A 20. század elején Albert Einstein teljesen megváltoztatta az emberek idő- és térfelfogását azáltal, hogy felülvizsgálta.
Két elv és a speciális relativitáselmélet
A fizikus megfogalmazta ezt a világlátástAlbert Einstein speciális relativitáselméletében 1905-ben. Az idő és a tér „Einstein szerint” csak előjelben különbözik egyes egyenletekben.
Általánosságban elmondható, hogy a fizikus speciális relativitáselméletét két feltevésre alapozta: Galilei relativitáselméletére és a fénysebesség állandóságára.
- AlapjánGalilei relativitás elve, a mechanika törvényei mindenben megegyeznekinerciális referenciarendszerek. Ez azt jelenti, hogy Newton második és harmadik törvényének matematikai formája nem változik, amikor az egyik tehetetlenségi vonatkoztatási rendszerből a másikba lépünk.
- Alapjána fénysebesség állandóságának elve, a fénysebesség az üregben minden inerciális vonatkoztatási rendszerben azonos, és nem függ a fényforrások és a vevők mozgásától.
Mit akartak tesztelni a tudósok?
Az új tanulmány készítői különös figyelmet szentelnekfigyelmet szentelt az első elvnek, amely azt feltételezi, hogy minden inerciarendszerben ugyanazok a fizika törvényei működnek, és minden inercia megfigyelő egyenlő. Figyelemre méltó, hogy általában olyan megfigyelőkre alkalmazzák, akik egymáshoz képest a fénysebességnél kisebb sebességgel mozognak. Nincs azonban alapvető oka annak, hogy a leírt fizikai rendszerekhez képest nagy sebességgel mozgó megfigyelők miért ne tapasztalnák ugyanezt. Ez a posztulátum egy új tanulmány alapja lett.
A fizikusok úgy döntöttek, hogy ellenőriznek (persze, egyelőreelméletileg), mi fog történni, ha szuperluminális referenciarendszerekből figyeljük meg a világot. Talán ez lehetővé teszi, hogy a kvantummechanika alapelvei bekerüljenek a speciális relativitáselméletbe. A forradalmi hipotézis szerzői Andrzej Dragan és Arthur Eckert professzorok az Oxfordi Egyetemről.
Fő kérdések
A tudósok kíváncsiak voltak, hogyan látnák világunkatmegfigyelők, amelyek vákuumban a fénysebességnél gyorsabban mozognak. Feltételezték, hogy nemcsak a spontán, determinisztikus ok nélkül fellépő jelenségeket, hanem egyidejűleg több úton haladó részecskéket is megfigyelnek.
Ezenkívül a fizikusok úgy vélik, hogy maga a koncepciómás lett volna az idő. Így egy szuperluminális világot három idődimenzió és egy térbeli dimenzió jellemez. Ugyanakkor a térelmélet ismert nyelvezetén kellene leírni. Kiderül, hogy a szuperluminális megfigyelők jelenléte logikailag nem mond ellent a tudománynak. Ez azt jelenti, hogy szuperluminális objektumok valóban léteznek. A tudósok úgy döntöttek, hogy ezt megvizsgálják.
A szerzők a koncepcióból indulnak kifizikai valóságunknak megfelelő téridő: három térdimenzióval és egy idődimenzióval. A szuperluminális megfigyelő szemszögéből azonban ennek a világnak csak az egyik dimenziója őrzi meg azt a térbeli jelleget, amely mentén a részecskék mozoghatnak. A másik három az idő dimenziója
Egy ilyen megfigyelő szemszögéből a részecske„életkor” egymástól függetlenül mindegyik három alkalommal. De nálunk ez úgy néz ki, mint egyidejű mozgás a tér minden irányában, pl. egy részecskéhez kapcsolódó kvantummechanikai gömbhullám terjedése.
Egy művész elképzelése a kvantumhullámokról. Fotó: maxpixel.net
Ez megfelel Huygens elvének,században megfogalmazott, mely szerint a hullám által elért minden egyes pont egy új gömbhullám forrásává válik. Eredetileg csak fényhullámokra alkalmazták, de a kvantummechanika kiterjesztette az anyag más formáira is.
Ennek eredményeként szerepel a leírásbanA szuperluminális megfigyelők a sebesség és a kinematika új definíciójának megalkotását igénylik. Megőrzi Einstein posztulátumát a fénysebesség vákuumban való állandóságáról, még a szuperluminális megfigyelők számára is. Ezért a kiterjesztett speciális relativitáselmélet nem tűnik olyan „extravagáns ötletnek” – magyarázzák a tudósok.
Hogyan változtatja meg ez a világot?
A szuperluminális megoldások figyelembevétele után a világ nondeterminisztikussá válik, és a részecskék egyszerre több pályán mozognak, a szuperpozíció kvantumelvének megfelelően.
A determinizmus elve szerint vanszigorú, egyértelmű kapcsolat a mechanikai rendszer állapotát egy adott időpontban jellemző mennyiségek és ezen mennyiségek bármely későbbi (vagy előző) időpontban fennálló értéke között.
A determinizmus világában minden esemény aszükségszerűen az előzmény, valamint a természeti törvények okozzák. A folyamatok merev determinizmusán egyértelmű előre meghatározottság értendő, vagyis minden hatásnak szigorúan meghatározott oka van. Ennek eredményeként a kiterjesztett relativitáselmélet szerint valóságunk kiszámíthatatlanná válik.
Valójában a szuperluminálisnakmegfigyelő, a klasszikus mechanika törvényei szerint élő részecske értelmetlenné válik, és a mező lesz az egyetlen mennyiség, amellyel a fizikai világot leírhatjuk.
A művész ötlete egy fraktálról, amely a negyedik dimenziót tükrözi. Fotó: maxpixel.net
Egészen a közelmúltig azt hittékA kvantumelmélet alapját képező elvek alapvetőek. A tudósok gondolatkísérlete azonban kimutatta: a kvantumelmélet igazolása a kiterjesztett relativitáselmélet segítségével általánosítható a négy dimenzió (tér-idő 1+3) fogalmával. Ez a kiterjesztés összekapcsolja a relativitáselméletet a kvantumtérelmélet által feltételezett következményekkel.
mi az eredmény?
Így a bővített speciálisA relativitáselmélet szerint úgy tűnik, hogy minden részecske rendkívüli tulajdonságokkal rendelkezik. De ez fordítva is működik? Találhatunk-e olyan részecskéket, amelyek közösek a szuperluminális megfigyelők számára, amelyek hozzánk képest szuperluminális sebességgel mozognak?
Sajnos ez nem olyan egyszerű, magyarázzák a tudósok.Egy új alapvető részecske kísérleti felfedezése önmagában is bravúr. A tudósok azonban továbbra is abban reménykednek, hogy a tanulmány eredményeit felhasználhatják a Higgs-bozon és a Standard Modell más részecskéinek tömegével összefüggő spontán szimmetriatörés jelenségeinek jobb megértésére, különösen a korai Univerzumban.
A spontán mechanizmusok kulcsfontosságú elemeA szimmetria megsértése a tachion mező. Talán a szuperluminális jelenségek játszanak kulcsszerepet a Higgs-mechanizmusban (az elméletben, amely leírja, hogy a gyenge erőhordozó részecskék hogyan szereznek tömeget).
Olvass tovább:
Kiderült, milyen régi vizet iszunk ma
Egy 17 éves mérnök egy mágnes nélküli motorral rukkolt elő: elektromos járművekben is használható
Két bolygót találtak a Földtől nem messze. Talán laknak