Home » Articole » RO » Știință » Fizica » Teoria relativității » Mai-iute-ca-lumina (Viteze superluminice)

Mai-iute-ca-lumina (Viteze superluminice)

Comunicarea și călătoria mai iute ca lumina (MIL), la viteză superluminică, se referă la propagarea informațiilor sau materialelor mai rapid decât viteza luminii. Teoria specială a relativității implică faptul că numai particulele cu masa de repaus zero pot călători la viteza luminii. Tahionii, particule ale căror viteze depășesc viteza luminii, sunt ipotetice, dar existența unor astfel de particule ar încălca cauzalitatea și consensul fizicilor este că astfel de particule nu pot exista.

Pe de altă parte, ceea ce unii fizicieni numesc MIL „aparentă” sau „eficientă” depinde de ipoteza că regiunile neobișnuit de distorsionate ale spațiului ar putea permite materiei să ajungă la locații îndepărtate în timp mai scurt decât lumina în spațiu normal sau nedistorsionat. Conform teoriilor științifice actuale, materia trebuie să călătorească la viteza subluminică, mai lentă decât lumina (MLL), în raport cu regiunea spațială distorsionată local. MIL aparentă nu este exclusă prin relativitatea generală; totuși, orice MIL aparentă plauzibilă fizic este speculativă. Exemple de propuneri de MIL aparente sunt forța Alcubierre și gaura de vierme traversabilă.

Călătoria VSL a unor non-informații

În contextul de aici, MIL este transmiterea de informații sau materie mai rapidă decât c, o constantă egală cu viteza luminii în vid, care este de 299.792.458 m/s (prin definirea contorului). Aceasta nu este același lucru cu călătoria mai rapidă decât lumina, deoarece:

  • Unele procese se propagă mai repede decât c, dar nu pot transporta informații.
  • Lumina se deplasează la viteza c/n când nu se află într-un vid, ci călătorește printr-un mediu cu indicele de refracție n (cauzând refracția), iar în unele materiale alte particule pot călători mai repede decât c/n (dar mai lent decât c), rezultând radiația Cherenkov.

Nici unul dintre aceste fenomene nu încalcă relativitatea specială sau nu creează probleme cu cauzalitatea și astfel nici nu se califică drept MIL așa cum este descrisă aici.

În următoarele exemple, anumite influențe pot să pară că se deplasează mai repede decât lumina, dar nu transmit energie sau informații mai repede decât lumina, astfel încât să nu încalce relativitatea specială.

Miscarea zilnica a cerului

Pentru un observator pe Pământ, obiectele din cer completează o revoluție în jurul Pământului în 1 zi. Proxima Centauri, care este cea mai apropiată stea din afara sistemului solar, este la aproximativ 4 ani lumină distanță. Pe o vedere geostaționară, Proxima Centauri ar avea o viteză de mai multe ori mai mare decât c, deoarece viteza periferică a unui obiect în mișcare într-un cerc este un produs al razei și vitezei unghiulare. Este, de asemenea, posibil, pe o vedere geostatică, ca obiecte cum ar fi cometele să-și schimbe viteza de la subliminal la superluminal și viceversa pur și simplu pentru că distanța de la Pământ variază. Cometee pot avea orbite care le duc la mai mult de 1000 UA. Circumferința unui cerc cu o rază de 1000 AU este mai mare decât o zi lumină. Cu alte cuvinte, o cometă la o asemenea distanță este superluminică într-un cadru geostatic și deci ne-inerțial.

Pete și umbre de lumină

Dacă un fascicul laser este măturat de-a lungul unui obiect îndepărtat, spotul luminii laser poate fi făcut ușor să se deplaseze peste obiect la o viteză mai mare de c. În mod similar, o umbră proiectată pe un obiect îndepărtat poate fi făcută să se deplaseze peste obiect mai repede decât c. În niciun caz, lumina nu se deplasează de la sursă la obiect mai repede decât c, și nici informațiile nu călătoresc mai repede decât lumina.

Propagarea MIL aparentă a efectelor de câmp static

Deoarece nu există nicio „întârziere” (sau aberație) a poziției aparente a sursei unui câmp static gravitațional sau electric atunci când sursa se mișcă cu viteză constantă, efectul de câmp static poate părea la prima vedere să fie „transmis” mai repede decât viteza luminii. Cu toate acestea, mișcarea uniformă a sursei statice poate fi îndepărtată cu o schimbare a cadrului de referință, determinând direcția câmpului static să se schimbe imediat, la toate distanțele. Aceasta nu este o schimbare a poziției care „se propagă” și, prin urmare, această modificare nu poate fi utilizată pentru a transmite informații de la sursă. Nicio informație sau materie nu poate fi transmisă MIL sau propagată de la sursă la receptor/observator printr-un câmp electromagnetic.

Viteze de închidere

Rata la care două obiecte în mișcare într-un singur cadru de referință se apropie între ele se numește viteza reciprocă sau de coliziune. Aceasta se poate apropia de o viteză dublă față de cea a luminii, ca în cazul a două particule care se deplasează aproape de viteza luminii în direcții opuse față de cadrul de referință.

Imaginați-vă că două particule care se mișcă rapid se apropie una de alta de laturile opuse ale unui accelerator de particule de coliziune. Viteza de închidere ar fi viteza la care distanța dintre cele două particule scade. Din punctul de vedere al unui observator stând în repaus față de accelerator, această viteză va fi puțin mai mică decât dublul vitezei luminii.

Relativitatea specială nu interzice acest lucru. Ea ne spune că este greșit să folosim relativitatea galileană pentru a calcula viteza uneia dintre particule, așa cum ar fi măsurată de un observator care călătorește alături de cealaltă particulă. Respectiv, relativitatea specială dă formula potrivită pentru calcularea unei astfel de viteze relative.

Este instructiv să se calculeze viteza relativă a particulelor care se deplasează la v și -v în cadrul acceleratorului, ceea ce corespunde vitezei de închidere de 2v> c. Exprimând vitezele în unități de c, β = v/c:

βrel = (β + β)/(1 + β2) = 2β/(1 + β22) ≤ 1.

Viteze proprii

Dacă o navă spațială se deplasează pe o planetă un an-lumină (măsurat în cadrul de repaus al Pământului) departe de Pământ la viteză mare, timpul necesar pentru a ajunge pe acea planetă poate fi mai mic de un an măsurat de ceasul călătorului (întotdeauna va fi mai mult de un an măsurat de un ceas pe Pământ). Valoarea obținută prin împărțirea distanței parcurse, determinată în cadrul Pământului, cu timpul, măsurat de ceasul călătorului, este cunoscut ca o viteză proprie. Nu există o limită a valorii unei viteze proprii deoarece o viteză proprie nu reprezintă o viteză măsurată într-un singur cadru inerțial. Un semnal luminos care a părăsit Pământul în același timp cu călătorul va ajunge întotdeauna la destinație înaintea călătorului.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *