Bezbrižno klizeći kroz potpunu prazninu prostora, svetlost svake sekunde pokriva konstantnih 299.792.458 metara. Ni manje ni više.
Sve se ovo menja kada je taj talas elektromagnetizma primoran da pregovara o elektromagnetnim poljima koja okružuju delove materije. Prolazeći kroz ovu močvaru, ukupna brzina svetlosti može usporiti do relativnog puzanja.
Ovu pojavu vidimo u savijanju svetlosti dok putuje kroz čašu vode, ili čak u zaslepljujućem razdvajanju talasa u dugi.
Dok fizičari mogu da opišu ovo kašnjenje koristeći jednačine iz 19. veka o svetlosti i elektromagnetizmu, oni tek treba da adekvatno uhvate naglu promenu brzine svetlosti između različitih medija u merama fizičkih talasa.
Trojac fizičara sa Univerziteta Tampere došao je do potencijalnog rešenja za ovaj problem, ali ne pre nego što preispita neke prilično fundamentalne principe o napredovanju svetlosnog talasa kroz vreme i jednu dimenziju prostora.
„U suštini, pronašao sam veoma uredan način da izvedem standardnu talasnu jednačinu u dimenzijama 1+1“, kaže prvi autor studije, Matias Koivurova, sada na Univerzitetu istočne Finske.
„Jedina pretpostavka koja mi je bila potrebna je da je brzina talasa konstantna. Onda sam pomislio: šta ako nije uvek konstantan? Ovo se pokazalo kao stvarno dobro pitanje.“
Brzina svetlosti – ili c da koristimo skraćenicu – je univerzalna granica za informacije koje se kreću kroz vakuum. Dok materija može efikasno da uspori celokupno putovanje čestice, specijalna teorija relativnosti kaže da se ovo fundamentalno svojstvo ne može zaista promeniti.
Ipak, ponekad fizika zahteva povremeni let mašte kako bi istražila nove terene. Tako je Koivurova, zajedno sa svojim kolegama Čarlsom Robsonom i Markom Ornigotijem, ostavio po strani ovu nezgodnu istinu da razmotri posledice standardne talasne jednačine gde proizvoljni svetlosni talas može da se ubrza.
U početku, njihovo rešenje nije imalo puno smisla. Tek kada su dodali konstantnu brzinu kao referentni okvir, delovi su se spojili.
Pošaljite svemirski brod u dubine svemira velikom brzinom i njegovi putnici će drugačije iskusiti vreme i udaljenost od posmatrača koji gledaju njihovo putovanje iz daljine. Ovaj kontrast dolazi zahvaljujući relativnosti, teoriji koja je uspešno testirana iznova i iznova na svim skalama.
Uokvirujući ubrzavajući talas u odnosu na konstantnu brzinu svetlosti, čudni efekti novog rešenja tima za standardnu talasnu jednačinu izgledali su baš kao oni koje nameće relativnost. Njihova realizacija je imala duboke implikacije za debatu o tome da li se zamah svetlosnog talasa povećao ili smanjio dok je prešao u novi medij.
„Ono što smo pokazali je da se sa tačke gledišta talasa ništa ne dešava njegovom momentu. Drugim rečima, impuls talasa je očuvan“, kaže Koivurova.
Bez obzira na to kakav je talas, da li je u elektromagnetnom polju, talasanje na jezeru ili vibracija niz strunu, mere relativnosti i očuvanje momenta treba da se uračunaju u jednačinu dok povećavaju brzinu. Ova generalizacija je imala još jednu prilično upečatljivu, iako pomalo razočaravajuću posledicu.
Bilo da se radi o našim neustrašivim svemirskim putnicima koji zumiraju ka Alfa Kentauri delić brzine svetlosti, ili o njihovoj ožalošćenoj porodici koja polako stari na Zemlji, svaki njihov sat otkucava u ono što se smatra pravim vremenom. Dva vremena se možda ne slažu oko dužine sekunde, ali svako je pouzdana mera prolaska godina unutar sopstvenog okvira.
Ako svi talasi takođe iskuse odgovarajuću vremensku brigu o relativnosti, tvrde fizičari, svaka fizika kojom upravljaju talasi treba da ima striktan, vremenski pravac. Onaj koji se ne može jednostavno preokrenuti ni za jedan deo.
Do sada su jednačine rešavane samo za jednu dimenziju prostora (i vremena). Eksperimenti bi takođe morali da se sprovedu da bi se videlo da li je ova perspektiva talasa istinita.
Ako je tako, naše kolektivno putovanje kroz Univerzum je zaista jednosmerna ulica.
