ปรากฏการณ์ที่เร็วกว่าแสงมีจริงหรือ?
ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของไอน์สไตน์ ทำให้นักฟิสิกส์รู้ว่าไม่มีอนุภาคหรือการส่งสัญญาณใดในเอกภพที่เร็วกว่าแสง*ได้ แต่หลายคนอาจไม่รู้ว่าในเอกภพมีปรากฏการณ์หลายอย่างที่เราสังเกตเห็นว่าเร็วกว่าแสงได้ โดยไม่ขัดกับทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ
1.จุดแสงและเงา
หากคุณใช้เลเซอร์พอยเตอร์ชี้ไปยังฉากขนาดใหญ่มากที่อยู่ห่างออกไปสุดขอบกาแล็กซีทางช้างเผือก แสงจากเลเซอร์พอยเตอร์กว่าจะเดินทางถึงฉากที่ห่างไปขนาดนั้นย่อมต้องใช้เวลาพอสมควร แต่สมมุติว่าเรารอได้ เมื่อเลเซอร์เดินทางไปถึงฉากแล้ว เรากวาดมือไปเพียงเล็กน้อยโดยลากจากซ้ายมาขวา จุดแสงที่ปรากฏบนฉากย่อมเคลื่อนไหวจากขอบด้านหนึ่งมายังขอบอีกด้านด้วยความเร็วมหาศาลจนเร็วกว่าแสงได้
หากยังนึกภาพไม่ออกลองจินตนาการถึงการยิงปืน ไปยังเป้าสองเป้าที่อยู่ที่อยู่ห่างออกไปมาก เราย่อมสามารถเล็งไปยังเป้าหนึ่งแล้วยิงอีกเป้าได้ในพริบตา แต่ถ้าเราไม่ได้ยิงแค่เป้าสองเป้าล่ะ แต่ยิงเป้าที่อยู่เรียงรายกันที่อยู่ห่างออกไปเป็นตับ อัตราการล้มลงของเป้าย่อมเร็วมากกว่าแสงได้
หากตอนนี้ยังนึกภาพไม่ออกก็ไม่เป็นไรครับ
ลองดูตัวอย่างต่อไปอาจจะเข้าใจได้
สมมติว่าเราเปิดโคมไฟสว่างๆแบบที่ใช้อ่านหนังสือใส่กำแพง จนกำแพงห้องสว่างมากๆ วิธีที่เราจะทำให้กำแพงห้องมืดนั้นง่ายมาก นั่นคือ การเอามืดไปบังแสงจากโคมไฟไว้ ซึ่งก็ไม่ใช่เรื่องยากอะไร แค่เอามือไปบัง กำแพงทั้งหมดก็มืดลงได้ใน "พริบตา"
คราวนี้ลองนึกว่ากำแพงห้องของเราอยู่ห่างออกไปและมีขนาดใหญ่ขึ้นๆๆ แล้วเราเอามือตัดผ่านหลอดไฟอย่างรวดเร็วเพื่อทำให้กำแพงใหญ่มหึมานั้นมืดลง แต่ก่อนที่กำแพงจะมืดลงในชั่วพริบตา เงาของเราย่อมเคลื่อนผ่านขอบกำแพงด้านหนึ่งมายังอีกด้านหนึ่งด้วยความเร็วสูงมาก ซึ่งมันอาจจะสูงกว่าความเร็วแสงได้!
แมลงตัวเล็กๆบินผ่านแหล่งกำเนิดแสงย่อมทำให้เงาที่อยู่ห่างออกไปเคลื่อนที่เร็วกว่าแสงได้
คำถามคือ ทำไมจุดแสงและเงาจึงเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเหนือแสงได้?
คำตอบง่ายๆคือ จุดแสงและเงาไม่ใช่อนุภาค อีกทั้งการเคลื่อนที่ของมันไม่สามารถใช้ในการส่งสัญญาณได้ กล่าวคือ การเลื่อนของจุดแสงเลเซอร์ไม่ใช่ข้อมูลที่ส่งจากด้านหนึ่งของกำแพงมายังอีกด้านหนึ่ง
การเคลื่อนที่เร็วกว่าแสงในกรณีนี้ จึงไม่ได้ละเมิดทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ
2. Superluminal motion
เป็นปรากฏการณ์ที่สสารที่นักดาราศาสตร์สังเกตเห็นว่าสสารที่พุ่งออกจากหลุมดำพลังงานสูงใจกลางกาแล็กซีมีความเร็วมากกว่าแสง ทั้งที่จริงๆสสารเหล่านั้นไม่ได้เคลื่อนที่ด้วยความเร็วมากกว่าแสง
คำอธิบายของปรากฏการณ์ Superluminal motion มีดังนี้
1. สสารที่พุ่งออกมาจากหลุมดำอยู่ห่างไกลจากโลกเรามากจนยากต่อการระบุทิศทางในการเคลื่อนที่ที่ถูกต้อง
2. ในมุมมองของผู้สังเกตที่อยู่บนโลก สสารเหล่านั้นเคลื่อนที่ด้วยมุมค่าหนึ่งที่สามารถทำให้เกิดปรากฏการณ์นี้ได้ กล่าวคือ มันเคลื่อนที่มาทางผู้สังเกตบนโลก แต่ทำมุมเฉียงๆค่าหนึ่ง ไม่ได้พุ่งเข้ามาแบบตรงๆ
3.ผู้สังเกตบนโลกตีความว่าสสารเคลื่อนที่ในทิศทางตั้งฉากกับแนวสายตา (หรือตีความว่ามันเคลื่อนที่ด้วยมุมที่พุ่งเข้าหาโลกน้อยกว่าที่เป็นจริงๆ) ซึ่งผิดจากความเป็นจริง เนื่องจากสสารนั้นอยู่ห่างจากโลกของเรามาก
วัตถุที่อยู่ห่างจากโลกมากๆนั้นยากต่อการประมาณระยะห่างที่ถูกต้อง ในลักษณะเดียวกับที่กลุ่มดาวต่างๆบนท้องฟ้าที่เราเห็นจากบนโลก ที่โดยมากไม่ได้อยู่ในระนาบเดียวกัน แต่เรากลับสังเกตเห็นเหมือนพวกมันอยู่บนระนาบเดียวกัน เพราะมันไม่เกิดการเหลื่อมให้เราเห็น รวมทั้งแทบไม่มีการเปลี่ยนแปลงความสว่างเนื่องจากการเคลื่อนที่ของมันให้เราสังเกตเห็นได้เลย
4. จุดนี้เป็นปัจจัยที่สำคัญมาก นั่นคือ สสารที่พุ่งออกมาจากหลุมดำนั้น พุ่งออกมาด้วยอัตราเร็วสูงจนเข้าใกล้อัตราเร็วแสง (ย้ำว่าเข้าใกล้อัตราเร็วแสง แต่ไม่เกินอัตราเร็วแสง)
5.ในระหว่างที่สสารเกิดการเคลื่อนที่เข้ามาใกล้โลกมากขึ้น มันก็เปล่งแสงออกมาอย่างต่อเนื่อง ทำให้ผู้สังเกตบนโลกสามารถเห็นว่าสสารนั้นเดินทางจากจุดหนึ่งมายังอีกจุดหนึ่ง ด้วย "ช่วงเวลา" ที่น้อยกว่าที่เป็นจริง
ลองจินตนาการถึงนาฬิกาเรือนหนึ่งที่อยู่ห่างจากเรามากๆ โดยนาฬิกาเรือนนี้จะกะพริบทุกๆ 10 นาที ในตอนแรกที่นาฬิกาเปล่งสัญญาณออกมา นาฬิกาอยู่ห่างจากเราที่ตำแหน่งหนึ่ง แต่เมื่อสัญญาณถูกส่งออกมาแล้ว นาฬิกาเคลื่อนที่เข้าหาเราด้วยความเร็วสูงมาก (แต่ไม่เร็วกว่าสัญญาณที่เปล่งออกมา) พอผ่านไป 10 นาทีก็เปล่งสัญญาณออกมาอีกครั้ง เราย่อมสังเกตเห็นสัญญาณที่ส่งออกมาทั้งสองครั้งด้วยช่วงความห่างน้อยกว่า 10 นาที
ความผิดพลาดเรื่องช่วงเวลานี้เป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้การคำนวณอัตราเร็วของสสารผิดพลาดไป
อย่างไรก็ตาม ยังมีปรากฏการณ์อื่นๆที่แสดงพฤติกรรมเหมือนว่าเร็วกว่าแสง โดยเฉพาะอย่างยิ่งปรากฏการณ์ทางควอนตัม ซึ่งจะเล่าให้ฟังในครั้งถัดๆไปครับ
*อัตราเร็วแสงในสุญญากาศ
- 37
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
