Международная группа учёных опубликовала в журнале Nature результаты эксперимента, которые могут изменить представление о пределах скорости в физике. Исследователи обнаружили особые структуры в световых волнах — так называемые «тёмные точки», или вихри, способные перемещаться быстрее скорости света. При этом, по словам авторов работы, такие явления не противоречат фундаментальным законам природы.
Фото из открытых источников / © GigaChat
Согласно общей теории относительности, передача массы или информации со скоростью, превышающей скорость света, невозможна — это привело бы к нарушению причинно-следственных связей и возникновению парадоксов. Однако наблюдаемые вихри не несут информации и не обладают массой, а значит, формально не нарушают установленные Эйнштейном принципы.
«Как бы странно это ни звучало — представьте себе водоворот в реке, который опережает поток воды, в котором он находится, — это явление реально», — отмечается в пресс-релизе исследования. «До сих пор это было лишь теорией».
Эти «тёмные точки» представляют собой участки световой волны, где амплитуда падает до нуля — фактически, это области полной темноты внутри светового поля. Для их фиксации учёные использовали модифицированный высокоскоростной электронный микроскоп, способный регистрировать события с точностью до трёх квадриллионных долей секунды. Объединив сотни изображений, исследователи создали таймлапс и впервые наблюдали, как такие вихри сталкиваются и иногда превышают скорость света.
Теоретически возможность существования подобных структур была предсказана ещё в 1978 году британским физиком Майклом Берри. Теперь эксперимент подтвердил его гипотезу.
«Наше открытие раскрывает универсальные законы природы, общие для всех типов волн, от звуковых волн и потоков жидкости до сложных систем, таких как сверхпроводники», — рассказал автор исследования, доцент Техниона из Израильского технологического института Идо Каминер. «Этот прорыв даёт нам мощный технологический инструмент: возможность отображать движение сложных наноразмерных явлений в материалах с помощью нового метода (электронной интерферометрии), который повышает чёткость изображения».
По словам учёных, открытие не приближает человечество к созданию варп-двигателей или сверхсветовой связи, но открывает новые перспективы для изучения поведения света и других волновых процессов. Новые методы микроскопии позволят исследовать скрытые явления в физике, химии и биологии, фиксируя самые быстрые и неуловимые моменты природы.
