Prenašanje sporočil z nadsvetlobno hitrostjo


    Kaj bi ne mogli prenašati sporočil hitreje od svetlobne hitrosti na naslednji način: sprejemnik in oddajnik bi povezali z dolgo palico, ta pa bi v trenutku prenesla premikanje oddajnika do sprejemnika?

    Na žalost je v gornjem razmisleku nekaj narobe. Po tihem smo namreč privzeli, da je palica, ki povezuje oddajnik in sprejemnik, idealno togo telo. Idealno togo telo je teoretični konstrukt, ki se pojavlja v klasični Newtonovski mehaniki. Takšno telo ostane nespremenjeno ne glede na to kaj z njim počnemo, ga skušamo stisniti, zvijati ali raztegniti, vedno bo imelo enako obliko. Do neke mere je ta približek upravičen v obravnavi teles, ki jih najdemo okoli nas. Pomislimo na primer, da vlečemo sani po snegu s konstantno silo, zanima pa nas pospešek sani. Pri tem računu lahko mirne duše pozabimo, da se sani zaradi sile s katero vlečemo in zaradi sile trenja nekoliko deformirajo.

    Nikakor pa ne smemo zanemariti deformacij teles pod vplivom zunanjih sil v vseh primerih. Eden od takšnih je prenašanje informacije s pomočjo naprave opisane v vprašanju. Ko na primer oddajnik potegne za konec palice, se ta deformira, deformacija pa se s končno hitrostjo prenese proti sprejemniku. Hitrost s katero se širi deformacija je ravno hitrost zvoka v snovi iz katere je narejena palica. V aluminiju je ta na primer okoli 5km/s, kar je precej manj od svetlobne hitrosti v vakuumu 299792.458 km/s. Komunikacija preko aluminijeve palice bi bila tako precej počasnejša od komunikacije s svetlobnimi bliski!

    Prenašanje deformacije po palici.

    Da togih teles v naravi ni, lahko razložimo tudi na mikroskopskem nivoju. Vsako telo makroskopskih dimenzij (to pomeni mize, stoli, ljudje in podobno) je namreč sestavljeno iz množice delcev, pa naj bodo to atomi ali molekule, lahko pa pogledamo še nekoliko podrobneje, in so osnovni gradniki kvarki in elektroni. Ena od posledic teorije relativnosti je, da ti delci – osnovni gradniki – ne morejo interagiriati na daljavo v trenutku. Med seboj se privlačijo ali odbijajo tako, da si izmenjujejo posrednike interakcije, kvante polja. Če deluje med dvema delcema na primer elektromagnetna sila, to pomeni, da si delca nenehno izmenjavata kvante elektromagnetnega polja – fotone. Fotoni potujejo s svetlobno hitrostjo, tako da lahko vsako spremembo na prvem delcu drugi delec začuti šele po nekem končnem času, ko pač pripotujejo fotoni s spremenjeno konfiguracijo do njega. Če torej izmaknemo prvi delec, drugi ne more v trenutku slediti tej spremembi – razdalja med njima se poveča vsaj za kratek čas, telo sestavljeno iz množice takšnih delcev pa se deformira.

    Morda je tu na mestu tudi omeniti, da lahko najdemo kar nekaj hitrosti, ki so večje od svetlobe, a nobena od njih ni povezana s fizičnim gibanjem. Eden od takih primerov je na primer gibanje meje sence, ki jo meče telo na oddaljenem platnu. Zamislimo si zvezdo okoli katere kroži planet, vse skupaj pa v veliki oddaljenosti obdajmo s krogelno lupino. Planet meče senco na notranjo steno krogelne lupine, ta pa se giblje zaradi gibanja planeta. Če je lupina dovolj oddaljena od sistema zvezda-planet, se bo senca na steni lupine gibala hitreje od hitrosti svetlobe v vakuumu! Vendar pa to ni fizična hitrost, nikakršen objekt se ne premika. Kaj je torej v ozadju? Ko planet s svojo prednjo stranico prekine snop fotonov z zvezde, nastane senca zaradi tega šele po tem, ko zadnji foton, ki ga še prepusti rob planeta, doseže lupino. Pač toliko kasneje kot potrebuje zadnji foton za pot od planeta do lupine (zaradi tega tudi senca ni v ravni liniji od zvezde za planetom, pač pa nekoliko zaostaja). Ker pa se snopi fotonov razhajajo ko gremo od zvezde proti lupini, se bo meja med osvetlenim in osenčenim delom na površju lupine premikala toliko hitreje kolikor bolj bo oddaljena lupina od zvezde.


    Premikanje sence po krogelni lupini zaradi premikanja planeta.

    (Jure Zupan)

    PUSTITE KOMENTAR

    Vpiši svoj komentar!
    Prosimo vpišite svoje ime

    This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.