조명보다 빠른 속도

Faster-than-light
다른 용도의 경우 빛의 속도보다 빠름(동음이의)을 참조하십시오.
빛보다 빠르게 움직이는 것이 특수상대성이론적 맥락에서 시간 여행을 함을 보여주는 스페이스 다이어그램

빛보다 빠른(FTL, 초자연 또는 초경) 여행과 통신은 빛의 속도(c)보다 빠른 물질 또는 정보의 추측 전파다.특수 상대성 이론은 정지 질량이 0인 입자(즉, 광자)만이 빛의 속도로 이동할 수 있으며, 그 어떤 것도 더 빨리 이동할 수 없다는 것을 암시한다.

속도가 빛의 속도(타키온)를 초과하는 입자들은 가설을 세워왔지만, 그들의 존재는 인과관계를 위반하고 시간 여행을 암시할 것이다.물리학자들의 일치된 의견은 그들이 존재하지 않는다는 것이다.반면에 "[1][2][3][4]어플렌트" 또는 "유효한" FTL은 비정상적으로 왜곡된 시간대의 영역으로 인해 빛이 정상("왜곡되지 않은") 시간보다 짧은 시간에 먼 위치에 물질이 도달하는 것을 허용할 수 있다는 가설에 따라 달라진다.

21세기를 기점으로,현재의과학 이론에 따르면, 물질은 국소적으로 왜곡된 스페이스타임 지역에 대해 빛보다 느린(잠수함 이동 항로 또는 서브루미날)속도로 이동해야 한다.겉보기 FTL은 일반 상대성 이론에 의해 제외되지 않는다. 그러나 겉보기 FTL의 물리적 타당성은 현재 추측적이다.명백한 FTL 제안의 예로는 Alcubierre 드라이브, Krasnikov 튜브, 통과 가능한 웜홀 및 양자 터널링이 있다.[5][6]

비정보의 초급행렬 여행

주요 기사:슈퍼루미날 운동

이 글의 맥락에서 FTL은 c보다 빠른 정보나 물질의 전송으로, 진공에서 빛의 속도와 동일한 상수로, 299,792,458m/s(미터의[7] 정의에 의한) 또는 초당 약 186,282.397마일이다.다음과 같은 이유로 빛보다 빠르게 여행하는 것과 완전히 같지는 않다.

  • 일부 프로세스는 c보다 빠르게 전파되지만 정보를 전달할 수는 없다(직접 다음 절의 예 참조).
  • 빛이 c/n(여기서 n은 굴절률)으로 이동하는 일부 물질에서 다른 입자는 c/n(그러나 c보다 여전히 느림)보다 더 빠르게 이동할 수 있어 Cherenkov 방사선으로 이어질 수 있다(아래 위상 속도 참조).

이 두 현상 모두 특수상대성이성을 위반하거나 인과관계에 문제를 일으키지 않으며, 따라서 여기서 설명한 바와 같이 FTL로서 적격하지 않다.

다음의 예에서 어떤 영향은 빛보다 빨리 이동하는 것처럼 보일 수 있지만, 빛보다 더 빨리 에너지나 정보를 전달하지 않기 때문에 특수한 상대성을 침해하지 않는다.

데일리 스카이 모션

지구에 묶인 관찰자를 위해 하늘의 물체는 하루 만에 지구 주위를 한 바퀴 도는 것을 완성한다.태양계 밖에서 가장 가까운 별인 프록시마 센타우리(Proxima Centauri)는 약 4광년 떨어져 있다.[8]프록시마 센타우리(Proxima Centauri)가 반지름 4광년의 원형 궤적으로 이동하고 있는 것으로 인식되는 이 기준 프레임에서, 원을 그리며 움직이는 물체의 림 속도는 반지름과 각 속도의 산물이기 때문에 c보다 여러 배나 큰 속도를 갖는다고 설명할 수 있다.[8]혜성과 같은 물체가 단순히 지구로부터의 거리가 다르기 때문에 수심으로부터 수심까지 속도를 변화시키는 것도 정지학적 관점에서도 가능하다.혜성은 1000AU 이상의 궤도를 가지고 있을 수 있다.[9]반지름이 1000AU인 원의 둘레는 1광일보다 크다.다시 말해, 그러한 거리에 있는 혜성은 정지체에서 초자연적인 것이고, 따라서 비침투적인 프레임이다.

옅은 반점 및 그림자

만약 레이저 빔이 먼 물체를 가로질러 쓸려간다면, 레이저 광선의 점은 c보다 큰 속도로 물체를 가로질러 쉽게 움직일 수 있다.[10]마찬가지로 먼 물체에 투영된 그림자도 c보다 빠르게 물체를 가로질러 이동하도록 만들 수 있다.[10]어떤 경우에도 빛은 c보다 선원에서 물체로 더 빨리 이동하지 않으며, 어떤 정보도 빛보다 더 빨리 이동하지 않는다.[10][11][12]

닫힘 속도

하나의 기준 프레임에서 움직이는 두 물체가 서로 더 가까워지는 속도를 상호 또는 닫힘 속도라고 한다.이는 기준 프레임과 관련하여 반대 방향으로 빛의 속도에 가까운 속도로 이동하는 두 입자의 경우처럼 빛의 속도의 두 배에 근접할 수 있다.

충돌기 유형의 입자 가속기의 반대쪽에서 빠르게 움직이는 두 개의 입자가 서로 접근한다고 상상해 보십시오.닫힘 속도는 두 입자 사이의 거리가 감소하는 속도일 것이다.가속기에 비해 정지해 있는 관찰자의 관점에서 이 속도는 빛의 속도의 2배에도 약간 못 미칠 것이다.

특수상대성이란 이것을 금지하지 않는다.그것은 다른 입자를 따라 여행하는 관찰자가 측정하듯이, 갈릴레이 상대성을 이용하여 입자 중 하나의 속도를 계산하는 것은 잘못되었음을 말해준다.즉, 특수상대성이란 그러한 상대 속도를 계산하기 위한 정확한 속도 추가 공식을 제공하는 것이다.

2v > c의 닫힘 속도에 해당하는 가속기 프레임에서 v와 -v로 이동하는 입자의 상대 속도를 계산하는 것이 유익하다. c 단위의 c, β = v/c:

적정속도

우주선이 지구로부터 1광년 떨어진 행성으로 고속으로 여행하는 경우(지구의 휴게 프레임으로 측정했을 때) 그 행성에 도달하는 데 걸리는 시간은 여행자의 시계에 의해 측정된 1년 미만일 수 있다(지구의 시계로 측정했을 때 항상 1년 이상일 것이다).지구 프레임에서 결정된 이동 거리를 여행자 시계에 의해 측정된 시간으로 나누어 얻은 값을 적정 속도 또는 적정 속도로 알려져 있다.적절한 속도가 단일 관성 프레임에서 측정한 속도를 나타내지 않기 때문에 적절한 속도 값에는 제한이 없다.여행자와 동시에 지구를 떠난 빛 신호는 항상 여행자보다 먼저 목적지에 도착하곤 했다.

지구로부터 가능한 거리

주요기사 : 일정한 가속을 이용한 우주여행

사람은 빛보다 더 빨리 여행하지 않을 수 있기 때문에, 여행자가 20세에서 60세 사이에 활동할 경우, 사람은 40광년 이상 지구로부터 결코 더 멀리 여행할 수 없다는 결론을 내릴 수도 있다.그러면 여행자는 지구로부터 20~40광년 이내에 존재하는 극소수의 항성계통 이상에 도달할 수 없을 것이다.이것은 잘못된 결론이다: 시간 확장으로 인해 여행자는 40년 동안 수천 광년을 여행할 수 있다.우주선이 일정한 1g(자신의 기준의 변화 틀에서)로 가속한다면, 354일 후에 빛의 속도(지구상 관찰자의 경우)로 약간 속도에 도달하게 되고, 시간 확장은 태양계의 기준계로부터 볼 수 있는 수천 년의 지구로 여행자의 수명을 증가시키겠지만, 여행자의 수(su)는, 여행자의 수(su)를 증가시킨다.허약한 수명은 그렇게 바뀌지 않을 것이다.만약 그때 그들이 지구로 돌아온다면, 그 여행자는 수천 년 후에 지구에 도착할 것이다.그들의 이동속도는 지구로부터 초자연적인 것으로 관찰되지 않았을 것이다. 여행자의 관점에서도 그렇게 보이지 않을 것이다. 그러나 여행자는 대신에 그들의 이동방향에서 우주의 긴 수축현상을 경험했을 것이다.여행자가 항로를 역전시킨 후에, 지구는 여행자보다 훨씬 더 많은 시간을 경험하는 것처럼 보일 것이다.따라서 여행자의 (일반적인) 좌표 속도는 c를 초과할 수 없지만, 그들의 적절한 속도나 지구의 기준점에서 이동한 거리는 적절한 시간으로 나눈 값보다 훨씬 클 수 있다.이것은 무우들이 그들의 반감기(휴식 중)의 c배보다 훨씬 더 멀리 여행하는 것에 대한 통계적 연구에서 나타난다.[13]

위상 속도가 c보다 높음

전자파의 위상 속도는 매체를 통해 이동할 때 일상적으로 빛의 진공 속도인 c를 초과할 수 있다.예를 들어 X선 주파수에서 대부분의 안경에서 이러한 현상이 발생한다.[14]단, 파형의 위상 속도는 그 주파수에서 파형의 이론적 단일 주파수(순수 단색) 성분의 전파 속도에 해당한다.그러한 파동 성분은 진폭의 범위와 일정한 진폭의 범위(그렇지 않으면 진실로 단색적이지 않음)가 무한해야 하므로 어떤 정보도 전달할 수 없다.[15]따라서 c 이상의 위상 속도는 c 이상의 속도를 가진 신호의 전파를 의미하지 않는다.[16]

그룹 속도 c 이상

어떤 상황에서는 파형의 그룹 속도도 c를 초과할 수 있다.[17][18]그러한 경우, 일반적으로 강도의 빠른 감쇠를 수반하는 동시에, 맥박의 외피 최대는 c 이상의 속도로 이동할 수 있다.단, 이러한 상황도 펄스 최대치를 신호와 연관시키고자 할 수 있지만 c 이상의 속도로 신호의 전파를 의미하지는 않는다.[19]맥박의 도착에 관한 정보는 펄스 최대치가 도달하기 전에 얻을 수 있기 때문에 후자의 연관성이 오해의 소지가 있는 것으로 나타났다.예를 들어 어떤 메커니즘이 맥박의 최대값과 뒤의 모든 것을 강하게 감쇠시키면서 맥박의 선두 부분의 완전한 전달을 허용한다면, 맥박의 최대치는 시간 내에 효과적으로 전진하는 반면, 맥박에 관한 정보는 이 효과 없이 c보다 더 빨리 오지 않는다.[20]그러나 그룹 속도는 진공 상태의 가우스 빔의 일부 부분(감쇠 없음)에서 c를 초과할 수 있다.회절은 맥박의 정점이 더 빨리 전파되도록 하는 반면, 전체적인 힘은 그렇지 않다.[21]

유니버설 확장

우주의 역사 - 중력파는 빅뱅 직후 빛의 속도보다 빠른 팽창인 우주 인플레이션에서 비롯된다는 가설이 있다.[22][23][24]

우주의 팽창은 이러한 은하들의 속도를 계산하기 위해 적절한 거리와 우주적 시간을 사용한다면 먼 은하계가 빛의 속도보다 더 빨리 우리에게서 물러나게 한다.그러나 일반 상대성 이론에서 속도는 국소 개념이기 때문에, 혼합 좌표를 사용하여 계산된 속도는 국소적으로 계산된 속도와 단순한 관계가 없다.[25] (우주론에서 '속도'의 상이한 개념에 대한 논의는 코모빙과 적절한 거리를 참조)상대속도가 빛의 속도를 지나 증가될 수 없다는 규칙과 같이 특수상대성이성의 상대속도에 적용되는 규칙은, 은하 사이의 "공간확장"이라는 관점에서 자주 설명되는, 공전 좌표의 상대속도에 적용되지 않는다.이 성장률이 인플레 시대 때 절정에 달했던 것으로 두번째의 아주 작은 일부인에 우주가 빠르게 요인을 통해 약 1020년의로 확대될 수 있는 빅뱅(모델들은 기간은 빅뱅 후 10−36초경 10−33초에 갔었을 것을 알 수 있), 후에 열렸던 것으로 생각한다고 생각한다.1030.[26]

망원경에는 적색 이동 번호가 1.4 이상인 많은 은하가 보인다.이 모든 것들은 현재 빛의 속도보다 더 큰 속도로 우리로부터 멀어져 가고 있다.허블 파라미터는 시간이 지날수록 감소하기 때문에 빛보다 빠르게 우리에게서 멀어지는 은하가 결국 우리에게 도달하는 신호를 방출하는 경우가 실제로 있을 수 있다.[27][28][29]

때문에 우주의 팽창을 가속하는 불이 들어오고 어떤 지점에 도달하지 대부분의 은하계 결국 우주의 지평선의 그 지점을 지나 방출하는 빛은 무한한 future,[30]에서 우리를 달성할 수 있게 하지 않는 형식을 건널 것으로 예상된다는"특이 운동 속도"을 향해 us하고팽창 속도를 우리로부터 멀리 떨어지게 한다(이 두 가지 개념의 속도는 코모빙과 적절한 거리에서도 논의된다).#적절한 거리의 사용).이 우주적 사건 지평선까지의 현재 거리는 약 160억 광년인데, 만약 사건이 160억 광년 미만이라면 현재 일어나고 있는 어떤 사건으로부터의 신호가 결국 미래에 우리에게 도달할 수 있을 것이지만, 그 사건이 160억 광년 이상 떨어져 있다면 그 신호는 결코 우리에게 도달하지 못할 것이라는 것을 의미한다.[28]

천문 관측

겉보기 초선 운동은 많은 무선 은하, 블레이저, 퀘이사, 그리고 최근에는 마이크로콰사에서도 관찰된다.그 효과는 마틴 리스(Martin Rees[clarification needed])에 의해 관측되기 전에 예측되었으며, 속도 계산이 그렇지 않다고 가정할 때,[31] 물체가 관찰자의 방향으로 부분적으로 이동함에 따른 착시 현상으로 설명할 수 있다.그 현상은 특수상대성이론과 모순되지 않는다.보정된 계산은 이러한 물체가 빛의 속도에 가까운 속도를 가지고 있다는 것을 보여준다(우리의 기준 프레임에 상대적인).그것들은 많은 양의 질량이 빛의 속도에 가깝게 움직이는 첫 번째 예들이다.[32]지구에 묶인 실험실은 소수의 기초 입자를 그러한 속도로 가속시킬 수 있었을 뿐이다.

양자역학

양자 얽힘과 같은 양자역학의 어떤 현상은 빛보다 더 빠른 정보 통신을 허용하는 피상적인 인상을 줄 수도 있다.무통신 정리에 따르면, 이러한 현상들은 진정한 통신을 허용하지 않는다; 그들은 단지 서로 다른 위치에 있는 두 명의 관찰자가 같은 시스템을 동시에 보게 할 뿐, 어느 한쪽이 보는 것을 통제할 수 있는 어떤 방법도 없다.파동함수 붕괴는 양자 해독의 인식론이라고 볼 수 있으며, 이는 결국 시스템과 그 모든 환경의 파동함수의 기초적인 국지적 시간 진화의 효과에 지나지 않는다.기저 동작은 국소 인과관계를 위반하거나 FTL 통신을 허용하지 않기 때문에, 실제든 외관상이든 파장 기능의 추가 효과는 붕괴되지 않는다는 것을 따른다.

불확실성 원리는 개별 광자가 진공 상태에서도 c보다 다소 빠른(또는 느린) 속도로 단거리를 이동할 수 있음을 암시한다. 이러한 가능성은 입자 상호작용을 위해 파인만 도표를 열거할 때 반드시 고려되어야 한다.[33]그러나 2011년에는 하나의 광자가 c보다 더 빨리 이동하지 않을 수 있다는 것을 보여주었다.[34]양자역학에서 가상 입자는 빛보다 더 빨리 이동할 수 있으며, 이러한 현상은 (양자 용어로 가상 입자로 매개되는) 정적장 효과가 빛보다 더 빨리 이동할 수 있다는 사실과 관련이 있다(위의 정적장 섹션 참조).그러나 거시적으로 이러한 변동은 평균적이기 때문에 광자는 긴 거리(즉, 수분이 아닌 거리)에 걸쳐 직선으로 이동하며 평균적으로 빛의 속도로 이동한다.따라서 이는 초자연적 정보전송의 가능성을 의미하지는 않는다.

광학에서 빛의 속도보다 빠른 전송에 대한 실험의 대중 매체에는 다양한 보고가 있었다 - 가장 흔히 양자 튜닝 현상의 맥락에서 말이다.일반적으로 그러한 보고서는 빛의 진공 속도보다 더 빠른 위상 속도나 그룹 속도를 다룬다.[35][36]단, 위에서 설명한 바와 같이, 초음속 위상속도는 정보의 빛보다 빠른 전송을 위해 사용할 수 없다.[37][38]

하트만 효과

주요 기사:하트만 효과

하트만 효과는 터널링 시간이 큰 장벽에 대해 일정한 경향이 있는 장벽을 통한 터널링 효과다.[39][40]예를 들어, 이것은 두 프리즘 사이의 차이일 수 있다.프리즘이 닿으면 빛이 곧장 통과하지만 틈이 생기면 빛이 굴절된다.광자가 굴절 경로를 따라가지 않고 틈새로 터널을 통과할 확률은 0이 아니다.프리즘 사이의 큰 간격의 경우 튜닝 시간은 상수에 접근하여 광자가 초루름 속도로 교차한 것으로 보인다.[41]

그러나, 하르트만 효과는 실제로 c보다 빠른 신호를 전송하여 상대성 위반에 사용될 수 없다. 왜냐하면 튜닝 시간은 "반발파가 전파되지 않기 때문에 속도에 연계되어서는 안 되기 때문이다."[42]하트만 효과에서 발생하는 반사파는 중력과 전자성에 대해 위의 절에서 언급된 바와 같이 가상 입자와 제안되지 않는 정전기장에 기인한다.

카시미르 효과

주요 기사:카시미르 효과

물리학에서 카시미르-폴더 힘은 물체들 사이의 중간 공간에서 진공 에너지가 공명하여 분리된 물체들 사이에서 발휘되는 물리적인 힘이다.이것은 때때로 효과의 강도를 계산하는 가능한 한 가지 방법의 수학적 형태 때문에 물체와 상호작용하는 가상 입자의 관점에서 설명된다.힘의 강도는 거리에 따라 빠르게 떨어지기 때문에 물체 사이의 거리가 극히 작을 때만 측정할 수 있다.그 효과는 정적장 효과를 매개하는 가상 입자에 기인하기 때문에 위에서 논의한 정적장에 대한 코멘트를 받게 된다.

EPR 역설

주요 기사: EPR 역설

EPR 역설은 1981년과 1982년 알랭 양상이 양면 실험에서 처음으로 실험적으로 실현한 알버트 아인슈타인, 보리스 포돌스키, 네이선 로젠의 유명한 사상실험을 말한다.이 실험에서, 뒤얽힌 쌍의 양자 시스템 중 하나의 상태를 측정하면 다른 시스템(멀리 있을 수 있음)이 보완적 상태에서 측정되도록 순간적으로 강제하는 것으로 보인다.그러나, 어떤 정보도 이런 식으로 전달될 수 없다; 그 측정이 실제로 다른 양자 시스템에 영향을 미치는지에 대한 답은 어떤 양자역학 해석에 가입하느냐에 따라 내려온다.

니콜라스 기신이 1997년에 수행한 실험은 10킬로미터 이상 떨어져 있는 입자 사이의 국소 양자 상관 관계를 입증했다.[43]그러나 앞서 언급한 바와 같이 얽힘에서 보이는 비 국부적 상관관계는 실제로 빛보다 더 빨리 고전적 정보를 전송하기 위해 사용될 수 없기 때문에 상대적 인과관계가 보존된다.동전을 던질 두 번째 사람은 항상 첫 번째 사람이 보는 것과는 정반대의 모습을 보게 되지만 둘 다 그들이 첫 번째 사람이었는지 두 번째 사람이었는지를 고전적으로 소통하지 않고 알 수 있는 방법은 없다.자세한 내용은 No-communication 정리를 참조하십시오.2008년 니콜라스 기신과 그의 동료들에 의해서도 행해진 양자물리학 실험은 어떤 가설의 비 국부적 은닉 변수 이론에서 양자 비 국부적 연결의 속도(아인슈타인이 "거리에서의 무시무시한 행동"이라고 부른 것)가 적어도 빛의 속도의 1만 배라는 것을 알아냈다.[44]

지연선택양자지우개

주요 기사:지연선택 양자 지우개

지연선택 양자 지우개는 이중 슬릿 실험을 통해 광자가 통과된 후 간섭의 관측(또는 그렇지 않음)이 첫 번째 광자와 얽힌 두 번째 광자의 관측 조건에 따라 달라지는 EPR 역설의 버전이다.이 실험의 특징은 두번째 광자를 관찰하는 첫번째 photon,[45]의 인상은 간섭 무늬가 생길 수 있는 것은 그 나중에 광자"소급"의 측정 여부 이전의 광자 쇼 간섭이나지 않는지를 결정을 미칠 수 있으므로 관찰보다 나중에 일어날 수 있다.에모든 쌍의 두 멤버의 측정을 상호 연관시켜 볼 수 있으며, 따라서 두 광자를 모두 측정할 때까지 관찰할 수 없으며, 슬릿을 통과하는 광자만 관찰하는 실험자는 FTL 또는 역인시 방식으로 다른 광자에 대한 정보를 얻지 못한다.[46][47]

초음파 통신

주요 기사:빛보다 빠른 통신

상대성 이론에 따르면, 빛보다 빠른 의사소통은 시간 여행과 동등하다.우리가 진공(또는 진공에 가까운)에서 빛의 속도로 측정하는 것은 사실 기본적인 물리적 상수 c이다.즉, 모든 관성 및 비침투 관측자의 좌표 속도에 대해서는 상대 속도에 관계없이 진공에서 c로 이동하는 광자와 같은 질량 입자를 항상 측정한다.이 결과는 서로 다른 프레임에서 시간과 속도의 측정은 더 이상 단순히 일정한 이동에 의해 관련되지 않고 대신에 푸앵카레 변환에 의해 관련된다는 것을 의미한다.이러한 변환은 다음과 같은 중요한 의미를 갖는다.

  • 거대한 입자의 상대론적 운동량은 빛의 속도에서 물체가 무한한 운동량을 가질 수 있도록 속도에 따라 증가할 것이다.
  • 0이 아닌 정지 질량의 물체를 c로 가속하려면 어떤 유한한 가속도를 가진 무한의 시간이 필요하며, 또는 유한한 시간 동안 무한의 가속이 필요할 것이다.
  • 어느 쪽이든 그러한 가속은 무한한 에너지를 필요로 한다.
  • 하위 조명 상대 운동을 가진 일부 관측자들은 공간과 같은 간격에 의해 분리된 어떤 두 사건 중 어떤 것이 먼저 일어나는지에 대해 의견이 다를 것이다.[48]즉, 빛보다 빠른 여행은 다른 어떤, 똑같이 유효한 기준 프레임에서 시간 역방향으로 이동하는 것으로 보이거나 현재 관측되지 않은 척도로 로렌츠 위반 가능성에 대한 추측 가설을 가정할 필요가 있다([49]예:[citation needed] 플랑크 척도).따라서 "진정한" FTL을 허용하는 어떤 이론도 시간 여행과 관련된 모든 역설에 대처해야 하며,[50] 그렇지 않으면 로렌츠 불변성을 열역학 통계적 성격의 대칭으로 가정해야 한다(현재 관측되지 않은 척도로 깨진 대칭성을 정의한다).
  • 특수상대성이론에서 빛의 좌표 속도는 관성 프레임에서만 c가 보장된다. 비 삽입 프레임에서는 좌표 속도가 c와 다를 수 있다.[51]일반적으로 상대성 곡선의 블랙 홀은"관성"는 개체 더 빨리 c보다 여행한 세계적인 좌표계를 사용하는 것이 가능하지만, 어떤 지점의 굽은 블랙 홀의 지역 동네가 되c이 frame,[52]기지에서"지역 관성계"과 빛의 지역 속도를 정의할 수 있는 큰 지역에 대한 좌표계.hm이 지역 근교를 통해 이동하는 확실한 물체는 항상 지역 관성 프레임에서 c 이하의 속도를 가진다.

정당화

Casimir 진공 및 양자 튜닝

특수 상대성 이론은 진공에서 빛의 속도가 관성 프레임에서 불변한다고 가정한다.즉 일정한 속도로 움직이는 어떤 기준 프레임에서도 동일할 것이다.방정식은 빛의 속도에 대한 특정 값을 지정하지 않으며, 이는 길이의 고정 단위에 대해 실험적으로 결정된 수량이다.1983년부터 빛의 속도를 이용하여 길이의 SI 단위(미터)를 규정하였다.

실험적인 결정은 진공 상태에서 이루어졌다.그러나 우리가 아는 진공만이 존재할 수 있는 유일한 진공상태는 아니다.진공에는 단순히 진공 에너지라고 불리는 그것과 관련된 에너지가 있는데, 이것은 특정한 경우에 바뀔 수도 있다.[53]진공에너지를 낮출 때 빛 자체는 표준값 c보다 빨리 갈 것으로 예측돼 왔다.이것은 Scharnhorst 효과라고 알려져 있다.그러한 진공상태는 원자 직경에 가까운 간격으로 완벽히 매끄러운 두 개의 금속판을 조립함으로써 만들어질 수 있다.그것은 카시미르 진공상태라고 불린다.계산은 빛이 그러한 진공에서 미세한 양만큼 더 빨리 갈 것임을 암시한다: 1마이크로미터 떨어져 있는 두 판 사이를 이동하는 광자는 10분의36 1 정도만 광자의 속도를 증가시킬 것이다.[54]이에 따라 아직까지 예측에 대한 실험적인 검증은 이뤄지지 않고 있다.최근 분석에서는[55] 판의 휴식 프레임이 FTL 신호 전달을 위한 "선호 프레임"을 정의하기 때문에 판 한 세트로 정보를 역방향으로 전송하는 데 샤른호르스트 효과를 사용할 수 없다고 주장했다.그러나, 여러 쌍의 판이 서로 상대적으로 움직이면서, 저자들은 그들이 "인자적 위반의 총체적 부재를 보장할 수 있는" 논거가 없다고 언급했고, 가상 입자의 피드백 루프가 "통제할 수 없는 특이점"을 만들 것이라는 호킹의 추측 연대기 보호 추측을 불러 일으켰다.모든 잠재적 타임머신의 경계에 있는 "신형화된 양자 응력 에너지"에서, 따라서 완전하게 분석하기 위해 양자 중력 이론이 필요할 것이다.다른 저자들은 c보다 빠른 신호의 가능성을 보여주는 듯한 샬너스트의 초기 분석에는 부정확할 수 있는 근사치가 포함되어 있어서 이 효과가 실제로 신호 속도를 높일 수 있을지는 전혀 명확하지 않다고 주장한다.[56]

쾰른 대학의 물리학자인 귄터 님츠와 알폰스 스탈호펜은 광자를 빛의 속도보다 빠르게 전송함으로써 상대성을 실험적으로 침해했다고 주장한다.[41]그들은 상대적으로 낮은 에너지 패킷인 마이크로파 광자가 최대 1m 간격으로 이동했던 프리즘 쌍 사이를 "즉시" 이동하는 실험을 수행했다고 말한다.그들의 실험은 "발광 모드"라고 알려진 광학적 현상을 포함했고, 그들은 발광 모드는 가상의 파동 번호를 가지기 때문에 양자 튜닝에 대한 "수학적 유추"를 나타낸다고 주장한다.[41]님츠는 또한 "발광 모드는 맥스웰 방정식으로 충분히 설명할 수 없으며 양자 역학을 고려해야 한다"[57]고 주장했다.허버트 G와 같은 다른 과학자들. 윈풀과 로버트 헬링은 사실 님츠의 실험에 양자 기계적인 것은 없으며, 그 결과는 고전적인 전자석의 방정식(맥스웰의 방정식)으로 충분히 예측할 수 있다고 주장해 왔다.[58][59]

님츠는 뉴사이언티스트 잡지에 "당분간, 내가 알고 있는 특수 상대성 위반은 이것뿐"이라고 말했다.그러나 다른 물리학자들은 이 현상이 정보가 빛보다 빨리 전달되는 것을 허용하지 않는다고 말한다.캐나다 토론토 대학의 양자 광학 전문가인 Aephraim Steinberg는 시카고에서 뉴욕으로 가는 열차의 비유로, 그러나 도중에 각 역에서 꼬리로부터 기차차를 떨어뜨려서, 끊임없이 줄어드는 메인 열차의 중심이 각 정류장에서 전진하는 것이다; 이렇게 하여, 열차의 중심부의 속력은 각 정류장에서 전진하는 것이다.개별 차량의 속도를 초과한다.[60]

윈풀은 열차 비유는 초루마 터널링 속도에 대한 "재충전 논쟁"의 변종이라고 주장하지만, 그는 이 주장이 실제로 실험이나 시뮬레이션에 의해 뒷받침되지 않는다고 말하는데, 이는 실제로 전달된 맥박이 입사 맥박과 같은 길이와 형태를 가지고 있다는 것을 보여준다.[58]대신, Winful은 터널링의 그룹 지연이 실제로 맥박의 전달 시간이 아니라(그 스펙트럼이 터널링을 허용할 만큼 좁기 위해서는 공간 길이가 장벽 길이보다 커야 한다) 장벽 내부에서 형성되는 스탠딩 파동에 저장된 에너지의 수명이라고 주장한다.장벽에 저장된 에너지가 파괴적 간섭으로 인해 같은 길이의 장벽 없는 지역에 저장된 에너지보다 적기 때문에 장벽 지역을 탈출하기 위한 에너지 집단의 지연은 자유 공간에 있을 때보다 짧다는 것이 윈풀의 설명이다.[61][62]

아인슈타인의 인과관계가 그의 실험에 의해 침해된다는 님츠의 주장을 반박하는 논문을 다수 저자가 발표해 왔으며, 양자 터널링이 인과관계를 위반한다고 생각되지 않는 이유를 논하는 논문이 문헌에 많이 있다.[63]

나중에 Eckle 외 연구진에 의해 입자 터널링은 실제로 제로 실시간에 발생한다고 주장되었다.[64]이들의 테스트에는 전자 터널링 작업이 포함되었는데, 여기서 그룹은 터널링 시간에 대한 상대론적 예측이 500~600초(초당 1조분의 1초−18)가 되어야 한다고 주장했다.측정할 수 있는 것은 시험 정확도의 한계인 24초밖에 되지 않았다.그러나 다시 말하지만, 다른 물리학자들은 입자가 장벽 안에서 비정상적으로 짧은 시간을 보내는 터널링 실험은 사실 상대성 이론과 완전히 호환된다고 믿고 있다. 그러나 설명에 파장 패킷의 재조립이나 다른 효과에 대해서는 의견이 분분하지만 말이다.[61][62][65]

상대성 포기(절대성)

특수 상대성에 대한 강한 경험적 지지 때문에, 그것에 대한 어떠한 수정도 반드시 상당히 미묘하고 측정하기 어려운 것이어야 한다.가장 잘 알려진 시도는 플랑크 길이도 모든 참조 프레임에서 동일하다는 것을 전제로 하는 이중 특수 상대성이며, 조반니 아멜리노-카멜리아, 조앙 마귀이조의 작품과 관련이 있다.[66][67]우주의 결합 질량에 의해 관성이 생성된다고 주장하는 추측 이론(예를 들어 마하의 원리)이 있는데, 이는 우주의 나머지 프레임이 자연 법칙의 전통적인 측정에 의해 선호될 수 있음을 암시한다.만약 확인된다면, 이것은 특수상대성이론이 더 일반적인 이론에 대한 근사치라는 것을 의미하지만, 관련 비교는 (정의적으로) 관측 가능한 우주 밖에 있을 것이기 때문에, 이 가설을 시험하기 위한 (구성이 훨씬 덜한) 실험을 상상하기 어렵다.이런 어려움에도 불구하고 이런 실험이 제안되었다.[68]

스페이스 왜곡

특수상대성이론은 물체가 광속보다 큰 상대속도를 갖는 것을 금지하고 있으며, 일반상대성이론은 국부적 의미에서 특수상대성이성으로 감소하지만(곡률성이 무시될 정도의 스팩타임의 작은 영역에서는), 일반상대성이론은 멀리 있는 물체들 사이의 공간이 그렇게 확장되도록 허용하고 있다.빛의 속도를 능가하는 "광속"이며, 오늘날 우리와 약 140억 광년 이상 떨어져 있는 은하는 빛보다 빠른 불황 속도를 가지고 있다고 생각된다.[69]미겔 알쿠비에레는 빛 빔이 밖으로 이동하는 것보다 훨씬 빨리 거품이 먼 목적지에 도달할 수 있다는 결과로 거품 앞쪽의 공간이 급속히 수축하고 뒤쪽의 공간이 급속하게 팽창하는 '워프 버블'에 배를 둘러싸는 워프 드라이브(warp drive)를 만드는 것이 가능할 것이라고 이론화했다.버블을 옆으로 향하게 하지만, 버블 안에 있는 물체가 없이 빛보다 더 빠르게 국지적으로 이동한다.[70]그러나 알쿠비에르 드라이브에 대해 제기된 몇 가지 반대는 실제로 어떤 실용적인 방법으로든 그것을 사용할 가능성을 배제하는 것으로 보인다.일반상대성이 예측하는 또 다른 가능성은 통과 가능한 웜홀로, 이것은 우주에서 임의로 먼 지점들 사이에 지름길을 만들 수 있다.알쿠비에르 드라이브와 마찬가지로 웜홀을 통해 이동하는 여행객들은 웜홀을 따라 이동하는 빛보다 국소적으로 더 빨리 이동하지는 못하지만, 웜홀 밖에서 이동하는 빛보다 목적지에 더 빨리 도달할 수 있을 것이다(그리고 출발지로 돌아갈 수 있을 것이다).

베일러대 교수 겸 학생인 제럴드 클리버와 리처드 오부시는 에너지가 극히 많은 우주선을 중심으로 끈 이론의 여분의 공간적 차원을 조작하면 우주선이 빛의 속도보다 더 빨리 이동하게 할 수 있는 '버블'이 생성될 것이라는 이론을 세웠다.이 거품을 만들기 위해 물리학자들은 10번째 공간 차원을 조작하는 것이 세 가지 큰 공간 차원 즉 높이, 폭, 길이에서 암흑 에너지를 변화시킬 것이라고 믿는다.클리버는 긍정적인 암흑에너지가 현재 시간이 흐를수록 우주의 팽창 속도를 빠르게 하는 원인이 되고 있다고 말했다.[71]

로렌츠 대칭 위반

주요 기사:로렌츠 위반 및 표준 모델 확장에 대한 최신 검색

로렌츠 대칭이 침해될 수 있는 가능성은 지난 20년 동안, 특히 이러한 가능한 위반을 기술하는 현실적인 유효장 이론, 이른바 표준-모델 확장법의 개발 이후, 심각하게 고려되었다.[72][73][74]이 일반적인 틀은 초고속 에너지 우주선 실험과[75] 중력, 전자, 양성자, 중성자, 중성자, 중력자, 중력자, 중력자, 광자 등에 대한 광범위한 실험에 의한 실험 검색을 가능하게 했다.[76]회전과 부스트 불변성의 파괴는 이론에 방향의존성은 물론 로렌츠-폭발 중성미자 진동과 서로 다른 입자종의 분산관계의 수정 등 새로운 효과를 도입하는 파격적인 에너지 의존을 야기하며, 이는 자연적으로 입자를 빛보다 빠르게 움직일 수 있게 할 수 있다..

깨진 로런츠 대칭을 이루는 모델에서 그 대칭은 여전히 물리학의 가장 중요한 법칙에 내장되어 있지만, 로런츠 invariance[77]의 빅뱅 직후에 그 자발적인 좌우 대칭을 파괴하는 다르게 그들의 심정에 따라 행동하는 입자를 유발하는 우주 전역에서"유물 분야"을 떠났을 것이라고 있다.LOCUS의 복수그러나 로렌츠 대칭이 보다 근본적인 방법으로 깨지는 모델도 있다.[78]만약 로렌츠 대칭이 플랑크 척도나 다른 어떤 근본적인 척도에서 근본적인 대칭이 중단될 수 있다면, 빛의 속도와 다른 임계 속도를 가진 입자들이 물질의 궁극적인 성분이 될 수 있다고 생각할 수 있다.

로렌츠 대칭 위반의 현재 모델에서는 현상학적 매개변수가 에너지에 의존할 것으로 예상된다.따라서 널리 인정된 바와 [79][80]같이 기존의 낮은 에너지 한계는 고에너지 현상에 적용할 수 없지만, 높은 에너지에서 로렌츠 위반에 대한 많은 검색은 표준-모델 확장을 사용하여 수행되었다.[76]로렌츠 대칭 위반은 근본적인 척도에 가까워질수록 더욱 거세질 것으로 보인다.

물리진공의 초유체 이론

주요 기사:초유체 진공 이론

이 접근법에서 물리적 진공은 본질적으로 관계없는 양자 초유체로 간주되는 반면 로렌츠 대칭은 자연의 정확한 대칭이 아니라 초유체 배경의 작은 변동에 대해서만 유효한 대략적인 설명이다.[81]접근법의 틀 안에서 물리적 진공을 양자 보세 액체로 추측하는 이론이 제안되었는데, 이 이론은 지상 상태 파동 기능이 로그 슈뢰딩거 방정식으로 설명된다.상대론적 중력 상호작용은 소-암페어 집단 흥분 모드로[82] 발생하는 반면 상대론적 기본 입자는 낮은 모멘텀a의 한계에서 입자 유사 모드로 설명될 수 있는 것으로 나타났다.[83]중요한 사실은 매우 높은 속도에서 입자 유사 모드의 동작이 상대론적 모드와 구별된다는 것이다. - 그것들은 유한한 에너지에서 빛의 제한 속도에 도달할 수 있다. 또한, 움직이는 물체가 상상의 질량을 가질 필요 없이 빛보다 빠른 전파도 가능하다.[84][85]

FTL 중성미자 비행 결과

MINOS 실험

주요기사: MINOS

2007년 MINOS 협업은 3 GeV 중성미자의 비행 시간을 측정한 결과 빛의 속도를 1.8-시그마 유의미하게 초과했다고 보고했다.[86]그러나 그러한 측정은 통계적으로 빛의 속도로 이동하는 중성미자와 일치하는 것으로 간주되었다.[87]2012년 프로젝트용 검출기가 업그레이드된 후, MINOS는 초기 결과를 수정하여 빛의 속도와 일치함을 발견했다.추가 측정이 실시될 예정이다.[88]

OPERA 중성미자 이상 현상

주요 기사:경량보다 빠른 중성미자 이상 현상

9월 22일 2011년은 OPERA 공동 작업에서 preprint[89], 730킬로미터 떨어지는 CERN스위스 제네바 근처에서(454마일)은 그랑 사소 국립 연구소 이탈리아에 있는 빛의 속도보다 2.48×10−5(약 1에는 40,000명의), 6.0-sig과 통계의 상대적인 양으로 여행 보낸 17살에서 28GeVmuon 중성미자의 검출을 시사했다.엄마 signiformance[90]2011년 11월 17일, OPERA 과학자들의 두 번째 후속 실험이 그들의 초기 결과를 확인했다.[91][92]그러나 과학자들은 이러한 실험의 결과에 대해 회의적이었으며, 그 의의는 논쟁의 여지가 있었다.[93]2012년 3월, ICARUS 협업을 통해 CERN에서 Gran Sasso 국립 연구소로 가는 중성미자의 이동 시간을 감지하여 빛의 속도와 구별할 수 없는 OPERO 결과를 장비로 재현하지 못했다.[94]나중에 OPRA 팀은 원래 신뢰 구간을 훨씬 벗어난 오류를 발생시킨 두 가지 장비 설정의 결함을 보고했다. 하나는 잘못 부착된 광섬유 케이블이며, 이는 분명 빛보다 빠른 측정의 원인이었으며, 시계 오실레이터는 너무 빨리 똑딱거리는 것이었다.[95]

타키온스

주요 기사:타키온

특수 상대성에서는 물체를 빛의 속도로 가속하거나, 거대한 물체가 빛의 속도로 움직이는 것은 불가능하다.그러나, 항상 빛보다 빠르게 움직이는 물체가 존재할 수도 있다.이 성질을 가진 가상의 기초 입자를 타키온 또는 타키온 입자라고 부른다.이들을 계량화하려는 시도는 빛보다 빠른 입자를 생성하지 못했고, 대신 이들의 존재가 불안정을 초래한다는 것을 보여주었다.[96][97]

다양한 이론가들은 중성미자가 빈맥 성질을 가지고 있을 수 있다고 제안했지만,[98][99][100][101] 다른 사람들은 그 가능성에 대해 이의를 제기했다.[102]

일반상대성

일반 상대성 이론은 특수 상대성 이론 후에 중력과 같은 개념을 포함시키기 위해 개발되었다.그것은 어떤 물체도 우연 관찰자의 기준 프레임에서 빛의 속도로 가속할 수 없다는 원칙을 유지한다.[citation needed]그러나 그것은 멀리 있는 관찰자의 관점에서 물체가 빛보다 더 빨리 움직일 수 있도록 하는 공간에서의 왜곡을 허용한다.[citation needed]그러한 왜곡 중 하나는 알쿠비에르 드라이브인데, 알쿠비에르 드라이브로, 물체를 동반한 틈새에 파문을 일으킨다고 생각할 수 있다.또 다른 가능한 시스템은 마치 지름길로 가는 것처럼 두 개의 먼 곳을 연결하는 웜홀이다.두 왜곡 모두 고도로 국부화된 공간 영역에서 매우 강한 곡선을 만들어야 하며 그 중력장은 엄청날 것이다.불안정한 자연에 대항하고, 왜곡이 그들 자신의 '무게'에 무너지는 것을 막기 위해서는 가상의 이국적인 물질이나 부정적인 에너지를 도입할 필요가 있을 것이다.

일반 상대성 또한 빛보다 빠른 여행의 어떤 수단도 시간 여행에 사용될 수 있다는 것을 인식한다.이것은 인과관계에 문제를 일으킨다.많은 물리학자들은 위의 현상들이 불가능하며 미래의 중력 이론들이 그것들을 금지할 것이라고 믿는다.한 이론은 안정적인 웜홀이 가능하지만, 인과관계를 위반하기 위해 웜홀의 네트워크를 이용하려는 어떠한 시도도 그 붕괴를 초래한다고 말한다.[citation needed]끈 이론에서 Eric G. Gimon과 Petr Hořava는 초대칭 5차원 괴델 우주에서 일반 상대성에 대한 양자 교정은 인과관계를 위반하는 폐쇄 시간 곡선으로 스팩타임의 영역을 효과적으로 차단한다고 주장해왔다[103].특히 양자 이론에서는 닫힌 시간 곡선이 모든 점을 통과했지만 튜브에 의해 경계가 되는 내부 영역에는 완전한 곡선이 존재하지 않는 방식으로 스팩타임을 절단하는 얼룩진 슈퍼튜브가 존재한다.

소설과 대중문화에서

참고 항목: 공상 과학 소설의 우주 여행

FTL 여행은 공상과학 소설에서 흔히 볼 수 있는 여행이다.[104]

참고 항목

기본 페이지:범주:경량보다 빠른 여행 및 범주:빛보다 빠른 통신

메모들

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참조

외부 링크