La liste récente des 10 meilleures histoires de Space Magazine de 2010 comprenait l'histoire plus rapide que les pulsars légers découverts - qui, à la lecture, a clairement montré que le phénomène étudié n'était pas exactement en mouvement plus rapide que la lumière.
Quoi qu'il en soit, cela m'a incité à rechercher différentes façons de générer un mouvement supraluminique apparent, en partie pour me rassurer que le fond n'était pas tombé hors de la physique de la relativité et en partie pour voir si ces choses pouvaient être expliquées de manière adéquate en anglais simple. Voici…
1) Illusions de cause à effet
L'histoire de pulsar plus rapide que la lumière concerne essentiellement des booms de lumière hypothétiques - qui sont un peu comme des booms soniques, où ce n'est pas le boom sonore, mais la source sonore, qui dépasse la vitesse du son - de sorte que les impulsions sonores individuelles fusionnent pour former un onde de choc unique se déplaçant à la vitesse du son.
Maintenant, si quelque chose comme ça se produit vraiment avec la lumière des pulsars reste un sujet de débat, mais l'un des partisans du modèle a démontré l'effet dans un laboratoire - voir ce blog de Scientific American.
Ce que vous faites est d'arranger une ligne d'ampoules qui sont déclenchées indépendamment. Il est assez facile de les faire tirer en séquence - d'abord 1, puis 2, puis 3 etc. - et vous pouvez continuer à réduire le délai entre chaque tir jusqu'à ce que vous ayez une situation où l'ampoule 2 se déclenche après l'ampoule 1 en moins de temps que la lumière devrait parcourir la distance entre les ampoules 1 et 2. C'est juste un truc vraiment - il n'y a pas de lien de causalité entre les ampoules qui s'allument - mais il semble qu'une séquence d'actions (d'abord 1, puis 2, puis 3, etc.) se soit déplacée plus rapide que la lumière à travers la rangée d'ampoules. Cette illusion est un exemple de mouvement supraluminique apparent.
Il existe une gamme de scénarios possibles pour expliquer pourquoi une onde mexicaine superluminale de rayonnement synchrotron pourrait émaner de différentes sources ponctuelles autour d'une étoile à neutrons en rotation rapide dans un champ magnétique intense. Tant que les émanations de ces sources ponctuelles ne sont pas liées de manière causale, ce résultat ne viole pas la physique de la relativité.
2) Rendre la lumière plus rapide que la lumière
Vous pouvez produire un mouvement supraluminique apparent de la lumière elle-même en manipulant sa longueur d'onde. Si nous considérons un photon comme un paquet d'ondes, ce paquet d'ondes peut être étiré linéairement de sorte que le bord d'attaque de l'onde arrive plus rapidement à sa destination, car il est poussé en avant du reste de l'onde - ce qui signifie qu'il se déplace plus rapidement que la lumière .
Cependant, la nature physique du «bord d'attaque d'un paquet d'onde» n'est pas claire. Le paquet d'onde entier équivaut à un photon - et le bord d'attaque du paquet d'onde étiré ne peut pas transporter d'informations importantes. En effet, en étant étiré et atténué, il peut devenir impossible de le distinguer du bruit de fond.
De plus, cette astuce nécessite que la lumière se déplace à travers un milieu réfringent, pas un vide. Si vous aimez les détails techniques, vous pouvez rendre la vitesse de phase ou la vitesse de groupe plus rapide que c (la vitesse de la lumière dans le vide) - mais pas la vitesse du signal. Dans tous les cas, puisque l'information (ou le photon en tant qu'unité complète) ne se déplace pas plus vite que la lumière, la physique de la relativité n'est pas violée.
3) Sortir des médias de gain
Vous pouvez imiter un mouvement supraluminique plus dramatique à travers un milieu de gain où le bord d'attaque d'une impulsion lumineuse stimule l'émission d'une nouvelle impulsion à l'extrémité du milieu de gain - comme si une impulsion lumineuse frappe une extrémité du berceau de Newton et une nouvelle impulsion est projeté de l'autre côté. Si vous souhaitez voir une configuration de laboratoire, essayez ici. Bien que la lumière semble sauter l'espace superluminalement, en fait, c'est une nouvelle impulsion lumineuse émergeant à l'autre extrémité - et se déplaçant toujours à la vitesse de la lumière standard.
4) L'illusion de jet relativiste
Si une galaxie active, comme M87, pousse un jet de plasma surchauffé se déplaçant à une vitesse proche de celle de la lumière - et que le jet est à peu près aligné avec votre ligne de vue depuis la Terre - vous pouvez être trompé en pensant que son contenu se déplace plus rapidement que la lumière.
Si ce jet a une longueur de 5 000 années-lumière, il devrait falloir au moins 5 000 ans pour que quoi que ce soit à l'intérieur de celui-ci franchisse cette distance de 5 000 années-lumière. Un photon émis par une particule de matériau de jet au point A près du début du jet prendra réellement 5 000 ans pour vous atteindre. Mais en attendant, la particule de matériau de jet continue de se déplacer vers vous presque aussi vite que ce photon. Donc, lorsque la particule émet un autre photon au point B, un point près de la pointe du jet - ce deuxième photon atteindra votre œil en beaucoup moins de 5000 ans après le premier photon, à partir du point A. Cela vous donnera l'impression que le particule a traversé 5 000 années-lumière des points A à B en beaucoup moins de 5 000 ans. Mais ce n'est qu'une illusion d'optique - la physique de la relativité reste intacte.
5) Mouvement supraluminique inconnaissable
Il est tout à fait possible que des objets au-delà de l'horizon de l'univers observable s'éloignent de notre position plus rapidement que la vitesse de la lumière - en raison de l'expansion cumulative de l'univers, ce qui fait que les galaxies éloignées semblent s'éloigner plus rapidement que les galaxies proches. Mais comme la lumière d'objets hypothétiques au-delà de l'horizon observable n'atteindra jamais la Terre, leur existence est inconnaissable par l'observation directe de la Terre - et ne représente pas une violation de la physique de la relativité.
Et enfin, la notion d'inflation cosmique précoce n'est pas aussi inconnaissable que théorique, ce qui implique également une expansion de l'espace-temps plutôt qu'un mouvement dans l'espace-temps - donc pas de violation là non plus.
D'autres choses…
Je ne suis pas sûr que ce qui précède soit une liste exhaustive et j'ai délibérément laissé de côté d'autres propositions théoriques telles que l'intrication quantique et la commande de chaîne d'Alcubierre. L'un ou l'autre, si réel, violerait sans doute la physique de la relativité - il faudrait donc peut-être l'envisager avec un niveau de scepticisme plus élevé.
