RW Space

Некоторые истины о Вселенной кажутся абсолютными.

Энтропия течет в одну сторону. Гравитация отстой. И ничто не может превзойти скорость света.

Но особенность взаимодействия звуковых волн в воде, возможно, только что показала, как что-то может выглядеть.

По мнению двух исследователей, интерференция между волнами, движущимися по двум разным путям, может привести к тому, что их объединенный пик энергии появится раньше, чем пик волны, движущейся непосредственно от источника к приемнику.

Он работает под водой со звуком, а это означает, что, по крайней мере теоретически, он также может работать с волнами света в вакууме. И для этого даже не нужно нарушать физику.

«Мы доказываем, что скорость информации меньше или равна скорости света в вакууме, поэтому этот эффект не нарушает специальную теорию относительности», — пишут акустик Джон Л. Спайсбергер из Пенсильванского университета и океанограф Юджин Террей из Океанографического института Вудс-Хоул в статье, принятой к публикации в Physical Review E.

Исследование основано на более ранних работах по изучению того, как звук ведет себя под водой – и все начинается с китов.

Исследователи, изучающие китов, перекликающихся друг с другом в океане, могут отслеживать, где находится кит, записывая с помощью нескольких гидрофонов – по сути, время прибытия сигнала на каждый из них. гидрофон позволяет проводить триангуляцию сигнала.

Но Шписбергер и его коллеги обнаружили, что в некоторых ситуациях этот метод может привести к значительным ошибкам. В статье 2025 года они объяснили явление, которое могло бы объяснить почему.

Если кит находился достаточно близко к поверхности, часть звука его голоса доходила бы непосредственно до гидрофона, а часть отражалась бы от нижней части поверхности воды.

Если бы две волны перекрывались на гидрофоне, их интерференция смещала бы пик принятой волны, создавая впечатление, что она пришла позже – то есть с более низкой эффективной скоростью, чем только прямая волна.

Предыдущая работа показала, что интерференция может заставить звук двигаться медленнее – но когда Шписбергер начал рассматривать другие, более реалистичные формы импульса, он заметил нечто необычное.

При правильных условиях эффект может работать в противоположном направлении.

У вас есть импульс, распространяющийся напрямую, и импульс отражается от плоской поверхности. Если вы таким образом настроите время между ними, интерференция изменит форму объединенного импульса так, что пик будет отражен. достигает приемника раньше пика прямого импульса.

В ходе одного моделирования исследователи смоделировали звук, распространяющийся под водой со скоростью 1500 метров (4920 футов) в секунду.

Полученные пики энергии, как они обнаружили, могут распространяться со скоростью 1694,5 и 2782,5 метра в секунду – последняя из которых почти вдвое превышает скорость звука в моделировании.

Но вот в чем дело. Это явление, возможно, не ограничивается звуком. Исследователи утверждают, что оно должно работать и для света в вакууме.

«Наша гипотеза о том, что эффект прямого + отраженного пути существует для электромагнитных волн, обеспечивает механизм сверхсветового распространения, отличный от микроволнового туннелирования, квантового туннелирования и аномальной дисперсии», — пишут Шписбергер и Террей.

«Эти эффекты возникают на скоростях, превышающих скорость света в вакууме, но скорость информации меньше скорости света. свет в вакууме. Следовательно, мы выясняем, передает ли эффект прямого + отраженного пути информацию также со скоростью, меньшей скорости света в вакууме».

Теперь, согласно специальной теории относительности, информация не может превышать скорость света в вакууме. Но необходимо проводить различие между пиком энергии волны и информацией, которую она несет.

Чтобы проверить скорость информации, исследователи смоделировали передачу двух разных сигналов, представленных 1 и 0. До определенного момента, известного как время ноль, два сигнала идентичны; в нулевой момент времени источник переключается либо на 1, либо на 0, который затем распространяется к приемнику по прямому и отраженному пути.

Точка, в которой приемник может надежно определить, равен ли сигнал 1 или 0, отмечает точку, в которой новая информация успешно достигла пункта назначения.

И исследователи обнаружили, что эта информация не может распространяться быстрее, чем волна, несущая ее по Прямой путь может сдвинуть пик энергии вперед, но он не может создать информацию в приемнике до того, как эта информация отправится туда старым добрым способом.

По теме: Физики нашли нечто, что может двигаться быстрее света: тьма внутри него

Любопытно, однако, что хотя интерференция не могла вывести информацию за пределы скорости, она все же немного увеличила ее скорость.

Следующий шаг — это экспериментально попробуйте это — либо со звуком, либо со светом — и посмотрите, что произойдет.

«Если эффект прямого + отраженного пути возникнет для электромагнитных волн и если он приведет к сверхсветовым скоростям, это будет самый простой метод для достижения этого среди других сверхсветовых явлений», — пишут Шписбергер и Террей.

«Классические физические эффекты иногда отражаются в квантовой механике, и, возможно, стоит задуматься, имеет ли прямой + отраженный путь аналогии в квантовой механике. мире.»

Результаты исследования будут опубликованы в журнале Physical Review E.