Astronomi utan teleskop - uppenbar superluminal rörelse

Pin
Send
Share
Send

Den senaste listan över Space Magazine's Top 10 Stories of 2010 inkluderade historien Snabbare än Light Pulsars Discovered - vilket vid vidare läsning gjorde det klart att fenomenet som studerades inte var exakt rör på sig snabbare än ljuset.

Hur som helst, detta fick mig att leta upp olika sätt på vilka uppenbar superluminal rörelse kan genereras, dels för att försäkra mig om att botten inte hade fallit ur relativitetsfysiken och dels för att se om dessa saker skulle kunna förklaras på ett tillräckligt engelska. Här kommer…

1) Orsak och orsak illusioner
Den snabbare än lätta pulsarhistorien handlar väsentligen om hypotetiska ljusbommar - som är ungefär som en sonisk bom, där det inte är den soniska boom, men ljudkällan, som överskrider ljudets hastighet - så att enskilda ljudpulser smälter samman och bildar en enda chockvåg som rör sig med ljudets hastighet.

Huruvida något sådant verkligen händer med ljus från pulsars förblir en debattpunkt, men en av modellens förespråkare har visat effekten i ett laboratorium - se detta Scientific American blogginlägg.

Vad du gör är att ordna en rad glödlampor som oberoende utlöses. Det är lätt att få dem att avfyras i följd - först 1, sedan 2, sedan 3 osv. - och du kan fortsätta minska tidsfördröjningen mellan var och en av skjutningen tills du har en situation där lampa 2 avfyras efter lampa 1 på kortare tid än ljus skulle behöva resa avståndet mellan glödlampor 1 och 2. Det är bara ett trick egentligen - det finns ingen orsakssamband mellan glödlamporna som skjuter - men det ser ut som om en sekvens av handlingar (först 1, sedan 2, sedan 3 osv) flyttade snabbare än ljus över lampan. Denna illusion är ett exempel på uppenbar superluminal rörelse.

Det finns en rad möjliga scenarier för varför en superluminal mexikansk våg av synkrotronstrålning kan komma från olika punktkällor runt en snabbt roterande neutronstjärna i ett intensivt magnetfält. Så länge emanationerna från dessa punktkällor inte är orsakssänkta, bryter detta resultat inte med relativitetsfysiken.

2) Att göra ljus snabbare än ljus
Du kan producera en uppenbar superluminal rörelse av ljus själv genom att manipulera dess våglängd. Om vi ​​betraktar en foton som ett vågpaket, kan vågpaketet sträckas linjärt så att vågens främre kant anländer till sin destination snabbare, eftersom det skjuts framför resten av vågen - vilket innebär att den rör sig snabbare än ljus .

Emellertid är den fysiska karaktären av "framkanten på ett vågpaket" inte tydlig. Hela vågpaketet motsvarar en foton - och framkanten på det utsträckta vågpaketet kan inte innehålla någon viktig information. Genom att vara utsträckta och dämpade kan det faktiskt bli oskiljaktigt från bakgrundsljud.

Även detta trick kräver att ljuset rör sig genom ett brytningsmedium, inte ett vakuum. Om du är intresserad av de tekniska detaljerna kan du göra fashastighet eller grupphastighet snabbare än c (ljusets hastighet i vakuum) - men inte signalhastighet. I vilket fall som helst, eftersom information (eller fotonen som en komplett enhet) inte rör sig snabbare än ljus, bryts inte relativitetsfysiken.

3) Få en kick av vinstmedia
Du kan härma mer dramatisk superluminal rörelse genom ett förstärkningsmedium där den främre kanten av en ljuspuls stimulerar utsläppet av en ny puls längst till slutet av förstärkningsmediet - som om en ljuspuls träffar ena änden av en Newtons vagga och ny puls projiceras från andra änden. Om du vill se en laboratorieuppsättning, prova här. Även om ljus verkar hoppa över gatan superluminalt, är det i själva verket en ny ljuspuls som dyker upp i andra änden - och fortfarande bara rör sig med standardljushastighet.

4) Den relativistiska jet-illusionen
Om en aktiv galax, som M87, skjuter ut en stråle av överhettad plasma som rör sig nära ljusets hastighet - och strålen är ungefär i linje med din siktlinje från jorden - kan du luras att tro att dess innehåll rör sig snabbare än ljus.

Om den strålen är 5 000 ljusår lång, bör det ta minst 5 000 år för allt i den att korsa det avståndet på 5 000 ljusår. En foton som släpps ut av en partikel av jetmaterial vid punkt A nära jetens start kommer verkligen att ta 5000 år att nå dig. Men under tiden fortsätter partikeln av jetmaterial att röra sig mot dig nästan lika snabbt som den fotonen. Så när partikeln avger en annan foton vid punkt B, en punkt nära spetsen av strålen - den andra fotonen kommer att nå ditt öga på mycket mindre än 5 000 år efter den första fotonen, från punkt A. Detta kommer att ge dig intrycket att partikeln korsade 5 000 ljusår från punkterna A till B på mycket mindre än 5 000 år. Men det är bara en optisk illusion - relativitetsfysiken förblir oupptagen.

5) Ovetande superluminal rörelse
Det är helt möjligt att objekt bortom horisonten för det observerbara universum rör sig bort från vår position snabbare än ljusets hastighet - som en följd av universumets kumulativa expansion, vilket gör att avlägsna galaxer verkar röra sig snabbare än nära galaxer. Men eftersom ljus från hypotetiska föremål bortom den observerbara horisonten aldrig kommer att nå jorden, är deras existens omedveten genom direkt observation från jorden - och representerar inte ett brott mot relativitetsfysiken.

Och till sist, inte så mycket omedvetet som teoretiskt är föreställningen om tidig kosmisk inflation, som också innebär en expansion av rymdtid snarare än rörelse inom rymdtid - så ingen kränkning där heller.

Andra saker…
Jag är inte säker på att ovanstående är en uttömmande lista och jag har medvetet lämnat andra teoretiska förslag som kvantförvirring och Alcubierre-varpen. Endera av dessa, om verklig, skulle utan tvekan kränka relativitetsfysiken - så kanske måste beaktas med en högre nivå av skepsis.

Pin
Send
Share
Send