10
Aug
2022

เราจะ… พูดเร็วกว่าความเร็วแสงหรือไม่?

หากเราสำรวจพื้นที่รอบนอก การติดต่อกับบ้านจะเป็นงานที่น่ากลัว แต่มีวิธีใดบ้างที่คำพูดของเราสามารถเดินทางได้เร็วกว่าแสง? ปีเตอร์ เรย์ แอลลิสันสืบสวน

แสงเดินทางเร็วมากจนทำให้การเดินทางข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกระหว่างลอนดอนและนิวยอร์กได้มากกว่า 50 ครั้งต่อวินาที ด้วยความเร็วเช่นนั้น คุณอาจสงสัยว่าเหตุใดจึงมีความสนใจในการค้นหาการสื่อสารที่เร็วกว่าแสง แต่มี.

ด้วยระยะห่างระหว่างวัตถุในห้วงอวกาศที่กว้างใหญ่ แม้แต่ข้อความที่เดินทางด้วยความเร็วแสงก็ยังใช้เวลาพอสมควรที่จะมาถึง ข่าวร้ายก็คือ เป็นไปไม่ได้ที่จะส่งการสื่อสารได้เร็วกว่านี้โดยไม่ละเมิดกฎฟิสิกส์ที่กำหนดไว้ – แต่ข่าวดีก็คือมีการแนะนำวิธีแก้ปัญหาบางอย่าง ซึ่งถือเป็นคำมั่นสัญญาที่ยั่วเย้าว่าจะอนุญาตให้มีการสื่อสารที่เร็วกว่าแสงหรือ “สว่างมาก” .

จนถึงตอนนี้ ยังไม่มีความจำเป็นจริงๆ ที่จะต้องพัฒนาการสื่อสารขั้นสูงเพื่อให้การสนทนาของเราดำเนินไปอย่างลื่นไหล ระยะทางที่มนุษย์เดินทางไกลที่สุดคือไปยังดวงจันทร์ ซึ่งอยู่ห่างออกไปประมาณ 384,400 กิโลเมตร สำหรับแสงเดินทางในระยะนี้จะใช้เวลา 1.3 วินาที ซึ่งคล้ายกับความล่าช้าที่คุณอาจประสบเมื่อโทรหาใครบางคนจากอีกฟากหนึ่งของโลก เพียงพอที่จะนำไปสู่การหยุดการสนทนาที่น่าอึดอัดใจ แต่ก็ไม่มีอะไรน่ารำคาญเกินไป

ทรราชของระยะทาง

หากเราเดินทางต่อไป เช่น ไปดาวอังคาร เราก็เริ่มมีปัญหา ดาวอังคารอยู่ห่างออกไปโดยเฉลี่ย 225 ล้านกิโลเมตร: ประมาณ 12.5 นาทีที่ความเร็วแสง การสนทนาระหว่างผู้คนบนดาวอังคารและบนโลกจะถ่อมตัวมากเป็นผลที่ตามมา และปัญหาจะยิ่งแย่ลงเมื่อคุณเดินทางต่อไป ยานอวกาศโว เอเจอร์อยู่เลยขอบระบบสุริยะของเราไปแล้ว โดยอยู่ห่างจากโลก 19.5 พันล้านกิโลเมตร แม้จะห่างไกล แต่เราก็ยังสามารถรับข้อความจากพวกเขาได้ อย่างไรก็ตามแต่ละข้อความจะใช้เวลาถึง 18 ชั่วโมง

ในการสื่อสารกับ Alpha Centauri ซึ่งเป็นระบบดาวที่อยู่ใกล้ที่สุดของเรา ซึ่งอยู่ห่างออกไปประมาณ 40 ล้านล้านกิโลเมตร จะใช้เวลามากกว่าสี่ปีในการส่งข้อความแต่ละข้อความ ดังนั้น การสนทนาแบบเดิมๆ จึงไม่สามารถทำได้อีกต่อไป

ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของไอน์สไตน์ สิ่งนั้นจะยังคงอยู่ ไอน์สไตน์ให้เหตุผลว่าไม่มีสิ่งใดที่เหนือแสงได้ เนื่องจากความเร็วของแสงเป็นค่าคงที่สากล

หากมีการค้นพบข้อ จำกัด นี้จะ “ละเมิดกฎหมายของทฤษฎีข้อมูลและต้องมีการทบทวนฟิสิกส์พื้นฐาน” ตาม Les Deutsch จากJet Propulsion Laboratoryที่California Institute of Technologyซึ่งใช้เวลาหลายปีในการออกแบบ ระบบโทรคมนาคมห้วงอวกาศลึกสำหรับนาซ่า

ทุกวันนี้ การสื่อสารแบบธรรมดาเกือบทั้งหมดในอวกาศดำเนินการโดยใช้คลื่นวิทยุ ซึ่งเคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสงผ่านสุญญากาศของอวกาศ กำลังมีการแนะนำเทคโนโลยีการสื่อสารด้วยแสง (เลเซอร์) แต่ยังอยู่ในขั้นตอนการพัฒนา

รูหนอนบิดเบี้ยว

เราอาจไม่สามารถเพิ่มความเร็วในการส่งได้ อย่างไรก็ตาม เราสามารถเพิ่มปริมาณข้อมูลที่ส่งต่อวินาทีได้ “สิ่งหนึ่งที่เรากำลังทำอยู่คือการย้ายความถี่ของคลื่นความถี่พาหะให้สูงขึ้นในสเปกตรัม จาก 8GHz เป็น 30GHz” Deutsch กล่าว ยิ่งความถี่ของสัญญาณสูง แบนด์วิดธ์ก็จะยิ่งมากขึ้น และปริมาณข้อมูลที่คุณส่งได้ยิ่งสูงขึ้นทุกวินาที การใช้การบีบอัดข้อมูลและการแก้ไขข้อผิดพลาดช่วยให้เราลดขนาดข้อมูลลงได้อีก โดยเพิ่มปริมาณข้อมูลที่สามารถส่งต่อวินาทีได้มากขึ้นไปอีก

บางทีในอนาคตเราอาจหาวิธีทำให้ข้อความดูเร็วขึ้น “ทฤษฎีสัมพัทธภาพทำให้เกิดสิ่งต่าง ๆ เช่น รูหนอน ซึ่งคุณสามารถคิดได้ว่าเป็นการบิดเบี้ยวในกาลอวกาศ ซึ่งคุณสามารถมีทางลัดได้” Deutsch กล่าว วิธีง่ายๆ ในการนึกถึงรูหนอนคือการวาดจุดสองจุดบนกระดาษแผ่นหนึ่ง คุณสามารถวาดเส้นตรงระหว่างจุดทั้งสอง ซึ่งจะเป็นระยะทางที่สั้นที่สุดระหว่างจุดต่างๆ บนกระดาษเรียบ อย่างไรก็ตาม หากกระดาษถูกพับ ดังนั้นจุดสองจุดจึงชิดกัน หมุดสามารถเจาะจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งได้ ในอวกาศ รูหนอนไม่น่าจะอยู่ในตำแหน่งที่ค่อนข้างสะดวกนัก แม้ว่าพวกมันอาจเร่งข้อความบางข้อความ แต่การสื่อสารนั้นยังไม่เกิดขึ้นในทันที

มีการพิจารณาเส้นทางอื่น ๆ สู่การสื่อสารขั้นสูง หนึ่งเกี่ยวข้องกับควอนตัมพัวพัน – คุณสมบัติแปลก ๆ ซึ่งหมายความว่าสองอนุภาคสามารถแบ่งปันคุณสมบัติได้ไม่ว่าจะห่างกันแค่ไหน

Ed Trollope วิศวกรปฏิบัติการยานอวกาศของ Telespazio VEGA Deutschlandกล่าวว่า “ด้วยการพัวพันควอนตัม ซึ่งคุณมีอนุภาคพัวพันสองอนุภาคแยกออกจากกัน หากคุณเปลี่ยนอนุภาคหนึ่ง แสดงว่าคุณเปลี่ยนสถานะของอีก อนุภาค ด้วย” “เป็นเรื่องน่าดึงดูดที่จะบอกว่าเราจะมีการสื่อสารในทันทีโดยใช้อนุภาคที่พันกัน”

Tangles และ tachyons

แต่มันไม่ง่ายอย่างนั้น หากคุณมีอนุภาคพัวพันคู่หนึ่ง อนุภาคหนึ่งจับอยู่บนยานอวกาศที่แล่นผ่านส่วนปลายของระบบสุริยะ และคู่ของมันบนโลก เป็นความจริงที่การเปลี่ยนแปลงสถานะของอนุภาคบนยานอวกาศจะทำให้ การเปลี่ยนแปลงสถานะของพันธมิตรบนโลก แต่ตามที่โทรลโลเปอธิบาย บุคคลที่เฝ้าติดตามอนุภาคบนโลกจะไม่สามารถทราบความหมายของการเปลี่ยนแปลงได้หากไม่มีข้อความอธิบายจากยานอวกาศ และข้อความนั้นจะไม่เดินทางเร็วกว่าความเร็วแสง กล่าวอีกนัยหนึ่งการพัวพันควอนตัมไม่ได้เสนอเส้นทางสู่การสื่อสารขั้นสูง

นอกจากนี้ยังมีอนุภาคสมมุติซึ่งเป็นที่ชื่นชอบอย่างมากโดยStar Trekหรือที่เรียกว่า tachyons ทฤษฏีสัมพัทธภาพพิเศษไม่ได้ห้ามการมีอยู่ของมัน และหากเป็นจริง พวกมันก็จะเดินทางเร็วกว่าความเร็วแสงเสมอ อีกครั้งแม้ว่าพวกเขาไม่ได้ให้วิธีการสื่อสารที่ยอดเยี่ยม

หน้าแรก

Share

You may also like...

Leave a Reply

Your email address will not be published.