Этот вопрос является одним из рекордсменов по частоте задаваемости. Давайте разбираться вместе. Может ли что-то двигаться быстрее света? И почему свет является абсолютной скоростью?
Скорость света — это скорость передачи взаимодействия, она является фундаментальным свойством вселенной наравне с законами физики, она просто есть, без причины. Если бы скорость света была другой весьма вероятно нас с вами просто не существовало бы.
Эйнштейн вывел абсолютность скорости света из уравнений Максвелла для электромагнитного поля. В результате их решения скорость света оказалась независимой от физических величин и систем отсчёта. О превышении скорости света есть много теорий, но ни одна из них в данный момент не имеет экспериментальных подтверждений. Я приведу основные:
Тахионы
Теория относительности не исключает возможность существования частиц, движущихся со сверхсветовой скоростью. Однако такие частицы должны не взаимодействовать с остальными частицами. Такие частицы условно называют тахионами, однако, они пока не были обнаружены на практике и научное сообщество очень сильно сомневается в их существовании.
Одна из причин, которые заставляют учёных сомневаться в существовании тахионов заключается в том, что тахионы если тахионы существуют то с их помощью можно было бы отправить сообщение в прошлое, что привело бы к нарушению принципа причинности.
Интересный мысленный пример приводит американский физик Ричард Мюллер в свой книге «Сейчас: Физика Времени». Мюллер описывает гипотетический пистолет стреляющий тахионными пулями. Человек выстреливший тахионной пулей в другого в суде мог бы отстаивать свою невиновность на основании того, что тахионная пуля попала бы в жертву раньше, чем стрелок нажал бы на спусковой крючок.
Редукция волновой функции частиц
C 2006 года показано, что в эффекте квантовой телепортации кажущееся взаимовлияние частиц распространяется быстрее скорости света. В 2008 г. исследовательская группа доктора Николаса Гизена, исследуя разнесённые на 18 км запутанные фотонные состояния, показала, что это кажущееся «взаимодействие между частицами осуществляется со скоростью, примерно в сто тысяч раз большей скорости света».
В частности сверхсветовые эффекты наблюдаются при редукции волновой функции частиц, то есть в определении их спина. При этом взаимодействии не происходит передача информации и не происходит движения ни одного реального физического объекта. Также стоит добавить, что сама квантовая телепортация требует классического канала для передачи информации и также ограничена скоростью света.
Парадокс Хартмана
Кроме того кажущееся превышения скорости света возникает при туннельном эффекте. Это кажующееся превышение скорости света туннелирующимися частицами получило название «парадокса Хартмана» по имени первооткрывателя.
Однако эффект Хартмана известный учёным еще с 60-х годов также не может быть использован для сверхсветовой передачи информации или сверхсветового движения материи.
Ошибочные сообщения о превышении скорости света
В 2011-м году учёные работающие в рамках коллаборации OPERA опубликовали результаты, согласно которым в ходе нескольких экспериментов обнаружили небольшое превышение скорости света мюонными нейтрино. Другие группы учёных используя подобное оборудование не смогли повторить такие результаты поэтому заявление вызвало некоторый скепсис.
В скором времени сами учёные из OPERA дали опровержение. Как оказалось один из разъемов оптоволоконного кабеля был вставлен неплотно, а также обнаружилась рассинхронизация пары часов использованных в эксперименте, что и привело к неточному измерению скорости.
Несмотря на то, что сами учёные из OPERA исправили свою же ошибку, изначальная новость о превышении скорости света мюонными нейтрино успела разлететься по просторам интернета и нам до сих пор приходится чуть ли не раз в неделю слышать, что «учёные давно доказали, что скорость света можно превысить» со ссылкой на эту самую новость.
Читайте также: Правда ли, что вселенная расширяется быстрее скорости света?
Анализ этих и подобных результатов показывает, что они не могут быть использованы для сверхсветовой передачи какого-либо несущего информацию сообщения или для перемещения вещества так что они не нарушают принцип причинности.
Авторы: астрофизик Фёдор Карасенко, кандидат технических наук Александр Петров.
Подписывайтесь на мой канал здесь, а также на мой канал на youtube. Каждую неделю там выходят видео, где я отвечаю на вопросы о космосе, физике, футурологии и многом другом!