|
Η πληροφορία δεν διαδίδεται
στην πραγματικότητα πιο γρήγορα από το
φως. Μια ομάδα στις ΗΠΑ έδειξε ότι
ανεξάρτητα από το πόσο γρήγορα
διαδίδεται η πληροφορία, το αποτέλεσμα
δεν μπορεί να προηγείται του αιτίου του.
Τα πειράματα αποδεικνύουν ότι
πρόσφατη δουλειά σύμφωνα με την οποία
το φως εμφανιζόταν να διαδίδεται με πιο
μεγάλη ταχύτητα από αυτήν που έχει στο
κενό, δεν έρχεται σε αντίθεση με την
έννοια της αιτιότητας, δηλαδή με την
αντίληψη ότι θα πρέπει πάντα το
αποτέλεσμα να έπεται της αιτίας του.
Η θεωρία της Ειδικής Σχετικότητας του
Einstein βεβαιώνει ότι τίποτα δεν μπορεί να
κινηθεί με ταχύτητα μεγαλύτερη από την
ταχύτητα του φωτός στο κενό, η οποία
παριστάνεται συμβατικά με το σύμβολο c.
Αν υπήρχε κάτι που να ξεπερνάει σε
ταχύτητα το c, θα οδηγούσε στη
δυνατότητα ένα γεγονός να συμβαίνει
πριν από ένα άλλο γεγονός που το
προκάλεσε. Θα μπορούσατε λόγου χάριν να
διαβάσετε αυτές τις λέξεις πριν τις
γράψω.
Το ενοχλητικό σενάριο ξεπήδησε από
πειράματα που έγιναν πριν από 3 χρόνια
[2,3], κατά τα οποία ένας παλμός φωτός
μετρήθηκε να ταξιδεύει μέσα από ένα
ψυχρό αέριο ατόμων με ταχύτητα
μεγαλύτερη του c.
Σημασία έχει η ταχύτητα της
πληροφορίας
Εκείνο τον καιρό οι φυσικοί δεν
φοβήθηκαν για την σχετικότητα ή την
αιτιότητα. Το επιχείρημά τους ήταν πως
αυτό που πραγματικά μας ενδιαφέρει
είναι η ταχύτητα με την οποία μπορεί να
διαδοθεί η πληροφορία. Πληροφορία εδώ
σημαίνει κάθε σήμα που μπορεί να
επηρεάσει ένα αντικείμενο ή σύστημα -
έναν παλμό φωτός που μπορεί να
διεγείρει μια συσκευή για παράδειγμα.
Ένας παλμός φωτός είναι μια δεσμίδα από
φωτόνια κινούμενα με διάφορες
ταχύτητες όταν περνούν από οποιοδήποτε
άλλο μέσον διάδοσης πλην του κενού.
Στην δεσμίδα αυτή μπορεί να αποδοθεί
μια συνολική ταχύτητα που οι φυσικοί τη
λένε ταχύτητα ομάδας.
Οι ερευνητές σχολίασαν ότι αν μερικά
φωτόνια στο εμπρόσθιο μέρος του παλμού
ταξίδευαν με ταχύτητα μεγαλύτερη του c,
ώστε η ομαδική ταχύτητα να είναι
μεγαλύτερη του c, ο παλμός δεν θα
μπορούσε να προκαλέσει κανένα
αποτέλεσμα - δηλαδή δεν θα μπορούσε να
μεταφέρει καμιά πληροφορία - ώσπου να
φτάσουν όλα τα φωτόνια μετά από λίγο.
Αλλά ποια ακριβώς είναι η ταχύτητα της
πληροφορίας, η οποία συμβολίζεται με vi,
σ' ένα τέτοιο παλμό; Οι φυσικοί
αγωνίζονταν να συμφωνήσουν σε μια
απάντηση.
Μερικοί έλεγαν ότι η ταχύτητα της
πληροφορίας ταυτίζεται με την ομαδική
ταχύτητα, κι έτσι μπορεί να ξεπερνάει
την c, παραβιάζοντας την αιτιότητα.
Άλλοι έλεγαν ότι η vi πρέπει να είναι
μικρότερη ή ίση με την c σε κάθε
περίπτωση.
"Οι περισσότεροι άνθρωποι
αναγνωρίζουν τη διαφορά μεταξύ της
ομαδικής ταχύτητας και της ταχύτητας
με την οποία διαδίδεται η πληροφορία"
επιμένει ο Arthur Dogariu, ένας φυσικός στο
ερευνητικό κέντρο NEC του Princeton στο New
Jersey.
H Lene Hau του πανεπιστημίου του Harvard, η
οποία έχει επίσης μεταβάλλει πάρα πολύ
την ταχύτητα του φωτός σε υπέρ- ψυχρά
αέρια, συμφωνεί επίσης. "Το κύριο
ζήτημα είναι τι ορίζει την πληροφορία;"
λέει η ίδια.
Η νέα μελέτη, από τον Daniel Gauthier και τους
συνεργάτες του, του πανεπιστημίου Duke
στο Durham, της Βόρειας Καρολίνας, δίνει
μια απάντηση[1]. Οι ερευνητές ερεύνησαν
πόσο γρήγορα μπορεί η πληροφορία να
περάσει μέσα από ένα μέσον στο οποίο
μερικά φωτόνια έχουν ταχύτητες που
ξεπερνούν σημαντικά την c.
Η αποτυχία του σήματος
Η ομάδα του Gauthier υποδεικνύει ότι
η μετάδοση της πληροφορίας δεν είναι
ακριβώς ακριβώς το ίδιο με το να
στείλεις ένα σήμα. Το σήμα πρέπει να
κωδικοποιηθεί στο ένα άκρο της γραμμής
μετάδοσης και να αποκωδικοποιηθεί στο
άλλο. Για να μεταφέρει πληροφορία ένα
σήμα πρέπει να μεταβληθεί. Για
παράδειγμα το φως πρέπει να γίνει
λαμπρότερο.
Η μέγιστη ταχύτητα μετάδοσης της
πληροφορίας, λένε οι ερευνητές,
αντιστοιχεί στον ελάχιστο χρόνο κατά
τον οποίο μπορεί ν' ανιχνευτεί αυτό το
σημείο της μεταβολής.
Η ανίχνευση διαρκεί ένα πεπερασμένο
χρονικό διάστημα, το οποίο εξαρτάται
για παράδειγμα, από το σχήμα του παλμού
και την ποσότητα του υποκείμενου
θορύβου. Ένας ανιχνευτής πρέπει να
διακρίνει μια μεταβολή που παριστάνει
πληροφορία, από μια άλλη μεταβολή που
οφείλεται σε τυχαίες διακυμάνσεις του
σήματος, όπως π.χ. παράσιτα του
ραδιοφωνικού σήματος.
Η ομάδα του Gauthier βρήκε ότι η πληροφορία
που κωδικοποιήθηκε σ' ένα παλμό που
ταξιδεύει μέσα από άτομα Καλίου,
χρειάζεται περισσότερο χρόνο για ν'
ανιχνευτεί απ' ότι η πληροφορία σ' ένα
παλμό που ταξιδεύει στο κενό με
ταχύτητα c. Ακόμη κι όταν η ομαδική
ταχύτητα ξεπερνάει κατά πολύ την
ταχύτητα του φωτός, η ταχύτητα της
πληροφορίας δεν ξεπερνάει ποτέ την c.
Με άλλα λόγια, ο παλμός φτάνει νωρίτερα
αλλά του χρειάζεται περισσότερος
χρόνος για ν' αναγγείλει την άφιξή του.
|
