Impuls szybszy niż światło
Kiedy ktoś zaczyna mówić o prędkości większej, niż prędkość światła, od razu zostaje zaliczony do miłośników fantastyki niezbyt naukowej, albo do maniaków pseudonauki. Nieliczne sensacyjne doniesienia w prasie o szybkości nadświetlnej - jak wiedzą zorientowani - donoszą jedynie o prędkości w ośrodku materialnym: światło w szkle, czy wodzie porusza się wolniej niż w próżni. Prawdziwa prędkość c jest nieosiągalna, nawet słynne stany splątane, nazywane teleportacją, nie pozwalają na ani na przenoszenie materii, ani energii, ani informacji z prędkością nadświetlną. Co prawda pojedyncze eksperymenty sugerują możliwość przekroczenia prędkości światła przez tunelowane fotony lub przez informację dzięki stanom splątanym, nie są one jednak pewne i powszechnie akceptowane.
Dlatego doniesienie, jakoby dwaj naukowcy z laboratorium w Los Alamos: John Singleton i Andrea Schmidt, stworzyli coś, co porusza się szybciej niż światło, budzi niedowierzanie a nawet żarty. Po wyjaśnieniach sceptycy jednak milkną, zwłaszcza w obliczu potwierdzonych doświadczeń. Oczywiście, nie jest to i nie będzie „napęd Warp"... Ale po kolei.
Singleton i Schmidt stworzyli obwód elektryczny, a może raczej przewód, w którym puls prądu wędruje szybciej niż światło w próżni. Wbrew pozorom nie łamie to zasad teorii Einsteina, ponieważ tworzone przez nich impulsy nie są procesem przyczynowo-skutkowym. Sama idea jest zaskakująca, autorzy opisują to w taki oto sposób: wyobraźmy sobie szereg kostek domina, ustawionych sztorcem. Kiedy popchniemy jedną, ta przewróci następne, „impuls" przewracających się kostek będzie wędrował z prędkością zależną od ich rozmiaru, odstępów między nimi, itd. Nigdy jednak nie przekroczy pewnej prędkości, ponieważ jest procesem przyczynowym - każda kostka oddziałuje na następną. Można jednak zbudować urządzenie, które „ręcznie" przewraca każdą kostkę w szeregu. W ten sposób można przewrócić każdy klocek, zanim uderzy go poprzedni. „Impuls" kostek może w ten sposób wędrować szybciej, niemal dowolnie szybko, przestaje bowiem być ciągiem przyczynowym. Ależ to oszustwo, sztuczka - można pomyśleć i owszem, ale to oszustwo działa.
Właśnie taką sztuczką posłużyli się dwaj naukowcy, ale w odniesieniu do prądu. „Przewód" w ich wykonaniu jest sterowany szeregiem kontrolowanych obwodów elektrycznych, wzbudzających naładowane elektrycznie cząsteczki w zsynchronizowany sposób. Przy właściwej synchronizacji impulsy prądu wędrują z szybkością większą od nieprzekraczalnego c. Oczywiście żaden obiekt materialny, ani energia nie przekraczają prędkości światła, ale elektromagnetycznie nie ma to znaczenia. Wszystko jedno, jakie jest źródło wzbudzające prąd w obwodzie - emituje on promieniowanie elektromagnetyczne.
Samo promieniowanie rozchodzi się oczywiście z prędkością światła. Ale jego kształt zależny jest od prędkości źródła - i o to chodziło w doświadczeniu. Porównanie promieniowania emitowanego przez wzbudzany sztucznie puls prądowy o prędkości mniejszej i większej od prędkości c z promieniowaniem naturalnych źródeł wykazało, że naprawdę można wywołać promieniowanie, które wygląda, jakby wysyłające je cząsteczki poruszały się szybciej od światła.
Co się więc dzieje, gdy na przykład impuls trwający normalnie kilka sekund ściśniemy do milisekund? Efekty są zaskakujące. Czoła fal nakładają się na siebie, dając w rezultacie wyjątkowo ostry impuls, obejmujący bardzo szerokie spektrum. Ponadto ściśnięcie powoduje wzmocnienie sygnału, który zanika proporcjonalnie do odległości, zamiast do kwadratu odległości.
Co z tego wynika w praktyce?
Zastosowanie takiej techniki pozwoliłoby emitować sygnał radiowy z wykorzystaniem znacznie mniejszej energii. Singleton i Schmidt jednak nie zatrzymują się nad takim obiecującym pomysłem, ich cel jest bowiem zupełnie inny.
Ich zainteresowanie to astrofizyka, a wspomniane doświadczenie może stanowić wyjaśnienie tajemnicy pulsarów - supergęstych gwiazd neutronowych, które wirując, emitują sygnały radiowe, podobnie do latarni morskiej. Do tej pory zagadką była wyjątkowa ostrość pulsarowych sygnałów, połączona z bardzo szerokim spektrum - czyli właściwości identyczne, jak w wytworzonym laboratoryjnie promieniowaniu. Inna właściwość zbudowanego układu, spadek siły sygnału jedynie proporcjonalnie do odległości, może wyjaśnić jeszcze inną astrofizyczną zagadkę: rozbłyski gamma. Wymyślony przez naukowców mechanizm emitowania promieniowania wyjaśnia wyjątkową siłę wspomnianych rozbłysków.
Jak jednak gwiazdy mogą generować takie zjawisko? Razem z wirującym pulsarem obraca się jego pole magnetyczne. Przy stałej prędkości kątowej, zgodnie z prawami geometrii, jego prędkość liniowa rośnie wraz z odległością od źródła, aż wreszcie osiąga i przekracza prędkość światła, wzbudzając w atmosferze gwiazdy prąd, który działa dokładnie tak, jak laboratoryjny układ.
W 1890 roku dwóch europejskich fizyków: Oliver Heaviside i Arnold Sommerfeldt opisało teoretycznie podobne zjawisko. Ponieważ jednak stworzona wkrótce teoria Einsteina zabraniała myśleć o prędkości szybszej od światła, o pracy zapomniano. Dziś pomysł powraca, pokazując całkiem nowe, nieznane pole dla nauki.
Komentarze (23)
recoil, 27 czerwca 2010, 22:31
Kilkanaście lat temu słyszałem o czymś podobnym w jakimś radiu.
Nazwali to "fale unitarne"
- i też miały być szybsze niż światło...
corwin, 28 czerwca 2010, 09:30
To ja też mam pomysł na prędkość większą od światła. Do tarczy szlifierki ustawionej horyzontalnie przymocowujemy laser. Włączamy szlifierkę. Na odpowiednio dalekiej od naszego "zestawu laboratoryjnego" ścianie obserwujemy punkt świetlny, który będzie się "poruszał" szybciej niż światło
wilk, 28 czerwca 2010, 12:07
Jeśli dobrze rozumiem, to laser jest przyczepiony na stałe, tak by świecił "po stycznej" do tarczy szlifierki. Punkt nie będzie poruszał się szybciej niż prędkość obrotowa szlifierki.
w46, 28 czerwca 2010, 12:37
Corwin zapewne chciał zsumować prędkość światła z prędkością szlifierki... i uzyskać c + prędkość szlifierki
corwin, 28 czerwca 2010, 13:05
Raczej chodziło mi o przedłużenie promienia.
lando, 28 czerwca 2010, 16:09
Chodziło Ci o plamkę na ścianie ;]
---
W Teorii Względności nie ma stwierdzenia "nic nie może poruszać się szybciej niż światło". Jest stwierdzenie "nic nie można przyspieszyć do prędkości ponadświetlnej". Co ciekawe Teoria Względności _nie wyklucza_ istnienia cząstek ponadświetlnych - do nich stosuje się zasada "nic nie można spowolnić do prędkości podświetlnej"
sztygar, 28 czerwca 2010, 18:35
Witam,
zastanawiam się czy w tej sytuacji kiedy będziemy zwiększać długość wiązki lasera, nawet znacznie przekraczając promień, przy któtrym plamka teoretycznie powinna przemieszczać się po okręgu szybciej od c, to dylatacja czasu nie spowoduje, że dla obserwatora i tak każdy foton w wiązce lasera (czyli też plamka na okręgu) przemieszcza się z maksymalną prędkością światła ale nigdy szybciej.
Zastanawiając się też nad Teorią Względności (TW) – czy możliwe jest że ograniczenie prędkości c wynika z nieprzekraczania wymiarów przestrzeni. Czyli obiekt, który dla obserwatora w miarę przyspieszania wydaje się krótszy (wg kierunku ruchu), po przekroczeniu prędkości c zredukował by się (dla obserwatora) do dwóch wymiarów. (albo inaczej - początek i koniec obiektu znajdowałyby się w tym samym miejscu przestrzeni w tym samym czasie – czyli też w 2D. Czy przy takim założeniu wszystkie ograniczenia TW odnoszące się do energii czy masy przyspieszanego obiektu wynikają właśnie z niemożliwości "ściśnięcia" trzech wymiarów do dwóch.
Może odpowie/ wyjaśni to ktoś zajmujący się (np. zawodowo) tą częścią fizyki.
Dziękuję z góry i pozdrawiam.
inhet, 28 czerwca 2010, 20:12
Nie da rady - przecież światło odbite od dowolnie odległej ściany nie wróci do twego oka szybciej niż z v = c.
KONTO USUNIĘTE, 28 czerwca 2010, 21:36
corwin:
Nie da rady,bo na ścianie w odległości na której plamka mogłaby przemieszczać się z v>c, będą rejestrowane pojedyncze fotony (foton-nic-foton-nic-foton)
w46, 29 czerwca 2010, 12:29
Efekt wirującego lasera będzie taki że w powierzchnię promienia po którym będzie wędrować plamka uderzać będą fotony z taką samą prędkością. To podobnie jak kręcenie karabinem maszynowym podczas strzelania nie zwiększy prędkości pocisku.
beetle, 29 czerwca 2010, 16:36
Ok. A co powiecie o poniższej teorii. Czy pozwoliłaby na osiągnięcie prędkości nadświetlnej?
Posiadamy pocisk poruszający się z v podświetlną. Bo w końcu "nic nie można przyspieszyc do prędkosci nadswietlnej. Z pocisku wypuszczamy wiązkę lasera z v=c.
Cały eksperyment odbywałby się w warunkach próżni...
raweck, 29 czerwca 2010, 17:30
Nie pozwoliłoby to na osiągnięcie prędkości nad świetlnej, ponieważ zgodnie z relatywistycznym składaniem prędkości mamy (prędkość pocisku v1) prędkość wyniosłaby:
(v1+c)/(1+v1*c/c^2) = (v1+c)/(1+v1/c) a to nie jest większe niż c.
Chociaż tak prawdę mówiąc rozmawiamy o prędkości wiązki lasera, a więc o prędkości poruszania się światła, która nie zależy od otoczenia i zawsze wynosi c...
KONTO USUNIĘTE, 29 czerwca 2010, 18:02
zuku:
Szczególna Teoria Względności,ma własną regułę składana prędkości,inną niż mechanika klasyczna.
Generalnie: STW "normalną"
logiką nie rozbieriosz,potrzebna jest matematyka.
fandango, 30 czerwca 2010, 10:08
Bardzo dobry eksperyment, od takich doswiadczeń zależy zawsze przełom w twardogłowym pojmowaniu fizyki. Tylko trzeba im gratulować. Pamietajmy że każda technologia prowadzi do wynalezienia nowego napedu.....i broni
Przemek Kobel, 30 czerwca 2010, 14:22
O ile dobrze pamiętam, to prędkości światła nie tylko nie można przekroczyć, ale nawet osiągnąć. Na przykład, nawet jeśli nasza prędkość jest bliska c, to na skutek dylatacji czasu promień światła i tak będzie nam uciekał ze względną prędkością c.
wilk, 30 czerwca 2010, 14:50
Tak przy okazji, to polecam dla uściślenia wiedzy kanały na YT: http://www.youtube.com/user/Best0fScience oraz http://www.youtube.com/user/cassiopeiaproject
A w szczególności cykl Einstein's Relativity.
abcd, 30 czerwca 2010, 22:56
Świetny komentarz, dopiero po nim do końca załapałem, że tu prawdopodobnie nie chodzi o prędkość większą niż światło, tylko wrażenie że coś się porusza prędzej niż światło - tzn. ludzie patrzą, i wydaje im się że coś się tak szybko porusza, ale tylko im się wydaje
To jak w starej bajce o zającu i dwóch żółwiach - zając z żółwiem założyli się kto szybciej dobiegnie do mety. Zając oczywiście wyprzedził żółwia, ale ten się schował w krzakach, a na mecie, przed zającem wyszedł drugi żółw - i zając zdziwko.
Więc dotychczas to my byliśmy tym zającem, ale teraz ktoś odkrył drugiego żółwia, jeśli oczywiście dobrze rozumiem
Toksyna, 7 lipca 2010, 11:06
Z tego co wiem, naukowcy udowodnili już, że informacja porusza się co najmniej 10.000 razy szybciej niż światło - i to dlatego, że taka jest granica pomiaru przyrządów.
Ja myślę, że przestrzeń jest informacją...
jestem, 3 października 2011, 21:42
Na stronę trafiłem zupełnie przypadkiem, ale zainteresował mnie pomysł z laserem przymocowanym do szlifierki i z punku totalnego ignoranta, którego fascynuje rozwiązywanie problemów przy użyciu wyobraźni, chwyciło mnie to. Próbowałem sobie ułożyć w głowie zachowanie promienia światła. Pierwsza myśl, która przyszła mi do głowy, a która ma związek z odkryciami fizyki kwantowej, odnosi się do twierdzenia naukowców, że każdy ruch we wszechświecie składa się ze 'skoków' - tak jak pojedyncze klatki w filmie, tylko oczywiście 'nieskończenie' szybciej.
Druga myśl, to próba wyobrażenia sobie tego promienia jako czegoś o skończonej, określonej prędkości (czym jest) - przyrównując to, analogicznie, do powiedzmy koła napędzanego strumieniem wody, wydostającego się po stycznej do jego okręgu. Powstały strumień będzie krzywą i zapewne to samo będzie się działo ze światłem. Prędkość światła się nie zmieni, po prostu będzie docierać do hipotetycznego ekranu z opóźnieniem właściwym dla prędkości światła. Pytanie tylko czy zmieni się i ewentualnie jak jego intenywność w momecie podania na 'ekran'? Czy wraz z odległością będzie słabła? Czy może będą, analogicznie do mojej poprzedniej myśli, pojedynczymi impulsami widzianymi na 'ekranie' ukazując braki w jego ciągłości? Nie mam pojęcia, bo nie znam nawet natury światła z naukowego podejścia.
Światło po opuszczeniu źródła jest od niego niezależne i porusza się z własną prędkością - nie ma znaczenia jak szybko źródło się poruszało.
Dzięki za podzielenie się tym pomysłem, zawsze to jakieś wyzwanie dla wyobraźni.
pozdrawiam
helmut, 2 marca 2021, 19:35
To "powszechnie akceptowane" pachnie raczej inkwizycją i herezją niż nauką. Kto podniesie rękę na zasady, prawa, przykazania, Biblię, Koran ręka ta zostanie mu ucięta. Panowie profesorowie boją się, że dotychczasowy ich dorobek naukowy zdewaluuje się, a niewygodna prawda wyjdzie na jaw.
cyjanobakteria, 3 marca 2021, 11:29
To się nazywa konsensus naukowy i nie ma nic wspólnego z fantastyką, którą wymieniłeś ani tym bardziej z inkwizycją.
Panowie profesorowie nie martwią się o dotychczasowy dorobek naukowy i niewygodną prawdę, tylko oczekują konkretnych dowodów w myśl zasady "extraordinary claims require extraordinary evidence". Prędkość światła w próżni oznaczona przez literę c to z angielskiego causality, więc chodzi o coś więcej niż tylko prędkość światła.
Streamer, 3 marca 2021, 13:21
Symbol prędkości światła ma pochodzenie z j. łacińskiego:
Pomimo, że prędkość fali elektromagnetycznej c w próżni jest stała, to w innych ośrodkach prędkość tej fali cx powinna mieć wartość mniejszą niż c co wynika ze wzorów:
Jajcenty, 3 marca 2021, 15:23
Przebijam: było na KW o zamrażaniu fotonów (w kondensacie B-E?) i spowalnianiu prawie do zera.
BTW u Pratchetta w świecie dysku był kapitalny koncept: światło było tak spowolnione w polu magicznym, że wolniejsze od dźwięku. W efekcie najpierw było słychać, a potem widać. Słychać że ktoś biegnie i trzeba poczekać żeby zobaczyć kto i gdzie