A lista recente das 10 melhores histórias de 2010 da Space Magazine incluiu a história Mais rápido que os pulsares leves descobertos - que, em leituras posteriores, deixaram claro que o fenômeno em estudo não era exatamente comovente mais rápido que a luz.
De qualquer forma, isso me levou a procurar maneiras diferentes pelas quais o movimento superluminal aparente poderia ser gerado, em parte para me assegurar de que o fundo não havia caído da física da relatividade e em parte para ver se essas coisas poderiam ser adequadamente explicadas em inglês simples. Aqui vai ...
1) Causa e efeito de ilusões
A história do pulsar mais rápido que a luz refere-se essencialmente a explosões de luz hipotéticas - que são um pouco como as explosões sônicas, onde não é a explosão sônica, mas a fonte de som que excede a velocidade do som - de modo que os pulsos de som individuais se fundem para formar um única onda de choque se movendo na velocidade do som.
Agora, se algo assim realmente acontece com a luz dos pulsares permanece um ponto de debate, mas um dos proponentes do modelo demonstrou o efeito em um laboratório - veja esta publicação no blog da Scientific American.
O que você faz é organizar uma linha de lâmpadas que são acionadas independentemente. É fácil fazê-los disparar em sequência - primeiro 1, depois 2, depois 3 etc. - e você pode continuar reduzindo o atraso de tempo entre cada disparo, até ter uma situação em que a lâmpada 2 dispara após a lâmpada 1 em menos tempo do que a luz precisaria percorrer a distância entre as lâmpadas 1 e 2. Na verdade, é apenas um truque - não há conexão causal entre as lâmpadas disparando - mas parece que uma sequência de ações (primeiro 1, depois 2, depois 3 etc.) se moveu mais rápido que a luz através da fileira de lâmpadas. Essa ilusão é um exemplo de movimento superluminal aparente.
Existem vários cenários possíveis para explicar por que uma onda superluminal mexicana de radiação síncrotron pode emanar de diferentes fontes pontuais em torno de uma estrela de nêutrons em rápida rotação dentro de um intenso campo magnético. Enquanto as emanações dessas fontes pontuais não estiverem causalmente conectadas, esse resultado não viola a física da relatividade.
2) Tornar a luz mais rápida que a luz
Você pode produzir um aparente movimento superluminal da luz manipulando seu comprimento de onda. Se considerarmos um fóton como um pacote de onda, esse pacote de onda pode ser estendido linearmente para que a borda principal da onda chegue ao seu destino mais rapidamente, pois é empurrada para a frente do restante da onda - o que significa que viaja mais rápido que a luz .
No entanto, a natureza física da "borda principal de um pacote de ondas" não é clara. Todo o pacote de ondas é equivalente a um fóton - e a borda principal do pacote de ondas esticadas não pode levar nenhuma informação significativa. De fato, ao ser esticado e atenuado, pode se tornar indistinguível do ruído de fundo.
Além disso, esse truque exige que a luz se mova através de um meio de refração, não de um vácuo. Se você gosta de detalhes técnicos, pode tornar a velocidade da fase ou a velocidade do grupo mais rápida que c (a velocidade da luz no vácuo) - mas não a velocidade do sinal. De qualquer forma, como a informação (ou o fóton como uma unidade completa) não se move mais rápido que a luz, a física da relatividade não é violada.
3) Dar um chute na mídia de ganho
Você pode imitar um movimento superluminal mais dramático através de um meio de ganho em que a borda principal de um pulso de luz estimula a emissão de um novo pulso na extremidade oposta do meio de ganho - como se um pulso de luz atingisse uma extremidade do berço de Newton e um novo pulso é projetado para fora do outro lado. Se você quiser ver uma configuração de laboratório, tente aqui. Embora a luz pareça saltar superluminalmente, na verdade, é um novo pulso de luz emergindo na outra extremidade - e ainda apenas se movendo na velocidade da luz padrão.
4) A ilusão de jato relativista
Se uma galáxia ativa, como a M87, está empurrando um jato de plasma superaquecido, movendo-se quase à velocidade da luz - e o jato está alinhado aproximadamente com a sua linha de visão da Terra - você pode se enganar ao pensar que seu conteúdo está se movendo mais rapidamente que a luz.
Se esse jato tiver 5.000 anos-luz, deve levar pelo menos 5.000 anos para que qualquer coisa nele atravesse essa distância de 5.000 anos-luz. Um fóton emitido por uma partícula de material de jato no ponto A próximo ao início do jato realmente levará 5.000 anos para chegar até você. Entretanto, enquanto isso, a partícula do material do jato continua se movendo em sua direção quase tão rápido quanto o fóton. Portanto, quando a partícula emite outro fóton no ponto B, um ponto próximo à ponta do jato - esse segundo fóton alcançará seu olho em muito menos de 5.000 anos após o primeiro fóton, do ponto A. Isso dará a impressão de que o partícula cruzou 5.000 anos-luz dos pontos A a B em muito menos de 5.000 anos. Mas é apenas uma ilusão de ótica - a física da relatividade permanece imaculada.
5) Movimento superluminal incognoscível
É perfeitamente possível que objetos além do horizonte do universo observável estejam se afastando da nossa posição mais rapidamente do que a velocidade da luz - como consequência da expansão cumulativa do universo, o que faz as galáxias distantes parecerem se afastar mais rápido do que as galáxias próximas. Mas como a luz de objetos hipotéticos além do horizonte observável nunca chegará à Terra, sua existência é incognoscível pela observação direta da Terra - e não representa uma violação da física da relatividade.
E, por fim, não tão incognoscível quanto teórica é a noção de inflação cósmica inicial, que também envolve uma expansão do espaço-tempo em vez de movimento dentro do espaço-tempo - portanto, também não há violação.
Outras coisas…
Não tenho certeza de que a lista acima seja exaustiva e, deliberadamente, deixei de lado outras propostas teóricas, como o entrelaçamento quântico e o mecanismo de dobra de Alcubierre. Qualquer um destes, se real, violaria indiscutivelmente a física da relatividade - então talvez precise ser considerado com um nível mais alto de ceticismo.
