Nedávný seznam Top 10 příběhů časopisu Space Magazine roku 2010 zahrnoval příběh Rychlejší než Light Pulsars Discovered - který při dalším čtení objasnil, že sledovaný fenomén nebyl přesně pohybující se rychlejší než světlo.
V každém případě mě to přimělo podívat se na různé způsoby, jak by mohl vzniknout zjevný superluminální pohyb, částečně se ujistit, že dno nevypadlo z fyziky relativity, a zčásti zjistit, zda by tyto věci mohly být vysvětleny prostou angličtinou. Tady to jde…
1) Příčiny a následky iluzí
Rychlejší než lehký pulsarský příběh je v podstatě o hypotetických světelných boomech - které jsou trochu jako zvukové boomy, kde to není zvukový boom, ale zdroj zvuku, který překračuje rychlost zvuku - takže jednotlivé zvukové pulzy se sloučí a vytvoří jediná rázová vlna pohybující se rychlostí zvuku.
Teď, zda se něco takového skutečně stane se světlem z pulsarů, zůstává předmětem debaty, ale jeden z zastánců modelu prokázal účinek v laboratoři - viz tento blog American Scientific.
Co uděláte, je uspořádat řadu žárovek, které jsou spouštěny nezávisle. Je to dost snadné na to, aby byly vypáleny postupně - nejprve 1, pak 2, pak 3 atd. - a můžete neustále snižovat časové zpoždění mezi jednotlivými odpáleními, dokud nenastane situace, kdy žárovka 2 vypálí po 1 žárovce v kratším čase než světlo by muselo urazit vzdálenost mezi žárovkami 1 a 2. Je to opravdu jen trik - mezi vypálením žárovek není kauzální souvislost - ale vypadá to, jako by se posloupnost akcí (první 1, poté 2, poté 3 atd.) posunula rychleji než světlo v řadě žárovek. Tato iluze je příkladem zjevného superluminálního pohybu.
Existuje celá řada možných scénářů, proč by superluminální mexická vlna synchrotronového záření mohla vyzařovat z různých bodových zdrojů kolem rychle rotující neutronové hvězdy v intenzivním magnetickém poli. Dokud emanace z těchto bodových zdrojů nejsou kauzálně propojeny, tento výsledek neporuší fyziku relativity.
2) Zrychlení světla než světla
Zdánlivým superluminálním pohybem světla můžete vytvořit manipulaci s jeho vlnovou délkou. Pokud považujeme foton za vlnový paket, může být tento vlnový paket natažen lineárně, takže přední hrana vlny dorazí k cíli rychleji, protože je tlačena před zbytek vlny - což znamená, že cestuje rychleji než světlo .
Fyzická povaha „náběžné hrany vlnového paketu“ však není jasná. Celý vlnový paket je ekvivalentní jednomu fotonu - a přední okraj roztaženého vlnového paketu nemůže nést žádné významné informace. Tím, že je natažený a utlumený, může se stát nerozeznatelným od hluku pozadí.
Také tento trik vyžaduje, aby se světlo pohybovalo refrakčním médiem, nikoli vakuem. Pokud se zajímáte o technické detaily, můžete zrychlit fázovou nebo skupinovou rychlost rychleji než c (rychlost světla ve vakuu) - ale ne rychlost signálu. V každém případě, protože informace (nebo foton jako kompletní jednotka) se nepohybují rychleji než světlo, fyzika relativity není narušena.
3) Získání kopu ze zisku médií
Dramatičtější superluminální pohyb můžete napodobit pomocí zesilovacího média, kde přední hrana světelného pulzu stimuluje emisi nového pulsu na vzdáleném konci zesilovacího média - jako by světelný pulz zasáhl jeden konec Newtonovy kolébky a nový puls je promítnuta z opačného konce. Pokud chcete vidět laboratorní nastavení, zkuste to zde. Přestože se zdá, že světlo mezeru superluminálně přeskakuje, ve skutečnosti se jedná o nový světelný pulz, který se objevuje na druhém konci - a stále se pohybuje jen standardní rychlostí světla.
4) Relativistická iluze
Pokud aktivní galaxie, jako je M87, vytlačuje paprsek přehřáté plazmy pohybující se blízko rychlosti světla - a tryska je zhruba vyrovnána s vaší zornou čarou ze Země - můžete se zmást tím, že se její obsah pohybuje rychleji než světlo.
Pokud má tento paprsek délku 5 000 světelných let, mělo by trvat alespoň 5 000 let, než cokoli v něm překročí tuto vzdálenost 5 000 světelných let. Foton emitovaný částicí materiálu trysky v bodě A poblíž začátku trysky bude opravdu trvat 5 000 let, než se k vám dostane. Mezitím se však částice tryskového materiálu pohybuje směrem k vám téměř stejně rychle jako ten foton. Když tedy částice emituje další foton v bodě B, bod poblíž špičky trysky - ten druhý foton dosáhne vašeho oka za mnohem méně než 5 000 let po prvním fotonu, z bodu A. To vám dá dojem, že částice překročila 5 000 světelných let z bodů A do B za mnohem méně než 5 000 let. Ale je to jen optická iluze - fyzika relativity zůstává unullied.
5) Neznámý superluminální pohyb
Je zcela možné, že objekty za horizontem pozorovatelného vesmíru se vzdálí od naší polohy rychleji než rychlost světla - v důsledku kumulativní expanze vesmíru, která způsobuje, že vzdálené galaxie vypadají, že se pohybují rychleji než blízké galaxie. Ale protože světlo z hypotetických objektů za pozorovatelným horizontem nikdy nedosáhne na Zemi, jejich existence není známa přímým pozorováním ze Země - a nepředstavuje porušení fyziky relativity.
A konečně, ne tolik nepoznatelný jako teoretický je pojem rané kosmické inflace, který také zahrnuje expanzi časoprostoru, spíše než pohyb uvnitř časoprostoru - takže zde také žádné porušení není.
Jiné věci…
Nejsem si jistý, zda je výše uvedený seznam vyčerpávající, a úmyslně jsem vynechal další teoretické návrhy, jako je kvantové zapletení a Alcubierrova warpová jednotka. Jeden z nich, pokud nemovitý, by pravděpodobně porušilo fyziku relativity - možná by tedy mělo být uvažováno s vyšší mírou skepticismu.
