Στις αρχές του 20ου αιώνα, ο Άλμπερτ Αϊνστάιν άλλαξε εντελώς την αντίληψη των ανθρώπων για το χρόνο και τον χώρο αναθεωρώντας
Δύο αρχές και ειδική σχετικότητα
Ο φυσικός διατύπωσε αυτό το όραμα του κόσμουστην ειδική θεωρία της σχετικότητας το 1905 από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν. Ο χρόνος και ο χώρος «σύμφωνα με τον Αϊνστάιν» διαφέρουν μόνο ως προς το πρόσημο σε ορισμένες εξισώσεις.
Γενικά, ο φυσικός στήριξε την ειδική θεωρία της σχετικότητας σε δύο υποθέσεις: τις αρχές της σχετικότητας του Γαλιλαίου και τη σταθερότητα της ταχύτητας του φωτός.
- Σύμφωνα μεΗ αρχή της σχετικότητας του Γαλιλαίου, οι νόμοι της μηχανικής είναι σε όλους ίδιοιαδρανειακά συστήματα αναφοράς. Αυτό σημαίνει ότι η μαθηματική μορφή του δεύτερου και του τρίτου νόμου του Νεύτωνα δεν αλλάζει όταν μετακινείται από το ένα αδρανειακό πλαίσιο αναφοράς στο άλλο.
- Σύμφωνα μεαρχή της σταθερότητας της ταχύτητας του φωτός, η ταχύτητα του φωτός στο κενό είναι η ίδια σε όλα τα αδρανειακά συστήματα αναφοράς και δεν εξαρτάται από την κίνηση των φωτεινών πηγών και των δεκτών.
Τι ήθελαν να δοκιμάσουν οι επιστήμονες;
Οι συγγραφείς της νέας μελέτης δίνουν ιδιαίτερη προσοχήέδωσε προσοχή στην πρώτη αρχή, η οποία προϋποθέτει ότι σε κάθε αδρανειακό σύστημα λειτουργούν οι ίδιοι νόμοι της φυσικής και όλοι οι αδρανειακές παρατηρητές είναι ίσοι. Είναι αξιοσημείωτο ότι συνήθως εφαρμόζεται σε παρατηρητές που κινούνται μεταξύ τους με ταχύτητες μικρότερες από την ταχύτητα του φωτός. Ωστόσο, δεν υπάρχει θεμελιώδης λόγος για τον οποίο οι παρατηρητές που κινούνται σε σχέση με τα περιγραφόμενα φυσικά συστήματα με υψηλές ταχύτητες δεν θα βιώσουν το ίδιο πράγμα. Αυτό το αξίωμα έγινε η βάση μιας νέας μελέτης.
Οι φυσικοί αποφάσισαν να ελέγξουν (φυσικά, προς το παρόνθεωρητικά), τι θα συμβεί αν παρατηρήσουμε τον κόσμο από υπερφωτιστικά συστήματα αναφοράς. Ίσως αυτό θα επιτρέψει να συμπεριληφθούν οι βασικές αρχές της κβαντικής μηχανικής στην ειδική θεωρία της σχετικότητας. Οι συντάκτες της επαναστατικής υπόθεσης είναι οι καθηγητές Andrzej Dragan και Arthur Eckert από το Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης.
Κύρια Ερωτήματα
Οι επιστήμονες αναρωτήθηκαν πώς θα έβλεπαν τον κόσμο μαςπαρατηρητές που κινούνται ταχύτερα από την ταχύτητα του φωτός στο κενό. Υπέθεσαν ότι θα παρατηρούσαν όχι μόνο φαινόμενα που συμβαίνουν αυθόρμητα, χωρίς ντετερμινιστική αιτία, αλλά και σωματίδια που ταξιδεύουν σε πολλά μονοπάτια ταυτόχρονα.
Επιπλέον, οι φυσικοί πιστεύουν ότι η ίδια η έννοιαο χρόνος θα ήταν διαφορετικός. Έτσι, ένας υπερφωτιστικός κόσμος θα χαρακτηριζόταν από τρεις χρονικές διαστάσεις και μία χωρική. Ταυτόχρονα, θα έπρεπε να περιγραφεί στη γνωστή γλώσσα της θεωρίας πεδίου Αποδεικνύεται ότι η παρουσία υπερφωτιστικών παρατηρητών, λογικά, δεν έρχεται σε αντίθεση με την επιστήμη. Αυτό σημαίνει ότι τα υπερφωτιστικά αντικείμενα υπάρχουν πραγματικά. Οι επιστήμονες αποφάσισαν να το ελέγξουν αυτό.
Οι συγγραφείς προχωρούν από την ιδέαχωροχρόνος που αντιστοιχεί στη φυσική μας πραγματικότητα: με τρεις χωρικές διαστάσεις και μία χρονική διάσταση. Ωστόσο, από τη σκοπιά ενός υπερφωτιστού παρατηρητή, μόνο μια διάσταση αυτού του κόσμου διατηρεί τον χωρικό χαρακτήρα κατά μήκος του οποίου μπορούν να κινηθούν τα σωματίδια. Οι άλλες τρεις είναι διαστάσεις του χρόνου
Από τη σκοπιά ενός τέτοιου παρατηρητή, το σωματίδιο"γερνάει" ανεξάρτητα σε κάθε τις τρεις φορές. Αλλά για εμάς μοιάζει με ταυτόχρονη κίνηση προς όλες τις κατευθύνσεις του χώρου, δηλ. διάδοση ενός κβαντομηχανικού σφαιρικού κύματος που σχετίζεται με ένα σωματίδιο.
Η ιδέα ενός καλλιτέχνη για τα κβαντικά κύματα. Φωτογραφία: maxpixel.net
Αυτό αντιστοιχεί στην αρχή του Huygens,διατυπώθηκε τον 18ο αιώνα, σύμφωνα με την οποία κάθε σημείο στο οποίο φτάνει ένα κύμα γίνεται η πηγή ενός νέου σφαιρικού κύματος. Αρχικά εφαρμόστηκε μόνο σε κύματα φωτός, αλλά η κβαντομηχανική το επέκτεινε και σε άλλες μορφές ύλης.
Ως αποτέλεσμα, συμπερίληψη στην περιγραφήοι υπερφωτεινοί παρατηρητές απαιτούν τη δημιουργία ενός νέου ορισμού της ταχύτητας και της κινηματικής. Διατηρεί το αξίωμα του Αϊνστάιν σχετικά με τη σταθερότητα της ταχύτητας του φωτός στο κενό, ακόμη και για υπερφωτεινούς παρατηρητές. Ως εκ τούτου, η εκτεταμένη ειδική θεωρία της σχετικότητας δεν φαίνεται να είναι μια τόσο «εξωφρενική ιδέα», εξηγούν οι επιστήμονες.
Πώς αλλάζει αυτό τον κόσμο;
Αφού ληφθούν υπόψη οι υπερφωτιστικές λύσεις, ο κόσμος γίνεται μη ντετερμινιστικός και τα σωματίδια κινούνται ταυτόχρονα κατά μήκος πολλαπλών τροχιών, σύμφωνα με την κβαντική αρχή της υπέρθεσης.
Σύμφωνα με την αρχή του ντετερμινισμού, υπάρχειμια αυστηρή σαφής σχέση μεταξύ των ποσοτήτων που χαρακτηρίζουν την κατάσταση ενός μηχανικού συστήματος σε μια δεδομένη χρονική στιγμή και των τιμών αυτών των ποσοτήτων σε οποιοδήποτε επόμενο (ή προηγούμενο) χρονικό σημείο.
Στον κόσμο του ντετερμινισμού, κάθε γεγονός μεπου προκαλείται αναγκαστικά από το προηγούμενο, καθώς και από τους νόμους της φύσης. Ο άκαμπτος ντετερμινισμός των διεργασιών νοείται ως ξεκάθαρος προκαθορισμός, δηλαδή, κάθε αποτέλεσμα έχει μια αυστηρά καθορισμένη αιτία. Ως αποτέλεσμα, σύμφωνα με την εκτεταμένη θεωρία της σχετικότητας, η πραγματικότητά μας γίνεται απρόβλεπτη.
Μάλιστα για superluminalπαρατηρητή, το σωματίδιο που ζει σύμφωνα με τους νόμους της κλασικής μηχανικής παύει να έχει νόημα και το πεδίο γίνεται η μόνη ποσότητα που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να περιγράψει τον φυσικό κόσμο.
Η ιδέα του καλλιτέχνη για ένα φράκταλ που αντανακλά την τέταρτη διάσταση. Φωτογραφία: maxpixel.net
Μέχρι πρόσφατα πίστευαν ότιΟι αρχές που αποτελούν την ίδια τη βάση της κβαντικής θεωρίας είναι θεμελιώδεις. Ωστόσο, ένα πείραμα σκέψης από επιστήμονες έδειξε: η αιτιολόγηση της κβαντικής θεωρίας χρησιμοποιώντας την εκτεταμένη θεωρία της σχετικότητας μπορεί να γενικευτεί με την έννοια των τεσσάρων διαστάσεων (χωροχρόνος 1+3). Αυτή η επέκταση συνδέει τη σχετικότητα με τις συνέπειες που προβάλλει η κβαντική θεωρία πεδίου.
Ποιο είναι το αποτέλεσμα;
Έτσι, σε εκτεταμένη ειδικήΣύμφωνα με τη θεωρία της σχετικότητας, όλα τα σωματίδια φαίνεται να έχουν εξαιρετικές ιδιότητες. Λειτουργεί όμως αντίστροφα; Είναι δυνατόν να βρούμε σωματίδια που είναι κοινά για τους υπερφωτεινούς παρατηρητές, αυτά που κινούνται σε σχέση με εμάς με υπερφωτεινές ταχύτητες;
Αλίμονο, δεν είναι τόσο απλό, εξηγούν οι επιστήμονες.Η πειραματική ανακάλυψη ενός νέου θεμελιώδους σωματιδίου από μόνη της είναι ήδη ένα κατόρθωμα. Ωστόσο, οι επιστήμονες εξακολουθούν να ελπίζουν να χρησιμοποιήσουν τα αποτελέσματα της μελέτης για να κατανοήσουν καλύτερα τα φαινόμενα της αυθόρμητης διάρρηξης της συμμετρίας που σχετίζονται με τη μάζα του μποζονίου Higgs και άλλων σωματιδίων στο Καθιερωμένο Μοντέλο, ειδικά στο πρώιμο Σύμπαν.
Βασικό συστατικό κάθε μηχανισμού αυθόρμητουΗ παραβίαση της συμμετρίας είναι το πεδίο ταχυώνων. Ίσως είναι τα υπερφωταύγεια φαινόμενα που παίζουν βασικό ρόλο στον μηχανισμό Higgs (τη θεωρία που περιγράφει πώς τα σωματίδια ασθενούς φορέα αποκτούν μάζα).
Διαβάστε περισσότερα:
Αποδείχθηκε πόσο παλιό είναι το νερό που πίνουμε σήμερα
Ένας 17χρονος μηχανικός βρήκε έναν κινητήρα χωρίς μαγνήτη: μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ηλεκτρικά οχήματα
Δύο πλανήτες έχουν βρεθεί όχι μακριά από τη Γη. Ίσως κατοικούνται