Prędkość nadświetlna
Z Wikipedii
Prędkość nadświetlna to określenie dotyczące przemieszczania się obiektu fizycznego szybciej niż światło.
Spis treści |
[edytuj] Prędkość nadświetlna w próżni
Zgodnie ze szczególną teorią względności nic posiadającego masę nie może się poruszać szybciej niż światło w próżni.
Prędkość nadświetlną (czyli większą od prędkości światła w próżni) mogą osiągać obiekty nie przenoszące informacji ani energii (np. cień, prędkość fazowa fali) i nie zaprzecza to szczególnej teorii względności. Na przykład prędkość fazowa światła w szkle jest większa od prędkości światła w próżni.[potrzebne źródło]
[edytuj] Prędkość nadświetlna w substancji
W wodzie, czy powietrzu światło porusza się wolniej, niż w próżni. Do tych substancji można "wstrzelić" cząstki poruszające się szybciej niż światło w tej substancji, ale wolniej niż prędkość światła w próżni. W takiej sytuacji mówi się o prędkości nadświetlnej w substancji. Poruszanie się cząstek z prędkością nadświetlną w substancji powoduje charakterystyczne świecenie, znane jako promieniowanie Czerenkowa.
[edytuj] Prędkość nadświetlna w mechanice kwantowej
Zobacz więcej w osobnym artykule: teleportacja kwantowa.Fizyka kwantowa pozwala na pozorne osiągnięcie prędkości nadświetlnej. Wynika to z niezgodności równania Schrödingera mechaniki kwantowej ze szczególną teorią względności (relatywistycznie niezmiennicze są równania Kleina-Gordona i Diraca). Nierelatywistyczna mechanika kwantowa uwzględnia tylko poprawki relatywistyczne związane z masą, energią i innymi wielkościami. Próba rozwiązania tego problemu była jedną z podstawowych motywacji do stworzenia teorii pól kwantowych.
Przy użyciu stanów splątanych można teleportować stany cząstek pomiędzy dowolnie odległymi od siebie punktami. Warto zauważyć, że nie można w ten sposób przesyłać żadnych obiektów materialnych (takich jak atomy albo fotony), a jedynie ustalać stany kwantowe obiektów już znajdujących się na miejscu.
Zgodnie z przewidywaniami mechaniki kwantowej zjawisku temu nie towarzyszy żadne opóźnienie zależne od odległości. Przez długi czas uważano to za zjawisko sprzeczne z Teorią Względności (paradoks EPR). W latach sześćdziesiątych XX wieku John Stewart Bell pokazał że takiej sprzeczności nie ma (twierdzenie Bella), a sam proces nie może być wykorzystany do przekazywania żadnych informacji z prędkością nadświetlną. Obecnie metoda ta jest wykorzystywana w kryptografii kwantowej do przesyłania kluczy w taki sposób aby nikt z zewnątrz nie był w stanie ich odczytać.
[edytuj] Prędkość nadświetlna w fantastyce naukowej
Prędkość nadświetlna jest jednym z najpopularniejszych pojęć umieszczanych w literaturze science-fiction. Większość pomysłów dotyczących tego tematu to tylko pseudonaukowe spekulacje, nie potwierdzone naukowymi faktami.
Choć rozpędzenie ciał do prędkości większej od prędkości światła jest niemożliwe (wymaga w miarę zbliżania się do prędkości światła coraz większego nakładu energii, rosnącego do nieskończoności), zajmuje się nią wiele osób z pogranicza nauki i pseudonauki. Odkrycie sposobów na osiągnięcie prędkości nadświetlnej mogłoby być bardzo ważnym krokiem dla rozwoju ludzkości. Już wewnątrz Układu Słonecznego opóźnienie w przesyłaniu informacji jest istotnym ograniczeniem. Jeżeli kiedyś ludzie postawią nogę na Marsie, to my na Ziemi dowiemy się o tym najwcześniej po ok. trzech minutach (odległość Ziemi do Marsa wynosi od 3 do 20 minut świetlnych). Tyle czasu potrzeba falom radiowym na pokonanie tej drogi. Tak wielkie opóźnienie bardzo utrudnia prowadzenie międzyplanetarnych rozmów na żywo, sterowanie urządzeniami. Dopiero komunikacja z prędkością nadświetlną jest szansą, aby "wykonać telefon" na Marsa.
Inne gwiazdy odległe są od nas o całe lata świetlne. Osiągnięcie prędkości zbliżonej do prędkości światła jest bardzo kosztowne, wymaga zużycia ogromnych ilości paliwa. Nawet w takiej sytuacji podróż na inną podobną do Ziemi planetę mogłaby zająć setki lat. Tylko statek kosmiczny pokonujący odległości międzygwiazdowe szybciej niż światło mógłby pozwolić na dotarcie do odległych ciał niebieskich w ciągu ludzkiego życia.
Przykładowe sposoby podróżowania szybciej niż światło w SF to:
