Grupa nauczycieli i uczniów szkół średnich i wyższych transmitowała impulsy dźwiękowe szybciej niż podróże światła – przynajmniej według jednego rozumienia prędkości światła.
Wyniki są zgodne z teorią względności Einsteina, więc nie oczekuj, że te badania doprowadzą do powstania statków kosmicznych napędzanych dźwiękiem, które latają szybciej niż światło. Mimo to praca może pomóc w pobudzeniu badań, które zwiększają prędkość sygnałów elektrycznych i innych do większej niż wcześniej.
Standardową miarą prędkości światła jest światło poruszające się w próżni. Ta stała, znana jako c, wynosi około 300 000 mil na sekundę, czyli około milion razy więcej niż prędkość dźwięku w powietrzu. Zgodnie z pracą Einsteina materia i sygnały nie mogą podróżować szybciej niż c.
Nauka o PVC
Jednak fizyk William Robertson z Middle Tennessee State University w Murfreesboro wraz z liceum nauczyciel, dwóch studentów i dwóch licealistów, zdołali, w zależności od tego, jak na to spojrzeć, transmitować impulsy dźwiękowe szybciej niż c, używając niewiele więcej niż plastikowej rury wodociągowej i karty dźwiękowej komputera.
„Ten eksperyment jest naprawdę nauką podstawową” – powiedział Robertson LiveScience.
Kluczem do zrozumienia ich wyników, opublikowanym w Internecie 2 stycznia w czasopiśmie Applied Physics Letters, jest wyobrażenie sobie każdego puls dźwięku lub światła jako grupa zmieszanych fal. Puls ten wznosi się i opada wraz z energią w przestrzeni, ze szczytem siły pośrodku.
Robertson i jego koledzy przesyłali impulsy dźwiękowe z karty dźwiękowej przez pętlę wykonaną z rur wodociągowych z PVC i złączki ze sprzętu sklep. Ta pętla rozdzieliła się, a następnie ponownie połączyła drobne fale składające się na każdy impuls.
Doprowadziło to do dziwnego wyniku. Patrząc na impuls, który wszedł do rury, a następnie ją opuścił, zanim szczyt impulsu wchodzącego w ogóle dotarł do rury, szczyt impulsu wychodzącego już opuścił rurę.
Jeśli prędkości każdego z nich fal tworzących impuls dźwiękowy w tej konfiguracji jest branych razem, „prędkość grupowa” impulsu przekracza c.
„Uważam, że jest to pierwsza eksperymentalna demonstracja dźwięku poruszającego się szybciej niż światło, – powiedział Robertson. Wcześniejsze badania dowiodły, że możliwe jest przesyłanie impulsów elektrycznych, a nawet świetlnych o prędkościach grupowych przekraczających c.
Powszechna rzecz?
Robertson wyjaśnił, że ten szybszy od światła efekt akustyczny jest prawdopodobnie powszechny, ale niezauważalny.
„Filtr pętli, którego użyliśmy, rozdziela, a następnie ponownie łączy dźwięk wzdłuż dwóch ścieżek o różnej długości” – powiedział. „Takie zakłócenia typu„ split-path ”występują często w codziennym świecie.”
Na przykład: „Kiedy źródło dźwięku znajduje się w pobliżu twardej ściany, część dźwięku dociera do słuchacza bezpośrednio ze źródła, a część dźwięku pokonuje dłuższą ścieżkę, która odbija dźwięk od ściany. Dźwięki ponownie łączą się u słuchacza ”- powiedział Robertson. Jednak słabość sygnałów i fakt, że wszelkie wynikające z tego różnice w synchronizacji są bardzo niewielkie, „oznaczają, że nigdy nie bylibyśmy w stanie usłyszeć tego efektu”.
Żadna z pojedynczych fal tworzących impulsy dźwiękowe podróżował szybciej niż c. Innymi słowy, teoria względności Einsteina została zachowana. Oznacza to, że nie można na przykład wykrzyczeć wiadomości szybciej niż światło.
Jednak te badania mogą mieć zastosowania inżynieryjne. Robertson wyjaśnił, że chociaż nie jest możliwe przesyłanie informacji szybciej niż światło, wydaje się, że te techniki mogą umożliwić kierowanie wolniejszych od światła sygnałów w obwodach elektronicznych szybciej niż wcześniej. >
- Małe tajemnice życia
- Światło podróżuje wstecz i szybciej niż światło
- Naukowcy kwestionują podstawowe prawa natury
- Naukowcy majstrować Prędkość światła
- Największe popularne mity
W niezwiązanym wcześniej doświadczeniu Robert Boyd z University of Rochester zastosował podobne zasady, aby impulsy światła przemieszczały się do tyłu i szybciej niż c.
Zobacz grafikę lub animację
lub przeczytaj artykuł.
