TLDR: Nová práce ukazuje zvláštní trik s vlnami – energie v kombinovaném signálu může díky interferenci dorazit dřív, než by člověk čekal. Relativitu to ale neobchází. Studie tuna.

Všichni, co nejsme nesmrtelní, bychom si přáli nadsvětelný pohon! Fyzikální limitace vesmíru nám do této drobné naděje ale hážou vidle – šíření toho skutečně podstatného je totiž ve vesmíru omezeno rychlostí světla. Ačkoliv existují určité nápady, jak by to šlo obejít, vyžadují velmi specifické podmínky a jsou také vysoce spekulativní…

A právě taková je i nová studie, která k nadsvětelnému pohonu sice, žel Darwinovi, nedává úplně návod – ale ukazuje další zajímavou ochcávku, jak by příroda mohla limit světla zdánlivě obcházet…

„Jak může něco dorazit rychleji?“

Vědátoři vycházeli z podvodní akustiky. Když se zvuk od velryby šíří k hydrofonu přímo a zároveň odrazem od hladiny, obě vlny se mohou skládat. Interference pak posune vrchol přijaté energie dopředu nebo dozadu…

To je důležitý detail – neposouvá se celá zpráva jako balík z Alzy, který by najednou porušil fyziku. Posouvá se maximum vlnového balíku – tedy místo, kde se díky skládání vln naměří největší intenzita.

Když se dvě nebo více cest sejdou ve správné fázi, mohou se někde zesílit a jinde vyrušit. Výsledek pak může vypadat, jako by nejdůležitější část signálu dorazila dřív, než by člověk čekal podle přímé jednoduché cesty.

V simulaci zvuku ve vodě se energie někdy tvářila, že letí rychlostí 1694 nebo dokonce 2782 metrů za sekundu, zatímco samotný zvuk měl 1500 metrů za sekundu. To vypadá jako práce pro fyzikální policii – ale je to perfektně přípustné! Informace totiž stejně rychle cestovat nedokázala!

„Jak jako – informace?“

Podobné efekty nejsou úplně nové. Fyzici už dříve ukazovali, že skupinová rychlost nebo poloha vrcholu vlnového pulzu může být za zvláštních podmínek větší než rychlost světla, nekonečná, nebo dokonce záporná. Zní to jako fyzikální opilost, ale jde o geometrii a interferenci vln. Tvar signálu se může přeskupit tak, že maximum vyjde „dřív“, aniž by se nová informace skutečně teleportovala dopředu…

Přesto! Pro nasvětelné cestování je to naprd – autoři totiž také testovali, kdy příjemce opravdu pozná, jestli signál nese 1 nebo 0. A tam se ukázalo, že nová informace nepřekoná přímou cestu a tedy ani limit rychlosti světla!

To je celé kouzlo. Vlna máněkolik různých „rychlostí“. Fázová rychlost říká, jak rychle se pohybuje konkrétní hřeben vlny. Skupinová rychlost říká, jak rychle se pohybuje obálka nebo vrchol balíku. Energetická rychlost souvisí s tokem energie. Ale pro kauzalitu je klíčová rychlost informace – kdy se k příjemci dostane něco nového, co nemohl předem odhadnout.

A tahle část rychlostní limit dodržuje – pro informaci totiž potřebujete naměřit celou vlnu, nikoliv jen její vrchol…

„Tak to je ale pár vln ve vodě, kde je ta nadsvětelnost?“

Teoreticky by podobný efekt mohl fungovat i u elektromagnetických vln ve vakuu. Jasně, furt platí – světlo možná může vyčarovat optický trik, leč informace si dál musí pěkně kouzlit podle fyzikálních mantinelů vesmíru. Ale je to zajímavá fyzikální kuriozitka!

Nicméně, pro praktické nadsvětelné cestování to má asi stejný přínos jako ty jiné nápady na překonání limitu světla – které vyžadují negativní čas, materiály se zápornou váhou a podobné skopičiny, které umožňují, aby seděly vzorečky… Ale není jasné, jestli je možné jich dosáhnout i v reálu!

Prakticky to může být užitečné všude, kde pracujeme se signály v prostředí s odrazy, interferencí a více cestami – v akustice, sonarových systémech, komunikaci, optice nebo zpracování signálů. Pokud může interference posouvat vrchol energie, je dobré vědět, kdy měříme skutečný příchod informace a kdy jen efektní přeskupení vlnového tvaru…

Enterprise z toho tedy nesmrdí – ale třeba budeme mít jednou lepší wifinu, a to je skoro stejně tak dobré!

[Ladislav Loukota]

Vědátor vznikl jako spinoff spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd, dnes jej provozuje spolek Hyperion Media. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – kontaktní mail je [email protected]