أخطأ أينشتاين مرة أخرى وأعيدت كتابة نظريته الرئيسية: كيف يغير هذا العالم

في بداية القرن العشرين، غير ألبرت أينشتاين تصور الناس للزمان والمكان تمامًا من خلال مراجعة

جوهر هذه المفاهيم.وبدلاً من الفضاء ثلاثي الأبعاد المعتاد، اقترح الزمن باعتباره البعد الرابع. وبشكل عام، بدأ تفسير مفاهيم الزمان والمكان، الموجودة بشكل منفصل، على أنها كاملة واحدة.

مبدأان والنسبية الخاصة

صاغ الفيزيائي هذه الرؤية للعالمفي النظرية النسبية الخاصة عام 1905 لألبرت أينشتاين. الزمان والمكان "عند أينشتاين" لا يختلفان إلا في الإشارة في بعض المعادلات.

بشكل عام، بنى الفيزيائي نظريته النسبية الخاصة على افتراضين: مبادئ النسبية لجاليليو وثبات سرعة الضوء.

• وفقمبدأ غاليليو في النسبية، قوانين الميكانيكا هي نفسها في الكلالأنظمة المرجعية بالقصور الذاتي. وهذا يعني أن الشكل الرياضي لقانوني نيوتن الثاني والثالث لا يتغير عند الانتقال من إطار مرجعي قصوري إلى آخر.
• وفقمبدأ ثبات سرعة الضوء، سرعة الضوء في الفراغ هي نفسها في جميع الأطر المرجعية بالقصور الذاتي ولا تعتمد على حركة مصادر الضوء وأجهزة الاستقبال.

ما الذي أراد العلماء اختباره؟

يولي مؤلفو الدراسة الجديدة اهتمامًا خاصًاانتبه إلى المبدأ الأول، الذي يفترض أنه في كل نظام بالقصور الذاتي تعمل نفس قوانين الفيزياء وأن جميع المراقبين بالقصور الذاتي متساوون. ومن الجدير بالذكر أنه يطبق عادة على المراقبين الذين يتحركون بالنسبة لبعضهم البعض بسرعات أقل من سرعة الضوء. ومع ذلك، لا يوجد سبب أساسي لعدم تعرض المراقبين الذين يتحركون بالنسبة للأنظمة الفيزيائية الموصوفة بسرعات عالية لنفس الشيء. أصبحت هذه الفرضية أساس دراسة جديدة.

قرر الفيزيائيون التحقق (بالطبع، في الوقت الحالي).من الناحية النظرية)، ماذا سيحدث إذا قمنا بمراقبة العالم من خلال أنظمة مرجعية فائقة السطوع. ربما سيسمح هذا بإدراج المبادئ الأساسية لميكانيكا الكم في النظرية النسبية الخاصة. مؤلفو الفرضية الثورية هم البروفيسور أندريه دراغان وآرثر إيكرت من جامعة أكسفورد.

الأسئلة الرئيسية

تساءل العلماء كيف سيرون عالمناالمراقبون الذين يتحركون أسرع من سرعة الضوء في الفراغ. لقد افترضوا أنهم لن يلاحظوا فقط الظواهر التي تحدث تلقائيًا ، دون سبب محدد ، ولكن أيضًا الجسيمات التي تنتقل على طول مسارات متعددة في وقت واحد.

وبالإضافة إلى ذلك، يعتقد الفيزيائيون أن المفهوم نفسهلكان الوقت مختلفا. وهكذا، فإن العالم فائق السطوع سيتسم بثلاثة أبعاد زمنية وأبعاد مكانية واحدة. وفي الوقت نفسه، لا بد من وصفها باللغة المألوفة لنظرية المجال. وقد تبين أن وجود مراقبين فوق الضوء، منطقيا، لا يتعارض مع العلم. وهذا يعني أن الأجسام فائقة السطوع موجودة بالفعل. قرر العلماء التحقق من ذلك.

المؤلفون ينطلقون من هذا المفهومالزمان والمكان المطابق لواقعنا المادي: بثلاثة أبعاد مكانية وبُعد زمني واحد. ومع ذلك، من وجهة نظر المراقب فائق الإضاءة، فإن بُعدًا واحدًا فقط من هذا العالم يحتفظ بالطابع المكاني الذي يمكن للجسيمات أن تتحرك عبره. أما الثلاثة الأخرى فهي أبعاد الزمن

من وجهة نظر مثل هذا المراقب، الجسيم"العصور" بشكل مستقل في كل من الأوقات الثلاثة. لكن بالنسبة لنا تبدو وكأنها حركة متزامنة في كل اتجاهات الفضاء، أي. انتشار موجة كروية ميكانيكية الكم المرتبطة بالجسيم.

فكرة فنان عن الموجات الكمومية. الصورة: maxpixel.net

وهذا يتوافق مع مبدأ هويجنز،تمت صياغته في القرن الثامن عشر، وبموجبه تصبح كل نقطة تصلها الموجة مصدرًا لموجة كروية جديدة. تم تطبيقه في الأصل على موجات الضوء فقط، لكن ميكانيكا الكم وسّعته ليشمل أشكالًا أخرى من المادة.

ونتيجة لذلك، إدراجها في الوصفيتطلب المراقبون فائقو الإضاءة إنشاء تعريف جديد للسرعة والحركيات. إنها تحافظ على مسلمة أينشتاين حول ثبات سرعة الضوء في الفراغ، حتى بالنسبة للمراقبين فوق الضوئيين. ولذلك، فإن نظريتهم النسبية الخاصة الموسعة لا تبدو "فكرة باهظة"، كما يوضح العلماء.

كيف يغير هذا العالم؟

بعد الأخذ في الاعتبار الحلول الفائقة للضوء، يصبح العالم غير حتمي، وتتحرك الجسيمات في وقت واحد على طول مسارات متعددة، وفقًا للمبدأ الكمي للتراكب.

وفقا لمبدأ الحتمية، هناكعلاقة صارمة لا لبس فيها بين الكميات التي تميز حالة النظام الميكانيكي في نقطة زمنية معينة، وقيم هذه الكميات في أي نقطة زمنية لاحقة (أو سابقة).

في عالم الحتمية ، كل حدث معبالضرورة بسبب سابقة ، وكذلك بسبب قوانين الطبيعة. تُفهم الحتمية الصارمة للعمليات على أنها تحديد مسبق لا لبس فيه ، أي أن لكل تأثير سبب محدد بدقة. نتيجة لذلك ، وفقًا لنظرية النسبية الموسعة ، يصبح واقعنا غير متوقع.

في الواقع، لsuperluminalأيها المراقب، فإن الجسيم الذي يعيش وفقًا لقوانين الميكانيكا الكلاسيكية يفقد معناه، ويصبح الحقل هو الكمية الوحيدة التي يمكن استخدامها لوصف العالم المادي.

فكرة الفنان عن كسورية تعكس البعد الرابع. الصورة: maxpixel.net

حتى وقت قريب، كان يعتقد ذلكإن المبادئ التي تشكل أساس نظرية الكم هي مبادئ أساسية. ومع ذلك، أظهرت تجربة فكرية أجراها العلماء: أن تبرير نظرية الكم باستخدام النظرية النسبية الموسعة يمكن تعميمه بمفهوم الأبعاد الأربعة (الزمكان 1+3). يربط هذا الامتداد النسبية بالآثار التي تفترضها نظرية المجال الكمي.

ما هي النتيجة؟

وهكذا، في موسع خاصوفقا للنظرية النسبية، يبدو أن جميع الجسيمات لها خصائص غير عادية. ولكن هل يعمل العكس؟ هل من الممكن بالنسبة لنا أن نجد جسيمات شائعة بالنسبة للمراقبين فوق الضوء، تلك التي تتحرك بالنسبة إلينا بسرعات فوق الضوء؟

للأسف، يشرح العلماء أن الأمر ليس بهذه البساطة.إن الاكتشاف التجريبي لجسيم أساسي جديد وحده يعد إنجازا عظيما. ومع ذلك، لا يزال العلماء يأملون في استخدام نتائج الدراسة لفهم ظاهرة كسر التناظر التلقائي المرتبطة بكتلة بوزون هيغز والجسيمات الأخرى في النموذج القياسي بشكل أفضل، وخاصة في بدايات الكون.

عنصر أساسي في أي آلية عفويةانتهاك التماثل هو مجال تاكيون. ربما تكون الظواهر الفائقة للضوء هي التي تلعب دورًا رئيسيًا في آلية هيغز (النظرية التي تصف كيفية اكتساب الجسيمات الحاملة للقوة الضعيفة للكتلة).

قراءة المزيد:

اتضح كم عمر الماء الذي نشربه اليوم

ابتكر مهندس يبلغ من العمر 17 عامًا محركًا غير مغناطيسي: يمكن استخدامه في السيارات الكهربائية

تم العثور على كواكب ليست بعيدة عن الأرض. ربما هم مأهولون