All’inizio del XX secolo, Albert Einstein cambiò completamente la percezione del tempo e dello spazio rivedendola
Due principi e relatività ristretta
Il fisico ha formulato questa visione del mondonella teoria della relatività speciale del 1905 di Albert Einstein. Tempo e spazio “secondo Einstein” differiscono solo nel segno in alcune equazioni.
In generale, il fisico basò la sua teoria della relatività ristretta su due presupposti: i principi di relatività di Galileo e la costanza della velocità della luce.
- SecondoPrincipio di relatività di Galileo, le leggi della meccanica sono le stesse in tuttisistemi di riferimento inerziali. Ciò significa che la forma matematica della seconda e della terza legge di Newton non cambia quando si passa da un sistema di riferimento inerziale a un altro.
- Secondoprincipio di costanza della velocità della luce, la velocità della luce nel vuoto è la stessa in tutti i sistemi di riferimento inerziali e non dipende dal movimento delle sorgenti luminose e dei ricevitori.
Cosa volevano testare gli scienziati?
Gli autori del nuovo studio prestano particolare attenzioneha prestato attenzione al primo principio, che presuppone che in ciascun sistema inerziale operino le stesse leggi della fisica e che tutti gli osservatori inerziali siano uguali. È interessante notare che di solito viene applicato agli osservatori che si muovono l'uno rispetto all'altro a velocità inferiori a quella della luce. Tuttavia, non esiste alcuna ragione fondamentale per cui gli osservatori che si muovono ad alta velocità rispetto ai sistemi fisici descritti non sperimenteranno la stessa cosa. Questo postulato è diventato la base di un nuovo studio.
I fisici hanno deciso di verificare (ovviamente, per orateoricamente), cosa accadrà se osserviamo il mondo da sistemi di riferimento superluminali. Forse questo consentirà di includere i principi fondamentali della meccanica quantistica nella teoria della relatività speciale. Gli autori dell'ipotesi rivoluzionaria sono i professori Andrzej Dragan e Arthur Eckert dell'Università di Oxford.
Domande principali
Gli scienziati si chiedevano come avrebbero visto il nostro mondoosservatori che si muovono più velocemente della velocità della luce nel vuoto. Presumevano che avrebbero osservato non solo fenomeni che si verificano spontaneamente, senza una causa deterministica, ma anche particelle che viaggiano lungo più percorsi contemporaneamente.
Inoltre, i fisici credono che il concetto stessoil tempo sarebbe stato diverso. Pertanto, un mondo superluminale sarebbe caratterizzato da tre dimensioni temporali e una spaziale. Allo stesso tempo, dovrebbe essere descritto nel linguaggio familiare della teoria dei campi. Si scopre che la presenza di osservatori superluminali, logicamente, non contraddice la scienza. Ciò significa che gli oggetti superluminali esistono davvero. Gli scienziati hanno deciso di verificarlo.
Gli autori procedono dal concettospazio-tempo corrispondente alla nostra realtà fisica: con tre dimensioni spaziali e una dimensione temporale. Tuttavia, dal punto di vista di un osservatore superluminale, solo una dimensione di questo mondo conserva il carattere spaziale lungo il quale le particelle possono muoversi. Le altre tre sono dimensioni del tempo
Dal punto di vista di un tale osservatore, la particella"invecchia" indipendentemente in ciascuno dei tre tempi. Ma per noi sembra un movimento simultaneo in tutte le direzioni dello spazio, ad es. propagazione di un'onda sferica quantistica associata ad una particella.
L'idea di un artista delle onde quantiche. Foto: maxpixel.net
Ciò corrisponde al principio di Huygens,formulato nel XVIII secolo, secondo il quale ogni punto raggiunto da un'onda diventa la sorgente di una nuova onda sferica. Originariamente veniva applicata solo alle onde luminose, ma la meccanica quantistica la estese ad altre forme di materia.
Di conseguenza, inclusione nella descrizioneosservatori superluminali richiede la creazione di una nuova definizione di velocità e cinematica. Preserva il postulato di Einstein sulla costanza della velocità della luce nel vuoto, anche per gli osservatori superluminali. Pertanto, la loro teoria estesa della relatività speciale non sembra essere un’“idea così stravagante”, spiegano gli scienziati.
In che modo questo cambia il mondo?
Dopo aver preso in considerazione le soluzioni superluminali, il mondo diventa non deterministico e le particelle si muovono simultaneamente lungo più traiettorie, secondo il principio quantistico della sovrapposizione.
Secondo il principio del determinismo, c'èuna relazione stretta e inequivocabile tra le quantità che caratterizzano lo stato di un sistema meccanico in un dato momento e i valori di queste quantità in qualsiasi momento successivo (o precedente).
Nel mondo del determinismo, ogni evento connecessariamente causata da antecedenti, oltre che dalle leggi della natura. Il rigido determinismo dei processi è inteso come predeterminazione univoca, cioè ogni effetto ha una causa rigorosamente definita. Di conseguenza, secondo la teoria estesa della relatività, la nostra realtà diventa imprevedibile.
In effetti, per superluminaleosservatore, la particella che vive secondo le leggi della meccanica classica cessa di avere senso e il campo diventa l'unica quantità utilizzabile per descrivere il mondo fisico.
L'idea dell'artista di un frattale che riflette la quarta dimensione. Foto: maxpixel.net
Fino a poco tempo fa si credeva cosìI principi che costituiscono la base stessa della teoria quantistica sono fondamentali. Tuttavia, un esperimento mentale condotto dagli scienziati ha dimostrato che la giustificazione della teoria quantistica utilizzando la teoria estesa della relatività può essere generalizzata con il concetto di quattro dimensioni (spazio-tempo 1+3). Questa estensione collega la relatività alle implicazioni postulate dalla teoria quantistica dei campi.
Qual è il risultato?
Quindi, in speciale estesoSecondo la teoria della relatività, tutte le particelle sembrano avere proprietà straordinarie. Ma funziona al contrario? È possibile per noi trovare particelle comuni agli osservatori superluminali, quelle che si muovono rispetto a noi a velocità superluminali?
Ahimè, non è così semplice, spiegano gli scienziati.Già la sola scoperta sperimentale di una nuova particella fondamentale è un'impresa. Tuttavia, gli scienziati sperano ancora di utilizzare i risultati dello studio per comprendere meglio i fenomeni di rottura spontanea della simmetria associati alla massa del bosone di Higgs e di altre particelle nel Modello Standard, soprattutto nell’Universo primordiale.
Una componente chiave di qualsiasi meccanismo di spontaneitàLa violazione della simmetria è il campo tachionico. Forse sono i fenomeni superluminali a svolgere un ruolo chiave nel meccanismo di Higgs (la teoria che descrive come le particelle deboli portatrici di forza acquisiscono massa).
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