Kako interferencija talasa može dati privid „nadsvetlosne“ brzine — ali ne krši teoriju relativnosti

Izgleda paradoksalno: energija talasa ponekad može delovati kao da stiže brže nego što bi to dopustila direktna putanja. Ipak, novo istraživanje pokazuje da je reč o efektu interferencije između talasa koji putuju direktnom i reflektovanom rutom — pojavom koja može pomeriti energetski vrh talasa unapred ili unazad, ali ne prenosi novu informaciju brže od brzine talasa na direktnoj putanji.

Od kitova do osnovne fizike

Rad Johna L. Spiesbergera (Univerzitet Pensilvanija) i Eugenea Terraya (Woods Hole Oceanographic Institution) proistekao je iz proučavanja podvodne akustike — konkretno iz problema lociranja kitova koji zazivaju koristeći više hidrofona. Ako je izvor blizu površine, deo zvuka putuje direktno, a deo se odbija od donje strane površine vode. Na prijemniku te dve komponente se mogu preklapati i interferencijom promeniti oblik i položaj energetskog vrha signala.

YouTube Thumbnail

Šta su simulacije pokazale

U simulacijama zvuka u vodi, gde je brzina talasa uzeta kao 1.500 m/s, kombinovani talas ponekad je imao energetske vrhove koji su delovali kao da se kreću brzinama od 1.694,5 m/s i čak 2.782,5 m/s — skoro dvostruko od osnovne brzine u modelu. To znači da će maksimalna energija registrovana na prijemniku ponekad „stići“ ranije nego što bi stigao vrh samo direktnog puta.

Zašto to ne krši specijalnu relativnost

Autori jasno naglašavaju razliku između pomeranja energetskog vrha talasa i brzine prenosa informacije. Kako pišu u rukopisu prihvaćenom za Physical Review E, "pokazujemo da je brzina informacije manja ili jednaka brzini svetlosti u vakuumu, tako da efekat ne krši specijalnu relativnost."

Interference between direct and reflected sound waves can shift the energy peak later (b), or earlier (c), than the direct wave alone (a). (Spiesberger & Terray,PRE, 2026)

"Interferenacija direktne i reflektovane putanje menja raspodelu energije u talasu, ali ne može stvoriti novu informaciju na prijemniku pre nego što je ona stigla direktnim putem," kažu Spiesberger i Terray.

Kako su testirali brzinu informacije

Da bi proverili kada stvarno stiže nova informacija, istraživači su simulirali prenos binarnih signala (označenih kao 1 i 0). Pre tačke nazvane "vreme nula" signali su identični; u trenutku nula izvor menja signal u 1 ili 0 i oba dela (direktni i reflektovani) putuju ka prijemniku. Tačka u kojoj prijemnik pouzdano razlikuje 1 od 0 predstavlja dolazak nove informacije. U svim simulacijama, ta tačka nije precedila dolazak informacije direktnom putanjom.

Mogu li svetlosni talasi pokazati isti efekat?

Autori spekulišu da isti mehanizam — superpozicija signala sa direktne i reflektovane putanje — može delovati i za elektromagnetne talase u vakuumu, teoretski dajući prividne superluminalne vrednosti za energetski vrh. Međutim, njihova teorija predviđa da i u tom slučaju brzina stvarne informacije neće preći brzinu svetlosti u vakuumu (c). Potrebni su eksperimentalni testovi sa akustikom i optikom da bi se efekat potvrdio u praksi.

Subscribe to ScienceAlert's free fact-checked newsletter

Zašto je ovo važno

Osim što predstavlja zanimljiv teoretski uvid u talasnu dinamiku i interferenciju, efekat ima praktičnu važnost za akustičko pozicioniranje (npr. praćenje kitova) i može objasniti greške u triangulaciji signala. Ako se potvrdi i za elektromagnetne talase, bio bi to jednostavan i klasičan mehanizam koji daje prividne superluminalne efekte, ali bez narušavanja osnovnih zakonâ fizike.

Sledeći koraci: eksperimentalna verifikacija sa zvučnim i/ili svetlosnim impulsima, i istraživanje eventualnih kvantnih analogija.

Rad je prihvaćen za objavljivanje u časopisu Physical Review E.