Физики оправдали здравый смысл

Группа американских физиков подтвердила здравый смысл, показав, что причина не может опережать следствие. Проведенные ими опыты подтвердили, что недавний эксперимент, в которого свет двигался быстрее своей скорости в вакууме, не противоречит идее причинности, согласно которой следствие не может...

Группа американских физиков подтвердила здравый смысл, показав, что причина не может опережать следствие. Проведенные ими опыты подтвердили, что недавний эксперимент, в которого свет двигался быстрее своей скорости в вакууме, не противоречит идее причинности, согласно которой следствие происходит позже причины. Специальная теория относительности Эйнштейна постулирует, что скорость любого движения не может превышать скорость света в вакууме. Если что-нибудь опередит свет, это порождает возможность того, что событие произойдет прежде, чем возникнет его причина.

Три года назад были проведены эксперименты, в ходе которых свет в охлажденном газе из металлических атомов двигался со скоростью, большей скорости света в вакууме (300 000 км/с). Тогда большинство физиков не озаботилось проблемами относительности и причинности. Они утверждали, что это не повлияет на предельную скорость передачи информации.

Дело в том, что световой импульс представляет собой группу фотонов, движущуюся с разными скоростями. .Если часть фотонов движется со скоростью большей скорости света в вакууме, на импульс это не окажет никакого воздействия – он не сможет передать никакую информацию до тех пор, пока не прибудет основная масса фотонов (уже со скоростью света). Но что именно представляет собой скорость информации в таком импульсе? До сих пор физики пытались найти ответ на этот вопрос.

Некоторые утверждали, что скорость передачи информации будет совпадать со средней скоростью группы, и потому может превысить скорость света, нарушая причинность. Другие полагали, что скорость информации в любом случае будет меньше или равна скорости света.

Даниэль Готье из университета Дьюк и его коллеги нашли ответ на этот вопрос. Исследователи проанализировали, с какой скоростью может передаваться информация в среде, где скорость части фотонов значительно превышает скорость света. Ученые уточняют, что передача информации заключается не только в отправлении сигнала. Сигнал должен быть кодирован при отправке и расшифрован на другом конце.

Максимальная скорость передачи информации, утверждают исследователи, совпадает с самым ранним временем, когда будет замечено изменение сигнала, а его обнаружение занимает конечное время, зависящее от формы импульса и количества фонового шума.

Группа Готье обнаружила, что информация, кодированная в световом импульсе в газе из атомов калия (где свет движется быстрее) обнаруживается за более продолжительное время, чем в том же импульсе, путешествующем в вакууме со скоростью равной скорости света. Так что скорость информации никогда не превышает скорость света.