Zu Beginn des 20. Jahrhunderts veränderte Albert Einstein durch eine Überarbeitung die Wahrnehmung von Zeit und Raum der Menschen völlig
Zwei Prinzipien und spezielle Relativitätstheorie
Der Physiker formulierte diese Vision der Weltin der Speziellen Relativitätstheorie im Jahr 1905 von Albert Einstein. Zeit und Raum „nach Einstein“ unterscheiden sich in einigen Gleichungen nur im Vorzeichen.
Im Allgemeinen stützte der Physiker seine spezielle Relativitätstheorie auf zwei Annahmen: Galileis Relativitätsprinzipien und die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit.
- EntsprechendGalileis Relativitätsprinzip, die Gesetze der Mechanik sind in allen gleichInertialreferenzsysteme. Das bedeutet, dass sich die mathematische Form des zweiten und dritten Newtonschen Gesetzes nicht ändert, wenn man von einem Inertialsystem in ein anderes übergeht.
- EntsprechendPrinzip der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit, die Lichtgeschwindigkeit im Weltraum ist in allen Inertialsystemen gleich und hängt nicht von der Bewegung der Lichtquellen und Empfänger ab.
Was wollten die Wissenschaftler testen?
Besonderes Augenmerk legen die Autoren der neuen Studie daraufachtete auf das erste Prinzip, das davon ausgeht, dass in jedem Inertialsystem die gleichen physikalischen Gesetze gelten und alle Inertialbeobachter gleich sind. Bemerkenswert ist, dass es normalerweise auf Beobachter angewendet wird, die sich relativ zueinander mit Geschwindigkeiten bewegen, die unter der Lichtgeschwindigkeit liegen. Es gibt jedoch keinen grundsätzlichen Grund, warum Beobachter, die sich mit hoher Geschwindigkeit relativ zu den beschriebenen physikalischen Systemen bewegen, nicht dasselbe erleben würden. Dieses Postulat wurde zur Grundlage einer neuen Studie.
Die Physiker beschlossen, dies zu überprüfen (natürlich vorerst).theoretisch), was passieren wird, wenn wir die Welt von superluminalen Bezugssystemen aus beobachten. Vielleicht können dadurch die Grundprinzipien der Quantenmechanik in die spezielle Relativitätstheorie einbezogen werden. Die Autoren der revolutionären Hypothese sind die Professoren Andrzej Dragan und Arthur Eckert von der Universität Oxford.
Hauptfragen
Wissenschaftler fragten sich, wie sie unsere Welt sehen würdenBeobachter, die sich im Vakuum schneller als Lichtgeschwindigkeit bewegen. Sie gingen davon aus, dass sie nicht nur Phänomene beobachten würden, die spontan und ohne deterministische Ursache auftreten, sondern auch Teilchen, die sich gleichzeitig auf mehreren Wegen bewegen.
Darüber hinaus glauben Physiker, dass das Konzept selbstDie Zeit wäre anders gewesen. Somit wäre eine superluminale Welt durch drei Zeitdimensionen und eine räumliche Dimension gekennzeichnet. Gleichzeitig müsste es in der vertrauten Sprache der Feldtheorie beschrieben werden. Es stellt sich heraus, dass die Anwesenheit überluminaler Beobachter logischerweise nicht im Widerspruch zur Wissenschaft steht. Das bedeutet, dass es tatsächlich superluminale Objekte gibt. Wissenschaftler beschlossen, dies zu überprüfen.
Die Autoren gehen vom Konzept ausRaumzeit, die unserer physischen Realität entspricht: mit drei Raumdimensionen und einer zeitlichen Dimension. Aus der Sicht eines superluminalen Beobachters behält jedoch nur eine Dimension dieser Welt den räumlichen Charakter, entlang dem sich Teilchen bewegen können. Die anderen drei sind Dimensionen der Zeit
Aus der Sicht eines solchen Beobachters das Teilchen„Altert“ in jedem der drei Zeitpunkte unabhängig voneinander. Aber für uns sieht es aus wie eine gleichzeitige Bewegung in alle Raumrichtungen, d.h. Ausbreitung einer quantenmechanischen Kugelwelle, die mit einem Teilchen verbunden ist.
Eine Künstleridee von Quantenwellen. Foto: maxpixel.net
Dies entspricht dem Huygensschen Prinzip,im 18. Jahrhundert formuliert, wonach jeder von der Welle erreichte Punkt zur Quelle einer neuen Kugelwelle wird. Ursprünglich wurde es nur auf Lichtwellen angewendet, aber die Quantenmechanik erweiterte es auf andere Materieformen.
Daher Aufnahme in die BeschreibungÜberlichtbeobachter erfordern die Schaffung einer neuen Definition von Geschwindigkeit und Kinematik. Es bewahrt Einsteins Postulat über die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum, selbst für überluminale Beobachter. Daher scheine ihre erweiterte spezielle Relativitätstheorie keine so „extravagante Idee“ zu sein, erklären die Wissenschaftler.
Wie verändert das die Welt?
Nach Berücksichtigung superluminaler Lösungen wird die Welt nicht deterministisch und Teilchen bewegen sich gemäß dem Quantenprinzip der Superposition gleichzeitig entlang mehrerer Flugbahnen.
Nach dem Prinzip des Determinismus gibt es dieseine streng eindeutige Beziehung zwischen Größen, die den Zustand eines mechanischen Systems zu einem bestimmten Zeitpunkt charakterisieren, und den Werten dieser Größen zu jedem nachfolgenden (oder vorherigen) Zeitpunkt.
In der Welt des Determinismus ist jedes Ereignis mitnotwendigerweise durch die Vorgeschichte sowie durch die Naturgesetze verursacht. Der starre Determinismus von Prozessen wird als eindeutige Vorherbestimmung verstanden, d. h. jede Wirkung hat eine genau definierte Ursache. Dadurch wird nach der erweiterten Relativitätstheorie unsere Realität unberechenbar.
Tatsächlich für SuperluminalBeobachter verliert das Teilchen, das nach den Gesetzen der klassischen Mechanik lebt, seinen Sinn und das Feld wird zur einzigen Größe, die zur Beschreibung der physikalischen Welt verwendet werden kann.
Die Vorstellung des Künstlers von einem Fraktal, das die vierte Dimension widerspiegelt. Foto: maxpixel.net
Bis vor Kurzem glaubte man dasDie Prinzipien, die die Grundlage der Quantentheorie bilden, sind grundlegend. Ein Gedankenexperiment von Wissenschaftlern zeigte jedoch: Die Begründung der Quantentheorie mit der erweiterten Relativitätstheorie lässt sich durch das Konzept der vier Dimensionen (Raum-Zeit 1+3) verallgemeinern. Diese Erweiterung verknüpft die Relativitätstheorie mit den von der Quantenfeldtheorie postulierten Implikationen.
Was ist das Ergebnis?
Daher im erweiterten SonderangebotDer Relativitätstheorie zufolge scheinen alle Teilchen außergewöhnliche Eigenschaften zu haben. Aber funktioniert es auch umgekehrt? Ist es für uns möglich, Teilchen zu finden, die für superluminale Beobachter üblich sind, also solche, die sich relativ zu uns mit überluminaler Geschwindigkeit bewegen?
Leider ist es nicht so einfach, erklären Wissenschaftler.Allein die experimentelle Entdeckung eines neuen Elementarteilchens ist bereits eine Meisterleistung. Wissenschaftler hoffen jedoch immer noch, die Ergebnisse der Studie nutzen zu können, um die Phänomene der spontanen Symmetriebrechung im Zusammenhang mit der Masse des Higgs-Bosons und anderer Teilchen im Standardmodell, insbesondere im frühen Universum, besser zu verstehen.
Eine Schlüsselkomponente jedes spontanen MechanismusDie Verletzung der Symmetrie ist das Tachyonenfeld. Möglicherweise spielen superluminale Phänomene eine Schlüsselrolle im Higgs-Mechanismus (der Theorie, die beschreibt, wie schwache Kraftträgerteilchen an Masse gewinnen).
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