo.
Sa konklusyon, dapat itong bigyang-diin na ang lahat ng nasa itaas ay partikular na nalalapat sa ating mundo, sa ating Uniberso. Ang sugnay na ito ay ginawa dahil kani-kanina lang Sa astrophysics at cosmology, umuusbong ang mga bagong hypotheses na nagpapahintulot sa pagkakaroon ng maraming Uniberso na nakatago mula sa atin, na konektado ng mga topological tunnel - mga jumper. Ang puntong ito ng pananaw ay ibinahagi, halimbawa, ng sikat na astrophysicist na si N.S. Para sa isang panlabas na tagamasid, ang mga pasukan sa mga tunnel na ito ay ipinahiwatig ng mga maanomalyang gravitational field, tulad ng mga black hole. Ang mga paggalaw sa gayong mga lagusan, tulad ng iminumungkahi ng mga may-akda ng mga hypotheses, ay gagawing posible na lampasan ang limitasyon ng bilis na ipinataw sa ordinaryong espasyo sa bilis ng liwanag, at, samakatuwid, upang mapagtanto ang ideya ng paglikha ng isang time machine. .. Posible na sa gayong mga Uniberso ay maaaring mangyari ang mga bagay na hindi karaniwan para sa atin. At bagama't sa ngayon ang mga naturang hypotheses ay masyadong nakapagpapaalaala sa mga kwento mula sa science fiction, hindi dapat tiyak na tanggihan ng isa ang pangunahing posibilidad ng isang multi-element na modelo ng istraktura ng materyal na mundo. Ang isa pang bagay ay ang lahat ng iba pang mga Uniberso na ito, malamang, ay mananatiling purong matematikal na mga konstruksyon ng mga teoretikal na pisiko na naninirahan sa ating Uniberso at, sa kapangyarihan ng kanilang mga kaisipan, sinusubukang hanapin ang mga mundong sarado sa atin...
Tingnan ang isyu sa parehong paksa
Ang mga astrophysicist mula sa Baylor University (USA) ay nakabuo ng isang mathematical model ng isang hyperspace drive na nagbibigay-daan sa isa na maglakbay sa kalawakan sa bilis na 10³² beses na mas mabilis kaysa sa bilis ng liwanag, na nagpapahintulot sa isa na lumipad sa isang kalapit na kalawakan at bumalik sa loob ng ilang oras.
Kapag lumilipad, hindi mararamdaman ng mga tao ang labis na karga na nararamdaman sa mga modernong airliner, gayunpaman, ang naturang makina ay maaaring lumitaw sa metal lamang sa loob ng ilang daang taon.
Ang mekanismo ng drive ay batay sa prinsipyo ng isang space deformation engine (Warp Drive), na iminungkahi noong 1994 ng Mexican physicist na si Miguel Alcubierre. Kailangan lang pinuhin ng mga Amerikano ang modelo at gumawa ng mas detalyadong mga kalkulasyon.
"Kung i-compress mo ang espasyo sa harap ng barko, at, sa kabaligtaran, palawakin ito sa likod nito, pagkatapos ay lumilitaw ang isang space-time na bubble sa paligid ng barko," sabi ng isa sa mga may-akda ng pag-aaral, si Richard Obousi "Ito ay bumabalot ang barko at hinila ito palabas ng ordinaryong mundo patungo sa coordinate system nito Dahil sa pagkakaiba sa space-time pressure, ang bubble na ito ay may kakayahang gumalaw sa anumang direksyon, na malampasan ang light threshold ng libu-libong order ng magnitude.
Marahil, ang espasyo sa paligid ng barko ay maaaring mag-deform dahil sa hindi pa gaanong pinag-aralan na dark energy. "Ang madilim na enerhiya ay isang hindi gaanong pinag-aralan na sangkap, natuklasan kamakailan lamang at nagpapaliwanag kung bakit ang mga kalawakan ay tila lumilipad palayo sa isa't isa," sabi ni Sergei Popov, senior researcher sa departamento ng relativistic astrophysics sa Sternberg State Astronomical Institute ng Moscow State University ". Mayroong ilang mga modelo nito, ngunit kung alin ang isa - wala pang pangkalahatang tinatanggap na isa ang kinuha ng mga Amerikano bilang batayan ng isang modelo batay sa mga karagdagang sukat, at sinasabi nila na posible na lokal na baguhin ang mga katangian ng mga sukat na ito lumalabas na sa. iba't ibang direksyon maaaring may iba't ibang cosmological constants. At pagkatapos ay magsisimulang gumalaw ang barko sa bula."
Ang "pag-uugali" na ito ng Uniberso ay maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng "teorya ng string," ayon sa kung saan ang lahat ng ating espasyo ay natatakpan ng maraming iba pang mga sukat. Ang kanilang pakikipag-ugnayan sa isa't isa ay bumubuo ng isang salungat na puwersa na may kakayahang palawakin hindi lamang ang bagay, tulad ng mga kalawakan, kundi pati na rin ang katawan ng kalawakan mismo. Ang epektong ito ay tinatawag na "inflation of the Universe."
"Mula sa mga unang segundo ng pagkakaroon nito, ang Uniberso ay lumalawak," paliwanag ni Ruslan Metsaev, Doctor of Physical and Mathematical Sciences, empleyado ng Astro-Space Center ng Lebedev Physical Institute "At ang prosesong ito ay nagpapatuloy hanggang ngayon." Alam ang lahat ng ito, maaari mong subukang palawakin o paliitin ang espasyo sa artipisyal na paraan. Upang gawin ito, dapat itong maimpluwensyahan ang iba pang mga sukat, sa gayon ang isang piraso ng espasyo ng ating mundo ay magsisimulang lumipat sa tamang direksyon sa ilalim ng impluwensya ng mga puwersa ng madilim na enerhiya.
Sa kasong ito, ang mga batas ng teorya ng relativity ay hindi nilalabag. Sa loob ng bubble, ang parehong mga batas ng pisikal na mundo ay mananatili, at ang bilis ng liwanag ay magiging maximum. Ang sitwasyong ito ay hindi nalalapat sa tinatawag na twin effect, na nagsasabi sa atin na sa panahon ng paglalakbay sa kalawakan sa bilis ng liwanag, ang oras sa loob ng barko ay bumagal nang malaki at ang astronaut, na bumalik sa Earth, ay makakatagpo ng kanyang kambal na kapatid bilang isang napakatanda. lalaki. Inaalis ng Warp Drive engine ang problemang ito, dahil itinutulak nito ang espasyo, hindi ang barko.
Nakahanap na ang mga Amerikano ng target para sa flight sa hinaharap. Ito ang planetang Gliese 581 (Gliese 581), kung saan lumalapit ang klimatiko na kondisyon at gravity sa Earth. Ang distansya dito ay 20 light years, at kahit na ang Warp Drive ay gagana nang trilyong beses na mas mahina pinakamataas na kapangyarihan, ilang segundo lang ang tagal ng paglalakbay para makarating doon.
Para sa sanggunian, ang extrasolar planet na Gliese 581 (planetary system) ay isang red dwarf star na matatagpuan sa constellation Libra, 20.4 light years ang layo. taon mula sa Earth. Ang masa ng bituin ay humigit-kumulang isang-katlo ng mass ng Araw. Ang Gliese 581 ay nasa listahan ng daang pinakamalapit na bituin sa ating solar system. Sa pamamagitan ng isang teleskopyo, ang Gliese 581 ay dapat hanapin sa dalawang degree sa hilaga ng β Libra.
Ang materyal ay inihanda ng mga editor ng rian.ru batay sa impormasyon mula sa RIA Novosti at mga bukas na mapagkukunan
