Hijet, mund të lëvizin më shpejt se drita por nuk mund të përmbajë substancë ose informacion

A është i mundur fluturimi superluminal?

Seksionet në këtë artikull kanë nëntituj dhe ju mund t'i referoheni secilit seksion veç e veç.

Shembuj të thjeshtë të udhëtimit FTL

1. Efekti Cherenkov

Kur flasim për lëvizje superluminale, nënkuptojmë shpejtësinë e dritës në vakum. c(299 792 458 m/s). Prandaj, efekti Cherenkov nuk mund të konsiderohet si një shembull i lëvizjes superluminale.

2. Vëzhguesi i tretë

Nëse raketa A fluturon larg meje me shpejtësi 0.6c në perëndim dhe raketën B fluturon larg meje me shpejtësi 0.6c lindje, atëherë shoh se distanca ndërmjet A dhe B rritet me shpejtësi 1.2c. Shikimi i raketave që fluturojnë A dhe B nga jashtë, vëzhguesi i tretë sheh se shpejtësia totale e heqjes së raketave është më e madhe se c .

Megjithatë shpejtësi relative nuk është e barabartë me shumën e shpejtësive. shpejtësia e raketës A në lidhje me raketën Bështë shpejtësia me të cilën rritet distanca nga raketa A, e cila shihet nga një vëzhgues duke fluturuar mbi një raketë B. Shpejtësia relative duhet të llogaritet duke përdorur formulën e mbledhjes së shpejtësisë relativiste. (Shihni Si i shtoni shpejtësitë në relativitetin special?) Në këtë shembull, shpejtësia relative është afërsisht 0,88c. Pra, në këtë shembull ne nuk morëm FTL.

3. Dritë dhe hije

Mendoni se sa shpejt mund të lëvizë hija. Nëse llamba është afër, atëherë hija e gishtit tuaj në murin e largët lëviz shumë më shpejt sesa lëviz gishti. Kur lëviz gishtin paralel me murin, shpejtësia e hijes futet D/d herë më e madhe se shpejtësia e gishtit. Këtu dështë distanca nga llamba në gisht, dhe D- nga llamba në mur. Shpejtësia do të jetë edhe më e madhe nëse muri është në një kënd. Nëse muri është shumë larg, atëherë lëvizja e hijes do të mbetet prapa lëvizjes së gishtit, pasi drita kërkon kohë për të arritur në mur, por shpejtësia e hijes që lëviz përgjatë murit do të rritet edhe më shumë. Shpejtësia e një hije nuk kufizohet nga shpejtësia e dritës.

Një objekt tjetër që mund të udhëtojë më shpejt se drita është një pikë drite nga një lazer që synon hënën. Distanca nga Hëna është 385,000 km. Ju mund ta llogarisni vetë shpejtësinë e lëvizjes së pikës së dritës në sipërfaqen e Hënës me luhatje të vogla të treguesit lazer në dorë. Ju gjithashtu mund të pëlqeni shembullin e një valë që godet një vijë të drejtë të plazhit në një kënd të lehtë. Me çfarë shpejtësie mund të lëvizë pika e kryqëzimit të valës dhe bregut përgjatë plazhit?

Të gjitha këto gjëra mund të ndodhin në natyrë. Për shembull, një rreze drite nga një pulsar mund të kalojë përgjatë një re pluhuri. shpërthim i fuqishëm mund të krijojë valë sferike të dritës ose rrezatimit. Kur këto valë kryqëzohen me një sipërfaqe, rrathët e dritës shfaqen në atë sipërfaqe dhe zgjerohen më shpejt se drita. Ky fenomen vërehet, për shembull, kur impuls elektromagnetik nga një vetëtimë kalon nëpër atmosferën e sipërme.

4. Trup i fortë

Nëse keni një shufër të gjatë dhe të ngurtë dhe goditni njërën skaj të shufrës, a nuk lëviz menjëherë skaji tjetër? A nuk është kjo një mënyrë e transmetimit superluminal të informacionit?

Kjo do të ishte e drejtë nëse kishte trupa krejtësisht të ngurtë. Në praktikë, ndikimi transmetohet përgjatë shufrës me shpejtësinë e zërit, e cila varet nga elasticiteti dhe dendësia e materialit të shufrës. Përveç kësaj, teoria e relativitetit kufizon shpejtësitë e mundshme tingull në material c .

I njëjti parim vlen nëse mbani një fije ose shufër vertikalisht, lëshoni atë dhe fillon të bjerë nën ndikimin e gravitetit. Pjesa e sipërme që lëshoni fillon të bjerë menjëherë, por fundi i poshtëm do të fillojë të lëvizë vetëm pas një kohe, pasi humbja e forcës mbajtëse transmetohet poshtë shufrës me shpejtësinë e zërit në material.

Formulimi teoria relativiste elasticiteti është mjaft kompleks, por ide e pergjithshme mund të ilustrohet duke përdorur mekanikën e Njutonit. Ekuacioni i lëvizjes gjatësore të një trupi ideal elastik mund të nxirret nga ligji i Hukut. Shënoni dendësia lineare kallam ρ , moduli i Young Y. Kompensimi gjatësor X plotëson ekuacionin e valës

ρ d 2 X/dt 2 - Y d 2 X/dx 2 = 0

Zgjidhja e valës së rrafshët udhëton me shpejtësinë e zërit s, e cila përcaktohet nga formula s 2 = Y/ρ. Ekuacioni i valës nuk lejon që perturbimet e mediumit të lëvizin më shpejt se sa me shpejtësinë s. Për më tepër, teoria e relativitetit i jep një kufi sasisë së elasticitetit: Y< ρc 2 . Në praktikë, asnjë material i njohur nuk i afrohet këtij kufiri. Vini re gjithashtu se edhe nëse shpejtësia e zërit është afër c, atëherë vetë lënda nuk lëviz domosdoshmërisht me shpejtësi relativiste.

Edhe pse nuk ka trupa të ngurtë në natyrë, ekziston lëvizja e trupave të ngurtë, e cila mund të përdoret për të kapërcyer shpejtësinë e dritës. Kjo temë i përket seksionit të përshkruar tashmë të hijeve dhe njollave të lehta. (Shih gërshërët superluminal, Disku i ngurtë rrotullues në relativitet).

5. Shpejtësia e fazës

ekuacioni i valës
d 2 u/dt 2 - c 2 d 2 u/dx 2 + w 2 u = 0

ka një zgjidhje në formë
u \u003d A cos (ax - bt), c 2 a 2 - b 2 + w 2 \u003d 0

Këto janë valë sinusoidale që përhapen me një shpejtësi v
v = b/a = sqrt(c 2 + w 2 /a 2)

Por është më shumë se c. Ndoshta ky është ekuacioni për takionët? (shih seksionin më poshtë). Jo, ky është ekuacioni i zakonshëm relativist për një grimcë me masë.

Për të eliminuar paradoksin, duhet të bëni dallimin midis "shpejtësisë së fazës" v ph , dhe "shpejtësia e grupit" v gr, dhe
v ph v gr = c 2

Tretësira në formën e valës mund të ketë dispersion në frekuencë. Në këtë rast, paketa e valës lëviz me një shpejtësi grupi që është më e vogël se c. Duke përdorur një paketë valësh, informacioni mund të transmetohet vetëm me shpejtësinë e grupit. Valët në një paketë valore lëvizin me shpejtësinë fazore. Shpejtësia e fazës është një shembull tjetër i lëvizjes FTL që nuk mund të përdoret për të komunikuar.

6. Galaktikat superluminale

7. Raketë relativiste

Lëreni një vëzhgues në Tokë të shohë një anije kozmike duke u larguar me një shpejtësi 0.8c Në përputhje me teoria e relativitetit, ai do të shohë se ora në anije kozmike është 5/3 herë më e ngadaltë. Nëse e ndajmë distancën nga anija me kohën e fluturimit sipas orës në bord, marrim shpejtësinë 4/3c. Vëzhguesi arrin në përfundimin se, duke përdorur orën e tij në bord, piloti i anijes do të përcaktojë gjithashtu se ai po fluturon me një shpejtësi superluminale. Nga këndvështrimi i pilotit, ora e tij funksionon normalisht dhe hapësira ndëryjore është zvogëluar me një faktor prej 5/3. Kështu që ai fluturon distanca të njohura mes yjeve më shpejt, me shpejtësi 4/3c .

Por ende nuk është një fluturim superluminal. Nuk mund të llogarisni shpejtësinë duke përdorur distancën dhe kohën e përcaktuar në korniza të ndryshme referimi.

8. Shpejtësia e gravitetit

Disa këmbëngulin se shpejtësia e gravitetit është shumë më e shpejtë c apo edhe të pafundme. Shihni A udhëton graviteti me shpejtësinë e dritës? dhe çfarë është rrezatimi gravitacional? Perturbacionet gravitacionale dhe valët gravitacionale përhapet me një shpejtësi c .

9. Paradoksi i EPR

10. Fotonet virtuale

11. Efekti i tunelit kuantik

AT Mekanika kuantike efekti i tunelit lejon grimcën të kapërcejë pengesën, edhe nëse energjia e saj nuk është e mjaftueshme për këtë. Është e mundur të llogaritet koha e tunelit përmes një pengese të tillë. Dhe mund të rezultojë të jetë më pak se ajo që kërkohet që drita të kapërcejë të njëjtën distancë me një shpejtësi c. A mund të përdoret për të dërguar mesazhe më shpejt se drita?

elektrodinamika kuantike thotë "Jo!" Sidoqoftë, u krye një eksperiment që tregoi transmetimin superluminal të informacionit duke përdorur efekt tuneli. Përmes një pengese 11.4 cm të gjerë me një shpejtësi prej 4.7 c U prezantua Simfonia e Dyzetë e Mozartit. Shpjegimi për këtë eksperiment është shumë i diskutueshëm. Shumica e fizikanëve besojnë se me ndihmën e efektit të tunelit është e pamundur të transmetohet informacion më shpejt se drita. Nëse do të ishte e mundur, atëherë pse të mos dërgoni një sinjal në të kaluarën duke e vendosur pajisjen në një kornizë referimi që lëviz me shpejtësi.

17. Teoria kuantike e fushës

Me përjashtim të gravitetit, të gjitha objektet e vëzhgueshme dukuritë fizike korrespondojnë me "Modelin Standard". Modeli Standard është një teori relativiste e fushës kuantike që shpjegon forcat elektromagnetike dhe bërthamore dhe të gjitha grimcat e njohura. Në këtë teori, çdo palë operatorësh që korrespondojnë me vëzhgues fizikë të ndarë nga një interval hapësinor ngjarjesh "udhëtojnë" (d.m.th., mund të ndryshohet rradha e këtyre operatorëve). Në thelb, kjo nënkupton atë model standard ndikimi nuk mund të udhëtojë më shpejt se drita, dhe kjo mund të konsiderohet ekuivalenti i fushës kuantike të argumentit të energjisë së pafundme.

Megjithatë, nuk ka prova të patëmetë rigoroze në teorinë kuantike të fushës së Modelit Standard. Askush nuk e ka vërtetuar ende se kjo teori është e qëndrueshme nga brenda. Me shumë mundësi, nuk është kështu. Në çdo rast, nuk ka asnjë garanci se nuk ka ende grimca apo forca të pazbuluara që nuk i binden ndalimit të lëvizjes superluminale. Gjithashtu nuk ka përgjithësim të kësaj teorie, duke përfshirë gravitetin dhe relativitetin e përgjithshëm. Shumë fizikantë që punojnë në këtë fushë graviteti kuantik, dyshoni se nocionet e thjeshta të shkakësisë dhe lokalitetit do të përgjithësohen. Nuk ka asnjë garanci se në të ardhmen më shumë teori e plotë shpejtësia e dritës do të ruajë kuptimin e shpejtësisë kufizuese.

18. Paradoksi i gjyshit

AT teori e veçantë Në relativitet, një grimcë që udhëton më shpejt se drita në një kornizë referimi, lëviz prapa në kohë në një kornizë tjetër referimi. Udhëtimi FTL ose transmetimi i informacionit do të bënte të mundur udhëtimin ose dërgimin e një mesazhi në të kaluarën. Nëse një udhëtim i tillë në kohë do të ishte i mundur, atëherë mund të ktheheshit pas në kohë dhe të ndryshoni rrjedhën e historisë duke vrarë gjyshin tuaj.

Ky është një argument shumë i fortë kundër mundësisë së udhëtimit FTL. Vërtetë, ekziston një mundësi pothuajse e pamundur që të jetë i mundur një udhëtim i kufizuar superluminal që nuk lejon një kthim në të kaluarën. Ose mbase udhëtimi në kohë është i mundur, por shkakësia shkelet në një mënyrë të qëndrueshme. E gjithë kjo është shumë e papranueshme, por nëse po diskutojmë FTL, është më mirë të jemi gati për ide të reja.

E kundërta është gjithashtu e vërtetë. Nëse do të mund të udhëtonim pas në kohë, ne mund të kapërcejmë shpejtësinë e dritës. Mund të ktheheni në kohë, të fluturoni diku me shpejtësi të ulët dhe të arrini atje përpara se të mbërrijë drita e dërguar në mënyrën e zakonshme. Shikoni Udhëtimi në kohë për detaje mbi këtë temë.

Pyetje të hapura të udhëtimit FTL

Në atë seksioni i fundit Unë do të përshkruaj disa ide serioze rreth udhëtimit të mundshëm më të shpejtë se drita. Këto tema nuk përfshihen shpesh në FAQ, sepse ato janë më shumë si shumë pyetje të reja sesa përgjigje. Ato janë përfshirë këtu për të treguar se po bëhen kërkime serioze në këtë drejtim. Është dhënë vetëm një hyrje e shkurtër për temën. Detajet mund të gjenden në internet. Si çdo gjë në internet, jini kritik ndaj tyre.

19. Tachyons

Tachyons janë grimcat hipotetike duke lëvizur lokalisht më shpejt se drita. Për ta bërë këtë, ata duhet të kenë një vlerë masive imagjinare. Në këtë rast, energjia dhe momenti i takionit janë sasi reale. Nuk ka asnjë arsye për të besuar se grimcat superluminale nuk mund të zbulohen. Hijet dhe pikat kryesore mund të udhëtojnë më shpejt se drita dhe mund të zbulohen.

Deri më tani, takionët nuk janë gjetur dhe fizikanët dyshojnë për ekzistencën e tyre. Kishte pretendime se në eksperimentet për të matur masën e neutrinos të prodhuar nga zbërthimi beta i tritiumit, neutrinot ishin takione. Kjo është e dyshimtë, por ende nuk është hedhur poshtë përfundimisht.

Ka probleme në teorinë e takioneve. Përveç shkeljes së mundshme të shkakësisë, takionët gjithashtu e bëjnë vakumin të paqëndrueshëm. Mund të jetë e mundur t'i anashkalojmë këto vështirësi, por edhe atëherë nuk do të jemi në gjendje të përdorim takione për transmetimin superluminal të mesazheve.

Shumica e fizikanëve besojnë se shfaqja e takioneve në një teori është një shenjë e disa problemeve me këtë teori. Ideja e tachyons është kaq e popullarizuar me publikun thjesht sepse ato përmenden shpesh në literaturën fantazi. Shih Tachyons.

20. Vrimat e krimbit

Shumica mënyrë e njohur Udhëtimi global superluminal - përdorimi i "vrimave të krimbit". Vrima e krimbit është një çarje në hapësirë-kohë nga një pikë e universit në tjetrën, e cila ju lejon të shkoni nga një skaj i vrimës në tjetrin më shpejt se mënyrë e zakonshme. Vrimat e krimbave përshkruhen nga teoria e përgjithshme e relativitetit. Për t'i krijuar ato, ju duhet të ndryshoni topologjinë e hapësirë-kohës. Ndoshta kjo do të bëhet e mundur brenda kornizës së teorisë kuantike të gravitetit.

Për të mbajtur të hapur një vrimë krimbi, ju nevojiten zona të hapësirës me energji negative. C.W.Misner dhe K.S.Thorne propozuan përdorimin e efektit Casimir në një shkallë të gjerë për të krijuar energji negative. Visser sugjeroi përdorimin e vargjeve kozmike për këtë. Këto janë ide shumë spekulative dhe mund të mos jenë të mundshme. Ndoshta forma e kërkuar e materies ekzotike me energji negative nuk ekziston.

Astrofizikanë nga Universiteti Baylor (SHBA) kanë zhvilluar modeli matematik një makinë hiperspace që ju lejon të kapërceni distancat kozmike me një shpejtësi më të madhe se shpejtësia e dritës me 10³² herë, e cila ju lejon të fluturoni në një galaktikë fqinje brenda disa orësh dhe të ktheheni prapa.

Gjatë fluturimit, njerëzit nuk do të ndjejnë mbingarkesat që ndihen në avionët modernë, megjithatë, një motor i tillë mund të shfaqet në metal vetëm në disa qindra vjet.

Mekanizmi i lëvizjes bazohet në parimin e motorit të deformimit hapësinor (Warp Drive), i cili u propozua në 1994 nga fizikani meksikan Miguel Alcubierre. Amerikanëve iu desh vetëm të përsosin modelin dhe të bëjnë llogaritje më të hollësishme.
"Nëse ngjeshni hapësirën përpara anijes dhe zgjeroheni pas saj, përkundrazi, atëherë rreth anijes shfaqet një flluskë hapësirë-kohë", thotë një nga autorët e studimit, Richard Obousi. "Ajo mbështjell anijen dhe e nxjerr atë nga bota e zakonshme në sistemin e vet të koordinatave.për shkak të diferencës së presionit të hapësirë-kohës, kjo flluskë është në gjendje të lëvizë në çdo drejtim, duke kapërcyer pragun e dritës me mijëra rend të madhësisë.

Me sa duket, hapësira rreth anijes do të jetë në gjendje të deformohet për shkak të energjisë së errët, e cila nuk është studiuar deri më tani. " energji e errët- një substancë shumë e studiuar dobët, e zbuluar relativisht kohët e fundit dhe që shpjegon pse galaktikat duket se fluturojnë larg njëra-tjetrës, - tha plaku. Studiues Departamenti i Astrofizikës Relativiste i Institutit Shtetëror Astronomik. Universiteti Shtetëror i Moskës Sternberg, Sergej Popov. - Ka disa modele të saj, por ende nuk ka një të pranuar përgjithësisht. Amerikanët morën si bazë një model të bazuar në dimensione shtesë, dhe thoni që ju mund t'i ndryshoni në nivel lokal vetitë e këtyre dimensioneve. Pastaj rezulton se në drejtime të ndryshme mund të ketë konstante të ndryshme kozmologjike. Dhe pastaj anija në flluskë do të fillojë të lëvizë."

Një "sjellje" e tillë e Universit mund të shpjegohet me "teorinë e fijeve", sipas së cilës e gjithë hapësira jonë përshkohet me shumë dimensione të tjera. Ndërveprimi i tyre me njëri-tjetrin gjeneron një forcë refuzuese, e cila është e aftë të zgjerojë jo vetëm lëndën, siç janë galaktikat, por edhe vetë trupin e hapësirës. Ky efekt quhet "inflacioni i Universit".

“Që në sekondat e para të ekzistencës së tij, Universi është shtrirë”, shpjegon doktori i Shkencave Fizike dhe Matematikore, një punonjës i Qendrës Astro-Hapësinore. Instituti i Fizikës ato. Lebedeva Ruslan Metsaev. "Dhe ky proces është ende duke vazhduar." Duke ditur të gjitha këto, mund të përpiqemi të zgjerojmë ose ngushtojmë hapësirën artificialisht. drejtimin e duhur nën ndikimin e energjisë së errët.

Në këtë rast, ligjet e teorisë së relativitetit nuk shkelen. Të njëjtat ligje do të mbeten brenda flluskës bota fizike, dhe shpejtësia e dritës do të jetë kufizuese. Kjo situatë nuk vlen për të ashtuquajturin efekt binjak, i cili tregon se kur udhetim hapsinor me shpejtësi dritë, koha brenda anijes ngadalësohet ndjeshëm dhe astronauti, duke u kthyer në Tokë, do të takojë vëllain e tij binjak, tashmë një burrë shumë i moshuar. Motori i shtrembërimit Drive shpëton nga kjo telashe, sepse shtyn hapësirën, jo anijen.

Amerikanët kanë gjetur tashmë një objektiv për fluturimin e ardhshëm. Ky është planeti Gliese 581 (Gliese 581), në të cilin kushtet klimatike dhe graviteti po i afrohet tokës. Distanca deri në të është 20 vite dritë, dhe edhe nëse Warp Drive funksionon një trilion herë më dobët se fuqia maksimale, koha e udhëtimit deri në të do të jetë vetëm disa sekonda.

Për referencë, planeti ekstradiellor Gliese 581 (sistemi planetar) është një xhuxh i kuq i vendosur në yjësinë e Peshores, në 20.4 sv. vite nga Toka. Masa e një ylli është rreth një e treta e masës së Diellit. Gliese 581 është në listën e 100 yjeve më të afërt me sistemin tonë diellor. Në teleskopin Gliese 581, duhet kërkuar dy gradë në veri të β Peshores.

Materiali u përgatit nga redaktorët e rian.ru bazuar në informacione nga RIA Novosti dhe burime të hapura

Por doli se është e mundur; tani ata besojnë se ne kurrë nuk do të mund të udhëtojmë më shpejt se drita... Por në fakt nuk është e vërtetë që dikush dikur besonte se lëvizja më shpejt se zëri e pamundur. Shumë kohë përpara se të kishte aeroplanë supersonikë, dihej tashmë se plumbat udhëtojnë më shpejt se zëri. Në fakt, thuhej se ishte e pamundur të kontrolluara fluturimi supersonik, dhe ky ishte gabimi. Lëvizja SS është një çështje krejtësisht e ndryshme. Që në fillim ishte e qartë se fluturimi supersonik ishte i penguar probleme teknike që thjesht duhej zgjidhur. Por është plotësisht e paqartë nëse problemet që pengojnë lëvizjen SS mund të zgjidhen ndonjëherë. Teoria e relativitetit ka shumë për të thënë për këtë. Nëse udhëtimi SS ose edhe transmetimi i sinjalit është i mundur, atëherë shkakësia do të shkelet, dhe përfundime absolutisht të pabesueshme do të rrjedhin nga kjo.

Së pari do të diskutojmë raste të thjeshta Lëvizja SS. Ne i përmendim jo sepse janë interesante, por sepse rishfaqen vazhdimisht në diskutimet e lëvizjes STS dhe prandaj duhen trajtuar. Më pas do të diskutojmë ato që konsiderojmë si raste të vështira të lëvizjes apo komunikimit të STS dhe do të shqyrtojmë disa nga argumentet kundër tyre. Së fundi, ne do të shqyrtojmë supozimet më serioze rreth lëvizjes reale STS.

Lëvizje e thjeshtë SS

1. Fenomeni i rrezatimit Cherenkov

Një mënyrë për të lëvizur më shpejt se drita është që fillimisht të ngadalësoni vetë dritën! :-) Në një vakum, drita udhëton me një shpejtësi c, dhe kjo vlerë është një konstante botërore (shih pyetjen A është konstante shpejtësia e dritës), dhe në një mjedis më të dendur si uji ose qelqi, ajo ngadalësohet në shpejtësi c/n, ku nështë indeksi i thyerjes së mediumit (1.0003 për ajrin; 1.4 për ujin). Prandaj, grimcat mund të lëvizin më shpejt në ujë ose ajër sesa drita udhëton atje. Si rezultat, shfaqet rrezatimi Vavilov-Cherenkov (shih pyetjen).

Por kur flasim për lëvizjen SS, sigurisht nënkuptojmë tejkalimin e shpejtësisë së dritës në vakum c(299 792 458 m/s). Prandaj, fenomeni Cherenkov nuk mund të konsiderohet një shembull i lëvizjes SS.

2.Pala e tretë

Nëse raketa POR fluturon larg meje me shpejtësi 0.6 s perëndimi dhe tjetri B- nga unë me shpejtësi 0.6 s lindje, pastaj distanca totale ndërmjet POR dhe B në kuadrin tim të referencës rritet me shpejtësi 1.2c. Kështu, një shpejtësi relative e dukshme më e madhe se c mund të vërehet "nga një palë e tretë".

Megjithatë, kjo shpejtësi nuk është ajo që ne zakonisht e kuptojmë me shpejtësinë relative. Shpejtësia reale e raketës POR në lidhje me raketën B- kjo është shkalla e rritjes së distancës midis raketave, e cila vërehet nga vëzhguesi në raketë B. Dy shpejtësi duhet të shtohen sipas formulës relativiste për mbledhjen e shpejtësive (shih pyetjen Si të shtohen shpejtësitë në relativitetin e veçantë). AT këtë rast shpejtësia relative është rreth 0,88c, domethënë, nuk është superluminal.

3. Hijet dhe lepurushët

Mendoni se sa shpejt mund të lëvizë hija? Nëse krijoni një hije në një mur të largët nga gishti juaj nga një llambë afër, dhe më pas lëvizni gishtin, atëherë hija lëviz shumë më shpejt se gishti juaj. Nëse gishti lëviz paralel me murin, atëherë shpejtësia e hijes do të jetë D/d një herë më shumë shpejtësi gishti, ku dështë distanca nga gishti në llambë, dhe D- distanca nga llamba në mur. Dhe mund të merrni edhe më shumë shpejtësi nëse muri është i vendosur në një kënd. Nëse muri është shumë larg, atëherë lëvizja e hijes do të mbetet prapa lëvizjes së gishtit, pasi drita ende do të duhet të fluturojë nga gishti në mur, por megjithatë shpejtësia e hijes do të jetë po aq herë më i madh. Kjo do të thotë, shpejtësia e hijes nuk kufizohet nga shpejtësia e dritës.

Përveç hijeve, lepurushët gjithashtu mund të lëvizin më shpejt se drita, për shembull, një grimcë nga një rreze lazer e drejtuar në hënë. Duke ditur që distanca deri në Hënë është 385,000 km, përpiquni të llogarisni shpejtësinë e lepurushit nëse lëvizni pak lazerin. Ju gjithashtu mund të mendoni për valë deti duke goditur bregun në mënyrë të pjerrët. Me çfarë shpejtësie mund të lëvizë pika në të cilën ndahet vala?

Gjëra të ngjashme mund të ndodhin në natyrë. Për shembull, një rreze drite nga një pulsar mund të kalojë nëpër një re pluhuri. Një blic i ndritshëm gjeneron një guaskë drite ose rrezatimi tjetër në zgjerim. Kur kalon sipërfaqen, krijon një unazë drite që rritet më shpejt se shpejtësia e dritës. Në natyrë, kjo ndodh kur pulsi elektromagnetik nga rrufeja arrin shtresat e sipërme Atmosferë.

Të gjitha këto ishin shembuj të gjërave që lëviznin më shpejt se drita, por që nuk ishin trupat fizikë. Me ndihmën e një hije ose lepurushi, nuk mund të transmetoni një mesazh CC, kështu që komunikimi më shpejt se drita nuk është i mundur. Dhe përsëri, kjo ndoshta nuk është ajo që ne duam të kuptojmë me lëvizjen CC, megjithëse bëhet e qartë se sa e vështirë është të përcaktojmë se çfarë saktësisht na nevojitet (shih pyetjen FTL Shears).

4. Trupa të ngurtë

Nëse merrni një shkop të gjatë të fortë dhe shtyni njërin skaj të tij, a lëviz skaji tjetër menjëherë apo jo? A është e mundur të kryhet transmetimi SS i mesazhit në këtë mënyrë?

po ishte do mund të bëhej nëse do të ekzistonin trupa të tillë të ngurtë. Në realitet, ndikimi i një goditjeje në fund të shkopit përhapet përgjatë tij me shpejtësinë e zërit brenda substancë e dhënë, dhe shpejtësia e zërit varet nga elasticiteti dhe dendësia e materialit. Relativiteti vendos një kufi absolut në ngurtësinë e mundshme të çdo trupi, në mënyrë që shpejtësia e zërit në to nuk mund të kalojë c.

E njëjta gjë ndodh nëse jeni në fushën e tërheqjes, dhe fillimisht mbajeni kordonin ose shtyllën vertikalisht nga skaji i sipërm dhe më pas lëshojeni. Pika që e lëshoni do të fillojë të lëvizë menjëherë dhe fundi i poshtëm nuk mund të fillojë të bjerë derisa ndikimi i lëshimit të shkojë ta arrijë atë me shpejtësinë e zërit.

Është e vështirë të formulohet një teori e përgjithshme e materialeve elastike në aspektin e relativitetit, por ideja bazë mund të tregohet gjithashtu duke përdorur shembullin e mekanikës Njutoniane. Ekuacioni për lëvizjen gjatësore të një trupi krejtësisht elastik mund të merret nga ligji i Hukut. Në variabla masa për njësi gjatësi fq dhe moduli i Young Y, zhvendosje gjatësore X plotëson ekuacionin e valës.

Zgjidhja e valës së rrafshët lëviz me shpejtësinë e zërit s, dhe s 2 = Y/p. Ky ekuacion nuk nënkupton mundësinë e një ndikimi shkakësor që përhapet më shpejt s. Kështu, relativiteti vendos një kufi teorik në sasinë e elasticitetit: Y < pc2. Praktikisht nuk ka materiale as afër tij. Nga rruga, edhe nëse shpejtësia e zërit në material është afër c, materia në vetvete nuk kërkohet të lëvizë me shpejtësi relativiste. Por si e dimë se, në parim, nuk mund të ketë asnjë substancë që e kapërcen këtë kufi? Përgjigja është se të gjitha substancat përbëhen nga grimca, ndërveprimi ndërmjet të cilave i bindet modelit standard. grimcat elementare, dhe në këtë model asnjë ndërveprim nuk mund të përhapet më shpejt se drita (shih më poshtë për teorinë e fushës kuantike).

5. Shpejtësia e fazës

Shiko kete ekuacioni i valës:

Ka zgjidhje si:

Këto zgjidhje janë valë sinus që lëvizin me një shpejtësi

Por kjo është më e shpejtë se drita, kështu që ne kemi në duar ekuacionin e fushës së tachyonit? Jo, ky është vetëm ekuacioni i zakonshëm relativist i një grimce masive skalare!

Paradoksi do të zgjidhet nëse kuptojmë ndryshimin midis kësaj shpejtësie, e quajtur edhe shpejtësia e fazës vph nga një shpejtësi tjetër, e quajtur shpejtësia e grupit vgr e cila jepet nga formula,

Nëse zgjidhja e valës ka një përhapje frekuence, atëherë ajo do të marrë formën e një pakete valore, e cila lëviz me një shpejtësi grupi që nuk e kalon c. Vetëm kreshtat e valëve lëvizin me shpejtësinë fazore. Është e mundur të transmetohet informacion duke përdorur një valë të tillë vetëm me një shpejtësi grupi, kështu që shpejtësia e fazës na jep një shembull tjetër shpejtësi superluminale, e cila nuk mund të bartë informacion.

7. Raketë relativiste

Një kontrollues në Tokë shikon një anije kozmike duke u larguar me një shpejtësi prej 0.8 c. Sipas teorisë së relativitetit, edhe pasi të merret parasysh zhvendosja Doppler e sinjaleve nga anija, ai do të shohë se koha në anije ngadalësohet dhe orët atje shkojnë më ngadalë me një faktor prej 0.6. Nëse ai llogarit koeficientin e distancës së përshkuar nga anija pjesëtuar me kohën e kaluar të matur me orën e anijes, ai do të marrë 4/3 c. Kjo do të thotë se pasagjerët e anijes kapërcejnë hapësirë ​​ndëryjore me një shpejtësi efektive më të madhe se shpejtësia e dritës që do të merrnin nëse maten. Nga këndvështrimi i pasagjerëve të anijes, distancat ndëryjore i nënshtrohen tkurrjes Lorencian me të njëjtin faktor prej 0,6, që do të thotë se edhe ata duhet të pranojnë se mbulojnë distancat e njohura ndëryjore me një shkallë prej 4/3. c.

atë fenomen real dhe mund të përdoret, në parim, nga udhëtarët hapësinorë për të mbuluar distanca të mëdha gjatë jetës së tyre. Nëse ata përshpejtohen me një nxitim konstant të barabartë me përshpejtimin e rënies së lirë në Tokë, atëherë jo vetëm që do të kenë gravitet artificial të përsosur në anije, por do të kenë ende kohë për të kapërcyer Galaktikën në vetëm 12 vitet e tyre! (Shih pyetjen Cilat janë ekuacionet e një rakete relativiste?)

Megjithatë, kjo nuk është një lëvizje e vërtetë SS. Shpejtësia efektive llogaritet nga distanca në një kornizë referimi dhe koha në një tjetër. Kjo nuk është shpejtësi reale. Nga kjo shpejtësi përfitojnë vetëm pasagjerët e anijes. Dispeçeri, për shembull, nuk do të ketë kohë në jetën e tij për të parë se si ata fluturojnë një distancë gjigante.

Raste të vështira të lëvizjes SS

9. Paradoksi i Ajnshtajnit, Podolskit, Rosen (EPR)

10. Fotonet virtuale

11. Tuneli kuantik

Kandidatë të vërtetë për Udhëtarët SS

Ky seksion përmban supozime spekulative, por serioze në lidhje me mundësinë e udhëtimit FTL. Këto nuk do të jenë gjërat që zakonisht vendosen në një FAQ, pasi ato ngrenë më shumë pyetje sesa përgjigjen. Ato janë paraqitur këtu kryesisht për të treguar se në këtë drejtim po bëhen kërkime serioze. Në secilin drejtim jepet vetëm një hyrje e shkurtër. Informacione më të hollësishme mund të gjenden në internet.

19. Tachyons

Tachyons janë grimca hipotetike që në vend udhëtojnë më shpejt se drita. Për ta bërë këtë, ata duhet të kenë një masë, të matshme numër imagjinar, por energjia dhe momenti i tyre duhet të jetë pozitiv. Ndonjëherë mendohet se grimca të tilla CC duhet të jenë të pamundura për t'u zbuluar, por në fakt, nuk ka asnjë arsye për të besuar kështu. Hijet dhe lepurushët na thonë se vjedhja nuk vjen nga KQ e lëvizjes.

Tachyons nuk janë vëzhguar kurrë dhe shumica e fizikanëve dyshojnë në ekzistencën e tyre. Dikur u tha se u kryen eksperimente për të matur masën e neutrinos të emetuar gjatë kalbjes së Tritiumit dhe se këto neutrino ishin takion. Kjo është shumë e dyshimtë, por ende nuk përjashtohet. Ka probleme në teoritë takjonike, pasi nga pikëpamja shkeljet e mundshme kauzaliteti, ato destabilizojnë vakumin. Mund të jetë e mundur të kapërcejmë këto probleme, por atëherë do të jetë e pamundur të përdorim tachyons në mesazhin SS që na nevojitet.

E vërteta është se shumica e fizikanëve i konsiderojnë takionet si një shenjë gabimi në teoritë e tyre të fushës dhe interesi për to nga publiku i gjerë nxitet kryesisht nga fantashkenca (shih artikullin Tachyons).

20. Vrimat e krimbit

Mundësia më e njohur e supozuar e udhëtimit STS është përdorimi i vrimave të krimbave. Vrimat e krimbave janë tunele në hapësirë-kohë që lidhin një vend në univers me një tjetër. Ata mund të lëvizin ndërmjet këtyre pikave më shpejt sesa drita do të merrte rrugën e saj të zakonshme. Vrimat e krimbave janë një fenomen i klasikes relativiteti i përgjithshëm, por për t'i krijuar ato, duhet të ndryshoni topologjinë e hapësirë-kohës. Mundësia e kësaj mund të përmbahet në teorinë e gravitetit kuantik.

Për të mbajtur të hapura vrimat e krimbit, ju duhet sasi të mëdha energji negative dhe Misner dhe Gjemb sugjeroi që efekti Casimir në shkallë të gjerë mund të përdoret për të gjeneruar energji negative dhe Visser sugjeroi një zgjidhje duke përdorur vargjet kozmike. Të gjitha këto ide janë shumë spekulative dhe mund të jenë thjesht joreale. Një substancë e pazakontë me energji negative mund të mos ekzistojë në formën e nevojshme për fenomenin.

Thorne zbuloi se nëse mund të krijoheshin vrimat e krimbave, ato mund të krijonin sythe të mbyllura kohore që do të bënin të mundur udhëtimin në kohë. Është sugjeruar gjithashtu që interpretimi multivariant i mekanikës kuantike sugjeron që udhëtimi në kohë nuk do të shkaktojë paradokse dhe se ngjarjet thjesht do të shpalosen ndryshe kur të hyni në të kaluarën. Hawking thotë se vrimat e krimbave mund të jenë thjesht të paqëndrueshme dhe për këtë arsye të papërdorshme në praktikë. Por vetë tema mbetet një fushë e frytshme për të eksperimentet e të menduarit, duke ju lejuar të kuptoni se çfarë është e mundur dhe çfarë nuk është e mundur bazuar në ligjet e njohura dhe të supozuara të fizikës.
refs:
W. G. Morris dhe K. S. Thorne, Gazeta Amerikane e Fizikës 56 , 395-412 (1988)
W. G. Morris, K. S. Thorne dhe U. Yurtsever, Phys. Rev. letra 61 , 1446-9 (1988)
Matt Visser, Rishikimi fizik D39, 3182-4 (1989)
shih gjithashtu "Vrimat e Zeza dhe Warps Koha" Kip Thorn, Norton & co. (1994)
Për një shpjegim të multiversit shih, "Pëlhura e realitetit" David Deutsch, Penguin Press.

21. Motorët deformues

[Nuk e kam idenë se si ta përkthej këtë! Makina origjinale e deformimit. - përafërsisht. përkthyes
përkthyer në analogji me artikullin mbi Membranen]

Deformimi mund të jetë një mekanizëm për shtrembërimin e hapësirë-kohës në mënyrë që një objekt të mund të udhëtojë më shpejt se drita. Miguel Alcabière u bë i famshëm për zhvillimin e gjeometrisë që përshkruan një deformues të tillë. Shtrembërimi hapësirë-kohë bën të mundur që një objekt të udhëtojë më shpejt se drita, ndërsa mbetet në një kurbë të ngjashme me kohën. Pengesat janë të njëjta si kur krijohen vrimat e krimbit. Për të krijuar një deformues, ju nevojitet një substancë me një densitet negativ të energjisë u. Edhe nëse një substancë e tillë është e mundur, ende nuk është e qartë se si mund të merret dhe si të përdoret për të funksionuar deformuesin.
ref M. Alcubierre, Graviteti klasik dhe kuantik, 11 , L73-L77, (1994)

konkluzioni

Së pari, nuk ishte e lehtë të përkufizohej në përgjithësi se çfarë do të thotë një udhëtim SS dhe mesazhi SS. Shumë gjëra, si hijet, e bëjnë CC-në të lëvizë, por në një mënyrë të tillë që nuk mund të përdoret, për shembull, për të transmetuar informacion. Por ka edhe mundësi serioze të lëvizjes reale SS, të cilat janë propozuar në literaturë shkencore, por zbatimi i tyre ende teknikisht nuk është i mundur. Parimi i pasigurisë së Heisenberg e bën të pamundur përdorimin e lëvizjes së dukshme CC në mekanikën kuantike. Në relativitetin e përgjithshëm ekzistojnë mjete të mundshme të shtytjes SS, por mund të mos jetë e mundur përdorimi i tyre. Duket jashtëzakonisht e pamundur që në të ardhmen e parashikueshme, ose fare, teknologjia të jetë në gjendje të krijojë anije kozmike me motorë CC, por është kurioze që fizika teorike, siç e njohim tani, nuk i mbyll derën për mirë lëvizjes CC. Lëvizja SS në stilin e romaneve fantashkencë është me sa duket krejtësisht e pamundur. Për fizikantët, pyetja është interesante: "pse, në fakt, është e pamundur kjo dhe çfarë mund të mësohet nga kjo?"

Shpejtësia e përhapjes së dritës është 299,792,458 metra në sekondë, por prej kohësh ajo ka pushuar së qeni vlera kufizuese. “Futurist” ka mbledhur 4 teori, ku drita nuk është më Michael Schumacher.

shkencëtar amerikan me prejardhje japoneze, specialist i fushës fizikës teorike Michio Kaku është i sigurt se shpejtësia e dritës mund të kapërcehet.

Big Bang

nga më së shumti shembull i famshëm, kur barriera e dritës u tejkalua, Michio Kaku e quan Big Bang - një "pop" ultra i shpejtë, i cili u bë fillimi i zgjerimit të Universit, ndaj të cilit ishte në një gjendje të vetme.

“Asnjë objekt material nuk mund ta kapërcejë pengesën e dritës. Por hapësira boshe me siguri mund të udhëtojë më shpejt se drita. Asgjë nuk mund të jetë më bosh se një vakum, që do të thotë se mund të zgjerohet më shpejt se shpejtësia e dritës”, është i sigurt shkencëtari.

Elektrik dore në qiellin e natës

Nëse ndriçoni një elektrik dore në qiellin e natës, atëherë në parim një rreze që shkon nga një pjesë e universit në tjetrën, e vendosur në një distancë prej shumë vitesh dritë, mund të udhëtojë më shpejt se shpejtësia e dritës. Problemi është se në këtë rast nuk do të ketë asnjë objekt material që në fakt lëviz më shpejt se drita. Imagjinoni që jeni të rrethuar nga një sferë gjigante në diametër një vit drite. Imazhi i një rreze drite do të vërshojë nëpër këtë sferë brenda pak sekondash, pavarësisht nga madhësia e saj. Por vetëm imazhi i rrezes mund të lëvizë nëpër qiellin e natës më shpejt se drita, dhe jo informacioni ose një objekt material.

ngatërresa kuantike

Më e shpejtë se shpejtësia e dritës nuk mund të jetë ndonjë objekt, por i gjithë fenomeni, ose më mirë marrëdhënia, e cila quhet ngatërrim kuantik. Ky është një fenomen mekanik kuantik në të cilin gjendjet kuantike dy ose më shumë objekte janë të ndërvarura. Për të marrë një palë fotone të ngatërruara kuantike, mund të shkëlqeni një lazer mbi një kristal jolinear me një frekuencë dhe intensitet të caktuar. Si rezultat i shpërndarjes së rrezes lazer, fotonet do të shfaqen në dy kone të ndryshme polarizimi, marrëdhënia ndërmjet të cilave do të quhet ngatërrim kuantik. Pra, ngatërrimi kuantik është një mënyrë për të bashkëvepruar grimcat nënatomike dhe procesi i kësaj lidhjeje mund të ndodhë më shpejt se drita.

“Nëse dy elektrone bashkohen, ato do të vibrojnë në unison, sipas teorisë kuantike. Por nëse këto elektrone ndahen më pas me shumë vite dritë, ato do të vazhdojnë të mbajnë kontakt me njëri-tjetrin. Nëse tundni një elektron, tjetri do ta ndjejë këtë dridhje dhe kjo do të ndodhë më shpejt se shpejtësia e dritës. Albert Einstein mendoi se do ta kundërshtonte këtë fenomen teoria kuantike, sepse asgjë nuk mund të udhëtojë më shpejt se drita, por në fakt ai gaboi”, thotë Michio Kaku.

Vrimat e krimbit

Tema e kapërcimit të shpejtësisë së dritës luhet në shumë filma fantashkencë. Tashmë edhe për ata që janë larg astrofizikës dëgjohet shprehja “wormhole” falë filmit “Interstellar”. Ky është një lakim i veçantë në sistemin hapësirë-kohë, një tunel në hapësirë ​​që ju lejon të kapërceni distanca të mëdha në një kohë të papërfillshme.

Për një lakim të tillë flasin jo vetëm skenaristët e filmave, por edhe shkencëtarët. Michio Kaku beson se krimbi (vrima e krimbit), ose, siç quhet ndryshe, vrima e krimbit është një nga dy më të mënyra reale transmetojnë informacion më shpejt se shpejtësia e dritës.

Mënyra e dytë, e cila është e lidhur edhe me ndryshimet në materie, është tkurrja e hapësirës përpara dhe zgjerimi pas jush. Në këtë hapësirë ​​të shtrembëruar, lind një valë që udhëton më shpejt se shpejtësia e dritës nëse drejtohet nga materia e errët.

Kështu, e vetmja mundësi reale që një person të mësojë të kapërcejë pengesën e dritës mund të jetë në të teori e përgjithshme relativiteti dhe lakimi i hapësirës dhe kohës. Megjithatë, gjithçka qëndron në të njëjtën gjë materie e errët: askush nuk e di nëse ekziston me siguri, dhe nëse vrimat e krimbave janë të qëndrueshme.

Shpejtësia është më e madhe se shpejtësia e dritës në vakum - ky është një realitet. Teoria e relativitetit të Ajnshtajnit ndalon vetëm transmetimin superluminal të informacionit. Prandaj, ka jo pak raste kur objektet mund të lëvizin më shpejt se drita dhe të mos thyejnë asgjë. Le të fillojmë me hijet dhe rrezet e diellit.

Nëse krijoni një hije në një mur të largët nga një gisht mbi të cilin ndriçoni një elektrik dore, dhe më pas lëvizni gishtin, atëherë hija lëviz shumë më shpejt se gishti juaj. Nëse muri është shumë larg, atëherë lëvizja e hijes do të mbetet prapa lëvizjes së gishtit, pasi drita ende do të duhet të fluturojë nga gishti në mur, por megjithatë shpejtësia e hijes do të jetë po aq herë më i madh. Kjo do të thotë, shpejtësia e hijes nuk kufizohet nga shpejtësia e dritës.

Përveç hijeve, më shpejt se drita mund të lëvizë dhe " rrezet e diellit". Për shembull, një grimcë nga një rreze lazer që synon hënën. Distanca nga Hëna është 385,000 km. Nëse e lëvizni pak lazerin, duke e lëvizur atë me vetëm 1 cm, atëherë do të ketë kohë të kalojë nëpër Hënë me një shpejtësi prej rreth një të tretës më shumë se shpejtësia e dritës.

Gjëra të ngjashme mund të ndodhin në natyrë. Për shembull, një rreze drite nga një pulsar, yll neutron, mund të krehë nëpër renë e pluhurit. Një blic i ndritshëm gjeneron një guaskë drite ose rrezatimi tjetër në zgjerim. Kur kalon sipërfaqen e resë, krijon një unazë drite që rritet më shpejt se shpejtësia e dritës.

Të gjitha këto janë shembuj të gjërave që lëvizin më shpejt se drita, por që nuk ishin trupa fizikë. Me ndihmën e një hije apo lepurushi, është e pamundur të transmetohet një mesazh superluminal, ndaj nuk është i mundur komunikimi më i shpejtë se drita.

Dhe këtu është një shembull që lidhet me trupat fizikë. Duke parë përpara, le të themi se, përsëri, mesazhet superluminale nuk do të funksionojnë.

Në një kornizë referimi të lidhur me një trup rrotullues, objektet e largëta mund të lëvizin me shpejtësi superluminale. Për shembull, Alpha Centauri, në një kornizë referimi të lidhur me Tokën, udhëton me më shumë se 9600 herë shpejtësinë e dritës, duke "përshkuar" një distancë prej rreth 26 vite dritë në ditë. Dhe saktësisht i njëjti shembull me hënën. Qëndroni përballë saj dhe kthehuni rreth boshtit tuaj në disa sekonda. Gjatë kësaj kohe, ai u kthye rreth jush për rreth 2.4 milion kilometra, domethënë 4 herë më shpejt se shpejtësia e dritës. Ha-ha, thoni ju, nuk ishte ajo që rrotullohej, por unë... Dhe mbani mend se në teorinë e relativitetit të gjitha kornizat e referencës janë të pavarura, duke përfshirë ato rrotulluese. Pra, në cilën anë të shikoni ...

Dhe çfarë të bëni? Epo, në fakt, këtu nuk ka asnjë kontradiktë, sepse përsëri, ky fenomen nuk mund të përdoret për mesazhet FTL. Përveç kësaj, vini re se në afërsi të saj Hëna nuk e kalon shpejtësinë e dritës. Përkatësisht, të gjitha ndalesat janë vendosur për tejkalimin e shpejtësisë lokale të dritës në teorinë e përgjithshme të relativitetit.

Artikulli i mëparshëm: Llojet e foljeve në Rusisht Artikulli vijues: Rregullat për përcaktimin e valencës dhe gjendjes së oksidimit