[논문 리뷰] Superluminal Near-field Dipole Electromagnetic Fields

W. D. Walker|ArXiv.org|2000. 01. 26.

Mechanical and Optical Resonators참고 문헌 14인용 수 9

한 줄 요약

이 논문은 진동하는 전기 dipole에서 발생하는 전자기 near-field 파동이 근처에서 빛보다 빠르게 전파됨을 수학적으로 입증한다. near-field 영역에서는 군속도가 c를 초과하고, 약 한 파장 거리에서 渐近적으로 c에 수렴한다. 분석 결과 군속도는 에너지와 정보 전달을 지배하며, 이는 자석 dipole와 중력 방출 시스템에도 유사한 결과를 낳을 것으로 기대된다.

ABSTRACT

The purpose of this paper is to present mathematical evidence that electromagnetic near-field waves and wave groups, generated by an oscillating electric dipole, propagate much faster than the speed of light as they are generated near the source, and reduce to the speed of light at about one wavelength from the source. The speed at which wave groups propagate (group speed) is shown to be the speed at which both modulated wave information and wave energy density propagate. Because of the similarity of the governing partial differential equations, two other physical systems (magnetic oscillating dipole, and gravitational radiating oscillating mass) are noted to have similar results.

연구 동기 및 목표

• 진동하는 전기 dipole에 의해 생성된 near-field 영역 내 전자기파의 전파 속도를 조사하기 위해.
• 에너지와 정보 전달을 지배하는 군속도가 near-field에서 빛의 속도를 초과하는지 여부를 확인하기 위해.
• 수학적 유사성에 기반해 근처의 자석 dipole와 중력 방출 시스템으로 분석을 확장하기 위해.
• 국소적인 전자기 소스에서 초광속 위상 및 군속도에 대한 이론적 기초를 제공하기 위해.
• 이러한 발견이 기본 물리학, 특히 로렌츠 불변성과 CPT 대칭성과의 관계에서 미치는 영향을 탐구하기 위해.

제안 방법

• 시간 조화 영역에서 맥스웰 방정식을 사용하여 진동하는 전기 dipole의 전자기장 해를 유도한다.
• 근처 영역에서 파동 패킷(변조된 파동)의 군속도를 위상 및 군속도 형식론을 사용하여 분석한다.
• 자기 dipole와 중력 질량 진동자에 동일한 수학적 프레임워크를 적용한다. 이는 그들의 지배 방정식에 기하학적 유사성이 있기 때문이다.
• 원천에서의 거리가 증가함에 따라 초광속에서 빛의 속도로의 전이를 평가한다.
• 점근적 분석을 사용하여 군속도가 약 한 파장 정도의 거리에서 c에 수렴함을 보여준다.
• 양자나 상대론적 수정 없이 고전 전자기학과 편미분방정식 해법에 의존한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 근처 dipole에서 발생하는 전자기파의 군속도가 빛의 속도를 초과할 수 있는가?
• RQ2 원천으로부터 어느 거리에서 군속도가 초광속에서 c로 전이되는가?
• RQ3 near-field에서 에너지 및 정보 전파 속도는 군속도와 어떻게 관련되어 있는가?
• RQ4 유사한 초광속 행동이 자석 dipole와 중력 방출 시스템에서도 기대되는가?
• RQ5 초광속 near-field 전파가 로렌츠 불변성과 CPT 대칭성에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• 진동하는 전기 dipole에서 발생하는 전자기파 패킷의 군속도는 near-field 영역에서 빛의 속도를 초과한다.
• 원천으로부터 약 한 파장 거리에서 군속도는 빛의 속도 c에 점 渐진적으로 수렴한다.
• 군속도는 near-field에서 파동 에너지 밀도와 변조된 정보의 전파를 지배한다.
• 자기 dipole 방출의 경우에도 동일한 수학적 구조를 가진 그들의 장 방정식으로 인해 초광속 행동이 유사하게 예측된다.
• 중력 방출 진동 질량 시스템도 동일한 지배 편미분방정식에 기반해 유사한 near-field 초광속 역학을 보일 것으로 기대된다.
• 결과는 양자나 상대론적 수정 없이 고전 전자기학에서 유일하게 유도되었다.