La vitesse de propagation de la lumière est de 299 792 458 mètres par seconde, mais elle n'est plus une valeur limite depuis longtemps. « Futuriste » a rassemblé 4 théories où la lumière n'est plus Michael Schumacher.

Le scientifique américain d'origine japonaise, expert dans le domaine de la physique théorique, Michio Kaku, est convaincu que la vitesse de la lumière peut être facilement dépassée.

Big Bang

Michio Kaku appelle l'exemple le plus célèbre de franchissement de la barrière lumineuse le Big Bang - un « bang » ultra-rapide qui est devenu le début de l'expansion de l'Univers, avant lequel il se trouvait dans un état singulier.

« Aucun objet matériel ne peut franchir la barrière lumineuse. Mais l'espace vide peut certainement bouger plus rapide que la lumière. Rien ne peut être plus vide que le vide, ce qui signifie qu’il peut se dilater plus vite que la vitesse de la lumière », est sûr le scientifique.

Lampe de poche dans le ciel nocturne

Si vous éclairez une lampe de poche dans le ciel nocturne, alors, en principe, un faisceau qui va d'une partie de l'Univers à une autre, située à une distance de plusieurs années-lumière, peut voyager plus vite que la vitesse de la lumière. Le problème est que dans ce cas, aucun objet matériel ne se déplacera réellement plus vite que la lumière. Imaginez que vous êtes entouré d’une sphère géante d’une année-lumière de diamètre. L’image d’un faisceau de lumière traversera cette sphère en quelques secondes, malgré sa taille. Mais seule l’image du faisceau peut se déplacer dans le ciel nocturne plus rapidement que la lumière, et non l’information ou un objet matériel.

Intrication quantique

Plus rapide que la vitesse de la lumière, il se peut qu'il ne s'agisse pas d'un objet, mais d'un phénomène entier, ou plutôt d'une relation appelée intrication quantique. Il s’agit d’un phénomène de mécanique quantique dans lequel les états quantiques de deux ou plusieurs objets sont interdépendants. Pour produire une paire de photons quantiques intriqués, vous pouvez projeter un laser à une fréquence et une intensité spécifiques sur un cristal non linéaire. À la suite de la diffusion d'un faisceau laser, les photons apparaîtront dans deux cônes de polarisation différents, dont la connexion sera appelée intrication quantique. Ainsi, l’intrication quantique est l’une des façons dont les particules subatomiques interagissent, et le processus de cette communication peut se produire plus rapidement que la lumière.

« Si deux électrons sont rapprochés, ils vibreront à l’unisson, selon la théorie quantique. Mais si vous séparez ensuite ces électrons de plusieurs années-lumière, ils continueront à communiquer entre eux. Si vous secouez un électron, l’autre ressentira cette vibration, et cela se produira plus rapidement que la vitesse de la lumière. Albert Einstein pensait que ce phénomène réfuterait la théorie quantique car rien ne peut voyager plus vite que la lumière, mais en réalité il avait tort », explique Michio Kaku.

trous de ver

Le thème de la vitesse de la lumière est récurrent dans de nombreux films de science-fiction. Désormais, même ceux qui sont loin de l'astrophysique ont entendu l'expression « trou de ver », grâce au film « Interstellar ». Il s'agit d'une courbure particulière dans le système espace-temps, un tunnel dans l'espace qui vous permet de parcourir d'énormes distances en un temps négligeable.

Non seulement les scénaristes de cinéma, mais aussi les scientifiques parlent de telles distorsions. Michio Kaku estime qu'un trou de ver, ou, comme on l'appelle aussi, un trou de ver, est l'un des deux moyens les plus réalistes de transmettre des informations à une vitesse supérieure à la vitesse de la lumière.

La deuxième méthode, également associée aux changements dans la matière, est la compression de l'espace devant vous et l'expansion derrière vous. Dans cet espace déformé, une onde apparaît qui se propage plus vite que la vitesse de la lumière si elle est contrôlée par la matière noire.

Ainsi, la seule véritable chance pour une personne d'apprendre à surmonter la barrière lumineuse peut être cachée dans théorie générale relativité et courbure de l'espace et du temps. Cependant, tout se résume à cette matière très sombre : personne ne sait si elle existe avec certitude ni si les trous de ver sont stables.

Une équipe de scientifiques de l'expérience OPERA, en collaboration avec l'Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN), a publié les résultats sensationnels d'une expérience visant à vaincre la vitesse de la lumière. Les résultats de l'expérience réfutent la théorie de la relativité restreinte d'Albert Einstein, sur laquelle tous physique moderne. La théorie stipule que la vitesse de la lumière est de 299 792 458 m/s et que les particules élémentaires ne peuvent pas voyager plus vite que la vitesse de la lumière.

Néanmoins, les scientifiques ont enregistré que le faisceau de neutrinos le dépassait de 60 nanosecondes en parcourant 732 km. Cela s'est produit le 22 septembre lors d'une expérience menée par un groupe international de physiciens nucléaires d'Italie, de France, de Russie, de Corée, du Japon et d'autres pays.

L'expérience s'est déroulée comme suit : un faisceau de protons a été accéléré dans un accélérateur spécial et frappé au centre d'une cible spéciale. C'est ainsi que sont nés les mésons - des particules constituées de quarks.

Lorsque les mésons se désintègrent, des neutrinos naissent », académicien de l'RAS Valery Rubakov, chef Chercheur Institut de Recherche Nucléaire RAS. - Le faisceau est positionné de manière à ce que le neutrino parcoure 732 km et atteigne le laboratoire souterrain italien du Gran Sasso. Il contient un détecteur spécial qui enregistre la vitesse du faisceau de neutrinos.

Répartition des résultats de l'étude monde scientifique. Certains scientifiques refusent de croire aux résultats.

Ce qu'ils ont fait au CERN est impossible du point de vue moderne de la physique », a déclaré à Izvestia l'académicien Spartak Belyaev, directeur scientifique de l'Institut de physique générale et nucléaire. - Il est nécessaire de vérifier cette expérience et ses résultats - peut-être se sont-ils simplement trompés. Toutes les expériences menées auparavant s'inscrivent dans la théorie existante, et il n'y a pas lieu de paniquer à cause d'une expérience menée une seule fois.

Dans le même temps, l'académicien Belyaev l'admet : s'il est possible de prouver qu'un neutrino peut se déplacer plus vite que la vitesse de la lumière, ce sera une révolution.

Ensuite, nous devrons briser toute physique », a-t-il déclaré.

Si les résultats se confirment, ce sera une révolution », estime l’académicien Rubakov. - Il est difficile de dire comment cela va se passer pour les gens ordinaires. En général, il est bien sûr possible de modifier la théorie restreinte de la relativité, mais cela est extrêmement difficile à faire, et la théorie qui en résultera n'est pas tout à fait claire.

Rubakov a noté que le rapport indique qu'au cours des trois années de l'expérience, 15 000 événements ont été enregistrés et mesurés.

Les statistiques sont très bonnes et un groupe international de scientifiques réputés a participé à l’expérience », résume Rubakov.

Les académiciens ont souligné que des tentatives sont régulièrement faites partout dans le monde pour réfuter expérimentalement la théorie de la relativité restreinte. Cependant, aucun d’entre eux n’a encore donné de résultats positifs.

Les voyages FTL sont l’un des fondements de la science-fiction spatiale. Cependant, probablement tout le monde - même les gens éloignés de la physique - sait que la vitesse maximale possible de déplacement d'objets matériels ou de propagation de tout signal est la vitesse de la lumière dans le vide. Il est désigné par la lettre c et atteint près de 300 000 kilomètres par seconde ; valeur exacte c = 299 792 458 m/s.

La vitesse de la lumière dans le vide est l’une des constantes physiques fondamentales. L'impossibilité d'atteindre des vitesses supérieures à c découle de la théorie de la relativité restreinte (STR) d'Einstein. S’il pouvait être prouvé que la transmission de signaux à des vitesses supraluminiques est possible, la théorie de la relativité échouerait. Jusqu'à présent, cela ne s'est pas produit, malgré de nombreuses tentatives visant à réfuter l'interdiction de l'existence de vitesses supérieures à c. Cependant, des études expérimentales récentes ont révélé des phénomènes très intéressants, indiquant que dans des conditions spécialement créées, des vitesses supraluminiques peuvent être observées sans violer les principes de la théorie de la relativité.

Pour commencer, rappelons les principaux aspects liés au problème de la vitesse de la lumière.

Tout d’abord : pourquoi est-il impossible (dans des conditions normales) de dépasser la limite de luminosité ? Car alors la loi fondamentale de notre monde est violée - la loi de causalité, selon laquelle l'effet ne peut pas précéder la cause. Personne n'a jamais observé que, par exemple, un ours tombait d'abord mort, puis que le chasseur tirait. À des vitesses supérieures à c, la séquence des événements s'inverse, la bande temporelle est rembobinée. Ceci est facile à vérifier à partir du raisonnement simple suivant.

Supposons que nous soyons à bord d'une sorte de vaisseau spatial miracle, se déplaçant plus vite que la lumière. Ensuite, nous rattraperions progressivement la lumière émise par la source à des moments de plus en plus précoces. Premièrement, nous rattraperions les photons émis, disons, hier, puis ceux émis avant-hier, puis une semaine, un mois, un an, et ainsi de suite. Si la source de lumière était un miroir reflétant la vie, alors nous verrions d’abord les événements d’hier, puis d’avant-hier, et ainsi de suite. Nous pourrions voir, disons, un vieil homme qui se transforme peu à peu en un homme d'âge moyen, puis en un jeune homme, en un adolescent, en un enfant... Autrement dit, le temps reviendrait en arrière, nous passerions du présent au le passé. Les causes et les effets changeraient alors de place.

Bien que cette discussion ignore complètement les détails techniques du processus d'observation de la lumière, d'un point de vue fondamental, elle démontre clairement que le mouvement à des vitesses supraluminiques conduit à une situation impossible dans notre monde. Cependant, la nature a posé des conditions encore plus strictes : le mouvement non seulement à une vitesse supraluminique est inaccessible, mais aussi à une vitesse égale à la vitesse de la lumière - on ne peut que s'en approcher. De la théorie de la relativité, il résulte que lorsque la vitesse de déplacement augmente, trois circonstances surviennent : la masse d'un objet en mouvement augmente, sa taille dans la direction du mouvement diminue et l'écoulement du temps sur cet objet ralentit (à partir du point de vue d’un observateur externe « au repos »). Aux vitesses ordinaires, ces changements sont négligeables, mais à mesure qu'ils se rapprochent de la vitesse de la lumière, ils deviennent de plus en plus perceptibles, et à la limite - à une vitesse égale à c - la masse devient infiniment grande, l'objet perd complètement de la taille dans la direction du mouvement et le temps s'y arrête. Aucun corps matériel ne peut donc atteindre la vitesse de la lumière. Seule la lumière elle-même a une telle vitesse ! (Et aussi une particule « pénétrante » - un neutrino qui, comme un photon, ne peut pas se déplacer à une vitesse inférieure à c.)

Parlons maintenant de la vitesse de transmission du signal. Il convient ici d'utiliser la représentation de la lumière sous forme d'ondes électromagnétiques. Qu'est-ce qu'un signal ? Ce sont des informations qui doivent être transmises. Une onde électromagnétique idéale est une sinusoïde infinie d'une seule fréquence, et elle ne peut véhiculer aucune information, car chaque période d'une telle sinusoïde répète exactement la précédente. La vitesse de déplacement de la phase d'une onde sinusoïdale - dite vitesse de phase - peut, dans certaines conditions, dépasser la vitesse de la lumière dans le vide dans un milieu. Il n'y a aucune restriction ici, puisque la vitesse de phase n'est pas la vitesse du signal - elle n'existe pas encore. Pour créer un signal, vous devez faire une sorte de « marque » sur l'onde. Une telle marque peut être, par exemple, un changement dans l'un des paramètres de l'onde - amplitude, fréquence ou phase initiale. Mais dès que la marque est faite, l'onde perd sa sinusoïdalité. Il devient modulé, constitué d'un ensemble d'ondes sinusoïdales simples avec différentes amplitudes, fréquences et phases initiales - un groupe d'ondes. La vitesse à laquelle la marque se déplace dans l'onde modulée est la vitesse du signal. Lors de la propagation dans un milieu, cette vitesse coïncide généralement avec la vitesse de groupe, qui caractérise la propagation du groupe d'ondes susmentionné dans son ensemble (voir « Science et Vie » n° 2, 2000). Dans des conditions normales, la vitesse de groupe, et donc la vitesse du signal, est inférieure à la vitesse de la lumière dans le vide. Ce n'est pas un hasard si l'expression « dans des conditions normales » est utilisée ici, car dans certains cas, la vitesse de groupe peut dépasser c ou même perdre son sens, mais elle ne fait alors pas référence à la propagation du signal. La station service établit qu'il est impossible de transmettre un signal à une vitesse supérieure à c.

Pourquoi cela est-il ainsi? Car l’obstacle à la transmission de tout signal à une vitesse supérieure à c est la même loi de causalité. Imaginons une telle situation. À un moment donné A, un flash lumineux (événement 1) allume un appareil envoyant un certain signal radio, et à un point distant B, sous l'influence de ce signal radio, une explosion se produit (événement 2). Il est clair que l’événement 1 (éruption) en est la cause et que l’événement 2 (explosion) en est la conséquence, survenant plus tard que la cause. Mais si le signal radio se propageait à une vitesse supraluminique, un observateur proche du point B verrait d'abord une explosion, et ensuite seulement la cause de l'explosion qui l'atteindrait à la vitesse d'un éclair lumineux. Autrement dit, pour cet observateur, l’événement 2 se serait produit plus tôt que l’événement 1, c’est-à-dire que l’effet aurait précédé la cause.

Il convient de souligner que « l’interdiction supraluminique » de la théorie de la relativité ne s’applique qu’au mouvement des corps matériels et à la transmission des signaux. Dans de nombreuses situations, un mouvement à n’importe quelle vitesse est possible, mais il ne s’agira pas du mouvement d’objets matériels ou de signaux. Par exemple, imaginez deux règles assez longues situées dans le même plan, dont l'une est située horizontalement et l'autre le coupe sous un petit angle. Si la première règle est déplacée vers le bas (dans la direction indiquée par la flèche) à grande vitesse, le point d'intersection des règles peut être amené à courir aussi vite que souhaité, mais ce point n'est pas un corps matériel. Autre exemple : si vous prenez une lampe de poche (ou, disons, un laser produisant un faisceau étroit) et décrivez rapidement un arc dans l'air, alors la vitesse linéaire du point lumineux augmentera avec la distance et, à une distance suffisamment grande, dépassera c . La tache lumineuse se déplacera entre les points A et B à une vitesse supraluminique, mais il ne s'agira pas d'une transmission de signal de A à B, car une telle tache lumineuse ne transporte aucune information sur le point A.

Il semblerait que la question des vitesses supraluminiques soit résolue. Mais dans les années 60 du XXe siècle, des physiciens théoriciens ont avancé l'hypothèse de l'existence de particules supraluminales appelées tachyons. Ce sont des particules très étranges : théoriquement elles sont possibles, mais pour éviter des contradictions avec la théorie de la relativité, il a fallu leur attribuer une masse au repos imaginaire. Physiquement, la masse imaginaire n’existe pas ; c’est une abstraction purement mathématique. Cependant, cela n'a pas suscité beaucoup d'inquiétude, car les tachyons ne peuvent pas être au repos - ils n'existent (s'ils existent !) qu'à des vitesses supérieures à la vitesse de la lumière dans le vide, et dans ce cas, la masse des tachyons s'avère réelle. Il y a ici une certaine analogie avec les photons : un photon a une masse au repos nulle, mais cela signifie simplement que le photon ne peut pas être au repos - la lumière ne peut pas être arrêtée.

Le plus difficile s’est avéré, comme on pouvait s’y attendre, de concilier l’hypothèse des tachyons avec la loi de causalité. Les tentatives faites dans ce sens, bien qu’assez ingénieuses, n’ont pas abouti à un succès évident. Personne n’a non plus pu enregistrer expérimentalement des tachyons. En conséquence, l’intérêt porté aux tachyons en tant que particules élémentaires supraluminales s’est progressivement estompé.

Cependant, dans les années 60, un phénomène a été découvert expérimentalement, ce qui a d'abord dérouté les physiciens. Ceci est décrit en détail dans l'article de A. N. Oraevsky « Ondes superluminales dans les médias amplificateurs » (UFN n° 12, 1998). Nous résumerons ici brièvement l'essence du sujet, en renvoyant le lecteur intéressé par les détails à l'article spécifié.

Peu de temps après la découverte des lasers - au début des années 60 - le problème s'est posé d'obtenir des impulsions lumineuses courtes (d'une durée d'environ 1 ns = 10-9 s) de haute puissance. Pour ce faire, une courte impulsion laser a été transmise à travers un amplificateur quantique optique. L'impulsion a été divisée en deux parties par un miroir diviseur de faisceau. L'un d'eux, plus puissant, était envoyé à l'amplificateur, et l'autre se propageait dans l'air et servait d'impulsion de référence avec laquelle on pouvait comparer l'impulsion traversant l'amplificateur. Les deux impulsions étaient transmises à des photodétecteurs et leurs signaux de sortie pouvaient être observés visuellement sur l'écran de l'oscilloscope. On s'attendait à ce que l'impulsion lumineuse traversant l'amplificateur connaisse un certain retard par rapport à l'impulsion de référence, c'est-à-dire que la vitesse de propagation de la lumière dans l'amplificateur serait inférieure à celle dans l'air. Imaginez l'étonnement des chercheurs lorsqu'ils ont découvert que l'impulsion se propageait à travers l'amplificateur à une vitesse non seulement supérieure à celle de l'air, mais également plusieurs fois supérieure à la vitesse de la lumière dans le vide !

Après s'être remis du premier choc, les physiciens ont commencé à chercher la raison d'un résultat aussi inattendu. Personne n'avait le moindre doute sur les principes de la théorie de la relativité restreinte, et c'est ce qui a permis de trouver l'explication correcte : si les principes de la SRT sont préservés, alors la réponse doit être recherchée dans les propriétés du milieu amplificateur.

Sans entrer ici dans les détails, nous signalerons seulement qu'une analyse détaillée du mécanisme d'action du milieu amplificateur a complètement clarifié la situation. Il s'agissait d'un changement dans la concentration de photons lors de la propagation de l'impulsion - un changement provoqué par un changement du gain du milieu jusqu'à une valeur négative lors du passage de la partie arrière de l'impulsion, lorsque le milieu absorbe déjà énergie, car sa propre réserve a déjà été épuisée en raison de son transfert vers l'impulsion lumineuse. L'absorption provoque non pas une augmentation, mais un affaiblissement de l'impulsion, et ainsi l'impulsion est renforcée dans la partie avant et affaiblie dans la partie arrière. Imaginons que nous observions une impulsion à l'aide d'un appareil se déplaçant à la vitesse de la lumière dans le milieu amplificateur. Si le médium était transparent, on verrait l’impulsion figée dans l’immobilité. Dans l'environnement dans lequel se produit le processus mentionné ci-dessus, le renforcement du front d'attaque et l'affaiblissement du front de fuite de l'impulsion apparaîtront à l'observateur de telle manière que le milieu semble avoir fait avancer l'impulsion. Mais puisque l'appareil (l'observateur) se déplace à la vitesse de la lumière et que l'impulsion le dépasse, alors la vitesse de l'impulsion dépasse la vitesse de la lumière ! C'est cet effet qui a été enregistré par les expérimentateurs. Et ici, il n'y a vraiment aucune contradiction avec la théorie de la relativité : le processus d'amplification est simplement tel que la concentration de photons sortis plus tôt s'avère supérieure à ceux sortis plus tard. Ce ne sont pas les photons qui se déplacent à des vitesses supraluminiques, mais l'enveloppe de l'impulsion, notamment son maximum, qui est observée sur un oscilloscope.

Ainsi, alors que dans les milieux ordinaires il y a toujours un affaiblissement de la lumière et une diminution de sa vitesse, déterminée par l'indice de réfraction, dans les milieux laser actifs il y a non seulement une amplification de la lumière, mais aussi la propagation d'une impulsion à une vitesse supraluminique.

Certains physiciens ont tenté de prouver expérimentalement la présence d'un mouvement supraluminique lors de l'effet tunnel - l'un des phénomènes les plus étonnants de mécanique quantique. Cet effet consiste dans le fait qu'une microparticule (plus précisément un microobjet qui, dans différentes conditions, présente à la fois les propriétés d'une particule et les propriétés d'une onde) est capable de pénétrer à travers ce qu'on appelle la barrière de potentiel - un phénomène complètement impossible en mécanique classique (où une telle situation serait analogue : une balle lancée contre un mur finirait de l'autre côté du mur, ou le mouvement ondulatoire imparti à une corde attachée au mur serait transféré à une corde attachée au mur de l'autre côté). L’essence de l’effet tunnel en mécanique quantique est la suivante. Si un micro-objet doté d'une certaine énergie rencontre sur son chemin une zone dont l'énergie potentielle dépasse l'énergie du micro-objet, cette zone constitue pour lui une barrière dont la hauteur est déterminée par la différence d'énergie. Mais le micro-objet « fuit » à travers la barrière ! Cette possibilité lui est offerte par la célèbre relation d'incertitude de Heisenberg, écrite pour l'énergie et le temps d'interaction. Si l'interaction d'un microobjet avec une barrière se produit sur un temps assez certain, alors l'énergie du microobjet sera au contraire caractérisée par une incertitude, et si cette incertitude est de l'ordre de la hauteur de la barrière, alors la cette dernière cesse d'être un obstacle insurmontable pour le microobjet. C'est la vitesse de pénétration à travers la barrière de potentiel qui a fait l'objet de recherches de la part de nombreux physiciens, qui estiment qu'elle peut dépasser c.

En juin 1998, un colloque international sur les problèmes du mouvement supraluminique s'est tenu à Cologne, où les résultats obtenus dans quatre laboratoires ont été discutés - à Berkeley, Vienne, Cologne et Florence.

Et enfin, en 2000, des rapports sont apparus sur deux nouvelles expériences dans lesquelles sont apparus les effets de la propagation supraluminique. L'une d'elles a été interprétée par Lijun Wong et ses collègues de Institut de rechercheà Princeton (États-Unis). Son résultat est qu'une impulsion lumineuse entrant dans une chambre remplie de vapeur de césium augmente sa vitesse de 300 fois. Il s'est avéré que la majeure partie de l'impulsion sortait de la paroi arrière de la chambre encore plus tôt que l'impulsion n'entrait dans la chambre par la paroi avant. Cette situation contredit non seulement le bon sens, mais, en substance, la théorie de la relativité.

Le message de L. Wong a suscité d'intenses discussions parmi les physiciens, dont la plupart n'étaient pas enclins à voir dans les résultats obtenus une violation des principes de la relativité. Le défi, estiment-ils, est d’expliquer correctement cette expérience.

Dans l'expérience de L. Wong, l'impulsion lumineuse entrant dans la chambre avec de la vapeur de césium avait une durée d'environ 3 μs. Les atomes de césium peuvent exister dans seize états mécaniques quantiques possibles, appelés « sous-niveaux magnétiques hyperfins de l’état fondamental ». Grâce au pompage optique laser, presque tous les atomes ont été amenés dans un seul de ces seize états, correspondant au zéro quasi absolu de température sur l’échelle Kelvin (-273,15°C). La longueur de la chambre à césium était de 6 centimètres. Dans le vide, la lumière parcourt 6 centimètres en 0,2 ns. Comme l'ont montré les mesures, l'impulsion lumineuse a traversé la chambre contenant du césium en un temps inférieur de 62 ns à celui du vide. Autrement dit, le temps nécessaire à une impulsion pour traverser un milieu césium a un signe moins ! En effet, si l’on soustrait 62 ns à 0,2 ns, on obtient un temps « négatif ». Ce "retard négatif" dans le milieu - un saut temporel incompréhensible - est égal au temps pendant lequel l'impulsion ferait 310 passages dans l'enceinte sous vide. La conséquence de ce « renversement temporel » était que l’impulsion sortant de la chambre parvenait à s’éloigner de 19 mètres avant que l’impulsion entrante n’atteigne la paroi proche de la chambre. Comment expliquer une situation aussi incroyable (à moins, bien sûr, de douter de la pureté de l’expérience) ?

À en juger par la discussion en cours, une explication exacte n'a pas encore été trouvée, mais il ne fait aucun doute que les propriétés de dispersion inhabituelles du milieu jouent ici un rôle : la vapeur de césium, constituée d'atomes excités par la lumière laser, est un milieu avec une dispersion anormale . Rappelons brièvement de quoi il s'agit.

La dispersion d'une substance est la dépendance de l'indice de réfraction de phase (ordinaire) n sur la longueur d'onde de la lumière l. Avec une dispersion normale, l'indice de réfraction augmente avec la diminution de la longueur d'onde, et c'est le cas du verre, de l'eau, de l'air et de toutes les autres substances transparentes à la lumière. Dans les substances qui absorbent fortement la lumière, l'évolution de l'indice de réfraction avec un changement de longueur d'onde est inversée et devient beaucoup plus raide : avec une diminution de l (fréquence w croissante), l'indice de réfraction diminue fortement et dans une certaine région de longueur d'onde devient inférieur à l'unité ( vitesse de phase Vf > s ). Il s’agit d’une dispersion anormale dans laquelle le modèle de propagation de la lumière dans une substance change radicalement. La vitesse de groupe Vgr devient supérieure à la vitesse de phase des ondes et peut dépasser la vitesse de la lumière dans le vide (et devenir également négative). L. Wong souligne cette circonstance comme la raison qui sous-tend la possibilité d'expliquer les résultats de son expérience. Il faut cependant noter que la condition Vgr > c est purement formelle, puisque la notion de vitesse de groupe a été introduite pour le cas de faible dispersion (normale), pour des milieux transparents, lorsqu'un groupe d'ondes ne change quasiment pas de forme. lors de la propagation. Dans les régions de dispersion anormale, l'impulsion lumineuse se déforme rapidement et la notion de vitesse de groupe perd son sens ; dans ce cas, les notions de vitesse du signal et de vitesse de propagation de l'énergie sont introduites, qui dans les milieux transparents coïncident avec la vitesse de groupe, et dans les milieux à absorption restent inférieures à la vitesse de la lumière dans le vide. Mais voici ce qui est intéressant dans l’expérience de Wong : une impulsion lumineuse, traversant un milieu à dispersion anormale, n’est pas déformée – elle conserve exactement sa forme ! Et cela correspond à l’hypothèse selon laquelle l’impulsion se propage avec une vitesse de groupe. Mais si tel est le cas, alors il s'avère qu'il n'y a pas d'absorption dans le milieu, alors que la dispersion anormale du milieu est précisément due à l'absorption ! Wong lui-même, tout en reconnaissant que beaucoup de choses restent floues, estime que ce qui se passe dans son dispositif expérimental peut, en première approximation, être clairement expliqué comme suit.

Une impulsion lumineuse se compose de nombreux composants de différentes longueurs d'onde (fréquences). La figure montre trois de ces composantes (vagues 1 à 3). À un moment donné, les trois ondes sont en phase (leurs maxima coïncident) ; ici, ils s'additionnent, se renforcent mutuellement et forment une impulsion. Au fur et à mesure qu’elles se propagent dans l’espace, les ondes se déphasent et s’annulent ainsi mutuellement.

Dans la région de dispersion anormale (à l’intérieur de la cellule à césium), l’onde qui était plus courte (vague 1) devient plus longue. A l’inverse, la vague qui était la plus longue des trois (vague 3) devient la plus courte.

Par conséquent, les phases des vagues changent en conséquence. Une fois les ondes traversées par la cellule à césium, leurs fronts d'ondes sont restaurés. Ayant subi une modulation de phase inhabituelle dans une substance à dispersion anormale, les trois ondes en question se retrouvent à nouveau en phase à un moment donné. Ici, ils s'additionnent à nouveau et forment une impulsion exactement de la même forme que celle entrant dans le milieu césium.

Généralement dans l'air, et en fait dans tout milieu transparent à dispersion normale, une impulsion lumineuse ne peut pas conserver avec précision sa forme lorsqu'elle se propage sur une distance éloignée, c'est-à-dire que tous ses composants ne peuvent pas être mis en phase en un point éloigné le long du chemin de propagation. Et dans des conditions normales, une impulsion lumineuse apparaît à un point aussi éloigné après un certain temps. Cependant, en raison des propriétés anormales du milieu utilisé dans l'expérience, l'impulsion à un point éloigné s'est avérée être phasée de la même manière que lors de son entrée dans ce milieu. Ainsi, l’impulsion lumineuse se comporte comme si elle avait un retard négatif sur son chemin vers un point distant, c’est-à-dire qu’elle y arriverait non pas plus tard, mais plus tôt qu’elle n’aurait traversé le milieu !

La plupart des physiciens sont enclins à associer ce résultat à l'apparition d'un précurseur de faible intensité dans le milieu dispersif de l'enceinte. Le fait est que lors de la décomposition spectrale d'une impulsion, le spectre contient des composantes de fréquences arbitrairement élevées avec une amplitude négligeable, ce qu'on appelle le précurseur, dépassant la « partie principale » de l'impulsion. La nature de l'implantation et la forme du précurseur dépendent de la loi de dispersion dans le milieu. En gardant cela à l’esprit, il est proposé d’interpréter la séquence d’événements de l’expérience de Wong comme suit. La vague entrante, « étirant » le signe avant-coureur devant elle, s'approche de la caméra. Avant que le pic de l’onde entrante n’atteigne la paroi proche de la chambre, le précurseur déclenche l’apparition d’une impulsion dans la chambre, qui atteint la paroi éloignée et y est réfléchie, formant une « onde inverse ». Cette onde, se propageant 300 fois plus vite que c, atteint la paroi proche et rencontre l'onde entrante. Les sommets d’une vague rencontrent les creux d’une autre, de sorte qu’ils se détruisent mutuellement et qu’il ne reste donc plus rien. Il s'avère que l'onde entrante « rembourse la dette » envers les atomes de césium, qui lui « prêtent » de l'énergie à l'autre bout de la chambre. Quiconque aurait observé uniquement le début et la fin de l'expérience ne verrait qu'une impulsion de lumière qui "sautait" en avant dans le temps, se déplaçant plus vite que c.

L. Wong estime que son expérience n'est pas cohérente avec la théorie de la relativité. Selon lui, l'affirmation selon laquelle la vitesse supraluminique est inaccessible s'applique uniquement aux objets ayant une masse au repos. La lumière peut être représentée soit sous forme d'ondes, auxquelles la notion de masse est généralement inapplicable, soit sous forme de photons avec une masse au repos, comme on le sait. égal à zéro. Par conséquent, selon Wong, la vitesse de la lumière dans le vide n’est pas la limite. Cependant, Wong admet que l'effet qu'il a découvert ne permet pas de transmettre des informations à des vitesses supérieures à c.

"L'information ici est déjà contenue dans le front d'attaque de l'impulsion", explique P. Milonni, physicien au Laboratoire national de Los Alamos aux États-Unis. "Et cela peut donner l'impression d'envoyer des informations plus rapidement que la lumière, même si vous ne l’envoie pas.

La plupart des physiciens estiment que ces nouveaux travaux ne portent pas un coup fatal aux principes fondamentaux. Mais tous les physiciens ne croient pas que le problème soit résolu. Le professeur A. Ranfagni, du groupe de recherche italien qui a réalisé une autre expérience intéressante en 2000, estime que la question reste ouverte. Cette expérience, réalisée par Daniel Mugnai, Anedio Ranfagni et Rocco Ruggeri, a découvert que les ondes radio centimétriques dans l'air normal se déplacent à des vitesses 25 % plus rapides que c.

Pour résumer, nous pouvons dire ce qui suit.

Travaux dernières années montrent que dans certaines conditions, une vitesse supraluminique peut réellement se produire. Mais qu’est-ce qui se déplace exactement à des vitesses supraluminiques ? La théorie de la relativité, comme nous l'avons déjà mentionné, interdit une telle vitesse pour les corps matériels et pour les signaux porteurs d'informations. Néanmoins, certains chercheurs tentent avec beaucoup de persistance de démontrer le dépassement de la barrière lumineuse spécifiquement pour les signaux. La raison en est que dans la théorie de la relativité restreinte, il n'existe aucune justification mathématique stricte (basée, par exemple, sur les équations de Maxwell pour le champ électromagnétique) de l'impossibilité de transmettre des signaux à des vitesses supérieures à c. Une telle impossibilité dans STR est établie, pourrait-on dire, purement arithmétique, sur la base de la formule d'Einstein pour additionner les vitesses, mais cela est fondamentalement confirmé par le principe de causalité. Einstein lui-même, considérant la question de la transmission du signal supraluminique, a écrit que dans ce cas "... nous sommes obligés de considérer la possibilité d'un mécanisme de transmission du signal, dans lequel l'action réalisée précède la cause. Mais, bien que cela résulte d'un point purement logique " Le point de vue ne se contient pas, à mon avis, il n'y a pas de contradictions ; il contredit néanmoins tellement la nature de toute notre expérience que l'impossibilité de l'hypothèse V > c semble être suffisamment prouvée. " Le principe de causalité est la pierre angulaire qui sous-tend l’impossibilité de transmission du signal supraluminique. Et, apparemment, toutes les recherches de signaux supraluminiques sans exception buteront sur cette pierre, peu importe à quel point les expérimentateurs voudraient détecter de tels signaux, car telle est la nature de notre monde.

Mais imaginons quand même que les mathématiques de la relativité fonctionnent toujours à des vitesses supraluminiques. Cela signifie qu’en théorie, nous pouvons encore découvrir ce qui se passerait si un corps dépassait la vitesse de la lumière.

Imaginons deux vaisseaux spatiaux se dirigeant de la Terre vers une étoile située à 100 années-lumière de notre planète. Le premier vaisseau quitte la Terre à 50 % de la vitesse de la lumière, il faudra donc 200 ans pour terminer le voyage. Le deuxième vaisseau, équipé d'un hypothétique moteur de distorsion, voyagera à 200 % de la vitesse de la lumière, mais 100 ans après le premier. Que va-t-il se passer ?

Selon la théorie de la relativité, la bonne réponse dépend en grande partie du point de vue de l’observateur. Depuis la Terre, il apparaîtra que le premier vaisseau a déjà parcouru une distance considérable avant d'être rattrapé par le deuxième vaisseau, qui se déplace quatre fois plus vite. Mais du point de vue des personnes à bord du premier navire, tout est un peu différent.

Le vaisseau n°2 se déplace plus vite que la lumière, ce qui signifie qu’il peut même dépasser la lumière qu’il émet lui-même. Il en résulte une sorte d’« onde lumineuse » (semblable à une onde sonore, mais à la place des vibrations de l’air, ce sont des ondes lumineuses qui vibrent) qui donne lieu à plusieurs effets intéressants. Rappelez-vous que la lumière du vaisseau n°2 se déplace plus lentement que le vaisseau lui-même. Le résultat sera un doublement visuel. En d’autres termes, l’équipage du navire n°1 verra d’abord que le deuxième navire est apparu à côté d’eux comme sorti de nulle part. Ensuite, la lumière du deuxième vaisseau atteindra le premier avec un léger retard, et le résultat sera une copie visible qui se déplacera dans la même direction avec un léger décalage.

Quelque chose de similaire peut être observé dans les jeux informatiques, lorsque, à la suite d'une panne du système, le moteur charge le modèle et ses algorithmes à la fin du mouvement plus rapidement que l'animation du mouvement elle-même ne se termine, de sorte que plusieurs prises se produisent. C'est probablement pourquoi notre conscience ne perçoit pas cet aspect hypothétique de l'Univers dans lequel les corps se déplacent à des vitesses supraluminiques - c'est peut-être pour le mieux.

P.S. ... mais dans le dernier exemple je n'ai pas compris quelque chose, pourquoi la position réelle du navire est associée à la « lumière qu'il émet » ? Eh bien, même s'ils le voient au mauvais endroit, en réalité il dépassera le premier navire !

sources

Mais il s’est avéré que c’était possible ; maintenant, ils croient que nous ne pourrons jamais voyager plus vite que la lumière..." Mais en réalité, il n'est pas vrai que quiconque ait cru autrefois que voyager plus vite que le son était impossible. Bien avant l'apparition des avions supersoniques, on savait déjà que les balles voler plus vite que le son, mais en réalité nous parlions du fait que c'est impossible contrôlé vol supersonique, et c'était l'erreur. Le mouvement SS est une tout autre affaire. Dès le début, il était clair que le vol supersonique était entravé par des problèmes techniques qu’il fallait simplement résoudre. Mais il est totalement difficile de savoir si les problèmes qui entravent le mouvement SS pourront un jour être résolus. La théorie de la relativité a beaucoup à dire à ce sujet. Si le voyage SS ou même la transmission de signaux est possible, alors la causalité sera violée et des conclusions complètement incroyables en découleront.

Nous discuterons d’abord de cas simples de mouvement CC. Nous ne les mentionnons pas parce qu'ils sont intéressants, mais parce qu'ils reviennent sans cesse dans les discussions sur le mouvement SS et doivent donc être traités. Ensuite, nous discuterons de ce que nous considérons comme des cas difficiles de mouvement ou de communication STS et examinerons certains des arguments contre eux. Enfin, nous examinerons les hypothèses les plus sérieuses sur le véritable mouvement SS.

Mouvement SS simple

1. Le phénomène du rayonnement Tchérenkov

Une façon d’aller plus vite que la lumière est d’abord de ralentir la lumière elle-même ! :-) Dans le vide, la lumière se déplace à grande vitesse c, et cette quantité est une constante universelle (voir la question La vitesse de la lumière est-elle constante), et dans un milieu plus dense comme l'eau ou le verre, elle ralentit jusqu'à la vitesse c/n, Où n est l'indice de réfraction du milieu (1,0003 pour l'air ; 1,4 pour l'eau). Par conséquent, les particules peuvent se déplacer plus rapidement dans l’eau ou dans l’air que la lumière n’y voyage. En conséquence, un rayonnement Vavilov-Tcherenkov se produit (voir question).

Mais lorsque nous parlons de mouvement SS, nous entendons bien sûr dépasser la vitesse de la lumière dans le vide. c(299 792 458 m/s). Le phénomène Tcherenkov ne peut donc pas être considéré comme un exemple du mouvement SS.

2. Du tiers

Si la fusée UN s'envole de moi à grande vitesse 0,6cà l'ouest, et l'autre B- de moi avec rapidité 0,6cà l'est, alors la distance totale entre UN Et B dans mon cadre de référence augmente avec la vitesse 1.2c. Ainsi, une vitesse relative apparente supérieure à c peut être observée « du troisième côté ».

Cependant, une telle vitesse n’est pas ce que nous entendons habituellement par vitesse relative. Vitesse réelle de la fusée UN par rapport à la fusée B- c'est le taux d'augmentation de la distance entre les fusées observé par l'observateur dans la fusée B. Deux vitesses doivent être additionnées en utilisant la formule relativiste d'addition de vitesses (voir la question Comment ajouter des vitesses en relativité partielle). Dans ce cas, la vitesse relative est d'environ 0,88c, c'est-à-dire qu'il n'est pas supraluminal.

3. Ombres et lapins

Pensez à la vitesse à laquelle une ombre peut se déplacer ? Si vous créez une ombre sur un mur éloigné avec votre doigt provenant d'une lampe proche, puis déplacez votre doigt, l'ombre se déplace beaucoup plus rapidement que votre doigt. Si le doigt se déplace parallèlement au mur, alors la vitesse de l'ombre sera J/j fois la vitesse du doigt, où d- la distance du doigt à la lampe, et D- distance de la lampe au mur. Et vous pouvez obtenir une vitesse encore plus grande si le mur est situé en biais. Si le mur est situé très loin, le mouvement de l'ombre sera en retard sur le mouvement du doigt, car la lumière devra toujours atteindre le doigt jusqu'au mur, mais la vitesse de l'ombre sera toujours la même. nombre de fois plus grand. Autrement dit, la vitesse de l’ombre n’est pas limitée par la vitesse de la lumière.

En plus des ombres, les lapins peuvent également se déplacer plus rapidement que la lumière, par exemple un point d'un faisceau laser dirigé vers la Lune. Sachant que la distance à la Lune est de 385 000 km, essayez de calculer la vitesse du lapin en déplaçant légèrement le laser. Vous pouvez également penser à une vague de mer frappant le rivage obliquement. À quelle vitesse le point de déferlement de la vague peut-il se déplacer ?

Des choses similaires peuvent se produire dans la nature. Par exemple, le faisceau lumineux d’un pulsar peut traverser un nuage de poussière. Un flash lumineux crée une coquille de lumière ou d’autres rayonnements en expansion. Lorsqu’il traverse la surface, il crée un anneau de lumière qui croît plus vite que la vitesse de la lumière. Dans la nature, cela se produit lorsqu’une impulsion électromagnétique provenant d’un éclair atteint les couches supérieures de l’atmosphère.

C’étaient tous des exemples de choses se déplaçant plus vite que la lumière, mais qui n’étaient pas des corps physiques. Utiliser une ombre ou un lapin ne peut pas transmettre un message SS, donc une communication plus rapide que la lumière ne fonctionne pas. Et encore une fois, ce n’est apparemment pas ce que nous voulons comprendre par mouvement SS, même s’il apparaît clairement à quel point il est difficile de déterminer exactement ce dont nous avons besoin (voir la question des ciseaux FTL).

4. Solides

Si vous prenez un long bâton dur et que vous poussez une extrémité, l’autre extrémité entre-t-elle immédiatement ou non ? Est-il possible d'effectuer une transmission CC d'un message de cette manière ?

Oui c'était serait peut être fait si de tels solides existaient. En réalité, l'influence d'un coup sur l'extrémité d'un bâton se propage le long de celui-ci à la vitesse du son dans une substance donnée, et la vitesse du son dépend de l'élasticité et de la densité du matériau. La relativité impose une limite absolue à la dureté possible de tout corps, de sorte que la vitesse du son ne peut pas dépasser c.

La même chose se produit si vous êtes dans un champ d’attraction et que vous tenez d’abord une corde ou un poteau verticalement par l’extrémité supérieure, puis que vous le relâchez. Le point que vous avez relâché commencera à bouger immédiatement, et l'extrémité inférieure ne pourra pas commencer à tomber tant que l'influence du relâchement ne l'atteindra pas à la vitesse du son.

Il est difficile de formuler une théorie générale des matériaux élastiques dans le cadre de la relativité, mais l'idée de base peut être démontrée à l'aide de l'exemple de la mécanique newtonienne. L'équation du mouvement longitudinal d'un corps idéalement élastique peut être obtenue à partir de la loi de Hooke. En variables de masse par unité de longueur p et module d'élasticité de Young Oui, déplacement longitudinal X satisfait l’équation des ondes.

La solution à onde plane se déplace à la vitesse du son s, et s 2 = Oui/p. Cette équation n’implique pas la possibilité d’une influence causale se propageant plus rapidement s. Ainsi, la relativité impose une limite théorique à l’ampleur de l’élasticité : Oui < ORDINATEUR 2. En pratique, il n'existe aucun matériau, même proche. D’ailleurs, même si la vitesse du son dans le matériau est proche de c, la matière elle-même n'est pas du tout obligée de se déplacer à une vitesse relativiste. Mais comment savoir qu’en principe il ne peut y avoir de substance qui dépasse cette limite ? La réponse est que toute matière est constituée de particules dont les interactions suivent le modèle standard. particules élémentaires, et dans ce modèle, aucune interaction ne peut se propager plus rapidement que la lumière (voir ci-dessous sur la théorie quantique des champs).

5. Vitesse des phases

Regardez cette équation d'onde :

Il a des solutions de la forme :

Ces solutions sont des ondes sinusoïdales se déplaçant à une vitesse

Mais c'est plus rapide que la lumière, ce qui signifie que nous avons l'équation du champ des tachyons entre nos mains ? Non, c'est juste une équation relativiste ordinaire d'une particule scalaire massive !

Le paradoxe sera résolu si l'on comprend la différence entre cette vitesse, aussi appelée vitesse de phase vphà partir d'une autre vitesse appelée vitesse de groupe v gr qui est donné par la formule,

Si la solution ondulatoire a un étalement de fréquence, elle prendra alors la forme d'un paquet d'ondes qui se déplace avec une vitesse de groupe ne dépassant pas c. Seules les crêtes des vagues se déplacent avec la vitesse de phase. Il est possible de transmettre des informations en utilisant une telle onde uniquement à une vitesse de groupe, donc la vitesse de phase nous donne un autre exemple de vitesse supraluminique, qui ne peut pas transporter d'informations.

7. Fusée relativiste

Un contrôleur sur Terre surveille un vaisseau spatial qui s'envole à une vitesse de 0,8 c. Selon la théorie de la relativité, même après avoir pris en compte le décalage Doppler des signaux du navire, il verra que le temps sur le navire est ralenti et que l'horloge y tourne plus lentement d'un facteur de 0,6. S'il calcule le quotient de la distance parcourue par le navire par le temps mis, mesuré par l'horloge du navire, il obtiendra 4/3 c. Cela signifie que les passagers du navire voyagent dans l'espace interstellaire à une vitesse effective supérieure à la vitesse de la lumière qu'ils connaîtraient si elle était mesurée. Du point de vue des passagers du navire, les distances interstellaires sont soumises à la contraction de Lorentz du même facteur de 0,6 et doivent donc eux aussi reconnaître qu'ils couvrent les distances interstellaires connues à raison de 4/3. c.

Il s’agit d’un phénomène réel qui pourrait, en principe, être utilisé par les voyageurs spatiaux pour parcourir de grandes distances au cours de leur vie. S'ils accélèrent avec une accélération constante égale à l'accélération de la chute libre sur Terre, alors ils auront non seulement une gravité artificielle idéale sur leur vaisseau, mais ils auront également le temps de traverser la Galaxie en seulement 12 de leurs années ! (voir la question Quelles sont les équations d'une fusée relativiste ?)

Cependant, il ne s’agit pas d’un véritable mouvement SS. La vitesse effective est calculée à partir de la distance dans un cadre de référence et du temps dans un autre. Ce n'est pas de la vraie vitesse. Seuls les passagers du navire bénéficient de cette vitesse. Le répartiteur, par exemple, n'aura pas le temps de son vivant de voir comment ils parcourent une distance gigantesque.

Cas complexes de mouvement SS

9. Paradoxe d'Einstein, Podolsky, Rosen (EPR)

10. Photons virtuels

11. Tunnel quantique

De vrais candidats pour les voyageurs SS

Cette section contient des spéculations spéculatives mais sérieuses sur la possibilité d'un voyage supraluminique. Ce ne sera pas le genre de choses qui seraient normalement mises dans une FAQ, car elles soulèvent plus de questions qu’elles n’en répondent. Ils sont présentés ici principalement pour montrer que des recherches sérieuses sont menées dans ce sens. Seule une brève introduction est donnée à chaque direction. Des informations plus détaillées peuvent être trouvées sur Internet.

19. Tachyons

Les tachyons sont des particules hypothétiques qui se déplacent localement plus vite que la lumière. Pour ce faire, ils doivent avoir une masse imaginaire, mais leur énergie et leur élan doivent être positifs. On pense parfois que de telles particules de SS devraient être impossibles à détecter, mais en réalité, il n’y a aucune raison de le penser. Les ombres et les lapins nous disent que le mouvement SS n’implique pas encore l’invisibilité.

Les tachyons n'ont jamais été observés et la plupart des physiciens doutent de leur existence. On a dit un jour que des expériences avaient été réalisées pour mesurer la masse de neutrinos émis lors de la désintégration du Tritium, et que ces neutrinos étaient des tachyons. C’est très douteux, mais cela n’est toujours pas exclu. Il y a des problèmes dans les théories des tachyons, car du point de vue d'éventuelles violations de la causalité, elles déstabilisent le vide. Il est peut-être possible de contourner ces problèmes, mais il sera alors impossible d'utiliser des tachyons dans le message SS dont nous avons besoin.

La vérité est que la plupart des physiciens considèrent les tachyons comme le signe d'une erreur dans leurs théories des champs, et l'intérêt du grand public pour eux est principalement alimenté par la science-fiction (voir l'article Tachyons).

20. Trous de ver

La possibilité proposée la plus célèbre de voyage STS est l’utilisation de trous de ver. Les trous de ver sont des tunnels dans l’espace-temps qui relient un endroit de l’Univers à un autre. Vous pouvez les utiliser pour vous déplacer entre ces points plus rapidement que la lumière ne prendrait son chemin normal. Les trous de ver sont un phénomène de la relativité générale classique, mais pour les créer, vous devez changer la topologie de l'espace-temps. Cette possibilité pourrait être contenue dans la théorie de la gravité quantique.

Pour garder les trous de ver ouverts, vous avez besoin d'énormes quantitésénergie négative, etc. Misner Et Thorne a proposé que l'effet Casimir à grande échelle puisse être utilisé pour générer de l'énergie négative, et Viser a proposé une solution utilisant des cordes cosmiques. Toutes ces idées sont hautement spéculatives et peuvent tout simplement être irréalistes. Une substance inhabituelle dotée d’une énergie négative peut ne pas exister sous la forme requise pour le phénomène.

Thorne a découvert que si des trous de ver pouvaient être créés, ils pourraient être utilisés pour créer des boucles temporelles fermées qui rendraient voyage possibleà l'heure. Il a également été suggéré que l’interprétation multivariée de la mécanique quantique indique que le voyage dans le temps ne provoquera aucun paradoxe et que les événements se dérouleront simplement différemment lorsque vous remonterez dans le temps. Hawking dit que les trous de ver peuvent simplement être instables et donc peu pratiques. Mais le sujet lui-même reste un domaine fructueux pour expériences de pensée, nous permettant de comprendre ce qui est possible et ce qui ne l’est pas sur la base des lois connues et supposées de la physique.
références :
W. G. Morris et K. S. Thorne, American Journal of Physics 56 , 395-412 (1988)
W. G. Morris, K. S. Thorne et U. Yurtsever, Phys. Tour. Des lettres 61 , 1446-9 (1988)
Matt Visser, examen physique D39, 3182-4 (1989)
voir aussi "Trous noirs et déformations temporelles" Kip Thorn, Norton & co. (1994)
Pour une explication du multivers, voir « The Fabric of Reality » David Deutsch, Penguin Press.

21. Moteurs déformateurs

[Je ne sais pas comment traduire ça ! Dans le lecteur de distorsion d'origine. - environ. traducteur;
traduit par analogie avec l'article sur Membrane]

Une distorsion pourrait être un mécanisme permettant de tordre l’espace-temps afin qu’un objet puisse voyager plus vite que la lumière. Michel Alcabière est devenu célèbre pour avoir développé la géométrie qui décrit un tel déformateur. La distorsion de l'espace-temps permet à un objet de voyager plus vite que la lumière tout en restant sur une courbe semblable au temps. Les obstacles sont les mêmes que lors de la création de trous de ver. Pour créer un déformateur, vous avez besoin d'une substance avec une densité d'énergie négative et. Même si une telle substance est possible, on ne sait toujours pas comment l’obtenir et comment l’utiliser pour faire fonctionner un déformateur.
réf M. Alcubierre, Gravité Classique et Quantique, 11 , L73-L77, (1994)

Conclusion

Premièrement, il s’est avéré difficile de définir de manière générale ce que signifient les voyages SS et les messages SS. De nombreuses choses, comme les ombres, effectuent un mouvement CC, mais de telle manière qu'elles ne peuvent pas être utilisées, par exemple, pour transmettre des informations. Mais il existe également de sérieuses possibilités pour un véritable mouvement SS, proposées dans la littérature scientifique, mais leur mise en œuvre n'est pas encore techniquement possible. Le principe d'incertitude de Heisenberg rend impossible l'utilisation du mouvement apparent SS en mécanique quantique. Il existe des moyens potentiels de propulsion SS en relativité générale, mais ils pourraient ne pas être utilisables. Il semble extrêmement improbable que dans un avenir proche, ou de manière générale, la technologie soit capable de créer vaisseaux spatiaux avec des moteurs SS, mais il est curieux que la physique théorique, telle que nous la connaissons aujourd'hui, ne ferme pas définitivement la porte à la propulsion SS. Un mouvement SS à la manière des romans de science-fiction est apparemment totalement impossible. Une question intéressante pour les physiciens est la suivante : « pourquoi, en fait, cela est-il impossible et que peut-on en tirer ? »

La vitesse est supérieure à la vitesse de la lumière dans le vide - c'est une réalité. La théorie de la relativité d'Einstein interdit uniquement la transmission supraluminique d'informations. Par conséquent, il existe de nombreux cas où des objets peuvent se déplacer plus rapidement que la lumière sans rien casser. Commençons par les ombres et les rayons du soleil.

Si vous créez une ombre sur un mur éloigné à partir d'un doigt sur lequel vous braquez une lampe de poche, puis déplacez votre doigt, l'ombre se déplace beaucoup plus rapidement que votre doigt. Si le mur est situé très loin, le mouvement de l'ombre sera en retard sur le mouvement du doigt, car la lumière devra toujours atteindre le doigt jusqu'au mur, mais la vitesse de l'ombre sera toujours la même. nombre de fois plus grand. Autrement dit, la vitesse de l’ombre n’est pas limitée par la vitesse de la lumière.

En plus des ombres, les rayons du soleil peuvent également se déplacer plus rapidement que la lumière. Par exemple, un point provenant d’un faisceau laser dirigé vers la Lune. La distance à la Lune est de 385 000 km. Si vous déplacez légèrement le laser, en le déplaçant d'à peine 1 cm, il aura alors le temps de traverser la Lune à une vitesse environ un tiers plus rapide que la lumière.

Des choses similaires peuvent se produire dans la nature. Par exemple, le faisceau lumineux d’un pulsar, une étoile à neutrons, peut traverser un nuage de poussière. Un flash lumineux crée une coquille de lumière ou d’autres rayonnements en expansion. Lorsqu’il traverse la surface du nuage, il crée un anneau de lumière qui grandit plus vite que la vitesse de la lumière.

Ce sont tous des exemples de choses se déplaçant plus vite que la lumière, mais qui n’étaient pas des corps physiques. Utiliser une ombre ou un lapin ne peut pas transmettre de message supraluminique, donc une communication plus rapide que la lumière ne fonctionne pas.

Et voici un exemple associé aux corps physiques. Pour l’avenir, nous dirons que, encore une fois, les messages supraluminiques ne fonctionneront pas.

Dans un cadre de référence associé à un corps en rotation, les objets distants peuvent se déplacer à des vitesses supraluminiques. Par exemple, Alpha Centauri, dans le cadre de référence de la Terre, se déplace à plus de 9 600 fois la vitesse de la lumière, « parcourant » une distance d'environ 26 années-lumière par jour. Et exactement le même exemple avec la Lune. Placez-vous face à lui et tournez autour de votre axe en quelques secondes. Pendant ce temps, il a tourné autour de vous sur environ 2,4 millions de kilomètres, soit 4 fois plus vite que la vitesse de la lumière. Ha-ha, dites-vous, ce n'était pas elle qui tournait, mais moi... Et rappelez-vous que dans la théorie de la relativité tous les systèmes de référence sont indépendants, y compris ceux qui tournent. Alors, de quel côté faut-il regarder...

Alors, que devrions-nous faire? Eh bien, en fait, il n’y a pas de contradictions ici, car encore une fois, ce phénomène ne peut pas être utilisé pour la transmission supraluminique de messages. De plus, notons que dans son voisinage la Lune ne dépasse pas la vitesse de la lumière. À savoir, toutes les interdictions sont imposées dans la théorie de la relativité générale concernant le dépassement de la vitesse locale de la lumière.