सितंबर 2011 में भौतिक विज्ञानी एंटोनियो एरेडिटाटो ने पूरी दुनिया को चौंका दिया था। उन्होंने जो घोषणा की वह ब्रह्मांड की पूरी समझ को खत्म करने का वादा करती है। और अगर ओपेरा कार्यक्रम में भाग लेने वाले 160 वैज्ञानिकों द्वारा एकत्र किया गया डेटा सही था, तो इसका मतलब था कि कुछ अविश्वसनीय खोज लिया गया था। कण, इस मामले में न्यूट्रिनो, प्रकाश की गति से तेज गति से आगे बढ़ रहे थे।

अविश्वसनीय खोज

आइंस्टीन के सापेक्षता के सिद्धांत के अनुसार ऐसा नहीं होना चाहिए। और यह प्रदर्शित करने के परिणाम बहुत बड़े होंगे कि ऐसा हुआ था। भौतिकी में कई बिंदुओं को संशोधित करना होगा। जबकि इरेडिटैटो और उनकी टीम ने बताया कि उन्होंने जो पाया उसमें उनका उच्च स्तर का विश्वास था, उन्होंने यह नहीं बताया कि वे अपनी टिप्पणियों की सटीकता के बारे में 100% सुनिश्चित थे। वास्तव में, वे अन्य वैज्ञानिकों से यह समझने में मदद करने के लिए कह रहे थे कि क्या हुआ था।

प्रयोग में त्रुटि

नतीजतन, यह पता चला कि ओपेरा कार्यक्रम गलत था। समय रीडिंग लेने में समस्या इस तथ्य के कारण थी कि केबल खराब तरीके से जुड़ा था, जिसे जीपीएस उपग्रहों से अविश्वसनीय रूप से सटीक संकेतों को प्रसारित करना था। तदनुसार, सिग्नल ट्रांसमिशन में अप्रत्याशित देरी हुई। इस प्रकार, एक न्यूट्रिनो ने एक निश्चित दूरी कितनी देर तक ली, इसकी माप में लगभग 73 नैनोसेकंड की त्रुटि थी। इससे यह आभास हुआ कि ये कण प्रकाश के कणों की तुलना में तेज गति से आगे बढ़ रहे हैं।

प्रभाव

प्रयोग शुरू होने से पहले महीनों की सावधानीपूर्वक जांच के बावजूद, प्रयोग के दौरान प्राप्त जानकारी की बड़ी संख्या में बार-बार जांच की गई, इस बार भी वैज्ञानिक गलत थे। Ereditato सेवानिवृत्त हो गया, हालांकि कई लोगों ने ध्यान दिया कि कण त्वरक की अत्यंत जटिल तकनीक में ऐसी त्रुटियां अक्सर होती हैं। लेकिन सबसे छोटा सुझाव भी क्यों है कि कोई चीज प्रकाश की गति से इतनी तेज गति से यात्रा कर सकती है? और क्या लोग सचमुच मानते हैं कि कुछ भी ऐसा नहीं कर सकता?

प्रकाश कि गति

आइए पहले इनमें से दूसरे प्रश्न को देखें। निर्वात में प्रकाश की गति 299792.458 किलोमीटर प्रति सेकंड है - 300,000 किलोमीटर प्रति सेकंड की सुंदर गोल आकृति से थोड़ी कम। यह बहुत तेज़ है। सूर्य पृथ्वी से 150 मिलियन किलोमीटर दूर है और प्रकाश को इस तरह से यात्रा करने में केवल आठ मिनट बीस सेकंड का समय लगता है। क्या कोई मानव निर्मित वस्तु प्रकाश का मुकाबला कर सकती है? मनुष्य द्वारा बनाई गई अब तक की सबसे तेज वस्तुओं में से एक न्यू होराइजन्स अंतरिक्ष जांच है जिसने 2015 में प्लूटो और चारोन से उड़ान भरी थी। वह जिस अधिकतम गति तक पहुँचने में सक्षम था, वह 16 किलोमीटर प्रति सेकंड है, यानी 300 हजार किलोमीटर प्रति सेकंड से बहुत कम।

इलेक्ट्रॉनों के साथ प्रयोग

हालांकि, लोगों ने छोटे कणों को बहुत तेज गति से आगे बढ़ाने में कामयाबी हासिल की है। साठ के दशक की शुरुआत में, मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के विलियम बर्टोज़ी ने इलेक्ट्रॉनों के त्वरण के साथ प्रयोग किया। चूँकि इलेक्ट्रॉनों पर ऋणात्मक आवेश होता है, इसलिए यदि पदार्थ पर समान आवेश है तो उन्हें प्रतिकर्षण द्वारा गति में स्थापित करना संभव है। जितनी अधिक ऊर्जा का उपयोग किया जाता है, उतनी ही तेजी से इलेक्ट्रॉन प्राप्त होते हैं।

अधिकतम ऊर्जा क्यों नहीं लगाते?

कोई सोच सकता है कि लागू ऊर्जा को इस हद तक बढ़ाने के लिए पर्याप्त है कि कण की गति आवश्यक 300,000 किलोमीटर प्रति सेकंड तक विकसित हो जाए। हालांकि, यह पता चला कि इलेक्ट्रॉन इतनी तेजी से आगे नहीं बढ़ सकते हैं। बर्टोज़ी के प्रयोगों से पता चला कि अधिक ऊर्जा का उपयोग करने से इलेक्ट्रॉनों की गति में आनुपातिक वृद्धि नहीं हुई। कण गति में लगातार घटती वृद्धि को प्राप्त करने के लिए उसे अधिक से अधिक ऊर्जा लगानी पड़ी। वे प्रकाश की गति के करीब और करीब आते गए, लेकिन उस तक कभी नहीं पहुंचे।

उपलब्धि की असंभवता

कल्पना कीजिए कि आपको कदम उठाते हुए दरवाजे तक पहुंचने की जरूरत है, लेकिन प्रत्येक बाद का कदम पिछले एक से आधा होगा। सीधे शब्दों में कहें, तो आप कभी भी दरवाजे तक नहीं पहुंच पाएंगे, क्योंकि प्रत्येक बाद के कदम के साथ, आपके और दरवाजे के बीच एक निश्चित दूरी बनी रहेगी। ठीक यही समस्या बर्टोज़ी को इलेक्ट्रॉनों के साथ अपने प्रयोग में मिली। हालाँकि, प्रकाश फोटॉन नामक कणों से बना होता है। यदि इलेक्ट्रॉन काम नहीं कर सकते तो ये कण प्रकाश की गति से क्यों चल सकते हैं?

फोटोन की विशेषताएं

जैसे-जैसे कोई वस्तु तेज और तेज चलती है, वह भारी और भारी होती जाती है, और इसलिए उनके लिए गति पकड़ना कठिन हो जाता है, यही कारण है कि वे कभी भी प्रकाश की गति तक नहीं पहुंच पाते हैं। फोटॉन का द्रव्यमान नहीं होता है। यदि उनका द्रव्यमान होता, तो वे प्रकाश की गति से गति नहीं कर पाते। फोटॉन अद्वितीय कण हैं। उनके पास कोई द्रव्यमान नहीं है, जो उन्हें निर्वात में चलते हुए असीम संभावनाएं देता है, उन्हें गति करने की आवश्यकता नहीं है। तरंगों में चलते समय उनके पास जो प्राकृतिक ऊर्जा होती है, वह यह सुनिश्चित करती है कि, निर्माण के समय, फोटॉन की गति सीमा पहले से ही हो।

हमें स्कूल से सिखाया गया था कि प्रकाश की गति को पार करना असंभव है, और इसलिए बाहरी अंतरिक्ष में एक व्यक्ति की गति एक बड़ी अघुलनशील समस्या है (यदि प्रकाश इस दूरी को केवल कुछ ही में पार कर सकता है तो निकटतम सौर मंडल में कैसे उड़ सकता है) हजरो साल?)। शायद अमेरिकी वैज्ञानिकों ने न केवल बिना धोखा दिए, बल्कि अल्बर्ट आइंस्टीन के मौलिक नियमों का पालन करते हुए, सुपरस्पीड पर उड़ने का एक तरीका खोज लिया है। किसी भी मामले में, अंतरिक्ष विरूपण इंजन की परियोजना के लेखक हेरोल्ड व्हाइट ऐसा कहते हैं।

हमने संपादकीय कार्यालय में समाचार को बिल्कुल शानदार माना, इसलिए आज, कॉस्मोनॉटिक्स डे की पूर्व संध्या पर, हम लोकप्रिय विज्ञान पत्रिका के लिए कॉन्स्टेंटिन काकेस द्वारा एक अभूतपूर्व नासा परियोजना के बारे में एक रिपोर्ट प्रकाशित कर रहे हैं, यदि सफल हो, तो एक व्यक्ति आगे जाने में सक्षम होगा सौरमंडल।

सितंबर 2012 में, 100 साल की स्टारशिप नामक समूह की दूसरी सार्वजनिक बैठक के लिए कई सौ वैज्ञानिक, इंजीनियर और अंतरिक्ष उत्साही एक साथ आए। समूह का नेतृत्व पूर्व अंतरिक्ष यात्री मे जेमिसन कर रहे हैं और DARPA द्वारा स्थापित किया गया है। सम्मेलन का लक्ष्य "अगले सौ वर्षों के भीतर सौर मंडल से परे अन्य सितारों के लिए मानव यात्रा को संभव बनाना है।" अधिकांश सम्मेलन प्रतिभागियों ने स्वीकार किया कि मानवयुक्त अंतरिक्ष अन्वेषण में प्रगति बहुत कम है। पिछली कुछ तिमाहियों में अरबों डॉलर खर्च करने के बावजूद, अंतरिक्ष एजेंसियां ​​​​लगभग उतना ही कर सकती हैं जितना वे 1960 के दशक में कर सकती थीं। दरअसल, इन सब को ठीक करने के लिए 100 साल की स्टारशिप बुलाई जाती है।

लेकिन बात करने के लिए और अधिक। सम्मेलन के कुछ दिनों के बाद, इसके प्रतिभागी सबसे शानदार विषयों पर पहुंचे: अंग पुनर्जनन, जहाज पर संगठित धर्म की समस्या, और इसी तरह। 100 साल की स्टारशिप बैठक में अधिक दिलचस्प प्रस्तुतियों में से एक को वार्प फील्ड मैकेनिक्स 102 कहा जाता था, और इसे नासा के हेरोल्ड "सन्नी" व्हाइट द्वारा दिया गया था। एक एजेंसी के दिग्गज, व्हाइट जॉनसन स्पेस सेंटर (JSC) में एडवांस्ड पल्स प्रोग्राम चलाते हैं। पांच सहयोगियों के साथ, उन्होंने "स्पेस प्रोपल्शन सिस्टम रोडमैप" बनाया, जो भविष्य की अंतरिक्ष यात्रा के लिए नासा के लक्ष्यों की रूपरेखा तैयार करता है। इस योजना में उन्नत रासायनिक रॉकेट से लेकर एंटीमैटर या परमाणु मशीनों जैसे दूरगामी विकास तक सभी प्रकार की प्रणोदन परियोजनाओं को सूचीबद्ध किया गया है। लेकिन व्हाइट का अनुसंधान का क्षेत्र सबसे भविष्यवादी है: यह अंतरिक्ष ताना इंजन से संबंधित है।

एल्क्यूबियरे के बुलबुले को आमतौर पर इस प्रकार दर्शाया जाता है

योजना के अनुसार, ऐसा इंजन प्रकाश की गति से अधिक गति से अंतरिक्ष में गति प्रदान करेगा। यह आमतौर पर स्वीकार किया जाता है कि यह असंभव है, क्योंकि यह आइंस्टीन के सापेक्षता के सिद्धांत का स्पष्ट उल्लंघन है। लेकिन व्हाइट अन्यथा तर्क देता है। अपने शब्दों की पुष्टि के रूप में, वह तथाकथित अल्क्यूबियर बुलबुले (आइंस्टीन के सिद्धांत से प्राप्त समीकरण, जिसके अनुसार बाहरी अंतरिक्ष में एक शरीर सामान्य परिस्थितियों में एक शरीर के विपरीत, सुपरल्यूमिनल गति तक पहुंचने में सक्षम है) के लिए अपील करता है। प्रस्तुति में, उन्होंने बताया कि कैसे वह हाल ही में सैद्धांतिक परिणाम प्राप्त करने में कामयाब रहे जो सीधे एक वास्तविक अंतरिक्ष ताना इंजन के निर्माण की ओर ले जाते हैं।

यह स्पष्ट है कि यह सब बिल्कुल शानदार लगता है: इस तरह के विकास एक वास्तविक क्रांति हैं जो दुनिया के सभी खगोल भौतिकीविदों के हाथ खोल देंगे। हमारे अपने सबसे नज़दीकी स्टार सिस्टम, अल्फा सेंटॉरी की यात्रा में 75,000 साल बिताने के बजाय, ऐसे इंजन वाले जहाज पर अंतरिक्ष यात्री कुछ हफ़्ते में यात्रा पूरी कर सकते थे।

शटल कार्यक्रम के बंद होने और पृथ्वी की निचली कक्षा में निजी उड़ानों की बढ़ती भूमिका के आलोक में, नासा का कहना है कि वह दूरगामी, अधिक साहसिक योजनाओं पर फिर से ध्यान केंद्रित कर रहा है जो चंद्रमा की यात्रा से बहुत आगे जाती हैं। इन लक्ष्यों को केवल नई प्रणोदन प्रणाली के विकास के माध्यम से प्राप्त किया जा सकता है - जितनी जल्दी बेहतर हो। सम्मेलन के कुछ दिनों बाद, नासा के प्रमुख चार्ल्स बोल्डन ने व्हाइट के शब्दों को प्रतिध्वनित किया: "हम मंगल पर प्रकाश की गति और बिना रुके यात्रा करना चाहते हैं।"

हम इस इंजन के बारे में कैसे जानते हैं?

"स्पेस वॉर्प ड्राइव" शब्द का पहला लोकप्रिय उपयोग 1966 में हुआ, जब जेन रोडडेनबेरी द्वारा स्टार ट्रेक जारी किया गया था। अगले 30 वर्षों तक, यह इंजन केवल इस फंतासी श्रृंखला के हिस्से के रूप में मौजूद था। मिगुएल अलक्यूबियरे नाम के एक भौतिक विज्ञानी ने श्रृंखला का एक एपिसोड देखा, जैसे वह सामान्य सापेक्षता में अपने डॉक्टरेट पर काम कर रहा था और सोच रहा था कि क्या वास्तव में अंतरिक्ष ताना ड्राइव बनाना संभव है। 1994 में, उन्होंने इस स्थिति की स्थापना करते हुए एक पेपर प्रकाशित किया।

अलक्यूबियरे ने अंतरिक्ष में एक बुलबुले की कल्पना की थी। बुलबुले के सामने, समय-स्थान सिकुड़ रहा है, और पीछे यह विस्तार कर रहा है (जैसा कि भौतिकविदों के अनुसार बिग बैंग के साथ था)। विरूपण जहाज को बाहरी अंतरिक्ष के माध्यम से सुचारू रूप से सरकने का कारण बनेगा, जैसे कि यह आसपास के शोर के बावजूद एक लहर पर सर्फिंग कर रहा हो। सिद्धांत रूप में, एक विकृत बुलबुला मनमाने ढंग से तेजी से आगे बढ़ सकता है; आइंस्टीन के सिद्धांत के अनुसार प्रकाश की गति की सीमाएं केवल अंतरिक्ष-समय के संदर्भ में लागू होती हैं, लेकिन अंतरिक्ष-समय की ऐसी विकृतियों में नहीं। बुलबुले के अंदर, अलक्यूबियरे ने भविष्यवाणी की, अंतरिक्ष-समय नहीं बदलेगा और अंतरिक्ष यात्रियों को नुकसान नहीं होगा।

सामान्य सापेक्षता में आइंस्टीन के समीकरणों को एक दिशा में हल करना मुश्किल है, यह पता लगाना कि पदार्थ अंतरिक्ष को कैसे घुमाता है, लेकिन यह संभव है। उनका उपयोग करते हुए, अल्क्यूबियरे ने निर्धारित किया कि विकृत बुलबुले के निर्माण के लिए पदार्थ का वितरण एक आवश्यक शर्त है। एकमात्र समस्या यह है कि समाधान ने नकारात्मक ऊर्जा नामक पदार्थ के अनिश्चित रूप को जन्म दिया।

सरल शब्दों में गुरुत्वाकर्षण दो वस्तुओं के बीच लगने वाला आकर्षण बल है। प्रत्येक वस्तु, अपने आकार की परवाह किए बिना, आसपास के पदार्थ पर कुछ आकर्षण बल लगाती है। आइंस्टीन के अनुसार, यह बल अंतरिक्ष-समय की वक्रता है। हालाँकि, नकारात्मक ऊर्जा गुरुत्वाकर्षण की दृष्टि से नकारात्मक है, अर्थात प्रतिकारक है। समय और स्थान को जोड़ने के बजाय, नकारात्मक ऊर्जा उन्हें पीछे हटाती है और अलग करती है। मोटे तौर पर, इस मॉडल के काम करने के लिए, अलक्यूबिएरा को जहाज के पीछे अंतरिक्ष-समय का विस्तार करने के लिए नकारात्मक ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

इस तथ्य के बावजूद कि किसी ने कभी भी विशेष रूप से नकारात्मक ऊर्जा को मापा नहीं है, क्वांटम यांत्रिकी के अनुसार, यह मौजूद है, और वैज्ञानिकों ने प्रयोगशाला में इसे बनाना सीख लिया है। इसे फिर से बनाने का एक तरीका काज़िमिरोव प्रभाव के माध्यम से है: दो समानांतर प्रवाहकीय प्लेटें एक-दूसरे के करीब रखी जाती हैं, जिससे कुछ मात्रा में नकारात्मक ऊर्जा पैदा होती है। अल्क्यूबियर मॉडल का कमजोर बिंदु यह है कि इसके कार्यान्वयन के लिए भारी मात्रा में नकारात्मक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, वैज्ञानिकों के अनुसार, इससे अधिक परिमाण के कई आदेश उत्पन्न किए जा सकते हैं।

व्हाइट का कहना है कि उन्होंने इस सीमा के आसपास एक रास्ता खोज लिया है। एक कंप्यूटर सिमुलेशन में, व्हाइट ने ताना क्षेत्र की ज्यामिति को बदल दिया ताकि, सिद्धांत रूप में, यह अल्क्यूबिएरा के अनुमान की तुलना में लाखों गुना कम नकारात्मक ऊर्जा का उपयोग करके एक विकृत बुलबुला उत्पन्न कर सके, और शायद एक अंतरिक्ष यान के लिए इसके साधनों को ले जाने के लिए पर्याप्त रूप से पर्याप्त नहीं है। उत्पादन। "खोज," व्हाइट कहते हैं, "अल्क्यूबियरे की विधि को अव्यावहारिक से काफी प्रशंसनीय में बदल दें।"

व्हाइट लैब से रिपोर्ट

जॉनसन स्पेस सेंटर ह्यूस्टन लैगून के बगल में स्थित है, जहां से गैल्वेस्टन बे का रास्ता खुलता है। केंद्र एक उपनगरीय कॉलेज परिसर जैसा है, जिसका उद्देश्य केवल अंतरिक्ष यात्रियों को प्रशिक्षण देना है। मेरी यात्रा के दिन, व्हाइट मुझसे बिल्डिंग 15 में मिलते हैं, जो गलियारों, कार्यालयों और इंजन परीक्षण प्रयोगशालाओं की एक बहु-मंजिला भूलभुलैया है। व्हाइट एक ईगलवर्क्स पोलो शर्ट पहने हुए है, जैसा कि वह अपने इंजन प्रयोगों को कहते हैं, एक भविष्य के अंतरिक्ष यान पर उड़ते हुए एक ईगल के साथ कशीदाकारी।

व्हाइट ने अपना करियर एक रोबोटिक समूह के हिस्से के रूप में शोध करने वाले एक इंजीनियर के रूप में शुरू किया। समय के साथ, उन्होंने प्लाज्मा भौतिकी में पीएचडी पूरी करते हुए पूरे आईएसएस रोबोटिक विंग की कमान संभाली। यह 2009 तक नहीं था कि उन्होंने अपना ध्यान गति के अध्ययन में स्थानांतरित कर दिया, और इस विषय ने उन्हें नासा के लिए काम करने का मुख्य कारण बनने के लिए पर्याप्त रूप से पकड़ लिया।

"वह काफी असामान्य व्यक्ति है," उनके बॉस, जॉन एप्पलव्हाइट कहते हैं, जो प्रणोदन प्रणाली प्रभाग के प्रमुख हैं। - वह निश्चित रूप से एक बड़े सपने देखने वाले हैं, लेकिन साथ ही एक प्रतिभाशाली इंजीनियर भी हैं। वह जानता है कि अपनी कल्पनाओं को वास्तविक इंजीनियरिंग उत्पाद में कैसे बदलना है। ” लगभग उसी समय जब वे नासा में शामिल हुए, व्हाइट ने उन्नत प्रणोदन प्रणालियों के लिए समर्पित अपनी प्रयोगशाला खोलने की अनुमति मांगी। वह खुद ईगलवर्क्स नाम लेकर आए और यहां तक ​​​​कि नासा से उनकी विशेषता के लिए एक लोगो बनाने के लिए कहा। फिर यह काम शुरू हुआ।

व्हाइट मुझे अपने कार्यालय में ले जाता है, जिसे वह एक सहयोगी के साथ साझा करता है जो चंद्रमा पर पानी की खोज करता है, और फिर मुझे ईगलवर्क्स तक ले जाता है। रास्ते में, उन्होंने मुझे एक प्रयोगशाला खोलने के अपने अनुरोध के बारे में बताया और इसे "अंतरिक्ष का पता लगाने में मनुष्य की मदद करने के लिए एक उन्नत आंदोलन खोजने की एक लंबी और कठिन प्रक्रिया" कहा।

व्हाइट मुझे वस्तु दिखाता है और मुझे इसका केंद्रीय कार्य दिखाता है, जिसे वह "क्वांटम वैक्यूम प्लाज़्मा थ्रस्टर" (क्यूवीपीटी) कहता है। यह उपकरण एक विशाल लाल मखमली डोनट जैसा दिखता है, जिसके कोर के चारों ओर कसकर तार लगे होते हैं। यह दो ईगलवर्क्स पहलों में से एक है (दूसरा ताना इंजन है)। यह भी एक गुप्त विकास है। जब मैं पूछता हूं कि यह क्या है, तो व्हाइट जवाब देता है कि वह केवल यह कह सकता है कि यह तकनीक ताना इंजन से भी ज्यादा ठंडी है)। व्हाइट द्वारा लिखी गई 2011 की नासा की एक रिपोर्ट के अनुसार, शिल्प अपने ईंधन स्रोत के रूप में खाली जगह में क्वांटम उतार-चढ़ाव का उपयोग करता है, जिसका अर्थ है कि क्यूवीपीटी-संचालित अंतरिक्ष यान को ईंधन की आवश्यकता नहीं होती है।

इंजन ईंधन स्रोत के रूप में खाली जगह में क्वांटम उतार-चढ़ाव का उपयोग करता है,
जिसका अर्थ है अंतरिक्ष यान
QVPT द्वारा संचालित, ईंधन की आवश्यकता नहीं होती है।

जब डिवाइस काम करता है, तो व्हाइट सिस्टम सिनेमाई रूप से परिपूर्ण दिखता है: लेजर का रंग लाल होता है, और दो बीम कृपाण की तरह पार हो जाते हैं। रिंग के अंदर बेरियम टाइटेनेट से बने चार सिरेमिक कैपेसिटर हैं, जिन्हें व्हाइट 23,000 वोल्ट तक चार्ज करता है। व्हाइट ने पिछले ढाई साल प्रयोग को विकसित करने में बिताए हैं, और उनका कहना है कि कैपेसिटर जबरदस्त संभावित ऊर्जा दिखाते हैं। हालांकि, जब मैं पूछता हूं कि विकृत अंतरिक्ष-समय के लिए आवश्यक नकारात्मक ऊर्जा कैसे बनाई जाए, तो वह जवाब से बचता है। वह बताते हैं कि उन्होंने एक गैर-प्रकटीकरण समझौते पर हस्ताक्षर किए, और इसलिए विवरण प्रकट नहीं कर सकते। मैं पूछता हूं कि उसने ये समझौते किसके साथ किए। वह कहता है: “लोगों के साथ। वे आते हैं और बात करना चाहते हैं। मैं आपको अधिक विवरण नहीं दे सकता।"

इंजन विचार के विरोधी

अब तक, विकृत यात्रा सिद्धांत बहुत सहज है - एक गतिमान बुलबुला बनाने के लिए समय और स्थान को विकृत करना - और इसमें कुछ महत्वपूर्ण खामियां हैं। टफ्ट्स विश्वविद्यालय के सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी लॉरेंस फोर्ड ने पिछले 30 वर्षों में नकारात्मक ऊर्जा के विषय पर कई शोधपत्र लिखे हैं . फोर्ड और अन्य भौतिकविदों का दावा है कि मूलभूत भौतिक सीमाएं हैं, और यह इतनी अधिक इंजीनियरिंग खामियां नहीं हैं, लेकिन यह कि इतनी मात्रा में नकारात्मक ऊर्जा एक स्थान पर लंबे समय तक मौजूद नहीं रह सकती है।

एक और जटिलता: एक विरूपण गेंद बनाने के लिए जो प्रकाश से तेज चलती है, वैज्ञानिकों को इसके ऊपर सहित अंतरिक्ष यान के चारों ओर नकारात्मक ऊर्जा उत्पन्न करने की आवश्यकता होगी। व्हाइट नहीं सोचता कि यह कोई समस्या है; वह अपेक्षाकृत अस्पष्ट रूप से उत्तर देता है कि इंजन कुछ मौजूदा "उपकरण जो आवश्यक शर्तें बनाता है" के कारण काम करेगा। हालांकि, जहाज के सामने इन स्थितियों को बनाने का मतलब होगा प्रकाश की गति से तेज गति से यात्रा करने वाली नकारात्मक ऊर्जा की निरंतर आपूर्ति प्रदान करना, फिर से सामान्य सापेक्षता का खंडन करना।

अंत में, अंतरिक्ष ताना इंजन एक वैचारिक प्रश्न उठाता है। सामान्य सापेक्षता में, एफटीएल यात्रा समय यात्रा के बराबर है। यदि ऐसा इंजन वास्तविक है, तो व्हाइट एक टाइम मशीन बनाता है।

ये बाधाएं कुछ गंभीर शंकाओं को जन्म देती हैं। टफ्ट्स यूनिवर्सिटी के भौतिक विज्ञानी केन ओलुम कहते हैं, "मुझे नहीं लगता कि हम जिस भौतिकी को जानते हैं और उसके नियम हमें यह मानने की अनुमति देते हैं कि वह अपने प्रयोगों से कुछ हासिल करेगा।" स्टारशिप 100 वीं में विदेशी आंदोलन के बारे में बहस में भाग लिया वर्षगांठ बैठक। ”। मिडिलबरी कॉलेज के एक भौतिक विज्ञानी नूह ग्राहम, जिन्होंने मेरे अनुरोध पर व्हाइट के दो पेपर पढ़े, ने मुझे ईमेल किया: "मुझे उनके पिछले काम के संदर्भ के अलावा कोई मूल्यवान वैज्ञानिक प्रमाण नहीं दिखता।"

अलक्यूबियरे, जो अब मेक्सिको के राष्ट्रीय स्वायत्त विश्वविद्यालय में भौतिक विज्ञानी हैं, के अपने संदेह हैं। "यहां तक ​​​​कि अगर मैं एक अंतरिक्ष यान पर खड़ा हूं और मेरे पास नकारात्मक ऊर्जा उपलब्ध है, तो कोई रास्ता नहीं है कि मैं इसे वहां रख सकूं जहां इसकी आवश्यकता है," वह मुझे मेक्सिको सिटी में अपने घर से फोन पर बताता है। - नहीं, विचार जादुई है, मुझे यह पसंद है, मैंने इसे स्वयं लिखा है। लेकिन इसमें कुछ गंभीर खामियां हैं जो मैं पहले से ही वर्षों से देख रहा हूं, और मुझे उन्हें ठीक करने का एक भी तरीका नहीं पता है। ”

सुपरस्पीड का भविष्य

जॉनसन साइंस सेंटर के मुख्य द्वार के बाईं ओर, एक सैटर्न-बी रॉकेट इसके किनारे पर स्थित है, इसकी सामग्री को प्रकट करने के लिए इसके चरण अलग हो गए हैं। यह विशाल है - कई इंजनों में से एक का आकार एक छोटी कार के आकार का है, और रॉकेट अपने आप में एक फुटबॉल मैदान से दो फीट लंबा है। यह, निश्चित रूप से, अंतरिक्ष नेविगेशन की ख़ासियत का काफी स्पष्ट प्रमाण है। इसके अलावा, वह 40 साल की है और वह जिस समय का प्रतिनिधित्व करती है - जब नासा एक आदमी को चंद्रमा पर भेजने की एक बड़ी राष्ट्रीय योजना का हिस्सा था - लंबे समय से चला गया है। जेएससी आज सिर्फ एक ऐसी जगह है जो कभी महान थी लेकिन तब से अंतरिक्ष को छोड़ दिया है।

यातायात में एक सफलता का मतलब जेएससी और नासा के लिए एक नया युग हो सकता है, और कुछ हद तक उस युग का हिस्सा पहले ही शुरू हो चुका है। 2007 में शुरू की गई डॉन जांच, आयन थ्रस्टर्स का उपयोग करके क्षुद्रग्रहों की अंगूठी का अध्ययन करती है। 2010 में, जापानी ने इकारस को चालू किया, जो सौर सेल द्वारा संचालित पहला इंटरप्लेनेटरी स्टारशिप, एक अन्य प्रकार का प्रायोगिक प्रणोदन था। और 2016 में, वैज्ञानिकों ने आईएसएस में उच्च प्रणोदन के लिए विशेष रूप से बनाई गई प्लाज्मा-संचालित प्रणाली, वीएएसएमआईआर का परीक्षण करने की योजना बनाई है। लेकिन जब ये सिस्टम संभवतः अंतरिक्ष यात्रियों को मंगल ग्रह पर ले जाएंगे, तब भी वे उन्हें सौर मंडल से बाहर नहीं ले जा सकेंगे। इसे प्राप्त करने के लिए, व्हाइट ने कहा, नासा को अधिक जोखिम भरी परियोजनाओं को लेने की आवश्यकता होगी।

ताना ड्राइव शायद नासा के गति डिजाइन प्रयासों में सबसे दूर की कौड़ी है। वैज्ञानिक समुदाय का कहना है कि व्हाइट इसे नहीं बना सकता। विशेषज्ञों का कहना है कि यह प्रकृति और भौतिकी के नियमों के खिलाफ काम करता है। इसके बावजूद इस प्रोजेक्ट के पीछे नासा का हाथ है। "यह उच्च सरकारी स्तर पर सब्सिडी नहीं दी जा रही है, " Applewhite कहते हैं। - मुझे लगता है कि प्रबंधन को अपना काम जारी रखने में कुछ खास दिलचस्पी है; यह उन सैद्धांतिक अवधारणाओं में से एक है, जो सफल होने पर खेल को पूरी तरह से बदल देती है।"

जनवरी में, व्हाइट ने अपने ताना इंटरफेरोमीटर को इकट्ठा किया और अपने अगले लक्ष्य की ओर बढ़ गया। ईगलवर्क्स ने अपने ही घर को पछाड़ दिया है। नई प्रयोगशाला बड़ी है और, जैसा कि वह उत्साहपूर्वक कहता है, "भूकंपीय रूप से पृथक," जिसका अर्थ है कि यह कंपन से सुरक्षित है। लेकिन शायद नई लैब (और सबसे प्रभावशाली) के बारे में सबसे अच्छी बात यह है कि नासा ने व्हाइट को वही शर्तें दीं जो नील आर्मस्ट्रांग और बज़ एल्ड्रिन ने चंद्रमा पर रखी थीं। अच्छा चलो देखते हैं।

तकनीकी विज्ञान के डॉक्टर ए। गोलूबेव।

पिछले साल के मध्य में पत्रिकाओं में एक सनसनीखेज रिपोर्ट छपी। अमेरिकी शोधकर्ताओं के एक समूह ने पता लगाया है कि एक बहुत ही छोटी लेजर पल्स वैक्यूम की तुलना में विशेष रूप से चयनित माध्यम में सैकड़ों गुना तेजी से यात्रा करती है। यह घटना बिल्कुल अविश्वसनीय लग रही थी (एक माध्यम में प्रकाश की गति हमेशा निर्वात की तुलना में कम होती है) और यहां तक ​​कि सापेक्षता के विशेष सिद्धांत की वैधता के बारे में संदेह को जन्म दिया। इस बीच, एक सुपरल्यूमिनल भौतिक वस्तु - एक प्रवर्धक माध्यम में एक लेजर पल्स - पहली बार 2000 में नहीं, बल्कि 35 साल पहले, 1965 में खोजी गई थी, और 70 के दशक की शुरुआत तक सुपरल्यूमिनल गति की संभावना पर व्यापक रूप से चर्चा की गई थी। आज इस अजीबोगरीब घटना की चर्चा नए जोश के साथ तेज हो गई है।

"सुपरल्यूमिनल" गति के उदाहरण।

1960 के दशक की शुरुआत में, क्वांटम एम्पलीफायर (एक व्युत्क्रम जनसंख्या वाला माध्यम) के माध्यम से एक लेजर फ्लैश पास करके उच्च-शक्ति वाले लघु प्रकाश दालों को प्राप्त करना शुरू किया गया था।

एक प्रवर्धक माध्यम में, एक प्रकाश नाड़ी का प्रारंभिक क्षेत्र एम्पलीफायर माध्यम में परमाणुओं के उत्तेजित उत्सर्जन का कारण बनता है, और इसका अंतिम क्षेत्र उनके द्वारा ऊर्जा अवशोषण का कारण बनता है। नतीजतन, यह पर्यवेक्षक को दिखाई देगा कि नाड़ी प्रकाश से तेज गति से चल रही है।

लिजुन वोंग प्रयोग।

एक पारदर्शी सामग्री (जैसे कांच) के प्रिज्म से गुजरने वाली प्रकाश की किरण अपवर्तित होती है, अर्थात यह फैलाव का अनुभव करती है।

एक प्रकाश नाड़ी विभिन्न आवृत्तियों के दोलनों का एक समूह है।

शायद हर कोई - यहां तक ​​​​कि भौतिकी से दूर के लोग भी - जानते हैं कि भौतिक वस्तुओं की गति या किसी भी सिग्नल के प्रसार की अधिकतम संभव गति निर्वात में प्रकाश की गति है। यह पत्र के साथ चिह्नित है साथऔर लगभग 300 हजार किलोमीटर प्रति सेकंड है; सही मूल्य साथ= 299 792 458 मी/से. निर्वात में प्रकाश की गति मूलभूत भौतिक स्थिरांकों में से एक है। से अधिक गति प्राप्त करने की असंभवता साथ, आइंस्टीन के विशेष सापेक्षता सिद्धांत (SRT) से अनुसरण करता है। यदि यह साबित करना संभव होता कि सुपरल्यूमिनल गति के साथ संकेतों का संचरण संभव है, तो सापेक्षता का सिद्धांत गिर जाएगा। से अधिक गति के अस्तित्व पर प्रतिबंध का खंडन करने के कई प्रयासों के बावजूद, अब तक ऐसा नहीं हुआ है साथ. हालांकि, हाल के प्रायोगिक अध्ययनों ने कुछ बहुत ही रोचक घटनाओं का खुलासा किया है, जो दर्शाता है कि विशेष रूप से बनाई गई परिस्थितियों में सापेक्षता के सिद्धांत के सिद्धांतों का उल्लंघन किए बिना सुपरल्यूमिनल वेगों का निरीक्षण करना संभव है।

आरंभ करने के लिए, आइए हम प्रकाश की गति की समस्या से संबंधित मुख्य पहलुओं को याद करें। सबसे पहले: प्रकाश की सीमा को पार करना (सामान्य परिस्थितियों में) असंभव क्यों है? क्योंकि तब हमारी दुनिया के मूल नियम का उल्लंघन होता है - कार्य-कारण का नियम, जिसके अनुसार प्रभाव कारण से आगे नहीं बढ़ सकता। किसी ने कभी नहीं देखा कि, उदाहरण के लिए, एक भालू पहले मरा, और फिर एक शिकारी ने गोली मार दी। गति से अधिक साथ, घटनाओं का क्रम उल्टा हो जाता है, समय टेप फिर से आ जाता है। इसे निम्नलिखित सरल तर्क से आसानी से देखा जा सकता है।

आइए मान लें कि हम एक निश्चित ब्रह्मांडीय चमत्कार जहाज पर हैं जो प्रकाश से भी तेज गति से आगे बढ़ रहा है। फिर हम धीरे-धीरे स्रोत द्वारा पहले और पहले के समय में उत्सर्जित प्रकाश के साथ पकड़ लेंगे। सबसे पहले, हम उत्सर्जित फोटॉनों के साथ पकड़ लेंगे, कहते हैं, कल, फिर - कल से एक दिन पहले, फिर - एक सप्ताह, एक महीना, एक साल पहले, और इसी तरह। यदि प्रकाश स्रोत जीवन को प्रतिबिंबित करने वाला दर्पण होता, तो हम पहले कल की घटनाओं को देखते, फिर परसों से एक दिन पहले, इत्यादि। हम देख सकते थे, कहते हैं, एक बूढ़ा आदमी जो धीरे-धीरे एक अधेड़ आदमी में बदल जाता है, फिर एक जवान आदमी में, एक युवा में, एक बच्चे में ... यानी, समय वापस आ जाएगा, हम वर्तमान से आगे बढ़ेंगे भूतकाल। तब कारण और प्रभाव को उलट दिया जाएगा।

यद्यपि यह तर्क प्रकाश को देखने की प्रक्रिया के तकनीकी विवरण को पूरी तरह से अनदेखा करता है, मौलिक दृष्टिकोण से, यह स्पष्ट रूप से प्रदर्शित करता है कि एक सुपरल्यूमिनल गति से आंदोलन एक ऐसी स्थिति की ओर जाता है जो हमारी दुनिया में असंभव है। हालाँकि, प्रकृति ने और भी कठोर शर्तें निर्धारित की हैं: गति न केवल अतिसूक्ष्म गति से, बल्कि प्रकाश की गति के बराबर गति से भी अप्राप्य है - आप केवल इसके पास जा सकते हैं। यह सापेक्षता के सिद्धांत का अनुसरण करता है कि गति की गति में वृद्धि के साथ, तीन परिस्थितियाँ उत्पन्न होती हैं: गतिमान वस्तु का द्रव्यमान बढ़ता है, गति की दिशा में इसका आकार घटता है, और इस वस्तु पर समय बीतने की गति धीमी हो जाती है (से बाहरी "आराम" पर्यवेक्षक के दृष्टिकोण से)। सामान्य गति पर, ये परिवर्तन नगण्य होते हैं, लेकिन जैसे-जैसे हम प्रकाश की गति के करीब पहुंचते हैं, वे अधिक से अधिक ध्यान देने योग्य हो जाते हैं, और सीमा में - बराबर गति से साथ, - द्रव्यमान असीम रूप से बड़ा हो जाता है, वस्तु गति की दिशा में अपना आकार पूरी तरह से खो देती है और समय उस पर रुक जाता है। इसलिए, कोई भी भौतिक शरीर प्रकाश की गति तक नहीं पहुंच सकता है। केवल प्रकाश में ही इतनी गति होती है! (और "ऑल-पेनेट्रेटिंग" कण - न्यूट्रिनो, जो फोटॉन की तरह, कम गति से आगे नहीं बढ़ सकता है साथ।)

अब सिग्नल ट्रांसमिशन स्पीड के बारे में। यहाँ विद्युत चुम्बकीय तरंगों के रूप में प्रकाश के निरूपण का उपयोग करना उचित है। एक संकेत क्या है? यह कुछ जानकारी प्रेषित की जानी है। एक आदर्श विद्युत चुम्बकीय तरंग सख्ती से एक आवृत्ति का एक अनंत साइनसॉइड है, और इसमें कोई जानकारी नहीं हो सकती है, क्योंकि इस तरह के साइनसॉइड की प्रत्येक अवधि पिछले एक को बिल्कुल दोहराती है। जिस गति से साइन वेव का चरण चलता है - तथाकथित चरण गति - कुछ शर्तों के तहत निर्वात में प्रकाश की गति को पार कर सकता है। यहां कोई प्रतिबंध नहीं है, क्योंकि चरण गति सिग्नल की गति नहीं है - यह अभी तक मौजूद नहीं है। सिग्नल बनाने के लिए, आपको तरंग पर किसी प्रकार का "चिह्न" बनाना होगा। ऐसा चिह्न, उदाहरण के लिए, किसी भी तरंग पैरामीटर - आयाम, आवृत्ति या प्रारंभिक चरण में परिवर्तन हो सकता है। लेकिन जैसे ही निशान बन जाता है, लहर अपनी साइनसोइडिटी खो देती है। यह विभिन्न आयामों, आवृत्तियों और प्रारंभिक चरणों के साथ सरल साइनसॉइडल तरंगों के एक समूह से मिलकर संशोधित हो जाता है - तरंगों का एक समूह। संग्राहक तरंग में चिह्न की गति की गति संकेत की गति है। जब एक माध्यम में प्रसार होता है, तो यह वेग आमतौर पर समूह वेग के साथ मेल खाता है जो उपरोक्त तरंगों के समूह के समग्र रूप से प्रसार को दर्शाता है (देखें "विज्ञान और जीवन" संख्या 2, 2000)। सामान्य परिस्थितियों में, समूह वेग, और इसलिए संकेत की गति, निर्वात में प्रकाश की गति से कम होती है। यह कोई संयोग नहीं है कि यहां "सामान्य परिस्थितियों में" अभिव्यक्ति का प्रयोग किया जाता है, क्योंकि कुछ मामलों में समूह वेग भी अधिक हो सकता है साथया यहां तक ​​कि अर्थ खो देते हैं, लेकिन तब यह संकेत प्रसार पर लागू नहीं होता है। एसआरटी में यह स्थापित किया गया है कि सिग्नल को से अधिक गति से प्रसारित करना असंभव है साथ.

ऐसा क्यों है? क्योंकि से अधिक गति से किसी भी सिग्नल के संचरण में बाधा साथकार्य-कारण का एक ही नियम लागू होता है। आइए ऐसी स्थिति की कल्पना करें। कुछ बिंदु ए पर, एक प्रकाश फ्लैश (घटना 1) एक उपकरण को चालू करता है जो एक निश्चित रेडियो सिग्नल भेजता है, और एक दूरस्थ बिंदु बी पर, इस रेडियो सिग्नल की कार्रवाई के तहत, एक विस्फोट होता है (घटना 2)। यह स्पष्ट है कि घटना 1 (फ्लैश) कारण है, और घटना 2 (विस्फोट) वह प्रभाव है जो कारण से बाद में होता है। लेकिन अगर रेडियो सिग्नल सुपरल्यूमिनल गति से फैलता है, तो बिंदु बी के पास एक पर्यवेक्षक पहले एक विस्फोट देखेगा, और उसके बाद ही - गति के साथ उस तक पहुंच जाएगा साथप्रकाश की चमक, विस्फोट का कारण। दूसरे शब्दों में, इस पर्यवेक्षक के लिए, घटना 2 घटना 1 से पहले हुई होगी, अर्थात प्रभाव कारण से पहले होगा।

इस बात पर जोर देना उचित है कि सापेक्षता के सिद्धांत का "सुपरल्यूमिनल निषेध" केवल भौतिक निकायों की गति और संकेतों के संचरण पर लगाया जाता है। कई स्थितियों में, किसी भी गति से चलना संभव है, लेकिन यह अभौतिक वस्तुओं और संकेतों की गति होगी। उदाहरण के लिए, एक ही विमान में दो लंबे शासकों की कल्पना करें, जिनमें से एक क्षैतिज रूप से स्थित है, और दूसरा इसे एक छोटे कोण पर काटता है। यदि पहली पंक्ति को तेज गति से नीचे (तीर द्वारा इंगित दिशा में) ले जाया जाता है, तो रेखाओं के प्रतिच्छेदन बिंदु को मनमाने ढंग से तेजी से चलाने के लिए बनाया जा सकता है, लेकिन यह बिंदु भौतिक निकाय नहीं है। एक अन्य उदाहरण: यदि आप एक टॉर्च लेते हैं (या, कहते हैं, एक लेजर जो एक संकीर्ण बीम देता है) और हवा में एक चाप का जल्दी से वर्णन करता है, तो प्रकाश स्थान की रैखिक गति दूरी के साथ बढ़ेगी और पर्याप्त रूप से बड़ी दूरी पर, पार हो जाएगा साथ।प्रकाश का स्थान बिंदु A और B के बीच अतिसूक्ष्म गति से गति करेगा, लेकिन यह A से B तक संकेत संचरण नहीं होगा, क्योंकि प्रकाश का ऐसा स्थान बिंदु A के बारे में कोई जानकारी नहीं रखता है।

ऐसा लगता है कि सुपरल्यूमिनल गति का प्रश्न हल हो गया है। लेकिन बीसवीं शताब्दी के 60 के दशक में, सैद्धांतिक भौतिकविदों ने सुपरल्यूमिनल कणों के अस्तित्व की परिकल्पना को सामने रखा, जिन्हें टैचियन कहा जाता है। ये बहुत ही अजीब कण हैं: वे सैद्धांतिक रूप से संभव हैं, लेकिन सापेक्षता के सिद्धांत के साथ विरोधाभासों से बचने के लिए, उन्हें एक काल्पनिक आराम द्रव्यमान सौंपा जाना था। भौतिक रूप से काल्पनिक द्रव्यमान मौजूद नहीं है, यह विशुद्ध रूप से गणितीय अमूर्तता है। हालांकि, इससे ज्यादा चिंता नहीं हुई, क्योंकि टैचियन आराम पर नहीं हो सकते हैं - वे मौजूद हैं (यदि वे मौजूद हैं!) केवल निर्वात में प्रकाश की गति से अधिक गति पर, और इस मामले में टैचियन का द्रव्यमान वास्तविक हो जाता है। यहां फोटॉन के साथ कुछ सादृश्य है: एक फोटॉन में शून्य आराम द्रव्यमान होता है, लेकिन इसका सीधा सा मतलब है कि फोटॉन आराम से नहीं हो सकता - प्रकाश को रोका नहीं जा सकता।

जैसा कि अपेक्षित था, सबसे कठिन काम था, कार्य-कारण के नियम के साथ टैचियन परिकल्पना को समेटना। इस दिशा में किए गए प्रयास, हालांकि वे काफी सरल थे, स्पष्ट सफलता नहीं मिली। कोई भी प्रायोगिक रूप से टैचियन को पंजीकृत करने में सक्षम नहीं है। नतीजतन, सुपरल्यूमिनल प्राथमिक कणों के रूप में टैक्योन में रुचि धीरे-धीरे दूर हो गई।

हालांकि, 60 के दशक में, प्रयोगात्मक रूप से एक घटना की खोज की गई, जिसने पहले भौतिकविदों को भ्रम में डाल दिया। यह ए.एन. ओरेव्स्की के लेख में विस्तार से वर्णित है "एम्पलीफाइंग मीडिया में सुपरल्यूमिनल वेव्स" (यूएफएन नंबर 12, 1998)। यहां हम इस मामले के सार को संक्षेप में प्रस्तुत करते हैं, विवरण में रुचि रखने वाले पाठक को उक्त लेख में संदर्भित करते हैं।

लेज़रों की खोज के कुछ समय बाद, 1960 के दशक की शुरुआत में, कम (1 ns = 10 -9 s के क्रम की अवधि के साथ) उच्च-शक्ति प्रकाश दालें प्राप्त करने की समस्या उत्पन्न हुई। ऐसा करने के लिए, एक ऑप्टिकल क्वांटम एम्पलीफायर के माध्यम से एक छोटी लेजर पल्स पारित की गई थी। एक बीम-विभाजन दर्पण द्वारा नाड़ी को दो भागों में विभाजित किया गया था। उनमें से एक, अधिक शक्तिशाली, एम्पलीफायर को भेजा गया था, और दूसरे को हवा में प्रचारित किया गया था और एक संदर्भ पल्स के रूप में कार्य किया गया था, जिसके साथ एम्पलीफायर के माध्यम से पारित नाड़ी की तुलना करना संभव था। दोनों दालों को फोटोडेटेक्टर को खिलाया गया था, और उनके आउटपुट सिग्नल ऑसिलोस्कोप स्क्रीन पर दृष्टिगत रूप से देखे जा सकते थे। यह अपेक्षा की जाती थी कि प्रवर्धक से गुजरने वाली प्रकाश पल्स को संदर्भ पल्स की तुलना में इसमें कुछ देरी का अनुभव होगा, अर्थात एम्पलीफायर में प्रकाश प्रसार की गति हवा की तुलना में कम होगी। शोधकर्ताओं को क्या आश्चर्य हुआ जब उन्होंने पाया कि एम्पलीफायर के माध्यम से नाड़ी न केवल हवा से अधिक गति से फैलती है, बल्कि निर्वात में प्रकाश की गति से भी कई गुना अधिक होती है!

पहले झटके से उबरने के बाद, भौतिकविदों ने इस तरह के अप्रत्याशित परिणाम का कारण तलाशना शुरू किया। सापेक्षता के विशेष सिद्धांत के सिद्धांतों के बारे में किसी को थोड़ा भी संदेह नहीं था, और यही सही व्याख्या खोजने में मदद करता है: यदि एसआरटी के सिद्धांतों को संरक्षित किया जाता है, तो उत्तर प्रवर्धक माध्यम के गुणों में मांगा जाना चाहिए .

यहां विवरण में जाने के बिना, हम केवल यह इंगित करते हैं कि प्रवर्धक माध्यम की क्रिया के तंत्र के विस्तृत विश्लेषण ने स्थिति को पूरी तरह से स्पष्ट कर दिया है। बिंदु नाड़ी के प्रसार के दौरान फोटॉन की एकाग्रता में परिवर्तन था - नाड़ी के पीछे के हिस्से के पारित होने के दौरान माध्यम के लाभ में एक नकारात्मक मूल्य तक परिवर्तन के कारण परिवर्तन, जब माध्यम पहले से ही है ऊर्जा को अवशोषित करता है, क्योंकि प्रकाश नाड़ी में स्थानांतरित होने के कारण इसका स्वयं का भंडार पहले ही उपयोग किया जा चुका है। अवशोषण में वृद्धि नहीं होती है, बल्कि आवेग में कमी होती है, और इस प्रकार आवेग सामने से मजबूत होता है और इसके पीछे कमजोर होता है। आइए कल्पना करें कि हम एक एम्पलीफायर के माध्यम में प्रकाश की गति से चलने वाले उपकरण की मदद से नाड़ी का निरीक्षण करते हैं। यदि माध्यम पारदर्शी होता, तो हम गतिहीनता में एक आवेग को जमे हुए देखते। जिस माध्यम में ऊपर वर्णित प्रक्रिया होती है, अग्रणी किनारे का मजबूत होना और नाड़ी के अनुगामी किनारे का कमजोर होना प्रेक्षक को इस तरह दिखाई देगा कि माध्यम, जैसा कि था, ने नाड़ी को आगे बढ़ाया है . लेकिन चूँकि युक्ति (पर्यवेक्षक) प्रकाश की गति से चलती है, और आवेग उससे आगे निकल जाता है, तो आवेग की गति प्रकाश की गति से अधिक हो जाती है! यह वह प्रभाव है जो प्रयोगकर्ताओं द्वारा दर्ज किया गया था। और यहाँ वास्तव में सापेक्षता के सिद्धांत के साथ कोई विरोधाभास नहीं है: यह सिर्फ इतना है कि प्रवर्धन प्रक्रिया ऐसी है कि पहले बाहर आने वाले फोटॉनों की सांद्रता बाद में बाहर आने वालों की तुलना में अधिक हो जाती है। यह फोटॉन नहीं है जो सुपरल्यूमिनल गति के साथ चलता है, लेकिन नाड़ी का लिफाफा, विशेष रूप से इसकी अधिकतम, जो ऑसिलोस्कोप पर देखा जाता है।

इस प्रकार, जबकि सामान्य मीडिया में हमेशा प्रकाश का कमजोर होना और उसकी गति में कमी होती है, जो अपवर्तक सूचकांक द्वारा निर्धारित होती है, सक्रिय लेजर मीडिया में, न केवल प्रकाश का प्रवर्धन देखा जाता है, बल्कि सुपरल्यूमिनल गति के साथ एक नाड़ी का प्रसार भी होता है।

कुछ भौतिकविदों ने प्रयोगात्मक रूप से सुरंग प्रभाव में सुपरल्यूमिनल गति की उपस्थिति को साबित करने का प्रयास किया है, जो क्वांटम यांत्रिकी में सबसे आश्चर्यजनक घटनाओं में से एक है। यह प्रभाव इस तथ्य में निहित है कि एक माइक्रोपार्टिकल (अधिक सटीक रूप से, एक सूक्ष्म वस्तु जो एक कण के गुणों और विभिन्न परिस्थितियों में एक तरंग के गुणों को प्रदर्शित करती है) तथाकथित संभावित बाधा को भेदने में सक्षम है - एक घटना जो पूरी तरह से असंभव है शास्त्रीय यांत्रिकी में (जिसमें ऐसी स्थिति समान होगी: एक दीवार पर फेंकी गई गेंद दीवार के दूसरी तरफ समाप्त हो जाएगी, या दीवार से बंधी रस्सी द्वारा दी गई लहरदार गति को बंधी हुई रस्सी से प्रेषित किया जाएगा दूसरी तरफ दीवार)। क्वांटम यांत्रिकी में सुरंग प्रभाव का सार इस प्रकार है। यदि एक निश्चित ऊर्जा के साथ एक सूक्ष्म वस्तु अपने रास्ते में सूक्ष्म वस्तु की ऊर्जा से अधिक संभावित ऊर्जा वाले क्षेत्र का सामना करती है, तो यह क्षेत्र उसके लिए एक बाधा है, जिसकी ऊंचाई ऊर्जा अंतर से निर्धारित होती है। लेकिन सूक्ष्म वस्तु बाधा के माध्यम से "लीक" करती है! यह संभावना उन्हें प्रसिद्ध हाइजेनबर्ग अनिश्चितता संबंध द्वारा दी गई है, जो ऊर्जा और बातचीत के समय के लिए लिखी गई है। यदि बाधा के साथ सूक्ष्म वस्तु की परस्पर क्रिया पर्याप्त रूप से निश्चित समय के लिए होती है, तो सूक्ष्म वस्तु की ऊर्जा, इसके विपरीत, अनिश्चितता की विशेषता होगी, और यदि यह अनिश्चितता बाधा ऊंचाई के क्रम की है, तो बाद वाला समाप्त हो जाता है सूक्ष्म वस्तु के लिए एक दुर्गम बाधा बनने के लिए। यह संभावित बाधा के माध्यम से प्रवेश की दर है जो कई भौतिकविदों द्वारा शोध का विषय बन गया है जो मानते हैं कि यह पार हो सकता है साथ.

जून 1998 में, कोलोन में सुपरल्यूमिनल गतियों की समस्याओं पर एक अंतरराष्ट्रीय संगोष्ठी आयोजित की गई थी, जहां बर्कले, वियना, कोलोन और फ्लोरेंस में चार प्रयोगशालाओं में प्राप्त परिणामों पर चर्चा की गई थी।

और अंत में, 2000 में, दो नए प्रयोगों की सूचना दी गई जिसमें सुपरल्यूमिनल प्रसार के प्रभाव दिखाई दिए। उनमें से एक प्रिंसटन (यूएसए) में एक शोध संस्थान में लिजुन वोंग और सहकर्मियों द्वारा किया गया था। उसका परिणाम यह होता है कि सीज़ियम वाष्प से भरे कक्ष में प्रवेश करने वाली एक हल्की स्पंद इसकी गति को 300 गुना बढ़ा देती है। यह पता चला कि नाड़ी का मुख्य भाग कक्ष की दूर की दीवार को छोड़ देता है, इससे पहले कि पल्स सामने की दीवार के माध्यम से कक्ष में प्रवेश करती है। ऐसी स्थिति न केवल सामान्य ज्ञान, बल्कि, संक्षेप में, सापेक्षता के सिद्धांत का भी खंडन करती है।

एल वोंग की रिपोर्ट ने भौतिकविदों के बीच गहन चर्चा को उकसाया, जिनमें से अधिकांश परिणामों में सापेक्षता के सिद्धांतों का उल्लंघन प्राप्त करने के लिए इच्छुक नहीं हैं। उनका मानना ​​है कि चुनौती इस प्रयोग को सही ढंग से समझाने की है।

एल वोंग के प्रयोग में, सीज़ियम वाष्प के साथ कक्ष में प्रवेश करने वाली प्रकाश नाड़ी की अवधि लगभग 3 μs थी। सीज़ियम परमाणु सोलह संभावित क्वांटम यांत्रिक अवस्थाओं में हो सकते हैं, जिन्हें "ग्राउंड स्टेट हाइपरफाइन मैग्नेटिक सबलेवल" कहा जाता है। ऑप्टिकल लेजर पंपिंग का उपयोग करते हुए, लगभग सभी परमाणुओं को इन सोलह अवस्थाओं में से केवल एक में लाया गया, जो केल्विन पैमाने (-273.15 o C) पर लगभग पूर्ण शून्य तापमान के अनुरूप था। सीज़ियम चैम्बर की लंबाई 6 सेंटीमीटर थी। निर्वात में प्रकाश 0.2 ns में 6 सेंटीमीटर की यात्रा करता है। जैसा कि माप से पता चला है, प्रकाश नाड़ी निर्वात की तुलना में 62 एनएस कम समय में सीज़ियम के साथ कक्ष से होकर गुजरी। दूसरे शब्दों में, एक सीज़ियम माध्यम के माध्यम से एक नाड़ी के पारगमन समय में "शून्य" चिन्ह होता है! दरअसल, अगर हम 0.2 एनएस से 62 एनएस घटाते हैं, तो हमें "ऋणात्मक" समय मिलता है। माध्यम में यह "नकारात्मक देरी" - एक समझ से बाहर समय कूद - उस समय के बराबर है जिसके दौरान नाड़ी 310 को निर्वात में कक्ष से गुजरती है। इस "समय के उलट" का परिणाम यह था कि कक्ष से निकलने वाला आवेग कक्ष की निकट की दीवार तक आने वाले आवेग तक पहुंचने से पहले 19 मीटर से दूर जाने में कामयाब रहा। ऐसी अविश्वसनीय स्थिति को कैसे समझाया जा सकता है (जब तक, निश्चित रूप से, प्रयोग की शुद्धता के बारे में कोई संदेह नहीं है)?

जो चर्चा सामने आई है, उसे देखते हुए, एक सटीक स्पष्टीकरण अभी तक नहीं मिला है, लेकिन इसमें कोई संदेह नहीं है कि माध्यम के असामान्य फैलाव गुण यहां एक भूमिका निभाते हैं: सीज़ियम वाष्प, जिसमें लेजर प्रकाश द्वारा उत्तेजित परमाणु शामिल हैं, एक माध्यम है विषम फैलाव। आइए संक्षेप में याद करें कि यह क्या है।

किसी पदार्थ का फैलाव चरण (साधारण) अपवर्तक सूचकांक की निर्भरता है एनप्रकाश की तरंग दैर्ध्य पर l. सामान्य फैलाव के साथ, तरंग दैर्ध्य घटने के साथ अपवर्तक सूचकांक बढ़ता है, और यह कांच, पानी, हवा और प्रकाश के लिए पारदर्शी अन्य सभी पदार्थों में होता है। उन पदार्थों में जो प्रकाश को दृढ़ता से अवशोषित करते हैं, अपवर्तक सूचकांक तरंग दैर्ध्य में परिवर्तन के साथ उलट जाता है और बहुत तेज हो जाता है: एल में कमी (आवृत्ति डब्ल्यू में वृद्धि) के साथ, अपवर्तक सूचकांक तेजी से कम हो जाता है और तरंग दैर्ध्य की एक निश्चित सीमा में कम हो जाता है एकता की तुलना में (चरण वेग वीच > साथ) यह विषम फैलाव है, जिसमें किसी पदार्थ में प्रकाश के प्रसार का पैटर्न मौलिक रूप से बदल जाता है। समूह गति वीसीपी तरंगों के चरण वेग से अधिक हो जाता है और निर्वात में प्रकाश की गति को पार कर सकता है (और नकारात्मक भी हो सकता है)। एल वोंग इस परिस्थिति को अपने प्रयोग के परिणामों की व्याख्या करने की संभावना के कारण के रूप में इंगित करता है। हालांकि, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि स्थिति वीजीआर > साथविशुद्ध रूप से औपचारिक है, चूंकि पारदर्शी मीडिया के लिए छोटे (सामान्य) फैलाव के मामले में समूह वेग की अवधारणा पेश की गई थी, जब तरंगों का एक समूह प्रसार के दौरान लगभग अपना आकार नहीं बदलता है। विषम फैलाव वाले क्षेत्रों में, हालांकि, प्रकाश नाड़ी तेजी से विकृत हो जाती है और समूह वेग की अवधारणा अपना अर्थ खो देती है; इस मामले में, सिग्नल वेग और ऊर्जा प्रसार वेग की अवधारणाएं पेश की जाती हैं, जो पारदर्शी मीडिया में समूह वेग के साथ मेल खाती हैं, जबकि मीडिया में अवशोषण के साथ वे निर्वात में प्रकाश की गति से कम रहते हैं। लेकिन यहाँ वोंग के प्रयोग के बारे में दिलचस्प क्या है: एक प्रकाश नाड़ी, एक माध्यम से विषम फैलाव के साथ गुजरती है, विकृत नहीं होती है - यह अपने आकार को बिल्कुल बरकरार रखती है! और यह इस धारणा से मेल खाती है कि आवेग समूह वेग के साथ फैलता है। लेकिन अगर ऐसा है, तो पता चलता है कि माध्यम में कोई अवशोषण नहीं है, हालांकि माध्यम का विषम फैलाव अवशोषण के कारण होता है! वोंग खुद, यह मानते हुए कि बहुत कुछ अस्पष्ट है, उनका मानना ​​​​है कि उनके प्रयोगात्मक सेटअप में क्या हो रहा है, इसे पहले सन्निकटन के रूप में स्पष्ट रूप से समझाया जा सकता है।

एक प्रकाश नाड़ी में विभिन्न तरंग दैर्ध्य (आवृत्तियों) वाले कई घटक होते हैं। आंकड़ा इनमें से तीन घटकों (लहरों 1-3) को दर्शाता है। किसी बिंदु पर, तीनों तरंगें चरण में होती हैं (उनकी मैक्सिमा मेल खाती है); यहां वे जोड़ते हैं, एक दूसरे को सुदृढ़ करते हैं और एक आवेग बनाते हैं। जैसे-जैसे तरंगें अंतरिक्ष में आगे बढ़ती हैं, वे चरण से बाहर हो जाती हैं और इस प्रकार एक दूसरे को "बुझा" देती हैं।

विषम फैलाव के क्षेत्र में (सीज़ियम सेल के अंदर), जो तरंग छोटी थी (लहर 1) लंबी हो जाती है। इसके विपरीत, जो तरंग तीनों में सबसे लंबी थी (लहर 3) सबसे छोटी हो जाती है।

नतीजतन, तरंगों के चरण भी उसी के अनुसार बदलते हैं। जब तरंगें सीज़ियम सेल से होकर गुज़रती हैं, तो उनके तरंगाग्र बहाल हो जाते हैं। विषम फैलाव वाले पदार्थ में एक असामान्य चरण मॉडुलन से गुजरने के बाद, तीन मानी जाने वाली तरंगें फिर से किसी बिंदु पर खुद को चरण में पाती हैं। यहां वे फिर से जुड़ते हैं और ठीक उसी आकार की एक नाड़ी बनाते हैं जो सीज़ियम माध्यम में प्रवेश करती है।

आमतौर पर हवा में, और वास्तव में किसी भी सामान्य रूप से फैलने वाले पारदर्शी माध्यम में, एक प्रकाश नाड़ी अपने आकार को सटीक रूप से बनाए नहीं रख सकती है, जब एक दूरस्थ दूरी पर प्रसार होता है, अर्थात, इसके सभी घटक प्रसार पथ के साथ किसी भी दूरस्थ बिंदु पर चरण में नहीं हो सकते हैं। और सामान्य परिस्थितियों में, ऐसे दूरस्थ बिंदु पर एक हल्की नाड़ी कुछ समय बाद दिखाई देती है। हालाँकि, प्रयोग में प्रयुक्त माध्यम के विषम गुणों के कारण, दूरस्थ बिंदु पर नाड़ी उसी तरह से चरणबद्ध निकली, जैसे इस माध्यम में प्रवेश करते समय। इस प्रकार, प्रकाश नाड़ी इस तरह व्यवहार करती है जैसे कि एक दूरस्थ बिंदु के रास्ते में उसके पास नकारात्मक समय की देरी थी, यानी वह बाद में नहीं, बल्कि माध्यम से गुजरने से पहले उस पर पहुंच गया होगा!

अधिकांश भौतिक विज्ञानी इस परिणाम को कक्ष के फैलाव माध्यम में कम-तीव्रता वाले अग्रदूत की उपस्थिति के साथ जोड़ने के इच्छुक हैं। तथ्य यह है कि नाड़ी के वर्णक्रमीय अपघटन में, स्पेक्ट्रम में नगण्य आयाम के साथ मनमाने ढंग से उच्च आवृत्तियों के घटक होते हैं, तथाकथित अग्रदूत, जो नाड़ी के "मुख्य भाग" से आगे जाता है। स्थापना की प्रकृति और अग्रदूत का रूप माध्यम में फैलाव कानून पर निर्भर करता है। इसे ध्यान में रखते हुए, वोंग के प्रयोग में घटनाओं के क्रम को निम्नानुसार व्याख्या करने का प्रस्ताव है। आने वाली लहर, अपने सामने अग्रदूत को "खींचती" कैमरे के पास आती है। आने वाली लहर की चोटी कक्ष की निकट दीवार से टकराने से पहले, अग्रदूत कक्ष में एक नाड़ी की उपस्थिति शुरू करता है, जो दूर की दीवार तक पहुंचता है और इससे "रिवर्स वेव" बनता है। यह लहर, 300 गुना तेजी से फैल रही है साथ, निकट की दीवार तक पहुँचता है और आने वाली लहर से मिलता है। एक लहर की चोटियाँ दूसरी लहर के कुंडों से मिलती हैं ताकि वे एक दूसरे को रद्द कर दें और कुछ भी न बचे। यह पता चला है कि आने वाली लहर सीज़ियम परमाणुओं को "ऋण लौटाती है", जिसने कक्ष के दूसरे छोर पर इसे "उधार" लिया। कोई व्यक्ति जो केवल प्रयोग की शुरुआत और अंत देखता है, उसे केवल प्रकाश की एक स्पंद दिखाई देगी जो समय के साथ "कूद" जाती है, तेजी से आगे बढ़ती है साथ।

एल. वोंग का मानना ​​है कि उनका प्रयोग सापेक्षता के सिद्धांत के अनुरूप नहीं है। उनका मानना ​​​​है कि सुपरल्यूमिनल गति की अप्राप्यता के बारे में बयान केवल आराम द्रव्यमान वाली वस्तुओं पर लागू होता है। प्रकाश का प्रतिनिधित्व या तो तरंगों के रूप में किया जा सकता है, जिसके लिए द्रव्यमान की अवधारणा आम तौर पर अनुपयुक्त होती है, या बाकी द्रव्यमान वाले फोटॉन के रूप में, जैसा कि ज्ञात है, शून्य के बराबर है। इसलिए, वोंग के अनुसार, निर्वात में प्रकाश की गति सीमा नहीं है। फिर भी, वोंग मानते हैं कि उन्होंने जो प्रभाव खोजा है, उससे अधिक गति से सूचना प्रसारित करना संभव नहीं है साथ.

संयुक्त राज्य अमेरिका में लॉस एलामोस नेशनल लेबोरेटरी के भौतिक विज्ञानी पी मिलोनी कहते हैं, "यहां जानकारी पहले से ही आवेग के अग्रणी किनारे में निहित है।"

अधिकांश भौतिकविदों का मानना ​​​​है कि नया काम मौलिक सिद्धांतों को कुचलने वाला नहीं है। लेकिन सभी भौतिक विज्ञानी यह नहीं मानते कि समस्या सुलझ गई है। 2000 में एक और दिलचस्प प्रयोग करने वाले इतालवी शोध दल के प्रोफेसर ए। रानफाग्नि कहते हैं कि यह सवाल अभी भी खुला है। डेनियल मुगनाई, एनेडियो रैनफागनी और रोक्को रग्गेरी द्वारा किए गए इस प्रयोग में पाया गया कि सेंटीमीटर-वेव रेडियो तरंगें सामान्य हवा में अधिक गति से फैलती हैं साथ 25% द्वारा।

संक्षेप में, हम निम्नलिखित कह सकते हैं। हाल के वर्षों के कार्यों से पता चलता है कि कुछ शर्तों के तहत, सुपरल्यूमिनल गति वास्तव में हो सकती है। लेकिन वास्तव में सुपरल्यूमिनल गति से क्या चल रहा है? सापेक्षता का सिद्धांत, जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, भौतिक निकायों और सूचनाओं को ले जाने वाले संकेतों के लिए ऐसी गति को रोकता है। फिर भी, कुछ शोधकर्ता विशेष रूप से संकेतों के लिए प्रकाश बाधा पर काबू पाने के अपने प्रयासों में बहुत दृढ़ हैं। इसका कारण इस तथ्य में निहित है कि सापेक्षता के विशेष सिद्धांत में इससे अधिक गति से संकेतों को प्रेषित करने की असंभवता के लिए कोई कठोर गणितीय औचित्य नहीं है (एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के लिए मैक्सवेल के समीकरणों पर आधारित) साथ. एसआरटी में ऐसी असंभवता स्थापित की जाती है, कोई कह सकता है, विशुद्ध रूप से अंकगणितीय रूप से, वेग जोड़ने के लिए आइंस्टीन सूत्र के आधार पर, लेकिन मौलिक रूप से यह कार्य-कारण के सिद्धांत द्वारा पुष्टि की जाती है। आइंस्टीन ने खुद सुपरल्यूमिनल सिग्नल ट्रांसमिशन के सवाल पर विचार करते हुए लिखा था कि इस मामले में "... हम एक सिग्नल ट्रांसमिशन तंत्र पर विचार करने के लिए मजबूर हैं, जिसका उपयोग करते समय प्राप्त कार्रवाई कारण से पहले होती है। लेकिन, हालांकि यह परिणाम विशुद्ध रूप से तार्किक है। मेरी राय में, दृष्टिकोण में खुद को शामिल नहीं है, कोई विरोधाभास नहीं है, फिर भी यह हमारे सभी अनुभव के चरित्र का इतना खंडन करता है कि कल्पना करना असंभव है वी > सीपर्याप्त रूप से सिद्ध प्रतीत होता है।" कार्य-कारण का सिद्धांत वह आधारशिला है जो सुपरल्यूमिनल सिग्नल ट्रांसमिशन की असंभवता को रेखांकित करता है। और यह पत्थर, जाहिरा तौर पर, बिना किसी अपवाद के, सुपरल्यूमिनल सिग्नल की सभी खोजों को ठोकर मार देगा, चाहे कितना भी प्रयोगकर्ता इस तरह का पता लगाना चाहें। संकेत क्योंकि यही हमारी दुनिया की प्रकृति है।

अंत में, इस बात पर जोर दिया जाना चाहिए कि उपरोक्त सभी विशेष रूप से हमारी दुनिया पर, हमारे ब्रह्मांड पर लागू होते हैं। ऐसा आरक्षण इसलिए किया गया था क्योंकि हाल ही में खगोल भौतिकी और ब्रह्मांड विज्ञान में नई परिकल्पनाएँ सामने आई हैं जो हमसे छिपे हुए कई ब्रह्मांडों के अस्तित्व की अनुमति देती हैं, जो टोपोलॉजिकल सुरंगों - जंपर्स से जुड़े हैं। इस दृष्टिकोण को साझा किया जाता है, उदाहरण के लिए, प्रसिद्ध खगोल भौतिक विज्ञानी एन.एस. कार्दाशेव द्वारा। एक बाहरी पर्यवेक्षक के लिए, इन सुरंगों के प्रवेश द्वारों को ब्लैक होल के समान विषम गुरुत्वाकर्षण क्षेत्रों द्वारा चिह्नित किया जाता है। इस तरह की सुरंगों में आंदोलन, जैसा कि परिकल्पना के लेखकों द्वारा सुझाया गया है, प्रकाश की गति से सामान्य अंतरिक्ष में लगाए गए आंदोलन की गति की सीमा को दरकिनार करना संभव बना देगा, और, परिणामस्वरूप, एक बनाने के विचार को साकार करने के लिए। टाइम मशीन ... चीजें। और यद्यपि अब तक इस तरह की परिकल्पना विज्ञान कथा से भूखंडों की याद ताजा करती है, भौतिक दुनिया की संरचना के बहु-तत्व मॉडल की मौलिक संभावना को शायद ही स्पष्ट रूप से अस्वीकार करना चाहिए। एक और बात यह है कि ये सभी अन्य ब्रह्मांड, सबसे अधिक संभावना है, हमारे ब्रह्मांड में रहने वाले सैद्धांतिक भौतिकविदों के विशुद्ध रूप से गणितीय निर्माण बने रहेंगे और अपने विचारों की शक्ति से हमारे लिए बंद दुनिया को खोजने की कोशिश करेंगे ...

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छाया प्रकाश की तुलना में तेजी से यात्रा कर सकती है, लेकिन पदार्थ या जानकारी नहीं ले जा सकती

क्या सुपरल्यूमिनल उड़ान संभव है?

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FTL यात्रा के सरल उदाहरण

1. चेरेनकोव प्रभाव

जब हम सुपरल्यूमिनल गति के बारे में बात करते हैं, तो हमारा मतलब निर्वात में प्रकाश की गति से होता है। सी(299 792 458 मी/से)। इसलिए, चेरेनकोव प्रभाव को सुपरल्यूमिनल गति का एक उदाहरण नहीं माना जा सकता है।

2. तीसरा पर्यवेक्षक

अगर रॉकेट एतेजी से मुझसे दूर उड़ जाता है 0.6cपश्चिम में, और रॉकेट बीतेजी से मुझसे दूर उड़ जाता है 0.6cपूर्व, फिर मैं देखता हूं कि बीच की दूरी एऔर बीगति के साथ बढ़ता है 1.2सी. मिसाइलों को उड़ते हुए देखना एऔर बीबाहर से, तीसरा पर्यवेक्षक देखता है कि मिसाइलों का कुल निष्कासन वेग . से अधिक है सी .

हालांकि सापेक्ष गतिगति के योग के बराबर नहीं है। रॉकेट की गति एरॉकेट के बारे में बीवह दर है जिस पर रॉकेट से दूरी बढ़ती है ए, जिसे एक प्रेक्षक एक रॉकेट पर उड़ते हुए देखता है बी. सापेक्ष वेग की गणना सापेक्षिक वेग जोड़ सूत्र का उपयोग करके की जानी चाहिए। (देखें कि आप विशेष सापेक्षता में वेग कैसे जोड़ते हैं?) इस उदाहरण में, सापेक्ष वेग लगभग है 0.88सी. तो इस उदाहरण में हमें FTL नहीं मिला।

3. प्रकाश और छाया

इस बारे में सोचें कि छाया कितनी तेजी से आगे बढ़ सकती है। यदि दीपक पास है, तो दूर की दीवार पर आपकी उंगली की छाया उंगली के हिलने की तुलना में बहुत तेज चलती है। उंगली को दीवार के समानांतर ले जाने पर, छाया की गति in डी/डीएक उंगली की गति से कई गुना अधिक। यहां डीदीपक से उंगली तक की दूरी है, और डी- दीपक से दीवार तक। यदि दीवार एक कोण पर हो तो गति और भी अधिक होगी। यदि दीवार बहुत दूर है, तो छाया की गति उंगली की गति से पिछड़ जाएगी, क्योंकि प्रकाश को दीवार तक पहुंचने में समय लगता है, लेकिन दीवार के साथ छाया की गति और भी बढ़ जाएगी। छाया की गति प्रकाश की गति से सीमित नहीं है।

एक अन्य वस्तु जो प्रकाश की तुलना में तेजी से यात्रा कर सकती है, वह है चंद्रमा पर लक्षित लेजर से प्रकाश का एक स्थान। चंद्रमा की दूरी 385,000 किमी है। आप अपने हाथ में लेजर पॉइंटर के छोटे-छोटे उतार-चढ़ाव के साथ चंद्रमा की सतह पर प्रकाश स्थान की गति की गति की गणना स्वयं कर सकते हैं। आप एक लहर का उदाहरण भी पसंद कर सकते हैं जो समुद्र तट की सीधी रेखा को एक मामूली कोण पर टकराती है। लहर और किनारे के प्रतिच्छेदन बिंदु समुद्र तट के साथ किस गति से आगे बढ़ सकते हैं?

ये सभी चीजें प्रकृति में हो सकती हैं। उदाहरण के लिए, पल्सर से प्रकाश की किरण धूल के बादल के साथ चल सकती है। एक शक्तिशाली विस्फोट प्रकाश या विकिरण की गोलाकार तरंगें बना सकता है। जब ये तरंगें किसी सतह को काटती हैं, तो उस सतह पर प्रकाश के वृत्त दिखाई देते हैं और प्रकाश की तुलना में तेज़ी से फैलते हैं। ऐसी घटना देखी जाती है, उदाहरण के लिए, जब बिजली की चमक से विद्युत चुम्बकीय नाड़ी ऊपरी वायुमंडल से गुजरती है।

4. ठोस शरीर

यदि आपके पास एक लंबी, कठोर छड़ है और आप छड़ के एक छोर से टकराते हैं, तो क्या दूसरा सिरा तुरंत नहीं हिलता है? क्या यह सूचना के सुपरल्यूमिनल ट्रांसमिशन का एक तरीका नहीं है?

यह सही होगा अगरपूरी तरह से कठोर शरीर थे। व्यवहार में, ध्वनि की गति से रॉड के साथ प्रभाव प्रसारित होता है, जो रॉड सामग्री की लोच और घनत्व पर निर्भर करता है। इसके अलावा, सापेक्षता का सिद्धांत किसी सामग्री में ध्वनि की संभावित गति को मान द्वारा सीमित करता है सी .

वही सिद्धांत लागू होता है यदि आप एक स्ट्रिंग या रॉड को लंबवत रखते हैं, इसे छोड़ देते हैं, और यह गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में गिरने लगता है। आपके द्वारा छोड़ा जाने वाला शीर्ष सिरा तुरंत गिरना शुरू हो जाता है, लेकिन निचला सिरा थोड़ी देर बाद ही हिलना शुरू हो जाएगा, क्योंकि सामग्री में ध्वनि की गति से रॉड के नीचे होल्डिंग बल का नुकसान होता है।

लोच के सापेक्षवादी सिद्धांत का निरूपण बल्कि जटिल है, लेकिन सामान्य विचार को न्यूटनियन यांत्रिकी का उपयोग करके चित्रित किया जा सकता है। एक आदर्श लोचदार पिंड की अनुदैर्ध्य गति का समीकरण हुक के नियम से प्राप्त किया जा सकता है। रॉड के रैखिक घनत्व को निरूपित करें ρ , यंग मापांक यू. अनुदैर्ध्य ऑफसेट एक्सतरंग समीकरण को संतुष्ट करता है

डी 2 एक्स/डीटी 2 - वाई डी 2 एक्स/डीएक्स 2 = 0

प्लेन वेव सॉल्यूशन ध्वनि की गति से यात्रा करता है एस, जो सूत्र से निर्धारित होता है एस 2 = वाई/ρ. तरंग समीकरण माध्यम के विक्षोभों को गति की तुलना में तेजी से आगे बढ़ने की अनुमति नहीं देता है एस. इसके अलावा, सापेक्षता का सिद्धांत लोच की मात्रा को सीमित करता है: यू< ρc 2 . व्यवहार में, कोई भी ज्ञात सामग्री इस सीमा तक नहीं पहुंचती है। यह भी ध्यान दें कि भले ही ध्वनि की गति के करीब हो सी, तो यह आवश्यक नहीं है कि मामला स्वयं सापेक्षतावादी गति से आगे बढ़े।

यद्यपि प्रकृति में कोई ठोस पिंड नहीं हैं, फिर भी कठोर पिंडों की गति, जिसका उपयोग प्रकाश की गति को दूर करने के लिए किया जा सकता है। यह विषय छाया और हल्के धब्बों के पहले से वर्णित खंड से संबंधित है। (सुपरल्यूमिनल कैंची देखें, सापेक्षता में कठोर घूर्णन डिस्क)।

5. चरण गति

तरंग समीकरण
डी 2 यू/डीटी 2 - सी 2 डी 2 यू/डीएक्स 2 + डब्ल्यू 2 यू = 0

फॉर्म में एक समाधान है
यू \u003d ए कॉस (कुल्हाड़ी - बीटी), सी 2 ए 2 - बी 2 + डब्ल्यू 2 \u003d 0

ये साइनसॉइडल तरंगें हैं जो v . की गति से फैलती हैं
वी = बी/ए = वर्ग (सी 2 + डब्ल्यू 2 / ए 2)

लेकिन यह सी से अधिक है। शायद यह टैचियन के लिए समीकरण है? (नीचे अनुभाग देखें)। नहीं, यह द्रव्यमान वाले कण के लिए सामान्य सापेक्षतावादी समीकरण है।

विरोधाभास को खत्म करने के लिए, आपको "चरण वेग" के बीच अंतर करना होगा वी ph, और "समूह वेग" वीजीआर, और
वी पीएच वी जीआर = सी 2

तरंग के रूप में विलयन की आवृत्ति में परिक्षेपण हो सकता है। इस मामले में, तरंग पैकेट एक समूह वेग के साथ चलता है जो . से कम है सी. तरंग पैकेट का उपयोग करके, केवल समूह वेग पर ही सूचना प्रसारित की जा सकती है। एक तरंग पैकेट में तरंगें चरण वेग के साथ चलती हैं। चरण वेग FTL गति का एक और उदाहरण है जिसका उपयोग संचार के लिए नहीं किया जा सकता है।

6. सुपरल्यूमिनल आकाशगंगाएँ

7. सापेक्षवादी रॉकेट

पृथ्वी पर एक पर्यवेक्षक को एक अंतरिक्ष यान को गति से दूर जाते हुए देखने दें 0.8सीसापेक्षता के सिद्धांत के अनुसार, वह देखेगा कि अंतरिक्ष यान की घड़ी 5/3 गुना धीमी गति से चल रही है। यदि हम जहाज की दूरी को उड़ान के समय के अनुसार ऑनबोर्ड घड़ी के अनुसार विभाजित करते हैं, तो हमें गति मिलती है 4/3सी. पर्यवेक्षक ने निष्कर्ष निकाला है कि, अपनी ऑन-बोर्ड घड़ी का उपयोग करते हुए, जहाज का पायलट यह भी निर्धारित करेगा कि वह सुपरल्यूमिनल गति से उड़ रहा है। पायलट के दृष्टिकोण से, उसकी घड़ी सामान्य रूप से चल रही है, और तारे के बीच का स्थान 5/3 के कारक से सिकुड़ गया है। इसलिए, यह तारों के बीच ज्ञात दूरियों को तेजी से, गति से उड़ता है 4/3सी .

लेकिन यह अभी भी सुपरल्यूमिनल उड़ान नहीं है। आप संदर्भ के विभिन्न फ़्रेमों में परिभाषित दूरी और समय का उपयोग करके गति की गणना नहीं कर सकते।

8. गुरुत्वाकर्षण गति

कुछ इस बात पर जोर देते हैं कि गुरुत्वाकर्षण की गति बहुत तेज होती है सीया अनंत भी। देखें कि क्या गुरुत्वाकर्षण प्रकाश की गति से यात्रा करता है? और गुरुत्वाकर्षण विकिरण क्या है? गुरुत्वाकर्षण संबंधी गड़बड़ी और गुरुत्वाकर्षण तरंगें गति से फैलती हैं सी .

9. ईपीआर विरोधाभास

10. आभासी फोटोन

11. क्वांटम सुरंग प्रभाव

क्वांटम यांत्रिकी में, सुरंग प्रभाव एक कण को ​​​​एक बाधा को दूर करने की अनुमति देता है, भले ही इसकी ऊर्जा इसके लिए पर्याप्त न हो। इस तरह के अवरोध के माध्यम से सुरंग बनाने के समय की गणना करना संभव है। और यह प्रकाश के लिए आवश्यक दूरी से समान दूरी को गति से पार करने के लिए आवश्यक से कम हो सकता है सी. क्या इसका उपयोग प्रकाश से तेज संदेश भेजने के लिए किया जा सकता है?

क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स कहता है "नहीं!" फिर भी, एक प्रयोग किया गया था जिसमें सुरंग प्रभाव का उपयोग करके सूचना के अतिसूक्ष्म संचरण का प्रदर्शन किया गया था। 4.7 . की गति से 11.4 सेमी चौड़े बैरियर के माध्यम से सीमोजार्ट की फोर्टिएथ सिम्फनी प्रस्तुत की गई। इस प्रयोग की व्याख्या बहुत विवादास्पद है। अधिकांश भौतिकविदों का मानना ​​​​है कि सुरंग प्रभाव की मदद से संचारित करना असंभव है जानकारीप्रकाश से तेज़। यदि यह संभव था, तो उपकरण को संदर्भ के तेजी से बढ़ते फ्रेम में रखकर अतीत को संकेत क्यों न भेजें।

17. क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत

गुरुत्वाकर्षण के अपवाद के साथ, सभी देखी गई भौतिक घटनाएं "मानक मॉडल" के अनुरूप हैं। मानक मॉडल एक सापेक्षतावादी क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत है जो विद्युत चुम्बकीय और परमाणु बलों और सभी ज्ञात कणों की व्याख्या करता है। इस सिद्धांत में, भौतिक वेधशालाओं के अनुरूप ऑपरेटरों की कोई भी जोड़ी "कम्यूट" (यानी, इन ऑपरेटरों के क्रम को बदल सकती है) की घटनाओं के एक अंतरिक्ष-समान अंतराल से अलग हो जाती है। सिद्धांत रूप में, इसका तात्पर्य यह है कि मानक मॉडल में बल प्रकाश की तुलना में तेजी से यात्रा नहीं कर सकता है, और इसे अनंत ऊर्जा तर्क के बराबर क्वांटम क्षेत्र माना जा सकता है।

हालांकि, मानक मॉडल के क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत में कोई त्रुटिहीन कठोर प्रमाण नहीं हैं। किसी ने अभी तक यह सिद्ध भी नहीं किया है कि यह सिद्धांत आंतरिक रूप से सुसंगत है। सबसे अधिक संभावना है, ऐसा नहीं है। किसी भी मामले में, इस बात की कोई गारंटी नहीं है कि अभी तक अनदेखे कण या बल नहीं हैं जो सुपरल्यूमिनल मूवमेंट पर प्रतिबंध का पालन नहीं करते हैं। गुरुत्वाकर्षण और सामान्य सापेक्षता सहित इस सिद्धांत का कोई सामान्यीकरण भी नहीं है। क्वांटम गुरुत्व के क्षेत्र में काम करने वाले कई भौतिकविदों को संदेह है कि कार्य-कारण और स्थानीयता की सरल अवधारणाओं को सामान्यीकृत किया जाएगा। इस बात की कोई गारंटी नहीं है कि भविष्य में और अधिक पूर्ण सिद्धांत में प्रकाश की गति सीमित गति के अर्थ को बरकरार रखेगी।

18. दादाजी विरोधाभास

विशेष सापेक्षता में, संदर्भ के एक फ्रेम में प्रकाश की तुलना में तेजी से यात्रा करने वाला एक कण संदर्भ के दूसरे फ्रेम में समय पर वापस चला जाता है। एफटीएल यात्रा या सूचना प्रसारण से यात्रा करना या अतीत को संदेश भेजना संभव हो जाएगा। यदि ऐसी समय यात्रा संभव होती, तो आप समय में वापस जा सकते थे और अपने दादा को मारकर इतिहास की धारा को बदल सकते थे।

एफटीएल यात्रा की संभावना के खिलाफ यह एक बहुत मजबूत तर्क है। सच है, लगभग एक असंभव संभावना बनी हुई है कि कुछ सीमित सुपरल्यूमिनल यात्रा संभव है जो अतीत में लौटने की अनुमति नहीं देती है। या हो सकता है कि समय यात्रा संभव हो, लेकिन किसी सुसंगत तरीके से कार्य-कारण का उल्लंघन किया जाता है। यह सब बहुत असंभव है, लेकिन अगर हम एफटीएल पर चर्चा कर रहे हैं, तो नए विचारों के लिए तैयार रहना बेहतर है।

विपरीत भी सही है। यदि हम समय में वापस यात्रा कर सकते हैं, तो हम प्रकाश की गति को पार कर सकते हैं। आप समय पर वापस जा सकते हैं, कहीं कम गति से उड़ सकते हैं, और सामान्य तरीके से भेजे गए प्रकाश के आने से पहले वहां पहुंच सकते हैं। इस विषय पर विवरण के लिए समय यात्रा देखें।

FTL यात्रा के खुले प्रश्न

इस अंतिम खंड में, मैं संभावित तेज-से-प्रकाश यात्रा के बारे में कुछ गंभीर विचारों का वर्णन करूंगा। इन विषयों को अक्सर अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों में शामिल नहीं किया जाता है, क्योंकि वे उत्तर की तुलना में बहुत सारे नए प्रश्नों की तरह होते हैं। उन्हें यहां यह दिखाने के लिए शामिल किया गया है कि इस दिशा में गंभीर शोध किया जा रहा है। विषय का केवल संक्षिप्त परिचय दिया गया है। विवरण इंटरनेट पर पाया जा सकता है। जैसा कि इंटरनेट पर हर चीज के साथ होता है, उनकी आलोचना करें।

19. टैच्योन

टैक्योन काल्पनिक कण हैं जो स्थानीय रूप से प्रकाश की तुलना में तेजी से यात्रा करते हैं। ऐसा करने के लिए, उनके पास एक काल्पनिक द्रव्यमान मूल्य होना चाहिए। इस मामले में, टैचियन की ऊर्जा और गति वास्तविक मात्रा है। यह मानने का कोई कारण नहीं है कि सुपरल्यूमिनल कणों का पता नहीं लगाया जा सकता है। छाया और हाइलाइट प्रकाश की तुलना में तेजी से यात्रा कर सकते हैं और उनका पता लगाया जा सकता है।

अब तक, टैक्योन नहीं मिले हैं, और भौतिकविदों को उनके अस्तित्व पर संदेह है। ऐसे दावे थे कि ट्रिटियम के बीटा क्षय द्वारा उत्पादित न्यूट्रिनो के द्रव्यमान को मापने के लिए किए गए प्रयोगों में, न्यूट्रिनो टैक्योन थे। यह संदिग्ध है, लेकिन अभी तक निश्चित रूप से इसका खंडन नहीं किया गया है।

टैक्योन के सिद्धांत में समस्याएं हैं। संभावित रूप से कार्य-कारण का उल्लंघन करने के अलावा, टैक्योन भी निर्वात को अस्थिर बनाते हैं। इन कठिनाइयों को दरकिनार करना संभव हो सकता है, लेकिन तब भी हम संदेशों के अति-प्रकाशीय संचरण के लिए टैक्योन का उपयोग नहीं कर पाएंगे।

अधिकांश भौतिकविदों का मानना ​​​​है कि एक सिद्धांत में टैक्योन की उपस्थिति इस सिद्धांत के साथ कुछ समस्याओं का संकेत है। टैचियन का विचार जनता के बीच इतना लोकप्रिय है क्योंकि उनका अक्सर फंतासी साहित्य में उल्लेख किया जाता है। टैचियन देखें।

20. वर्महोल्स

वैश्विक FTL यात्रा का सबसे प्रसिद्ध तरीका "वर्महोल" का उपयोग है। वर्महोल ब्रह्मांड में एक बिंदु से दूसरे स्थान पर अंतरिक्ष-समय में एक भट्ठा है, जो आपको सामान्य पथ की तुलना में छेद के एक छोर से दूसरे छोर तक तेजी से पहुंचने की अनुमति देता है। वर्महोल का वर्णन सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत द्वारा किया जाता है। उन्हें बनाने के लिए, आपको स्पेस-टाइम की टोपोलॉजी को बदलना होगा। हो सकता है कि गुरुत्वाकर्षण के क्वांटम सिद्धांत के ढांचे के भीतर यह संभव हो जाए।

वर्महोल को खुला रखने के लिए, आपको अनिष्ट शक्तियों वाले स्थान की आवश्यकता होती है । C.W.Misner और K.S.Thorne ने नकारात्मक ऊर्जा पैदा करने के लिए बड़े पैमाने पर कासिमिर प्रभाव का उपयोग करने का प्रस्ताव रखा। Visser ने इसके लिए कॉस्मिक स्ट्रिंग्स का उपयोग करने का सुझाव दिया। ये बहुत ही सट्टा विचार हैं और संभव नहीं हो सकते हैं। हो सकता है कि नकारात्मक ऊर्जा के साथ विदेशी पदार्थ का आवश्यक रूप मौजूद न हो।

भले ही हम नासा के वैज्ञानिकों द्वारा सापेक्ष गति से चलने के लिए डिज़ाइन किए गए प्रोटोटाइप जहाजों का निर्माण कर सकें, और उन्हें आसमान में लॉन्च करने के लिए शक्ति का एक बड़ा स्रोत मिल जाए, हमारी यात्रा उतनी सुखद नहीं होगी जितनी हो सकती है। मिलेनियम फाल्कन से प्रकट होता है। यह तकनीक नहीं है जो हमें पड़ोसी सितारों तक उड़ने की क्षमता से अलग करती है, यह केवल कई शताब्दियों की बात है। समस्या यह है कि अगर यह एक आवास में बदल जाता है तो कितना खतरनाक स्थान है, और मानव शरीर वास्तव में कितना नाजुक हो सकता है।

अगर हम इंटरस्टेलर स्पेस में प्रकाश की गति (300,000 किमी / सेकंड) से आगे बढ़ना शुरू करते हैं, तो हम कुछ ही सेकंड में मर जाएंगे। इस तथ्य के बावजूद कि अंतरिक्ष में पदार्थ का घनत्व बहुत कम है, इस गति से प्रति घन सेंटीमीटर कुछ हाइड्रोजन परमाणु भी जहाज के धनुष में एक त्वरण के साथ दुर्घटनाग्रस्त हो जाएंगे जो कि पृथ्वी पर केवल लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर पर ही प्राप्त किया जा सकता है। इस वजह से, हमें प्रति सेकंड दस हजार सिवर्ट के बराबर विकिरण खुराक प्राप्त होगी। यह देखते हुए कि मनुष्यों के लिए घातक खुराक छह सीवर है, इस तरह के एक रेडियोधर्मी बीम जहाज को नुकसान पहुंचाएगा और बोर्ड पर सभी जीवन को नष्ट कर देगा।

"अगर हम अंतरिक्ष में प्रकाश की गति से आगे बढ़ना शुरू कर देते, तो हम कुछ ही सेकंड में मर जाते"

जॉन्स हॉपकिन्स विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों के शोध के अनुसार, कोई भी कवच ​​इस आयनकारी विकिरण से हमारी रक्षा नहीं कर सकता है। एक दस-सेंटीमीटर-मोटी एल्यूमीनियम बल्कहेड तब 1% से कम ऊर्जा को अवशोषित करेगा- और बल्कहेड्स को उतारने की संभावना को जोखिम में डाले बिना अनिश्चित काल तक बढ़ाया नहीं जा सकता है। हालांकि, रेडियोधर्मी हाइड्रोजन के अलावा, प्रकाश की गति से हमारे अंतरिक्ष यान को तारे के बीच की धूल के प्रभाव के कारण क्षरण से खतरा होगा। सबसे अच्छी स्थिति में, हमें प्रकाश की गति के 10% पर समझौता करना होगा, जिससे केवल निकटतम तारे - प्रॉक्सिमा सेंटॉरी तक पहुंचना मुश्किल हो जाएगा। 4.22 प्रकाश वर्ष की दूरी को देखते हुए ऐसी उड़ान में 40 साल लगेंगे - यानी एक अधूरा मानव जीवन।

ब्रह्मांडीय विकिरण अभी भी हमारे लिए एक दुर्गम बाधा बनी हुई है, हालांकि, अगर दूर के भविष्य में हम इसे दूर कर सकते हैं, तो प्रकाश की गति से यात्रा करना मनुष्य के लिए उपलब्ध सबसे अविश्वसनीय अनुभव होगा। इस गति से, समय धीमा हो जाएगा, और उम्र बढ़ने की प्रक्रिया बहुत लंबी हो जाएगी (आखिरकार, आईएसएस पर अंतरिक्ष यात्री भी पृथ्वी पर लोगों की तुलना में छह महीने में 0.007 सेकंड कम उम्र का प्रबंधन करते हैं)। ऐसी उड़ान के दौरान हमारा दृश्य क्षेत्र मुड़ा हुआ होता है, एक सुरंग में बदल जाता है। हम इस सुरंग के माध्यम से सफेद रंग की एक चमकदार चमक की ओर आगे बढ़ेंगे, सितारों का कोई निशान नहीं देख रहे हैं और हमारे पीछे सबसे गहरे, सबसे पूर्ण अंधकार की कल्पना कर सकते हैं।