В некоторых своих текстах мне приходилось упоминать о возможной скорости материи, выше скорости света в вакууме, но без каких-либо доказательств, что вызывало у некоторых читателей протест и даже негодование, потому что наука категорически отрицает такую возможность у материи. Так у меня появился повод для более подробного разговора на эту тему.

Сразу замечу, что Эйнштейн с помощью своих теорий, накладывая табу на сверхсветовые скорости, безусловно, прав, однако - в своих координатах, впрочем, как и, например, Ньютон прав в своих. Каждый из них, авторитетам это дозволено, абсолютизировал свою правоту, распространял ее на всю материю, но это, мягко говоря, недальновидно, так как свойства материи бесконечны по разнообразию, и остановить эту бесконечность несколькими законами или теориями невозможно. Это касается и теорий относительности. Просто, как механики Ньютона в своих трудах отрицали возможность появления физики Эйнштейна, так и поклонники теории относительности не предполагают сверхсветовые скорости у материи.

Так происходит из-за стробоскопического взгляда на движение, в котором стробоскоп – это свойство органов зрения человека, недостаток знаний или невежество. Дети в зрительном зале ничего не знают о том, как оживают отдельные кадры в фильме, наши древние предки не догадывались о движении Земли, ньютоновцы… Теперь в двусмысленное положение себя выставляют приверженцы теорий относительности, отрицающие возможность скорости выше скорости света у материи, и те, кто эксплуатируют эти теории для построения своих версий мира инобытия. У последних инобытие - это уже не материя, а ее противоположность – дух, полный покой, эфир, вакуум, ничто и им подобное. Из ничто появилась наша вселенная, и в ничто все мы возвращаемся – самый распространенный философский вывод из теорий относительности. На самом деле, любой покой – эфирный, вакуумный, информационный, пустотный – это смерть материи, значит, нонсенс.

В своем движении материя принимает различные формы. Многие из них разнятся между собой, например, духовные формы явно отличаются от вещественных. На основании известных различий духовные формы и все, что невозможно пощупать руками или увидеть при помощи приборов, многими исследователями материей не признаются. Среди них и ученые-атеисты, которые в академических словарях, наперекор самим себе, мол, дух – это не материя, пишут, что материя есть все и вся во Вселенной.
В этой заметке материя представляется в соответствии со словарями, согласно которым в мире нет ничего, кроме материи и ее проявлений.

Футурологические теории, в том или ином виде опирающиеся на выводы теорий относительности априорно ошибочны. Это все равно, что ссылаясь на законы Ньютона выводить теории Эйнштейна. В результате, инобытие действительно представляется полным покоем, вакуумом или ничто. Но материя – это бесконечное движение, остановить которое можно только иллюзорно, как в кино, поэтому всякие гипотезы об абсолютном покое материи или ее содержании в тюрьме из досветовых скоростей, на мой взгляд, являются заблуждениями.
Чтобы с помощью теорий Эйнштейна превратить материю в какую-то пустоту без времени, пространства и движения, ее все-таки нужно разогнать до сверхсветовых скоростей, и немалых, то есть нарушить основной постулат теории относительности и, вообще, познания. Однако новое состояние материи нельзя увидеть, опровергая старое. Познание строится по принципу матрешки, в более расширенное входят все более малые «матрешки», поэтому если теория относительности корректна, то ее отрицание сверхсветовых скоростей тоже непогрешимо, но в своих пределах, то есть в границах досветовых скоростей.

В своем движении материя преодолевает известные барьеры. По дороге к ним каждому скоростному отрезку соответствуют свои физические законы. В общей, потому грубой, классификации законы Ньютона действуют при движении материи от покоя до скорости звука, теории относительности – в пространстве от сверхзвуковых скоростей до скорости света, а материя, преодолевшая световой барьер, выводит нас в мир инобытия, в котором эта квалификация как-то продолжается. Вполне естественно, что материю инобытия невозможно зафиксировать никакими физическими приборами, так как она выходит из-под границ досветовых скоростей.

Что это за материя со сверхсветовыми скоростями, и какими свойствами она обладает?
Интуитивно чувствуя наличие в мире сверхсветовых скоростей, некоторые физики наперекор теории относительности настойчиво ищут ее и находят какие-то тоннели со сверхсветовыми скоростями, кроличьи норы и прочие каналы, прорытые в мире досветовых скоростей. Очевидно, что они ищут не с той стороны. Скорость материи имеет массовое распространение в мироздании, а не норковое. Законы Ньютона действительны не только на Земле, но и на всех остальных планетах и звездах вселенной. Вдобавок, преодоление какого-либо скоростного барьера увеличивает, а не сужает число носителей. Чем выше скорость, тем ее естественных носителей должно быть больше. Не считая по штукам, видно, что фотонов и иных обладателей скорости света во вселенной несравненно больше, чем звезд и планет в ней же. Ньютон ничего не знал о теориях относительности, но днем и ночью существовал пронизываемый пучками электромагнитного и прочих космических излучений, а иногда буквально купался в солнечных лучах. Он смотрел на свет стробоскопически, поэтому не замечал его огромных скоростей. То же самое относится и к Эйнштейну, который отрицал существование сверхсветовых скоростей у материи, на основании своего стробоскопа. Однако вокруг этого или подобного теоретика обязательно должно быть нечто, обладающее сверхсветовой скоростью, хотя бы потому, что для передачи информации между галактиками, а тем более вселенными, скорость света оказывается недостаточно быстрой, значит, неактуальной. Кроме этого, носителей сверхсветовой скорости должно быть много. Очень много, больше, чем всех фотонов во Вселенной. Ничего, кроме идей, на эту роль не подходит.

Итак, мы полагаем, что инобытие состоит из идей, двигающихся со скоростями выше скорости света. Построим на этом фундаменте схематичную модель мироздания, и посмотрим, что из этого получилось.
Согласно теории относительности информация, двигающаяся со скоростью выше скорости света, нарушает причинно-следственные связи в мире. Это так, но в координатах материи, двигающейся с досветовыми скоростями. При скоростях выше скорости света исчезает время и пространство в нашем понимании, и вместе с ними - нарушение причинно-следственных связей. То есть, если мы оставляем текущее состояние материи неизменным и вносим в него сверхскоростной элемент, то он, безусловно, окажется чужеродным элементом в нем, однако в мире сверхсветовых скоростей никакого нарушения причин этот чужак не вызовет.

Идея, теряя свою сверхсветовую скорость, быть может, из-за какой-то флуктуации, изливается, словно сжатый воздух из проколотой камеры, из инобытия и строит пространство Эйнштейна, точнее, Минковского. Утрачивая свою фантастическую скорость, идея объективируется. Большой Взрыв – это объективация величайшей идеи, идеи нашей вселенной.
Внутри этого объекта скорость информации, в том числе наши банальные мысли, не может превышать скорость света, но при объективации какой-то новой, даже сравнительно малой по содержанию идеи, допустим, связанной с каким-то открытием ученого, она появляется в голове новатора мгновенно. По своей сути, творческое озарение - это Малый Взрыв в точке сингулярности. И если представить, что вселенных в мире множество и еще больше в нем творцов нового, то определение понятия точки сингулярности должно расходиться с общепризнанным. Точка сингулярности, на мой взгляд, всего лишь одно из бесчисленных мест бесконечного пространства, где произошел творческий акт.

Как так, ведь согласно теории относительности в мире сверхсветовых скоростей пространство и время должны исчезнуть? Они и исчезают, математические. Пространство и время в мире сверхсветовых скоростей из бесконечности математической получают противоположную ей бесконечность - качественную. Как это может примерно происходить, рассмотрим на феномене времени.
В инобытии нет времени, но оно духовными актами непрерывно порождает его, во вселенной (бытии), наоборот, нет вечности, но она своим существованием творит ее.
Время есть результат творчества нового. Изменения, происходящие от активности и творчества нового в инобытии, овременяют существование бытия. Небывшее становится бывающим во времени. Первичный акт миротворения не предполагает ни времени, ни пространства, но он порождает их. Изменения, происходящие от творческой активности в бытии, наоборот, убивают время. Для нашей вселенной это означает, что в результате творческих актов в ней время ее текущего состояния неумолимо сокращается.

Время есть лишь состояние отдельных вещей. Иное состояние вещей приводит к угасанию времени. Для удобства жизни люди договариваются между собой об эталонах времени, на самом деле у каждой вещи свое собственное время. Счастливые часов не наблюдают, в несчастье время тянется бесконечно долго. Тот же, самый точный, квантовый эталон времени в разных условиях будет показывать различное время.
Время тесно связано с познанием. Познание реализуется в творчестве. Оно доступно не только человеку, но и природе, а также всем остальным вещам во вселенной. Познание ускоряет скорость жизни общества и всей вселенной. Ускорение в нашей вселенной нарастает через Малые Взрывы, когда объективируются идеи новых звезд, галактик и новаторские идеи ученых, изобретателей. Мимоходом совет всяким экстрасенсам: вместо того, чтобы предсказывать будущее, лучше его изобретать.

Наша вселенная пока не законченный объект, утверждал Бердяев, она продолжает твориться с помощью познания. Эволюционные изменения мира вторичны. Эти изменения всегда детерминированы. Эволюция принадлежит к миру объективации, тогда как мир идей знает творчество, а не эволюцию, знает свободу, а не детерминацию, акты духа, а не причинность природных ресурсов. Эволюция происходит во времени и находится во власти времени.
Во вселенском творческом процессе реализуется идея, которая возвратит вселенную в инобытие. Только тогда закончится ее творение. От течения времени останется вечность – качественная бесконечность мира. Быть может, существование материи в форме активного полного знания тождественного чистой нравственности, одним словом, любви и есть вечность.

Импульс энергии идеи, двигающейся со сверхсветовой скоростью, переходящий при замедлении ее движения и объективации к вещи, можно назвать силой ее жизни. Эта энергия неуловима, но так велика, что, наверняка, влияет на многие взаимодействия тел во вселенной. Если допустить, что инобытие есть информационное поле, то все фундаментальные взаимодействия вещества, а также не очень фундаментальные, вытекают из него, то есть взаимодействие вещества с информационным полем является самым фундаментальным или, что более правильно, единственно фундаментальным.

По закону сохранения энергии силу жизни, как и любую иную, невозможно получить из вакуума, покоя или ничто. Конечно, мы можем с помощью своего стробоскопа превратить любую энергию в покой, физический вакуум или ничто, но это превращение в лучшем случае окажется мифом. Миф – это правда незнайки. Она реальна, но скрыта в многозначных символах, однако подтвердить эту реальность может только знание.
В инобытии творчество - единственный способ существования, поэтому вселенных в мире бесконечно много. Для творческого акта не требуется время, озарение мгновенно. Бесконечная и свободная череда творческих озарений составляет жизнь инобытия. Огромная история нашей вселенной от Большого Взрыва до ее предполагаемого исчезновения в точке при взгляде с инобытия протянется мгновение.
Итак, мир досветовых скоростей, бытие появляется при резком замедлении движения в мире сверхсветовых скоростей, инобытия. В инобытии и бытии ничего, кроме идей (информации) нет, только во вселенной идеи проявлены (объективированы), а в инобытии находятся в естественном состоянии. Бытие и инобытие неотделимы друг от друга и занимают один и тот же объем. Чего? Бытия. Вселенные появляются и исчезают, но их бесчисленно много, поэтому бытие наличествует всегда. Если эта гипотеза подтвердится, то бесчисленные мифы первобытных людей вокруг вечной тверди земной из правды невежд, пережив критику и глумления, превратятся в непререкаемую истину. То же самое можно сказать и об инобытии – оно вечно.

Увидеть идеи небытия, познакомиться с ними реально, быть может, подружиться и так далее можно единственным способом – путем своей деобъективации. Для реальной деобъективации, необходимо овладеть скоростью, выше скорости света, а для иллюзорной достаточно включить известными практиками свой стробоскоп. Сверхсветовую скорость невозможно достигнуть в одиночку, в секте-кружке и даже всем человечеством за миллионы лет, так как все люди-идеи гармонично, значит, неотъемлемо, входят (впрессованы) в одну общую идею-вселенную, которая, как говорят, была объективирована более 13 млрд. лет назад. Ее цель вернуться домой, назад в инобытие. Для этого ее жизнь должна ускоряться. Энергия ее ускорения находится в инобытии, она перетекает в бытие при творческих актах. Очевидно, что творческие акты разумных существ более продуктивны, чем косной материи, отсюда очевиден и смысл их появления во вселенной, смысл их жизни и желательные принципы их существования. Перед дверью в инобытие наша вселенная, в том числе, быть может, нашими усилиями, превратится в громадную черную дыру, чтобы штопором ввернуться в инобытие. Все эти смыслы недостижимы сидя под деревом в нирване или в иной отрешенности от бытия, и они теряются, если в инобытии пустота, покой, так как их можно легко достигнуть без творческих усилий с помощью намыленной веревки, вина или кокаина.

Из-за иллюзорного различия между духовным и вещественным появилось противостояние между атеистами и креационалистами. На самом деле, для атеиста, знает он это или нет, материя – это Бог с акцентом на вещественных формах, для религиозного человека материя – это Бог с акцентом на ее духовных формах, для меня материя и Бог – синонимы, поэтому в начале этого предложения слова Бог и материя можно переставлять по своему желанию.
В аспекте движения Бог – это вибрация материи с наивысшей скоростью. Она гораздо выше скорости света и ее, то есть Бога, религиозным людям не достичь никакими молитвами и религиозными обрядами, а атеистам – тупо отрицая ее.

Очевидно, что овладение человеком скорости света стало бы значительной вехой в раскрытии тайн материи, и одновременно важным рациональным шагом на пути к Богу, удовлетворяющим как атеистов, так и религиозных людей. С этой платформы появились бы научные доказательства существования сверхсветовых скоростей, вместе с ними, быть может, стартовала ускоренная деобъективация вселенной для ее скорого возвращения в инобытие. А это может означать, что остаток жизни нашей вселенной не так длинен (очень короток), как кажется профессиональным модельерам вселенной.
Пока же нам приходится удовлетворяться косвенными признаками наличия сверхсветовых скоростей в мире и умозрительными выводами от их существования.

Скорость света — самая необычная величина измерения, которая известна на сегодняшний момент. Первым человеком, который попытался объяснить феномен распространения света, был Альберт Эйнштейн. Именно он вывел всем известную формулу E = mc ² , где E — это полная энергия тела, m — масса, а c — скорость света в вакууме.

Формула была впервые опубликована в журнале Annalen der Physik в 1905 году. Примерно в то же время Эйнштейн выдвинул теорию о том, что будет происходить с телом, перемещающимся с абсолютной скоростью. Исходят из того, что скорость света — величина неизменная, он пришёл к выводу, что должны изменяться пространство и время.

Таким образом, при световой скорости предмет будет бесконечно сжиматься, его масса бесконечно увеличиваться, а время практически остановится.

В 1977 году удалось вычислить скорость света, была названа цифра в 299 792 458 ± 1,2 метров в секунду. Для более грубых расчетов всегда принимается значение в 300 000 км/с. Именно от этой величины и отталкиваются все остальные космические измерения. Так появилось понятие «светового года» и «парсека» (3,26 световых лет).

Ни двигаться со скоростью света, ни, тем более, преодолеть её — невозможно. По крайней мере, на данном этапе развития человечества. С другой стороны, писатели-фантасты уже порядка 100 лет пытаются решить эту проблему на страницах своих романов. Возможно, однажды фантастика станет реальностью, ведь еще в XIX веке Жюль Верн предсказал появление вертолёта, самолёта и электрического стула, а тогда это была чистая фантастика!

СВЕРХСВЕТОВЫЕ СКОРОСТИ в астрофизике. Теория относительности предполагает существование макс. скорости движения физ. объектов (распространения сигналов), равной в вакууме. Однако изменение положения в пространстве точек, выделенных по тем пли иным признакам, может происходить и с большими скоростями. Подобные кажущиеся сверхсветовые движения нередко наблюдаются в активных ядрах галактик .

Краткая предыстория их обнаружения такова. Известно, что яркостная температура Т я некогерентных источников синхротронного излучения (в частности, радиоисточников, связанных с активными ядрами галактик) не может превышать теоретич. предел ~10 12 К. Большим темп-рам соответствует столь высокая энергии синхротронного излучения, что происходят катастрофически быстрые потери энергии релятивистских электронов из-за обратного комптоновского рассеяния синхротронных фотонов (см. Комптона эффект) . Однако наблюдения перем. внегалактич. радиоисточников часто дают Т я > 10 12 К, если их размеры d оценивать из очевидного соотношения , где- характерное время переменности (изменения ). (Непосредств. измерения размеров этих радиоисточников, расположенных в ядрах галактик, невозможны из-за недостаточного угл. разрешения обычных радиотелескопов.) Чтобы объяснить этот факт, предлагалось отказаться от некогерентного синхронного механизма, к-рый успешно применялся для интерпретации остальных особенностей радиоизлучения квазаров и . В 1966 М. Рис показал , что преодолеть указанное затруднение можно, если предположить, что излучающая движется с релятивистской скоростью под небольшим углом к лучу зрения. Тогда наблюдаемая яркостная темп-pa может превышать собственную (в системе покоя плазмы) яркостную темп-ру враз, где - фактор Лоренца. Так возникла идея о выбросе вещества из ядер галактик с релятивистскими скоростями. В нач. 1970-х гг. М. Коэн, А. Моффет (A. Moffet) и др. действительно обнаружили быстрые перемещения компонент радиоисточников. Причём проекция их линейной скорости на небесную сферу даже превышала скорость света.

Рис. 1. Радиокарта источника ЗС120: t - время в годах:- расстояние от ярчайшей точки вдоль оси склонений в 0,001"; - расстояние от ярчайшей точки вдоль оси прямых восхождений в 0,001" ,

Благодаря развитию техн. базы и методов обработки данных радиоинтерферометров со сверхдлинными базами удалось построить качественные изображения радиоисточников в ядрах галактик. На рис. 1(а, б )представлены карты (радиоизофоты) радиоисточника в ядре радиогалактики, ЗС120, полученные для двух разл. моментов времени . (Расстояние в 2 мсек дуги соответствует 1 парсеку =3*10 18 см.) Источник имеет типичную для ядерных радиоисточников структуру ядро - струя. Ядро - яркий точечный источник с координатами (0, 0); струю, имеющую здесь проекционный линейный размер50 пк, удаётся проследить (с помощью др. радиотелескопов) вплоть до расстояний 100 кпк, что гораздо больше размеров галактики. Затем она «вливается» в протяжённую компоненту радиоисточника ЗС120, т. н. радиоухо. Полный размер радиоисточника400 кпк, причём протяжённая структура содержит два «радиоуха», расположенные по разные стороны от галактики. Сравнивая положение отд. «пятен» на рис. 1(а, б) , нетрудно заметить их смещение в сторону от ядра. Угл. скорость смещения2,5 мсек дуги в год соответствует линейной скорости4с. Объяснение этого явления состоит в следующем. Рассмотрим нек-рое физ. образование, перемещающееся вдоль струи со скоростью v п под углом f к лучу зрения (рис. 2). Проекция его скорости на небесную сферу Однако чем дальше оно продвигается вдоль струи, тем меньше времени требуется испущенным им фотонам, чтобы достигнуть наблюдателя. Из-за этого наблюдаемая скорость перемещения пятна в картинной плоскости

На рис. 3 представлена зависимость от при разл . значениях v п. Видно, что при релятивистских значениях v п наблюдаемая скорость может превышать с .

Т. о., и высокие яркостные темп-ры, и «сверхсветовые» перемещения «пятен» можно объяснить, если радиоизлучающая плазма выбрасывается из ядра галактики с . Другое важное свойство, имеющее естеств. объяснение в рамках такой интерпретации,- асимметрия ядерных радиоисточников. Внеш. «радиоушп» с примерно одинаковыми характеристиками расположены по обе стороны от ядра галактики. А струя, к-рая, по совр. представлениям, обеспечивает их существование непрерывной передачей им энергии из ядра галактики, наблюдается лишь в направлении одного из них. (Такая асимметрия сохраняется и за пределами ядра.) Частота и излучат. способность (см. Излучение плазмы )в системе отсчёта наблюдателя и в системе отсчёта движущейся (со скоростью V) плазмы струи связаны следующим образом: ,, где - фактор Доплера, п - единичный вектор, направленный в точку наблюдения. Эти ф-лы отражают смещения частоты и аберрации (см. Доплера эффект ).Тогда при степенном законе отношение потоков S от струй, вытекающих в противоположные стороны из ядра, равно:

На рис. 4 показана зависимость этого отношения от при типичном значении = 0,6. Очевидно, что направленная к наблюдателю струя может быть гораздо ярче контрструи. Т. о., отмеченная асимметрия также объясняется релятивистскими эффектами. Успешное объяснение этих и др. свойств радиоисточников в ядрах галактик сделало модель релятивистской струи очень популярной, хотя и не общепризнанной среди астрофизиков. В этой модели «струя» радиоисточника рассматривается действительно как релятивистское струйное течение плазмы из ядра галактики. Радиоядро связывается с оптически толстым нач. участком струи или со стационарной

Тени, могут перемещаться быстрее света, но не могут переносить вещество или информацию

Возможен ли сверхсветовой полёт?

Разделы этой статьи имеют подзаголовки и можно ссылаться на каждый раздел отдельно.

Простые примеры сверхсветового перемещения

1. Эффект Черенкова

Когда мы говорим о движении со сверхсветовой скоростью, то имеем в виду скорость света в вакууме c (299 792 458 м/с). Поэтому эффект Черенкова не может рассматриваться как пример движения со сверхсветовой скоростью.

2. Третий наблюдатель

Если ракета A улетает от меня со скоростью 0.6c на запад, а ракета B улетает от меня со скоростью 0.6c на восток, то я вижу, что расстояние между A и B увеличивается со скоростью 1.2c . Наблюдая полёт ракет A и B со стороны, третий наблюдатель видит, что суммарная скорость удаления ракет больше, чем c .

Однако относительная скорость не равна сумме скоростей. Скорость ракеты A относительно ракеты B - это скорость увеличения расстояния до ракеты A , которую видит наблюдатель, летящий на ракете B . Относительную скорость нужно рассчитывать по релятивистской формуле сложения скоростей. (см. How do You Add Velocities in Special Relativity?) В данном примере относительная скорость примерно равна 0.88c . Так что в этом примере мы не получили сверхсветовой скорости.

3. Свет и тень

Подумайте, как быстро может перемещаться тень. Если лампа близко, то тень твоего пальца на дальней стене движется гораздо быстрее, чем движется палец. При движении пальца параллельно стене, скорость тени в D/d раз больше, чем скорость пальца. Здесь d - расстояние от лампы до пальца, а D - от лампы до стены. Скорость будет ещё больше, если стена расположена под углом. Если стена очень далеко, то движение тени будет отставать по времени от движения пальца, так как свету нужно время, чтобы достичь стены, но скорость перемещения тени по стене увеличится ещё больше. Скорость тени не ограничена скоростью света.

Другой объект, который может перемещаться быстрее света - световое пятно от лазера, направленного на Луну. Расстояние до Луны 385000 км. Вы можете сами рассчитать скорость перемещения светового пятна по поверхности Луны при небольших колебаниях лазерной указки в вашей руке. Вам также может понравиться пример с волной, набегающей на прямую линию пляжа под небольшим углом. С какой скоростью может перемещаться вдоль пляжа точка пересечения волны и берега?

Все эти вещи могут происходить в природе. Например, луч света от пульсара может пробежать вдоль пылевого облака. Мощный взрыв может создать сферические волны света или радиации. Когда эти волны пересекаются с какой-либо поверхностью, на этой поверхности возникают световые круги, которые расширяются быстрее света. Такое явление наблюдается, например, когда электромагнитный импульс от вспышки молнии проходит через верхние слои атмосферы.

4. Твёрдое тело

Если у вас есть длинный жёсткий стержень, и вы ударите по одному концу стержня, то разве другой конец не придёт в движение немедленно? Разве это не способ сверхсветовой передачи информации?

Это было бы верно, если бы существовали идеально жёсткие тела. Практически, удар передаётся вдоль стержня со скоростью звука, которая зависит от упругости и плотности материала стержня. Кроме того теория относительности ограничивает возможные скорости звука в материале величиной c .

Этот же принцип действует, если вы держите вертикально струну или стержень, отпускаете его, и он начинает падать под действием силы тяжести. Верхний конец, который вы отпустили, начинает падать немедленно, но нижний конец начнёт движение только через некоторое время, так как исчезновение удерживающей силы передаётся вниз по стержню со скоростью звука в материале.

Формулировка релятивистской теории упругости довольно сложна, но общую идею можно иллюстрировать с использованием ньютоновской механики. Уравнение продольного движения идеально-упругого тела можно вывести из закона Гука. Обозначим линейную плотность стержня ρ , модуль упругости Юнга Y . Продольное смещение X удовлетворяет волновому уравнению

ρ·d 2 X/dt 2 - Y·d 2 X/dx 2 = 0

Решение в виде плоских волн перемещается со скоростью звука s , которая определяется из формулы s 2 = Y/ρ . Волновое уравнение не позволяет возмущениям среды перемещаться быстрее, чем со скоростью s . Кроме того, теория относительности даёт предел величине упругости: Y < ρc 2 . Практически, ни один известный материал не приближается к этому пределу. Учтите также, что если даже скорость звука близка к c , то само вещество не обязательно движется с релятивистской скоростью.

Хотя в природе нет твёрдых тел, существует движение твёрдых тел , которое можно использовать для преодоления скорости света. Эта тема относится к уже описанному разделу теней и световых пятен. (См. The Superluminal Scissors, The Rigid Rotating Disk in Relativity).

5. Фазовая скорость

Волновое уравнение
d 2 u/dt 2 - c 2 ·d 2 u/dx 2 + w 2 ·u = 0

имеет решение в виде
u = A·cos(ax - bt), c 2 ·a 2 - b 2 + w 2 = 0

Это синусоидальные волны, распространяющиеся со скоростью v
v = b/a = sqrt(c 2 + w 2 /a 2)

Но это больше, чем c. Может это уравнение для тахионов? (см. далее раздел ). Нет, это обычное релятивистское уравнение для частицы с массой.

Чтобы устранить парадокс нужно различать "фазовую скорость" v ph , и "групповую скорость" v gr , причём
v ph ·v gr = c 2

Решение в виде волны может иметь дисперсию по частоте. При этом волновой пакет движется с групповой скоростью, которая меньше, чем c . При помощи волнового пакета можно передавать информацию только с групповой скоростью. Волны в волновом пакете движутся с фазовой скоростью. Фазовая скорость - ещё один пример сверхсветового движения, которое нельзя использовать для передачи сообщений.

6. Сверхсветовые галактики

7. Релятивистская ракета

Пусть наблюдатель на Земле видит космический корабль, удаляющийся со скоростью 0.8c В соответствии с теорией относительности, он увидит, что часы на космическом корабле идут медленнее в 5/3 раза. Если разделить расстояние до корабля на время полёта по бортовым часам, то получим скорость 4/3c . Наблюдатель делает вывод, что, используя свои бортовые часы, пилот корабля тоже определит, что летит со сверхсветовой скоростью. С точки зрения пилота его часы идут нормально, а межзвёздное пространство сжалось в 5/3 раза. Поэтому он пролетает известные расстояния между звёздами быстрее, со скоростью 4/3c .

Но это всё же не сверхсветовой полёт. Нельзя рассчитывать скорость, используя расстояние и время, определённые в разных системах отсчёта.

8. Скорость гравитации

Некоторые настаивают, что скорость гравитации гораздо больше c или даже бесконечна. Посмотрите Does Gravity Travel at the Speed of Light? и What is Gravitational Radiation? Гравитационные возмущения и гравитационные волны распространяются со скоростью c .

9. Парадокс ЭПР

10. Виртуальные фотоны

11. Квантовый туннельный эффект

В квантовой механике туннельный эффект позволяет частице преодолеть барьер, даже если её энергии для этого не хватает. Можно рассчитать время туннелирования через такой барьер. И оно может оказаться меньше, чем требуется свету для преодоления такого же расстояния со скоростью c . Можно ли это использовать для передачи сообщений быстрее света?

Квантовая электродинамика говорит "Нет!" Тем не менее, выполнен эксперимент, продемонстрировавший сверхсветовую передачу информации при помощи туннельного эффекта. Через барьер шириной 11.4 см со скоростью 4.7 c передана Сороковая симфония Моцарта. Объяснение этого эксперимента очень противоречиво. Большинство физиков считают, что при помощи туннельного эффекта нельзя передать информацию быстрее света. Если бы это было возможно, то почему не передать сигнал в прошлое, поместив оборудование в быстро перемещающуюся систему отсчета.

17. Квантовая теория поля

За исключением гравитации, все наблюдаемые физические явления соответствуют "Стандартной модели". Стандартная модель - это релятивистская квантовая теория поля, которая объясняет электромагнитные и ядерные взаимодействия, а также все известные частицы. В этой теории любая пара операторов, соответствующих физическим наблюдаемым, разделённым пространственноподобным интервалом событий, "коммутирует" (то есть, можно поменять порядок этих операторов). В принципе, это подразумевает, что в стандартной модели воздействие не может распространяться быстрее света, и это можно считать квантово-полевым эквивалентом довода о бесконечной энергии.

Однако в квантовой теории поля Стандартной модели нет безупречно строгих доказательств. Никто пока даже не доказал, что эта теория внутренне непротиворечива. Скорее всего, это не так. Во всяком случае, нет гарантии, что не существует каких-то пока не открытых частиц или сил, которые не подчиняются запрету на сверхсветовое перемещение. Нет также и обобщения этой теории, включающего гравитацию и общую теорию относительности. Многие физики, работающие в области квантовой гравитации, сомневаются, что простые представления о причинности и локальности будут обобщены. Нет гарантии, что в будущей более полной теории скорость света сохранит смысл предельной скорости.

18. Парадокс дедушки

В специальной теории относительности частица, летящая быстрее света в одной системе отсчета, движется обратно во времени в другой системе отсчета. Сверхсветовое перемещение или передача информации давали бы возможность путешествия или отправки сообщения в прошлое. Если бы такое путешествие во времени было возможно, то вы могли бы вернуться в прошлое и изменить ход истории, убив своего дедушку.

Это очень серьёзный аргумент против возможности сверхсветового перемещения. Правда остаётся почти неправдоподобная вероятность, что возможны какие-то ограниченные сверхсветовые перемещения, не допускающие возвращения в прошлое. Или, может быть, путешествия во времени возможны, но причинность нарушается каким-то непротиворечивым образом. Всё это очень неправдоподобно, но если мы обсуждаем сверхсветовые перемещения, то лучше быть готовым к новым идеям.

Верно и обратное. Если бы мы могли переместиться в прошлое, то смогли бы преодолеть скорость света. Можно вернуться в прошлое, полететь куда-то с небольшой скоростью, и прибыть туда раньше, чем прибудет свет, отправленный обычным образом. Смотрите подробности по этой теме в Time Travel.

Открытые вопросы сверхсветовых путешествий

В этом последнем разделе я опишу несколько серьёзных идей о возможном перемещении быстрее света. Эти темы не часто включают в FAQ, потому что они больше похожи не на ответы, а на множество новых вопросов. Они включены сюда, чтобы показать, что в этом направлении проводятся серьёзные исследования. Даётся только короткое введение в тему. Подробности вы можете найти в интернете. Как и ко всему в интернете, относитесь к ним критически.

19. Тахионы

Тахионы - это гипотетические частицы, локально перемещающиеся быстрее света. Для этого они должны иметь мнимую величину массы. При этом энергия и импульс тахиона - реальные величины. Нет оснований считать, что сверхсветовые частицы невозможно обнаружить. Тени и световые пятна могут перемещаться быстрее света и их можно обнаружить.

Пока тахионы не найдены, и физики сомневаются в их существовании. Были заявления, что в экспериментах по измерению массы нейтрино, рождающихся при бета-распаде трития, нейтрино были тахионами. Это сомнительно, но пока окончательно не опровергнуто.

В теории тахионов есть проблемы. Кроме возможного нарушения причинности, тахионы также делают вакуум нестабильным. Может быть удастся обойти эти трудности, но и тогда мы не сможем использовать тахионы для сверхсветовой передачи сообщений.

Большинство физиков считает, что появление тахионов в теории - признак каких-то проблем этой теории. Идея тахионов так популярна у публики просто потому, что они часто упоминаются в фантастической литературе. Смотрите Tachyons.

20. Кротовые норы

Самый известный способ глобального сверхсветового путешествия - использование "кротовых нор". Кротовая нора - это прорезь в пространстве-времени из одной точки вселенной в другую, которая позволяет пройти от одного конца норы до другого быстрее, чем по обычному пути. Кротовые норы описываются общей теорией относительности. Для их создания требуется изменить топологию пространства-времени. Может быть, это станет возможным в рамках квантовой теории гравитации.

Чтобы удерживать кротовую нору открытой, нужны области пространства с отрицательной энергий. C.W.Misner и K.S.Thorne предложили для создания отрицательной энергии использовать эффект Казимира в большом масштабе. Visser предложил использовать для этого космические струны. Это очень умозрительные идеи, и может быть, это невозможно. Может быть, требуемая форма экзотической материи с отрицательной энергией не существует.

Тема «Двигателя, позволяющего летать со сверхсветовой скоростью», «Путешествия в многомерном пространстве» и всего, что имеет отношение к теме полета со скоростью, превышающей световую, пока что не выходит за рамки домыслов, хотя в каких-то аспектах и соприкасается с миром науки.

Сегодня мы находимся на стадии, когда знаем, что мы кое-что знаем, а чего-то не знаем, но уж точно не знаем, можно ли перемещаться со скоростью, превышающей скорость света.

Плохая новость заключается в том, что основы современных научных знаний, накопленных к данному моменту, свидетельствуют о том, что движение со скоростью, превышающей световую, невозможно. Это артефакт Специальной теории относительности Эйнштейна.

Да, существуют иные концепции - сверхсветовых частиц, кротовых нор (туннели в пространстве - прим. перев.), инфляционной вселенной, деформации пространства и времени, квантовых парадоксов... Все эти идеи обсуждаются в серьезной научной литературе, но пока еще рано говорить об их реальности.

Один из вопросов, появляющихся в связи с движением со сверхсветовой скоростью, это временные парадоксы: нарушение причинно-следственных связей и что подразумевается под путешествием во времени. Как будто темы полета со сверхсветовой скоростью мало, так еще и реальна ли разработка сценария, при котором сверхсветовая скорость даст возможность путешествия во времени. Путешествие во времени считается гораздо более невозможным, чем световой полет.

В чем основное отличие?

Едва преодолев звуковой барьер, люди задались вопросом: «А почему бы нам теперь еще и не преодолеть световой барьер, так ли уж сильно это отличается?» Слишком рано говорить о преодолении светового барьера, но кое-что уже известно наверняка - это совершенно иная проблема, нежели преодоление звукового барьера. Звуковой барьер был преодолен объектом, сделанным из материала, а не звука.

Атомы и молекулы материала соединены электромагнитными полями, из чего состоит и свет. В случае с преодолением барьера скорости света, предмет, пытающийся преодолеть этот барьер, состоит из того же, что и сам барьер. Как объект может двигаться быстрее того, что связывает его атомы? Как мы уже отмечали, это уже совсем другая проблема, нежели преодоление звукового барьера.

Специальная теория относительности

Можно очень кратко изложить «Специальную теорию относительности». На самом деле она очень проста по своей конструкции… Начните с двух простых правил.

Правило №1: пройденное вами расстояние (d) зависит от скорости вашего движения (v) и времени движения (t). Если вы едете со скоростью 55 миль в час, вы проедете за час 55 миль. Просто.

Правило №2: Это потрясающая вещь - как бы быстро вы не двигались, вы постоянно будете отмечать, что скорость света остается неизменной.

Соедините их вместе и сравните, что «видит» один путешественник по сравнению с тем, кто движется с другой скоростью - вот тут и появляются проблемы. Давайте попробуем иную картину. Закройте глаза. Представьте, что из всех органов чувств у вас задействован лишь слух. Вы воспринимаете только звуки. Вы определяет предметы только по тому, какой звук они издают.

Итак, если проехал паровоз, его гудок хоть как-то изменился? Мы знаем, что он звучит на определенной ноте, но из-за движения поезда она меняется вследствие действия так называемого эффекта Доплера. То же самое происходит и со светом. Все вокруг себя мы знаем благодаря присутствию света или, если обобщить, электромагнетизму. То, что мы видим, чувствуем (молекулы воздуха отскакивают от нашей кожи), слышим (молекулы ударяются между собой под давлением волн), даже течение времени - все это управляется электромагнитными силами.

Так что если мы начинаем двигаться на скоростях, приближающихся к скорости, через которую мы получаем всю информацию, наша информация искажается. В общем, это вот так просто. Понимания этого достаточно, если с этим пытаешься что-то делать. Но это уже другой вопрос.

Барьер скорости света

Барьер скорости света является одним из следствий Специальной теории относительности. На это можно взглянуть иначе. Чтобы двигаться быстрее, нужно добавить энергии. Но когда вы начинаете приближаться к скорости света, необходимый для движения объем энергии взлетает до бесконечности. Для перемещения массы со скоростью света требуется бесконечная энергия. Оказывается, здесь вы сталкиваетесь с реальным барьером.

Можно ли обойти Специальную теорию относительности? Вероятно.

Проводятся ли какие-то исследования в этом направлении? Да, но в небольшом объеме.

В дополнение к индивидуальной теоретической работе таких физиков, как Мэт Виссер (Matt Visser), Майкл Моррис (Michael Morris), Мигель Алькубьерре (Miguel Alcubierre) и других существует качественно новая программа НАСА в области физики реактивного движения.

Оригинал публикации.