Posledný zoznam desiatich najčastejších príbehov časopisu Space Magazine z roku 2010 obsahoval príbeh Rýchlejšie ako objavenie ľahkých pulzov - čo pri ďalšom čítaní objasnilo, že skúmaný fenomén nebol presne pohyblivý rýchlejšie ako svetlo.
V každom prípade ma to podnietilo hľadať rôzne spôsoby, ako by sa mohol vytvoriť zjavný superluminálny pohyb, čiastočne sa ubezpečil, že dno nevypadlo z fyziky relativity, a čiastočne aby som zistil, či by tieto veci mohli byť primerane vysvetlené jednoduchou angličtinou. Tu ide…
1) Príčiny a následky ilúzií
Rýchlejší ako ľahký príbeh pulzáru je v podstate o hypotetických svetelných boomoch, ktoré sú trochu ako zvukové boomy, kde to nie je zvukový boom, ale zdroj zvuku, ktorý prekračuje rýchlosť zvuku - takže jednotlivé zvukové impulzy sa zlúčia a vytvoria jediná rázová vlna, ktorá sa pohybuje rýchlosťou zvuku.
Otázka, či sa niečo také skutočne stane so svetlom z pulzarov, zostáva predmetom diskusie, ale jeden z podporovateľov modelu preukázal tento účinok v laboratóriu - pozri tento blog American Scientific.
Čo urobíte, je usporiadať rad žiaroviek, ktoré sa spustia nezávisle. Je to dosť ľahké na to, aby sa spustili postupne - najskôr 1, potom 2, potom 3 atď. - a môžete neustále znižovať časové oneskorenie medzi jednotlivými spusteniami, až kým nenastane situácia, keď žiarovka 2 vypáli po 1 žiarovke v kratšom čase ako svetlo by muselo prejsť vzdialenosť medzi žiarovkami 1 a 2. Je to naozaj len trik - medzi vypaľovaním žiaroviek nie je kauzálna súvislosť - zdá sa však, že postupnosť krokov (prvé 1, potom 2, potom 3 atď.) sa pohla rýchlejšie ako svetlo cez rad žiaroviek. Táto ilúzia je príkladom zjavného superluminálneho pohybu.
Existuje celý rad možných scenárov, prečo by superluminálna mexická vlna synchrotrónového žiarenia mohla vychádzať z rôznych bodových zdrojov okolo rýchlo rotujúcej neutrónovej hviezdy v rámci intenzívneho magnetického poľa. Pokiaľ emanácie z týchto bodových zdrojov nie sú kauzálne spojené, tento výsledok neporušuje fyziku relativity.
2) Zrýchlenie svetla ako svetla
Samotný svetelný pohyb svetla môžete vyvolať manipuláciou s jeho vlnovou dĺžkou. Ak považujeme fotón za vlnový paket, tento vlnový paket sa môže lineárne roztiahnúť tak, že predná hrana vlny dorazí k svojmu cieľu rýchlejšie, pretože je tlačená pred zvyšnú časť vlny - čo znamená, že sa pohybuje rýchlejšie ako svetlo ,
Fyzická povaha „prednej hrany paketu vĺn“ však nie je jasná. Celý paket vlny je ekvivalentný jednému fotónu - a predná hrana roztiahnutého paketu nemôže prenášať žiadne významné informácie. Skutočne, keď sa natiahne a zoslabí, môže sa stať nerozoznateľným od hluku pozadia.
Aj tento trik vyžaduje, aby sa svetlo pohybovalo refrakčným médiom, nie vákuom. Ak sa zaujímate o technické detaily, môžete zrýchliť fázovú alebo skupinovú rýchlosť rýchlejšie ako c (rýchlosť svetla vo vákuu) - ale nejde o rýchlosť signálu. V každom prípade, pretože informácie (alebo fotón ako kompletná jednotka) sa nepohybujú rýchlejšie ako svetlo, fyzika relativity nie je narušená.
3) Vykopnutie médií na získanie zisku
Dramatickejší superluminálny pohyb môžete napodobniť prostredníctvom zosilňovacieho média, kde predná hrana ľahkého impulzu stimuluje emisiu nového impulzu na vzdialenom konci zosilňovacieho média - akoby svetelný impulz zasiahol jeden koniec Newtonovej kolísky a nový impulz je premietnutý z opačného konca. Ak chcete vidieť laboratórne usporiadanie, skúste tu. Aj keď sa zdá, že svetlo medzeru preskakuje, v skutočnosti ide o nový svetelný pulz, ktorý sa objavuje na druhom konci - a stále sa pohybuje iba štandardnou rýchlosťou svetla.
4) Relativistická ilúzia lietadla
Ak aktívna galaxia, ako je M87, tlačí prúd prehriatej plazmy pohybujúci sa blízko rýchlosti svetla - a prúd je zhruba zarovnaný s vašou zornou čiarou zo Zeme - môžete sa zmiasť, že jeho obsah sa pohybuje rýchlejšie ako svetlo.
Ak má tento prúd dĺžku 5 000 svetelných rokov, malo by trvať najmenej 5 000 rokov, aby čokoľvek v ňom prekročilo túto vzdialenosť 5 000 svetelných rokov. Fotón emitovaný časticou materiálu trysky v bode A blízko začiatku trysky bude skutočne trvať 5 000 rokov, kým sa k vám dostane. Medzitým sa však častice tryskového materiálu k vám stále pohybujú takmer rovnako rýchlo ako ten fotón. Keď teda častica emituje ďalší fotón v bode B, bod blízko špičky trysky - ten druhý fotón sa dostane do oka za menej ako 5 000 rokov po prvom fotóne z bodu A. To vám dá dojem, že častice prekročili 5000 svetelných rokov z bodov A do bodu B za menej ako 5 000 rokov. Je to však iba optická ilúzia - fyzika relativity ostáva bez trestu.
5) Neznámy superluminálny pohyb
Je celkom možné, že objekty za horizontom pozorovateľného vesmíru sa vzdialia od našej polohy rýchlejšie ako rýchlosť svetla - v dôsledku kumulatívnej expanzie vesmíru, ktorá spôsobuje, že vzdialené galaxie sa javia, že sa vzdialia rýchlejšie ako galaxie blízke. Ale pretože svetlo z hypotetických objektov za pozorovateľným horizontom nikdy nedosiahne Zem, ich existencia je nepoznateľná priamym pozorovaním zo Zeme - a nepredstavuje porušenie fyziky relativity.
A nakoniec, ani zďaleka nepoznateľný, ako teoretický, je predstava o skorej kozmickej inflácii, ktorá tiež zahŕňa skôr expanziu časopriestoru ako pohyb v časopriestore - takže tu nie je žiadne porušenie.
Ostatné veci…
Nie som si istý, či je uvedený zoznam vyčerpávajúci a úmyselne som vynechal ďalšie teoretické návrhy, ako napríklad kvantové zapletenie a Alcubierre osnova. Buď z týchto, ak reálny, by pravdepodobne porušila fyziku relativity - možno by sa preto malo uvažovať o vyššej úrovni skepticizmu.
