Эффект Шарнхорста — гипотетический опыт, в котором световой сигнал может двигаться между двумя близко расположенными пластинами быстрее скорости света . Явление предсказано из Гумбольдтского университета ( Германия ) и из университета Сассекса ( Англия ). Шарнхорст вывел эффект на основе математического анализа квантовой электродинамики .

Объяснение

В соответствии с принципом неопределённости Гейзенберга пустое пространство, считающееся полным вакуумом , на самом деле заполнено виртуальными субатомными частицами, называемыми вакуумными флуктуациями . Когда фотон движется в вакууме, он взаимодействует с этими виртуальными частицами и при поглощении может породить пару электрон - позитрон . Эта пара нестабильна и быстро аннигилирует с испусканием фотона, аналогичного поглощённому. По оценке время существования энергии фотона в виде пары электрон-позитрон заметно снижает наблюдаемую скорость фотона в вакууме, так как фотон превращается в частицы с досветовой скоростью . На основе этого вывода было сделано предположение, что скорость фотона увеличится при движении между пластинами Казимира . Из-за ограниченного пространства между пластинами некоторые виртуальные частицы, существующие в вакууме, будут иметь длины волн , превышающие расстояние между пластинами. Вследствие этого плотность виртуальных частиц между пластинами будет меньше, чем плотность виртуальных частиц снаружи. Таким образом, фотон, движущийся между пластинами, будет тратить меньше времени на взаимодействие с виртуальными частицами, снижающими его скорость. Конечным результатом станет увеличение скорости фотона, и чем ближе будут располагаться пластины, тем выше будет скорость света. Однако предсказанный эффект будет минимальным. Фотон, проходящий между двумя пластинами, расположенными на расстоянии 1 мкм, увеличит скорость на 10 ⁻³⁶ . Такое изменение скорости слишком мало для обнаружения существующими приборами, что не позволяет обнаружить эффект Шарнхорста в настоящее время.

Причинность

Существование фотонов, движущихся быстрее скорости света, поставлено под сомнение, так как это может нарушить причинно-следственные связи, так как при этом информация распространяется быстрее скорости света . Однако несколько авторов указывают, что эффект Шарнхорста не может привести к причинно-следственным парадоксам .

Примечания