Что быстрее света в нашем мире? Часть II

Один из ключевых парадоксов нашей Вселенной, тесно завязанный на сверхсветовые скорости - это разбегание галактик.

Из-за расширения Вселенной астрономические объекты удаляются друг от друга. Согласно закону Хаббла, удалённые галактики, находящиеся на достаточно большом расстоянии друг от  друга, удаляются друг от друга со скоростью, превышающей скорость света. Хотя их локальная скорость не превышает скорости света, скорость взаимного разбегания даже локально неподвижных удалённых объектов может превышать скорость света. Возраст Вселенной оценивается в примерно четырнадцать миллиардов лет, но отдалённость некоторых астрономических объектов достигает двухсот миллиардов световых лет. Обычно этот парадокс обходят в общей теории относительности, запрещая распространять систему отсчёта на космологические расстояния. Расширение Вселенной невозможно использовать для ускорения межзвёздных путешествий. Также оно не позволяет нарушать принцип причинности в общей теории относительности и передавать информацию со скоростью больше скорости света.

А вот пример из квантовой теории.

В соответствеии с принципом неопределённости Гейзенберга, движущаяся с субсветовой скоростью частица с некоторой вероятностью может быть обнаружена в любой точке на некотором интервале вдоль направления движения. Это означает, что наблюдаемая скорость частицы может варьировать в некоторых пределах и даже превышать скорость света. Это явление можно объяснить также обнаружением виртуальной частицы несколько впереди распространяющейся частицы и последующей аннигиляцией её виртуального партнёра и первоначальной частицы. Любопытно, что именно этот мысленный эксперимент натолкнул Поля Дирака на мысль о существовании античастиц. Явление носит вероятностный характер и не может быть использовано для передачи информации со сверхсветовой скоростью.

И завершим мы эту тему очень интересным примером из одной из самых модных на сей день областей физики. Речь идет об эффекте Казимира и энергии вакуума. (Подробнее об эффекте Казимира читайте в статье на сайте Фестиваля науки)

Скорость волн зависит от свойств среды, в которой они распространяются. Специальная теория относительности утверждает, что разогнать массивное тело до скорости, превышающей скорость света в вакууме невозможно. В то же время теория не постулирует какое-то конкретное значение для скорости света. Она измеряется экспериментальным путём и может различаться в зависимости от свойств вакуума. Для вакуума, энергия которого меньше энергии обычного физического вакуума, скорость света теоретически должна быть выше. Одним из примеров такого вакуума является вакуум Казимира, возникающий в тонких щелях и капиллярах размером (диаметром) до десятка нанометров (примерно в сто раз больше размеров типичного атома). Этот эффект можно также объяснить уменьшением количества виртуальных частиц в вакууме Казимира, которые подобно частицам сплошной среды замедляют распространение света. Вычисления, сделанные Шарнхорстом, говорят о превышении скорости света в вакууме Казимира по сравнению с обычным вакуумом на 1/10²⁴ для щели шириной 1 нм. Превышение скорости света в вакууме Казимира по сравнению со скоростью света в обычном вакууме экспериментально пока не подверждено из-за черезвычайной сложности измерения данного эффекта.