“ثغرة” غريبة يمكن أن تسمح للطاقة بالتحرك بسرعة أكبر من سرعة الضوء

بعض الحقائق عن الكون تبدو مطلقة.

يتدفق الإنتروبيا في اتجاه واحد. الجاذبية تمتص. ولا شيء يمكن تفوق سرعة الضوء.

ولكن ربما تكون إحدى الطرق الغريبة لكيفية تفاعل الموجات الصوتية في الماء قد أظهرت للتو كيف يمكن أن يبدو شيء ما.

وفقًا لاثنين من الباحثين، فإن التداخل بين الموجات التي تنتقل عبر مسارين مختلفين يمكن أن يجعل ذروة طاقتها المجمعة تظهر في وقت أقرب من ذروة الموجة التي تنتقل مباشرة من المصدر إلى المستقبل.

إنه يعمل تحت الماء مع الصوت، وهو ما يعني أنه، من الناحية النظرية على الأقل، يمكن أن يعمل أيضًا مع موجات الضوء في الفراغ. وهذا لن تحتاج حتى إلى كسر الفيزياء.

“لقد أثبتنا أن سرعة المعلومات أقل من أو تساوي سرعة الضوء في الفراغ، وبالتالي فإن التأثير لا يخالف النسبية الخاصة”، كتب كل من عالم الصوتيات جون ل. سبيسبرجر من جامعة بنسلفانيا وعالم المحيطات يوجين تيراي من معهد وودز هول لعلوم المحيطات في بحث تم قبوله للنشر في المراجعة البدنية ه.

ينبثق هذا البحث من عمل سابق يدرس كيفية تصرف الصوت تحت الماء، ويبدأ الأمر كله مع الحيتان.

يمكن للباحثين الذين يدرسون الحيتان التي تنادي بعضها البعض في المحيط تعقب مكان وجود الحوت من خلال التسجيل باستخدام عدة مكالمات الهيدروفونات – في الأساس، يسمح توقيت وصول الإشارة إلى كل هيدروفون بتثليث الإشارة.

لكن سبيسبرجر وزملاؤه وجدوا أن هذه الطريقة، في بعض المواقف، يمكن أن تؤدي إلى أخطاء كبيرة. في ورقة 2025لقد أوضحوا ظاهرة يمكن أن تفسر السبب.

إذا كان الحوت قريبًا بدرجة كافية من السطح، فإن بعض صوت نداءه سينتقل مباشرة إلى الهيدروفون، بينما ينعكس البعض الآخر على الجانب السفلي من سطح الماء.

إذا تداخلت الموجتان عند الهيدروفون، فإن تداخلهما من شأنه أن يغير ذروة الموجة المستقبلة، مما يجعلها تبدو وكأنها تصل في وقت لاحق – أي بسرعة فعالة أبطأ من الموجة المباشرة وحدها.

أظهر العمل السابق أن التداخل يمكن أن يجعل الصوت يبدو وكأنه يتحرك بشكل أبطأ، ولكن عندما بدأ سبيسبرجر في النظر إلى أشكال نبض مختلفة وأكثر واقعية، لاحظ شيئًا غير عادي.

في ظل الظروف المناسبة، يمكن أن يعمل التأثير في عكس اتجاه.

لديك النبض ينتقل مباشرة، والنبض يرتد عن سطح مستو. إذا قمت بتعديل التوقيت بينهما، فإن التداخل يعيد تشكيل النبضة المدمجة بحيث تصل الذروة إلى جهاز الاستقبال قبل ذروة النبضة المباشرة.

في إحدى عمليات المحاكاة، قام الباحثون بوضع نموذج للصوت ينتقل تحت الماء بسرعة 1500 متر (4920 قدم) في الثانية.

ووجدوا أن ذروات الطاقة الناتجة يمكن أن تبدو وكأنها تنتقل بسرعة 1694.5 و2782.5 متر في الثانية، وهذا الأخير يعادل ضعف سرعة الصوت تقريبًا في المحاكاة.

هذا هو الشيء، رغم ذلك. وقد لا تقتصر هذه الظاهرة على الصوت. ويفترض الباحثون أنه يجب أن يعمل مع الضوء في الفراغ أيضًا.

“إن تخميننا بأن تأثير المسار المباشر + المنعكس موجود للموجات الكهرومغناطيسية يوفر آلية لانتشار فائق السطوع تختلف عن نفق الموجات الدقيقة، ونفق الكم، والتشتت الشاذ”. يكتب سبيسبرجر وتيراي.

“هذه التأثيرات تحدث بسرعات تتجاوز سرعة الضوء في الفراغ، ومع ذلك فإن سرعة المعلومات أقل من سرعة الضوء في الفراغ. ومن ثم، فإننا نستكشف ما إذا كان تأثير المسار المباشر + المنعكس ينقل أيضًا المعلومات بسرعات أقل من سرعة الضوء في الفراغ.”

الآن، وفقًا للنظرية النسبية الخاصة، لا يمكن للمعلومات أن تتجاوز سرعة الضوء في الفراغ. ولكن هناك فرق بين ذروة طاقة الموجة والمعلومات التي تحملها.

ولاختبار سرعة المعلومات، قام الباحثون بنمذجة انتقال إشارتين مختلفتين، ممثلتين بالرقم 1 والرقم 0. وحتى نقطة معينة تُعرف بالزمن صفر، تكون الإشارتان متطابقتين؛ وفي الوقت صفر، يتحول المصدر إلى 1 أو 0، والذي ينتشر بعد ذلك نحو المستقبل عبر المسارات المباشرة والمنعكسة.

النقطة التي يمكن للمستقبل عندها معرفة ما إذا كانت الإشارة هي 1 أو 0 بشكل موثوق، تشير إلى النقطة التي وصلت فيها المعلومات الجديدة إلى الوجهة بنجاح.

ووجد الباحثون أن هذه المعلومات لا يمكن أن تنتقل بسرعة أكبر من الموجة التي تحملها على طول المسار المباشر. يمكن للتداخل أن يحول ذروة الطاقة إلى الأمام، لكنه لا يستطيع إنشاء معلومات عند جهاز الاستقبال قبل أن تنتقل تلك المعلومات إلى هناك بالطريقة القديمة.

متعلق ب: وجد الفيزيائيون شيئا يمكن أن يتحرك أسرع من الضوء: الظلام بداخله

ومن الغريب أنه على الرغم من أن التداخل لم يتمكن من دفع المعلومات إلى ما هو أبعد من الحد الأقصى للسرعة، إلا أنه أعطاها زيادة طفيفة في السرعة. ولم يكن الباحثون متأكدين من السبب.

والخطوة التالية هي تجربتها تجريبيًا – إما بالصوت أو بالضوء – لمعرفة ما سيحدث.

“إذا حدث تأثير المسار المباشر + المنعكس للموجات الكهرومغناطيسية، وإذا أدى إلى سرعات فائقة الضوء، فسيكون ذلك أبسط طريقة للقيام بذلك من بين الظواهر الفائقة للضوء الأخرى.” يكتب سبيسبرجر وتيراي.

“في بعض الأحيان يتردد صدى التأثيرات الفيزيائية الكلاسيكية في ميكانيكا الكم، وقد يكون من المفيد التفكير فيما إذا كان المسار المباشر + المنعكس له تشابهات في عالم الكم.”

وسيظهر البحث في المراجعة البدنية ه.