Иногда кажется, что Вселенная специально подбрасывает нам парадоксы: скорость света — предел, но энергия может двигаться быстрее. Американские физики показали, как волновая интерференция заставляет энергетические пики обгонять сам сигнал, не нарушая теории относительности. Работа вышла в Physical Review E, и её авторы — акустик Джон Спайсбергер из Пенсильванского университета и его коллега Юджин Террей из Вудс-Хоулского океанографического института — наткнулись на эффект, изучая вовсе не космос, а пение китов.

Как звук обгоняет сам себя

Всё началось с попытки отследить коммуникацию китов с помощью гидрофонов. Учёные моделировали распространение звука в океане и заметили странность: при скорости сигнала 1500 м/с энергетические пики появлялись так, будто двигались со скоростью 1694,5 м/с, а в некоторых расчётах — и вовсе 2782,5 м/с. Прямая волна и её отражения накладываются друг на друга, и пик энергии смещается раньше, чем пришла бы одиночная прямая волна.

Спайсбергер подчёркивает: «Скорость передачи информации меньше или равна скорости света в вакууме». Тесты с бинарными сигналами из нулей и единиц подтвердили — сама информация не может обогнать прямую волну, хотя интерференция и даёт ей своеобразный «буст». Это принципиально: нарушается интуиция, но не физика.

Не туннелирование и не аномальная дисперсия

Эффект легко спутать с другими «сверхсветовыми» фокусами, которые физики наблюдали раньше. Но авторы специально отмечают: их механизм отличается и от квантового туннелирования, и от аномальной дисперсии. В тех случаях тоже фиксировали движение быстрее света, но природа явления иная. Здесь всё сводится к чистой интерференции — наложению волн, которое перераспределяет энергию в пространстве.

Исследователи предполагают, что похожее явление может проявляться и для света в вакууме. Пока это гипотеза, но если она подтвердится, мы получим ещё один пример того, как свет «обгоняет сам себя» без переноса информации быстрее дозволенного.

Следующий шаг — эксперимент

Пока эффект существует только в расчётах. Следующий этап — экспериментальная проверка с использованием звуковых или световых волн. Если опыт удастся, физики получат наглядную демонстрацию того, как энергия может двигаться быстрее сигнала, который её переносит.

Любопытно, что это не первая попытка «обмануть» скорость света без нарушения теории относительности. Мы уже рассказывали похожем случае о концепции гипердвигателя, который выталкивает звездолёт в параллельную вселенную, и о сигнале, обогнавшем пучок ионов на 99,995% скорости света. Новая работа добавляет к этому списку ещё один механизм — на этот раз основанный на волновой интерференции.

Остаётся открытым вопрос: если энергетические пики могут двигаться быстрее света, не перенося информацию, какие ещё «сверхсветовые» эффекты скрываются в привычных волновых процессах? Возможно, ответы дадут будущие эксперименты — и тогда граница скорости света станет ещё более гибкой, чем мы привыкли думать.