Danh sách gần đây của Tạp chí Vũ trụ 10 câu chuyện hàng đầu năm 2010 bao gồm câu chuyện Nhanh hơn so với Light Pulsars được khám phá - mà khi đọc thêm cho thấy rõ rằng hiện tượng đang được nghiên cứu là chính xác di chuyển nhanh hơn ánh sáng.
Nhưng dù sao, điều này thôi thúc tôi tìm kiếm những cách khác nhau trong đó có thể tạo ra chuyển động siêu âm rõ ràng, một phần để trấn an bản thân rằng đáy đã rơi ra khỏi vật lý tương đối và một phần để xem liệu những điều này có thể được giải thích thỏa đáng bằng tiếng Anh không. Ở đây đi
1) Nguyên nhân và ảo tưởng
Câu chuyện xung nhịp nhanh hơn về cơ bản là về sự bùng nổ ánh sáng giả định - hơi giống với sự bùng nổ âm thanh, trong đó không phải là sự bùng nổ âm thanh, mà là nguồn âm thanh, vượt quá tốc độ âm thanh - để các xung âm thanh riêng lẻ hợp nhất tạo thành một sóng xung kích đơn di chuyển với tốc độ âm thanh.
Bây giờ, cho dù bất cứ điều gì như thế này thực sự xảy ra với ánh sáng từ các pulsar vẫn là một điểm tranh luận, nhưng một trong những người đề xướng mô hình đã chứng minh hiệu quả trong phòng thí nghiệm - xem bài đăng trên blog Khoa học Mỹ này.
Những gì bạn làm là sắp xếp một dòng bóng đèn được kích hoạt độc lập. Thật dễ dàng để làm cho chúng bắn theo thứ tự - đầu tiên là 1, sau đó là 3, v.v. - và bạn có thể tiếp tục giảm thời gian trễ giữa mỗi lần bắn cho đến khi bạn gặp tình huống bóng 2 tắt sau bóng 1 trong thời gian ngắn hơn ánh sáng sẽ cần phải di chuyển khoảng cách giữa các bóng đèn 1 và 2. Đây thực sự chỉ là một mẹo - không có mối liên hệ nhân quả nào giữa các bóng đèn đang bắn - nhưng có vẻ như một chuỗi các hành động (đầu tiên là 1, sau đó là 3, sau đó là 3) nhanh hơn ánh sáng trên hàng bóng đèn. Ảo ảnh này là một ví dụ về chuyển động siêu âm rõ ràng.
Có một loạt các kịch bản có thể xảy ra là tại sao một làn sóng bức xạ synchrotron siêu âm của Mexico có thể phát ra từ các nguồn điểm khác nhau xung quanh một ngôi sao neutron quay nhanh trong một từ trường cực mạnh. Miễn là các phát xạ từ các nguồn điểm này không được kết nối một cách nhân quả, kết quả này không vi phạm vật lý tương đối.
2) Làm cho ánh sáng nhanh hơn ánh sáng
Bạn có thể tạo ra một chuyển động siêu sáng rõ ràng của chính ánh sáng bằng cách điều khiển bước sóng của nó. Nếu chúng ta coi một photon là một gói sóng, thì gói sóng đó có thể được kéo dài tuyến tính để cạnh đầu của sóng đến đích nhanh hơn, vì nó bị đẩy lên phía trước phần còn lại của sóng - có nghĩa là nó truyền đi nhanh hơn ánh sáng .
Tuy nhiên, bản chất vật lý của edge cạnh đầu của gói sóng sóng không rõ ràng. Toàn bộ gói sóng tương đương với một photon - và cạnh đầu của gói sóng kéo dài không thể mang bất kỳ thông tin quan trọng nào. Thật vậy, bằng cách kéo dài ra và suy giảm, nó có thể trở nên không thể phân biệt được với nhiễu nền.
Ngoài ra thủ thuật này đòi hỏi ánh sáng phải di chuyển qua môi trường khúc xạ chứ không phải chân không. Nếu bạn quan tâm đến các chi tiết kỹ thuật, bạn có thể thực hiện tốc độ pha hoặc tốc độ nhóm nhanh hơn c (tốc độ ánh sáng trong chân không) - nhưng không phải là tốc độ tín hiệu. Trong mọi trường hợp, vì thông tin (hoặc photon là một đơn vị hoàn chỉnh) không di chuyển nhanh hơn ánh sáng, vật lý tương đối không bị vi phạm.
3) Bắt đầu từ phương tiện truyền thông
Bạn có thể bắt chước chuyển động siêu âm ấn tượng hơn thông qua môi trường khuếch đại trong đó cạnh đầu của xung ánh sáng kích thích sự phát ra xung mới ở đầu xa của môi trường khuếch đại - như thể một xung ánh sáng chạm vào một đầu của Cái nôi của Newton và xung mới được chiếu ra từ đầu kia. Nếu bạn muốn xem một thiết lập phòng thí nghiệm, hãy thử ở đây. Mặc dù ánh sáng dường như nhảy ra khoảng cách siêu sáng, nhưng thực tế nó lại có một xung ánh sáng mới xuất hiện ở đầu kia - và vẫn chỉ di chuyển ở tốc độ ánh sáng tiêu chuẩn.
4) Ảo ảnh phản lực tương đối tính
Nếu một thiên hà hoạt động, như M87, đang đẩy ra một luồng plasma siêu nóng di chuyển gần với tốc độ ánh sáng - và máy bay phản lực gần như thẳng hàng với tầm nhìn của bạn từ Trái đất - bạn có thể bị lừa khi nghĩ rằng nội dung của nó đang di chuyển nhanh hơn hơn ánh sáng.
Nếu chiếc máy bay đó dài 5.000 năm ánh sáng, thì phải mất ít nhất 5.000 năm để bất cứ thứ gì trong nó vượt qua khoảng cách 5.000 năm ánh sáng đó. Một photon phát ra từ một hạt vật liệu phản lực tại điểm A gần đầu máy bay thực sự sẽ mất 5.000 năm để đến với bạn. Nhưng trong khi đó, hạt vật chất phản lực tiếp tục di chuyển về phía bạn nhanh như photon đó. Vì vậy, khi hạt phát ra một photon khác tại điểm B, một điểm gần đỉnh của tia nước - photon thứ hai đó sẽ đến mắt bạn trong vòng chưa đầy 5.000 năm sau photon đầu tiên, từ điểm A. Điều này sẽ cho bạn cảm giác rằng hạt vượt qua 5.000 năm ánh sáng từ điểm A đến B trong ít hơn 5.000 năm. Nhưng nó chỉ là một ảo ảnh quang học - vật lý tương đối vẫn chưa được giải quyết.
5) Chuyển động siêu âm không thể biết
Hoàn toàn có khả năng các vật thể nằm ngoài đường chân trời của vũ trụ quan sát được đang di chuyển ra khỏi vị trí của chúng ta nhanh hơn tốc độ ánh sáng - do hậu quả của sự giãn nở tích lũy của vũ trụ, khiến các thiên hà xa xôi dường như di chuyển nhanh hơn các thiên hà gần. Nhưng vì ánh sáng từ các vật thể giả định vượt ra ngoài đường chân trời có thể quan sát được sẽ không bao giờ đến được Trái đất, nên sự tồn tại của chúng là không thể biết được bằng cách quan sát trực tiếp từ Trái đất - và không thể hiện sự vi phạm vật lý tương đối.
Và cuối cùng, không nhiều điều không thể biết vì về mặt lý thuyết là khái niệm về lạm phát vũ trụ thời kỳ đầu, cũng liên quan đến việc mở rộng không-thời gian hơn là chuyển động trong không-thời gian - vì vậy cũng không vi phạm.
Những thứ khác…
Tôi không chắc chắn rằng trên đây là một danh sách đầy đủ và tôi đã cố tình bỏ qua các đề xuất lý thuyết khác như vướng víu lượng tử và ổ đĩa dọc Alcubierre. Một trong hai, nếu thực tế, có thể vi phạm vật lý tương đối - vì vậy có lẽ cần phải được xem xét với mức độ hoài nghi cao hơn.
