Vom vorbi vreodata … mai repede decat viteza luminii?

Vom vorbi vreodata … mai repede decat viteza luminii?

(Credit de imagine:

Biblioteca foto stiintifica

)

Daca exploram marginile exterioare ale spatiului, pastrarea legaturii cu casa va fi o sarcina descurajanta. Dar exista modalitati prin care cuvintele noastre ar putea calatori mai repede decat lumina? Peter Ray Allison investigheaza.

L

Lumina calatoreste atat de repede incat poate face calatoria transatlantica intre Londra si New York de peste 50 de ori pe secunda. Cu o astfel de viteza, s-ar putea sa va intrebati de ce exista vreun interes in gasirea unei comunicari mai rapide decat lumina. Dar acolo este.

Cu distantele vaste dintre obiecte din spatiul profund, chiar si mesajele care calatoresc cu viteza luminii necesita un timp apreciabil pentru a ajunge. Vestea proasta este ca este imposibil sa trimiteti comunicari mai repede fara a incalca legile fizice stabilite – dar vestea buna este ca au fost sugerate unele solutii, care detin promisiunea tentanta de a permite o comunicare mai rapida decat lumina sau „superluminala”.

Array

.

Cu cat calatorim mai departe in spatiul adanc, cu atat conversatiile sunt mai incordate (Credit: Science Photo Library)

Pana acum, nu a fost cu adevarat necesar sa dezvoltam o comunicare superluminala pentru a mentine conversatiile noastre curgatoare. Cei mai indepartati oameni care au calatorit se afla pe Luna, la aproximativ 384.400 de kilometri distanta. Pentru ca lumina sa parcurga aceasta distanta, va dura 1,3 secunde. Acest lucru este similar cu intarzierea pe care o puteti intalni atunci cand sunati pe cineva din cealalta parte a lumii. Suficient pentru a duce la pauze incomode in conversatie, dar nimic prea deranjant.

Tirania distantei

Daca am calatori mai departe, totusi – sa zicem, pe Marte – atunci vom incepe sa avem probleme. Marte se afla in medie la 225 de milioane de km distanta: aproximativ 12,5 minute la viteza luminii.

In consecinta, conversatiile dintre oamenii de pe Marte si de pe Pamant ar fi foarte stilt. Iar problemele se inrautatesc doar cu cat calatoriti mai departe. Sonda spatiala Voyager se afla deja dincolo de marginile sistemului nostru solar, la 19,5 miliarde de kilometri de Pamant. In ciuda distantei, putem primi mesaje de la ei; cu toate acestea, fiecare mesaj dureaza 18 ore pentru a ajunge.

Pentru a comunica cu Alpha Centauri, cel mai apropiat sistem stelar nostru, situat la aproximativ 40 de miliarde de kilometri distanta, ar fi nevoie de mai mult de patru ani pentru ca fiecare mesaj sa fie transmis. Astfel, conversatia conventionala nu mai este fezabila.

Conform teoriei speciale a relativitatii a lui Einstein, asa vor sta lucrurile. Nimic nu poate deveni superluminal, a argumentat Einstein, deoarece viteza luminii este o constanta universala.

Daca s-ar descoperi o cale in jurul acestei limitari, aceasta ar „incalca legile teoriei informatiei si ar necesita o repensare a fizicii de baza”, potrivit Les Deutsch de la Jet Propulsion Laboratory de la California Institute of Technology, care a petrecut ani de zile proiectand sisteme de telecomunicatii in spatiu profund pentru NASA.

Astazi, aproape toate comunicatiile conventionale in spatiu se realizeaza folosind unde radio, care se deplaseaza cu viteza luminii prin vidul spatiului. Tehnologia de comunicare optica (laser) este in prezent introdusa, dar aceasta este inca in faza de dezvoltare.

Distorsionarea gaurilor de vierme

Este posibil sa nu putem creste viteza de transmisie; cu toate acestea, putem creste volumul de informatii care sunt transmise pe secunda. „Unul dintre lucrurile pe care le facem este mutarea frecventei purtatoare la un spectru mai mare, de la 8 GHz la 30 GHz”, spune Deutsch. Cu cat frecventa semnalului este mai mare, cu atat este mai mare latimea de banda si volumul de informatii pe care il puteti transmite in fiecare secunda este mai mare. Utilizarea compresiei datelor si corectarea erorilor ne permit sa scadem in continuare dimensiunea informatiilor, crescand si mai mult cantitatea de date care poate fi trimisa pe secunda.

Poate ca pe viitor am putea gasi modalitati de a face viteza mesajelor sa para mai rapida. „Teoria relativitatii permite lucruri precum gaurile de vierme, pe care le poti gandi ca urzeli in spatiu-timp, unde ai putea avea scurtaturi”, spune Deutsch. O modalitate usoara de a va gandi la o gaura de vierme este de a desena doua puncte pe o foaie de hartie. Ati putea trasa o linie dreapta intre cele doua, care ar fi cea mai mica distanta dintre punctele de pe hartie plata. Totusi, daca hartia era pliata, astfel incat cele doua puncte erau tinute aproape una de alta, un stift putea trece de la unul la altul. In spatiu, este putin probabil ca gaurile de vierme sa fie pozitionate atat de convenabil, totusi: s-ar putea accelera unele mesaje, dar comunicarea nu ar fi inca instantanee.

Einstein a demonstrat ca viteza luminii este constanta – dar ar putea exista scurtaturi? (Credit: Science Photo Library)

Au fost luate in considerare alte cai spre comunicarea superluminala. Unul implica incurcarea cuantica – o proprietate ciudata care inseamna ca doua particule pot impartasi proprietati, indiferent cat de departe sunt.

„Cu incurcarea cuantica, unde aveti doua particule incurcate separate una de cealalta, daca schimbati una, atunci schimbati si starea celeilalte”, spune Ed Trollope, inginer de operatiuni pentru nave spatiale pentru Telespazio VEGA Deutschland. „Este tentant sa spunem ca vom avea o comunicare instantanee prin utilizarea particulelor incurcate”.

Incurcaturi si tahioni

Dar nu este atat de simplu. Daca aveti o pereche de particule incalcite, o particula tinuta pe o nava spatiala care traverseaza marginile exterioare ale sistemului solar si partenerul sau de pe Pamant, atunci este adevarat ca o modificare a starii particulelor de pe nava spatiala ar provoca imediat o schimbarea starii partenerului sau de pe Pamant. Dar, dupa cum explica Trollope, persoana care monitorizeaza particula de pe Pamant nu va putea afla ce inseamna schimbarea fara un mesaj explicativ din nava spatiala – si acel mesaj nu va calatori mai repede decat viteza luminii. Cu alte cuvinte, incurcarea cuantica nu este suficienta pentru a oferi o cale catre comunicarea superluminala.

Exista, de asemenea, particule ipotetice, foarte favorizate de Star Trek, cunoscute sub numele de tahioni. Teoria relativitatii speciale nu le interzice existenta – si daca sunt reale, ar calatori intotdeauna mai repede decat viteza luminii. Din nou, insa, ele nu ofera un mijloc de comunicare superluminala.

„Acestea s-ar putea misca mai repede decat viteza luminii, dar tahionii nu ar trebui sa interactioneze”, explica Trollope. Aceasta lipsa de interactivitate inseamna ca tahionele sunt inutilizabile in scopul comunicarii, deoarece credem ca este imposibil pentru noi sa le cream sau sa le detectam.

Daca comunicarea superluminala ar fi posibila, ar avea implicatii puternice pentru misiunile spatiale. „Lucrand la Rosetta [misiunea Agentiei Spatiale Europene care a aterizat o sonda pe o cometa anul trecut], am avut o lumina de 30 pana la 40 de minute, deci acest lucru afecteaza modul in care va proiectati si va operati misiunea”, spune Trollope. „Daca aveti un satelit pe orbita Pamantului, puteti vorbi cu el in timp real. Cand aveti o intarziere de 30 de minute, inseamna ca atunci cand vedeti o problema, aceasta a fost acum 30 de minute. Pana cand trimiteti o comanda, vor trece 30 de minute inainte ca aceasta sa se intample si va trece cu o ora pana cand veti vedea rezultatele acesteia. ”

Cu toate promisiunile lor ispititoare, tahionii si incurcatura cuantica nu sunt cai plauzibile catre comunicarea superluminala. Gaurile de vierme – daca exista si daca semnalele pot trece prin ele – pot da cel putin impresia unei comunicari la o viteza mai mare decat lumina. Dar, asa cum stau lucrurile, comunicarea superluminala intinde limitele plauzibilitatii stiintifice.

Distribuiti aceasta poveste pe Facebook , Google+ sau Twitter .