Что быстрее свет или радиоволны
Новости 2.0 — новостной сайт нового формата. Вы сами выбираете интересные и актуальные темы. Самые лучшие попадают на главную страницу.
Ученые заставили двигаться радиоволны быстрее скорости света, это позволит создавать сотовые телефоны нового поколения.
Ученый Национальной лаборатории в Лос Аламосе Джон Синглтон (John Singleton) создал прибор который настолько сильно портит радиоволны, что они в конце концов начинают двигаться быстрее скорости света.
Поляризационный синхротрон объединяет волны с быстровращающимся магнитным полем и полученный результат мог бы объяснить почему пульсары (суперплотные вращающиеся звезды) излучают настолько мощные сигналы. Этот феномен озадачивает многих ученых.
Одно из возможных использований быстрых радиоволн, которые упакованы в очень мощные волны размером с кончик карандаша, может быть создание нового поколения сотовых телефонов, которые могут передавать данные напрямую на спутник, а не базовые станции как сейчас.
Добавил ramelito 30 Июня 2009
проблема (4)
Комментарии участников:
comander, 30 Июня 2009 , url
похоже на очередной Perpetuum Mobile
SKYnv, 30 Июня 2009 , url
еще в 87 году были зафиксированы части одной радиоструктуры которая двигалась быстрее скорости света. За небольшое вознаграждение могу нарыть эту статью у себя и перепечатать тут ))
ramelito, 30 Июня 2009 , url
чем хотите вознаградится?
SKYnv, 30 Июня 2009 , url
местная валюта конечно, прост книгу в которой статься находится я помню, а где она у меня лежит помню смутно ))) ремонт…
ramelito, 30 Июня 2009 , url
я отсыплю за достойный труд) сколько?
SKYnv, 30 Июня 2009 , url
книгу отыскал, чуть позже найду и статью в ней. Будет комментарием тут. А скок не жалко будет ),
ramelito, 30 Июня 2009 , url
удвою то уже у вас есть
comander, 30 Июня 2009 , url
50 Ньюсов. только если она будет оформлена а не просто перепощена
SKYnv, 30 Июня 2009 , url
как комментарий сделаю тут, потому как новость сильно не свежая ;)))
cleric-veter.livejournal.com, 30 Июня 2009 , url
да хрен там)) основная суть статьи не в новых сотовых телефонах, а в том. что энштейн был не прав и они на практике опровергли теорию относительности)))) слава великим ученым. кстати, это случайно не британские ученые были.
p.s.: пипец, кто такие утки печатает.
aspect.myopenid.com, 30 Июня 2009 , url
луркайте фазовую скорость ru.wikipedia.org/wiki/Фазовая_скорость
«Поскольку фазовая скорость не является скоростью движения физического объекта, в определённых случаях она может превышать скорость света.»
blogman, 30 Июня 2009 , url
в очень мощные волны размером с кончик карандаша, может быть создание нового поколения сотовых телефонов, которые могут передавать данные напрямую на спутник
мозг при этом сразу разрушается или через несколько дней?
nettakogo, 30 Июня 2009 , url
он, не разрушается — а аккуратно телепортируется;)
Dreammaker, 30 Июня 2009 , url
alchi7, 30 Июня 2009 , url
может быть создание нового поколения сотовых телефонов, которые могут передавать данные напрямую на спутник, а не базовые станции как сейчас.
А на фига СОТОВЫМ телефоном передавать чето на спутник. Ладно бы на другой телефон, чтоб бесплатно общаться 🙂 Только для этого скорость света превышать не нужно, а повышать мощность.
tiglaf_palisar, 30 Июня 2009 , url
Это чтобы звонить в прошлое.
comander, 30 Июня 2009 , url
что это за страх на аватаре?
tiglaf_palisar, 1 Июля 2009 , url
Это не страх. Хотя кому-то ещё какой…
comander, 1 Июля 2009 , url
судя по бижутерии это баба.
у вас раздвоение? 🙂
Blush, 30 Июня 2009 , url
Весьма сомнительная новость.
Beast, 30 Июня 2009 , url
создал прибор который настолько сильно портит радиоволны, что они в конце концов начинают двигаться быстрее скорости света.
этапять 🙂 Может, ВАЗ все-таки создаст самый лучший в мире автомобиль? Ведь они этим методом пользуются, правда ведь?
SKYnv, 30 Июня 2009 , url
На эту тему информации много, но я привел ту что дополняет заметку и показывает ее дальнейшее развитие.
исходная заметка в книге 1994 года выпуска(досталась мне из рук зауча как самому умному ребенку 🙂 )
До недавнего времени считалось, что предельной скоростью распространения любых физических взаимодействий является скорость света. Выше скорости перемещения, равной 299 792 458 м/с, с какой распространяется свет в вакууме, по мнению специалистов, в природе не должно быть. Это вытекает из теории относительности Эйнштейна. Правда, в последнее время все чаще стали заявлять многие престижные научные центры о существовании в мировом пространстве сверхсветовых движений. Впервые сверхсветовые данные удалось получить американским астрофизикам Р. Уолкеру и Дж. М. Бенсону в 1987 году. При наблюдении за радиоисточником ЗС 120, расположенным на значительном расстоянии от ядра Галактики, эти исследователи зафиксировали скорости перемещения отдельных элементов радиоструктуры, превышающие скорость света. Тщательный анализ комбинированной радиокарты источника ЗС 120 дал значение линейной скорости 3,7±1,2 от скорости света. Большими значениями скоростей движения ученые еще не оперировали.
Дальнейшая обработка этих данных привела к развитию нижеприведённых теорий.
Скорость релятивистских струй поперёк луча зрения
При наблюдении перемещения релятивистской струи на небесной сфере может возникнуть иллюзия движения со сверхсветовой скоростью. Однако, для объяснения этого эффекта нет нужды сомневаться в основах теории относительности.
Первое теоретическое обоснование этого явления было дано английским астрофизиком Мартином Рисом в 1966 г. Представим, что имеется выброс (струя) вещества из центра некоторого источника, движущийся с некоторой достаточно большой (но естественно, досветовой) скоростью под тупым углом к лучу зрения (т.е. более или менее в сторону наблюдателя). Для простоты, будем считать центр объекта неподвижным относительно наблюдателя. Принимаемый сигнал от более близких к наблюдателю частей струи испускается в более поздние моменты времени, по сравнению с сигналом из неподвижного центра. Следовательно, измеряемая наблюдателем проекция скорости на картинную плоскость (то есть плоскость перпендикулярную к лучу зрения) будет больше скорости, вычисляемой когда ближняя часть струи и центр наблюдаются в один и тот же момент времени. При особенно удачной ориентации (А именно, в том случае, когда линия выброса струи перпендикулярна лучу зрения в системе отсчёта струи, а не центра объекта и наблюдателя. Говоря строго, должны быть перпендикулярны две пространственно-временные плоскости, проходящие через мировую линию струи: одна включающая центр объекта, а вторая — наблюдателя.) видимая скорость становится в (Лоренц-фактор) раз больше истинной скорости движения v. В ряде случаев наблюдается Лоренц-фактор порядка 10. Сверхсветовые источники, таким образом, являются доказательством существования релятивистских выбросов из ядер галактик и квазаров. Наблюдения методом сверхдальней радиоинтерферометрии показали, что сверхсветовое движение компонент очень типично для этих объектов.
В начале 1994 г. Мирабель и Родригес по наблюдениям на радиотелескопе VLA открыли релятивистсике выбросы от жесткого рентгеновского транзиентного источника GRS 1915+105. После мощной рентгеновской вспышки, во время которой светимость составляла 10^5 cветимостей Солнца, в источнике образовалась пара расширяющихся радиопятен разной интенсивности. Если предположить, что пятна соответствуют двум симметрично направленным струям, по их относительной яркости и видимому движению можно получить оценку истинной скорости и найти верхний предел расстояния до источника. Оно оказалось равным 13.7 кпс, а нижний предел на скорость движения около 0.323 c. К сожалению, источник находится в плоскости галактик и поглощение в оптике достигает 20 звездных величин, так что невозможно независимо проверить расстояние до него традиционными оптическими методами. Определение расстояния в 12.5 кпс было сделано по нейтральному водороду, а скорость движения струи оказалась равной 0.92 c при угле наклона к лучу зрения в 70. Таким образом, в Галактике существует целый ряд «мини-квазаров», активность которых связна, по-видимому, с процессами сверхкритической аккреции на нейтронную звезду или черную дыру звездной массы в центре тесной двойной системы на поздних стадиях эволюции.
Дальнейшее изучение релятивистских струй
При самых первых попытках объяснения сверхсветового движения с помощью релятивистского направленного потока частиц возникло осложнение: удивительно большая доля компактных источников показывала сверхсветовое движение, в том время как на основании простых геометрических доводов получалось, что только несколько процентов таких объектов должно быть случайно ориентировано почти вдоль линии зрения. Присутствие симметричных протяжённых радиокомпонент предполагало, что они обеспечивались энергией от центрального источника двух симметричных лучей. Но трудно сравнить светимость приближающейся и удаляющейся (или даже стационарной) компонент. Это очевидное различие обычно обсуждается в контексте модели с двойным истечением, когда излучение из ядра рассматривается как стационарная точка, где приближающийся релятивистский поток становится непрозрачным. Сверхсветовое движение наблюдается между этой стационарной точкой в сопле и движущимися волновыми фронтами или другими неоднородностями в выходящем релятивистском потоке.
Так называемые унифицированные модели, которые интерпретируют разнообразие наблюдаемых свойств как простые геометрические эффекты, оказались лишь частично успешными. В своей простейшей форме модели релятивистского прохождения лучей объясняют наблюдаемые отношения между кажущейся скоростью и допплеровским усилением светимости. Обсуждение сосредоточилось на природе объектов вне струи или родительской популяции. Считали, что радиогромкие квазары — это допплеровски усиленное подмножество гораздо большего числа оптически наблюдаемых квазаров, а в работе компактные источники рассматриваются как допплеровски усиленные компоненты протяженных радиоисточников. Однако тщательные наблюдения радиоядер и выбросов не совместимы полностью с эффектами, ожидаемыми по простым моделям релятивистского выброса.
Компактные сверхсветовые выбросы всегда следуют в том же самом направлении, что и более протяженные выбросы, включая, в некоторых случаях (напр., ЗС 273 и M87), оптические выбросы. Таким образом, для толкования появления компактных выбросов, с одной стороны, как результата различного допплеровского усиления двустороннего по природе своей релятивистского потока, очевидно, необходимо, чтобы крупномасштабные струи тоже двигались с релятивистской скоростью. Это выглядело бы весьма странным, так как трудно представить, как релятивистский поток может продолжать движение без изменений до нескольких килопарсек в сторону от центра движения. Однако измерения фарадеевского вращения плоскости поляризации разных деталей протяженных радиоисточников показывают, что наименьшее вращение наблюдается со стороны с выбросом, как и предполагалось, если струя видна только на ближайшей стороне за счет дифференциального допплеровского усиления.
Имеется также в радиогалактике ЗС 120 более прямое наблюдательное подтверждение того, что релятивистский поток продолжается, по меньшей мере, на несколько килопарсек в сторону от ядра. Дальнейшее осложнение связывается с очевидным распространением свойств от радио- к инфракрасному, оптическому и высокоэнергетическому диапазонам спектра. Если светимость и морфология радиоисточников — это, прежде всего, результат объёмного релятивистского движения и ориентации, а не собственные свойства, то наблюдаемые характеристики на других длинах волн должны интерпретироваться аналогично. Но квазары с иначе направленными струями должны, тем не менее, иметь яркие линии собственного излучения в присутствии слабого континуума, а такие «голые» квазары не наблюдаются. Более того, неясно, как досветовые источники или источники, включающие и стационарные и сверхсветовые источники, вписываются в эту простую схему.
Толкование релятивистского излучения также ставится под сомнение чрезвычайными свойствами ядер. Арп подчеркнул, что вряд ли вероятно, что уникальный объект ЗС 120 просто случайно оказался правильно ориентированным, чтобы продемонстрировать сверхсветовое движение. Аналогично уникален ЗС 273; это ярчайший на небе квазар, на любых длинах волн. Априорная вероятность того, что этот уникальный объект правильно ориентирован вдоль линии зрения, чтобы наблюдалось сверхсветовое движение, мала разве что, конечно, светимость в оптическом, инфракрасном, рентгеновском, и гамма диапазонах также подвергается доплеровскому усилению. Но ЗС 273 уникален даже по интенсивности своих линий эмиссии, и трудно вообразить сценарии, которые разрешили бы, чтобы эмиссия линий усиливалась объёмным релятивистским движением.
В связи со всем вышеизложенным, проблемы с наблюдением сверхсветовых скоростей в астрономии полностью ещё не разрешены.
и напоследок ссылки
Сверхсветовое движение
Лоренц-фактор
скорость света быстрее радиоволны в космосе?
И свет и радиоволны — суть электромагнитные волны. В вакууме и те и другие распространяются «со скоростью света».
Они в разных диапазонах э/м волн. Но если не заморачиваться на всякие частные мелочи — распространяются с одинаковой скоростью.
Остальные ответы
Нет конечно!!
Я думаю что да.
Скорость света — это теоретический предел, так что делайте выводы.
Под скоростью света понимают скорость распространения электромагнитных волн. Радиоволны — это тоже электромагнитные волны!!
Чтобы обогнуть земной шар, радиоволна затрачивает 0.13 с. , следовательно ты легко можешь определить скорость распространения радиоволн. А скорость света = 299 792 458 м / с или же 1 079 252 848,8 км/ч
# чтиво | Возможна ли передача информации быстрее скорости света?
Одним из принципов специальной теории относительности Эйнштейна является следующий: ничто не может двигаться быстрее, чем свет в вакууме. Скорость света считается универсальным ограничением скорости всего, и это широко принято научным сообществом. Однако наука такая штука, что если кто-то установил твердое правило, всегда найдется кто-то другой, кто попытается опровергнуть его или хотя бы найти лазейку. Скорость света не стала исключением.
Свет в вакууме движется со скоростью примерно 299 792 км/с. В сентябре 2011 года физики, работающие на OPERA (Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus, эксперимент по изучению нейтринных осцилляций), вызвали настоящий переполох в научном сообществе, когда объявили, что эксперимент показал, что субатомные частицы под названием нейтрино прошли путь от CERN до итальянской Национальной лаборатории Гран Сассо на 60 наносекунд быстрее, чем луч света. Мозги ученых закипели, выдумывая разнообразные теории того, как это вообще возможно. Однако все свелось к ошибке: один из кабелей был потерян, и все результаты были опровергнуты. Переписывать теорию Эйнштейна не пришлось.
Другие исследователи пытаются обойти правила, а не нарушить их. К примеру, идея гибкого пространства-времени имеет все шансы на то, чтобы сделать возможным путешествие в космическом пространстве быстрее скорости света. Суть в том, что пространство-время будет сжиматься перед кораблем и расширяться позади него, в то время как сам корабль будет оставаться неподвижным в варп-пузыре. Эту идею впервые сформулировал мексиканский физик-теоретик Мигель Алькубьерре в 1994 году, однако ему потребовалось огромное количество негативной энергии (во вселенских масштабах), чтобы эксперимент стал возможным. Позже количество энергии сократилось до размеров планеты, а впоследствии и вовсе до размеров зонда. Математически теория построена на законах относительности, поэтому теоретически эксперимент не нарушает правил. Однако технологии пока не позволяют реализовать такой проект. Что не мешает Гарольду Уайту из NASA разрабатывать собственный варп-двигатель.
Космические путешествия — это всего лишь один из возможных способов применения сверхсветовой скорости. Нам бы, например, очень хотелось заглянуть на планету Gliese 581g и посмотреть, как там развивается местная жизнь (если она существует). Однако звезда Gliese находится в 20 световых годах от нас, а значит даже со скоростью света лететь до нее 20 лет.
Некоторые ученые хотят передавать данные быстрее скорости света. Возможно ли это? Давайте посмотрим.
Может ли информация передаваться со скоростью света?
В настоящее время большая часть данных проходит через медный провод или оптоволоконный кабель. Даже когда мы отправляем информацию с телефона посредством радиоволны, которая движется со скоростью света, она все равно в какой-то момент проходит через провод. Два наиболее распространенных типа медного провода для передачи информации на длинную дистанцию — это витая пара и коаксиальный кабель. Коаксиальный кабель быстрее из этих двух вариантов. Но оптоволокно быстрее их всех. В то время, как медный провод передает данные в форме электрических сигналов, оптоволоконный кабель движет информацию в виде световых импульсов.
Очень важно примечание «в вакууме», о котором мы говорили в самом начале. Свет движется по оптоволокну не так быстро, как в вакууме. Проходя через любую известную нам среду, свет движется значительно медленнее, чем в «идеальных» условиях, о которых говорит константа. Воздух не особо мешает свету, но стекло — существенно. Показатель преломления для среды у света это значение скорости света в вакууме, деленное на скорость света в среде. Для стекла этот показатель равен 1,5, поэтому если вы поделите скорость света (300 000 км/с примерно) на 1,5, то получите 200 000 км/c — приблизительная скорость света, проходящего через стекло. Некоторое оптоволокно сделано из пластика, у которого еще больший показатель преломления света, а значит и скорость меньше.
Одной из причин уменьшения скорости является двойственная природа света. Он обладает признаками как частицы, так и волны. Да, свет состоит из фотонов, но они не двигаются по прямой линии, проходя через кабель. И поскольку фотоны сталкиваются с молекулами материала, они движутся в разных направлениях. Преломление света и поглощение среды, в конечном итоге, приводит к потере энергии и данных. Именно потому сигнал не может двигаться бесконечно, и его нужно постоянно усиливать для передачи на длинную дистанцию. Стоит отметить, что замедление света — это лишь малая толика плохих новостей. В оптоволоконный кабель иногда добавляются примеси, которые контролируют скорость света и позволяют транслировать сигнал эффективнее.
Оптоволоконный кабель, конечно, гораздо быстрее передает информацию, чем медный провод, и не так подвержен воздействию электромагнитных помех. Волокно позволяет достичь скорости передачи в несколько сотен Гб/с или даже Тб/с. Домашнее интернет-соединение не демонстрирует такой скорости хотя бы потому, что проводка везде разная. Даже если у вас стоит оптоволокно, возможно, на одном из участков передачи данных есть медный кусок. Но даже с таким оптоволокном информация будет идти к вам со скоростью 50-100 Мб/c, что получше, чем 1-6 Мб/с у DSL-линий. Скорость соединения зависит также от местоположения, провайдера и вашего тарифного плана.
Есть и другие вещи, которые вызывают задержки сигнала (так называемый delay — «дилэй»), когда вы пытаетесь зайти на страничку в Сети или играете в онлайн-игру. Ваш компьютер и сервер, который хранит данные, сообщаются, чтобы данные были синхронизированы и передавались эффективно, и именно это вызывает задержки. Также важна дистанция, которую проходят данные, а в некоторых местах могут быть «узкие проходы», которые задержат их еще больше. Система работает настолько быстро, насколько быстро работает самый медленный ее компонент.
Ученые работают над созданием системы передачи данных по воздуху. Представьте себе Wi-Fi-лампочки или Wi-Fi-напыление, о котором мы когда-то писали, или вообще лазерные лучи от здания к зданию. Но все равно свет может двигаться через воздух со скоростью, близкой к скорости света в вакууме, но не больше. Как обойти это ограничение?
Возможность сверхсветовой скорости передачи данных
Ученые из Национального института стандартов и технологий (NIST) утверждают, что смогли передать квантовую информацию со сверхсветовой скоростью, благодаря так называемому четырехволновому смешению, которое, по сути, является проявлением одной из форм интерференции в оптоволокне. Эксперимент заключается в передаче короткого 200-наносекундного импульса сквозь нагретый рубидиевый пар и одновременную передачу второго пучка лучей на другой частоте, который должен усилить первый импульс. Фотоны из обоих лучей взаимодействуют с паром и рождают третий луч. Как показывают результаты, третий луч движется быстрее скорости света в вакууме. Примерно на 50-90 наносекунд быстрее. Ученые утверждают, что скорость импульса можно калибровать путем изменения вводных параметров.
Другой вариант сверхсветовой скорости передачи — это квантовая телепортация, один из парадоксов квантовой механики, который основан на запутанных парах: две частицы, запутанные друг с другом, будут обладать одними и теми же характеристиками, вне зависимости от того, как далеко вы разведете их. Также требуется третья частица, которая будет содержать данные, которые вам нужно передать. С помощью лазера можно телепортировать, в буквальном смысле, одну из частиц куда угодно. Это не похоже на передачу фотона, скорее на замену одного фотона копией оригинала. Этот фотон можно сравнить с третьей частицей на предмет нахождения соответствий или различий, а эта информация уже может быть использована для сравнения двух частиц. Похоже на моментальную передачу данных, но не совсем. Лазерный луч может двигаться только со скоростью света. Однако его можно использовать для передачи зашифрованных данных на спутник, а также для создания квантовых компьютеров, если мы-таки до них доберемся. Такая технология зашла куда дальше, чем любые другие попытки передать информацию быстрее скорости света. На сегодняшний день она работает только в ограниченных пределах, а ученые постоянно работают над увеличением дистанции телепорта.
Ответа на вопрос, может ли значимая информация двигаться быстрее, чем свет, пока нет. Сейчас мы можем переместить лишь несколько частиц, и это хорошо, поскольку в дальнейшем может привести нас к желанной цели. На практике, вам нужно передать организованные биты информации, которые хоть что-то означают и не повреждены, на другую машину, которая сможет их прочитать. В противном случае самая быстрая в мире передача данных не будет стоить и ломаного гроша. Но можете быть уверены, если ученые все же превысят порог скорости света, ваш Интернет заработает быстрее. Намного быстрее, чем начнутся межзвездные перелеты.
Давайте разберемся: почему ничто не может быть быстрее света?
В сентябре 2011 года физик Антонио Эредитато поверг мир в шок. Его заявление могло перевернуть наше понимание Вселенной. Если данные, собранные 160 учеными проекта OPERA, были правильными, наблюдалось невероятное. Частицы — в этом случае нейтрино — двигались быстрее света. Согласно теории относительности Эйнштейна, это невозможно. И последствия такого наблюдения были бы невероятными. Возможно, пришлось бы пересмотреть самые основы физики.
Может ли что-то двигаться быстрее скорости света?
Результаты эксперимента OPERA
Хотя Эредитато говорил, что он и его команда были «крайне уверены» в своих результатах, они не говорили о том, что данные были совершенно точными. Напротив, они попросили других ученых помочь им разобраться в том, что происходит.
В конце концов, оказалось, что результаты OPERA были ошибочными. Из-за плохо подключенного кабеля возникла проблема синхронизации, и сигналы с GPS-спутников были неточными. Была неожиданная задержка в сигнале. Как следствие, измерения времени, которое потребовалось нейтрино на преодоление определенной дистанции, показали лишние 73 наносекунды: казалось, что нейтрино пролетели быстрее, чем свет.
Несмотря на месяцы тщательной проверки до начала эксперимента и перепроверку данных впоследствии, ученые серьезно ошиблись. Эредитато ушел в отставку, вопреки замечаниям многих о том, что подобные ошибки всегда происходили из-за чрезвычайной сложности устройства ускорителей частиц.
Что может двигаться быстрее света
Почему предположение — одно только предположение — что нечто может двигаться быстрее света, вызвало такой шум? Насколько мы уверены, что ничто не может преодолеть этот барьер?
Скорость света в вакууме составляет около 300 000 километров в секунду
Давайте сначала разберем второй из этих вопросов. Скорость света в вакууме составляет 299 792,458 километра в секунду — для удобства, это число округляют до 300 000 километров в секунду. Это весьма быстро. Солнце находится в 150 миллионах километров от Земли, и свет от него доходит до Земли всего за восемь минут и двадцать секунд.
Все самые свежие новости из мира высоких технологий вы также можете найти в Google News.
Может ли какое-нибудь из наших творений конкурировать в гонке со светом? Один из самых быстрых искусственных объектов среди когда-либо построенных, космический зонд «Новые горизонты», просвистел мимо Плутона и Харона в июле 2015 года. Он достиг скорости относительно Земли в 16 км/c. Намного меньше 300 000 км/с.
Тем не менее у нас были крошечные частицы, которые двигались весьма быстро. В начале 1960-х годов Уильям Бертоцци в Массачусетском технологическом институте экспериментировал с ускорением электронов до еще более высоких скоростей.
Поскольку электроны имеют отрицательный заряд, их можно разгонять — точнее, отталкивать — применяя тот же отрицательный заряд к материалу. Чем больше энергии прикладывается, тем быстрее разгоняются электроны.
Можно было бы подумать, что нужно просто увеличивать прилагаемую энергию, чтобы разогнаться до скорости в 300 000 км/с. Но оказывается, что электроны просто не могут двигаться так быстро. Эксперименты Бертоцци показали, что использование большей энергии не приводит к прямо пропорциональному увеличению скорости электронов.
Что может изменить скорость движения электронов
Вместо этого нужно было прикладывать огромные количества дополнительной энергии, чтобы хоть немного изменить скорость движения электронов. Она приближалась к скорости света все ближе и ближе, но никогда ее не достигла.
Представьте себе движение к двери небольшими шажочками, каждый из которых преодолевает половину расстояния от вашей текущей позиции до двери. Строго говоря, вы никогда не доберетесь до двери, поскольку после каждого вашего шага у вас будет оставаться дистанция, которую нужно преодолеть. Примерно с такой проблемой Бертоцци столкнулся, разбираясь со своими электронами.
Но свет состоит из частиц под названием фотоны. Почему эти частицы могут двигаться на скорости света, а электроны — нет?
Ученые используют все более мощную технику для изучения частиц
«По мере того как объекты движутся все быстрее и быстрее, они становятся все тяжелее — чем тяжелее они становятся, тем труднее им разогнаться, поэтому вы никогда на наберете скорость света», говорит Роджер Рассул, физик из Университета Мельбурна в Австралии. «У фотона нет массы. Если бы у него была масса, он не мог бы двигаться со скоростью света».
Фотоны особенные. У них не только отсутствует масса, что обеспечивает им полную свободу перемещений в космическом вакууме, им еще и разгоняться не нужно. Естественная энергия, которой они располагают, перемещается волнами, как и они, поэтому в момент их создания они уже обладают максимальной скоростью. В некотором смысле проще думать о свете как о энергии, а не как о потоке частиц, хотя, по правде говоря, свет является и тем и другим.
Заходите в наш специальный Telegram-чат. Там всегда есть с кем обсудить новости из мира высоких технологий.
Тем не менее свет движется намного медленнее, чем мы могли бы ожидать. Хотя интернет-техники любят говорить о коммуникациях, которые работают «на скорости света» в оптоволокне, свет движется на 40% медленнее в стекле этого оптоволокна, чем в вакууме.
Скорость движения фотонов
В реальности, фотоны движутся на скорости 300 000 км/с, но сталкиваются с определенной интерференцией, помехами, вызванными другими фотонами, которые испускаются атомами стекла, когда проходит главная световая волна. Понять это может быть нелегко, но мы хотя бы попытались.
В реальности, фотоны движутся на скорости 300 000 километров в секунду
Точно так же, в рамках специальных экспериментов с отдельными фотонами, удавалось замедлить их весьма внушительно. Но для большинства случаев будет справедливо число в 300 000. Мы не видели и не создавали ничего, что могло бы двигаться так же быстро, либо еще быстрее. Есть особые моменты, но прежде чем мы их коснемся, давайте затронем другой наш вопрос. Почему так важно, чтобы правило скорости света выполнялось строго?
Ответ связан с человеком по имени Альберт Эйнштейн, как часто бывает в физике. Его специальная теория относительности исследует множество последствий его универсальных пределов скорости. Одним из важнейших элементов теории является идея того, что скорость света постоянна. Независимо от того, где вы и как быстро движетесь, свет всегда движется с одинаковой скоростью.
Но из этого вытекает несколько концептуальных проблем.
Представьте себе свет, который падает от фонарика на зеркало на потолке стационарного космического аппарата. Свет идет вверх, отражается от зеркала и падает на пол космического аппарата. Скажем, он преодолевает дистанцию в 10 метров.
Теперь представим, что этот космический аппарат начинает движение с колоссальной скоростью во многие тысячи километров в секунду. Когда вы включаете фонарик, свет ведет себя как прежде: светит вверх, попадает в зеркало и отражается в пол. Но чтобы это сделать, свету придется преодолеть диагональное расстояние, а не вертикальное. В конце концов, зеркало теперь быстро движется вместе с космическим аппаратом.
Соответственно, увеличивается дистанция, которую преодолевает свет. Скажем, на 5 метров. Выходит 15 метров в общем, а не 10.
И несмотря на это, хотя дистанция увеличилась, теории Эйнштейна утверждают, что свет по-прежнему будет двигаться с той же скоростью. Поскольку скорость — это расстояние, деленное на время, раз скорость осталась прежней, а расстояние увеличилось, время тоже должно увеличиться. Да, само время должно растянуться. И хотя это звучит странно, но это было подтверждено экспериментально.
Теории Эйнштейна говорят о замедлении времени
Этот феномен называется замедлением времени. Время движется медленнее для людей, которые передвигаются в быстро движущемся транспорте, относительно тех, кто неподвижен.
Может ли время идти по-разному
К примеру, время идет на 0,007 секунды медленнее для астронавтов на Международной космической станции, которая движется со скоростью 7,66 км/с относительно Земли, если сравнивать с людьми на планете. Еще интереснее ситуация с частицами вроде вышеупомянутых электронов, которые могут двигаться близко к скорости света. В случае с этими частицами, степень замедления будет огромной.
Стивен Кольтхаммер, физик-экспериментатор из Оксфордского университета в Великобритании, указывает на пример с частицами под названием мюоны.
Подписывайтесь на наш канал в Яндекс Дзен. Там можно найти много всего интересного, чего нет даже на нашем сайте.
Мюоны нестабильны: они быстро распадаются на более простые частицы. Так быстро, что большинство мюонов, покидающих Солнце, должны распадаться к моменту достижения Земли. Но в реальности мюоны прибывают на Землю с Солнца в колоссальных объемах. Физики долгое время пытались понять почему.
«Ответом на эту загадку является то, что мюоны генерируются с такой энергией, что движутся на скорости близкой к световой, — говорит Кольтхаммер. — Их ощущение времени, так сказать, их внутренние часы идут медленно».
Мюоны «остаются в живых» дольше, чем ожидалось, относительно нас, благодаря настоящему, естественному искривлению времени. Когда объекты движутся быстро относительно других объектов, их длина также уменьшается, сжимается. Эти последствия, замедление времени и уменьшение длины, представляют собой примеры того, как изменяется пространство-время в зависимости от движения вещей — меня, тебя или космического аппарата — обладающих массой.
Солнце и испускаемый им свет
Что важно, как говорил Эйнштейн, на свет это не влияет, поскольку у него нет массы. Вот почему эти принципы идут рука об руку. Если бы предметы могли двигаться быстрее света, они бы подчинялись фундаментальным законам, которые описывают работу Вселенной. Это ключевые принципы. Теперь мы можем поговорить о нескольких исключениях и отступлениях.
Можно ли двигаться быстрее скорости света
С одной стороны, хотя мы не видели ничего, что двигалось бы быстрее света, это не означает, что этот предел скорости нельзя теоретически побить в весьма специфических условиях. К примеру, возьмем расширение самой Вселенной. Галактики во Вселенной удаляются друг от друга на скорости, значительно превышающей световую.
Другая интересная ситуация касается частиц, которые разделяют одни и те же свойства в одно и то же время, независимо от того, как далеко находятся друг от друга. Это так называемая «квантовая запутанность». Фотон будет вращаться вверх и вниз, случайно выбирая из двух возможных состояний, но выбор направления вращения будет точно отражаться на другом фотоне где-либо еще, если они запутаны.
Два ученых, каждый из которых изучает свой собственный фотон, получат один и тот же результат одновременно, быстрее, чем могла бы позволить скорость света.
Однако в обоих этих примерах важно отметить, что никакая информация не перемещается быстрее скорости света между двумя объектами. Мы можем вычислить расширение Вселенной, но не можем наблюдать объекты быстрее света в ней: они исчезли из поля зрения.
Что касается двух ученых с их фотонами, хотя они могли бы получить один результат одновременно, они не могли бы дать об этом знать друг другу быстрее, чем перемещается свет между ними.
«Это не создает нам никаких проблем, поскольку если вы способны посылать сигналы быстрее света, вы получаете причудливые парадоксы, в соответствии с которыми информация может каким-то образом вернуться назад во времени», говорит Кольтхаммер.
Есть и другой возможный способ сделать путешествия быстрее света технически возможными: разломы в пространстве-времени, которые позволят путешественнику избежать правил обычного путешествия.
Возможно ли путешествие через червоточину со скоростью больше или равной скорости света?
Джеральд Кливер из Университета Бейлор в Техасе считает, что однажды мы сможем построить космический аппарат, путешествующий быстрее света. Который движется через червоточину. Червоточины — это петли в пространстве-времени, прекрасно вписывающиеся в теории Эйншейна. Они могли бы позволить астронавту перескочить из одного конца Вселенной в другой с помощью аномалии в пространстве-времени, некой формы космического короткого пути.
Объект, путешествующий через червоточину, не будет превышать скорость света, но теоретически может достичь пункта назначения быстрее, чем свет, который идет по «обычному» пути. Но червоточины могут быть вообще недоступными для космических путешествий. Может ли быть другой способ активно исказить пространство-время, чтобы двигаться быстрее 300 000 км/c относительно кого-нибудь еще?
Кливер также исследовал идею «двигателя Алькубьерре», предложенную физиком-теоретиком Мигелем Алькубьерре в 1994 году. Он описывает ситуацию, в которой пространство-время сжимается перед космическим аппаратом, толкая его вперед, и расширяется позади него, также толкая его вперед. «Но потом, — говорит Кливер, — возникли проблемы: как это сделать и сколько понадобится энергии».
В 2008 году он и его аспирант Ричард Обоузи рассчитали, сколько понадобится энергии.
«Мы представили корабль 10 м х 10 м х 10 м — 1000 кубометров — и подсчитали, что количество энергии, необходимое для начала процесса, будет эквивалентно массе целого Юпитера».
После этого, энергия должна постоянно «подливаться», чтобы процесс не завершился. Никто не знает, станет ли это когда-нибудь возможно, либо на что будут похожи необходимые технологии. «Я не хочу, чтобы меня потом столетиями цитировали, будто я предсказывал что-то, чего никогда не будет, — говорит Кливер, — но пока я не вижу решений».
Итак, путешествия быстрее скорости света остаются фантастикой на текущий момент. Пока единственный способ посетить экзопланету при жизни — погрузиться в глубокий анабиоз. И все же не все так плохо. В большинстве случаев мы говорили о видимом свете. Но в реальности свет — это намного большее. От радиоволн и микроволн до видимого света, ультрафиолетового излучения, рентгеновских лучей и гамма-лучей, испускаемых атомами в процессе распада — все эти прекрасные лучи состоят из одного и того же: фотонов.
Чтобы не пропустить ничего интересного из мира высоких технологий, подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram. Там вы узнаете много нового.
Разница в энергии, а значит — в длине волны. Все вместе, эти лучи составляют электромагнитный спектр. То, что радиоволны, к примеру, движутся со скоростью света, невероятно полезно для коммуникаций.
Цветовой спектр света
В своем исследовании Кольтхаммер создает схему, которая использует фотоны для передачи сигналов из одной части схемы в другую, так что вполне заслуживает права прокомментировать полезность невероятной скорости света.
«Сам факт того, что мы построили инфраструктуру Интернета, к примеру, а до него и радио, основанную на свете, имеет отношение к легкости, с которой мы можем его передавать», отмечает он. И добавляет, что свет выступает как коммуникационная сила Вселенной. Когда электроны в мобильном телефоне начинают дрожать, фотоны вылетают и приводят к тому, что электроны в другом мобильном телефоне тоже дрожат. Так рождается телефонный звонок. Дрожь электронов на Солнце также испускает фотоны — в огромных количествах — которые, конечно, образуют свет, дающий жизни на Земле тепло и, кхм, свет.
Свет — это универсальный язык Вселенной. Его скорость — 299 792,458 км/с — остается постоянной. Между тем, пространство и время податливы. Возможно, нам стоит задумываться не о том, как двигаться быстрее света, а как быстрее перемещаться по этому пространству и этому времени? Зреть в корень, так сказать?