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सुपरल्यूमिनल गति को दूर करने के तरीके। प्रकाश की गति को दूर करना संभव है - वैज्ञानिक। एसएस आंदोलन के कठिन मामले

25 मार्च, 2017

सुपरल्यूमिनल यात्रा अंतरिक्ष विज्ञान कथा की नींव में से एक है। हालांकि, शायद हर कोई - यहां तक कि भौतिकी से दूर के लोग भी - जानते हैं कि भौतिक वस्तुओं की गति या किसी भी सिग्नल के प्रसार की अधिकतम संभव गति निर्वात में प्रकाश की गति है। इसे c अक्षर से दर्शाया जाता है और यह लगभग 300 हजार किलोमीटर प्रति सेकंड है; सटीक मान c = 299 792 458 m / s है।

निर्वात में प्रकाश की गति मूलभूत भौतिक स्थिरांकों में से एक है। सी से अधिक गति प्राप्त करने की असंभवता आइंस्टीन के सापेक्षता के विशेष सिद्धांत (एसआरटी) से होती है। यदि यह साबित करना संभव होता कि संकेतों को सुपरल्यूमिनल गति से प्रेषित किया जा सकता है, तो सापेक्षता का सिद्धांत गिर जाएगा। सी से अधिक वेगों के अस्तित्व पर प्रतिबंध का खंडन करने के कई प्रयासों के बावजूद, अब तक ऐसा नहीं हुआ है। हालांकि, हाल के प्रयोगात्मक अध्ययनों में, कुछ बहुत ही रोचक घटनाएं खोजी गई हैं जो दर्शाती हैं कि विशेष रूप से बनाई गई परिस्थितियों में, सापेक्षता के सिद्धांत के सिद्धांतों का उल्लंघन किए बिना सुपरल्यूमिनल वेगों को देखा जा सकता है।

आरंभ करने के लिए, आइए हम प्रकाश की गति की समस्या से संबंधित मुख्य पहलुओं को याद करें।

सबसे पहले: प्रकाश की सीमा को पार करना (सामान्य परिस्थितियों में) असंभव क्यों है? क्योंकि तब हमारी दुनिया के मूल नियम का उल्लंघन होता है - कार्य-कारण का नियम, जिसके अनुसार प्रभाव कारण से आगे नहीं बढ़ सकता। उदाहरण के लिए, किसी ने कभी नहीं देखा, कि पहले एक भालू मरा, और फिर एक शिकारी ने गोली चलाई। s से अधिक की गति पर, घटनाओं का क्रम उलट जाता है, समय का टेप फिर से चालू हो जाता है। निम्नलिखित सरल तर्क से इसे सत्यापित करना आसान है।

मान लीजिए कि हम किसी तरह के अंतरिक्ष चमत्कार जहाज पर हैं, जो प्रकाश से भी तेज गति से आगे बढ़ रहा है। फिर हम धीरे-धीरे स्रोत द्वारा पहले और पहले के समय में उत्सर्जित प्रकाश के साथ पकड़ लेंगे। सबसे पहले, हम उत्सर्जित फोटॉनों के साथ पकड़ लेंगे, कहते हैं, कल, फिर कल से एक दिन पहले, फिर एक सप्ताह, एक महीने, एक साल पहले, और इसी तरह। यदि प्रकाश स्रोत जीवन को प्रतिबिंबित करने वाला दर्पण होता, तो हम पहले कल की घटनाओं को देखते, फिर परसों से एक दिन पहले, इत्यादि। हम देख सकते थे, कहते हैं, एक बूढ़ा आदमी जो धीरे-धीरे एक अधेड़ आदमी में बदल जाता है, फिर एक जवान आदमी में, एक युवा में, एक बच्चे में ... यानी, समय वापस आ जाएगा, हम वर्तमान से आगे बढ़ेंगे भूतकाल। कारणों और प्रभावों को उलट दिया जाएगा।

यद्यपि यह तर्क प्रकाश को देखने की प्रक्रिया के तकनीकी विवरणों को मौलिक दृष्टिकोण से पूरी तरह से अनदेखा करता है, लेकिन यह स्पष्ट रूप से प्रदर्शित करता है कि सुपरल्यूमिनल गति के साथ आंदोलन हमारी दुनिया में एक असंभव स्थिति की ओर जाता है। हालांकि, प्रकृति ने और भी कठोर शर्तें निर्धारित की हैं: यह न केवल सुपरल्यूमिनल गति के साथ, बल्कि प्रकाश की गति के बराबर गति के साथ भी स्थानांतरित करने के लिए अप्राप्य है - इसे केवल पास किया जा सकता है। सापेक्षता के सिद्धांत से यह इस प्रकार है कि गति की गति में वृद्धि के साथ, तीन परिस्थितियाँ उत्पन्न होती हैं: एक गतिमान वस्तु का द्रव्यमान बढ़ता है, गति की दिशा में इसका आकार घटता है, और इस वस्तु पर समय का प्रवाह धीमा हो जाता है (से बाहरी "आराम" पर्यवेक्षक के दृष्टिकोण से)। सामान्य गति पर, ये परिवर्तन नगण्य होते हैं, लेकिन जैसे-जैसे वे प्रकाश की गति के करीब पहुंचते हैं, वे अधिक ध्यान देने योग्य हो जाते हैं, और सीमा में - c के बराबर गति पर - द्रव्यमान असीम रूप से बड़ा हो जाता है, वस्तु दिशा में अपना आकार पूरी तरह से खो देती है गति और समय उस पर रुक जाता है। इसलिए, कोई भी भौतिक शरीर प्रकाश की गति तक नहीं पहुंच सकता है। यह गति केवल प्रकाश के पास ही है! (और एक "सर्वव्यापी" कण भी - एक न्यूट्रिनो, जो एक फोटॉन की तरह, s से कम गति से नहीं चल सकता है।)

अब सिग्नल ट्रांसमिशन स्पीड के बारे में। यहाँ प्रकाश के निरूपण को विद्युत चुम्बकीय तरंगों के रूप में उपयोग करना उचित है। एक संकेत क्या है? यह किसी प्रकार की सूचना प्रसारित करने के लिए है। एक आदर्श विद्युत चुम्बकीय तरंग सख्ती से एक आवृत्ति का एक अनंत साइनसॉइड है, और इसमें कोई जानकारी नहीं हो सकती है, क्योंकि इस तरह के साइनसॉइड की प्रत्येक अवधि पिछले एक को बिल्कुल दोहराती है। साइन वेव के चरण के विस्थापन की गति - तथाकथित चरण गति - एक माध्यम में, कुछ शर्तों के तहत, निर्वात में प्रकाश की गति से अधिक हो सकती है। यहां कोई प्रतिबंध नहीं है, क्योंकि चरण वेग सिग्नल वेग नहीं है - यह अभी तक नहीं है। सिग्नल बनाने के लिए, आपको तरंग पर किसी प्रकार का "चिह्न" बनाना होगा। ऐसा चिह्न, उदाहरण के लिए, किसी भी तरंग पैरामीटर - आयाम, आवृत्ति या प्रारंभिक चरण में परिवर्तन हो सकता है। लेकिन जैसे ही निशान बन जाता है, लहर अपनी साइनसोइडिटी खो देती है। यह विभिन्न आयामों, आवृत्तियों और प्रारंभिक चरणों के साथ सरल साइनसॉइडल तरंगों के एक समूह से मिलकर संशोधित हो जाता है - तरंगों का एक समूह। माडुलित तरंग में चिह्न जिस गति से गति करता है वह संकेत की गति है। जब एक माध्यम में प्रसार होता है, तो यह वेग आमतौर पर समूह वेग के साथ मेल खाता है, जो कि उपर्युक्त तरंगों के समूह के समग्र रूप से प्रसार की विशेषता है (देखें विज्ञान और जीवन, संख्या 2, 2000)। सामान्य परिस्थितियों में, समूह वेग, और इसलिए संकेत वेग, निर्वात में प्रकाश की गति से कम होता है। यह संयोग से नहीं है कि "सामान्य परिस्थितियों में" अभिव्यक्ति का उपयोग किया जाता है, क्योंकि कुछ मामलों में समूह वेग भी c से अधिक हो सकता है या अपना अर्थ भी खो सकता है, लेकिन तब यह संकेत प्रसार पर लागू नहीं होता है। एसआरटी में यह स्थापित किया गया है कि एस से अधिक गति के साथ एक संकेत संचारित करना असंभव है।

ऐसा क्यों है? क्योंकि कार्य-कारण का वही नियम c से अधिक गति वाले किसी भी संकेत के संचरण में बाधा के रूप में कार्य करता है। आइए निम्नलिखित स्थिति की कल्पना करें। कुछ बिंदु ए पर, एक लाइट फ्लैश (घटना 1) एक डिवाइस को चालू करता है जो एक निश्चित रेडियो सिग्नल भेजता है, और एक दूरस्थ बिंदु बी पर, इस रेडियो सिग्नल (घटना 2) की कार्रवाई के तहत एक विस्फोट होता है। यह स्पष्ट है कि घटना 1 (फ्लैश) एक कारण है, और घटना 2 (विस्फोट) एक परिणाम है जो कारण से बाद में होता है। लेकिन अगर रेडियो सिग्नल सुपरल्यूमिनल गति से फैलता है, तो बिंदु बी के पास एक पर्यवेक्षक को पहले एक विस्फोट दिखाई देगा, और उसके बाद ही - एक फ्लैश जो एक प्रकाश फ्लैश की गति से उस तक पहुंचा, विस्फोट का कारण। दूसरे शब्दों में, इस पर्यवेक्षक के लिए, घटना 2 घटना 1 से पहले घटित होगी, अर्थात प्रभाव कारण से आगे होगा।

इस बात पर जोर देना उचित है कि सापेक्षता के सिद्धांत का "सुपरल्यूमिनल निषेध" केवल भौतिक निकायों की गति और संकेतों के संचरण पर लगाया जाता है। कई स्थितियों में, किसी भी गति से गति संभव है, लेकिन यह भौतिक वस्तुओं या संकेतों की गति नहीं होगी। उदाहरण के लिए, एक ही तल में दो काफी लंबे शासकों की कल्पना करें, जिनमें से एक क्षैतिज है, और दूसरा इसे एक छोटे कोण पर काटता है। यदि पहले रूलर को तेज गति से नीचे (तीर द्वारा इंगित दिशा में) ले जाया जाता है, तो रूलरों के प्रतिच्छेदन बिंदु को आप जितनी तेजी से चाहें उतनी तेजी से चलाने के लिए बनाया जा सकता है, लेकिन यह बिंदु भौतिक निकाय नहीं है। एक अन्य उदाहरण: यदि आप एक टॉर्च लेते हैं (या, कहते हैं, एक संकीर्ण बीम देने वाला एक लेजर) और इसके साथ हवा में एक चाप का जल्दी से वर्णन करता है, तो प्रकाश स्थान का रैखिक वेग दूरी के साथ बढ़ेगा और पर्याप्त रूप से बड़ी दूरी पर होगा सी से अधिक प्रकाश स्थान बिंदु A और B के बीच अतिसूक्ष्म गति से गति करेगा, लेकिन यह A से B तक संकेत संचरण नहीं होगा, क्योंकि ऐसा प्रकाश स्थान बिंदु A के बारे में कोई जानकारी नहीं रखता है।

ऐसा लगता है कि सुपरल्यूमिनल वेगों का प्रश्न हल हो गया है। लेकिन बीसवीं सदी के 60 के दशक में सैद्धांतिक भौतिकविदों ने टैच्योन नामक सुपरल्यूमिनल कणों के अस्तित्व की परिकल्पना को सामने रखा। ये बहुत ही अजीब कण हैं: सैद्धांतिक रूप से वे संभव हैं, लेकिन सापेक्षता के सिद्धांत के साथ विरोधाभासों से बचने के लिए, उन्हें एक काल्पनिक आराम द्रव्यमान का वर्णन करना पड़ा। भौतिक रूप से काल्पनिक द्रव्यमान मौजूद नहीं है, यह विशुद्ध रूप से गणितीय अमूर्तता है। हालांकि, इससे ज्यादा अलार्म नहीं हुआ, क्योंकि टैक्योन आराम पर नहीं हो सकते - वे मौजूद हैं (यदि वे मौजूद हैं!) केवल निर्वात में प्रकाश की गति से अधिक गति पर, और इस मामले में टैचियन का द्रव्यमान वास्तविक हो जाता है . फोटॉन के साथ यहाँ कुछ सादृश्य है: एक फोटॉन में शून्य आराम द्रव्यमान होता है, लेकिन इसका सीधा सा मतलब है कि एक फोटॉन आराम पर नहीं हो सकता - प्रकाश को रोका नहीं जा सकता।

यह सबसे कठिन निकला, जैसा कि अपेक्षित था, कार्य-कारण के नियम के साथ टैचियन परिकल्पना को समेटना। इस दिशा में प्रयास, हालांकि वे काफी सरल थे, स्पष्ट सफलता नहीं मिली। कोई भी प्रायोगिक रूप से टैचियन को पंजीकृत करने में सफल नहीं हुआ। नतीजतन, सुपरल्यूमिनल प्राथमिक कणों के रूप में टैक्योन में रुचि धीरे-धीरे दूर हो गई।

हालांकि, 60 के दशक में, प्रयोगात्मक रूप से एक घटना की खोज की गई थी जो शुरू में भौतिकविदों को भ्रमित करती थी। यह ए.एन. ओरेव्स्की के लेख में विस्तार से वर्णित है "एम्पलीफाइंग मीडिया में सुपरल्यूमिनल वेव्स" (Phys. Phys। Nos। 12, 1998)। यहां हम इस मामले को संक्षेप में प्रस्तुत करेंगे, विवरण में रुचि रखने वाले पाठक को निर्दिष्ट लेख में संदर्भित करेंगे।

लेज़रों की खोज के तुरंत बाद - 60 के दशक की शुरुआत में - कम (लगभग 1 ns = 10-9 s की अवधि के साथ) उच्च-शक्ति प्रकाश दालें प्राप्त करने की समस्या उत्पन्न हुई। इसके लिए, एक ऑप्टिकल क्वांटम एम्पलीफायर के माध्यम से एक छोटी लेजर पल्स को पारित किया गया था। बीम-विभाजन दर्पण द्वारा नाड़ी को दो भागों में विभाजित किया गया था। उनमें से एक, अधिक शक्तिशाली, एम्पलीफायर को निर्देशित किया गया था, जबकि दूसरे को हवा में प्रचारित किया गया था और एक संदर्भ पल्स के रूप में कार्य किया गया था जिसके साथ कोई एम्पलीफायर के माध्यम से पारित नाड़ी की तुलना कर सकता था। दोनों दालों को फोटोडेटेक्टर को खिलाया गया था, और उनके आउटपुट सिग्नल ऑसिलोस्कोप स्क्रीन पर दृष्टिगत रूप से देखे जा सकते थे। यह अपेक्षा की जाती थी कि प्रवर्धक से गुजरने वाली प्रकाश पल्स को संदर्भ पल्स की तुलना में इसमें एक निश्चित देरी का अनुभव होगा, अर्थात एम्पलीफायर में प्रकाश के प्रसार की गति हवा की तुलना में कम होगी। शोधकर्ताओं के आश्चर्य की कल्पना करें जब उन्होंने पाया कि एम्पलीफायर के माध्यम से नाड़ी न केवल हवा में गति से अधिक गति से फैलती है, बल्कि वैक्यूम में प्रकाश की गति से कई गुना तेज गति से फैलती है!

पहले झटके से उबरने के बाद, भौतिकविदों ने इस तरह के अप्रत्याशित परिणाम का कारण तलाशना शुरू किया। सापेक्षता के विशेष सिद्धांत के सिद्धांतों के बारे में किसी को थोड़ा भी संदेह नहीं था, और यह वह था जिसने सही व्याख्या खोजने में मदद की: यदि विशेष सापेक्षता के सिद्धांतों को संरक्षित किया जाता है, तो प्रवर्धन के गुणों में उत्तर मांगा जाना चाहिए। माध्यम।

यहां विवरण में जाने के बिना, हम केवल यह बताएंगे कि प्रवर्धक माध्यम की क्रिया के तंत्र के विस्तृत विश्लेषण ने स्थिति को पूरी तरह से स्पष्ट कर दिया है। मामला पल्स प्रसार के दौरान फोटॉन की एकाग्रता में परिवर्तन में शामिल था - नाड़ी के पीछे के पारित होने के दौरान माध्यम के लाभ में एक नकारात्मक मूल्य तक परिवर्तन के कारण परिवर्तन, जब माध्यम पहले से ही ऊर्जा को अवशोषित करता है, क्योंकि अपने स्वयं के भंडार को पहले ही प्रकाश नाड़ी के संचरण के कारण खर्च किया जा चुका है। अवशोषण प्रवर्धन नहीं, बल्कि आवेग के कमजोर होने का कारण बनता है, और इस प्रकार, आवेग सामने की ओर बढ़ जाता है और पीछे में कमजोर हो जाता है। आइए कल्पना करें कि हम एक एम्पलीफायर माध्यम में प्रकाश की गति से चलने वाले उपकरण की मदद से एक नाड़ी को देख रहे हैं। यदि माध्यम पारदर्शी होता, तो हम गतिहीनता में जमे हुए एक आवेग को देखते। जिस वातावरण में उपर्युक्त प्रक्रिया होती है, अग्रणी किनारे का प्रवर्धन और नाड़ी के अनुगामी किनारे का कमजोर होना पर्यवेक्षक को इस तरह से दिखाई देगा कि पर्यावरण ने, जैसे कि, नाड़ी को स्थानांतरित कर दिया है आगे। लेकिन चूँकि युक्ति (प्रेक्षक) प्रकाश की गति से चलती है, और नाड़ी उससे आगे निकल जाती है, तो नाड़ी की गति प्रकाश की गति से अधिक हो जाती है! यह वह प्रभाव है जो प्रयोगकर्ताओं द्वारा दर्ज किया गया था। और यहां वास्तव में सापेक्षता के सिद्धांत के साथ कोई विरोधाभास नहीं है: केवल प्रवर्धन प्रक्रिया ऐसी है कि पहले बाहर आने वाले फोटॉन की एकाग्रता बाद में बाहर आने वालों की तुलना में अधिक हो जाती है। यह फोटॉन नहीं है जो सुपरल्यूमिनल गति के साथ चलते हैं, लेकिन पल्स लिफाफा, विशेष रूप से, इसकी अधिकतम, जो एक ऑसिलोस्कोप पर देखी जाती है।

इस प्रकार, जबकि सामान्य मीडिया में हमेशा प्रकाश का क्षीणन होता है और इसकी गति में कमी होती है, जो अपवर्तक सूचकांक द्वारा निर्धारित होती है, सक्रिय लेजर मीडिया में, न केवल प्रकाश का प्रवर्धन देखा जाता है, बल्कि एक सुपरल्यूमिनल के साथ एक नाड़ी का प्रसार भी होता है। वेग।

कुछ भौतिकविदों ने टनलिंग प्रभाव में सुपरल्यूमिनल गति के अस्तित्व को प्रयोगात्मक रूप से साबित करने का प्रयास किया है - क्वांटम यांत्रिकी में सबसे आश्चर्यजनक घटनाओं में से एक। यह प्रभाव इस तथ्य में निहित है कि एक माइक्रोपार्टिकल (अधिक सटीक रूप से, एक सूक्ष्म वस्तु, एक कण के गुणों और विभिन्न परिस्थितियों में एक लहर के गुणों को प्रदर्शित करता है) तथाकथित संभावित बाधा को भेदने में सक्षम है - एक घटना जो पूरी तरह से असंभव है शास्त्रीय यांत्रिकी में (जिसमें एनालॉग ऐसी स्थिति होगी: दीवार में फेंकी गई गेंद दीवार के दूसरी तरफ होगी, या दीवार से बंधी रस्सी को दी जाने वाली लहरदार गति को बंधी हुई रस्सी से प्रेषित किया जाएगा दूसरी तरफ दीवार)। क्वांटम यांत्रिकी में टनलिंग प्रभाव का सार इस प्रकार है। यदि एक निश्चित ऊर्जा के साथ एक सूक्ष्म वस्तु सूक्ष्म वस्तु की ऊर्जा से अधिक संभावित ऊर्जा वाले क्षेत्र से मिलती है, तो यह क्षेत्र उसके लिए एक बाधा है, जिसकी ऊंचाई ऊर्जा अंतर से निर्धारित होती है। लेकिन सूक्ष्म वस्तु बाधा के माध्यम से "रिसता है"! यह अवसर उन्हें प्रसिद्ध हाइजेनबर्ग अनिश्चितता संबंध द्वारा दिया गया है, जो ऊर्जा और बातचीत के समय के लिए लिखा गया है। यदि अवरोध के साथ सूक्ष्म वस्तु की परस्पर क्रिया पर्याप्त रूप से निश्चित समय के लिए होती है, तो सूक्ष्म वस्तु की ऊर्जा, इसके विपरीत, अनिश्चितता की विशेषता होगी, और यदि यह अनिश्चितता बाधा ऊंचाई के क्रम की है, तब उत्तरार्द्ध सूक्ष्म वस्तु के लिए एक दुर्गम बाधा नहीं रह जाता है। यहां एक संभावित बाधा के माध्यम से प्रवेश की गति है और कई भौतिकविदों द्वारा शोध का विषय बन गया है, जो मानते हैं कि यह एस से अधिक हो सकता है।

जून 1998 में, कोलोन में एफटीएल समस्याओं पर एक अंतरराष्ट्रीय संगोष्ठी हुई, जहां चार प्रयोगशालाओं में प्राप्त परिणामों पर चर्चा की गई - बर्कले, वियना, कोलोन और फ्लोरेंस में।

और अंत में, 2000 में, दो नए प्रयोगों की रिपोर्टें आईं जिनमें सुपरल्यूमिनल प्रसार के प्रभाव प्रकट हुए। उनमें से एक प्रिंसटन (यूएसए) में एक शोध संस्थान में लिजुन वोंग और सहकर्मियों द्वारा किया गया था। इसका परिणाम यह होता है कि सीज़ियम वाष्प से भरे कक्ष में प्रवेश करने वाला प्रकाश स्पंद अपनी गति को 300 गुना बढ़ा देता है। यह पता चला कि नाड़ी का मुख्य भाग कक्ष की दूर की दीवार को छोड़ देता है, इससे पहले कि नाड़ी सामने की दीवार के माध्यम से कक्ष में प्रवेश करती है। यह स्थिति न केवल सामान्य ज्ञान, बल्कि, संक्षेप में, सापेक्षता के सिद्धांत के विपरीत है।

एल. वोंग के संदेश ने भौतिकविदों के बीच गहन चर्चा को उकसाया, जिनमें से अधिकांश प्राप्त परिणामों को सापेक्षता के सिद्धांतों के उल्लंघन के रूप में देखने के इच्छुक नहीं हैं। उनका मानना है कि चुनौती इस प्रयोग को सही ढंग से समझाने की है।

एल वोंग के प्रयोग में, सीज़ियम वाष्प के साथ कक्ष में प्रवेश करने वाली प्रकाश नाड़ी की अवधि लगभग 3 μs थी। सीज़ियम परमाणु सोलह संभावित क्वांटम-मैकेनिकल अवस्थाओं में हो सकते हैं जिन्हें "चुंबकीय हाइपरफाइन ग्राउंड स्टेट सबलेवल" कहा जाता है। ऑप्टिकल लेजर पंपिंग की मदद से, लगभग सभी परमाणुओं को इन सोलह अवस्थाओं में से केवल एक में लाया गया, जो केल्विन पैमाने (-273.15°C) पर लगभग पूर्ण शून्य तापमान के अनुरूप था। सीज़ियम चैम्बर 6 सेंटीमीटर लंबा था। निर्वात में प्रकाश 0.2 ns में 6 सेंटीमीटर की यात्रा करता है। माप से पता चला कि प्रकाश नाड़ी निर्वात की तुलना में 62 एनएस कम समय में सीज़ियम वाले कक्ष से होकर गुजरी। दूसरे शब्दों में, सीज़ियम माध्यम से नाड़ी के पारगमन समय का ऋण चिह्न होता है! दरअसल, अगर 0.2 एनएस से 62 एनएस घटाया जाता है, तो हमें "ऋणात्मक" समय मिलता है। माध्यम में यह "नकारात्मक देरी" - एक समझ से बाहर समय कूद - उस समय के बराबर है जिसके दौरान नाड़ी ने 310 को निर्वात में कक्ष के माध्यम से पारित किया होगा। इस "अस्थायी तख्तापलट" का परिणाम यह था कि कक्ष से निकलने वाले आवेग के पास कक्ष की निकट की दीवार तक आने वाले आवेग तक पहुंचने से पहले 19 मीटर दूर जाने का समय था। आप ऐसी अविश्वसनीय स्थिति की व्याख्या कैसे कर सकते हैं (यदि, निश्चित रूप से, प्रयोग की शुद्धता के बारे में कोई संदेह नहीं है)?

सामने आने वाली चर्चा को देखते हुए, एक सटीक स्पष्टीकरण अभी तक नहीं मिला है, लेकिन इसमें कोई संदेह नहीं है कि माध्यम के असामान्य फैलाव गुण यहां एक भूमिका निभाते हैं: सीज़ियम वाष्प, लेजर प्रकाश द्वारा उत्तेजित परमाणुओं से मिलकर, विषम फैलाव वाला माध्यम है। आइए संक्षेप में याद करें कि यह क्या है।

किसी पदार्थ का फैलाव प्रकाश की तरंग दैर्ध्य पर चरण (पारंपरिक) अपवर्तक सूचकांक n की निर्भरता है। सामान्य फैलाव के साथ, तरंग दैर्ध्य घटने के साथ अपवर्तक सूचकांक बढ़ता है, और यह कांच, पानी, हवा और प्रकाश के लिए पारदर्शी अन्य सभी पदार्थों में होता है। उन पदार्थों में जो प्रकाश को दृढ़ता से अवशोषित करते हैं, अपवर्तक सूचकांक तरंग दैर्ध्य में परिवर्तन के साथ विपरीत में बदल जाता है और बहुत तेज हो जाता है: एल में कमी (आवृत्ति डब्ल्यू में वृद्धि) के साथ, अपवर्तक सूचकांक तेजी से घटता है और एक में तरंग दैर्ध्य के कुछ क्षेत्र यह एकता (चरण वेग Vph> s) से कम हो जाता है। यह वास्तव में विषम फैलाव है, जिसमें पदार्थ में प्रकाश के प्रसार की तस्वीर मौलिक रूप से बदल जाती है। समूह वेग Vgr तरंगों के चरण वेग से अधिक हो जाता है और निर्वात में प्रकाश की गति को पार कर सकता है (और नकारात्मक भी हो सकता है)। एल वोंग इस परिस्थिति को अपने प्रयोग के परिणामों की व्याख्या करने की संभावना के कारण के रूप में इंगित करता है। हालांकि, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि स्थिति Vgr> c विशुद्ध रूप से औपचारिक है, क्योंकि समूह वेग की अवधारणा कम (सामान्य) फैलाव के मामले में पारदर्शी मीडिया के लिए पेश की गई थी, जब तरंगों का एक समूह लगभग अपना आकार नहीं बदलता है। प्रसार के दौरान। विषम फैलाव वाले क्षेत्रों में, दूसरी ओर, प्रकाश नाड़ी तेजी से विकृत होती है और समूह वेग की अवधारणा अपना अर्थ खो देती है; इस मामले में, सिग्नल वेग और ऊर्जा प्रसार वेग की अवधारणाएं पेश की जाती हैं, जो पारदर्शी मीडिया में समूह वेग के साथ मेल खाती हैं, और मीडिया में अवशोषण के साथ निर्वात में प्रकाश की गति से कम रहता है। लेकिन वोंग के प्रयोग में दिलचस्प बात यह है: एक प्रकाश नाड़ी, एक माध्यम से विषम फैलाव के साथ गुजरती है, विकृत नहीं होती है - यह बिल्कुल अपने आकार को बरकरार रखती है! और यह समूह वेग के साथ नाड़ी के प्रसार के बारे में धारणा से मेल खाती है। लेकिन अगर ऐसा है, तो पता चलता है कि माध्यम में कोई अवशोषण नहीं होता है, हालांकि माध्यम का विषम फैलाव अवशोषण के कारण होता है! वोंग खुद, स्वीकार करते हैं कि बहुत कुछ अस्पष्ट है, उनका मानना है कि उनके प्रयोगात्मक सेटअप में क्या हो रहा है, पहले सन्निकटन में, निम्नानुसार स्पष्ट रूप से समझाया जा सकता है।

एक प्रकाश नाड़ी में विभिन्न तरंग दैर्ध्य (आवृत्तियों) वाले कई घटक होते हैं। आंकड़ा इनमें से तीन घटकों (लहरों 1-3) को दर्शाता है। किसी बिंदु पर, तीनों तरंगें चरण में होती हैं (उनकी मैक्सिमा मेल खाती है); यहां वे जुड़ते हैं, एक दूसरे को सुदृढ़ करते हैं और एक आवेग बनाते हैं। जैसे-जैसे वे अंतरिक्ष में आगे बढ़ते हैं, लहरें चरण से बाहर हो जाती हैं और इस तरह एक-दूसरे को "बुझा" देती हैं।

विषम फैलाव के क्षेत्र में (सीज़ियम सेल के अंदर), जो तरंग छोटी थी (लहर 1) लंबी हो जाती है। इसके विपरीत, जो तरंग तीनों में सबसे लंबी थी (लहर 3) सबसे छोटी हो जाती है।

नतीजतन, तरंगों के चरण भी उसी के अनुसार बदलते हैं। जब तरंगें सीज़ियम सेल से होकर गुज़रती हैं, तो उनके तरंगाग्र बहाल हो जाते हैं। विषम फैलाव वाले पदार्थ में एक असामान्य चरण मॉडुलन से गुजरने के बाद, विचाराधीन तीन तरंगें एक निश्चित बिंदु पर फिर से चरण में होती हैं। यहां वे फिर से जुड़ते हैं और सीज़ियम माध्यम में प्रवेश करने के समान आकार की एक नाड़ी बनाते हैं।

आमतौर पर हवा में और सामान्य फैलाव वाले किसी भी पारदर्शी माध्यम में, दूर की दूरी पर प्रचार करते समय एक प्रकाश नाड़ी अपने आकार को सटीक रूप से बनाए नहीं रख सकती है, अर्थात इसके सभी घटकों को प्रसार पथ के साथ किसी भी दूर बिंदु पर चरणबद्ध नहीं किया जा सकता है। और सामान्य परिस्थितियों में, इतनी दूर बिंदु पर एक हल्की नाड़ी कुछ समय बाद दिखाई देती है। हालाँकि, प्रयोग में प्रयुक्त माध्यम के विषम गुणों के कारण, दूर के बिंदु पर नाड़ी उसी तरह से चरणबद्ध निकली, जैसे इस माध्यम में प्रवेश करते समय। इस प्रकार, प्रकाश नाड़ी ऐसा व्यवहार करती है जैसे कि दूर के बिंदु पर जाने के लिए उसके पास नकारात्मक समय की देरी थी, यानी वह बाद में नहीं, बल्कि पर्यावरण से पहले ही पहुंच जाएगी!

अधिकांश भौतिक विज्ञानी इस परिणाम को कक्ष के फैलाव माध्यम में कम-तीव्रता वाले अग्रदूत की उपस्थिति के साथ जोड़ने के इच्छुक हैं। मुद्दा यह है कि एक नाड़ी के वर्णक्रमीय अपघटन में, स्पेक्ट्रम में नगण्य आयाम के साथ मनमाने ढंग से उच्च आवृत्तियों के घटक होते हैं, तथाकथित अग्रदूत, नाड़ी के "मुख्य भाग" से आगे बढ़ते हैं। स्थापना की प्रकृति और अग्रदूत का रूप माध्यम में फैलाव कानून पर निर्भर करता है। इसे ध्यान में रखते हुए, वोंग के प्रयोग में घटनाओं के क्रम को निम्नानुसार व्याख्या करने का प्रस्ताव है। आने वाली लहर, अपने सामने अग्रदूत को "खींचती" कैमरे के पास आती है। आने वाली लहर की चोटी कक्ष की निकट दीवार से टकराने से पहले, अग्रदूत कक्ष में एक आवेग शुरू करता है, जो दूर की दीवार तक पहुंचता है और इससे परावर्तित होता है, जिससे "पिछड़ी लहर" बनती है। यह तरंग c से 300 गुना तेजी से फैलती है, निकट की दीवार तक पहुँचती है और आने वाली लहर से मिलती है। एक लहर के शिखर दूसरे के गर्त से मिलते हैं, इसलिए वे एक दूसरे को नष्ट कर देते हैं और परिणाम के रूप में कुछ भी नहीं बचा है। यह पता चला है कि आने वाली लहर सीज़ियम परमाणुओं को "ऋण लौटाती है", जो कक्ष के दूसरे छोर पर इसे "उधार" देती है। कोई भी जो केवल प्रयोग की शुरुआत और अंत का निरीक्षण करेगा, उसे केवल प्रकाश की एक नाड़ी दिखाई देगी जो समय के साथ "कूद" जाती है, तेजी से आगे बढ़ती है।

एल. वोंग का मानना है कि उनका प्रयोग सापेक्षता के सिद्धांत से सहमत नहीं है। उनका मानना है कि सुपरल्यूमिनल गति की अप्राप्यता के बारे में बयान केवल आराम द्रव्यमान वाली वस्तुओं पर लागू होता है। प्रकाश का प्रतिनिधित्व या तो तरंगों के रूप में किया जा सकता है, जिसके लिए द्रव्यमान की अवधारणा आम तौर पर अनुपयुक्त होती है, या बाकी द्रव्यमान वाले फोटॉन के रूप में, जैसा कि ज्ञात है, शून्य के बराबर है। इसलिए, एक निर्वात में प्रकाश की गति, वोंग का मानना है, सीमा नहीं है। फिर भी, वोंग स्वीकार करते हैं कि उन्होंने जो प्रभाव खोजा है, वह s से अधिक गति से सूचना प्रसारित करना संभव नहीं बनाता है।

लॉस एलामोस नेशनल लेबोरेटरी, यूएसए के एक भौतिक विज्ञानी पी. मिलोनी कहते हैं, "यहां जानकारी पहले से ही नाड़ी के अग्रणी किनारे पर है।"

अधिकांश भौतिकविदों का मानना है कि नया काम मौलिक सिद्धांतों को कुचलने वाला नहीं है। लेकिन सभी भौतिक विज्ञानी यह नहीं मानते कि समस्या हल हो गई है। 2000 में एक और दिलचस्प प्रयोग करने वाले इतालवी शोध समूह के प्रोफेसर ए। रानफाग्नि का मानना है कि यह सवाल अभी भी खुला है। डेनियल मुगनाई, एनेडियो रैनफाग्नि और रोक्को रग्गेरी द्वारा किए गए इस प्रयोग में पाया गया कि सेंटीमीटर-बैंड रेडियो तरंगें साधारण हवाई यात्रा में c से अधिक 25% की गति से यात्रा करती हैं।

संक्षेप में, हम निम्नलिखित कह सकते हैं।

हाल के वर्षों के काम से पता चलता है कि कुछ शर्तों के तहत, सुपरल्यूमिनल गति वास्तव में हो सकती है। लेकिन वास्तव में सुपरल्यूमिनल गति से क्या यात्रा कर रहा है? सापेक्षता का सिद्धांत, जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, भौतिक निकायों और सूचनाओं को ले जाने वाले संकेतों के लिए ऐसी गति को प्रतिबंधित करता है। फिर भी, कुछ शोधकर्ता बहुत लगातार यह प्रदर्शित करने की कोशिश कर रहे हैं कि सिग्नल के लिए प्रकाश बाधा को कैसे दूर किया जाए। इसका कारण इस तथ्य में निहित है कि सापेक्षता के विशेष सिद्धांत में एस से अधिक गति के साथ संकेतों को प्रेषित करने की असंभवता का कोई कठोर गणितीय औचित्य नहीं है (जैसे, मैक्सवेल के विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के समीकरणों पर)। एसआरटी में यह असंभवता स्थापित है, कोई कह सकता है, विशुद्ध रूप से अंकगणितीय रूप से, वेग के अतिरिक्त के लिए आइंस्टीन सूत्र से आगे बढ़ते हुए, लेकिन यह मौलिक रूप से कार्य-कारण के सिद्धांत द्वारा पुष्टि की जाती है। आइंस्टीन ने खुद सुपरल्यूमिनल सिग्नल ट्रांसमिशन के सवाल पर विचार करते हुए लिखा था कि इस मामले में "... हमें एक सिग्नल ट्रांसमिशन तंत्र पर विचार करने के लिए मजबूर किया जाता है, जिसका उपयोग करते समय प्राप्त कार्रवाई कारण से पहले होती है। लेकिन, हालांकि यह एक विशुद्ध तार्किक बिंदु से परिणाम है। मेरी राय में, कोई विरोधाभास नहीं है, यह अभी भी हमारे पूरे अनुभव की प्रकृति का इतना खंडन करता है कि V> c की धारणा की असंभवता पर्याप्त रूप से सिद्ध होती है। कार्य-कारण का सिद्धांत आधारशिला है जो FTL सिग्नल ट्रांसमिशन की असंभवता को रेखांकित करता है। और इस पत्थर पर, जाहिरा तौर पर, बिना किसी अपवाद के, सुपरल्यूमिनल संकेतों की सभी खोजें ठोकर खाएँगी, चाहे प्रयोगकर्ता ऐसे संकेतों का पता लगाना चाहें, क्योंकि हमारी दुनिया की प्रकृति ऐसी है।

लेकिन फिर भी, आइए कल्पना करें कि सापेक्षता का गणित अभी भी प्रकाश से तेज गति से काम करेगा। इसका मतलब यह है कि सैद्धांतिक रूप से हम अभी भी पता लगा सकते हैं कि क्या होगा यदि शरीर प्रकाश की गति से अधिक हो जाए।

कल्पना कीजिए कि दो अंतरिक्ष यान पृथ्वी से एक तारे की ओर जा रहे हैं जो हमारे ग्रह से 100 प्रकाश वर्ष दूर है। पहला जहाज प्रकाश की गति से 50% पृथ्वी को छोड़ता है, इसलिए इसे पूरी यात्रा में 200 साल लगेंगे। दूसरा जहाज, एक काल्पनिक ताना ड्राइव से लैस, प्रकाश की गति से 200% पर यात्रा करेगा, लेकिन पहले के 100 साल बाद। क्या होगा?

सापेक्षता के सिद्धांत के अनुसार, सही उत्तर काफी हद तक पर्यवेक्षक के दृष्टिकोण पर निर्भर करता है। पृथ्वी से, ऐसा प्रतीत होगा कि पहला जहाज दूसरे जहाज से आगे निकलने से पहले ही काफी दूरी तय कर चुका है, जो चार गुना तेजी से आगे बढ़ रहा है। लेकिन पहले जहाज पर सवार लोगों के नजरिए से सब कुछ थोड़ा अलग है।

जहाज # 2 प्रकाश से तेज चलता है, जिसका अर्थ है कि यह उस प्रकाश से भी आगे निकल सकता है जो वह स्वयं उत्सर्जित करता है। यह एक प्रकार की "प्रकाश तरंग" की ओर ले जाता है (ध्वनि के अनुरूप, लेकिन हवा को कंपन करने के बजाय, प्रकाश तरंगें यहां कंपन करती हैं), जो कई दिलचस्प प्रभाव उत्पन्न करती है। याद रखें कि जहाज # 2 से प्रकाश जहाज की तुलना में धीमी गति से चलता है। नतीजतन, एक दृश्य दोहरीकरण होगा। दूसरे शब्दों में, सबसे पहले जहाज # 1 का चालक दल यह देखेगा कि उसके बगल में दूसरा जहाज दिखाई दिया है जैसे कि कहीं से भी। फिर, दूसरे जहाज से प्रकाश थोड़ी देरी से पहले तक पहुंच जाएगा, और परिणाम एक दृश्यमान प्रतिलिपि होगी जो थोड़ी देर के साथ उसी दिशा में आगे बढ़ेगी।

कंप्यूटर गेम में कुछ ऐसा ही देखा जा सकता है, जब, सिस्टम की विफलता के परिणामस्वरूप, इंजन मॉडल और उसके एल्गोरिदम को गति के अंतिम बिंदु पर एनीमेशन के समाप्त होने की तुलना में तेजी से लोड करता है, जिससे कि कई बार घटित होता है। शायद यही कारण है कि हमारी चेतना ब्रह्मांड के उस काल्पनिक पहलू को नहीं समझती है, जिसमें शरीर सुपरल्यूमिनल गति से चलते हैं - शायद यह अच्छे के लिए है।

पी.एस. ... लेकिन पिछले उदाहरण में मुझे कुछ समझ नहीं आया, जहाज की वास्तविक स्थिति "उसके द्वारा उत्सर्जित प्रकाश" से क्यों जुड़ी है? खैर, उन्हें उसे देखने दो जैसे कि कुछ नहीं है, लेकिन वास्तव में वह पहले जहाज से आगे निकल जाएगा!

सूत्रों का कहना है

छाया प्रकाश की तुलना में तेजी से यात्रा कर सकती है, लेकिन पदार्थ या जानकारी नहीं ले जा सकती

क्या एफटीएल उड़ान संभव है?

इस लेख के अनुभागों में उपशीर्षक हैं और आप प्रत्येक अनुभाग को अलग से देख सकते हैं।

FTL यात्रा के सरल उदाहरण

1. चेरेनकोव प्रभाव

जब हम सुपरल्यूमिनल गति के साथ गति के बारे में बात करते हैं, तो हमारा मतलब निर्वात में प्रकाश की गति से होता है सी(299 792 458 मी/सेक)। इसलिए, चेरेनकोव प्रभाव को सुपरल्यूमिनल गति के साथ गति के उदाहरण के रूप में नहीं माना जा सकता है।

2. तीसरा पर्यवेक्षक

अगर रॉकेट एतेजी से मुझसे दूर उड़ जाता है 0.6cपश्चिम में, और रॉकेट बीतेजी से मुझसे दूर उड़ जाता है 0.6cपूर्व की ओर, फिर मैं देखता हूं कि बीच की दूरी एतथा बीदर से बढ़ रहा है 1.2सी... मिसाइलों को उड़ते हुए देखना एतथा बीओर से, तीसरा पर्यवेक्षक देखता है कि मिसाइल हटाने का कुल वेग . से अधिक है सी .

लेकिन सापेक्ष गतिगति के योग के बराबर नहीं। रॉकेट की गति एरॉकेट के बारे में बीवह दर है जिस पर रॉकेट से दूरी बढ़ती है एएक रॉकेट पर उड़ते हुए एक पर्यवेक्षक द्वारा देखा गया बी... सापेक्ष वेग की गणना सापेक्षिक वेग जोड़ सूत्र का उपयोग करके की जानी चाहिए। (देखें आप विशेष सापेक्षता में वेग कैसे जोड़ते हैं?) इस उदाहरण में, सापेक्ष गति लगभग है 0.88सी... तो इस उदाहरण में हमें सुपरल्यूमिनल वेग नहीं मिला।

3. प्रकाश और छाया

विचार करें कि छाया कितनी तेजी से आगे बढ़ सकती है। यदि दीपक पास है, तो दूर की दीवार पर आपकी उंगली की छाया आपकी उंगली के हिलने की तुलना में बहुत तेज चलती है। जब आप अपनी अंगुली को दीवार के समानांतर घुमाते हैं, तो छाया की गति in डी / डीएक उंगली की गति से कई गुना अधिक। यहां डीदीपक से उंगली तक की दूरी है, और डी- दीपक से दीवार तक। यदि दीवार एक कोण पर हो तो गति और भी अधिक होगी। यदि दीवार बहुत दूर है, तो छाया की गति उंगली की गति से पिछड़ जाएगी, क्योंकि प्रकाश को दीवार तक पहुंचने में समय लगता है, लेकिन दीवार के साथ छाया की गति की गति और भी बढ़ जाएगी। छाया की गति प्रकाश की गति से सीमित नहीं है।

एक अन्य वस्तु जो प्रकाश की तुलना में तेजी से यात्रा कर सकती है, वह है चंद्रमा पर लक्षित लेजर से प्रकाश का एक स्थान। चंद्रमा की दूरी 385,000 किमी है। आप अपने हाथ में लेजर पॉइंटर के छोटे कंपनों के साथ, चंद्रमा की सतह पर प्रकाश के स्थान की गति की गति की गणना स्वयं कर सकते हैं। आपको समुद्र तट की सीधी रेखा में एक मामूली कोण पर चलने वाली लहर का उदाहरण भी पसंद आ सकता है। लहर और किनारे का प्रतिच्छेदन समुद्र तट के साथ कितनी तेजी से यात्रा कर सकता है?

ये सभी चीजें प्रकृति में हो सकती हैं। उदाहरण के लिए, पल्सर से प्रकाश की किरण धूल के बादल के साथ यात्रा कर सकती है। एक शक्तिशाली विस्फोट प्रकाश या विकिरण की गोलाकार तरंगें बना सकता है। जब ये तरंगें किसी भी सतह से प्रतिच्छेद करती हैं, तो इस सतह पर प्रकाश वृत्त दिखाई देते हैं, जो प्रकाश की तुलना में तेजी से फैलते हैं। यह घटना तब होती है, उदाहरण के लिए, जब बिजली की चमक से विद्युत चुम्बकीय नाड़ी ऊपरी वायुमंडल से होकर गुजरती है।

4. ठोस शरीर

यदि आपके पास एक लंबी कड़ी रॉड है और आप रॉड के एक छोर से टकराते हैं, तो क्या दूसरा सिरा तुरंत हिलना शुरू नहीं करेगा? क्या यह प्रकाश से भी तेज सूचना प्रसारित करने का तरीका नहीं है?

यह सच होगा अगरआदर्श रूप से कठोर शरीर मौजूद थे। व्यवहार में, ध्वनि की गति से रॉड के साथ प्रभाव प्रसारित होता है, जो रॉड सामग्री की लोच और घनत्व पर निर्भर करता है। इसके अलावा, सापेक्षता का सिद्धांत किसी सामग्री में ध्वनि की संभावित गति को मूल्य तक सीमित करता है सी .

वही सिद्धांत लागू होता है यदि आप एक स्ट्रिंग या रॉड को सीधा रखते हैं, इसे छोड़ देते हैं, और यह गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में गिरने लगता है। ऊपरी सिरा, जिसे आप जाने देते हैं, तुरंत गिरना शुरू हो जाता है, लेकिन निचला सिरा थोड़ी देर बाद ही हिलना शुरू हो जाएगा, क्योंकि होल्डिंग बल का गायब होना सामग्री में ध्वनि की गति से रॉड के नीचे प्रेषित होता है।

लोच के सापेक्षवादी सिद्धांत का सूत्रीकरण बल्कि जटिल है, लेकिन सामान्य विचार को न्यूटनियन यांत्रिकी का उपयोग करके चित्रित किया जा सकता है। एक आदर्श लोचदार पिंड की अनुदैर्ध्य गति का समीकरण हुक के नियम से प्राप्त किया जा सकता है। हम छड़ के रैखिक घनत्व को निरूपित करते हैं ρ , लोच का यंग मापांक यू... अनुदैर्ध्य विस्थापन एक्सतरंग समीकरण को संतुष्ट करता है

डी 2 एक्स / डीटी 2 - वाई डी 2 एक्स / डीएक्स 2 = 0

प्लेन वेव सॉल्यूशन ध्वनि की गति से यात्रा करता है एस, जो सूत्र से निर्धारित होता है एस 2 = वाई /... तरंग समीकरण माध्यम के विक्षोभों को गति की तुलना में तेजी से आगे बढ़ने की अनुमति नहीं देता है एस... इसके अलावा, सापेक्षता का सिद्धांत लोच के मूल्य को एक सीमा देता है: यू< ρc 2 ... व्यवहार में, कोई भी ज्ञात सामग्री इस सीमा के करीब नहीं आती है। यह भी ध्यान दें कि भले ही ध्वनि की गति के करीब हो सी, तो पदार्थ स्वयं आवश्यक रूप से सापेक्ष गति से नहीं चलता है।

हालांकि प्रकृति में कोई ठोस नहीं है, वहाँ है ठोस पदार्थों का संचलनजिसका उपयोग प्रकाश की गति को दूर करने के लिए किया जा सकता है। यह विषय छाया और हाइलाइट के पहले से वर्णित अनुभाग से संबंधित है। (सुपरल्यूमिनल कैंची देखें, सापेक्षता में कठोर घूर्णन डिस्क)।

5. चरण वेग

तरंग समीकरण
डी 2 यू / डीटी 2 - सी 2 डी 2 यू / डीएक्स 2 + डब्ल्यू 2 यू = 0

फॉर्म में एक समाधान है
यू = ए कॉस (कुल्हाड़ी - बीटी), सी 2 ए 2 - बी 2 + डब्ल्यू 2 = 0

ये साइनसॉइडल तरंगें हैं जो गति v . से फैलती हैं
वी = बी / ए = वर्ग (सी 2 + डब्ल्यू 2 / ए 2)

लेकिन यह सी से अधिक है। क्या यह टैक्योन के लिए एक समीकरण है? (आगे अनुभाग देखें)। नहीं, यह द्रव्यमान वाले कण के लिए सामान्य सापेक्षतावादी समीकरण है।

विरोधाभास को खत्म करने के लिए, "चरण वेग" के बीच अंतर करना आवश्यक है वी ph, और "समूह दर" वीजीआर, और
वी पीएच वी जीआर = सी 2

तरंग समाधान में आवृत्ति फैलाव हो सकता है। इस मामले में, तरंग पैकेट एक समूह वेग के साथ चलता है जो . से कम है सी... वेव पैकेट की सहायता से केवल समूह दर पर ही सूचना प्रसारित की जा सकती है। एक तरंग पैकेट में तरंगें चरण वेग के साथ चलती हैं। चरण वेग FTL गति का एक और उदाहरण है जिसका उपयोग संदेशों को संप्रेषित करने के लिए नहीं किया जा सकता है।

6. सुपरल्यूमिनल आकाशगंगाएँ

7. सापेक्षवादी रॉकेट

पृथ्वी पर एक पर्यवेक्षक को एक अंतरिक्ष यान को गति से घटते हुए देखने दें 0.8सीसापेक्षता के सिद्धांत के अनुसार, वह देखेगा कि अंतरिक्ष यान की घड़ी 5/3 गुना धीमी गति से चलती है। यदि हम जहाज की दूरी को जहाज की घड़ी के अनुसार उड़ान के समय से विभाजित करते हैं, तो हमें गति मिलती है 4 / 3सी... पर्यवेक्षक ने निष्कर्ष निकाला है कि, अपनी ऑनबोर्ड घड़ी का उपयोग करते हुए, जहाज का पायलट यह भी निर्धारित करेगा कि वह सुपरल्यूमिनल गति से उड़ रहा है। पायलट के दृष्टिकोण से, उसकी घड़ी सामान्य रूप से चल रही है, और इंटरस्टेलर स्पेस 5/3 बार सिकुड़ गया है। इसलिए, यह तारों के बीच ज्ञात दूरियों को तेजी से, गति के साथ उड़ता है 4 / 3सी .

लेकिन यह अभी भी एक सुपरल्यूमिनल उड़ान नहीं है। आप संदर्भ के विभिन्न फ़्रेमों में परिभाषित दूरी और समय का उपयोग करके गति की गणना नहीं कर सकते।

8. गुरुत्वाकर्षण की गति

कुछ का कहना है कि गुरुत्वाकर्षण की गति बहुत अधिक है। सीया अंतहीन भी। जांचें कि क्या गुरुत्वाकर्षण प्रकाश की गति से यात्रा करता है? और गुरुत्वाकर्षण विकिरण क्या है? गुरुत्वीय विक्षोभ और गुरुत्वीय तरंगें गति से फैलती हैं सी .

9. ईपीआर विरोधाभास

10. आभासी फोटोन

11. क्वांटम टनलिंग प्रभाव

क्वांटम यांत्रिकी में, टनलिंग प्रभाव एक कण को एक बाधा को दूर करने की अनुमति देता है, भले ही इसके लिए पर्याप्त ऊर्जा न हो। इस तरह के अवरोध के माध्यम से सुरंग बनाने के समय की गणना करना संभव है। और यह प्रकाश के लिए उतनी ही दूरी को गति से तय करने के लिए आवश्यक से कम हो सकता है सी... क्या इसका उपयोग प्रकाश से तेज संदेश भेजने के लिए किया जा सकता है?

क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स कहते हैं नहीं! फिर भी, एक प्रयोग किया गया है जिसमें टनलिंग प्रभाव का उपयोग करके सुपरल्यूमिनल सूचना प्रसारण का प्रदर्शन किया गया है। 4.7 . की गति से 11.4 सेमी चौड़े बैरियर के माध्यम से सीमोजार्ट की फोर्टिएथ सिम्फनी वितरित की गई। इस प्रयोग की व्याख्या अत्यधिक विवादास्पद है। अधिकांश भौतिकविदों का मानना है कि सुरंग प्रभाव संचारित नहीं कर सकता जानकारीप्रकाश से तेज़। यदि यह संभव था, तो उपकरण को संदर्भ के तेजी से चलने वाले फ्रेम में रखकर सिग्नल को समय पर वापस क्यों न भेजें।

17. क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत

गुरुत्वाकर्षण के अपवाद के साथ, सभी देखने योग्य भौतिक घटनाएं "मानक मॉडल" के अनुरूप हैं। मानक मॉडल एक सापेक्षतावादी क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत है जो विद्युत चुम्बकीय और परमाणु अंतःक्रियाओं के साथ-साथ सभी ज्ञात कणों की व्याख्या करता है। इस सिद्धांत में, भौतिक वेधशालाओं के अनुरूप ऑपरेटरों की कोई भी जोड़ी "कम्यूट्स" (यानी, आप इन ऑपरेटरों के क्रम को बदल सकते हैं) की घटनाओं के एक स्थानिक अंतराल से अलग हो जाते हैं। सिद्धांत रूप में, इसका तात्पर्य यह है कि मानक मॉडल में, प्रभाव प्रकाश की तुलना में तेजी से यात्रा नहीं कर सकता है, और इसे अनंत ऊर्जा तर्क के बराबर क्वांटम क्षेत्र माना जा सकता है।

हालांकि, मानक मॉडल के क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत में, कोई त्रुटिहीन कठोर प्रमाण नहीं है। किसी ने अभी तक यह भी सिद्ध नहीं किया है कि यह सिद्धांत आंतरिक रूप से सुसंगत है। सबसे अधिक संभावना है कि ऐसा नहीं है। किसी भी मामले में, इस बात की कोई गारंटी नहीं है कि ऐसे कोई कण या बल नहीं हैं जो अभी तक खोजे नहीं गए हैं जो सुपरल्यूमिनल यात्रा पर प्रतिबंध का पालन नहीं करते हैं। गुरुत्वाकर्षण और सामान्य सापेक्षता सहित इस सिद्धांत का कोई सामान्यीकरण भी नहीं है। क्वांटम गुरुत्व के क्षेत्र में काम करने वाले कई भौतिकविदों को संदेह है कि कार्य-कारण और स्थानीयता की सरल अवधारणाओं को सामान्यीकृत किया जाएगा। इस बात की कोई गारंटी नहीं है कि, भविष्य में और अधिक पूर्ण सिद्धांत में, प्रकाश की गति सीमित गति के अर्थ को बरकरार रखेगी।

18. दादा विरोधाभास

विशेष सापेक्षता में, एक कण जो संदर्भ के एक फ्रेम में प्रकाश की तुलना में तेजी से यात्रा करता है, संदर्भ के दूसरे फ्रेम में समय पर वापस चला जाता है। सुपरल्यूमिनल मूवमेंट या सूचना के प्रसारण से अतीत में यात्रा करना या संदेश भेजना संभव हो जाएगा। यदि ऐसी समय यात्रा संभव होती, तो आप समय में वापस जा सकते थे और अपने दादा को मारकर इतिहास की धारा को बदल सकते थे।

एफटीएल यात्रा की संभावना के खिलाफ यह एक बहुत मजबूत तर्क है। सच है, लगभग एक असंभव संभावना बनी हुई है कि किसी प्रकार का सीमित सुपरल्यूमिनल आंदोलन संभव है, जो अतीत में लौटने की अनुमति नहीं देता है। या हो सकता है कि समय यात्रा संभव हो, लेकिन किसी सुसंगत तरीके से कार्य-कारण का उल्लंघन किया जाता है। यह सब बहुत ही असंभव है, लेकिन अगर हम एफटीएल यात्रा पर चर्चा कर रहे हैं, तो नए विचारों के लिए तैयार रहना बेहतर है।

इसका उलटा भी सच है। यदि हम समय में पीछे की यात्रा कर सकें, तो हम प्रकाश की गति को पार कर सकते हैं। आप समय पर वापस जा सकते हैं, कहीं कम गति से उड़ सकते हैं, और सामान्य तरीके से भेजे गए प्रकाश के आने से पहले वहां पहुंच सकते हैं। इस विषय पर विवरण के लिए समय यात्रा देखें।

FTL यात्रा के खुले प्रश्न

इस अंतिम खंड में, मैं प्रकाश की तुलना में तेज यात्रा के लिए कुछ गंभीर विचारों का वर्णन करूंगा। इन विषयों को अक्सर अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों में शामिल नहीं किया जाता है, क्योंकि वे उत्तर की तरह अधिक नहीं होते हैं, बल्कि बहुत सारे नए प्रश्न होते हैं। उन्हें यह दिखाने के लिए यहां शामिल किया गया है कि इस दिशा में गंभीर शोध किया जा रहा है। विषय का केवल संक्षिप्त परिचय दिया गया है। आप इंटरनेट पर विवरण पा सकते हैं। जैसा कि इंटरनेट पर हर चीज के साथ होता है, उनकी आलोचना करें।

19. टैच्योन

टैक्योन काल्पनिक कण हैं जो स्थानीय रूप से प्रकाश की तुलना में तेजी से यात्रा करते हैं। ऐसा करने के लिए, उनके पास एक काल्पनिक द्रव्यमान होना चाहिए। इस मामले में, टैचियन की ऊर्जा और गति वास्तविक मूल्य हैं। यह मानने का कोई कारण नहीं है कि सुपरल्यूमिनल कणों का पता नहीं लगाया जा सकता है। छाया और प्रकाश के धब्बे प्रकाश की तुलना में तेजी से यात्रा कर सकते हैं और उनका पता लगाया जा सकता है।

अब तक, टैक्योन नहीं मिले हैं, और भौतिकविदों को उनके अस्तित्व पर संदेह है। ऐसे दावे किए गए हैं कि ट्रिटियम के बीटा क्षय द्वारा उत्पादित न्यूट्रिनो के द्रव्यमान को मापने के लिए किए गए प्रयोगों में, न्यूट्रिनो टैक्योन थे। यह संदिग्ध है, लेकिन अभी तक पूरी तरह से नकारा नहीं गया है।

टैचियन सिद्धांत के साथ समस्याएं हैं। कार्य-कारण के संभावित उल्लंघन के अलावा, टैक्योन भी निर्वात को अस्थिर बनाते हैं। इन कठिनाइयों को दरकिनार करना संभव हो सकता है, लेकिन तब भी हम सुपरल्यूमिनल संदेश प्रसारण के लिए टैक्योन का उपयोग नहीं कर पाएंगे।

अधिकांश भौतिकविदों का मानना है कि एक सिद्धांत में टैक्योन की उपस्थिति इस सिद्धांत में कुछ समस्याओं का संकेत है। टैचियन का विचार जनता के बीच इतना लोकप्रिय है क्योंकि उनका अक्सर विज्ञान कथा साहित्य में उल्लेख किया जाता है। टैचियन देखें।

20. वर्महोल्स

वैश्विक FTL यात्रा का सबसे प्रसिद्ध तरीका वर्महोल का उपयोग है। वर्महोल ब्रह्मांड में एक बिंदु से दूसरे स्थान पर अंतरिक्ष-समय में एक भट्ठा है, जो आपको सामान्य पथ की तुलना में छेद के एक छोर से दूसरे छोर तक तेजी से जाने की अनुमति देता है। वर्महोल का वर्णन सामान्य सापेक्षता द्वारा किया जाता है। उन्हें बनाने के लिए, आपको स्पेस-टाइम की टोपोलॉजी को बदलना होगा। शायद यह गुरुत्वाकर्षण के क्वांटम सिद्धांत के ढांचे के भीतर संभव हो जाएगा।

वर्महोल को खुला रखने के लिए अनिष्ट शक्तियों वाले स्थान की आवश्यकता होती है । सीडब्ल्यू मिसनर और केएस थोर्न ने नकारात्मक ऊर्जा पैदा करने के लिए बड़े पैमाने पर कासिमिर प्रभाव का उपयोग करने का प्रस्ताव रखा। Visser ने इसके लिए कॉस्मिक स्ट्रिंग्स का उपयोग करने का सुझाव दिया। ये बहुत ही सट्टा विचार हैं, और यह संभव नहीं हो सकता है। हो सकता है कि नकारात्मक ऊर्जा वाले विदेशी पदार्थ का आवश्यक रूप मौजूद न हो।

प्रकाश प्रसार की गति 299 792 458 मीटर प्रति सेकंड के बराबर है, लेकिन यह अब सीमित मूल्य नहीं है। "फ्यूचरिस्ट" ने 4 सिद्धांत एकत्र किए हैं, जहां प्रकाश अब माइकल शूमाकर नहीं है।

जापानी मूल के एक अमेरिकी वैज्ञानिक, सैद्धांतिक भौतिकी के विशेषज्ञ मिचियो काकू को यकीन है कि प्रकाश की गति को दूर किया जा सकता है।

महा विस्फोट

सबसे प्रसिद्ध उदाहरण, जब प्रकाश बाधा को दूर किया गया, मिचियो काकू ने बिग बैंग - एक अल्ट्रा-फास्ट "बैंग" कहा, जो ब्रह्मांड के विस्तार की शुरुआत बन गया, जिसमें यह एक विलक्षण अवस्था में था।

"कोई भी भौतिक वस्तु प्रकाश अवरोध में प्रवेश नहीं कर सकती है। लेकिन खाली जगह निश्चित रूप से प्रकाश से भी तेज गति से चल सकती है। वैक्यूम से ज्यादा खाली कुछ भी नहीं हो सकता है, जिसका अर्थ है कि यह प्रकाश की गति से भी तेजी से फैल सकता है, "वैज्ञानिक निश्चित है।

रात के आसमान में टॉर्च

यदि आप रात के आकाश में लालटेन चमकाते हैं, तो, सिद्धांत रूप में, एक किरण जो ब्रह्मांड के एक हिस्से से दूसरे हिस्से में जाती है, जो कई प्रकाश वर्ष की दूरी पर स्थित है, प्रकाश की गति से भी तेज गति से आगे बढ़ सकती है। समस्या यह है कि इस मामले में कोई भौतिक वस्तु नहीं होगी जो वास्तव में प्रकाश से तेज चलती है। कल्पना कीजिए कि आप एक प्रकाश वर्ष व्यास वाले एक विशाल गोले से घिरे हैं। प्रकाश की किरण की एक छवि इसके आकार के बावजूद, सेकंड के एक मामले में इस क्षेत्र में फैल जाएगी। लेकिन केवल एक किरण की छवि रात के आकाश में प्रकाश की तुलना में तेजी से आगे बढ़ सकती है, न कि सूचना या भौतिक वस्तु।

बहुत नाजुक स्थिति

प्रकाश की गति से तेज कोई वस्तु नहीं हो सकती है, बल्कि एक पूरी घटना हो सकती है, या बल्कि एक संबंध जिसे क्वांटम उलझाव कहा जाता है। यह एक क्वांटम यांत्रिक घटना है जिसमें दो या दो से अधिक वस्तुओं की क्वांटम अवस्थाएँ अन्योन्याश्रित होती हैं। उलझे हुए फोटॉन की एक जोड़ी प्राप्त करने के लिए, आप एक गैर-रेखीय क्रिस्टल पर एक विशिष्ट आवृत्ति और तीव्रता पर एक लेजर चमक सकते हैं। लेजर बीम के प्रकीर्णन के परिणामस्वरूप, फोटॉन दो अलग-अलग ध्रुवीकरण शंकुओं में दिखाई देंगे, जिनके बीच के संबंध को क्वांटम उलझाव कहा जाएगा। तो, क्वांटम उलझाव एक तरह से उप-परमाणु कण बातचीत करते हैं, और इस कनेक्शन की प्रक्रिया प्रकाश से तेज हो सकती है।

"यदि दो इलेक्ट्रॉनों को एक साथ लाया जाता है, तो वे क्वांटम सिद्धांत के अनुसार एकसमान कंपन करेंगे। लेकिन अगर आप उन इलेक्ट्रॉनों को कई प्रकाश-वर्षों में विभाजित करते हैं, तो भी वे एक-दूसरे के संपर्क में रहते हैं। यदि आप एक इलेक्ट्रॉन को हिलाते हैं, तो दूसरा इस कंपन को महसूस करेगा, और यह प्रकाश की गति से भी तेज होगा। अल्बर्ट आइंस्टीन ने सोचा था कि यह घटना क्वांटम सिद्धांत का खंडन करेगी, क्योंकि प्रकाश से तेज कुछ भी नहीं चल सकता है, लेकिन वास्तव में वह गलत था, ”मिचियो काकू कहते हैं।

wormholes

कई विज्ञान कथा फिल्मों में प्रकाश की गति पर काबू पाने का विषय खेला जाता है। अब जो लोग खगोल भौतिकी से दूर हैं वे भी "वर्महोल" वाक्यांश सुनते हैं, फिल्म "इंटरस्टेलर" के लिए धन्यवाद। यह अंतरिक्ष-समय प्रणाली में एक विशेष वक्रता है, अंतरिक्ष में एक सुरंग है, जो नगण्य समय में बड़ी दूरी को पार करने की अनुमति देती है।

इस तरह की विकृतियों के बारे में न केवल फिल्म के पटकथा लेखक, बल्कि वैज्ञानिक भी बोलते हैं। मिचियो काकू का मानना है कि एक वर्महोल, या जैसा कि इसे वर्महोल भी कहा जाता है, प्रकाश की गति की तुलना में तेजी से सूचना प्रसारित करने के दो सबसे यथार्थवादी तरीकों में से एक है।

दूसरा तरीका, जो पदार्थ में परिवर्तन से भी जुड़ा है, वह है आपके सामने अंतरिक्ष का संकुचन और आपके पीछे विस्तार। इस विकृत स्थान में, एक तरंग उत्पन्न होती है जो अंधेरे पदार्थ द्वारा नियंत्रित होने पर प्रकाश की गति से तेज गति से यात्रा करती है।

इस प्रकार, किसी व्यक्ति के लिए प्रकाश बाधा को दूर करने का तरीका सीखने का एकमात्र वास्तविक मौका सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत और स्थान और समय की वक्रता में छिपा हो सकता है। हालांकि, सब कुछ उसी काले पदार्थ के खिलाफ टिकी हुई है: कोई नहीं जानता कि क्या यह निश्चित रूप से मौजूद है, और क्या वर्महोल स्थिर हैं।

तकनीकी विज्ञान के डॉक्टर ए। गोलूबेव।

पिछले साल के मध्य में पत्रिकाओं में एक सनसनीखेज रिपोर्ट छपी। अमेरिकी शोधकर्ताओं के एक समूह ने पाया कि एक बहुत ही छोटी लेजर पल्स एक विशेष रूप से चयनित माध्यम में वैक्यूम की तुलना में सैकड़ों गुना तेजी से यात्रा करती है। यह घटना पूरी तरह से अविश्वसनीय लग रही थी (एक माध्यम में प्रकाश की गति हमेशा निर्वात की तुलना में कम होती है) और यहां तक कि सापेक्षता के विशेष सिद्धांत की वैधता के बारे में भी संदेह पैदा होता है। इस बीच, एक सुपरल्यूमिनल भौतिक वस्तु - एक प्रवर्धक माध्यम में एक लेजर पल्स - पहली बार 2000 में नहीं, बल्कि 35 साल पहले, 1965 में खोजी गई थी, और 1970 के दशक की शुरुआत तक सुपरल्यूमिनल गति की संभावना पर व्यापक रूप से चर्चा की गई थी। आज इस अजीबोगरीब घटना की चर्चा नए जोश के साथ शुरू हो गई है।

"सुपरल्यूमिनल" गति के उदाहरण।

1960 के दशक की शुरुआत में, क्वांटम एम्पलीफायर (उलटा आबादी वाला मध्यम) के माध्यम से एक लेजर फ्लैश पास करके उच्च-शक्ति वाले लघु प्रकाश दालों को प्राप्त करना शुरू किया गया था।

प्रवर्धक माध्यम में, प्रकाश नाड़ी का प्रारंभिक क्षेत्र एम्पलीफायर माध्यम के परमाणुओं के उत्तेजित उत्सर्जन का कारण बनता है, और इसका अंतिम क्षेत्र उनके द्वारा ऊर्जा के अवशोषण का कारण बनता है। नतीजतन, पर्यवेक्षक को यह प्रतीत होगा कि नाड़ी प्रकाश से तेज गति से चल रही है।

लिजुन वोंग का प्रयोग।

पारदर्शी सामग्री (जैसे कांच) से बने प्रिज्म से गुजरने वाली प्रकाश की किरण अपवर्तित हो जाती है, अर्थात फैलाव से गुजरती है।

एक प्रकाश नाड़ी विभिन्न आवृत्तियों के कंपन का एक समूह है।

शायद हर कोई - यहां तक कि भौतिकी से दूर के लोग - जानते हैं कि भौतिक वस्तुओं की गति या किसी भी सिग्नल के प्रसार की अधिकतम संभव गति निर्वात में प्रकाश की गति है। यह पत्र द्वारा निरूपित किया जाता है साथऔर लगभग 300 हजार किलोमीटर प्रति सेकंड है; सही मूल्य साथ= 299 792 458 मी/से. निर्वात में प्रकाश की गति मूलभूत भौतिक स्थिरांकों में से एक है। से अधिक गति तक पहुँचने की असंभवता साथ, आइंस्टीन के सापेक्षता के विशेष सिद्धांत (SRT) से अनुसरण करता है। यदि यह साबित करना संभव होता कि संकेतों को सुपरल्यूमिनल गति से प्रेषित किया जा सकता है, तो सापेक्षता का सिद्धांत गिर जाएगा। अब तक, ऐसा नहीं हुआ है, बड़ी गति के अस्तित्व पर प्रतिबंध का खंडन करने के कई प्रयासों के बावजूद साथ... हालांकि, हाल के प्रयोगात्मक अध्ययनों में, कुछ बहुत ही रोचक घटनाएं खोजी गई हैं जो दर्शाती हैं कि विशेष रूप से बनाई गई परिस्थितियों में, सापेक्षता के सिद्धांत के सिद्धांतों का उल्लंघन किए बिना सुपरल्यूमिनल वेगों को देखा जा सकता है।

आरंभ करने के लिए, आइए हम प्रकाश की गति की समस्या से संबंधित मुख्य पहलुओं को याद करें। सबसे पहले: प्रकाश की सीमा को पार करना (सामान्य परिस्थितियों में) असंभव क्यों है? क्योंकि तब हमारी दुनिया के मूल नियम का उल्लंघन होता है - कार्य-कारण का नियम, जिसके अनुसार प्रभाव कारण से आगे नहीं बढ़ सकता। उदाहरण के लिए, किसी ने कभी नहीं देखा, कि पहले एक भालू मरा, और फिर एक शिकारी ने गोली चलाई। गति से अधिक साथ, घटनाओं का क्रम उलट जाता है, समय का टेप फिर से जुड़ जाता है। निम्नलिखित सरल तर्क से इसे सत्यापित करना आसान है।

यद्यपि यह तर्क प्रकाश को देखने की प्रक्रिया के तकनीकी विवरणों को मौलिक दृष्टिकोण से पूरी तरह से अनदेखा करता है, लेकिन यह स्पष्ट रूप से प्रदर्शित करता है कि सुपरल्यूमिनल गति के साथ आंदोलन हमारी दुनिया में एक असंभव स्थिति की ओर जाता है। हालांकि, प्रकृति ने और भी कठोर शर्तें निर्धारित की हैं: यह न केवल सुपरल्यूमिनल गति के साथ, बल्कि प्रकाश की गति के बराबर गति के साथ भी स्थानांतरित करने के लिए अप्राप्य है - इसे केवल पास किया जा सकता है। सापेक्षता के सिद्धांत से यह इस प्रकार है कि गति की गति में वृद्धि के साथ, तीन परिस्थितियाँ उत्पन्न होती हैं: एक गतिमान वस्तु का द्रव्यमान बढ़ता है, गति की दिशा में इसका आकार घटता है, और इस वस्तु पर समय का प्रवाह धीमा हो जाता है (से बाहरी "आराम" पर्यवेक्षक के दृष्टिकोण से)। सामान्य गति पर, ये परिवर्तन नगण्य होते हैं, लेकिन जैसे-जैसे वे प्रकाश की गति के करीब पहुंचते हैं, वे अधिक ध्यान देने योग्य हो जाते हैं, और सीमा में - बराबर गति से साथ, - द्रव्यमान असीम रूप से बड़ा हो जाता है, वस्तु गति की दिशा में अपना आकार पूरी तरह से खो देती है और समय उस पर रुक जाता है। इसलिए, कोई भी भौतिक शरीर प्रकाश की गति तक नहीं पहुंच सकता है। यह गति केवल प्रकाश के पास ही है! (और एक "सर्वव्यापी" कण भी - एक न्यूट्रिनो, जो एक फोटॉन की तरह कम गति से आगे नहीं बढ़ सकता है साथ।)

अब सिग्नल ट्रांसमिशन स्पीड के बारे में। यहाँ प्रकाश के निरूपण को विद्युत चुम्बकीय तरंगों के रूप में उपयोग करना उचित है। एक संकेत क्या है? यह किसी प्रकार की सूचना प्रसारित करने के लिए है। एक आदर्श विद्युत चुम्बकीय तरंग सख्ती से एक आवृत्ति का एक अनंत साइनसॉइड है, और इसमें कोई जानकारी नहीं हो सकती है, क्योंकि इस तरह के साइनसॉइड की प्रत्येक अवधि पिछले एक को बिल्कुल दोहराती है। जिस गति से साइन वेव का चरण चलता है - तथाकथित चरण गति - एक माध्यम में कुछ शर्तों के तहत निर्वात में प्रकाश की गति से अधिक हो सकता है। यहां कोई प्रतिबंध नहीं है, क्योंकि चरण वेग सिग्नल वेग नहीं है - यह अभी तक नहीं है। सिग्नल बनाने के लिए, आपको तरंग पर किसी प्रकार का "चिह्न" बनाना होगा। ऐसा चिह्न, उदाहरण के लिए, किसी भी तरंग पैरामीटर - आयाम, आवृत्ति या प्रारंभिक चरण में परिवर्तन हो सकता है। लेकिन जैसे ही निशान बन जाता है, लहर अपनी साइनसोइडिटी खो देती है। यह विभिन्न आयामों, आवृत्तियों और प्रारंभिक चरणों के साथ सरल साइनसॉइडल तरंगों के एक समूह से मिलकर संशोधित हो जाता है - तरंगों का एक समूह। माडुलित तरंग में चिह्न जिस गति से गति करता है वह संकेत की गति है। जब एक माध्यम में प्रसार होता है, तो यह वेग आमतौर पर समूह वेग के साथ मेल खाता है, जो कि उपर्युक्त तरंगों के समूह के समग्र रूप से प्रसार की विशेषता है (देखें विज्ञान और जीवन, संख्या 2, 2000)। सामान्य परिस्थितियों में, समूह वेग, और इसलिए संकेत वेग, निर्वात में प्रकाश की गति से कम होता है। यह संयोग से नहीं है कि अभिव्यक्ति "सामान्य परिस्थितियों में" का उपयोग किया जाता है, क्योंकि कुछ मामलों में समूह वेग भी अधिक हो सकता है साथया यहां तक कि अपना अर्थ खो देते हैं, लेकिन तब यह संकेत प्रसार पर लागू नहीं होता है। सर्विस स्टेशन में यह स्थापित किया गया है कि सिग्नल को से अधिक गति से प्रसारित करना असंभव है साथ.

ऐसा क्यों है? क्योंकि अधिक गति वाले किसी भी सिग्नल के संचरण में बाधा साथकार्य-कारण का एक ही नियम कार्य करता है। आइए निम्नलिखित स्थिति की कल्पना करें। कुछ बिंदु ए पर, एक लाइट फ्लैश (घटना 1) एक डिवाइस को चालू करता है जो एक निश्चित रेडियो सिग्नल भेजता है, और एक दूरस्थ बिंदु बी पर, इस रेडियो सिग्नल (घटना 2) की कार्रवाई के तहत एक विस्फोट होता है। यह स्पष्ट है कि घटना 1 (फ्लैश) एक कारण है, और घटना 2 (विस्फोट) एक परिणाम है जो कारण से बाद में होता है। लेकिन अगर रेडियो सिग्नल सुपरल्यूमिनल गति से फैलता है, तो बिंदु B के पास एक पर्यवेक्षक को पहले एक विस्फोट दिखाई देगा, और उसके बाद ही - गति के साथ उस तक पहुंचना साथप्रकाश फ्लैश, विस्फोट का कारण। दूसरे शब्दों में, इस पर्यवेक्षक के लिए, घटना 2 घटना 1 से पहले घटित होगी, अर्थात प्रभाव कारण से आगे होगा।

इस बात पर जोर देना उचित है कि सापेक्षता के सिद्धांत का "सुपरल्यूमिनल निषेध" केवल भौतिक निकायों की गति और संकेतों के संचरण पर लगाया जाता है। कई स्थितियों में, किसी भी गति से गति संभव है, लेकिन यह भौतिक वस्तुओं या संकेतों की गति नहीं होगी। उदाहरण के लिए, एक ही तल में दो काफी लंबे शासकों की कल्पना करें, जिनमें से एक क्षैतिज है, और दूसरा इसे एक छोटे कोण पर काटता है। यदि पहले रूलर को तेज गति से नीचे (तीर द्वारा इंगित दिशा में) ले जाया जाता है, तो रूलरों के प्रतिच्छेदन बिंदु को आप जितनी तेजी से चाहें उतनी तेजी से चलाने के लिए बनाया जा सकता है, लेकिन यह बिंदु भौतिक निकाय नहीं है। एक और उदाहरण: यदि आप एक टॉर्च लेते हैं (या, कहते हैं, एक संकीर्ण बीम देने वाला एक लेजर) और हवा में एक चाप का जल्दी से वर्णन करता है, तो प्रकाश स्थान का रैखिक वेग दूरी के साथ बढ़ेगा और पर्याप्त रूप से बड़ी दूरी से अधिक होगा साथ।प्रकाश स्थान बिंदु A और B के बीच अतिसूक्ष्म गति से गति करेगा, लेकिन यह A से B तक संकेत संचरण नहीं होगा, क्योंकि ऐसा प्रकाश स्थान बिंदु A के बारे में कोई जानकारी नहीं रखता है।

लेज़रों की खोज के तुरंत बाद - 60 के दशक की शुरुआत में - कम (1 ns = 10 -9 s के क्रम की अवधि के साथ) उच्च-शक्ति प्रकाश दालों को प्राप्त करने की समस्या उत्पन्न हुई। इसके लिए, एक ऑप्टिकल क्वांटम एम्पलीफायर के माध्यम से एक छोटी लेजर पल्स को पारित किया गया था। बीम-विभाजन दर्पण द्वारा नाड़ी को दो भागों में विभाजित किया गया था। उनमें से एक, अधिक शक्तिशाली, एम्पलीफायर को निर्देशित किया गया था, जबकि दूसरे को हवा में प्रचारित किया गया था और एक संदर्भ पल्स के रूप में कार्य किया गया था जिसके साथ कोई एम्पलीफायर के माध्यम से पारित नाड़ी की तुलना कर सकता था। दोनों दालों को फोटोडेटेक्टर को खिलाया गया था, और उनके आउटपुट सिग्नल ऑसिलोस्कोप स्क्रीन पर दृष्टिगत रूप से देखे जा सकते थे। यह अपेक्षा की जाती थी कि प्रवर्धक से गुजरने वाली प्रकाश पल्स को संदर्भ पल्स की तुलना में इसमें एक निश्चित देरी का अनुभव होगा, अर्थात एम्पलीफायर में प्रकाश के प्रसार की गति हवा की तुलना में कम होगी। शोधकर्ताओं के आश्चर्य की कल्पना करें जब उन्होंने पाया कि एम्पलीफायर के माध्यम से नाड़ी न केवल हवा में गति से अधिक गति से फैलती है, बल्कि वैक्यूम में प्रकाश की गति से कई गुना तेज गति से फैलती है!

कुछ भौतिकविदों ने टनलिंग प्रभाव में सुपरल्यूमिनल गति के अस्तित्व को प्रयोगात्मक रूप से साबित करने का प्रयास किया है - क्वांटम यांत्रिकी में सबसे आश्चर्यजनक घटनाओं में से एक। यह प्रभाव इस तथ्य में निहित है कि एक माइक्रोपार्टिकल (अधिक सटीक रूप से, एक सूक्ष्म वस्तु, एक कण के गुणों और विभिन्न परिस्थितियों में एक लहर के गुणों को प्रदर्शित करता है) तथाकथित संभावित बाधा को भेदने में सक्षम है - एक घटना जो पूरी तरह से असंभव है शास्त्रीय यांत्रिकी में (जिसमें एनालॉग ऐसी स्थिति होगी: दीवार में फेंकी गई गेंद दीवार के दूसरी तरफ होगी, या दीवार से बंधी रस्सी को दी जाने वाली लहरदार गति को बंधी हुई रस्सी से प्रेषित किया जाएगा दूसरी तरफ दीवार)। क्वांटम यांत्रिकी में टनलिंग प्रभाव का सार इस प्रकार है। यदि एक निश्चित ऊर्जा के साथ एक सूक्ष्म वस्तु सूक्ष्म वस्तु की ऊर्जा से अधिक संभावित ऊर्जा वाले क्षेत्र से मिलती है, तो यह क्षेत्र उसके लिए एक बाधा है, जिसकी ऊंचाई ऊर्जा अंतर से निर्धारित होती है। लेकिन सूक्ष्म वस्तु बाधा के माध्यम से "रिसता है"! यह अवसर उन्हें प्रसिद्ध हाइजेनबर्ग अनिश्चितता संबंध द्वारा दिया गया है, जो ऊर्जा और बातचीत के समय के लिए लिखा गया है। यदि अवरोध के साथ सूक्ष्म वस्तु की परस्पर क्रिया पर्याप्त रूप से निश्चित समय के लिए होती है, तो सूक्ष्म वस्तु की ऊर्जा, इसके विपरीत, अनिश्चितता की विशेषता होगी, और यदि यह अनिश्चितता बाधा ऊंचाई के क्रम की है, तब उत्तरार्द्ध सूक्ष्म वस्तु के लिए एक दुर्गम बाधा नहीं रह जाता है। यह एक संभावित बाधा के माध्यम से प्रवेश की दर है और कई भौतिकविदों द्वारा शोध का विषय बन गया है, जो मानते हैं कि यह पार हो सकता है साथ.

एल वोंग के प्रयोग में, सीज़ियम वाष्प के साथ कक्ष में प्रवेश करने वाली प्रकाश नाड़ी की अवधि लगभग 3 μs थी। सीज़ियम परमाणु सोलह संभावित क्वांटम-मैकेनिकल अवस्थाओं में हो सकते हैं जिन्हें "चुंबकीय हाइपरफाइन ग्राउंड स्टेट सबलेवल" कहा जाता है। ऑप्टिकल लेजर पंपिंग की मदद से, लगभग सभी परमाणुओं को इन सोलह अवस्थाओं में से केवल एक में लाया गया, जो केल्विन पैमाने (-273.15 o C) पर लगभग पूर्ण शून्य तापमान के अनुरूप था। सीज़ियम चैम्बर 6 सेंटीमीटर लंबा था। निर्वात में प्रकाश 0.2 ns में 6 सेंटीमीटर की यात्रा करता है। माप से पता चला कि प्रकाश नाड़ी निर्वात की तुलना में 62 एनएस कम समय में सीज़ियम वाले कक्ष से होकर गुजरी। दूसरे शब्दों में, सीज़ियम माध्यम से नाड़ी के पारगमन समय का ऋण चिह्न होता है! दरअसल, अगर 0.2 एनएस से 62 एनएस घटाया जाता है, तो हमें "ऋणात्मक" समय मिलता है। माध्यम में यह "नकारात्मक देरी" - एक समझ से बाहर समय कूद - उस समय के बराबर है जिसके दौरान नाड़ी ने 310 को निर्वात में कक्ष के माध्यम से पारित किया होगा। इस "अस्थायी तख्तापलट" का परिणाम यह था कि कक्ष से निकलने वाले आवेग के पास कक्ष की निकट की दीवार तक आने वाले आवेग तक पहुंचने से पहले 19 मीटर दूर जाने का समय था। आप ऐसी अविश्वसनीय स्थिति की व्याख्या कैसे कर सकते हैं (यदि, निश्चित रूप से, प्रयोग की शुद्धता के बारे में कोई संदेह नहीं है)?

किसी पदार्थ का फैलाव चरण (पारंपरिक) अपवर्तक सूचकांक की निर्भरता है एनप्रकाश की तरंग दैर्ध्य से l। सामान्य फैलाव के साथ, तरंग दैर्ध्य घटने के साथ अपवर्तक सूचकांक बढ़ता है, और यह कांच, पानी, हवा और प्रकाश के लिए पारदर्शी अन्य सभी पदार्थों में होता है। उन पदार्थों में जो प्रकाश को दृढ़ता से अवशोषित करते हैं, अपवर्तनांक का पाठ्यक्रम तरंग दैर्ध्य में परिवर्तन के साथ विपरीत में बदल जाता है और बहुत तेज हो जाता है: घटते हुए l (आवृत्ति w में वृद्धि) के साथ, अपवर्तक सूचकांक तेजी से घटता है और तरंग दैर्ध्य के एक निश्चित क्षेत्र में होता है। एकता से कम हो जाता है (चरण वेग वीच> साथ) यह वास्तव में विषम फैलाव है, जिसमें पदार्थ में प्रकाश के प्रसार की तस्वीर मौलिक रूप से बदल जाती है। समूह गति वीजीआर तरंगों के चरण वेग से अधिक हो जाता है और निर्वात में प्रकाश की गति को पार कर सकता है (और नकारात्मक भी हो सकता है)। एल वोंग इस परिस्थिति को अपने प्रयोग के परिणामों की व्याख्या करने की संभावना के कारण के रूप में इंगित करता है। हालांकि, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि स्थिति वीजीआर> साथविशुद्ध रूप से औपचारिक है, क्योंकि पारदर्शी मीडिया के लिए छोटे (सामान्य) फैलाव के मामले में समूह वेग की अवधारणा पेश की गई थी, जब तरंगों का समूह प्रसार के दौरान लगभग अपना आकार नहीं बदलता है। विषम फैलाव वाले क्षेत्रों में, दूसरी ओर, प्रकाश नाड़ी तेजी से विकृत होती है और समूह वेग की अवधारणा अपना अर्थ खो देती है; इस मामले में, सिग्नल वेग और ऊर्जा प्रसार वेग की अवधारणाएं पेश की जाती हैं, जो पारदर्शी मीडिया में समूह वेग के साथ मेल खाती हैं, और मीडिया में अवशोषण के साथ निर्वात में प्रकाश की गति से कम रहता है। लेकिन वोंग के प्रयोग में दिलचस्प बात यह है: एक प्रकाश नाड़ी, एक माध्यम से विषम फैलाव के साथ गुजरती है, विकृत नहीं होती है - यह बिल्कुल अपने आकार को बरकरार रखती है! और यह समूह वेग के साथ नाड़ी के प्रसार के बारे में धारणा से मेल खाती है। लेकिन अगर ऐसा है, तो पता चलता है कि माध्यम में कोई अवशोषण नहीं होता है, हालांकि माध्यम का विषम फैलाव अवशोषण के कारण होता है! वोंग खुद, स्वीकार करते हैं कि बहुत कुछ अस्पष्ट है, उनका मानना है कि उनके प्रयोगात्मक सेटअप में क्या हो रहा है, पहले सन्निकटन में, निम्नानुसार स्पष्ट रूप से समझाया जा सकता है।

अधिकांश भौतिक विज्ञानी इस परिणाम को कक्ष के फैलाव माध्यम में कम-तीव्रता वाले अग्रदूत की उपस्थिति के साथ जोड़ने के इच्छुक हैं। मुद्दा यह है कि एक नाड़ी के वर्णक्रमीय अपघटन में, स्पेक्ट्रम में नगण्य आयाम के साथ मनमाने ढंग से उच्च आवृत्तियों के घटक होते हैं, तथाकथित अग्रदूत, नाड़ी के "मुख्य भाग" से आगे बढ़ते हैं। स्थापना की प्रकृति और अग्रदूत का रूप माध्यम में फैलाव कानून पर निर्भर करता है। इसे ध्यान में रखते हुए, वोंग के प्रयोग में घटनाओं के क्रम को निम्नानुसार व्याख्या करने का प्रस्ताव है। आने वाली लहर, अपने सामने अग्रदूत को "खींचती" कैमरे के पास आती है। आने वाली लहर की चोटी कक्ष की निकट दीवार से टकराने से पहले, अग्रदूत कक्ष में एक आवेग शुरू करता है, जो दूर की दीवार तक पहुंचता है और इससे परावर्तित होता है, जिससे "पिछड़ी लहर" बनती है। 300 गुना तेजी से फैल रही ये लहर साथ, निकट की दीवार तक पहुँचता है और आने वाली लहर से मिलता है। एक लहर के शिखर दूसरे के गर्त से मिलते हैं, इसलिए वे एक दूसरे को नष्ट कर देते हैं और परिणाम के रूप में कुछ भी नहीं बचा है। यह पता चला है कि आने वाली लहर सीज़ियम परमाणुओं को "ऋण लौटाती है", जो कक्ष के दूसरे छोर पर इसे "उधार" देती है। जो कोई भी प्रयोग के केवल शुरुआत और अंत का निरीक्षण करेगा, उसे केवल प्रकाश की एक स्पंद दिखाई देगी जो समय के साथ "कूद" जाती है, तेजी से आगे बढ़ती है साथ।

एल. वोंग का मानना है कि उनका प्रयोग सापेक्षता के सिद्धांत से सहमत नहीं है। उनका मानना है कि सुपरल्यूमिनल गति की अप्राप्यता के बारे में बयान केवल आराम द्रव्यमान वाली वस्तुओं पर लागू होता है। प्रकाश का प्रतिनिधित्व या तो तरंगों के रूप में किया जा सकता है, जिसके लिए द्रव्यमान की अवधारणा आम तौर पर अनुपयुक्त होती है, या बाकी द्रव्यमान वाले फोटॉन के रूप में, जैसा कि ज्ञात है, शून्य के बराबर है। इसलिए, एक निर्वात में प्रकाश की गति, वोंग का मानना है, सीमा नहीं है। फिर भी, वोंग स्वीकार करते हैं कि उन्होंने जो प्रभाव खोजा है, वह तेज गति से सूचना को स्थानांतरित करना संभव नहीं बनाता है। साथ.

अधिकांश भौतिकविदों का मानना है कि नया काम मौलिक सिद्धांतों को कुचलने वाला नहीं है। लेकिन सभी भौतिक विज्ञानी यह नहीं मानते कि समस्या हल हो गई है। 2000 में एक और दिलचस्प प्रयोग करने वाले इतालवी शोध समूह के प्रोफेसर ए। रानफाग्नि का मानना है कि यह सवाल अभी भी खुला है। डेनियल मुगनाई, एनेडियो रैनफाग्नि और रोक्को रग्गेरी द्वारा किए गए इस प्रयोग में पाया गया कि सेंटीमीटर-बैंड रेडियो तरंगें सामान्य हवाई यात्रा में अधिक गति से यात्रा करती हैं। साथ 25% द्वारा।

संक्षेप में, हम निम्नलिखित कह सकते हैं। हाल के वर्षों के काम से पता चलता है कि कुछ शर्तों के तहत, सुपरल्यूमिनल गति वास्तव में हो सकती है। लेकिन वास्तव में सुपरल्यूमिनल गति से क्या यात्रा कर रहा है? सापेक्षता का सिद्धांत, जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, भौतिक निकायों और सूचनाओं को ले जाने वाले संकेतों के लिए ऐसी गति को प्रतिबंधित करता है। फिर भी, कुछ शोधकर्ता बहुत लगातार यह प्रदर्शित करने की कोशिश कर रहे हैं कि सिग्नल के लिए प्रकाश बाधा को कैसे दूर किया जाए। इसका कारण इस तथ्य में निहित है कि सापेक्षता के विशेष सिद्धांत में इससे अधिक गति से संकेतों को प्रेषित करने की असंभवता का कोई कठोर गणितीय औचित्य नहीं है (जैसे, मैक्सवेल के विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के समीकरणों पर आधारित) साथ... एसआरटी में यह असंभवता स्थापित है, कोई कह सकता है, विशुद्ध रूप से अंकगणितीय रूप से, वेग के अतिरिक्त के लिए आइंस्टीन सूत्र से आगे बढ़ते हुए, लेकिन यह मौलिक रूप से कार्य-कारण के सिद्धांत द्वारा पुष्टि की जाती है। आइंस्टीन ने खुद सुपरल्यूमिनल सिग्नल ट्रांसमिशन के सवाल पर विचार करते हुए लिखा था कि इस मामले में "... हमें एक सिग्नल ट्रांसमिशन तंत्र पर विचार करने के लिए मजबूर किया जाता है, जिसका उपयोग करते समय प्राप्त कार्रवाई कारण से पहले होती है। लेकिन, हालांकि यह एक विशुद्ध तार्किक बिंदु से परिणाम है। मेरे विचार में, मेरी राय में, कोई विरोधाभास नहीं है, यह अभी भी हमारे सभी अनुभव की प्रकृति का इतना खंडन करता है कि मानने की असंभवता वी> सीपर्याप्त रूप से सिद्ध प्रतीत होता है।" , क्योंकि यह हमारी दुनिया की प्रकृति है।

अंत में, इस बात पर जोर दिया जाना चाहिए कि उपरोक्त सभी विशेष रूप से हमारी दुनिया को, हमारे ब्रह्मांड को संदर्भित करता है। यह आरक्षण इसलिए किया गया क्योंकि हाल ही में खगोल भौतिकी और ब्रह्मांड विज्ञान में नई परिकल्पनाएँ सामने आई हैं, जो हमसे छिपे हुए कई ब्रह्मांडों के अस्तित्व को स्वीकार करती हैं, जो टोपोलॉजिकल टनल-ब्रिज से जुड़े हैं। इस दृष्टिकोण को साझा किया जाता है, उदाहरण के लिए, प्रसिद्ध खगोल भौतिक विज्ञानी एन एस कार्दाशेव द्वारा। एक बाहरी पर्यवेक्षक के लिए, इन सुरंगों के प्रवेश द्वारों को ब्लैक होल जैसे विषम गुरुत्वाकर्षण क्षेत्रों द्वारा चिह्नित किया जाता है। इस तरह की सुरंगों में आंदोलन, जैसा कि परिकल्पना के लेखकों द्वारा परिकल्पित किया गया है, प्रकाश की गति से सामान्य स्थान में लगाई गई गति सीमा को बायपास करना संभव बना देगा, और, परिणामस्वरूप, टाइम मशीन बनाने के विचार को साकार करने के लिए .. चीजें। और यद्यपि अब तक इस तरह की परिकल्पना विज्ञान कथा से भूखंडों की याद ताजा करती है, भौतिक दुनिया की संरचना के बहु-तत्व मॉडल की मौलिक संभावना को शायद ही स्पष्ट रूप से अस्वीकार करना चाहिए। यह और बात है कि ये सभी अन्य ब्रह्मांड हमारे ब्रह्मांड में रहने वाले सैद्धांतिक भौतिकविदों के विशुद्ध रूप से गणितीय निर्माण बने रहने की संभावना है और उन दुनिया को खोजने की कोशिश कर रहे हैं जो उनके विचारों की शक्ति से हमारे लिए बंद हैं ...

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लेकिन यह पता चला कि यह संभव है; अब वे मानते हैं कि हम कभी भी प्रकाश से तेज यात्रा नहीं कर पाएंगे ... "। लेकिन वास्तव में, यह सच नहीं है कि किसी ने एक बार माना था कि ध्वनि से तेज चलना असंभव है। सुपरसोनिक विमान दिखाई देने से बहुत पहले, यह पहले से ही था ज्ञात हो कि गोलियां ध्वनि से भी तेज उड़ती हैं। निर्देशितसुपरसोनिक उड़ान, और वह गलती थी। एसएस आंदोलन पूरी तरह से एक और मामला है। शुरू से ही यह स्पष्ट था कि सुपरसोनिक उड़ान तकनीकी समस्याओं से बाधित थी जिसे बस हल करना था। लेकिन यह पूरी तरह से स्पष्ट नहीं है कि क्या एसएस आंदोलन में बाधा डालने वाली समस्याओं का कभी समाधान किया जा सकता है। सापेक्षता का सिद्धांत इस बारे में बहुत कुछ कहता है। यदि एसएस यात्रा या सिग्नल ट्रांसमिशन भी संभव है, तो कार्य-कारण का उल्लंघन होगा, और इससे पूरी तरह से अविश्वसनीय निष्कर्ष निकलेंगे।

हम पहले एसटीएस गति के साधारण मामलों पर चर्चा करेंगे। हम उनका उल्लेख इसलिए नहीं करते क्योंकि वे दिलचस्प हैं, बल्कि इसलिए कि वे एसएस आंदोलन की चर्चाओं में बार-बार दिखाई देते हैं और इसलिए उनसे निपटा जाना चाहिए। फिर हम एसटीएस आंदोलन या संचार के कठिन मामलों पर चर्चा करेंगे और उनके खिलाफ कुछ तर्कों पर विचार करेंगे। अंत में, हम सही एसटीएस आंदोलन के बारे में कुछ अधिक गंभीर अटकलों को देखते हैं।

सरल एसएस आंदोलन

1. चेरेनकोव विकिरण की घटना

प्रकाश से तेज यात्रा करने का एक तरीका यह है कि पहले स्वयं प्रकाश को धीमा कर दिया जाए! :-) निर्वात में प्रकाश गति से उड़ता है सी, और यह मान एक विश्व स्थिरांक है (प्रश्न देखें क्या प्रकाश की गति स्थिर है), और पानी या कांच जैसे सघन माध्यम में - यह गति को धीमा कर देता है सी / एन, कहां एनमाध्यम का अपवर्तनांक है (हवा के लिए 1.0003; पानी के लिए 1.4)। इसलिए, कण पानी या हवा में प्रकाश की गति की तुलना में तेजी से आगे बढ़ सकते हैं। नतीजतन, वाविलोव-चेरेनकोव विकिरण उत्पन्न होता है (प्रश्न देखें)।

लेकिन जब हम एसएस गति के बारे में बात करते हैं, तो निश्चित रूप से हमारा मतलब निर्वात में प्रकाश की गति से अधिक होता है सी(299 792 458 मी/सेक)। इसलिए, चेरेनकोव की घटना को एसएस आंदोलन का उदाहरण नहीं माना जा सकता है।

2. किसी तीसरे पक्ष से

अगर रॉकेट एगति से मुझसे दूर उड़ जाता है 0.6cपश्चिम और दूसरे के लिए बी- मुझ से गति के साथ 0.6cपूर्व, फिर बीच की कुल दूरी एतथा बीमेरे संदर्भ के फ्रेम में दर से बढ़ता है 1.2सी... इस प्रकार, c से अधिक स्पष्ट सापेक्ष वेग "तीसरी ओर से" देखा जा सकता है।

हालाँकि, यह गति वह नहीं है जो हम आमतौर पर सापेक्ष गति से कहते हैं। वास्तविक रॉकेट गति एरॉकेट के बारे में बीमिसाइलों के बीच की दूरी की वृद्धि की दर है, जिसे एक रॉकेट में एक पर्यवेक्षक द्वारा देखा जाता है बी... वेगों को जोड़ने के लिए सापेक्षतावादी सूत्र के अनुसार दो वेगों को जोड़ा जाना चाहिए (प्रश्न देखें कि आंशिक सापेक्षता में वेग कैसे जोड़ें)। इस मामले में, सापेक्ष गति लगभग है 0.88सी, अर्थात्, यह अलौकिक नहीं है।

3. छाया और खरगोश

इस बारे में सोचें कि छाया कितनी तेजी से आगे बढ़ सकती है? यदि आप पास के दीपक से अपनी उंगली से दूर की दीवार पर एक छाया बनाते हैं, और फिर अपनी उंगली को हिलाते हैं, तो छाया आपकी उंगली से बहुत तेज चलती है। यदि उंगली दीवार के समानांतर चलती है, तो छाया की गति होगी डी / डीएक उंगली की गति का गुना, जहां डीउंगली से दीपक की दूरी है, और डी- दीपक से दीवार की दूरी। और अगर दीवार कोण पर स्थित है तो भी उच्च गति निकल सकती है। यदि दीवार बहुत दूर है, तो छाया की गति उंगली की गति से पीछे हो जाएगी, क्योंकि प्रकाश को अभी भी उंगली से दीवार तक यात्रा करनी होगी, लेकिन फिर भी छाया की गति की गति होगी कई गुना अधिक। यानी छाया की गति प्रकाश की गति से सीमित नहीं है।

छाया के अलावा, खरगोश भी प्रकाश की तुलना में तेजी से आगे बढ़ सकते हैं, उदाहरण के लिए, चंद्रमा के उद्देश्य से एक लेजर बीम से एक धब्बा। यह जानते हुए कि चंद्रमा की दूरी 385,000 किमी है, लेजर को थोड़ा घुमाकर प्रकाश की गति की गणना करने का प्रयास करें। आप समुद्र की लहर के किनारे की ओर झुकी हुई लहर के बारे में भी सोच सकते हैं। जिस बिंदु पर लहर टूटती है वह कितनी तेजी से आगे बढ़ सकता है?

प्रकृति में भी ऐसी ही चीजें हो सकती हैं। उदाहरण के लिए, पल्सर से निकलने वाला प्रकाश पुंज धूल के बादल को साफ कर सकता है। एक उज्ज्वल फ्लैश प्रकाश या अन्य विकिरण का एक विस्तारित खोल बनाता है। जब यह सतह को पार करता है, तो प्रकाश का एक वलय बनता है जो प्रकाश की गति से भी तेज गति से बढ़ता है। प्रकृति में, यह तब होता है जब बिजली से विद्युत चुम्बकीय नाड़ी ऊपरी वायुमंडल में पहुंचती है।

ये सभी चीजों के उदाहरण थे जो प्रकाश की तुलना में तेजी से आगे बढ़ रहे थे, लेकिन जो भौतिक शरीर नहीं थे। छाया या बनी की मदद से एसएस संदेश प्रसारित करना असंभव है, इसलिए प्रकाश से तेज संचार काम नहीं करता है। और फिर, जाहिरा तौर पर, यह वह नहीं है जिसे हम एसटी गति से समझना चाहते हैं, हालांकि यह स्पष्ट हो जाता है कि यह निर्धारित करना कितना मुश्किल है कि हमें वास्तव में क्या चाहिए (प्रश्न सुपरल्यूमिनल कैंची देखें)।

4. ठोस

यदि आप एक लंबी, सख्त छड़ी लेकर उसके एक सिरे को धक्का देते हैं, तो दूसरा सिरा तुरंत हिलता है या नहीं? क्या इस तरह से संदेश का एसएस प्रसारण करना संभव है?

हाँ यह था चाहेंगेकिया जा सकता है यदि ऐसे कठोर शरीर मौजूद हों। वास्तव में, छड़ी के अंत से टकराने का प्रभाव किसी दिए गए पदार्थ में ध्वनि की गति से उसके साथ फैलता है, और ध्वनि की गति सामग्री की लोच और घनत्व पर निर्भर करती है। सापेक्षता किसी भी पिंड की संभावित कठोरता पर एक पूर्ण सीमा लगाती है ताकि उनमें ध्वनि की गति अधिक न हो सके सी.

ऐसा ही होता है यदि आप आकर्षण के क्षेत्र में बैठते हैं, और पहले ऊपरी सिरे से स्ट्रिंग या पोल को लंबवत पकड़ें, और फिर उसे छोड़ दें। जिस बिंदु को आप जाने देते हैं वह तुरंत हिलना शुरू हो जाएगा, और निचला छोर तब तक गिरना शुरू नहीं हो सकता जब तक कि रिलीज का प्रभाव ध्वनि की गति से उस तक न पहुंच जाए।

सापेक्षता के ढांचे में लोचदार सामग्री का एक सामान्य सिद्धांत तैयार करना मुश्किल है, लेकिन न्यूटनियन यांत्रिकी के उदाहरण का उपयोग करके मुख्य विचार दिखाया जा सकता है। एक आदर्श लोचदार पिंड की अनुदैर्ध्य गति का समीकरण हुक के नियम से प्राप्त किया जा सकता है। चरों में, द्रव्यमान प्रति इकाई लंबाई पीऔर यंग की लोच का मापांक यूअनुदैर्ध्य विस्थापन एक्सतरंग समीकरण को संतुष्ट करता है।

प्लेन वेव सॉल्यूशन ध्वनि की गति से चलता है एस, तथा एस 2 = वाई / पी... यह समीकरण कारण प्रभाव के तेजी से फैलने की संभावना नहीं दर्शाता है। एस... इस प्रकार, सापेक्षता लोच के परिमाण पर एक सैद्धांतिक सीमा लगाती है: यू < पीसी 2... व्यावहारिक रूप से ऐसी कोई सामग्री नहीं है जो इसके करीब भी आए। वैसे, भले ही सामग्री में ध्वनि की गति के करीब हो सी, पदार्थ अपने आप में सापेक्षिक गति से गति करने के लिए बाध्य नहीं है। लेकिन हम कैसे जानते हैं कि, सिद्धांत रूप में, इस सीमा को पार करने वाला कोई पदार्थ नहीं हो सकता है? इसका उत्तर यह है कि सभी पदार्थ कणों से बने होते हैं, जिनके बीच की बातचीत प्राथमिक कणों के मानक मॉडल का पालन करती है, और इस मॉडल में कोई भी अंतःक्रिया प्रकाश की तुलना में तेजी से यात्रा नहीं कर सकती है (क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत के बारे में नीचे देखें)।