"Schneller-als-Licht" Illusion könnte dazu beitragen, die kosmischen Geheimnisse zu enthüllen

Ein Experiment, das schafft die Illusion eines Objekts Reisen schneller als die Lichtgeschwindigkeit könnte eine reale Werkzeug für die Untersuchung des Kosmos, entsprechend der Forschung, die in diesem Monat auf den 225. Tagung der American Astronomical Society in Seattle vorgestellt.

Nichts kann schneller als die Lichtgeschwindigkeit reisen. Robert Nemiroff, Professor für Physik an der Michigan Technological University, bestreiten nicht diese Tatsache. Aber er hat eine Idee für ein Szenario, in dem etwas schneller als die Lichtgeschwindigkeit zu reisen, für einen Beobachter erscheinen würde. Schein kann trügen, aber in diesem Fall, sie haben auch praktische Anwendungen.

Die Grundlage dieses Szenarios schneller als Licht ist ziemlich kompliziert, aber Nemiroff erklärte es in ein paar kurzen Gedankenexperimente während einer Jan. 8 Pressekonferenz Tagung des AAS. [Top 10 seltsamsten Dinge im Raum]

Stellen Sie sich beispielsweise einen Raum mit einer Decke 50 Fuß hoch und Wände 50 Fuß breit (15 mal 15 Meter). Angenommen Sie, Sie liegen auf dem Rücken in der Mitte des Raumes mit einem Laserpointer, die Sie nach oben glänzen, so du den kleinen Punkt an der Decke siehst. Nun bewegen Sie den Laser-Pointer von links nach rechts über die Decke. Um dies zu tun, Sie müssen nur Ihre Hand ein paar Zoll zu bewegen – aber in der kurzen Zeit, es Sie bringt dazu, der Punkt an der Decke fährt 50 Fuß. Bewegen Sie Ihr Handgelenk sehr schnell, und der Punkt des Laserlichts kann bequem 50 Fuß in einer halben Sekunde – eine entsprechende Geschwindigkeit von 68 km/h (110 km/h).

Nun erweitern dieses Szenario zu einer viel größeren Skala. Stellen Sie sich vor, dass die Zimmer viele Meilen hoch und breit waren. Stellen Sie sich die Laser-Pointer ein mächtiger Lichtstrahl waren. Der Punkt des Lichtes an die Decke projiziert konnte effektiv an Hunderten von Meilen pro Stunde bewegen. Ist nicht es möglich, dass in einem ausreichend großen Raum, der Punkt des Lichtes erscheinen könnte, schneller als die Lichtgeschwindigkeit bewegen? Nemiroff sagte, dies ist möglich, und keine Gesetze der Physik wäre gebrochen.

Einsteins Spezielle Relativitätstheorie sagt, dass es unmöglich für ein Objekt (z. B. ein einzelnes Photon des Lichtes), die aussehen, als ob es schneller als die Lichtgeschwindigkeit unterwegs ist. Nemiroff Experiment brechen nicht dieses physikalische Gesetz, weil der Laser-Pointer einen Strom von Photonen, kein einzelnes Photon erzeugt. Kein einzelnes Photon im Stream jemals bewegt sich schneller als die Lichtgeschwindigkeit, aber gemeinsam können sie die Illusion von schneller als Licht zu reisen.

Eine andere Möglichkeit, diese Illusion zu verstehen ist eine elektronische Tickerband vorstellen, das schafft die Illusion eines Wortes horizontal über den Bildschirm bewegen. In Wirklichkeit ist das Wort durch eine Reihe von Blitzen aus vielen einzelnen, stationäre Lichter erstellt. Theoretisch wäre es möglich, ein Wort über den Bildschirm schneller als die Lichtgeschwindigkeit bewegen – denn nichts wirklich bewegt hat. Jeder Blitz des Lichtes ist ein isoliertes Ereignis, und sie nur die Illusion von Bewegung zusammen.

Dies ist der erste Teil Nemiroffs Gedankenexperiment.

Stellen Sie sich jetzt, scheint ein Laser-Pointer gerade heraus in den unendlichen Raum. Sie sehen nicht, dass der Laserpunkt überall projiziert, da gibt es kein Ende zu diesem Raum. Nun stellen Sie die leichte Parallel zu einer unendlichen Wand leuchten. Drehen Sie Ihr Handgelenk, so die Laser-Pointer die Wand schneidet. Zu welchem Zeitpunkt schneidet der Laser-Pointer die Wand? Es kann nicht im unendlichen, sein, weil das unendliche Zeit dauern würde. Aber es darf auch nicht direkt neben dir — es muss irgendwann zwischen Ihnen und unendlich zu sein.

Nach Nemiroff, wählt man einen endlichen Punkt, wo das Licht sein sollte, der Strahl muss jedoch immer nur über diesen Punkt, einen Schritt näher in die Unendlichkeit hinaus. In der Tat muss der Lichtfleck immer an zwei Orten gleichzeitig sein.

Da das Photon an zwei Orten gleichzeitig Nemiroff erklärt sein muss, geschieht etwas sehr bizarr: zwei Lichtpunkte erscheinen an der Wand, in entgegengesetzte Richtungen bewegen – einer von Ihnen und einem in ihre Richtung. Einen Punkt des Lichtes ist langsamer als die Lichtgeschwindigkeit reisen, während die andere scheint schneller zu bewegen. (Wie mit dem Laser-Pointer auf die Decke projiziert, ist dies eine Illusion. "Es ist kein einzelnes Photon Reisen schneller als die Lichtgeschwindigkeit.) Dadurch entsteht eine Explosion des Lichts, die Nemiroff "photonischen Boom" nennt, weil es ähnlich der Überschallknall, der auftritt, wenn ein Objekt die Geschwindigkeit des Schalls übertrifft und Schallwellen überholt.

Nemiroff lieferte die technischen Details für dieses Szenario in einem Papier, das jetzt auf der Webseite arXiv.org Preprint vorhanden ist.

In der Papier-argumentiert Nemiroff, dass diese photonische Ausleger in der Natur vorkommen. Anstelle von einem Laser-Pointer können diese photonische Ausleger erstellt werden durch andere helle Lichtquellen wie Pulsare, die eingestürzten Sterne, die sehr hell erstellen sind, stetige Lichtstrahlen.

"Photonic boomt geschehen um uns herum recht häufig, aber sie sind immer zu kurz zu bemerken," sagte Nemiroff in einer Erklärung der Michigan Technological University. "Sich im Kosmos, sie lange genug um zu bemerken – aber niemand hat daran gedacht, für sie zu suchen!"

Rosanne Di Stefano des Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, hinzugefügt in der Aussage: "das Konzept, obwohl nicht in der Praxis bewährt ist ziemlich faszinierend,"

Anstatt eine unendliche Wand würde ein photonischer Boom angezeigt, wenn ein Lichtstrahl bewegt sich über eine Kugeloberfläche mit Tiefenlinien, wie der Erdmond, Nemiroff sagte. Laut der Aussage, "Details des Scharniers Effekt auf das Zusammenspiel der Zeitaufwand für einen schwungvollen Lichtstrahl, ein Objekt zu überqueren und den Zeitaufwand für den Lichtstrahl, die Tiefe des Objekts zu durchqueren." Daher wäre der Mond nur eine flache Scheibe, konnte ein photonischer Boom nicht über sie erstellt werden.

Messung der photonischen Boom könnte Informationen über das Objekt aufdecken, auf dem es angezeigt wird. Laut der Aussage von Michigan Tech könnte ein Lichtstrahl über einen Asteroiden Oberfläche "tausend Mal pro Sekunde, mit jeder Bewegung zwingen einen harmlosen aber vielsagenden photonischen Boom." gekehrt werden Jeder Boom würde dann verwendet werden, um "die Größe und Oberflächeneigenschaften offenbaren" des Asteroiden. [Fotos: Asteroiden im Weltraum]

Nach Nemiroff, photonische Ausleger könnte möglicherweise in NGC 2261, auch bekannt als Hubble Variable Nebel gesehen werden: eine fächerförmige Wolke aus Gas und Staub, die durch einen einzigen Stern an seiner Basis beleuchtet ist. Schatten erstellt durch das Licht des Sterns zwischen den Wolken aus Gas und Staub reflektiert könnte "create photonische Ausleger sichtbar auch für Tage oder Wochen," laut Aussage.

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