Fénysebességnél gyorsabb hullámterjedés

Annakidején, amikor Feynman Mai Fizika című köteteit olvasgattam, elsőre meglepett az állítás, hogy bár adott egy maximális sebesség – a fénysebesség, c – aminél gyorsabban semmi sem terjedhet (még az információ sem), mégis lehetséges hogy egy hullám sebessége nagyobb legyen, mint c. Most kikerestem, a törésmutatóval, diszperzióval foglalkozó résznél írja konkrétan ezt:

„ (...) Lehetséges ez? Lehetséges. Annak ellenére, hogy azt mondjuk, nem küldhetünk jeleket a fénysebességnél nagyobb sebességgel, igaz az is, hogy az anyagok törésmutatója bizonyos frekvenciák esetén nagyobb, illetve kisebb is lehet, mint 1. Utóbbi csak azt jelenti, hogy a fényszóródás okozta fáziseltolódás pozitív és negatív is lehet. Meg lehet azonban mutatni, hogy a jel továbbításához tartozó sebesség a törésmutatónak nem csupán egyetlen, hanem igen-igen sok frekvencián vett értékétől függ. A törésmutató csak azt mutatja meg, hogy mekkora a hullámhegyek (maximumpontok) sebessége. De egy hullám maximuma önmagában még nem jel. A hibátlan hullámnak, amely mindenféle modulációtól mentes, vagyis végtelenségig ismétlődő szabályos hullámzás, nincs „kezdete”, más szóval nem lehet időjelek küldésére használni. (…) ”

Nyilván, amikor jelet továbbítunk és a hordozót egy hullámként képzeljük el, akkor a rajta továbbítandó jel egyfajta átmeneti, tranziens jelenség, és ennek kell(ene) a fénynél gyorsabban haladnia. Ha van valamiféle sebességkorlátozásunk, akkor erre kell vonatkoznia, ez a „tényleges” művelet. A hullámjelenséget magát csupán hordozóként vagy a folyamatok következményeként értelmezhetjük. Ha pusztán a hullámjelenséget vizsgáljuk, az megtéveszthet minket.

Feynman magyarázata az „igen-igen sok” frekvencia törésmutatójával kapcsolatban hullámtermészet szempontjából szabja meg a korlátait a jelátvitel sebességének, viszont ennél könnyebben is beláthatjuk, hogy a hullámjelenségek vizsgálata milyen csalfa eredményre vezethet.

Fénysebességnél gyorsabb jelenségeket ugyanis könnyű előállítani. Annyira egyszerű, hogy akár az ősi egyiptomiak is képesek lehettek volna rá, ha nem megalomán módon piramisokat építettek volna, hanem kísérleteztek volna egy kicsit.

Tegyük fel, hogy mi vagyunk valamelyik fáraó és hullámtani modellezést szeretnénk végrehajtani, ezért megkérjük kedves rabszolgaseregünket, hogy álljanak egyvonalba. Egyszerű motivációs technikával, korbácsoltatással biztosan rávehetjük őket, hogy együttműködjenek.

Ha már egyvonalba állt a pár kilométer hosszú sor, akkor adjunk mindenkinek a kezébe egy-egy csillogó atomórát, amiket pontosan szinkronizáltunk.

Mondjuk meg nekik, hogy amikor a másodpercmutató a nullához ér, akkor emeljék fel a karjukat (és vele az órát), amikor pedig a harmincashoz, tegyék le a kezüket.

És most csaljunk.

Ne teljesen pontosra állítsuk az órákat, hanem úgy, hogy az egymás után elhelyezkedőknek mindig egy kicsi késése legyen.

Igen, pontosan úgy, hogy ha az utasításnak megfelelően felemelik a kezüket, akkor ne egyszerre, hanem haladó hullám módjára egymás után lendüljenek magasba a kezek és velük a csillogó atomórák.

Könnyen belátható, hogy az ilyen előkészített helyzetekben előállhat olyan szituáció, hogy úgy tűnhet: a fénysebességnél is gyorsabb hullámjelenség jött létre. Az anyagokban terjedő hullámok remek táptalajai az ilyen csalfán előkészített helyzeteknek.

Alternatív link 

Folytatás >>>