เราได้รับการสอนจากโรงเรียนว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะเกินความเร็วแสงดังนั้นการเคลื่อนที่ของบุคคลในอวกาศจึงเป็นปัญหาใหญ่ที่ไม่สามารถแก้ไขได้ (จะบินไปยังระบบสุริยะที่ใกล้ที่สุดได้อย่างไรหากแสงสามารถเอาชนะระยะทางนี้ได้เพียงไม่กี่ครั้ง พันปี?). บางทีนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันอาจค้นพบวิธีบินด้วยความเร็วสูง ไม่เพียงแต่ไม่โกง แต่ยังปฏิบัติตามกฎพื้นฐานของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ด้วย ไม่ว่าในกรณีใด Harold White ผู้เขียนโครงการเครื่องยนต์เปลี่ยนรูปอวกาศกล่าวอย่างนั้น
เราอยู่ในกองบรรณาธิการพิจารณาข่าวที่น่าอัศจรรย์อย่างยิ่ง ดังนั้นวันนี้ในวัน Cosmonautics เรากำลังเผยแพร่รายงานโดย Konstantin Kakaes สำหรับนิตยสาร Popular Science เกี่ยวกับโครงการมหัศจรรย์ของ NASA หากประสบความสำเร็จบุคคลจะสามารถไปได้ไกลกว่า ระบบสุริยะ.
ในเดือนกันยายน 2555 นักวิทยาศาสตร์ วิศวกร และผู้ที่ชื่นชอบอวกาศหลายร้อยคนมารวมตัวกันในการประชุมสาธารณะครั้งที่สองของกลุ่มที่เรียกว่า 100 Year Starship กลุ่มนี้นำโดยอดีตนักบินอวกาศ May Jemison และก่อตั้งโดย DARPA เป้าหมายของการประชุมคือ "เพื่อให้มนุษย์สามารถเดินทางข้ามระบบสุริยะไปยังดาวดวงอื่นได้ภายในร้อยปีข้างหน้า" ผู้เข้าร่วมประชุมส่วนใหญ่ยอมรับว่าความคืบหน้าในการสำรวจอวกาศด้วยมนุษย์นั้นน้อยเกินไป แม้ว่าจะใช้เงินไปหลายพันล้านดอลลาร์ในช่วงสองสามไตรมาสที่ผ่านมา แต่หน่วยงานด้านอวกาศก็สามารถทำได้เกือบเท่าที่จะทำได้ในทศวรรษ 1960 อันที่จริง 100 Year Starship ถูกเรียกประชุมเพื่อแก้ไขปัญหาทั้งหมดนี้
แต่ตรงประเด็นมากกว่า หลังจากการประชุมไม่กี่วัน ผู้เข้าร่วมได้เข้าถึงหัวข้อที่น่าอัศจรรย์ที่สุด: การสร้างอวัยวะใหม่ ปัญหาการจัดระเบียบศาสนาบนเรือ และอื่นๆ การนำเสนอที่น่าสนใจอย่างหนึ่งในการประชุม 100 ปี Starship เรียกว่า Warp Field Mechanics 102 และนำเสนอโดย Harold "Sonny" White ของ NASA White ซึ่งเป็นผู้มีประสบการณ์ด้านเอเจนซี่เป็นผู้ดำเนินโครงการ Advanced Pulse Program ที่ Johnson Space Center (JSC) ร่วมกับเพื่อนร่วมงานห้าคน เขาได้สร้าง "แผนงานระบบขับเคลื่อนอวกาศ" ซึ่งระบุเป้าหมายของ NASA สำหรับการเดินทางในอวกาศในอนาคต แผนดังกล่าวแสดงรายการโครงการขับเคลื่อนทุกประเภท ตั้งแต่จรวดเคมีขั้นสูงไปจนถึงการพัฒนาในวงกว้าง เช่น ปฏิสสารหรือเครื่องจักรนิวเคลียร์ แต่งานวิจัยของ White นั้นมีความล้ำสมัยที่สุด: เกี่ยวข้องกับเครื่องยนต์ space warp
|
นี่คือลักษณะที่มักจะแสดงฟองสบู่ของ Alcubierre |
ตามแผน เครื่องยนต์ดังกล่าวจะเคลื่อนที่ในอวกาศด้วยความเร็วที่เกินความเร็วแสง เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่าเป็นไปไม่ได้ เนื่องจากเป็นการละเมิดทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์อย่างชัดเจน แต่ไวท์กลับโต้แย้งเป็นอย่างอื่น เพื่อยืนยันคำพูดของเขา เขาสนใจสิ่งที่เรียกว่าฟองสบู่ Alcubierre (สมการที่ได้มาจากทฤษฎีของ Einstein ตามที่ร่างกายในอวกาศสามารถไปถึงความเร็ว superluminal ซึ่งแตกต่างจากร่างกายภายใต้สภาวะปกติ) ในการนำเสนอ เขาบอกว่าเมื่อเร็ว ๆ นี้เขาสามารถบรรลุผลทางทฤษฎีที่นำไปสู่การสร้างเอ็นจิ้นวาร์ปอวกาศจริงได้อย่างไร |
เป็นที่ชัดเจนว่าทั้งหมดนี้ฟังดูน่าอัศจรรย์อย่างยิ่ง: การพัฒนาดังกล่าวเป็นการปฏิวัติที่แท้จริงที่จะปลดเปลื้องมือของนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ทุกคนในโลก แทนที่จะใช้เวลา 75,000 ปีในการเดินทางไปยัง Alpha Centauri ซึ่งเป็นระบบดาวที่อยู่ใกล้ตัวเรามากที่สุด นักบินอวกาศบนเรือที่มีเครื่องยนต์ดังกล่าวสามารถเดินทางได้ภายในเวลาไม่กี่สัปดาห์
ในแง่ของการปิดโปรแกรมกระสวยอวกาศและบทบาทที่เพิ่มขึ้นของเที่ยวบินส่วนตัวไปยังวงโคจรระดับต่ำ NASA กล่าวว่ากำลังมุ่งเน้นไปที่แผนการที่กว้างขวางและชัดเจนยิ่งขึ้นซึ่งไปไกลกว่าการเดินทางไปยังดวงจันทร์ เป้าหมายเหล่านี้สามารถทำได้โดยการพัฒนาระบบขับเคลื่อนใหม่เท่านั้น - ยิ่งเร็วยิ่งดี ไม่กี่วันหลังการประชุม ชาร์ลส์ โบลเดน หัวหน้าองค์การนาซ่าสะท้อนคำพูดของไวท์ว่า "เราต้องการเดินทางให้เร็วกว่าความเร็วแสงและไม่หยุดนิ่งบนดาวอังคาร"
เรารู้เกี่ยวกับเครื่องยนต์นี้ได้อย่างไร
การใช้นิพจน์ "space warp engine" ที่ได้รับความนิยมครั้งแรกเกิดขึ้นในปี 2509 เมื่อ Jen Roddenberry เปิดตัว " ทางดาว". ในอีก 30 ปีข้างหน้า เครื่องยนต์นี้มีอยู่ในซีรีส์แฟนตาซีนี้เท่านั้น นักฟิสิกส์ชื่อ Miguel Alcubierre ได้ดูตอนหนึ่งของซีรีส์นี้ในขณะที่เขากำลังศึกษาปริญญาเอกในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป และสงสัยว่ามันเป็นไปได้ไหมที่จะสร้างไดรฟ์วาร์ปอวกาศในความเป็นจริง ในปี 1994 เขาได้ตีพิมพ์บทความเกี่ยวกับตำแหน่งนี้
Alcubierre จินตนาการถึงฟองสบู่ในอวกาศ ที่ด้านหน้าของฟองสบู่ พื้นที่เวลากำลังหดตัว และด้านหลังกำลังขยายตัว (ตามที่นักฟิสิกส์เคยกล่าวไว้) การเสียรูปจะทำให้เรือแล่นไปในอวกาศได้อย่างราบรื่น ราวกับว่ากำลังโต้คลื่น แม้ว่าจะมีเสียงรบกวนรอบข้างก็ตาม โดยหลักการแล้ว ฟองสบู่ที่บิดเบี้ยวสามารถเคลื่อนที่ได้เร็วตามอำเภอใจ ตามทฤษฎีของไอน์สไตน์ ข้อจำกัดของความเร็วแสงนั้นใช้ได้เฉพาะในบริบทของกาลอวกาศเท่านั้น แต่ไม่สามารถใช้ในการบิดเบือนของกาล-อวกาศได้ ภายในฟองสบู่ Alcubierre ทำนายกาลอวกาศจะไม่เปลี่ยนแปลงและผู้เดินทางในอวกาศจะไม่ได้รับอันตราย
สมการของไอน์สไตน์ในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปนั้นแก้ยากในการแก้ทางเดียว โดยหาว่าสสารมีส่วนโค้งของพื้นที่อย่างไร แต่ก็ทำได้ การใช้สิ่งเหล่านี้ Alcubierre กำหนดว่าการกระจายของสสารเป็นเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการสร้างฟองอากาศที่ผิดรูป ปัญหาเดียวคือการแก้ปัญหานำไปสู่รูปแบบที่ไม่แน่นอนของสสารที่เรียกว่าพลังงานเชิงลบ
การพูด ภาษาธรรมดาแรงโน้มถ่วงเป็นแรงดึงดูดระหว่างวัตถุสองชิ้น วัตถุแต่ละชิ้น โดยไม่คำนึงถึงขนาดของวัตถุ ออกแรงดึงดูดบางอย่างเกี่ยวกับวัตถุรอบข้าง ตามที่ไอน์สไตน์บอก แรงนี้เป็นความโค้งของกาล-อวกาศ อย่างไรก็ตาม พลังงานเชิงลบนั้นเป็นลบโน้มถ่วง นั่นคือ น่ารังเกียจ แทนที่จะเชื่อมเวลาและพื้นที่เข้าด้วยกัน พลังงานด้านลบขับไล่และแยกมันออกจากกัน พูดโดยคร่าว ๆ เพื่อให้โมเดลนี้ใช้งานได้ Alcubierra ต้องการพลังงานเชิงลบเพื่อขยายพื้นที่-เวลาหลังเรือ
แม้ว่าจะไม่มีใครเคยตรวจวัดพลังงานเชิงลบโดยเฉพาะ ตามกลศาสตร์ควอนตัม แต่ก็มีอยู่จริง และนักวิทยาศาสตร์ได้เรียนรู้วิธีสร้างพลังงานเชิงลบในห้องปฏิบัติการ วิธีหนึ่งในการสร้างมันขึ้นมาใหม่คือผ่านเอฟเฟกต์ Kazimirov: แผ่นนำไฟฟ้าคู่ขนานสองแผ่นที่วางอยู่ใกล้กันจะสร้างพลังงานเชิงลบจำนวนหนึ่ง จุดอ่อนของแบบจำลอง Alcubierre คือการใช้งานต้องใช้พลังงานเชิงลบจำนวนมาก ซึ่งมีขนาดที่ใหญ่กว่าที่นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่าสามารถผลิตได้
ไวท์บอกว่าเขาพบวิธีแก้ไขข้อจำกัดนี้แล้ว ในการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ White ได้เปลี่ยนเรขาคณิตของสนามวาร์ปเพื่อให้ในทางทฤษฎี มันสามารถสร้างฟองอากาศที่ผิดรูปได้โดยใช้พลังงานเชิงลบน้อยกว่าที่อัลคิวเบราคาดไว้หลายล้านเท่า และอาจน้อยพอสำหรับยานอวกาศที่จะขนส่งวิธีการผลิต . "การค้นพบนี้" White กล่าว "เปลี่ยนวิธีการของ Alcubierre จากที่เป็นไปไม่ได้ให้เป็นไปได้ค่อนข้างมาก"
รายงานจากห้องปฏิบัติการสีขาว
ศูนย์อวกาศจอห์นสันตั้งอยู่ติดกับทะเลสาบฮูสตัน ซึ่งเป็นเส้นทางสู่อ่าวกัลเวสตัน ศูนย์นี้เป็นเหมือนวิทยาเขตของวิทยาลัยชานเมือง โดยมุ่งเป้าไปที่การฝึกนักบินอวกาศเท่านั้น ในวันที่ฉันไปเยี่ยม White มาพบฉันที่อาคาร 15 เขาวงกตหลายชั้นที่มีทางเดิน สำนักงาน และห้องปฏิบัติการทดสอบเครื่องยนต์ สีขาวสวมเสื้อโปโล Eagleworks ขณะที่เขาเรียกว่าการทดลองเครื่องยนต์ ปักด้วยนกอินทรีที่ทะยานเหนือยานอวกาศแห่งอนาคต
White เริ่มอาชีพของเขาในฐานะวิศวกรที่ทำวิจัยโดยเป็นส่วนหนึ่งของกลุ่มหุ่นยนต์ เมื่อเวลาผ่านไป เขาได้รับคำสั่งจากปีกหุ่นยนต์ของ ISS ทั้งหมดในขณะที่สำเร็จการศึกษาระดับปริญญาเอกด้านฟิสิกส์พลาสมา จนกระทั่งปี 2009 เขาเปลี่ยนโฟกัสไปที่การศึกษาการเคลื่อนไหว และหัวข้อนี้ดึงดูดเขามากพอที่จะกลายเป็นเหตุผลหลักที่เขาไปทำงานที่ NASA
“เขาเป็นคนที่ค่อนข้างไม่ธรรมดา” จอห์น แอปเปิลไวท์ หัวหน้าแผนกระบบขับเคลื่อนกล่าว - เขาเป็นนักฝันที่ยิ่งใหญ่ แต่ในขณะเดียวกันก็เป็นวิศวกรที่มีความสามารถ เขารู้วิธีเปลี่ยนจินตนาการให้เป็นผลิตภัณฑ์ทางวิศวกรรมอย่างแท้จริง” ในช่วงเวลาเดียวกับที่เขาเข้าร่วม NASA White ได้ขออนุญาตเปิดห้องทดลองของตัวเองซึ่งอุทิศให้กับระบบขับเคลื่อนขั้นสูงโดยเฉพาะ ตัวเขาเองคิดชื่อ Eagleworks และขอให้ NASA สร้างโลโก้สำหรับความเชี่ยวชาญพิเศษของเขา แล้วงานนี้ก็เริ่มขึ้น
ไวท์พาฉันไปที่สำนักงานของเขา ซึ่งเขาแบ่งปันกับเพื่อนร่วมงานที่ค้นหาน้ำบนดวงจันทร์ แล้วพาฉันลงไปที่ Eagleworks ระหว่างทาง เขาบอกฉันเกี่ยวกับคำขอให้เปิดห้องปฏิบัติการ และเรียกมันว่า "กระบวนการที่ยาวนานและยากในการค้นหาการเคลื่อนไหวขั้นสูงเพื่อช่วยมนุษย์สำรวจอวกาศ"
สีขาวแสดงให้ฉันเห็นวัตถุและแสดงฟังก์ชันศูนย์กลางของวัตถุ ซึ่งเขาเรียกว่า "Quantum Vacuum Plasma Thruster" (QVPT) อุปกรณ์นี้ดูเหมือนโดนัทกำมะหยี่สีแดงขนาดใหญ่ที่มีสายไฟพันรอบแกนแน่น นี่เป็นหนึ่งในสองความคิดริเริ่มของ Eagleworks (อีกอันคือเอ็นจิ้นการบิดเบี้ยว) นอกจากนี้ยังเป็นการพัฒนาที่เป็นความลับ พอถามว่ามันคืออะไร ไวท์ก็ตอบได้แค่ว่าเทคโนโลยีนี้เจ๋งกว่าเครื่องยนต์วาร์ปด้วยซ้ำ) ตามรายงานของ NASA ในปี 2011 ที่เขียนโดย White ยานลำนี้ใช้ความผันผวนของควอนตัมในพื้นที่ว่างเป็นแหล่งเชื้อเพลิง ซึ่งหมายความว่ายานอวกาศที่ขับเคลื่อนด้วย QVPT ไม่ต้องการเชื้อเพลิง
เครื่องยนต์ใช้ความผันผวนของควอนตัมในพื้นที่ว่างเป็นแหล่งเชื้อเพลิง
ซึ่งหมายถึงยานอวกาศ
ขับเคลื่อนโดย QVPT ไม่ต้องใช้เชื้อเพลิง
เมื่ออุปกรณ์ทำงาน ระบบของ White จะดูสมบูรณ์แบบในโรงภาพยนตร์: สีของเลเซอร์จะเป็นสีแดง และลำแสงทั้งสองนั้นตัดกันเหมือนกระบี่ ภายในวงแหวนมีตัวเก็บประจุเซรามิกสี่ตัวที่ทำจากแบเรียมไททาเนต ซึ่งไวท์สามารถชาร์จประจุไฟฟ้าได้สูงถึง 23,000 โวลต์ White ใช้เวลาสองปีครึ่งในการพัฒนาการทดลอง และเขากล่าวว่าตัวเก็บประจุแสดงพลังงานที่มีศักยภาพมหาศาล อย่างไรก็ตาม เมื่อฉันถามว่าจะสร้างพลังงานเชิงลบที่จำเป็นสำหรับกาลอวกาศที่บิดเบี้ยวได้อย่างไร เขาก็เลี่ยงคำตอบนั้น เขาอธิบายว่าเขาลงนามในข้อตกลงไม่เปิดเผยข้อมูล ดังนั้นจึงไม่สามารถเปิดเผยรายละเอียดได้ ฉันถามว่าเขาทำข้อตกลงเหล่านี้กับใคร เขาพูดว่า: “กับผู้คน พวกเขามาและต้องการพูดคุย ฉันไม่สามารถให้รายละเอียดเพิ่มเติมแก่คุณได้”
ผู้คัดค้านความคิดของเครื่องยนต์
จนถึงตอนนี้ ทฤษฎีการเดินทางที่บิดเบี้ยวนั้นค่อนข้างเข้าใจได้ไม่ยาก นั่นคือการบิดเบือนเวลาและพื้นที่เพื่อสร้างฟองสบู่ที่กำลังเคลื่อนที่ และมีข้อบกพร่องที่สำคัญบางประการ แม้ว่า White จะลดปริมาณพลังงานเชิงลบที่ Alcubierra ร้องขอลงอย่างมาก แต่ก็ยังต้องการมากกว่าที่นักวิทยาศาสตร์สามารถผลิตได้ Lawrence Ford นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีจาก Tufts University กล่าวซึ่งเขียนบทความมากมายเกี่ยวกับพลังงานเชิงลบในช่วง 30 ปีที่ผ่านมา . ฟอร์ดและนักฟิสิกส์คนอื่นๆ อ้างว่ามีข้อจำกัดทางกายภาพพื้นฐาน และไม่มีข้อบกพร่องทางวิศวกรรมมากนัก แต่พลังงานเชิงลบจำนวนดังกล่าวไม่สามารถอยู่ในที่เดียวเป็นเวลานาน
ความยากอีกประการหนึ่ง: การสร้างลูกบอลเปลี่ยนรูปที่เคลื่อนไหว เร็วกว่าแสงนักวิทยาศาสตร์จะต้องสร้างพลังงานเชิงลบรอบๆ และเหนือยานอวกาศ สีขาวไม่คิดว่านี่เป็นปัญหา เขาตอบค่อนข้างคลุมเครือว่าเครื่องยนต์น่าจะทำงานได้เนื่องจาก "อุปกรณ์ที่สร้างเงื่อนไขที่จำเป็น" ที่มีอยู่ อย่างไรก็ตาม การสร้างเงื่อนไขเหล่านี้ต่อหน้าเรือย่อมหมายถึงการจัดหาพลังงานเชิงลบที่เคลื่อนที่ได้เร็วกว่าความเร็วแสงอย่างต่อเนื่อง ซึ่งขัดแย้งกับทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปอีกครั้ง
สุดท้าย เครื่องยนต์วาร์ปอวกาศทำให้เกิดคำถามเชิงแนวคิด ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป การเดินทางแบบ FTL เทียบเท่ากับการเดินทางข้ามเวลา หากเครื่องยนต์ดังกล่าวเป็นของจริง White จะสร้างไทม์แมชชีน
อุปสรรคเหล่านี้ก่อให้เกิดความสงสัยอย่างร้ายแรง “ฉันไม่คิดว่าฟิสิกส์ที่เรารู้จักและกฎของมันทำให้เราคิดได้ว่าเขาจะทำทุกอย่างสำเร็จด้วยการทดลองของเขา” เคน โอลัม นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยทัฟส์ ซึ่งเข้าร่วมในการอภิปรายเกี่ยวกับการเคลื่อนไหวที่แปลกใหม่ที่ยานอวกาศที่ 100 กล่าว การประชุมครบรอบ ". Noah Graham นักฟิสิกส์จาก Middlebury College ซึ่งอ่านเอกสารของ White สองฉบับตามคำขอของฉัน ส่งอีเมลถึงฉัน: "ฉันไม่เห็นหลักฐานทางวิทยาศาสตร์อันมีค่าอื่นใดนอกจากการอ้างอิงถึงงานก่อนหน้าของเขา"
Alcubierre ซึ่งปัจจุบันเป็นนักฟิสิกส์ที่ National Autonomous University of Mexico มีข้อสงสัยของเขาเอง “แม้ว่าฉันกำลังยืนอยู่บนยานอวกาศและมีพลังงานเชิงลบอยู่ แต่ก็ไม่มีทางที่ฉันจะเอาไปไว้ในที่ที่จำเป็นได้” เขาบอกฉันทางโทรศัพท์จากบ้านของเขาในเม็กซิโกซิตี้ - ไม่ ความคิดนั้นมหัศจรรย์ ฉันชอบมัน ฉันเขียนมันเอง แต่มีข้อบกพร่องร้ายแรงสองสามข้อที่ฉันเห็นในช่วงหลายปีที่ผ่านมา และฉันไม่รู้วิธีแก้ไขเพียงวิธีเดียว”
อนาคตของซูเปอร์สปีด
ทางด้านซ้ายของประตูหลักของศูนย์วิทยาศาสตร์จอห์นสัน จรวด Saturn-B วางอยู่ข้างมัน ระยะของมันถูกปลดออกเพื่อเปิดเผยเนื้อหา มันใหญ่โต - ขนาดของเครื่องยนต์หนึ่งในหลาย ๆ อันคือขนาดของรถยนต์ขนาดเล็ก และตัวจรวดเองก็ยาวกว่าสนามฟุตบอลสองสามฟุต แน่นอนว่านี่เป็นหลักฐานที่ค่อนข้างชัดเจนเกี่ยวกับลักษณะเฉพาะของการนำทางในอวกาศ นอกจากนี้ เธออายุ 40 ปี และเวลาที่เธอเป็นตัวแทน - เมื่อ NASA เป็นส่วนหนึ่งของแผนใหญ่ระดับชาติในการส่งคนไปดวงจันทร์ - หายไปนานแล้ว JSC วันนี้เป็นเพียงสถานที่ที่เคยยิ่งใหญ่ แต่นับ แต่นั้นมาก็ได้ออกจากพื้นที่เปรี้ยวจี๊ด
ความก้าวหน้าในการจราจรอาจหมายถึงยุคใหม่ของ JSC และ NASA และบางส่วนของยุคนั้นก็ได้เริ่มต้นขึ้นแล้ว โพรบ Dawn ซึ่งเปิดตัวในปี 2550 ศึกษาวงแหวนของดาวเคราะห์น้อยโดยใช้เครื่องขับไอออน ในปี 2010 ชาวญี่ปุ่นได้ว่าจ้าง Icarus ซึ่งเป็นยานอวกาศระหว่างดาวเคราะห์ลำแรกที่ขับเคลื่อนโดยใบเรือสุริยะ ซึ่งเป็นอีกรูปแบบหนึ่งของการขับเคลื่อนเชิงทดลอง และในปี 2559 นักวิทยาศาสตร์วางแผนที่จะทดสอบ VASMIR ซึ่งเป็นระบบที่ขับเคลื่อนด้วยพลาสม่าซึ่งสร้างขึ้นเพื่อการขับเคลื่อนสูงที่สถานีอวกาศนานาชาติโดยเฉพาะ แต่เมื่อระบบเหล่านี้สามารถนำมนุษย์อวกาศไปยังดาวอังคารได้ พวกเขาก็ยังไม่สามารถนำพวกมันออกนอกระบบสุริยะได้ เพื่อให้บรรลุสิ่งนี้ White กล่าวว่า NASA จะต้องดำเนินโครงการที่มีความเสี่ยงมากขึ้น
Warp Drive อาจเป็นความพยายามในการออกแบบการเคลื่อนไหวของ NASA ที่ไกลที่สุด ชุมชนวิทยาศาสตร์กล่าวว่า White ไม่สามารถสร้างมันขึ้นมาได้ ผู้เชี่ยวชาญกล่าวว่ามันขัดกับกฎแห่งธรรมชาติและฟิสิกส์ อย่างไรก็ตาม องค์การนาซ่ายังอยู่เบื้องหลังโครงการนี้ Applewhite กล่าวว่า "ไม่ได้รับเงินอุดหนุนจากรัฐบาลระดับสูงอย่างที่ควรจะเป็น" - ฉันคิดว่าผู้บริหารมีความสนใจเป็นพิเศษให้เขาทำงานต่อไป มันเป็นหนึ่งในแนวคิดทางทฤษฎีที่ว่า หากประสบความสำเร็จ จะเปลี่ยนเกมโดยสิ้นเชิง"
ในเดือนมกราคม White ได้ประกอบเครื่องวัดระยะวาร์ปและเคลื่อนไปยังเป้าหมายต่อไป Eagleworks เติบโตเร็วกว่าบ้านของตัวเอง ห้องทดลองใหม่นี้มีขนาดใหญ่ขึ้นและในขณะที่เขากล่าวอย่างกระตือรือร้นว่า "แยกตัวจากแผ่นดินไหว" ซึ่งหมายความว่าได้รับการปกป้องจากแรงสั่นสะเทือน แต่บางทีสิ่งที่ดีที่สุดเกี่ยวกับแล็บใหม่ (และน่าประทับใจที่สุด) ก็คือ NASA ให้เงื่อนไขเดียวกันกับที่ Neil Armstrong และ Buzz Aldrin มีบนดวงจันทร์ มาดูกันเลย
ความเร็วของแสงเป็นหนึ่งในค่าคงที่ทางกายภาพสากล มันไม่ได้ขึ้นอยู่กับการเลือกกรอบอ้างอิงเฉื่อยและอธิบายคุณสมบัติของกาลอวกาศโดยรวม ความเร็วของแสงในสุญญากาศคือ 299,792,458 เมตรต่อวินาที ซึ่งเป็นความเร็วที่จำกัดของอนุภาคและการแพร่กระจายของปฏิกิริยา นี่คือสิ่งที่หนังสือเรียนวิชาฟิสิกส์สอนเรา คุณยังจำได้ว่ามวลของร่างกายไม่คงที่และมีแนวโน้มอนันต์เมื่อความเร็วเข้าใกล้ความเร็วแสง นั่นคือเหตุผลที่โฟตอนเคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสง - อนุภาคที่ไม่มีมวล และอนุภาคที่มีมวลยากกว่ามาก
อย่างไรก็ตาม ทีมนักวิทยาศาสตร์นานาชาติจากการทดลอง OPERA ขนาดใหญ่ ซึ่งตั้งอยู่ใกล้กรุงโรม พร้อมที่จะโต้แย้งกับความจริงเบื้องต้น
เขาสามารถตรวจจับนิวตริโนซึ่งตามการทดลองแสดงให้เห็นว่าเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่มากกว่าความเร็วแสง
บริการกดขององค์การเพื่อการวิจัยนิวเคลียร์แห่งยุโรป (CERN)
การทดลอง OPERA (โครงการการสั่นด้วย Emulsion-tRacking Apparatus) ศึกษาอนุภาคที่เฉื่อยที่สุดในจักรวาล - นิวตริโน พวกมันเฉื่อยมากจนสามารถบินไปทั่วโลก ดวงดาว และดาวเคราะห์ และเพื่อให้พวกมันชนกับกำแพงเหล็ก ขนาดของบาเรียนี้จะต้องมาจากดวงอาทิตย์ถึงดาวพฤหัสบดี ทุกวินาที ประมาณ 10 14 นิวตริโนที่ดวงอาทิตย์ปล่อยออกมาผ่านร่างของทุกคนบนโลก ความน่าจะเป็นที่อย่างน้อยหนึ่งในนั้นจะโดนเนื้อเยื่อของบุคคลตลอดชีวิตของเขามีแนวโน้มที่จะเป็นศูนย์ ด้วยเหตุผลเหล่านี้ จึงเป็นเรื่องยากอย่างยิ่งที่จะลงทะเบียนและศึกษานิวตริโน ห้องทดลองที่ดำเนินการนี้ตั้งอยู่ลึกใต้ภูเขาและแม้แต่ใต้น้ำแข็งของทวีปแอนตาร์กติกา
OPERA ได้รับลำแสงนิวตริโนจาก CERN ซึ่งเป็นที่ตั้งของ Large Hadron Collider "น้องชายคนเล็ก" ของมัน - superproton synchrotron (SPS) - นำลำแสงตรงไปยังกรุงโรมโดยตรง ลำแสงนิวตริโนที่เกิดขึ้นจะทะลุผ่านความหนาของเปลือกโลก จึงถูกชะล้างอนุภาคอื่นๆ ที่สารในเปลือกโลกเก็บไว้ และตรงไปยังห้องปฏิบัติการใน Gran Sasso ที่ซ่อนอยู่ใต้หินสูง 1200 เมตร
นิวตริโนเอาชนะเส้นทางใต้ดิน 732 กม. ใน 2.5 มิลลิวินาที
เครื่องตรวจจับของโครงการ OPERA ประกอบด้วยองค์ประกอบประมาณ 150,000 ชิ้นและมีน้ำหนัก 1,300 ตัน "จับ" นิวตริโนและศึกษาพวกมัน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เป้าหมายหลักคือการศึกษาการสั่นของนิวตริโนที่เรียกว่า - การเปลี่ยนจากนิวตริโนประเภทหนึ่งไปอีกประเภทหนึ่ง
สถิติที่จริงจังสนับสนุนผลลัพธ์อันน่าทึ่งของความเร็วแสงเกินกำหนด: ห้องปฏิบัติการใน Gran Sasso สังเกตพบประมาณ 15,000 นิวตริโน นักวิทยาศาสตร์พบว่า
นิวตริโนเดินทางเร็วกว่าความเร็วแสง 20 ล้านส่วน - การจำกัดความเร็วที่ "ผิดพลาดไม่ได้"
ผลลัพธ์นี้ทำให้พวกเขาประหลาดใจ ยังไม่มีการเสนอคำอธิบาย ในการหักล้างหรือยืนยัน จำเป็นต้องมีการทดลองอิสระที่ดำเนินการโดยกลุ่มอื่นบนอุปกรณ์อื่น - หลักการของ "การควบคุมแบบ double-blind" นี้ถูกนำมาใช้ที่ CERN Large Hadron Collider การทำงานร่วมกันของ OPERA ได้เผยแพร่ผลการวิจัยทันทีเพื่อให้เพื่อนร่วมงานทั่วโลกสามารถตรวจสอบได้ รายละเอียดของงานมีอยู่ในเว็บไซต์เตรียมพิมพ์ Archive.Org.
การนำเสนอผลงานอย่างเป็นทางการจะมีขึ้นในวันนี้ที่งานสัมมนาที่ CERN เวลา 18.00 น. ตามเวลามอสโก สตรีมมิ่งออนไลน์.
“ข้อมูลนี้สร้างความประหลาดใจอย่างสมบูรณ์ หลังจากหลายเดือนของการรวบรวม วิเคราะห์ และล้างข้อมูล เช่นเดียวกับการตรวจสอบข้าม เราไม่พบแหล่งที่มาของข้อผิดพลาดของระบบในอัลกอริธึมการประมวลผลข้อมูลหรือตัวตรวจจับ ดังนั้นเราจึงเผยแพร่ผลงานของเรา ทำงานต่อไป และหวังว่าการวัดอิสระของกลุ่มอื่นๆ จะช่วยให้เข้าใจธรรมชาติของการสังเกตนี้” Antonio Ereditato หัวหน้าการทดลอง OPERA จากมหาวิทยาลัย Bern กล่าวโดย CERN บริการกด
“เมื่อนักวิทยาศาสตร์ทดลองค้นพบผลลัพธ์ที่ไม่น่าเชื่อและไม่พบสิ่งประดิษฐ์ที่จะอธิบายได้ พวกเขาจึงหันไปหาเพื่อนร่วมงานจากกลุ่มอื่นเพื่อเริ่มการศึกษาประเด็นนี้ในวงกว้างขึ้น นี่เป็นประเพณีทางวิทยาศาสตร์ที่ดีและความร่วมมือของ OPERA ก็กำลังดำเนินการตามนั้น
หากการสังเกตความเร็วแสงได้รับการยืนยัน อาจเปลี่ยนความเข้าใจฟิสิกส์ของเรา แต่เราต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่มีคำอธิบายอื่นที่ซ้ำซากจำเจ
นี่คือสิ่งที่การทดลองอิสระมีไว้สำหรับ” Sergio Bertolucci ผู้อำนวยการด้านวิทยาศาสตร์ของ CERN กล่าว
การวัดใน OPERA นั้นแม่นยำอย่างยิ่ง ดังนั้นระยะทางจากจุดปล่อยนิวตริโนถึงจุดลงทะเบียน (มากกว่า 730 กม.) จึงเป็นที่ทราบกันดีว่ามีความแม่นยำ 20 ซม. และเวลาบินวัดด้วยความแม่นยำ 10 นาโนวินาที
การทดลอง OPERA เริ่มดำเนินการมาตั้งแต่ปี 2549 นักฟิสิกส์ประมาณ 200 คนจาก 36 สถาบันและ 13 ประเทศ รวมทั้งรัสเซีย เข้าร่วมด้วย
แต่กลับกลายเป็นว่าเป็นไปได้ ตอนนี้เชื่อกันว่าเราไม่สามารถเดินทางได้เร็วกว่าแสง ... " แต่ความจริงแล้วไม่เป็นความจริงที่คนเคยเชื่อว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะเดินทางได้เร็วกว่าเสียง นานก่อนที่เครื่องบินเหนือเสียงจะปรากฏขึ้น รู้แต่ว่ากระสุนบินเร็วกว่าเสียง จัดการเที่ยวบินเหนือเสียง และนั่นเป็นความผิดพลาด การเคลื่อนไหวของ SS เป็นเรื่องที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิง เป็นที่ชัดเจนตั้งแต่เริ่มต้นว่าการบินด้วยความเร็วเหนือเสียงถูกขัดขวางโดยปัญหาทางเทคนิคที่ต้องแก้ไข แต่ก็ไม่ชัดเจนว่าจะแก้ปัญหาที่ขัดขวางการเคลื่อนไหวของ SS ได้หรือไม่ ทฤษฎีสัมพัทธภาพมีจำนวนมากที่จะพูดเกี่ยวกับเรื่องนี้ หากการเดินทางของ SS หรือแม้กระทั่งการส่งสัญญาณเป็นไปได้ เวรกรรมจะถูกละเมิด และข้อสรุปที่เหลือเชื่ออย่างแน่นอนจะตามมาจากสิ่งนี้
ก่อนอื่นเราจะพูดถึงกรณีง่ายๆ ของการเคลื่อนไหว CC เราพูดถึงพวกเขาไม่ใช่เพราะพวกเขาน่าสนใจ แต่เพราะพวกเขากลับมาปรากฏตัวครั้งแล้วครั้งเล่าในการอภิปรายเกี่ยวกับการเคลื่อนไหวของ STS และดังนั้นจึงต้องได้รับการจัดการ จากนั้นเราจะหารือถึงสิ่งที่เราพิจารณาว่าเป็นกรณีที่ยากลำบากของการเคลื่อนไหวหรือการสื่อสารของ STS และพิจารณาข้อโต้แย้งบางประการที่ต่อต้านพวกเขา สุดท้าย เราจะพิจารณาสมมติฐานที่จริงจังที่สุดเกี่ยวกับการเคลื่อนไหวของ STS ที่แท้จริง
การย้าย SS อย่างง่าย
1. ปรากฏการณ์รังสีเชเรนคอฟ
วิธีหนึ่งที่จะเคลื่อนที่ได้เร็วกว่าแสงคือการทำให้แสงช้าลงก่อน! :-) ในสุญญากาศ แสงเดินทางด้วยความเร็ว คและค่านี้เป็นค่าคงที่ของโลก (ดูคำถาม คือความเร็วของค่าคงที่ของแสง) และในตัวกลางที่หนาแน่นกว่าอย่างน้ำหรือแก้วก็จะลดความเร็วลงมาที่ความเร็ว ค/น, ที่ไหน นคือดัชนีการหักเหของแสงของตัวกลาง (1.003 สำหรับอากาศ 1.4 สำหรับน้ำ) ดังนั้นอนุภาคสามารถเคลื่อนที่ได้เร็วกว่าในน้ำหรืออากาศมากกว่าที่แสงเดินทางไปที่นั่น เป็นผลให้รังสี Vavilov-Cherenkov ปรากฏขึ้น (ดู คำถาม )
แต่เมื่อเราพูดถึงการเคลื่อนที่ของ SS แน่นอนว่าเราหมายถึงความเร็วแสงในสุญญากาศมากกว่า ค(299 792 458 ม./วินาที) ดังนั้นปรากฏการณ์ Cherenkov จึงไม่สามารถถือเป็นตัวอย่างการเคลื่อนไหวของ SS ได้
2.บุคคลที่สาม
ถ้าจรวด แต่บินหนีไปจากฉันด้วยความเร็ว 0.6cทิศตะวันตกและอื่น ๆ บี- จากฉันด้วยความเร็ว 0.6cทิศตะวันออก ตามด้วยระยะทางทั้งหมดระหว่าง แต่และ บีในกรอบอ้างอิงของฉันเพิ่มขึ้นด้วยความเร็ว 1.2c. ดังนั้น ความเร็วสัมพัทธ์ที่ชัดเจนที่มากกว่า c สามารถสังเกตได้ "จากบุคคลที่สาม"
อย่างไรก็ตาม ความเร็วนี้ไม่ใช่สิ่งที่เรามักจะเข้าใจโดยความเร็วสัมพัทธ์ ความเร็วจรวดจริง แต่เกี่ยวกับจรวด บี- นี่คืออัตราการเพิ่มขึ้นของระยะห่างระหว่างจรวดซึ่งสังเกตได้โดยผู้สังเกตในจรวด บี. ต้องเพิ่มความเร็วสองความเร็วตามสูตรสัมพัทธภาพสำหรับการเพิ่มความเร็ว (ดูคำถาม วิธีเพิ่มความเร็วในทฤษฎีสัมพัทธภาพเฉพาะ) ในกรณีนี้ ความเร็วสัมพัทธ์จะอยู่ที่ประมาณ 0.88cนั่นคือไม่ใช่ superluminal
3. เงาและกระต่าย
ลองนึกดูว่าเงาเคลื่อนที่ได้เร็วแค่ไหน? หากคุณสร้างเงาบนผนังที่อยู่ห่างไกลจากนิ้วของคุณจากโคมไฟที่อยู่ใกล้ๆ แล้วขยับนิ้ว เงานั้นจะเคลื่อนที่เร็วกว่านิ้วของคุณมาก ถ้านิ้วเลื่อนขนานกับผนัง ความเร็วของเงาจะเป็น ด/ดคูณด้วยความเร็วของนิ้ว โดยที่ dคือระยะจากนิ้วถึงโคม และ ดี- ระยะห่างจากโคมถึงผนัง และคุณจะได้รับความเร็วเพิ่มขึ้นอีกหากกำแพงตั้งเป็นมุมฉาก หากกำแพงอยู่ไกลมาก เงาจะเคลื่อนที่ช้าหลังการเคลื่อนไหวของนิ้ว เนื่องจากแสงยังคงต้องบินจากนิ้วไปที่ผนัง แต่ความเร็วของเงาจะยังเท่าเดิม มากขึ้น นั่นคือความเร็วของเงาไม่ได้ถูกจำกัดด้วยความเร็วของแสง
นอกจากเงาแล้ว กระต่ายยังสามารถเคลื่อนที่ได้เร็วกว่าแสง เช่น จุดจากลำแสงเลเซอร์ที่พุ่งไปยังดวงจันทร์ รู้ว่าระยะทางไปยังดวงจันทร์คือ 385,000 กม. ให้ลองคำนวณความเร็วของกระต่ายถ้าคุณขยับเลเซอร์เล็กน้อย คุณยังสามารถนึกถึงคลื่นทะเลที่กระทบฝั่งอย่างเฉียงๆ จุดที่คลื่นแตกสามารถเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่าใด
สิ่งที่คล้ายกันสามารถเกิดขึ้นได้ในธรรมชาติ ตัวอย่างเช่น ลำแสงจากพัลซาร์สามารถหวีผ่านกลุ่มฝุ่นได้ แฟลชสว่างจะสร้างเปลือกของแสงหรือการแผ่รังสีอื่นๆ เมื่อข้ามพื้นผิวจะสร้างวงแหวนแสงที่โตเร็วกว่าความเร็วแสง โดยธรรมชาติ สิ่งนี้จะเกิดขึ้นเมื่อชีพจรแม่เหล็กไฟฟ้าจากฟ้าผ่าไปถึง ชั้นบนบรรยากาศ.
ทั้งหมดนี้เป็นตัวอย่างของสิ่งต่าง ๆ ที่เคลื่อนไหวเร็วกว่าแสง แต่ไม่ใช่วัตถุทางกายภาพ ด้วยความช่วยเหลือของเงาหรือกระต่าย คุณไม่สามารถส่งข้อความ CC ได้ ดังนั้นจึงไม่สามารถสื่อสารได้เร็วกว่าแสง และอีกครั้ง เห็นได้ชัดว่านี่ไม่ใช่สิ่งที่เราต้องการเข้าใจโดย CC Motion แม้ว่าจะชัดเจนว่ายากแค่ไหนที่จะระบุสิ่งที่เราต้องการอย่างแท้จริง (ดูคำถาม FTL Shears)
4. ร่างกายแข็งกระด้าง
ถ้าเอาฮาร์ดสติ๊กแบบยาวมาดันปลายด้านหนึ่ง ปลายอีกด้านจะเคลื่อนที่ทันทีหรือไม่? เป็นไปได้ไหมที่จะดำเนินการส่งข้อความ SS ด้วยวิธีนี้?
ใช่มันเป็น จะสามารถทำได้ถ้ามีวัตถุแข็งเช่นนั้นอยู่ ในความเป็นจริง อิทธิพลของการระเบิดที่ปลายแท่งไม้จะแพร่กระจายไปตามความเร็วของเสียงในสารที่กำหนด และความเร็วของเสียงขึ้นอยู่กับความยืดหยุ่นและความหนาแน่นของวัสดุ ทฤษฎีสัมพัทธภาพกำหนดขีด จำกัด ที่แน่นอนเกี่ยวกับความแข็งที่เป็นไปได้ของวัตถุใด ๆ เพื่อให้ความเร็วของเสียงในตัวมันไม่เกิน ค.
สิ่งเดียวกันนี้จะเกิดขึ้นหากคุณอยู่ในสนามดึงดูด และก่อนอื่นให้จับเชือกหรือเสาในแนวตั้งที่ปลายด้านบน จากนั้นจึงปล่อยออก จุดที่คุณปล่อยจะเริ่มเคลื่อนที่ทันที และปลายล่างจะไม่ตกจนกว่าอิทธิพลของการปล่อยจะไปถึงที่ความเร็วของเสียง
เป็นการยากที่จะกำหนดทฤษฎีทั่วไปของวัสดุยืดหยุ่นในแง่ของสัมพัทธภาพ แต่แนวคิดพื้นฐานสามารถแสดงโดยใช้ตัวอย่างกลศาสตร์ของนิวตันได้เช่นกัน สมการการเคลื่อนที่ตามยาวของวัตถุยืดหยุ่นสมบูรณ์หาได้จากกฎของฮุก ในตัวแปรมวลต่อความยาวหน่วย พีและโมดูลัสของยัง Y, การกระจัดตามยาว Xเป็นไปตามสมการคลื่น
สารละลายคลื่นระนาบเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเสียง ส, และ ส 2 = ใช่/p. สมการนี้ไม่ได้หมายความถึงความเป็นไปได้ที่อิทธิพลเชิงสาเหตุจะเผยแพร่เร็วขึ้น ส. ดังนั้น ทฤษฎีสัมพัทธภาพจึงกำหนดขีดจำกัดทางทฤษฎีเกี่ยวกับปริมาณความยืดหยุ่น: Y < pc2. ในทางปฏิบัติไม่มีวัสดุใกล้ตัวเลย โดยวิธีการที่แม้ว่าความเร็วของเสียงในวัสดุจะใกล้เคียงกับ ค, สสารในตัวมันเองไม่จำเป็นต้องเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสัมพัทธภาพ แต่เรารู้ได้อย่างไรว่าโดยหลักการแล้วไม่มีสารใดที่จะเอาชนะขีด จำกัด นี้ได้? คำตอบคือสสารทั้งหมดประกอบด้วยอนุภาค ซึ่งเป็นปฏิกิริยาระหว่างกันซึ่งเป็นไปตามแบบจำลองมาตรฐานของอนุภาคมูลฐาน และในแบบจำลองนี้ไม่มีปฏิสัมพันธ์ใดสามารถแพร่กระจายได้เร็วกว่าแสง (ดูด้านล่างเกี่ยวกับทฤษฎีสนามควอนตัม)
5. ความเร็วเฟส
ดูสมการคลื่นนี้:
มีวิธีแก้ปัญหาเช่น:
สารละลายเหล่านี้คือคลื่นไซน์เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว
แต่นี่เร็วกว่าแสงเราจึงมีสมการสนามแทคยอนอยู่ในมือ? ไม่ นี่เป็นเพียงสมการเชิงสัมพัทธภาพปกติของอนุภาคสเกลาร์ขนาดมหึมา!
ความขัดแย้งจะได้รับการแก้ไขหากเราเข้าใจความแตกต่างระหว่างความเร็วนี้หรือที่เรียกว่าความเร็วเฟส vphจากอีกความเร็วหนึ่งเรียกว่าความเร็วกลุ่ม vgrซึ่งกำหนดโดยสูตร
หากสารละลายคลื่นมีการแพร่กระจายความถี่ก็จะอยู่ในรูปของแพ็กเก็ตคลื่นซึ่งเคลื่อนที่ด้วยความเร็วกลุ่มไม่เกิน ค. เฉพาะยอดคลื่นเท่านั้นที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเฟส เป็นไปได้ที่จะส่งข้อมูลโดยใช้คลื่นดังกล่าวด้วยความเร็วกลุ่มเท่านั้น ดังนั้นความเร็วของเฟสจึงเป็นอีกตัวอย่างหนึ่งของความเร็ว superluminal ซึ่งไม่สามารถส่งข้อมูลได้
7. จรวดสัมพัทธภาพ
ผู้ควบคุมบนโลกเฝ้าดูยานอวกาศที่ออกเดินทางด้วยความเร็ว 0.8 ค. ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพ แม้จะพิจารณาการเปลี่ยน Doppler ของสัญญาณจากเรือ เขาจะเห็นว่าเวลาบนเรือช้าลงและนาฬิกาที่นั่นเดินช้าลง 0.6 เท่า ถ้าเขาคำนวณผลหารของระยะทางที่เรือเดินทางหารด้วยเวลาที่ผ่านไปซึ่งวัดด้วยนาฬิกาของเรือ เขาจะได้ 4/3 ค. ซึ่งหมายความว่าผู้โดยสารของเรือเดินทางผ่านอวกาศระหว่างดวงดาวด้วยความเร็วที่มีประสิทธิภาพมากกว่าความเร็วแสงที่พวกเขาจะได้รับหากวัด จากมุมมองของผู้โดยสารของเรือ ระยะทางระหว่างดวงดาวอยู่ภายใต้การหดตัวของลอเรนเซียนด้วยปัจจัยเดียวกันที่ 0.6 ซึ่งหมายความว่าพวกเขาก็ต้องยอมรับว่าพวกเขาครอบคลุมระยะทางระหว่างดวงดาวที่ทราบในอัตรา 4/3 ค.
นี่เป็นปรากฏการณ์จริง และโดยหลักการแล้ว นักท่องอวกาศสามารถใช้มันเพื่อเอาชนะระยะทางไกลๆ ในช่วงชีวิตของพวกเขาได้ หากพวกมันเร่งความเร็วด้วยความเร็วคงที่เท่ากับความเร่งของการตกอย่างอิสระบนโลก พวกมันจะไม่เพียงมีแรงโน้มถ่วงเทียมที่สมบูรณ์แบบบนเรือเท่านั้น แต่ยังมีเวลาที่จะข้ามกาแล็กซี่ในเวลาเพียง 12 ปีเท่านั้น! (ดูคำถาม สมการของจรวดสัมพัทธภาพคืออะไร?)
อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ใช่การเคลื่อนไหวของ SS ที่แท้จริง ความเร็วจริงคำนวณจากระยะทางในกรอบอ้างอิงหนึ่งกรอบเวลาในอีกกรอบหนึ่ง นี่ไม่ใช่ความเร็วที่แท้จริง เฉพาะผู้โดยสารของเรือเท่านั้นที่ได้รับประโยชน์จากความเร็วนี้ ตัวอย่างเช่น ผู้มอบหมายงานจะไม่มีเวลาในชีวิตเพื่อดูว่าพวกเขาบินไปได้ไกลแค่ไหน
กรณียากของการเคลื่อนไหวของ SS
9. ความขัดแย้งของ Einstein, Podolsky, Rosen (EPR)
10. โฟตอนเสมือน
11. การขุดอุโมงค์ควอนตัม
ผู้สมัครตัวจริงสำหรับนักเดินทาง SS
ส่วนนี้มีสมมติฐานเชิงเก็งกำไรแต่จริงจังเกี่ยวกับความเป็นไปได้ของการเดินทางแบบ FTL สิ่งเหล่านี้จะไม่ใช่สิ่งที่มักจะใส่ในคำถามที่พบบ่อย เนื่องจากมีคำถามมากกว่าที่จะตอบ พวกเขาถูกนำเสนอที่นี่เป็นหลักเพื่อแสดงให้เห็นว่าการวิจัยอย่างจริงจังกำลังดำเนินการในทิศทางนี้ ในแต่ละทิศทางมีการแนะนำสั้น ๆ เท่านั้น ข้อมูลรายละเอียดเพิ่มเติมสามารถพบได้บนอินเทอร์เน็ต
19. ทาชอน
Tachyons เป็นอนุภาคสมมุติฐานที่เคลื่อนที่ได้เร็วกว่าแสง เมื่อต้องการทำเช่นนี้ พวกมันต้องมีมวลจินตภาพ แต่พลังงานและโมเมนตัมต้องเป็นบวก บางครั้งก็คิดว่าอนุภาค CC ดังกล่าวไม่น่าจะตรวจจับได้ แต่ในความเป็นจริง ไม่มีเหตุผลที่จะเชื่อเช่นนั้น เงาและกระต่ายบอกเราว่าการลักลอบไม่ได้ติดตามจาก CC ของการเคลื่อนไหว
ไม่เคยมีใครสังเกตเห็น Tachyons และนักฟิสิกส์ส่วนใหญ่สงสัยว่ามีอยู่จริง ครั้งหนึ่งเคยกล่าวไว้ว่าได้ทำการทดลองเพื่อวัดมวลของนิวตริโนที่ปล่อยออกมาระหว่างการสลายตัวของทริเทียม และว่านิวตริโนเหล่านี้เป็นแทคยอน นี่เป็นที่น่าสงสัยอย่างมาก แต่ก็ยังไม่ยกเว้น มีปัญหากับทฤษฎี tachyon เพราะในแง่ของการละเมิดสาเหตุที่เป็นไปได้พวกเขาทำให้สูญญากาศไม่เสถียร อาจเป็นไปได้ที่จะแก้ไขปัญหาเหล่านี้ แต่หลังจากนั้นจะเป็นไปไม่ได้ที่จะใช้ tachyons ในข้อความ SS ที่เราต้องการ
ความจริงก็คือนักฟิสิกส์ส่วนใหญ่มองว่า tachyons เป็นสัญญาณของข้อผิดพลาดในทฤษฎีภาคสนาม และความสนใจในตัวมันจากสาธารณชนทั่วไปส่วนใหญ่มาจากนิยายวิทยาศาสตร์ (ดูบทความ Tachyons)
20. รูหนอน
ความเป็นไปได้ที่รู้จักกันดีที่สุดของการเดินทาง STS คือการใช้รูหนอน Wormholes เป็นอุโมงค์ในกาลอวกาศที่เชื่อมต่อสถานที่หนึ่งในจักรวาลกับอีกที่หนึ่ง พวกมันสามารถเคลื่อนที่ไปมาระหว่างจุดเหล่านี้ได้เร็วกว่าที่แสงจะใช้เส้นทางปกติ Wormholes เป็นปรากฏการณ์ของความคลาสสิค ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปแต่ในการสร้างสิ่งเหล่านี้ คุณต้องเปลี่ยนโทโพโลยีของกาล-อวกาศ ความเป็นไปได้นี้อาจมีอยู่ในทฤษฎีแรงโน้มถ่วงควอนตัม
จำเป็นต้องใช้พลังงานเชิงลบจำนวนมากเพื่อให้รูหนอนเปิดอยู่ มิสเนอร์และ หนามแนะนำว่าสามารถใช้เอฟเฟกต์คาซิเมียร์ขนาดใหญ่เพื่อสร้างพลังงานเชิงลบและ วิสเซอร์เสนอวิธีแก้ปัญหาโดยใช้สตริงจักรวาล แนวคิดเหล่านี้ล้วนแต่เป็นการเก็งกำไรและอาจไม่สมจริง สารผิดปกติที่มีพลังงานเชิงลบอาจไม่มีอยู่ในรูปแบบที่จำเป็นสำหรับปรากฏการณ์
ธอร์นพบว่าถ้าสามารถสร้างรูหนอนได้ พวกมันก็สามารถสร้างลูปเวลาที่ปิดได้ซึ่งจะทำให้การเดินทางข้ามเวลาเป็นไปได้ นอกจากนี้ยังมีข้อเสนอแนะว่าการตีความกลศาสตร์ควอนตัมหลายตัวแปรแสดงให้เห็นว่าการเดินทางข้ามเวลาจะไม่ทำให้เกิดความขัดแย้งใดๆ และเหตุการณ์นั้นจะคลี่คลายออกไปอย่างแตกต่างออกไปเมื่อคุณเข้าสู่อดีต ฮอว์คิงกล่าวว่ารูหนอนอาจไม่เสถียรดังนั้นจึงใช้ไม่ได้ในทางปฏิบัติ แต่หัวข้อนั้นยังคงเป็นส่วนที่เป็นประโยชน์สำหรับการทดลองทางความคิด ช่วยให้คุณคิดออกว่าอะไรเป็นไปได้และอะไรเป็นไปไม่ได้โดยอาศัยกฎฟิสิกส์ทั้งที่รู้และสันนิษฐาน
อ้างอิง:
W. G. Morris และ K. S. Thorne, American Journal of Physics 56
,
395-412 (1988)
W. G. Morris, K. S. Thorne และ U. Yurtsever, Phys. รายได้ ตัวอักษร 61
, 1446-9 (1988)
Matt Visser, การตรวจร่างกาย D39, 3182-4 (1989)
ดูเพิ่มเติมที่ "หลุมดำและไทม์วาร์ป" Kip Thorn, Norton & co. (1994)
สำหรับคำอธิบายของลิขสิทธิ์ โปรดดู "The Fabric of Reality" David Deutsch, Penguin Press
21. มอเตอร์เปลี่ยนรูป
[ฉันไม่รู้ว่าจะแปลยังไงดี! ไดรฟวาร์ปเดิมๆ. - ประมาณ นักแปล
แปลโดยเปรียบเทียบกับบทความเรื่องเมมเบรน]
การบิดเบี้ยวอาจเป็นกลไกในการบิดกาลอวกาศเพื่อให้วัตถุเคลื่อนที่ได้เร็วกว่าแสง มิเกล Alcabièreกลายเป็นที่รู้จักในด้านการพัฒนารูปทรงที่อธิบายถึงตัวเปลี่ยนรูปดังกล่าว การบิดเบือนของกาลอวกาศทำให้วัตถุสามารถเคลื่อนที่ได้เร็วกว่าแสงในขณะที่ยังคงอยู่บนเส้นโค้งที่เหมือนเวลา อุปสรรคเหมือนกับการสร้างรูหนอน ในการสร้างเครื่องเปลี่ยนรูป คุณต้องใช้สารที่มีความหนาแน่นพลังงานเป็นลบ u แม้ว่าสารดังกล่าวจะเป็นไปได้ แต่ก็ยังไม่ชัดเจนว่าจะได้มาอย่างไรและจะใช้อย่างไรเพื่อให้เครื่องเปลี่ยนรูปทำงาน
อ้างอิง M. Alcubierre, แรงโน้มถ่วงแบบคลาสสิกและควอนตัม, 11
, L73-L77, (1994)
บทสรุป
ประการแรก มันไม่ง่ายเลยที่จะให้คำจำกัดความโดยทั่วไปว่าการเดินทางของ SS และข้อความ SS หมายถึงอะไร หลายสิ่งหลายอย่าง เช่น เงา ทำให้ CC เคลื่อนไหว แต่ในลักษณะที่ไม่สามารถใช้ในการส่งข้อมูลได้ เป็นต้น แต่ยังมีความเป็นไปได้ที่ร้ายแรงของขบวนการ SS ที่แท้จริงซึ่งเสนอไว้ในวรรณกรรมทางวิทยาศาสตร์ แต่การใช้งานยังคงเป็นไปไม่ได้ในทางเทคนิค หลักการความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์กทำให้ไม่สามารถใช้การเคลื่อนที่ CC ที่ชัดเจนในกลศาสตร์ควอนตัมได้ ในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปมีวิธีการที่เป็นไปได้ในการขับเคลื่อน SS แต่อาจไม่สามารถใช้ได้ ดูเหมือนว่าไม่น่าเป็นไปได้อย่างยิ่งที่ในอนาคตอันใกล้หรือทั้งหมดเทคโนโลยีจะสามารถสร้างยานอวกาศด้วยเครื่องยนต์ SS ได้ แต่น่าแปลกที่ฟิสิกส์เชิงทฤษฎีอย่างที่เรารู้ตอนนี้ไม่ได้ปิดประตูสู่การขับเคลื่อน SS ให้ดี การเคลื่อนไหวของ SS ในรูปแบบของนิยายวิทยาศาสตร์นั้นเป็นไปไม่ได้เลย สำหรับนักฟิสิกส์ คำถามนี้น่าสนใจ: "ทำไม อันที่จริง มันเป็นไปไม่ได้ และสิ่งที่สามารถเรียนรู้ได้จากสิ่งนี้"
การเดินทางของ FTL เป็นหนึ่งในรากฐานของนิยายวิทยาศาสตร์อวกาศ อย่างไรก็ตาม อาจเป็นเพราะทุกคน แม้แต่คนที่อยู่ห่างไกลจากฟิสิกส์ ก็รู้ว่าความเร็วสูงสุดที่เป็นไปได้ของการเคลื่อนที่ของวัตถุหรือการแพร่กระจายของสัญญาณใดๆ คือความเร็วของแสงในสุญญากาศ มันเขียนแทนด้วยตัวอักษร c และเกือบ 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที ค่าที่แน่นอน c = 299 792 458 m/s
ความเร็วของแสงในสุญญากาศเป็นหนึ่งในค่าคงที่ทางกายภาพพื้นฐาน ความเป็นไปไม่ได้ที่จะบรรลุความเร็วเกิน c ตามมาจาก ทฤษฎีพิเศษทฤษฎีสัมพัทธภาพ (SRT) ของไอน์สไตน์ หากสามารถพิสูจน์ได้ว่าการส่งสัญญาณด้วยความเร็ว superluminal เป็นไปได้ ทฤษฎีสัมพัทธภาพก็จะตก จนถึงตอนนี้ เรื่องนี้ยังไม่เกิดขึ้น แม้ว่าจะมีความพยายามมากมายที่จะหักล้างการห้ามไม่ให้มีความเร็วที่มากกว่าค อย่างไรก็ตาม การศึกษาทดลองล่าสุดได้เปิดเผยปรากฏการณ์ที่น่าสนใจบางอย่าง ซึ่งบ่งชี้ว่าภายใต้สภาวะที่สร้างขึ้นเป็นพิเศษ เป็นไปได้ที่จะสังเกตความเร็วซุปเปอร์ลูมินัลโดยไม่ละเมิดหลักการของทฤษฎีสัมพัทธภาพ
ในการเริ่มต้น ให้เรานึกถึงประเด็นหลักที่เกี่ยวข้องกับปัญหาความเร็วแสง
ประการแรก: เหตุใดจึงเป็นไปไม่ได้ (ภายใต้สภาวะปกติ) ที่จะเกินขีดจำกัดแสง เพราะจากนั้นกฎพื้นฐานของโลกของเราก็ถูกละเมิด - กฎแห่งเวรกรรมตามซึ่งผลไม่สามารถแซงหน้าสาเหตุได้ ไม่มีใครเคยสังเกตว่า ตัวอย่างเช่น หมีตกลงมาตายก่อน แล้วนักล่าถูกยิง ที่ความเร็วเกิน c ลำดับของเหตุการณ์จะกลับกัน เทปย้อนเวลาจะย้อนกลับ สามารถเห็นได้ง่ายจากการให้เหตุผลง่ายๆ ต่อไปนี้
สมมติว่าเราอยู่บนเรือปาฏิหาริย์แห่งจักรวาลลำหนึ่งที่เคลื่อนที่เร็วกว่าแสง จากนั้นเราจะค่อยๆ ไล่ตามแสงที่เปล่งออกมาจากแหล่งกำเนิดในเวลาก่อนหน้านี้และเร็วขึ้น อันดับแรก เราจะไล่ตามโฟตอนที่ปล่อยออกมา พูด เมื่อวาน จากนั้น - ปล่อยวันก่อนเมื่อวาน จากนั้น - หนึ่งสัปดาห์ หนึ่งเดือน หนึ่งปีที่แล้ว และอื่นๆ หากแหล่งกำเนิดแสงเป็นกระจกที่สะท้อนชีวิต เราจะได้เห็นเหตุการณ์ของเมื่อวานก่อน จากนั้นจึงเกิดเมื่อวานเป็นต้น เราสามารถเห็นได้ว่าชายชราคนหนึ่งที่ค่อยๆกลายเป็นชายวัยกลางคนจากนั้นก็กลายเป็นชายหนุ่มในวัยหนุ่มกลายเป็นเด็ก ... นั่นคือเวลาจะหันกลับมาเราจะย้ายจากปัจจุบันไปสู่ ที่ผ่านมา. เหตุและผลก็จะกลับกัน
แม้ว่าข้อโต้แย้งนี้จะเพิกเฉยต่อรายละเอียดทางเทคนิคของกระบวนการสังเกตแสงโดยสิ้นเชิง แต่จากมุมมองพื้นฐาน มันแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเหนือแสงจะนำไปสู่สถานการณ์ที่เป็นไปไม่ได้ในโลกของเรา อย่างไรก็ตาม ธรรมชาติได้กำหนดเงื่อนไขที่เข้มงวดยิ่งขึ้นไปอีก: ไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ไม่เพียง แต่ด้วยความเร็ว superluminal เท่านั้น แต่ยังเคลื่อนที่ด้วยความเร็วด้วย ความเร็วเท่ากันเบา - คุณสามารถเข้าใกล้ได้เท่านั้น จากทฤษฎีสัมพัทธภาพที่เพิ่มขึ้นในความเร็วของการเคลื่อนที่ สถานการณ์สามอย่างเกิดขึ้น: มวลของวัตถุที่เคลื่อนที่เพิ่มขึ้น ขนาดของวัตถุลดลงในทิศทางของการเคลื่อนไหว และระยะเวลาบนวัตถุนี้ช้าลง (จาก มุมมองของผู้สังเกตการณ์ "พักผ่อน" ภายนอก) ที่ความเร็วปกติ การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เล็กน้อยมาก แต่เมื่อเราเข้าใกล้ความเร็วของแสง พวกมันจะสังเกตเห็นได้ชัดเจนขึ้นเรื่อยๆ และในขีดจำกัด - ด้วยความเร็วเท่ากับ c - มวลจะมีขนาดใหญ่เป็นอนันต์ วัตถุจะสูญเสียขนาดไปโดยสิ้นเชิง ทิศทางของการเคลื่อนไหวและเวลาหยุดอยู่กับที่ ดังนั้นจึงไม่มีวัตถุใดที่สามารถเข้าถึงความเร็วแสงได้ มีเพียงแสงเท่านั้นที่มีความเร็วเช่นนี้! (และยังเป็นอนุภาคที่ "เจาะทะลุได้ทั้งหมด" - นิวทริโน ซึ่งเหมือนกับโฟตอน ไม่สามารถเคลื่อนที่ด้วยความเร็วต่ำกว่า c)
ตอนนี้เกี่ยวกับความเร็วในการส่งสัญญาณ ในที่นี้ เป็นการเหมาะสมที่จะใช้การแสดงแทนแสงในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า สัญญาณคืออะไร? นี่คือข้อมูลบางส่วนที่จะส่ง คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในอุดมคติคือไซนูซอยด์ที่ไม่มีที่สิ้นสุดซึ่งมีความถี่เพียงความถี่เดียวและไม่สามารถส่งข้อมูลใด ๆ ได้เพราะแต่ละช่วงเวลาของไซนัสนั้นซ้ำกับช่วงก่อนหน้าอย่างแน่นอน ความเร็วของการเคลื่อนที่ของเฟสของคลื่นไซน์ - ที่เรียกว่าความเร็วเฟส - สามารถในตัวกลางภายใต้เงื่อนไขบางประการเกินความเร็วของแสงในสุญญากาศ ไม่มีข้อจำกัดในที่นี้ เนื่องจากความเร็วเฟสไม่ใช่ความเร็วของสัญญาณ จึงยังไม่มีอยู่ ในการสร้างสัญญาณ คุณต้องสร้าง "เครื่องหมาย" บนคลื่น เครื่องหมายดังกล่าวสามารถเป็นได้ ตัวอย่างเช่น การเปลี่ยนแปลงในพารามิเตอร์คลื่นใดๆ เช่น แอมพลิจูด ความถี่ หรือเฟสเริ่มต้น แต่ทันทีที่มีการทำเครื่องหมาย คลื่นจะสูญเสียความเป็นไซนัส มันจะกลายเป็นมอดูเลต ซึ่งประกอบด้วยชุดของคลื่นไซน์ธรรมดาที่มีแอมพลิจูด ความถี่ และเฟสเริ่มต้นต่างกัน - กลุ่มของคลื่น ความเร็วของการเคลื่อนที่ของเครื่องหมายในคลื่นมอดูเลตคือความเร็วของสัญญาณ เมื่อแพร่กระจายในตัวกลาง ความเร็วนี้มักจะเกิดขึ้นพร้อมกับความเร็วของกลุ่มที่แสดงลักษณะการแพร่กระจายของกลุ่มคลื่นด้านบนโดยรวม (ดู "วิทยาศาสตร์และชีวิต" ฉบับที่ 2, 2000) ภายใต้สภาวะปกติ ความเร็วของกลุ่มและด้วยเหตุนี้ความเร็วของสัญญาณจึงน้อยกว่าความเร็วแสงในสุญญากาศ ไม่ใช่เรื่องบังเอิญที่ใช้นิพจน์ "ภายใต้สภาวะปกติ" ที่นี่ เพราะในบางกรณีความเร็วของกลุ่มอาจเกิน c หรือแม้กระทั่งสูญเสียความหมายไป แต่ก็ใช้ไม่ได้กับการแพร่กระจายสัญญาณ ใน SRT เป็นที่ยอมรับว่าไม่สามารถส่งสัญญาณด้วยความเร็วที่มากกว่า c
ทำไมถึงเป็นอย่างนั้น? เพราะอุปสรรคในการส่งสัญญาณใด ๆ ที่มีความเร็วมากกว่า c เป็นกฎแห่งเวรกรรมเดียวกัน ลองนึกภาพสถานการณ์ดังกล่าว ในบางจุด A ไฟแฟลช (เหตุการณ์ 1) เปิดอุปกรณ์ที่ส่งสัญญาณวิทยุบางจุด และที่จุดระยะไกล B ภายใต้การกระทำของสัญญาณวิทยุนี้ การระเบิดเกิดขึ้น (เหตุการณ์ 2) เป็นที่ชัดเจนว่าเหตุการณ์ที่ 1 (แฟลช) เป็นสาเหตุ และเหตุการณ์ที่ 2 (การระเบิด) เป็นผลกระทบที่เกิดขึ้นช้ากว่าสาเหตุ แต่ถ้าสัญญาณวิทยุแพร่กระจายด้วยความเร็ว superluminal ผู้สังเกตใกล้จุด B จะเห็นการระเบิดก่อน และหลังจากนั้น - แสงวาบที่มาถึงตัวเขาด้วยความเร็วแสงวาบ สาเหตุของการระเบิด กล่าวอีกนัยหนึ่งสำหรับผู้สังเกตรายนี้ เหตุการณ์ที่ 2 จะเกิดขึ้นก่อนเหตุการณ์ที่ 1 นั่นคือผลจะมาก่อนเหตุ
เป็นการเหมาะสมที่จะเน้นว่า "ข้อห้าม superluminal" ของทฤษฎีสัมพัทธภาพถูกกำหนดเฉพาะกับการเคลื่อนที่ของวัตถุและการส่งสัญญาณเท่านั้น ในหลาย ๆ สถานการณ์สามารถเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่าใดก็ได้ แต่จะเป็นการเคลื่อนที่ของวัตถุและสัญญาณที่ไม่ใช่วัตถุ ตัวอย่างเช่น ลองนึกภาพไม้บรรทัดที่ค่อนข้างยาวสองตัวนอนอยู่ในระนาบเดียวกัน อันหนึ่งอยู่ในแนวนอน และอีกอันตัดกันเป็นมุมเล็กๆ หากบรรทัดแรกเคลื่อนลง (ในทิศทางที่ระบุโดยลูกศร) ด้วยความเร็วสูง จุดตัดของเส้นสามารถกำหนดให้วิ่งได้เร็วตามอำเภอใจ แต่จุดนี้ไม่ใช่วัตถุ อีกตัวอย่างหนึ่ง: หากคุณใช้ไฟฉาย (หรือเช่น เลเซอร์ที่ให้ลำแสงแคบ) และอธิบายส่วนโค้งในอากาศอย่างรวดเร็ว ความเร็วเชิงเส้นของจุดไฟจะเพิ่มขึ้นตามระยะทางและในระยะทางที่มากพอ จะเกินค. จุดแสงจะเคลื่อนที่ระหว่างจุด A และ B ด้วยความเร็ว superluminal แต่จะไม่ใช่การส่งสัญญาณจาก A ไปยัง B เนื่องจากจุดแสงดังกล่าวไม่มีข้อมูลใดๆ เกี่ยวกับจุด A
ดูเหมือนว่าคำถามเกี่ยวกับความเร็ว superluminal ได้รับการแก้ไขแล้ว แต่ในยุค 60 ของศตวรรษที่ 20 นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีได้หยิบยกสมมติฐานของการมีอยู่ของอนุภาค superluminal ที่เรียกว่า tachyons อนุภาคเหล่านี้เป็นอนุภาคที่แปลกมาก: เป็นไปได้ในทางทฤษฎี แต่เพื่อหลีกเลี่ยงความขัดแย้งกับทฤษฎีสัมพัทธภาพ พวกมันต้องได้รับมวลพักในจินตภาพ มวลจินตภาพทางกายภาพไม่มีอยู่จริง มันเป็นนามธรรมทางคณิตศาสตร์ล้วนๆ อย่างไรก็ตามสิ่งนี้ไม่ได้ทำให้เกิดความกังวลมากนักเนื่องจาก tachyon ไม่สามารถพักได้ - มีอยู่ (ถ้ามีอยู่!) ที่ความเร็วเกินความเร็วแสงในสุญญากาศเท่านั้นและในกรณีนี้มวลของ tachyon กลายเป็นของจริง มีความคล้ายคลึงกับโฟตอนอยู่ที่นี่: โฟตอนมีมวลเหลือเป็นศูนย์ แต่นั่นก็หมายความว่าโฟตอนไม่สามารถหยุดนิ่งได้ - แสงไม่สามารถหยุดได้
สิ่งที่ยากที่สุดคือการประนีประนอมสมมติฐานแทคยอนกับกฎของเวรกรรมตามที่คาดไว้ ความพยายามในทิศทางนี้แม้ว่าจะค่อนข้างแยบยล แต่ก็ไม่ได้นำไปสู่ความสำเร็จที่ชัดเจน ไม่มีใครสามารถทดลองลงทะเบียน tachyons ได้เช่นกัน เป็นผลให้ความสนใจใน tachyons เนื่องจากอนุภาคมูลฐาน superluminal ค่อยๆจางหายไป
อย่างไรก็ตาม ในยุค 60 มีการค้นพบปรากฏการณ์หนึ่ง ซึ่งในตอนแรกทำให้นักฟิสิกส์สับสน มีคำอธิบายโดยละเอียดในบทความโดย A. N. Oraevsky "คลื่น Superluminal ในสื่อขยายสัญญาณ" (UFN No. 12, 1998) ในที่นี้ เราสรุปสาระสำคัญของเรื่องโดยสังเขปโดยอ้างถึงผู้อ่านที่สนใจรายละเอียดในบทความดังกล่าว
ไม่นานหลังจากการค้นพบเลเซอร์ - ในช่วงต้นยุค 60 - ปัญหาเกิดขึ้นจากการได้รับพัลส์แสงกำลังสูงระยะสั้น (ด้วยระยะเวลา 1 ns = 10-9 s) ในการทำเช่นนี้ ชีพจรเลเซอร์สั้น ๆ ถูกส่งผ่านเครื่องขยายสัญญาณควอนตัมแบบออปติคัล ชีพจรถูกแบ่งโดยกระจกแยกลำแสงออกเป็นสองส่วน หนึ่งในนั้นทรงพลังกว่าถูกส่งไปยังแอมพลิฟายเออร์และอีกอันแพร่กระจายในอากาศและทำหน้าที่เป็นพัลส์อ้างอิงซึ่งเป็นไปได้ที่จะเปรียบเทียบพัลส์ที่ผ่านแอมพลิฟายเออร์ พัลส์ทั้งสองถูกป้อนไปยังเครื่องตรวจจับแสง และสามารถสังเกตสัญญาณเอาท์พุตได้บนหน้าจอออสซิลโลสโคป คาดว่าพัลส์แสงที่ผ่านแอมพลิฟายเออร์จะมีความล่าช้าบ้างเมื่อเทียบกับพัลส์อ้างอิง นั่นคือความเร็วของการแพร่กระจายแสงในแอมพลิฟายเออร์จะน้อยกว่าในอากาศ อะไรคือความประหลาดใจของนักวิจัยเมื่อพวกเขาค้นพบว่าพัลส์แพร่กระจายผ่านแอมพลิฟายเออร์ด้วยความเร็วไม่เพียงมากกว่าในอากาศ แต่ยังมากกว่าความเร็วแสงในสุญญากาศหลายเท่า!
หลังจากฟื้นตัวจากการช็อกครั้งแรก นักฟิสิกส์ก็เริ่มมองหาสาเหตุของผลลัพธ์ที่คาดไม่ถึง ไม่มีใครสงสัยแม้แต่น้อยเกี่ยวกับหลักการของทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ และนี่คือสิ่งที่ช่วยในการค้นหาคำอธิบายที่ถูกต้องได้อย่างแม่นยำ: หากรักษาหลักการของ SRT ไว้ ก็ควรหาคำตอบในคุณสมบัติของตัวกลางกำลังขยาย .
โดยไม่ได้ลงรายละเอียดในที่นี้ เราเพียงชี้ให้เห็นว่าการวิเคราะห์โดยละเอียดของกลไกการทำงานของตัวกลางขยายสัญญาณได้ชี้แจงสถานการณ์อย่างสมบูรณ์แล้ว ประเด็นคือการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของโฟตอนในระหว่างการขยายพันธุ์ของพัลส์ - การเปลี่ยนแปลงเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของเกนของตัวกลางจนถึงค่าลบในระหว่างการผ่านของส่วนหลังของพัลส์เมื่อตัวกลางอยู่แล้ว ดูดซับพลังงานเพราะพลังงานสำรองของมันถูกใช้หมดแล้วเนื่องจากการถ่ายโอนไปยังพัลส์แสง การดูดซึมไม่ได้ทำให้เกิดการเพิ่มขึ้น แต่ลดแรงกระตุ้น และทำให้แรงกระตุ้นที่ด้านหน้าเพิ่มขึ้นและลดลงที่ด้านหลังของมัน ให้เราจินตนาการว่าเราสังเกตชีพจรโดยใช้เครื่องมือที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสงในตัวกลางของแอมพลิฟายเออร์ หากสื่อโปร่งใส เราจะเห็นแรงกระตุ้นที่หยุดนิ่งอยู่ในสถานะที่ไม่สามารถเคลื่อนไหวได้ ในตัวกลางซึ่งกระบวนการดังกล่าวเกิดขึ้น การเพิ่มความแข็งแกร่งของขอบนำและการอ่อนตัวของขอบต่อท้ายของพัลส์จะปรากฏต่อผู้สังเกตในลักษณะที่ตัวกลางเคลื่อนไปข้างหน้าอย่างที่เป็นอยู่ . แต่เนื่องจากอุปกรณ์ (ผู้สังเกตการณ์) เคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสงและแรงกระตุ้นจะแซง ดังนั้นความเร็วของแรงกระตุ้นจึงเกินความเร็วแสง! มันเป็นเอฟเฟกต์ที่ลงทะเบียนโดยผู้ทดลอง และที่นี่ไม่มีข้อขัดแย้งใดๆ กับทฤษฎีสัมพัทธภาพ เพียงแต่ว่ากระบวนการขยายเสียงนั้นทำให้ความเข้มข้นของโฟตอนที่ออกมาก่อนหน้านั้นมากกว่าที่ออกมาในภายหลัง ไม่ใช่โฟตอนที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว superluminal แต่เป็นซองจดหมายของพัลส์โดยเฉพาะอย่างยิ่งค่าสูงสุดของมันซึ่งสังเกตได้จากออสซิลโลสโคป
ดังนั้นในขณะที่สื่อทั่วไปมักมีแสงอ่อนลงและความเร็วลดลงซึ่งกำหนดโดยดัชนีการหักเหของแสงในสื่อเลเซอร์แบบแอคทีฟไม่เพียง แต่สังเกตการขยายของแสงเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการแพร่กระจายของพัลส์ด้วยความเร็ว superluminal
นักฟิสิกส์บางคนพยายามทดลองพิสูจน์การมีอยู่ของการเคลื่อนที่แบบซุปเปอร์ลูมินัลในเอฟเฟกต์อุโมงค์ ซึ่งเป็นหนึ่งในปรากฏการณ์ที่น่าทึ่งที่สุดในกลศาสตร์ควอนตัม ผลกระทบนี้ประกอบด้วยความจริงที่ว่าอนุภาคขนาดเล็ก (แม่นยำยิ่งขึ้นคือจุลภาคที่แสดงทั้งคุณสมบัติของอนุภาคและคุณสมบัติของคลื่นภายใต้สภาวะที่แตกต่างกัน) สามารถเจาะทะลุสิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้นได้ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เป็นไปไม่ได้เลย ใน กลศาสตร์คลาสสิก(ซึ่งเปรียบเหมือน: ลูกบอลที่โยนไปที่ผนังจะจบลงที่อีกด้านหนึ่งของกำแพงหรือการเคลื่อนที่เป็นคลื่นที่มอบให้กับเชือกที่ผูกติดอยู่กับผนังจะถูกส่งไปยังเชือกที่ผูกติดกับผนังอีกด้านหนึ่ง ด้านข้าง). สาระสำคัญของเอฟเฟกต์อุโมงค์ในกลศาสตร์ควอนตัมมีดังนี้ หากไมโครออบเจ็กต์ที่มีพลังงานบางอย่างพบระหว่างทางไปยังพื้นที่ที่มีพลังงานศักย์เกินพลังงานของไมโครออบเจ็กต์ พื้นที่นี้เป็นอุปสรรคสำหรับมัน ซึ่งความสูงจะพิจารณาจากความต่างของพลังงาน แต่ไมโครอ็อบเจ็กต์ "รั่ว" ทะลุแนวกั้น! ความเป็นไปได้นี้มอบให้เขาโดยความสัมพันธ์ที่ไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์กซึ่งเป็นที่รู้จักดีซึ่งเขียนขึ้นสำหรับพลังงานและเวลาปฏิสัมพันธ์ หากปฏิสัมพันธ์ของจุลภาคกับสิ่งกีดขวางเกิดขึ้นในช่วงเวลาที่แน่นอนเพียงพอ ในทางกลับกัน พลังงานของวัตถุขนาดเล็กจะมีลักษณะเป็นความไม่แน่นอน และหากความไม่แน่นอนนี้อยู่ที่ลำดับความสูงของสิ่งกีดขวาง พลังงานของจุลภาคก็จะสิ้นสุดลง ให้เป็นอุปสรรคที่ผ่านไม่ได้สำหรับไมโครอ็อบเจ็กต์ เป็นอัตราการเจาะทะลุสิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้นซึ่งกลายเป็นหัวข้อของการวิจัยโดยนักฟิสิกส์จำนวนหนึ่งซึ่งเชื่อว่าสามารถเกินค.
ในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2541 ได้มีการจัดการประชุมวิชาการระดับนานาชาติเกี่ยวกับปัญหาของการเคลื่อนที่แบบ superluminal ในเมืองโคโลญ ซึ่งได้มีการหารือเกี่ยวกับผลลัพธ์ที่ได้จากห้องปฏิบัติการสี่แห่ง - ในเบิร์กลีย์ เวียนนา โคโลญจน์ และฟลอเรนซ์
และในที่สุด ในปี 2000 มีรายงานการทดลองใหม่สองครั้งซึ่งผลของการขยายพันธุ์ superluminal ปรากฏขึ้น หนึ่งในนั้นดำเนินการโดย Lijun Wong และเพื่อนร่วมงานที่สถาบันวิจัยในพรินซ์ตัน (สหรัฐอเมริกา) ผลลัพธ์ของเขาคือพัลส์แสงที่เข้าสู่ห้องที่เต็มไปด้วยไอซีเซียมจะเพิ่มความเร็ว 300 เท่า ปรากฎว่าส่วนหลักของชีพจรออกจากผนังด้านไกลของห้องก่อนที่ชีพจรจะเข้าสู่ห้องผ่านผนังด้านหน้า สถานการณ์ดังกล่าวไม่เพียงขัดแย้งกับสามัญสำนึกเท่านั้น แต่ในสาระสำคัญคือทฤษฎีสัมพัทธภาพด้วย
รายงานของ L. Wong ได้กระตุ้นการอภิปรายอย่างเข้มข้นในหมู่นักฟิสิกส์ ซึ่งส่วนใหญ่ไม่ต้องการเห็นผลลัพธ์ที่ได้รับการละเมิดหลักการสัมพัทธภาพ พวกเขาเชื่อว่าความท้าทายคือการอธิบายการทดลองนี้อย่างถูกต้อง
ในการทดลองของ L. Wong ชีพจรของแสงที่เข้าสู่ห้องด้วยไอซีเซียมมีระยะเวลาประมาณ 3 μs อะตอมของซีเซียมสามารถอยู่ในสถานะทางกลของควอนตัมที่เป็นไปได้สิบหกสถานะซึ่งเรียกว่า "ระดับย่อยแม่เหล็กไฮเปอร์ไฟน์สถานะพื้นดิน" การใช้การปั๊มด้วยแสงเลเซอร์ทำให้อะตอมเกือบทั้งหมดถูกนำเข้าสู่สถานะหนึ่งในสิบหกสถานะนี้เท่านั้น ซึ่งสอดคล้องกับเกือบ ศูนย์สัมบูรณ์อุณหภูมิในระดับเคลวิน (-273.15 ° C) ความยาวของห้องซีเซียมคือ 6 เซนติเมตร ในสุญญากาศ แสงเดินทางได้ 6 เซนติเมตรใน 0.2 ns จากการวัดแสดงให้เห็นว่าพัลส์แสงผ่านห้องที่มีซีเซียมในเวลา 62 ns สั้นกว่าในสุญญากาศ กล่าวอีกนัยหนึ่ง เวลาขนส่งของพัลส์ผ่านสื่อซีเซียมมีเครื่องหมาย "ลบ"! แน่นอน ถ้าเราลบ 62 ns จาก 0.2 ns เราจะได้เวลา "ลบ" "ความล่าช้าเชิงลบ" ในตัวกลางนี้ ซึ่งเป็นการกระโดดข้ามเวลาที่ไม่สามารถเข้าใจได้ เท่ากับเวลาที่ชีพจรจะทำให้ 310 ผ่านเข้าไปในห้องในสุญญากาศ ผลที่ตามมาของ "การย้อนเวลา" นี้คือแรงกระตุ้นที่ออกจากห้องสามารถเคลื่อนออกจากห้องได้ 19 เมตรก่อนที่แรงกระตุ้นที่เข้ามาจะไปถึงผนังใกล้ห้อง จะอธิบายสถานการณ์ที่เหลือเชื่อเช่นนี้ได้อย่างไร (เว้นแต่จะไม่ต้องสงสัยเลยเกี่ยวกับความบริสุทธิ์ของการทดลอง)
ตัดสินโดยการอภิปรายที่คลี่คลายแล้ว ยังไม่พบคำอธิบายที่แน่นอน แต่ไม่ต้องสงสัยเลยว่าคุณสมบัติการกระจายตัวที่ผิดปกติของตัวกลางมีบทบาทที่นี่: ไอซีเซียมซึ่งประกอบด้วยอะตอมที่ถูกกระตุ้นด้วยแสงเลเซอร์เป็นสื่อที่มี การกระจายตัวที่ผิดปกติ ให้เราจำสั้น ๆ ว่ามันคืออะไร
การกระจายตัวของสารคือการพึ่งพาเฟส (ปกติ) ดัชนีการหักเหของแสง n ต่อความยาวคลื่นของแสง ล. ด้วยการกระจายตัวแบบปกติ ดัชนีการหักเหของแสงจะเพิ่มขึ้นตามความยาวคลื่นที่ลดลง ซึ่งเป็นกรณีในแก้ว น้ำ อากาศ และสารอื่นๆ ทั้งหมดที่โปร่งใสต่อแสง ในสารที่ดูดกลืนแสงอย่างแรง ดัชนีการหักเหของแสงจะกลับด้านเมื่อความยาวคลื่นเปลี่ยนแปลงและชันขึ้นมาก โดยมีค่า l ลดลง (ความถี่เพิ่มขึ้น w) ดัชนีการหักเหของแสงจะลดลงอย่างรวดเร็วและในช่วงความยาวคลื่นบางช่วงจะน้อยลง กว่าเอกภาพ (ความเร็วเฟส Vf > s ) นี่คือการกระจายตัวที่ผิดปกติซึ่งรูปแบบของการแพร่กระจายของแสงในสารเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรง ความเร็วของกลุ่ม Vgr จะมากกว่าความเร็วเฟสของคลื่น และอาจเกินความเร็วของแสงในสุญญากาศ (และกลายเป็นลบด้วย) แอล หว่องชี้ให้เห็นถึงเหตุการณ์นี้ว่าเป็นเหตุผลที่อยู่เบื้องหลังความเป็นไปได้ในการอธิบายผลการทดลองของเขา อย่างไรก็ตาม ควรสังเกตว่าเงื่อนไข Vgr > c เป็นทางการอย่างหมดจด เนื่องจากแนวคิดของความเร็วของกลุ่มถูกนำมาใช้สำหรับกรณีของการกระจายขนาดเล็ก (ปกติ) สำหรับสื่อโปร่งใส เมื่อกลุ่มของคลื่นแทบไม่เปลี่ยนรูปร่างในระหว่าง การขยายพันธุ์ อย่างไรก็ตาม ในบริเวณที่มีการกระจายตัวผิดปกติ ชีพจรของแสงจะเปลี่ยนรูปอย่างรวดเร็ว และแนวคิดเรื่องความเร็วของกลุ่มจะสูญเสียความหมายไป ในกรณีนี้ แนวคิดของความเร็วของสัญญาณและความเร็วการแพร่กระจายของพลังงานถูกนำมาใช้ ซึ่งในตัวกลางโปร่งใสตรงกับความเร็วของกลุ่ม ในขณะที่สื่อที่มีการดูดกลืนจะยังคงน้อยกว่าความเร็วของแสงในสุญญากาศ แต่สิ่งที่น่าสนใจเกี่ยวกับการทดลองของ Wong ก็คือ ชีพจรเบา ๆ ที่เคลื่อนผ่านตัวกลางที่มีการกระจายตัวแบบผิดปกติ ไม่ทำให้เสียรูป โดยยังคงรูปทรงไว้ได้อย่างแม่นยำ! และสอดคล้องกับสมมติฐานที่ว่าแรงกระตุ้นแพร่กระจายด้วยความเร็วของกลุ่ม แต่ถ้าเป็นเช่นนั้น ปรากฎว่าไม่มีการดูดซับในตัวกลาง แม้ว่าการแพร่กระจายที่ผิดปกติของตัวกลางเกิดจากการดูดกลืนอย่างแม่นยำ! หว่องเองตระหนักดีว่ายังคงมีหลายอย่างไม่ชัดเจน เชื่อว่าสิ่งที่เกิดขึ้นในการตั้งค่าการทดลองของเขาสามารถอธิบายได้อย่างชัดเจนเป็นการประมาณในครั้งแรกดังนี้
พัลส์แสงประกอบด้วยส่วนประกอบหลายอย่างที่มีความยาวคลื่น (ความถี่) ต่างกัน รูปแสดงสามองค์ประกอบเหล่านี้ (คลื่น 1-3) เมื่อถึงจุดหนึ่ง คลื่นทั้งสามจะอยู่ในเฟส (สูงสุดตรงกัน); ที่นี่พวกเขาเพิ่มเสริมซึ่งกันและกันและสร้างแรงกระตุ้น เมื่อคลื่นแพร่กระจายออกไปในอวกาศมากขึ้น คลื่นจะออกจากเฟสและทำให้ "ดับ" ซึ่งกันและกัน
ในบริเวณที่มีการกระจายตัวผิดปกติ (ภายในเซลล์ซีเซียม) คลื่นที่สั้นกว่า (คลื่น 1) จะยาวขึ้น ในทางกลับกัน คลื่นที่ยาวที่สุดในสาม (คลื่น 3) จะกลายเป็นคลื่นที่สั้นที่สุด
ดังนั้นเฟสของคลื่นก็เปลี่ยนไปตามไปด้วย เมื่อคลื่นผ่านเซลล์ซีเซียม หน้าคลื่นของคลื่นจะกลับคืนมา เมื่อผ่านการปรับเฟสที่ผิดปกติในสารที่มีการกระจายตัวผิดปกติ คลื่นทั้งสามที่พิจารณาแล้วพบว่าตัวเองอยู่ในเฟสอีกครั้งในบางจุด ที่นี่พวกมันรวมกันอีกครั้งและสร้างพัลส์ที่มีรูปร่างเหมือนกันทุกประการกับที่เข้าสู่ตัวกลางซีเซียม
โดยทั่วไปแล้วในอากาศและในตัวกลางโปร่งใสที่กระจายตัวตามปกติ พัลส์แสงไม่สามารถคงรูปร่างของมันไว้ได้อย่างแม่นยำเมื่อแพร่กระจายไปในระยะไกล นั่นคือ ส่วนประกอบทั้งหมดไม่สามารถอยู่ในเฟสที่จุดห่างไกลใดๆ ตามเส้นทางการแพร่กระจาย และภายใต้สภาวะปกติ แสงชีพจรที่จุดห่างไกลดังกล่าวจะปรากฏขึ้นหลังจากผ่านไประยะหนึ่ง อย่างไรก็ตาม เนื่องจากคุณสมบัติผิดปกติของสื่อที่ใช้ในการทดลอง พัลส์ที่จุดระยะไกลจึงถูกแบ่งเฟสในลักษณะเดียวกับเมื่อเข้าสู่สื่อนี้ ดังนั้นพัลส์ของแสงจึงมีพฤติกรรมราวกับว่ามีการหน่วงเวลาเชิงลบระหว่างทางไปยังจุดที่ห่างไกล นั่นคือมันจะมาถึงในไม่ช้านี้ แต่เร็วกว่าที่มันจะผ่านตัวกลาง!
นักฟิสิกส์ส่วนใหญ่มีแนวโน้มที่จะเชื่อมโยงผลลัพธ์นี้กับการปรากฏตัวของสารตั้งต้นที่มีความเข้มต่ำในตัวกลางที่กระจายตัวของห้อง ความจริงก็คือในการสลายตัวของสเปกตรัมของพัลส์ สเปกตรัมประกอบด้วยส่วนประกอบของความถี่สูงตามอำเภอใจที่มีแอมพลิจูดเล็กน้อย ซึ่งเรียกว่าสารตั้งต้น ซึ่งอยู่ข้างหน้า "ส่วนหลัก" ของพัลส์ ธรรมชาติของการก่อตั้งและรูปแบบของสารตั้งต้นขึ้นอยู่กับกฎการกระจายตัวในตัวกลาง ด้วยเหตุนี้ ลำดับเหตุการณ์ในการทดลองของ Wong จึงเสนอให้ตีความดังนี้ คลื่นที่เข้ามา "ยืด" ลางสังหรณ์ข้างหน้าตัวเองเข้าหากล้อง ก่อนที่จุดสูงสุดของคลื่นที่เข้ามากระทบกับผนังใกล้ของห้อง สารตั้งต้นจะเริ่มต้นการปรากฏตัวของชีพจรในห้อง ซึ่งไปถึงผนังด้านไกลและสะท้อนออกมาจากมัน ก่อตัวเป็น "คลื่นย้อนกลับ" คลื่นนี้แผ่ขยายเร็วกว่าค 300 เท่าไปถึงกำแพงใกล้และพบกับคลื่นที่เข้ามา จุดสูงสุดของคลื่นลูกหนึ่งมาบรรจบกับคลื่นอีกลูกหนึ่ง พวกมันจะตัดกันและไม่มีอะไรเหลืออยู่ ปรากฎว่าคลื่นที่เข้ามา "คืนหนี้" ให้กับอะตอมซีเซียมซึ่ง "ยืม" พลังงานไปที่ปลายอีกด้านหนึ่งของห้อง ใครก็ตามที่สังเกตเพียงจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของการทดลองจะเห็นเพียงชีพจรของแสงที่ "กระโดด" ไปข้างหน้าทันเวลาซึ่งเคลื่อนที่เร็วกว่าค
แอล หว่องเชื่อว่าการทดลองของเขาไม่สอดคล้องกับทฤษฎีสัมพัทธภาพ เขาเชื่อว่าคำกล่าวเกี่ยวกับความเร็วเหนือแสงที่ไม่สามารถบรรลุได้นั้นใช้ได้กับวัตถุที่มีมวลพักเท่านั้น แสงสามารถแสดงได้ทั้งในรูปของคลื่น ซึ่งโดยทั่วไปแนวคิดเรื่องมวลไม่สามารถนำมาใช้ได้ หรืออยู่ในรูปของโฟตอนที่มีมวลนิ่งดังที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่ามีค่าเท่ากับศูนย์ ดังนั้นความเร็วแสงในสุญญากาศจึงไม่มีขีดจำกัด อย่างไรก็ตาม Wong ยอมรับว่าผลกระทบที่เขาค้นพบทำให้ไม่สามารถส่งข้อมูลได้เร็วกว่าค
P. Milonni นักฟิสิกส์จากห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Los Alamos ในสหรัฐอเมริกากล่าวว่า "ข้อมูลนี้มีอยู่แล้วในระดับแนวหน้าของแรงกระตุ้น
นักฟิสิกส์ส่วนใหญ่เชื่อว่า งานใหม่ไม่ได้จัดการระเบิดทำลายล้างเพื่อ หลักการพื้นฐาน. แต่ไม่ใช่นักฟิสิกส์ทุกคนที่เชื่อว่าปัญหาได้รับการแก้ไขแล้ว ศาสตราจารย์ A. Ranfagni จากทีมวิจัยชาวอิตาลีที่ทำการทดลองที่น่าสนใจอีกเรื่องหนึ่งในปี 2000 กล่าวว่าคำถามนี้ยังคงเปิดอยู่ การทดลองนี้ดำเนินการโดย Daniel Mugnai, Anedio Ranfagni และ Rocco Ruggeri พบว่าคลื่นวิทยุแบบคลื่นเซนติเมตรแพร่กระจายในอากาศปกติด้วยความเร็วที่เร็วกว่า c ถึง 25%
โดยสรุปเราสามารถพูดได้ดังต่อไปนี้
ผลงาน ปีที่ผ่านมาแสดงว่าภายใต้เงื่อนไขบางประการ ความเร็วเหนือแสงอาจเกิดขึ้นได้จริง แต่สิ่งที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว superluminal คืออะไร? ทฤษฎีสัมพัทธภาพดังที่ได้กล่าวไปแล้วห้ามความเร็วดังกล่าวสำหรับวัตถุและสำหรับข้อมูลที่มีสัญญาณ อย่างไรก็ตาม นักวิจัยบางคนพยายามที่จะแสดงให้เห็นการเอาชนะอุปสรรคแสงโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับสัญญาณ สาเหตุของสิ่งนี้อยู่ในความจริงที่ว่าในทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษนั้นไม่มีเหตุผลทางคณิตศาสตร์ที่เข้มงวด (ตามสมการของแมกซ์เวลล์สำหรับสนามแม่เหล็กไฟฟ้า) สำหรับความเป็นไปไม่ได้ในการส่งสัญญาณที่ความเร็วมากกว่าค ความเป็นไปไม่ได้ดังกล่าวใน SRT เกิดขึ้น อาจกล่าวได้ว่าในทางคณิตศาสตร์ล้วนๆ ตามสูตรของ Einstein สำหรับการบวกความเร็ว แต่ในวิธีพื้นฐาน สิ่งนี้ได้รับการยืนยันโดยหลักการของเวรกรรม ไอน์สไตน์เองเมื่อพิจารณาถึงคำถามของการส่งสัญญาณ superluminal เขียนว่าในกรณีนี้ "... เราถูกบังคับให้พิจารณากลไกการส่งสัญญาณที่เป็นไปได้เมื่อใช้ซึ่งการกระทำที่ประสบความสำเร็จนำหน้าสาเหตุ แต่ถึงแม้จะเป็นผลจากตรรกะล้วนๆ ในความคิดของฉันไม่มีความขัดแย้ง อย่างไรก็ตาม มุมมองนั้นขัดแย้งกับลักษณะของประสบการณ์ทั้งหมดของเราจนถึงขนาดที่ความเป็นไปไม่ได้ของสมมติฐาน V > c ดูเหมือนจะได้รับการพิสูจน์อย่างเพียงพอแล้ว หลักการของเวรกรรมเป็นรากฐานที่สำคัญที่รองรับความเป็นไปไม่ได้ของสัญญาณ superluminal และเห็นได้ชัดว่าการค้นหาสัญญาณ superluminal ทั้งหมดจะสะดุดกับหินก้อนนี้โดยไม่มีข้อยกเว้นไม่ว่าผู้ทดลองจะต้องการตรวจจับสัญญาณดังกล่าวมากน้อยเพียงใดเพราะนั่นคือธรรมชาติของโลกของเรา
แต่ถึงกระนั้น ลองจินตนาการว่าคณิตศาสตร์ของสัมพัทธภาพจะยังคงทำงานด้วยความเร็ว superluminal ซึ่งหมายความว่าตามทฤษฎีแล้ว เรายังสามารถค้นหาได้ว่าจะเกิดอะไรขึ้นหากร่างกายเกิดขึ้นเร็วกว่าความเร็วแสง
ลองนึกภาพสอง ยานอวกาศมุ่งหน้าจากโลกไปสู่ดาวฤกษ์ซึ่งอยู่ห่างจากโลกของเรา 100 ปีแสง เรือลำแรกออกจากโลกด้วยความเร็ว 50% ของความเร็วแสง ดังนั้นจะใช้เวลา 200 ปีในการเดินทางให้เสร็จสิ้น เรือลำที่สองที่ติดตั้งไดรฟ์วาร์ปสมมุติจะออกเดินทางด้วยความเร็วแสง 200% แต่ 100 ปีหลังจากเรือลำแรก อะไรจะเกิดขึ้น?
ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพ คำตอบที่ถูกต้องส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับมุมมองของผู้สังเกต จากโลก ดูเหมือนว่าเรือลำแรกเดินทางเป็นระยะทางไกลพอสมควรก่อนที่จะถูกเรือลำที่สองแซงหน้า ซึ่งเคลื่อนที่เร็วขึ้นสี่เท่า แต่จากมุมมองของผู้คนบนเรือลำแรก ทุกอย่างแตกต่างกันเล็กน้อย
เรือลำที่ 2 กำลังเคลื่อนที่เร็วกว่าแสง ซึ่งหมายความว่าสามารถวิ่งเร็วกว่าแสงที่ปล่อยออกมา สิ่งนี้นำไปสู่ "คลื่นแสง" ชนิดหนึ่ง (คล้ายกับเสียง มีเพียงคลื่นแสงเท่านั้นที่สั่นสะเทือนที่นี่แทนการสั่นสะเทือนของอากาศ) ซึ่งก่อให้เกิดเอฟเฟกต์ที่น่าสนใจหลายประการ จำได้ว่าแสงจากเรือลำที่ 2 เคลื่อนที่ช้ากว่าตัวเรือเอง ผลลัพธ์จะเป็นภาพสองเท่า กล่าวอีกนัยหนึ่ง ในตอนแรกลูกเรือของเรือลำที่ 1 จะเห็นว่าเรือลำที่สองปรากฏขึ้นข้างๆ ราวกับว่าไม่มีที่ไหนเลย จากนั้นแสงจากเรือลำที่สองจะไปถึงเรือลำแรกด้วยความล่าช้าเล็กน้อย และผลลัพธ์จะเป็นสำเนาที่มองเห็นได้ซึ่งจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกันโดยมีความล่าช้าเล็กน้อย
สิ่งที่คล้ายกันสามารถเห็นได้ในเกมคอมพิวเตอร์เมื่อเอ็นจิ้นโหลดโมเดลและอัลกอริธึมที่จุดสิ้นสุดของการเคลื่อนไหวเร็วกว่าที่แอนิเมชั่นการเคลื่อนไหวเองจะสิ้นสุด ดังนั้นจึงมีหลายเทคเกิดขึ้น นี่อาจเป็นสาเหตุที่จิตสำนึกของเราไม่รับรู้ลักษณะสมมติของจักรวาลที่วัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงมาก บางทีนี่อาจเป็นวิธีที่ดีที่สุด
ป.ล. ... แต่ในตัวอย่างที่แล้ว ฉันไม่เข้าใจอะไรบางอย่าง เหตุใดตำแหน่งที่แท้จริงของเรือจึงสัมพันธ์กับ "แสงที่ปล่อยออกมาจากมัน" แม้ว่าพวกเขาจะเห็นเขาผิดที่ แต่ในความเป็นจริง เขาจะแซงเรือลำแรก!
แหล่งที่มา