Възможна ли е свръхсветлива скорост
Вероятно всеки - дори хора далеч от физиката - знае, че максимално възможната скорост на движение на материални обекти или разпространението на някакви сигнали е скорост на светлината във вакуум.
Обозначава се с буквата c и е почти 300 хиляди километра в секунда; точна стойност c = 299 792 458 m/s.
Скоростта на светлината във вакуум е една от основните физически константи.
Невъзможността за постигане на скорости, надвишаващи c, произтича от специалната теория на относителността (SRT) на Айнщайн.
Ако беше възможно да се докаже, че сигналите могат да се предават със свръхсветени скорости, теорията на относителността щеше да падне. Досега това не се е случило, въпреки многобройните опити да се опровергае забраната за съществуването на скорости, по-големи от.
В последните експериментални изследвания обаче са открити някои много интересни явления, които показват, че при специално създадени условия могат да се наблюдават свръхсветени скорости и принципите на теорията на относителността не се нарушават.
Като начало нека си припомним основните аспекти, свързани с проблема за скоростта на светлината. Преди всичко: защо е невъзможно (при нормални условия) да се превиши границата на светлината?
Защото тогава се нарушава основният закон на нашия свят - законът за причинно-следствената връзка, според който следствието не може да надмине причината.
Никой никога не е наблюдавал например, че първо мечка е паднала мъртва, а след това е стрелял ловец. При скорости, надвишаващи s, последователността от събития се обръща, лентата с времето се пренавива. Това е лесно да се провери от следните прости разсъждения.
Да предположим, че сме на някакъв космически кораб-чудо, движейки се по-бързо от светлината. Тогава постепенно бихме настигнали светлината, излъчвана от източника по-рано и по-рано.
Първо щяхме да наваксаме фотоните, излъчени, да речем, вчера, след това излъчените вчера, след това преди седмица, месец, година и т.н. Ако източникът на светлина беше огледало, отразяващо живота, тогава първо щяхме да видим събитията от вчера, след вчера и т.н. Можем да видим, да речем, старец, който постепенно се превръща в мъж на средна възраст, след това в млад, в младеж, в дете.
Тоест, времето ще се върне назад, ние ще се преместим от настоящето в миналото. Причините и последиците ще бъдат обърнати.
Въпреки че това разсъждение напълно игнорира техническите детайли на процеса на наблюдение на светлината, от фундаментална гледна точка то ясно показва, че движение със свръхсветена скорост води до невъзможна ситуация в нашия свят.
Природата обаче е поставила още по-строги условия: движението е непостижимо не само със свръхсветена скорост, но и със скорост, равна на скоростта на светлината - можете само да се приближите.
От теорията на относителността следва, че с увеличаване на скоростта на движение възникват три обстоятелства: масата на движещия се обект се увеличава, размерът му намалява в посока на движение и потокът от време върху този обект се забавя (от гледната точка на външен "почиващ" наблюдател).
При обикновени скорости тези промени са незначителни, но с приближаването на скоростта на светлината те стават по-забележими и в границата - при скорост, равна на c - масата става безкрайно голяма, обектът напълно губи своя размер в посока на движение и времето спира върху него.
Следователно никое материално тяло не може да достигне скоростта на светлината. Само светлината има такава скорост! (И също така „всеобхватна“ частица - неутрино, което подобно на фотон не може да се движи със скорост по-малка от s.)
Сега относно скоростта на предаване на сигнала. Тук е подходящо да се използва представянето на светлината под формата на електромагнитни вълни.
Какво е сигнал? Това е някаква информация, която трябва да бъде прехвърлена.
Идеалната електромагнитна вълна е безкрайна синусоида със строго една честота и тя не може да носи никаква информация, тъй като всеки период от такава синусоида точно повтаря предишния.