Možno prekročiť rýchlosť svetla?

Maximum svetelného impulzu vyslaného tímom amerických vedcov údajne vyletelo z experimentálneho boxu ešte skôr, než sa do neho dostalo. Teória relativity však porušená nebola.

Prestížny vedecký časopis Nature koncom júla nebývalým spôsobom rozčeril pokojné vody vedeckej publicistiky: odborníci z NEC Research Institute v Princetone na jeho stránkach informovali o pokuse, pri ktorom malo dôjsť k prekročeniu rýchlosti svetla.

Nezávislí vedci, ktorí sa k experimentu vyjadrovali, ho považujú za veľmi zaujímavý, v hodnotení sú však zdržanliví: výsledky rozhodne neznamenajú, že budeme niekedy cestovať rýchlejšie ako svetlo alebo sa dokonca pohybovať v čase. Výsledky pokusu možno navyše interpretovať rôznym spôsobom a podľa niektorých názorov k prekročeniu rýchlosti svetla vlastne vôbec nedošlo.

Ako vedecký experiment prebiehal? Aby svetlo urýchlili, vytvorili vedci prostredie so špeciálnymi optickými vlastnosťami. Použili pritom cézium laser a veľmi nízke teploty. Potom vyslali svetelný impulz trvajúci 3,7 milióntiny sekundy.

Došlo k zaujímavému javu: maximum impulzu opustilo experimentálne prostredie o 62 miliardtín sekundy skôr, než sa do neho vôbec dostalo. Svetlo teda cestovalo rýchlosťou 310-krát väčšou, než akou sa pohybovalo vo vákuu.

„Náš výsledok ukazuje, že všeobecne prijímané tvrdenie, podľa ktorého sa nič nemôže pohybovať rýchlejšie ako svetlo, nie je pravdivé,” zhodnotil experiment jeden z jeho tvorcov, vedúci tímu Lijun Wang. Existujúci limit – rýchlosť svetla vo vákuu – pre hmotné objekty síce platí, svetlo ho však podľa Wanga môže prekonať.

Príčinou javu bol podľa vedcov index lomu prostredia, v ktorom sa pokus odohral.

Podľa všeobecného pravidla nemôže svetlo v žiadnom prostredí s nenulovou hustotou dosiahnuť rýchlosť väčšiu, než je jeho rýchlosť vo vákuu. Pomer rýchlosti svetelných vĺn vo vákuu (necelých 300 000 km/s) k ich rýchlosti v danom prostredí sa nazýva index lomu. Napríklad pri skle je hodnota tohto indexu 1,5, svetlo v ňom preto cestuje rýchlosťou približne 200 000 km /s.

V akomkoľvek prostredí (okrem vákua) sa svetelné vlny nepohybujú všetky rovnako rýchlo. Konkrétna rýchlosť šírenia každej z nich totiž závisí od vlnovej dĺžky, teda farby. Tomu zodpovedá napr. aj ohyb na svetelnom hranole. Modrá cestuje sklom najpomalšie a je aj najviac odklonená. Červená je naopak najrýchlejšia.

Autori vedeckého experimentu dosiahli presne opačný efekt: modrá cestovala rýchlejšie ako červená. Mohlo za to prostredie s nezvyčajným indexom lomu.

Svetelný impulz použitý v pokuse sa skladal z vĺn mnohých frekvencií. Každá z nich potom s céziovými atómami reagovala takrečeno na svoju vlastnú päsť. Keď vlny prostredie opustili, opäť sa sformovali do impulzu. Ten však vyletel von oveľa skôr, než by sa stalo, pokiaľ by svetlo letelo vákuom.

Podľa niektorých odborníkov si môžeme predstaviť vyslaný impulz ako vlak vchádzajúci do tunelu. Polohu vlaku určíme podľa stredu vlakovej súpravy. Keď vidíme vchádzať stred vlaku do tunela, pozrieme sa , čo sa deje za tunelom. A vidíme, že čelo vlaku z neho už vyšlo.

Povieme, že sme pred prednými vozňami v tuneli pripojili ďalšie vagóny. Potom ešte nejaké tie vagóny odpojíme z konca súpravy. Nie je to síce pôvodná súprava, ale je to stále náš vlak. Stred „starej” súpravy tak mohol vojsť do tunela neskôr, než z neho vyšiel stred súpravy novej. Podobne to bolo aj v prípade svetelného impulzu: zjednodušene potom autori pokusu mohli povedať, že impulz opustil box skôr, než do neho vnikol.

Pokus amerických vedcov zdanlivo odporuje teórii relativity. Podľa princípu kauzality, ktorý v tejto teórii vyjadril Albert Einstein, totiž dôsledok nemôže predchádzať svoju vlastnú príčinu. Odporovalo by to napokon aj zdravému rozumu.

Podľa členov vedeckého tímu však k žiadnemu sporu s Einsteinom nedošlo. Jav, ktorý americkí vedci v pokuse využili, sa totiž nedá použiť na cestovanie časom ani na prenášanie informácií. Výsledok vychádza dokonca z rovníc, ktoré sú na princípe kauzality založené. Všetky efekty sú vysvetliteľné správaním sa vĺn.

Z teórie relativity nevyplýva, že nič nemôže byť rýchlejšie než oných magických približne 300 000 km/s, ktorými sa šíri svetlo vo vákuu.

Kritici experimentu obdivujú jeho technické prevedenie, majú však námietky k interpretácii výsledkov. Tá je podľa nich skreslená. Nie je vraj pravda, že svetelný impulz vyletel z experimentálneho boxu skôr, než sa do neho dostal. A nie je pravda ani to, že sa svetlo pohybovalo nadsvetelnou rýchlosťou. V oboch prípadoch vraj ide len dojem, ktorý dokáže vysvetliť matematika.

(kou)