Süperluminal hız mümkün mü? Işıktan daha hızlı hareket edebilir misin? sinyal nedir? Bu, iletilecek bir tür bilgidir.

"Süper ışık hızında uçmanıza izin veren bir motor", "Çok boyutlu uzayda seyahat" ve ışık hızını aşan bir hızda uçuş konusuyla ilgili her şey, bazılarında olsa da, şimdiye kadar spekülasyonun ötesine geçmiyor. yönleriyle dünya bilimi ile temas halindedir. Bugün bir şeyi bildiğimizi ve bilmediğimizi bildiğimiz ama ışık hızını aşan bir hızda hareket etmenin mümkün olup olmadığını kesinlikle bilmediğimiz aşamadayız.

Kötü haber şu ki, bu noktaya kadar biriken modern bilimsel bilginin temelleri, ışık hızını aşan bir hızda hareket etmenin imkansız olduğunu gösteriyor. Einstein'ın Özel Görelilik Kuramı'nın bir eseridir. Evet, başka kavramlar da var - süper parlak parçacıklar, solucan delikleri ( uzayda tüneller - yaklaşık. tercüme), enflasyonist bir evren, uzay ve zamanın deformasyonu, kuantum paradoksları ... Bütün bu fikirler ciddi bilimsel literatürde tartışılıyor, ancak gerçekleri hakkında konuşmak için henüz çok erken.

Süperlüminal hareketle ortaya çıkan sorulardan biri zamansal paradokslardır: nedensellikte bir bozulma ve zaman yolculuğu ile ne kastedildiği. Süperlüminal uçuş konusu yeterli değilmiş gibi, süperluminal hızın zamanda seyahat etmeyi mümkün kılacağı bir senaryo geliştirmek de gerçekçi. Zaman yolculuğu, hafif uçuştan çok daha imkansız olarak kabul edilir.

Temel fark nedir?

Ses bariyerini zar zor aşan insanlar şu soruyu sordular: "Neden şimdi ışık bariyerini de geçmiyoruz, çok farklı mı?" Işık bariyerini kırmak hakkında konuşmak için henüz çok erken, ancak zaten kesin olarak bilinen bir şey var - bu, ses bariyerini kırmaktan tamamen farklı bir sorun. Ses bariyeri, ses değil, malzemeden yapılmış bir nesne tarafından aşıldı. Malzemenin atomları ve molekülleri, ışığın yapıldığı elektromanyetik alanlarla birbirine bağlıdır. Işık hızının engelini aşması durumunda, bu engeli aşmaya çalışan nesne, engelin kendisinden oluşur. Bir cisim atomlarını birbirine bağlayandan daha hızlı nasıl hareket edebilir? Daha önce de belirttiğimiz gibi, bu ses bariyerini aşmaktan tamamen farklı bir problemdir.

"Özel Görelilik Kuramı" çok kısaca özetlenebilir. Aslında tasarımı çok basit... İki basit kuralla başlayın.

Kural 1: katettiğiniz mesafe (d) hareketinizin hızına (v) ve hareket zamanına (t) bağlıdır. Saatte 55 mil gidiyorsanız, saatte 55 mil yol alırsınız. Basitçe.

Kural # 2: Bu inanılmaz bir şey - ne kadar hızlı hareket ederseniz edin, ışığın hızının aynı kaldığını sürekli olarak fark edeceksiniz.

İkisini bir araya getirin ve bir yolcunun "gördüklerini" farklı bir hızda seyahat eden biriyle karşılaştırın - işte sorun burada ortaya çıkıyor. Farklı bir resim deneyelim. Gözlerini kapat. Tüm duyularınızın dahil olduğunu, yalnızca işitmenizin dahil olduğunu hayal edin. Sadece sesleri algılarsınız. Nesneleri yalnızca çıkardıkları sesle tanımlarsınız. Yani, bir buharlı lokomotif geçtiyse, düdüğü bir şekilde değişti mi? Belli bir notada ses çıkardığını biliyoruz, ancak trenin hareketinden dolayı, sözde Doppler etkisinin etkisiyle değişiyor. Aynı şey ışıkla olur. Etrafımızdaki her şeyi ışığın varlığı ya da özetlemek gerekirse elektromanyetizma sayesinde biliyoruz. Gördüğümüz, hissettiğimiz (hava molekülleri cildimizden sıçrar), duyduğumuz (moleküller dalgaların basıncı altında birbirine çarpar), hatta zamanın geçişi - tüm bunlar elektromanyetik kuvvetler tarafından kontrol edilir. Dolayısıyla, tüm bilgileri aldığımız hıza yaklaşan hızlarda hareket etmeye başlarsak, bilgimiz bozulur. Genel olarak, bu kadar basit. Bu konuda bir şeyler yapmaya çalışıyorsanız bunu anlamak yeterlidir. Ama bu başka bir soru.

Işık hızı bariyeri, Özel Görelilik'in sonuçlarından biridir. Farklı bakabilirsin. Daha hızlı hareket etmek için enerji eklemeniz gerekir. Ancak ışık hızına yaklaşmaya başladığınızda, hareket etmek için gereken enerji miktarı sonsuza kadar yükselir. Kütleyi ışık hızında hareket ettirmek için sonsuz enerji gerekir. Burada gerçek bir engelle karşı karşıya olduğunuz ortaya çıkıyor.

Özel Göreliliği atlamak mümkün mü? Muhtemelen.

Bu yönde çalışmalar var mı? Evet, ama küçük ölçekte.

Matt Visser, Michael Morris, Miguel Alcubierre ve diğerleri gibi fizikçilerin bireysel teorik çalışmalarına ek olarak, jet fiziğinde yepyeni bir NASA programı var.

InoSMI materyalleri, yalnızca yabancı kitle iletişim araçlarının değerlendirmelerini içerir ve InoSMI yayın kurulunun konumunu yansıtmaz.

25 Mart 2017

Superluminal seyahat, uzay bilim kurgunun temellerinden biridir. Bununla birlikte, muhtemelen herkes - fizikten uzak insanlar bile - maddi nesnelerin mümkün olan maksimum hareket hızının veya herhangi bir sinyalin yayılmasının boşluktaki ışığın hızı olduğunu bilir. C harfi ile gösterilir ve saniyede yaklaşık 300 bin kilometredir; kesin değer c = 299 792 458 m/s'dir.

Işığın boşluktaki hızı, temel fiziksel sabitlerden biridir. c'yi aşan hızlara ulaşmanın imkansızlığı, Einstein'ın özel görelilik teorisinden (SRT) kaynaklanmaktadır. Sinyallerin ışıküstü hızlarda iletilebileceğini kanıtlamak mümkün olsaydı, görelilik teorisi çökerdi. Şimdiye kadar, c'den büyük hızların varlığına ilişkin yasağı çürütmek için yapılan sayısız girişime rağmen bu gerçekleşmedi. Bununla birlikte, son deneysel çalışmalarda, özel olarak oluşturulmuş koşullar altında, ışıkötesi hızların görelilik teorisinin ilkelerini ihlal etmeden gözlemlenebileceğini gösteren çok ilginç bazı fenomenler keşfedilmiştir.

Başlangıç olarak, ışık hızı sorunuyla ilgili ana yönleri hatırlayalım.

Her şeyden önce: (normal koşullar altında) ışık sınırını aşmak neden imkansız? Çünkü o zaman dünyamızın temel yasası ihlal edilir - etkinin nedeni geçemeyeceği nedensellik yasası. Örneğin, önce bir ayının öldüğünü ve ardından bir avcının ateş ettiğini hiç kimse izlemedi. S'yi aşan hızlarda, olayların sırası tersine çevrilir, zaman şeridi geri sarılır. Aşağıdaki basit akıl yürütmeden bunu doğrulamak kolaydır.

Işıktan hızlı hareket eden bir tür uzay mucizesi gemisinde olduğumuzu varsayalım. Daha sonra, zaman içinde daha erken ve daha erken noktalarda kaynak tarafından yayılan ışığı yavaş yavaş yakalardık. Önce, diyelim ki dün yayılan fotonları, sonra dünden önceki gün yayılanları, sonra bir hafta, bir ay, bir yıl önce vb. yayılan fotonları yakalardık. Işık kaynağı hayatı yansıtan bir ayna olsaydı, önce dünün olaylarını, sonra dünden önceki günü vb. görürdük. Yavaş yavaş orta yaşlı bir adama, sonra genç bir adama, bir gence, bir çocuğa dönüşen yaşlı bir adam görebilirdik... Yani zaman geri dönerdi, şimdiki zamandan hareket ederdik. geçmiş. Nedenler ve sonuçlar tersine çevrilir.

Bu akıl yürütme, ışığı gözlemleme sürecinin teknik detaylarını tamamen göz ardı etse de, temel bir bakış açısıyla, süperluminal hızda hareketin dünyamızda imkansız bir duruma yol açtığını açıkça göstermektedir. Bununla birlikte, doğa daha da katı koşullar belirlemiştir: sadece süper ışık hızıyla değil, aynı zamanda ışık hızına eşit bir hızla hareket etmek de elde edilemez - sadece ona yaklaşabilirsiniz. Görelilik teorisinden, hareket hızındaki bir artışla üç koşulun ortaya çıktığını takip eder: hareketli bir nesnenin kütlesi artar, boyutu hareket yönünde azalır ve bu nesne üzerindeki zamanın akışı yavaşlar (dan harici bir "dinlenme" gözlemcisinin bakış açısı). Normal hızlarda, bu değişiklikler ihmal edilebilir, ancak ışık hızına yaklaştıkça daha belirgin hale gelirler ve limitte - c'ye eşit bir hızda - kütle sonsuz büyük olur, nesne yönünde boyutunu tamamen kaybeder. hareket ve zaman onda durur. Bu nedenle, hiçbir maddi cisim ışık hızına ulaşamaz. Sadece ışığın kendisi böyle bir hıza sahiptir! (Ayrıca "her yeri kaplayan" bir parçacık - foton gibi s'den daha düşük bir hızda hareket edemeyen bir nötrino.)

Şimdi sinyal iletim hızı hakkında. Burada ışığın elektromanyetik dalgalar biçimindeki temsilini kullanmak uygundur. sinyal nedir? Bu, iletilecek bir tür bilgidir. İdeal bir elektromanyetik dalga, kesinlikle tek frekanslı sonsuz bir sinüzoiddir ve herhangi bir bilgi taşıyamaz, çünkü böyle bir sinüzoidin her periyodu bir öncekini tam olarak tekrar eder. Bir sinüs dalgasının fazının hareket hızı - sözde faz hızı - bir ortamda, belirli koşullar altında, boşluktaki ışık hızını aşabilir. Faz hızı sinyal hızı olmadığı için burada herhangi bir kısıtlama yoktur - henüz orada değildir. Bir sinyal oluşturmak için dalga üzerinde bir çeşit "işaret" yapmanız gerekir. Böyle bir işaret, örneğin, herhangi bir dalga parametresindeki - genlik, frekans veya başlangıç fazındaki bir değişiklik olabilir. Ancak işaret yapılır yapılmaz dalga sinüzoidalliğini kaybeder. Farklı genliklere, frekanslara ve ilk aşamalara sahip bir dizi basit sinüzoidal dalgadan oluşan modüle hale gelir - bir dalga grubu. Modüle edilmiş dalgada işaretin hareket ettiği hız, sinyalin hızıdır. Bir ortamda yayılırken, bu hız genellikle yukarıda bahsedilen dalga grubunun bir bütün olarak yayılmasını karakterize eden grup hızı ile çakışır (bkz. Science and Life, No. 2, 2000). Normal koşullar altında, grup hızı ve dolayısıyla sinyal hızı, boşluktaki ışığın hızından daha düşüktür. "Normal koşullar altında" ifadesinin kullanılması tesadüf değildir, çünkü bazı durumlarda grup hızı da c'yi aşabilir veya hatta anlamını yitirebilir, ancak o zaman sinyal yayılımı için geçerli değildir. SRT'de, s'den daha büyük bir hızda bir sinyal iletmenin imkansız olduğu tespit edilmiştir.

Bu neden böyle? Çünkü aynı nedensellik yasası, c'den daha büyük bir hızda herhangi bir sinyalin iletilmesine engel teşkil eder. Aşağıdaki durumu hayal edelim. A noktasında, bir ışık flaşı (olay 1), belirli bir radyo sinyali gönderen bir cihazı açar ve B uzak noktasında, bu radyo sinyalinin etkisi altında bir patlama meydana gelir (olay 2). Olay 1'in (flaş) bir neden olduğu ve olay 2'nin (patlama) nedenden sonra meydana gelen bir sonuç olduğu açıktır. Ancak radyo sinyali süper ışık hızında yayılırsa, B noktasına yakın bir gözlemci önce bir patlama görecek ve ancak o zaman - ona bir ışık flaşı hızında ulaşan bir flaş, patlamanın nedeni. Başka bir deyişle, bu gözlemci için olay 2, olay 1'den daha önce gerçekleşecek, yani sonuç, nedenin önünde olacaktı.

Görelilik teorisinin "süperlümen yasağı"nın yalnızca maddi cisimlerin hareketine ve sinyallerin iletimine dayatıldığını vurgulamak yerinde olur. Çoğu durumda, herhangi bir hızda hareket mümkündür, ancak bu, maddi nesnelerin veya sinyallerin hareketi olmayacaktır. Örneğin, biri yatay, diğeri küçük bir açıyla kesişen aynı düzlemde uzanan oldukça uzun iki cetvel hayal edin. İlk cetvel aşağı doğru (okla gösterilen yönde) yüksek hızda hareket ettirilirse, cetvellerin kesişme noktası istediğiniz kadar hızlı çalıştırılabilir ancak bu nokta maddi bir cisim değildir. Başka bir örnek: bir el feneri (veya örneğin, dar bir ışın veren bir lazer) alır ve onunla havada bir yayı hızlı bir şekilde tanımlarsanız, ışık noktasının doğrusal hızı mesafe ile artacaktır ve yeterince büyük bir mesafede c'yi aşmak Işık noktası, A ve B noktaları arasında süperluminal bir hızla hareket edecektir, ancak bu, A noktasından B'ye bir sinyal iletimi olmayacaktır, çünkü böyle bir ışık noktası, A noktası hakkında herhangi bir bilgi taşımaz.

Süperluminal hızlar sorunu çözülmüş gibi görünüyor. Ancak yirminci yüzyılın 60'larında, teorik fizikçiler, takyon adı verilen süperluminal parçacıkların varlığının hipotezini ortaya koydular. Bunlar çok garip parçacıklardır: teorik olarak mümkündürler, ancak görelilik teorisiyle çelişkilerden kaçınmak için hayali bir durgun kütle atfetmeleri gerekiyordu. Fiziksel olarak hayali kütle yoktur, tamamen matematiksel bir soyutlamadır. Bununla birlikte, bu fazla alarma neden olmadı, çünkü takyonlar durağan olamazlar - varlar (eğer varsa!) Sadece boşlukta ışık hızını aşan hızlarda ve bu durumda takyonun kütlesi gerçek oluyor . Burada fotonlarla bazı benzerlikler var: bir fotonun sıfır durgun kütlesi vardır, ancak bu basitçe bir fotonun durağan olamayacağı anlamına gelir - ışık durdurulamaz.

En zoru, beklendiği gibi, takyon hipotezini nedensellik yasasıyla uzlaştırmaktı. Bu yöndeki girişimler, oldukça ustaca olmalarına rağmen, bariz bir başarıya yol açmadı. Deneysel olarak da hiç kimse takyon kaydetmeyi başaramadı. Sonuç olarak, süperluminal temel parçacıklar olarak takyonlara olan ilgi yavaş yavaş kayboldu.

Bununla birlikte, 60'larda, başlangıçta fizikçilerin kafasını karıştıran deneysel olarak bir fenomen keşfedildi. Bu, A. N. Oraevsky'nin "Güçlendirme ortamında süperluminal dalgalar" adlı makalesinde ayrıntılı olarak açıklanmaktadır (Phys. Phys. No. 12, 1998). Burada ayrıntıları merak eden okuyucuyu belirtilen makaleye yönlendirerek konuyu kısaca özetleyeceğiz.

Lazerlerin keşfinden kısa bir süre sonra - 60'ların başında - kısa (1 ns = 10-9 s mertebesinde bir süre ile) yüksek güçlü ışık darbeleri elde etme sorunu ortaya çıktı. Bunun için optik bir kuantum yükselticiden kısa bir lazer darbesi geçirildi. Darbe, ışın ayırıcı bir ayna ile iki parçaya bölündü. Bunlardan daha güçlü olan biri amplifikatöre yönlendirilirken, diğeri havada yayılır ve amplifikatörden geçen darbeyi karşılaştırabileceğiniz bir referans darbesi görevi görür. Her iki darbe de fotodedektörlere beslendi ve çıkış sinyalleri osiloskop ekranında görsel olarak gözlemlenebildi. Amplifikatörden geçen ışık darbesinin referans darbeye kıyasla bir miktar gecikme yaşaması, yani ışığın amplifikatördeki yayılma hızının havadakinden daha az olması bekleniyordu. Darbenin amplifikatörden yalnızca havadan daha yüksek bir hızda değil, aynı zamanda bir vakumda ışık hızını birkaç kez aştığını keşfettiklerinde araştırmacıların şaşkınlığını hayal edin!

İlk şoktan kurtulan fizikçiler, böyle beklenmedik bir sonucun nedenini aramaya başladılar. Özel görelilik kuramının ilkeleri hakkında hiç kimsenin en ufak bir şüphesi bile yoktu ve bu doğru açıklamanın bulunmasına yardımcı oldu: eğer özel görelilik ilkeleri korunursa, o zaman cevap, yükselticinin özelliklerinde aranmalıdır. orta.

Burada ayrıntılara girmeden, yalnızca yükseltici ortamın etki mekanizmasının ayrıntılı bir analizinin durumu tamamen açıklığa kavuşturduğuna işaret edeceğiz. Madde, darbe yayılımı sırasında foton konsantrasyonundaki bir değişiklikten oluşuyordu - ortam zaten enerjiyi emdiğinde, darbenin arkasının geçişi sırasında ortamın kazancındaki bir değişiklik nedeniyle negatif bir değere kadar bir değişiklik, çünkü ışık darbesine iletilmesi nedeniyle kendi rezervi zaten harcanmıştır. Absorpsiyon, amplifikasyona değil, impulsun zayıflamasına neden olur ve böylece impuls önde artar ve arkada zayıflar. Amplifikatör ortamında ışık hızında hareket eden bir cihaz yardımıyla bir darbe gözlemlediğimizi düşünelim. Ortam şeffaf olsaydı, hareketsizlik içinde donmuş bir dürtü görürdük. Yukarıda bahsedilen işlemin gerçekleştiği ortamda, nabzın önde gelen ve arka kenarının zayıflamasının amplifikasyonu, gözlemciye, çevre nabzı ileri doğru hareket ettirecek şekilde görünecektir. Ancak cihaz (gözlemci) ışık hızında hareket ettiğinden ve nabız onu geçtiğinden, nabzın hızı ışık hızını aşıyor! Deneyciler tarafından kaydedilen bu etkidir. Ve burada gerçekten görelilik kuramıyla bir çelişki yoktur: Sadece büyütme süreci öyledir ki, daha önce ortaya çıkan fotonların konsantrasyonu, daha sonra ortaya çıkanlardan daha büyük olur. Süperluminal hızla hareket eden fotonlar değil, osiloskopta gözlenen darbe zarfı, özellikle maksimumu.

Bu nedenle, sıradan ortamda her zaman bir ışık zayıflaması ve kırılma indisi tarafından belirlenen hızında bir azalma varken, aktif lazer ortamında sadece ışık amplifikasyonu değil, aynı zamanda süperluminal hızda bir darbenin yayılması da gözlenir.

Bazı fizikçiler, kuantum mekaniğindeki en şaşırtıcı fenomenlerden biri olan tünel etkisinde süperlüminal hareketin varlığını deneysel olarak kanıtlamaya çalıştılar. Bu etki, bir mikroparçacığın (daha doğrusu, farklı koşullar altında hem bir parçacığın özelliklerini hem de bir dalganın özelliklerini sergileyen bir mikro nesnenin) potansiyel bariyer denilen - tamamen gerçek olan bir fenomen olan - içinden geçebilmesi gerçeğinden oluşur. klasik mekanikte imkansızdır (analog böyle bir durum olurdu: duvara atılan bir top duvarın diğer tarafında olurdu veya duvara bağlı ipe verilen dalgalı hareket, bağlı ipe iletilirdi. diğer taraftaki duvara). Kuantum mekaniğinde tünelleme etkisinin özü aşağıdaki gibidir. Belirli bir enerjiye sahip bir mikro nesne, yolda mikro nesnenin enerjisini aşan potansiyel enerjisi olan bir bölgeyle karşılaşırsa, bu bölge onun için bir engeldir ve yüksekliği enerji farkı tarafından belirlenir. Ama mikro-nesne bariyerden "sızar"! Böyle bir fırsat, enerji ve etkileşim zamanı için yazılmış, iyi bilinen Heisenberg belirsizlik bağıntısı tarafından verilmektedir. Mikro-nesnenin bariyer ile etkileşimi yeterince belirli bir süre boyunca meydana gelirse, o zaman mikro-nesnenin enerjisi, aksine, belirsizlik ile karakterize edilecektir ve eğer bu belirsizlik bariyer yüksekliği düzeyinde ise, o zaman ikincisi, mikro-nesne için aşılmaz bir engel olmaktan çıkar. İşte potansiyel bir engeli aşma hızı ve bunun s'yi geçebileceğine inanan bir dizi fizikçi tarafından araştırma konusu haline geldi.

Haziran 1998'de Köln'de FTL sorunları üzerine uluslararası bir sempozyum düzenlendi ve burada dört laboratuvarda - Berkeley, Viyana, Köln ve Floransa'da elde edilen sonuçlar tartışıldı.

Ve son olarak, 2000 yılında, süperluminal yayılmanın etkilerinin ortaya çıktığı iki yeni deneyin raporları vardı. Bunlardan biri, Lijun Wong ve Princeton'daki (ABD) bir araştırma enstitüsünde çalışma arkadaşları tarafından yapıldı. Bunun sonucu, sezyum buharı ile dolu bir odaya giren bir ışık darbesinin hızını 300 kat arttırmasıdır. Nabzın ana kısmının, nabzın ön duvardan odaya girmesinden daha önce odanın uzak duvarını terk ettiği ortaya çıktı. Bu durum yalnızca sağduyuyla değil, özünde görelilik kuramıyla da çelişmektedir.

L. Wong'un mesajı, fizikçiler arasında yoğun tartışmalara yol açtı; çoğu, elde edilen sonuçlarda görelilik ilkelerinin ihlal edildiğini görmeye meyilli değil. Zor olanın bu deneyi doğru bir şekilde açıklamak olduğuna inanıyorlar.

L. Wong'un deneyinde, sezyum buharı ile hazneye giren bir ışık darbesi yaklaşık 3 μs'lik bir süreye sahipti. Sezyum atomları, "manyetik aşırı ince temel durum alt seviyeleri" olarak adlandırılan on altı olası kuantum-mekanik durumda olabilir. Optik lazer pompalamanın yardımıyla, neredeyse tüm atomlar, Kelvin ölçeğinde (-273.15°C) neredeyse mutlak sıfır sıcaklığa karşılık gelen bu on altı durumdan sadece birine getirildi. Sezyum odası 6 santimetre uzunluğundaydı. Bir boşlukta, ışık 0.2 ns'de 6 santimetre yol alır. Ölçümler, ışık darbesinin sezyumla birlikte odadan vakuma göre 62 ns daha kısa sürede geçtiğini gösterdi. Başka bir deyişle, nabzın sezyum ortamından geçiş süresi eksi işaretine sahiptir! Gerçekten de, 0.2 ns'den 62 ns çıkarılırsa, "negatif" bir zaman elde ederiz. Ortamdaki bu "negatif gecikme" - anlaşılmaz bir zaman atlaması - nabzın bir vakumda hazneden 310 geçiş yapması gereken süreye eşittir. Bu "geçici darbenin" sonucu, odadan çıkan dürtünün, gelen dürtü odanın yakın duvarına ulaşmadan 19 metre önce ondan uzaklaşmak için zamana sahip olmasıydı. Böyle inanılmaz bir durumu nasıl açıklayabilirsiniz (tabii deneyin saflığı konusunda hiçbir şüphe yoksa)?

Açılan tartışmaya bakılırsa, henüz kesin bir açıklama bulunamadı, ancak ortamın olağandışı dağılım özelliklerinin burada bir rol oynadığına şüphe yok: lazer ışığıyla uyarılan atomlardan oluşan sezyum buharları, anormal dağılıma sahip bir ortamdır. Ne olduğunu kısaca hatırlayalım.

Bir maddenin dağılımı, faz (geleneksel) kırılma indisinin n ışığının dalga boyuna bağımlılığıdır. Normal dağılımda, dalga boyu azaldıkça kırılma indisi artar ve bu, cam, su, hava ve ışığa geçirgen diğer tüm maddelerde oluşur. Işığı güçlü bir şekilde emen maddelerde, dalga boyundaki bir değişiklikle kırılma indisinin seyri tersine değişir ve çok daha dik hale gelir: l'de bir azalma (w frekansında bir artış) ile, kırılma indisi keskin bir şekilde azalır ve dalga boylarının belirli bir bölgesi birden daha küçük hale gelir (faz hızı Vph> s ). Bu, ışığın madde içinde yayılmasının resminin kökten değiştiği anormal dağılımdır. Grup hızı Vgr, dalgaların faz hızından daha büyük olur ve boşlukta ışığın hızını geçebilir (ve ayrıca negatif olabilir). L. Wong, deneyinin sonuçlarını açıklama olasılığının altında yatan neden olarak bu duruma işaret ediyor. Bununla birlikte, Vgr> c koşulunun tamamen biçimsel olduğuna dikkat edilmelidir, çünkü bir grup dalga neredeyse şeklini değiştirmediğinde, şeffaf ortam için küçük (normal) dağılım durumu için grup hızı kavramı tanıtılmıştır. yayılma sırasında. Anormal dağılım bölgelerinde, ışık darbesi hızla deforme olur ve grup hızı kavramı anlamını kaybeder; bu durumda, şeffaf ortamda grup hızıyla çakışan ve absorpsiyonlu ortamda vakumdaki ışığın hızından daha az kalan sinyal hızı ve enerji yayılma hızı kavramları tanıtılır. Ancak Wong'un deneyinde ilginç olan şey şudur: anormal dağılıma sahip bir ortamdan geçen bir ışık darbesi deforme olmaz - şeklini tam olarak korur! Ve bu, darbenin grup hızı ile yayılması hakkındaki varsayıma karşılık gelir. Ama eğer öyleyse, ortamın anormal dağılımı tam olarak absorpsiyondan kaynaklansa da, ortamda absorpsiyon olmadığı ortaya çıkıyor! Wong'un kendisi, pek çok şeyin hala belirsiz olduğunu kabul ederek, deney düzeneğinde olup bitenlerin ilk tahminde aşağıdaki gibi açıkça açıklanabileceğine inanıyor.

Bir ışık darbesi, farklı dalga boylarına (frekanslara) sahip birçok bileşenden oluşur. Şekil, bu bileşenlerden üçünü göstermektedir (dalgalar 1-3). Bir noktada, her üç dalga da aynı fazdadır (maksimumları çakışır); burada toplanırlar, birbirlerini güçlendirirler ve bir dürtü oluştururlar. Dalgalar uzayda daha fazla yayıldıkça, dalgalar faz dışıdır ve bu nedenle birbirlerini "söndürür".

Anormal dağılım bölgesinde (sezyum hücresinin içinde), daha kısa olan dalga (1. dalga) daha uzun olur. Tersine, üç dalganın en uzunu olan dalga (3. dalga) en kısa olur.

Sonuç olarak, dalgaların fazları da buna göre değişir. Dalgalar sezyum hücresinden geçtiğinde, dalga cepheleri eski haline döner. Anormal dağılıma sahip bir maddede olağandışı bir faz modülasyonuna uğrayan söz konusu üç dalga, belirli bir noktada tekrar fazdadır. Burada tekrar toplanırlar ve sezyum ortamına girmekle tamamen aynı şekilde bir darbe oluştururlar.

Genellikle havada ve normal dağılıma sahip herhangi bir şeffaf ortamda, bir ışık darbesi uzak bir mesafe boyunca yayılırken şeklini doğru bir şekilde koruyamaz, yani tüm bileşenleri yayılma yolu boyunca herhangi bir uzak noktada aşamalandırılamaz. Ve normal şartlar altında, bir süre sonra bu kadar uzak bir noktada bir ışık darbesi belirir. Ancak deneyde kullanılan ortamın anormal özelliklerinden dolayı, uzak bir noktadaki darbenin bu ortama girerken olduğu gibi aşamalı olduğu ortaya çıktı. Böylece ışık darbesi, uzak bir noktaya giderken negatif bir zaman gecikmesi varmış gibi davranır, yani ona daha geç değil, çevreyi geçmeden daha önce ulaşacaktır!

Çoğu fizikçi, bu sonucu, odanın dağıtıcı ortamında düşük yoğunluklu bir öncünün ortaya çıkmasıyla ilişkilendirmeye meyillidir. Mesele şu ki, bir darbenin spektral ayrışmasında, spektrum, darbenin "ana bölümünün" önüne geçen öncü olarak adlandırılan, ihmal edilebilir genliğe sahip keyfi olarak yüksek frekansların bileşenlerini içerir. Kuruluşun doğası ve habercinin biçimi, ortamdaki dağılma yasasına bağlıdır. Bunu akılda tutarak, Wong'un deneyindeki olaylar dizisinin aşağıdaki gibi yorumlanması önerilmektedir. Önündeki haberciyi "geren" gelen dalga kameraya yaklaşır. Gelen dalganın zirvesi odanın yakın duvarına çarpmadan önce, haberci odada bir dürtü başlatır, bu da uzak duvara ulaşan ve ondan yansıyan bir "geri dalga" oluşturan bir darbe başlatır. c'den 300 kat daha hızlı yayılan bu dalga, yakın duvara ulaşır ve gelen dalga ile karşılaşır. Bir dalganın zirveleri diğerinin çukurlarıyla buluşur, böylece birbirlerini yok ederler ve sonuçta geriye hiçbir şey kalmaz. Gelen dalganın, odanın diğer ucunda ona enerji "ödünç veren" sezyum atomlarına "borcunu iade ettiği" ortaya çıktı. Deneyin yalnızca başlangıcını ve sonunu gözlemleyen herhangi biri, yalnızca zamanda "sıçrayan" ve daha hızlı hareket eden bir ışık darbesi görecektir.

L. Wong, deneyinin görelilik teorisiyle uyuşmadığına inanıyor. Süperluminal hızın ulaşılamazlığı hakkındaki ifadenin, yalnızca durgun kütleye sahip nesneler için geçerli olduğuna inanıyor. Işık, ya kütle kavramının genellikle uygulanamadığı dalgalar biçiminde ya da bilindiği gibi, sıfıra eşit bir durgun kütleye sahip fotonlar biçiminde temsil edilebilir. Bu nedenle, Wong'a göre boşluktaki ışığın hızı sınır değildir. Yine de Wong, keşfettiği etkinin, bilgiyi s'den daha büyük bir hızda iletmeyi mümkün kılmadığını kabul ediyor.

ABD'deki Los Alamos Ulusal Laboratuvarı'nda fizikçi olan P. Milonny, "Buradaki bilgi zaten nabzın en uç noktasında bulunuyor. Ve bilgi göndermediğiniz zaman bile ışıktan daha hızlı bir şekilde bilgi gönderdiği izlenimini edinebilirsiniz" diyor. "

Çoğu fizikçi, yeni çalışmanın temel ilkelere ezici bir darbe indirmediğine inanıyor. Ancak tüm fizikçiler sorunun çözüldüğüne inanmıyor. 2000 yılında başka bir ilginç deney gerçekleştiren İtalyan araştırma grubundan Profesör A. Ranfagni, sorunun hala açık olduğuna inanıyor. Daniel Mugnai, Anedio Ranfagni ve Rocco Ruggeri tarafından yürütülen bu deney, normal havadaki santimetre bant radyo dalgalarının c'yi aşan %25'lik bir hızla seyahat ettiğini buldu.

Özetle şunları söyleyebiliriz.

Son yıllarda yapılan çalışmalar, belirli koşullar altında süperluminal hızın gerçekten gerçekleşebileceğini gösteriyor. Ama süperluminal hızda seyahat eden tam olarak nedir? Görelilik teorisi, daha önce de belirtildiği gibi, maddi cisimler ve bilgi taşıyan sinyaller için böyle bir hızı yasaklar. Bununla birlikte, bazı araştırmacılar ısrarla sadece sinyaller için ışık bariyerinin nasıl aşılacağını göstermeye çalışıyorlar. Bunun nedeni, özel görelilik kuramında, sinyallerin s'den daha büyük bir hızla iletilmesinin imkansızlığının (örneğin, Maxwell'in elektromanyetik alan denklemlerine dayanan) katı bir matematiksel gerekçesinin bulunmaması gerçeğinde yatmaktadır. SRT'deki böyle bir imkansızlık, tamamen aritmetik olarak, hızların eklenmesi için Einstein formülünden yola çıkarak oluşturulabilir, ancak bu temelde nedensellik ilkesi tarafından doğrulanır. Einstein'ın kendisi, süperluminal sinyal iletimi sorununu göz önünde bulundurarak, bu durumda "... elde edilen eylemin nedenden önce geldiği bir sinyal iletim mekanizmasını düşünmek zorunda kalıyoruz. Ancak, bu tamamen mantıksal bir noktadan sonuçlanmasına rağmen görüşüm kendi içimde hiçbir çelişki içermiyor, bence hiçbir çelişki yok, yine de tüm deneyimimizin doğasıyla o kadar çelişiyor ki, V> c varsayımının imkansızlığı yeterince kanıtlanmış görünüyor. " Nedensellik ilkesi, FTL sinyal iletiminin imkansızlığının altında yatan temel taştır. Ve görünüşe göre, deneyciler bu tür sinyalleri nasıl tespit etmek isterlerse düşünsünler, istisnasız olarak tüm ışık ötesi sinyal arayışları tökezleyecektir, çünkü dünyamızın doğası böyledir.

Ama yine de, görelilik matematiğinin ışıktan daha hızlı bir hızda çalışacağını hayal edelim. Bu, teorik olarak, cismin ışık hızını aşması durumunda ne olacağını hala öğrenebileceğimiz anlamına gelir.

Dünya'dan gezegenimizden 100 ışıkyılı uzaklıktaki bir yıldıza doğru giden iki uzay aracını hayal edin. İlk gemi Dünya'dan ışık hızının %50'si hızında ayrılıyor, yani tüm yolculuk 200 yıl sürecek. Varsayımsal bir warp sürücüsü ile donatılmış ikinci gemi, ışık hızının %200'ünde, ancak ilkinden 100 yıl sonra seyahat edecek. Ne olacak?

Görelilik teorisine göre, doğru cevap büyük ölçüde gözlemcinin bakış açısına bağlıdır. Dünya'dan bakıldığında, ilk geminin, dört kat daha hızlı hareket eden ikinci gemi tarafından ele geçirilmeden önce hatırı sayılır bir mesafe kat ettiği görülecektir. Ancak ilk gemideki insanların bakış açısından her şey biraz farklı.

2 numaralı gemi ışıktan daha hızlı hareket eder, bu da kendi yaydığı ışığı bile geçebileceği anlamına gelir. Bu, bir tür "ışık dalgasına" (sese benzer, ancak titreşen hava yerine ışık dalgaları burada titreşir) yol açar ve bu da birkaç ilginç efekt üretir. 2 numaralı gemiden gelen ışığın geminin kendisinden daha yavaş hareket ettiğini hatırlayın. Sonuç olarak, görsel bir ikiye katlama meydana gelecektir. Başka bir deyişle, ilk başta 1 numaralı geminin mürettebatı, ikinci geminin sanki birdenbire yanında belirdiğini görecektir. Ardından, ikinci gemiden gelen ışık, birinciye hafif bir gecikmeyle ulaşacak ve sonuç, aynı yönde hafif bir gecikmeyle hareket edecek görünür bir kopya olacaktır.

Bilgisayar oyunlarında da benzer bir şey görülebilir; bir sistem arızası sonucunda motor, modeli ve algoritmalarını hareketin son noktasında animasyonun kendisinden daha hızlı yüklediğinde, böylece çoklu çekimler gerçekleşir. Bu muhtemelen bilincimizin, cisimlerin süperluminal hızda hareket ettiği Evrenin varsayımsal yönünü algılamamasının nedenidir - belki de bu en iyisidir.

not ... ama son örnekte bir şey anlamadım, neden geminin gerçek konumu "onun yaydığı ışık" ile ilişkilendiriliyor? Pekala, onu orada olmayan bir şey olarak görmelerine izin verin, ama gerçekte ilk gemiyi geçecek!

kaynaklar

Muhtemelen herkes - fizikten uzak insanlar bile - maddi nesnelerin mümkün olan maksimum hareket hızının veya herhangi bir sinyalin yayılmasının mümkün olduğunu bilir. boşlukta ışık hızı.

C harfi ile gösterilir ve saniyede yaklaşık 300 bin kilometredir; kesin değer c = 299 792 458 m/s'dir.

Işığın boşluktaki hızı, temel fiziksel sabitlerden biridir.

c'yi aşan hızlara ulaşmanın imkansızlığı, Einstein'ın özel görelilik teorisinden (SRT) kaynaklanmaktadır.

Sinyallerin ışıküstü hızlarda iletilebileceğini kanıtlamak mümkün olsaydı, görelilik teorisi çökerdi. Şimdiye kadar, c'den büyük hızların varlığına ilişkin yasağı çürütmek için yapılan sayısız girişime rağmen bu gerçekleşmedi.

Bununla birlikte, son deneysel çalışmalarda, özel olarak oluşturulmuş koşullar altında, ışıkötesi hızların görelilik teorisinin ilkelerini ihlal etmeden gözlemlenebileceğini gösteren çok ilginç bazı fenomenler keşfedilmiştir.

Başlangıç olarak, ışık hızı sorunuyla ilgili ana yönleri hatırlayalım. Öncelikle: ışık sınırını aşmak neden (normal koşullar altında) imkansız?

Çünkü o zaman dünyamızın temel yasası ihlal edilir - etkinin nedeni geçemeyeceği nedensellik yasası.

Örneğin, önce bir ayının öldüğünü ve ardından bir avcının ateş ettiğini hiç kimse izlemedi. S'yi aşan hızlarda, olayların sırası tersine çevrilir, zaman şeridi geri sarılır. Aşağıdaki basit akıl yürütmeden bunu doğrulamak kolaydır.

Işıktan hızlı hareket eden bir tür uzay mucizesi gemisinde olduğumuzu varsayalım. Daha sonra, zaman içinde daha erken ve daha erken noktalarda kaynak tarafından yayılan ışığı yavaş yavaş yakalardık.

Önce, diyelim ki dün yayılan fotonları, sonra dünden önceki gün yayılanları, sonra bir hafta, bir ay, bir yıl önce vb. yayılan fotonları yakalardık. Işık kaynağı hayatı yansıtan bir ayna olsaydı, önce dünün olaylarını, sonra dünden önceki günü vb. görürdük. Diyelim ki, yavaş yavaş orta yaşlı bir adama, sonra genç bir adama, bir gence, bir çocuğa dönüşen yaşlı bir adam görebiliriz ...

Yani zaman geri döner, şimdiki zamandan geçmişe geçerdik. Nedenler ve sonuçlar tersine çevrilir.

Bu akıl yürütme, ışığı gözlemleme sürecinin teknik ayrıntılarını tamamen göz ardı etse de, temel bir bakış açısıyla şunu açıkça göstermektedir: süperluminal hızda hareket dünyamızda imkansız bir duruma yol açar.

Bununla birlikte, doğa daha da katı koşullar belirlemiştir: sadece süper ışık hızıyla değil, aynı zamanda ışık hızına eşit bir hızla hareket etmek de elde edilemez - sadece ona yaklaşabilirsiniz.

Görelilik teorisinden, hareket hızındaki bir artışla üç koşulun ortaya çıktığını takip eder: hareketli bir nesnenin kütlesi artar, boyutu hareket yönünde azalır ve bu nesne üzerindeki zamanın akışı yavaşlar (dan harici bir "dinlenme" gözlemcisinin bakış açısı).

Normal hızlarda, bu değişiklikler ihmal edilebilir, ancak ışık hızına yaklaştıkça daha belirgin hale gelirler ve limitte - c'ye eşit bir hızda - kütle sonsuz büyük olur, nesne yönünde boyutunu tamamen kaybeder. hareket ve zaman onda durur.

Bu nedenle, hiçbir maddi cisim ışık hızına ulaşamaz. Sadece ışığın kendisi böyle bir hıza sahiptir! (Ayrıca "her yeri kaplayan" bir parçacık - foton gibi s'den daha düşük bir hızda hareket edemeyen bir nötrino.)

şimdi sinyal iletim hızı hakkında... Burada ışığın elektromanyetik dalgalar biçimindeki temsilini kullanmak uygundur.

sinyal nedir? Bu, iletilecek bir tür bilgidir.

İdeal bir elektromanyetik dalga, kesinlikle tek frekanslı sonsuz bir sinüzoiddir ve herhangi bir bilgi taşıyamaz, çünkü böyle bir sinüzoidin her periyodu bir öncekini tam olarak tekrar eder.

Bir sinüs dalgasının fazının yer değiştirme hızı - sözde faz hızı - belirli koşullar altında bir ortamdaki boşluktaki ışık hızını aşabilir.

Burada herhangi bir kısıtlama yoktur, çünkü faz hızı, sinyal hızı değildir - henüz orada değil... Bir sinyal oluşturmak için dalga üzerinde bir çeşit "işaret" yapmanız gerekir. Böyle bir işaret, örneğin, herhangi bir dalga parametresindeki - genlik, frekans veya başlangıç fazındaki bir değişiklik olabilir. Ancak işaret yapılır yapılmaz dalga sinüzoidalliğini kaybeder. Farklı genliklere, frekanslara ve ilk aşamalara sahip bir dizi basit sinüzoidal dalgadan oluşan modüle hale gelir - bir dalga grubu.

Modüle edilmiş dalgada işaretin hareket ettiği hız, sinyalin hızıdır. Bir ortamda yayılırken, bu hız genellikle yukarıda bahsedilen dalga grubunun bir bütün olarak yayılmasını karakterize eden grup hızı ile çakışır (bkz. Science and Life, No. 2, 2000). Normal koşullar altında, grup hızı ve dolayısıyla sinyal hızı, boşluktaki ışığın hızından daha düşüktür. "Normal koşullar altında" ifadesinin kullanılması tesadüf değildir, çünkü bazı durumlarda grup hızı da c'yi aşabilir veya hatta anlamını yitirebilir, ancak o zaman sinyal yayılımı için geçerli değildir. SRT'de, s'den daha büyük bir hızda bir sinyal iletmenin imkansız olduğu tespit edilmiştir.

Bu neden böyle? Çünkü s'den daha büyük bir hıza sahip herhangi bir sinyalin iletilmesinin önündeki engel aynı nedensellik yasasıdır..

Aşağıdaki durumu hayal edelim. A noktasında, bir ışık flaşı (olay 1), belirli bir radyo sinyali gönderen bir cihazı açar ve B uzak noktasında, bu radyo sinyalinin etkisi altında bir patlama meydana gelir (olay 2). Olay 1'in (flaş) bir neden olduğu ve olay 2'nin (patlama) nedenden sonra meydana gelen bir sonuç olduğu açıktır. Ancak radyo sinyali süper ışık hızında yayılırsa, B noktasına yakın bir gözlemci önce bir patlama görecek ve ancak o zaman - ona bir ışık flaşı hızında ulaşan bir flaş, patlamanın nedeni. Başka bir deyişle, bu gözlemci için olay 2, olay 1'den daha önce gerçekleşecek, yani sonuç, nedenin önünde olacaktı.

Görelilik teorisinin "süperlümen yasağı"nın yalnızca maddi cisimlerin hareketine ve sinyallerin iletimine dayatıldığını vurgulamak yerinde olur.

Çoğu durumda, herhangi bir hızda hareket mümkündür, ancak bu, maddi nesnelerin veya sinyallerin hareketi olmayacaktır. Örneğin, bir el feneri (veya örneğin, dar bir ışın veren bir lazer) alır ve onunla havadaki bir yayı hızlı bir şekilde tanımlarsanız, ışık noktasının doğrusal hızı mesafe ile artacaktır ve yeterince büyük bir mesafede, ışık noktasının doğrusal hızı artacaktır. c'yi aşmak Işık noktası, A ve B noktaları arasında süperluminal bir hızla hareket edecektir, ancak bu, A noktasından B'ye bir sinyal iletimi olmayacaktır, çünkü böyle bir ışık noktası, A noktası hakkında herhangi bir bilgi taşımaz.

Son yıllarda yapılan çalışmalar, belirli koşullar altında süper ışık hızının gerçekten gerçekleşebileceğini gösteriyor. Ama süperluminal hızda seyahat eden tam olarak nedir? Görelilik teorisi, daha önce de belirtildiği gibi, maddi cisimler ve bilgi taşıyan sinyaller için böyle bir hızı yasaklar. Yine de, bazı araştırmacılar ısrarla sinyaller için ışık bariyerinin nasıl aşılacağını göstermeye çalışıyorlar.

Bunun nedeni, özel görelilik kuramında, sinyallerin s'den daha büyük bir hızla iletilmesinin imkansızlığının (örneğin, Maxwell'in elektromanyetik alan denklemlerine dayanan) katı bir matematiksel gerekçesinin bulunmaması gerçeğinde yatmaktadır. SRT'deki böyle bir imkansızlık, tamamen aritmetik olarak, hızların eklenmesi için Einstein formülünden yola çıkarak oluşturulabilir, ancak bu temelde nedensellik ilkesi tarafından doğrulanır.

Einstein'ın kendisi, süperluminal sinyal iletimi sorununu göz önünde bulundurarak, bu durumda "... elde edilen eylemin nedenden önce geldiği bir sinyal iletim mekanizmasını düşünmek zorunda kalıyoruz. Ancak, bu tamamen mantıksal bir noktadan sonuçlanmasına rağmen görüşüm kendi içimde hiçbir çelişki içermiyor, bence hiçbir çelişki yok, yine de tüm deneyimimizin doğasıyla o kadar çelişiyor ki, V> c varsayımının imkansızlığı yeterince kanıtlanmış görünüyor. "

Nedensellik ilkesi, FTL sinyal iletiminin imkansızlığının altında yatan temel taştır.

Ve görünüşe göre, bu taş üzerinde, istisnasız tüm süper-ışıklı sinyal arayışları, deneyciler bu tür sinyalleri nasıl tespit etmek isterlerse etsinler, tökezleyecektir, çünkü dünyamızın doğası böyledir.

Kısaltılmış -

IŞIK HIZI BARİYER SONUNDA ATLAYACAK! Amerika Birleşik Devletleri'nde başka bir bilimsel dogmayı çürütmek için bir girişimde bulunuldu. Bir zamanlar A. Einstein tarafından öne sürülen varsayım, boşlukta 300 bin km/s'ye ulaşan ışık hızının doğada ulaşılabilecek maksimum hız olduğunu belirtir. Berkeley Üniversitesi'nden Profesör Raymond Chu, deneylerinde klasik olanı 1.7 kat aşan bir hıza ulaştı. Şimdi Princeton'daki NEC Enstitüsü'nden araştırmacılar daha da ileri gittiler.Özel olarak hazırlanmış gazlı sezyumla doldurulmuş 6 santimetrelik bir "şişeden" GÜÇLÜ BİR IŞIK NABIZI geçirildi, - deneyin seyrini anlatıyor, "Pazar günü" gazetesinin muhabiri Times", deneyin başkanı Dr. Liju-na Wang'a atıfta bulunarak ...

Ve cihazlar inanılmaz bir şey gösterdi - ışığın ana kısmı her zamanki hızında sezyum hücresinden geçerken, bazı çevik fotonlar laboratuvarın yaklaşık 18 m uzakta bulunan karşı duvarına ulaşmayı başardı ve sensörlere not edildi. orada bulunur. Fizikçiler hesapladılar ve şundan emin oldular: "acele eden" parçacıklar, 6 santimetrelik bir "şişeden" geçen normal fotonlarla aynı anda 18 m uçtuysa, hızları ışık hızından 300 kat daha yüksekti! Ve bu, Einstein sabitinin dokunulmazlığını ihlal ediyor, görelilik teorisinin temellerini sarsıyor ...

Büyük fizikçinin otoritesini bir şekilde korumak için, Princeton'dan araştırmacılar, "hızlı fotonların" ışık kaynağından sensörlere olan mesafeyi hiç kapsamadığı, ancak bir yerde kaybolduğu ve anında göründüğü varsayımını öne sürdüler. bir diğeri. Yani, bilimkurgu yazarlarının romanlarında hakkında çok şey yazdığı, sıfır-taşıma ya da ışınlanma denen sözde bir etki var. Ancak, daha ileri doğrulama deneyleri sırasında, bazı fotonların, kaynakları açılmadan önce bile hedeflerine ulaştığı ortaya çıktı!

Katılıyorum, bu gerçek yalnızca Einstein'ın görelilik teorisinin varsayımlarını değil, aynı zamanda, yaygın olarak inanıldığı gibi, yalnızca bir yönde akan ve geri döndürülemeyen Zaman'ın doğası hakkındaki temel fikirleri de ihlal ediyor.

Burada sadece bir açıklama mantıklı olabilir - gazlı sezyumlu "şişe", ışık fotonlarının bir kısmını geçmişe gönderen ve ışık kaynağı açılmadan önce sensörlere ulaşmalarını sağlayan bir tür "zaman makinesi" olarak çalışır. Princeton'dan bilim adamlarının BU KADAR İNANILMAZ DENEYLERİ, diğer araştırma kuruluşlarından meslektaşlarının dikkatini çekmeyi başaramadı. Ve hepsi bu konuda şüpheci değildi.

İtalyan Devlet Araştırma Konseyi'nin liderleri, yakın zamanda mikrodalgaları ışık hızından %25 daha hızlı hızlandırmayı da başardıklarını söyledi. Bu nedenle, Amerikalıların mesajının tam güvenilirliğinden şüphe duymuyorlar. Yine de Princeton'daki deneylerin sonuçlarını kesin olarak değerlendirmek hala zor, çünkü yabancı basında yer alan raporlarda sansasyonel deneyler sadece genel terimlerle açıklanıyor.

Sonunda, bir kereden fazla olduğu gibi, onlar için en olası açıklama, cihazların temel bir hatası olabilir. Ancak, diyelim ki, duyum doğrulanırsa, bu, bilim adamlarının hala boşuna mücadele ettiği diğer gizemli nedensel ilişki ihlallerini açıklamaya yardımcı olacaktır. Örneğin, bazı canlıların sahip olduğu tuhaf öngörüyü ele alalım. Yani 1930'larda. Mikrobiyolog S.T. Velthofer, corynebacteria'nın (insan solunum yolunda yaşayan tek hücreli mikroplar) belirli zaman dilimlerinde (astronomların Güneş'te başka bir flaş daha kaydetmesinden birkaç gün önce) aktif olarak çoğalmaya başladığını keşfetti.

Bu fenomenin özü açıktır: artan güneş radyasyonu (nedeni) bu bakteriler için zararlıdır ve popülasyonu korumak için onları yoğun bir şekilde çoğalmaya (sonuç olarak) zorlayan bir savunma mekanizması tetiklenir. Başka bir şey garip - mikroplar Güneş'teki salgının zamanını önceden nasıl "belirler"?

Cihazlar, güneş emisyonu hakkında önceden uyarıda bulunabilecek herhangi bir fiziksel öncü kaydetmedi. Geçici bir fenomen olduğunda
etki, nedenden önce görülür. Patlama meydana gelmeden önce hedefe ulaşan “acele eden” ışık fotonlarının varlığı bunu açıklayabilir. DENEYCİLER süper yüksek hızlı fotonların var olup olmadığını tartışırken, teorisyenler sadece gözlemlenen fenomenleri açıklamaya değil, aynı zamanda onlar için pratik uygulamalar bulmaya çalışıyorlar.

Örneğin, Pulkovo'daki Ana Astronomik Gözlemevi'nin bir çalışanı olan Sergei Krasnikov, yakın geleceğin uzay aracının ışık hızından çok daha hızlı hareket edebileceğine inanıyor. Bilim insanının sözlerinden de anlaşılacağı gibi, fizik yasalarında bir tür "boşluk" bulmayı başarmış, bu da doğal tünelleri kullanırsanız Evrenin en uzak bölgelerine bile neredeyse anında ulaşılabileceğini düşündürmektedir. Büyük Patlama sırasında ortaya çıktı - sözde "köstebek delikleri"Uzayın en uzak köşelerini birbirine bağlayan.

Bilim adamları uzun süredir bu tür tünellerin varlığından şüpheleniyorlar. Ancak daha önce birçoğu yalnızca küçük bir çapta olduklarına inanıyorsa (sadece böyle bir varlığın Princeton'daki deneylerle doğrulandığı görülüyor), o zaman Krasnikov, hesaplamalarıyla “köstebek yuvalarının” o kadar katı bir çapta olabileceğini kanıtlıyor. uzay gemileri, anında uzayı ve zamanı fethederler. Ayrıca, bu tünellerde zamanın ters yönde akma özelliği olduğunu varsayarsak, o zaman ortaya çıkıyor: "Solucan delikleri" aynı anda çalışabilir ve "zaman makineleri", içlerinden geçen nesneleri daha önceki zamanlarda transfer edebilir!

Yani "solucan deliklerinden" atlayan gemiler, aynı anda gezegenimizden sadece binlerce parsek değil, aynı zamanda çağımızdan milyonlarca yıl önce de ortaya çıkabilir ... Hepsi bu mu, değil mi, daha fazla araştırma göstermelidir. Sonuçta, yine de bu tünelleri bulup incelememiz gerekiyor. Ama aramanın ilk adımı, öyle görünüyor ki, çoktan atıldı ... 1994 yılında, Rus yörüngesindeki X-ışını teleskobu "Granat", uzayda devasa bir güç kaynağından yayılan iki radyasyon patlaması tespit etti. Bu veriler, gerekli donanıma sahip astrofizikçilerin eşi görülmemiş enerji salınımını takip etmesi için Uluslararası Astronomi Birliği'ne aktarıldı.

Okuldan bize ışık hızını aşmanın imkansız olduğu ve bu nedenle bir kişinin uzaydaki hareketinin büyük bir çözülmez sorun olduğu öğretildi (ışık bu mesafeyi sadece birkaç dakika içinde kaplayabilirse en yakın güneş sistemine nasıl uçulur? bin yıl?). Belki de Amerikalı bilim adamları, sadece aldatmakla kalmayıp, aynı zamanda Albert Einstein'ın temel yasalarını takip ederek süper hızlarda uçmanın bir yolunu bulmuşlardır. Her durumda, uzay deformasyon motoru projesinin yazarı Harold White'ın söylediği şey budur.

Yazı işleri ofisinde biz haberi kesinlikle harika bulduk, bu yüzden bugün, Kozmonot Günü arifesinde, Konstantin Kakaes tarafından Popular Science dergisi için olağanüstü bir NASA projesi hakkında bir rapor yayınlıyoruz, eğer başarılı olursa, bir kişi ötesine geçebilecek. Güneş Sistemi.

Eylül 2012'de, yüzlerce bilim insanı, mühendis ve uzay meraklısı, grubun 100 Yıllık Yıldız Gemisi adlı ikinci halka açık toplantısı için bir araya geldi. Grup, eski astronot May Jamison tarafından yönetiliyor ve DARPA tarafından kuruldu. Konferansın amacı, "insanların önümüzdeki yüz yıl içinde güneş sisteminin dışında başka yıldızlara seyahat etmesini mümkün kılmaktır." Konferans katılımcılarının çoğu, insanlı uzay araştırmalarındaki ilerlemenin çok küçük olduğunu kabul ediyor. Geçtiğimiz birkaç çeyrekte harcanan milyarlarca dolara rağmen, uzay ajansları 1960'larda yapabileceklerinin neredeyse fazlasını yapabilirler. Aslında, 100 Yıl Yıldız Gemisi her şeyi düzeltmek için çağrıldı.

Ama daha çok konuya. Konferanstan birkaç gün sonra, katılımcılar en fantastik konulara ulaştılar: organların yenilenmesi, bir gemide organize din sorunu vb. 100 Year Starship toplantısındaki en ilgi çekici sunumlardan biri NASA'dan Harold "Sonny" White tarafından "Deformation Field Mechanics 102" olarak adlandırıldı. Bir ajans emektarı olan White, Johnson Uzay Merkezi'nde (JSC) gelişmiş bir nabız programı yürütüyor. Beş meslektaşıyla birlikte, NASA'nın yaklaşan uzay yolculuğu hedeflerini özetleyen Uzay Tahrik Sistemi Yol Haritasını oluşturdu. Plan, gelişmiş kimyasal füzelerden antimadde ve nükleer makineler gibi geniş kapsamlı gelişmelere kadar her türlü sevk projesini listeliyor. Ancak White'ın araştırma alanı, hepsinden daha fütürist: uzay warp motoruyla ilgili.

Alcubierre balonu genellikle böyle tasvir edilir

Plana göre böyle bir motor uzayda ışık hızını aşan bir hızda hareket sağlayacak. Einstein'ın görelilik teorisinin açık bir ihlali olduğu için bunun imkansız olduğu genel olarak kabul edilir. Ancak Beyaz bunun tam tersini iddia ediyor. Sözlerinin bir teyidi olarak, Alcubierre baloncuklarına başvurur (Einstein'ın teorisinden türetilen denklemler, buna göre uzaydaki bir cismin normal koşullar altında bir cismin aksine süperluminal hızlara ulaşma yeteneğine sahiptir). Sunumunda, son zamanlarda gerçek bir uzay deformasyon motorunun yaratılmasına doğrudan yol açan teorik sonuçlara nasıl ulaştığını anlattı.

Tüm bunların kulağa kesinlikle fantastik geldiği açıktır: bu tür gelişmeler dünyadaki tüm astrofizikçilerin ellerini çözecek gerçek bir devrimdir. Yıldız sistemimize en yakın yıldız sistemi olan Alpha Centauri'ye 75.000 yıl seyahat etmek yerine, böyle bir motora sahip bir gemideki astronotlar bu yolculuğu birkaç hafta içinde yapabilecekler.

Mekik fırlatma programının kapatılması ve düşük dünya yörüngesine özel uçuşların artan rolü ışığında NASA, kendisini aya seyahat etmenin ötesine geçen geniş kapsamlı, çok daha iddialı planlara doğru yeniden yönlendirdiğini söylüyor. Bu hedeflere ancak yeni motor sistemlerinin geliştirilmesiyle ulaşılabilir - ne kadar hızlı olursa o kadar iyi. Konferanstan birkaç gün sonra NASA başkanı Charles Bolden White'ın sözlerini tekrarladı: "Mars'ta durmadan ve ışık hızından daha hızlı seyahat etmek istiyoruz."

BU MOTOR HAKKINDA NEREDEN BİLİYORUZ?

"Uzay çözgü motoru" ifadesinin ilk popüler kullanımı, Jen Roddenberry'nin Star Trek'i piyasaya sürdüğü 1966 yılına kadar uzanır. Sonraki 30 yıl boyunca bu motor sadece bu fantastik serinin bir parçası olarak var oldu. Miguel Alcubierre adlı bir fizikçi, tam da genel görelilik alanında doktorası üzerinde çalışırken bu dizinin bölümlerinden birini izledi ve gerçekte bir uzay deformasyon motoru yaratmanın mümkün olup olmadığını merak etti. 1994 yılında bu pozisyonu özetleyen bir makale yayınladı.

Alcubierre uzaya bir baloncuk getirdi. Balonun ön tarafında zaman-uzay büzülür ve arkada genişler (fizikçilere göre Big Bang sırasında olduğu gibi). Deformasyon, geminin çevredeki gürültüye rağmen sanki bir dalgada sörf yapıyormuş gibi dış uzayda düzgün bir şekilde kaymasına neden olacaktır. Prensipte, deforme olmuş bir balon gerektiği kadar hızlı hareket edebilir; Einstein'ın teorisine göre ışık hızındaki sınırlamalar yalnızca uzay-zaman bağlamında uzanır, uzay-zamanın bu tür çarpıklıklarında değil. Alcubierre, balonun içinde uzay-zamanın değişmeyeceğini ve uzay yolcularına hiçbir zarar verilmeyeceğini varsayıyordu.

Einstein'ın genel görelilikteki denklemlerini, maddenin uzayı nasıl büktüğünü çözerek tek yönde çözmek zordur, ancak bu yapılabilir. Alcubierre, bunları kullanarak, maddenin dağılımının, deforme olmuş bir balon oluşturmak için gerekli bir koşul olduğunu belirledi. Tek sorun, çözümlerin negatif enerji adı verilen tanımsız bir madde formuna yol açmasıdır.

Basit bir ifadeyle, yerçekimi iki nesne arasındaki çekim kuvvetidir. Her nesne, boyutundan bağımsız olarak, çevresindeki maddeye bir miktar çekim kuvveti uygular. Einstein'a göre bu kuvvet uzay-zamanın eğriliğidir. Negatif enerji ise yerçekimsel olarak negatiftir, yani iticidir. Negatif enerji, zaman ve mekanı birbirine bağlamak yerine onları iter ve ayırır. Kabaca söylemek gerekirse, böyle bir modelin çalışması için Alcubierra'nın geminin arkasındaki uzay-zamanı genişletmek için negatif enerjiye ihtiyacı var.

Kuantum mekaniğine göre hiç kimsenin özellikle negatif enerjiyi ölçmemiş olmasına rağmen, var ve bilim adamları onu laboratuvarda yaratmayı öğrendiler. Bunu yeniden yaratmanın yollarından biri Casimir etkisidir: birbirine yakın yerleştirilmiş iki paralel iletken plaka belirli bir miktarda negatif enerji yaratır. Alcubierre modelinin zayıf noktası, uygulanmasının büyük miktarda negatif enerji gerektirmesidir, bilim adamlarına göre üretilebileceğinden birkaç büyüklük sırası daha yüksektir.

White, bu sınırlamayı nasıl aşacağını bulduğunu söylüyor. Bir bilgisayar simülatöründe, White, gerinim alanının geometrisini değiştirdi, böylece teorik olarak, Alcubierra'nın tahmin ettiğinden milyonlarca kat daha az negatif enerji kullanarak deforme olmuş bir balon üretebildi ve belki de bir uzay aracının üretim araçlarını taşıması için yeterli değildi. . "Keşifler," diyor White, "Alcubierre yöntemini pratik olmayandan akla yatkın hale getiriyor."

WHITE LAB'DEN RAPOR

Johnson Uzay Merkezi, Galveston Körfezi'ne giden yolun açıldığı Houston lagünlerinin yanında yer almaktadır. Merkez, sadece astronotları eğitmeyi amaçlayan bir banliyö kolej kampüsüne benziyor. Ziyaretimin olduğu gün White benimle, motoru test eden çok katlı koridorlar, ofisler ve laboratuvarlardan oluşan Bina 15'te buluşuyor. White, fütüristik bir uzay gemisi üzerinde süzülen bir kartalı işleyen Eagleworks logolu bir polo gömleği giyiyor.

White, kariyerine bir robot ekibinin parçası olarak araştırma yürüten bir mühendis olarak başladı. Zamanla, plazma fiziğinde doktorasını tamamlarken, ISS'deki tüm robot kanadının komutasını devraldı. Sadece 2009'da ilgi alanlarını hareket çalışmasına çevirdi ve bu konu onu o kadar çok yakaladı ki NASA için çalışmasının ana nedeni haline geldi.

Sevk sistemleri bölümünün başkanı patronu John Applewhite, "O oldukça sıra dışı bir insan" diyor. - Kesinlikle harika bir hayalperest ama aynı zamanda yetenekli bir mühendis. Fantezilerini gerçek bir mühendislik ürününe nasıl dönüştüreceğini biliyor." White, NASA'ya katıldığı sıralarda, gelişmiş tahrik sistemlerine ayrılmış kendi laboratuvarını açmak için izin istedi. Kendisi Eagleworks adını buldu ve hatta NASA'dan uzmanlığı için bir logo oluşturmasını istedi. Sonra bu çalışma başladı.

White beni, ayda su arayan bir meslektaşıyla paylaştığı ofisine götürüyor ve sonra beni Eagleworks'e götürüyor. Yolda bana bir laboratuvar açma isteğini anlatıyor ve bunu "insanın uzayı keşfetmesine yardımcı olacak ileri hareket bulmanın uzun ve zorlu bir süreci" olarak nitelendiriyor.

White bana nesneyi gösteriyor ve merkezi işlevini gösteriyor - "kuantum vakumlu plazma iticisi" (QVPT) dediği bir şey. Bu cihaz, çekirdeği sıkıca ören telleri olan büyük bir kırmızı kadife çörek gibi görünüyor. Bu, iki Eagleworks girişiminden biridir (diğeri warp motorudur). Aynı zamanda gizli bir gelişmedir. Ne olduğunu sorduğumda White, sadece bu teknolojinin warp motorundan bile daha soğuk olduğunu söyleyebileceğini söylüyor). White'ın 2011 NASA raporuna göre, uzay aracı yakıt kaynağı olarak boş uzaydaki kuantum dalgalanmalarını kullanır, bu da QVPT ile çalışan bir uzay aracının yakıt gerektirmediği anlamına gelir.

Motor, yakıt kaynağı olarak boş uzaydaki kuantum dalgalanmalarını kullanır.
yani uzay gemisi,
QVPT tarafından tahrik edilir, yakıt gerektirmez.

Cihaz çalıştığında, White'ın sistemi sinematik olarak mükemmel görünüyor: lazer kırmızıdır ve iki ışın kılıç gibi çaprazlanır. Halkanın içinde, Beyaz'ın 23.000 volta kadar şarj ettiği baryum titanattan yapılmış dört seramik kapasitör var. White, son iki buçuk yılı bir deney geliştirmekle geçirdi ve kapasitörlerin muazzam potansiyel enerji sergilediğini söylüyor. Ancak çarpık uzay-zaman için gereken negatif enerjiyi nasıl yaratacağımı sorduğumda cevap vermekten çekiniyor. Bir gizlilik sözleşmesi imzaladığını ve bu nedenle ayrıntıları açıklayamadığını açıklıyor. Bu anlaşmaları kiminle yaptığını soruyorum. Diyor ki: “İnsanlarla. Gelip konuşmak istiyorlar. Size daha fazla ayrıntı veremem."

Motor Fikrinin Karşıtları

Şimdiye kadar, çarpık seyahat teorisi oldukça sezgisel - hareketli bir balon oluşturmak için zamanı ve mekanı çarpıtıyor - ve birkaç önemli kusuru var. Tufts Üniversitesi'nde son 30 yılda negatif enerji üzerine çok sayıda makale yazan teorik fizikçi Lawrence Ford, White, Alcubierre'nin talep ettiği negatif enerji miktarını önemli ölçüde azaltsa bile, bilim insanlarının üretebileceğinden daha fazlasına ihtiyaç duyacağını söylüyor. Ford ve diğer fizikçiler, temel fiziksel sınırlamalar olduğunu iddia ediyorlar ve bu, mühendislik kusurlarından çok, bu kadar çok miktarda negatif enerjinin tek bir yerde uzun süre var olamayacağı gerçeğidir.

Başka bir zorluk: ışıktan daha hızlı hareket eden bir deformasyon topu yaratmak için bilim adamlarının, uzay aracının üstü de dahil olmak üzere etrafında negatif enerji üretmesi gerekecek. Beyaz bunun bir sorun olduğunu düşünmüyor; oldukça belirsiz bir şekilde, motorun mevcut bazı "gerekli koşulları yaratan aparatlar" sayesinde çalışacağını söylüyor. Bununla birlikte, bu koşulları geminin önünde yaratmak, ışık hızından daha hızlı hareket eden sürekli bir negatif enerji kaynağı sağlamak anlamına gelir ve bu da yine genel görelilik ile çelişir.

Son olarak, uzay warp motoru kavramsal bir soruyu gündeme getiriyor. Genel görelilikte, süperluminal hızda yolculuk, zaman yolculuğuna eşdeğerdir. Böyle bir motor gerçekse, Beyaz bir zaman makinesi yaratır.

Bu engeller bazı ciddi şüpheler doğurmaktadır. Starship 100. Yıl Dönümü Toplantısı'ndaki egzotik hareket tartışmasına da katılan Tufts Üniversitesi'nden fizikçi Ken Olum, “Bildiğimiz fiziğin ve bildiğimiz yasaların deneyleriyle bir yere varmasına izin vereceğini sanmıyorum” diyor. ". İsteğim üzerine White'ın iki makalesini okuyan Middlebury Koleji'nden fizikçi Noah Graham bana bir e-posta yazdı: "Önceki çalışmalarına yapılan referanslardan başka değerli bilimsel kanıt göremiyorum."

Şu anda Meksika Ulusal Özerk Üniversitesi'nde fizikçi olan Alcubierre, şüphelerini dile getirdi. Mexico City'deki evinden bana telefonda, "Bir uzay gemisinde olsam ve elimde negatif enerji olsa bile, onu asla ihtiyacım olan yere koymayacağım" diyor. - Hayır, fikir büyülü, hoşuma gitti, kendim yazdım. Ama yıllar içinde şimdi gördüğüm birkaç ciddi kusur var ve bunları düzeltmenin tek bir yolunu bilmiyorum. "

SÜPER HIZLARIN GELECEĞİ

Johnson Bilim Merkezi'nin ana kapılarının solunda, yan tarafında bir Satürn-B roketi bulunur, aşamaları iç içeriğini göstermek için ayrılmıştır. Devasa - birçok motordan biri küçük bir araba büyüklüğünde ve roketin kendisi bir futbol sahasından birkaç fit daha uzun. Bu, elbette, uzay navigasyonunun özelliklerinin oldukça belirgin bir kanıtıdır. Artı, o 40 yaşında ve hayal ettiği zaman - NASA'nın aydan bir adam göndermeye yönelik büyük bir ulusal planın parçası olduğu zaman - çoktan gitti. Bugün JSC, bir zamanlar harika olan ancak o zamandan beri kozmik öncüyü terk eden bir yer.

Harekette bir atılım, JSC ve NASA için yeni bir dönem anlamına gelebilir ve bir dereceye kadar bu dönemin bir kısmı şimdi başlıyor. 2007'de fırlatılan Dawn sondası, iyon motorlarını kullanarak asteroit halkasını inceliyor. 2010 yılında Japonlar, bir başka deneysel tahrik biçimi olan bir güneş yelkeniyle çalışan ilk gezegenler arası yıldız gemisi olan Icarus'u görevlendirdi. Ve 2016'da bilim adamları, özellikle ISS'de yüksek itiş gücü için yapılmış plazma ile çalışan bir sistem olan VASMIR'i test etmeyi planlıyorlar. Ancak bu sistemler muhtemelen astronotları Mars'a teslim ettiğinde, onları yine de güneş sisteminin dışına çıkaramayacaklar. White, bunu başarmak için NASA'nın daha riskli projelere gitmesi gerektiğini söyledi.

Warp Engine, Nazov'un hareket projeleri yaratma çabalarının tartışmasız en uzak olanı. Bilimsel topluluk, Beyaz'ın onu yaratamayacağını söylüyor. Uzmanlar, bunun doğa ve fizik yasalarına aykırı olduğunu söylüyor. Buna rağmen projenin arkasında NASA var. Applewhite, "Hükümet tarafından olması gerektiği gibi sübvanse edilmiyor" diyor. - Bence yönetimin işine devam etme konusunda özel bir ilgisi var; bu teorik kavramlardan biri, başarılı olursa oyun tamamen değişir."

Ocak ayında White, gerinim interferometresini monte etti ve bir sonraki hedefe geçti. Eagleworks kendi evini aşmış durumda. Yeni laboratuvar daha büyük ve coşkuyla ilan ediyor, "sismik olarak izole edilmiş", yani titreşimlerden korunuyor. Ama belki de yeni laboratuvarla ilgili en iyi (ve en etkileyici) şey, NASA'nın White için Neil Armstrong ve Buzz Aldrin'in ayda sahip olduğu koşulların aynısını yaratmış olmasıdır. İyi, görelim bakalım.