איינשטיין שוב טועה והתיאוריה העיקרית שלו נכתבה מחדש: איך היא משנה את העולם

בתחילת המאה ה-20, אלברט איינשטיין שינה לחלוטין את תפיסת הזמן והמרחב של אנשים על ידי תיקון

עצם המהות של המושגים הללו.במקום המרחב התלת מימדי הרגיל, הוא הציע את הזמן כממד הרביעי. כן, ובכלל, המושגים של זמן ומרחב, שהיו קיימים בנפרד, החלו להתפרש כמכלול אחד.

שני עקרונות ותורת היחסות הפרטית

הפיזיקאי ניסח את חזון העולם הזהבתורת היחסות המיוחדת ב-1905 מאת אלברט איינשטיין. זמן ומרחב "לפי איינשטיין" נבדלים רק בסימן בחלק מהמשוואות.

באופן כללי, הפיזיקאי ביסס את תורת היחסות המיוחדת שלו על שתי הנחות: עקרונות היחסות של גלילאו וקביעות מהירות האור.

• לפיעקרון היחסות של גלילאו, חוקי המכניקה זהים בכולםמערכות ייחוס אינרציאליות. המשמעות היא שהצורה המתמטית של החוק השני והשלישי של ניוטון לא משתנה כאשר עוברים ממסגרת ייחוס אינרציאלית אחת לאחרת.
• לפיעקרון הקביעות של מהירות האור, מהירות האור בריק זהה בכל מסגרות הייחוס האינרציאליות ואינה תלויה בתנועת מקורות האור והמקלטים.

מה רצו המדענים לבדוק?

מחברי המחקר החדש נותנים תשומת לב מיוחדתשם לב לעיקרון הראשון, המניח שבכל מערכת אינרציאלית פועלים אותם חוקי הפיזיקה וכל הצופים האינרציאליים שווים. ראוי לציין שהוא מיושם בדרך כלל על צופים שנעים זה ביחס לזה במהירויות הנמוכות ממהירות האור. עם זאת, אין סיבה מהותית לכך שמשקיפים הנעים ביחס למערכות הפיזיות המתוארות במהירויות גבוהות לא יחוו את אותו הדבר. הנחה זו הפכה לבסיס של מחקר חדש.

פיזיקאים החליטו לבדוק (כמובן, לעת עתהתיאורטית), מה יקרה אם נצפה בעולם ממערכות ייחוס על-לומינליות. אולי זה יאפשר לכלול את העקרונות הבסיסיים של מכניקת הקוונטים בתורת היחסות המיוחדת. מחברי ההשערה המהפכנית הם הפרופסורים אנדז'יי דראגן וארתור אקרט מאוניברסיטת אוקספורד.

שאלות עיקריות

מדענים תהו איך הם יראו את העולם שלנוצופים שנעים מהר יותר ממהירות האור בוואקום. הם הניחו שהם יצפו לא רק בתופעות המתרחשות באופן ספונטני, ללא סיבה דטרמיניסטית, אלא גם בחלקיקים הנעים לאורך מספר נתיבים בו-זמנית.

בנוסף, פיזיקאים מאמינים שהמושג עצמוהזמן היה שונה. לפיכך, עולם על-לומינלי יאופיין בשלושה ממדי זמן ואחד מרחבי. יחד עם זאת, יהיה צורך לתאר אותו בשפה המוכרת של תורת השדה מתברר שנוכחותם של צופים על-לומינליים, באופן הגיוני, אינה סותרת את המדע. זה אומר שאובייקטים על-לומינליים באמת קיימים. מדענים החליטו לבדוק זאת.

המחברים יוצאים מהקונספטמרחב-זמן התואם למציאות הפיזית שלנו: עם שלושה ממדים מרחביים וממד אחד זמן. עם זאת, מנקודת מבטו של צופה על-לומינלי, רק מימד אחד של העולם הזה שומר על האופי המרחבי שלאורכו יכולים חלקיקים לנוע. שלושת האחרים הם ממדי זמן

מנקודת מבטו של צופה כזה, החלקיק"גילאים" באופן עצמאי ב כל אחת משלוש הפעמים. אבל אצלנו זה נראה כמו תנועה בו זמנית לכל כיווני החלל, כלומר. התפשטות של גל כדורי מכני קוונטי הקשור לחלקיק.

רעיון של אמן על גלים קוונטיים. צילום: maxpixel.net

זה תואם את העיקרון של הויגנס,נוסחה במאה ה-18, לפיה כל נקודה אליה מגיע גל הופכת למקור של גל כדורי חדש. זה יושם במקור רק על גלי אור, אבל מכניקת הקוונטים הרחיבה אותו לצורות אחרות של חומר.

כתוצאה מכך, הכללה בתיאורצופים על-לומינליים דורשים יצירת הגדרה חדשה של מהירות וקינמטיקה. הוא משמר את ההנחה של איינשטיין לגבי הקביעות של מהירות האור בוואקום, אפילו עבור צופים על-לומינליים. לכן, נראה שתורת היחסות המיוחדת המורחבת שלהם אינה "רעיון מוגזם" כל כך, מסבירים המדענים.

איך זה משנה את העולם?

לאחר שלוקחים בחשבון פתרונות על-לומינליים, העולם הופך לא-דטרמיניסטי, וחלקיקים נעים בו-זמנית לאורך מספר מסלולים, בהתאם לעיקרון הקוונטי של סופרפוזיציה.

על פי עקרון הדטרמיניזם, ישקשר חד משמעי קפדני בין כמויות המאפיינות את מצבה של מערכת מכנית בנקודת זמן נתונה, לבין ערכי הכמויות הללו בכל נקודת זמן עוקבת (או קודמת).

בעולם הדטרמיניזם, כל אירוע עםנגרם בהכרח על ידי קדומים, כמו גם על ידי חוקי הטבע. הדטרמיניזם הנוקשה של תהליכים מובן כקביעה מראש חד משמעית, כלומר לכל השפעה יש סיבה מוגדרת בהחלט. כתוצאה מכך, על פי תורת היחסות המורחבת, המציאות שלנו הופכת לבלתי צפויה.

למעשה, לסופרלומינלצופה, החלקיק שחי על פי חוקי המכניקה הקלאסית מפסיק להיות הגיוני, והשדה הופך לכמות היחידה שניתן להשתמש בה כדי לתאר את העולם הפיזי.

רעיון האמן של פרקטל המשקף את המימד הרביעי. צילום: maxpixel.net

עד לאחרונה האמינו שכןהעקרונות המהווים את הבסיס לתורת הקוונטים הם יסודיים. עם זאת, ניסוי מחשבתי של מדענים הראה: ניתן להכליל את ההצדקה של תורת הקוונטים באמצעות תורת היחסות המורחבת על ידי המושג של ארבעה מימדים (מרחב-זמן 1+3). הרחבה זו קושרת את תורת היחסות להשלכות המונחתות על ידי תורת השדות הקוונטיים.

מה התוצאה?

לפיכך, ב ספיישל מורחבלפי תורת היחסות, נראה שלכל החלקיקים יש תכונות יוצאות דופן. אבל האם זה עובד הפוך? האם זה אפשרי עבורנו למצוא חלקיקים שמשותפים לצופים העל-לומינליים, כאלה שנעים ביחס אלינו במהירויות על-לומינליות?

אבוי, זה לא כל כך פשוט, מסבירים מדענים.הגילוי הניסיוני של חלקיק יסוד חדש לבדו הוא כבר הישג. עם זאת, מדענים עדיין מקווים להשתמש בתוצאות המחקר כדי להבין טוב יותר את התופעות של שבירת סימטריה ספונטנית הקשורה למסה של בוזון היגס וחלקיקים אחרים במודל הסטנדרטי, במיוחד ביקום המוקדם.

מרכיב מרכזי בכל מנגנון של ספונטניותהפרת הסימטריה היא שדה הטכיון. אולי אלו תופעות על-לומינליות שממלאות תפקיד מפתח במנגנון היגס (התיאוריה המתארת ​​כיצד חלקיקי נושאי כוח חלש רוכשים מסה).

קרא עוד:

התברר בני כמה המים אנחנו שותים היום

מהנדס בן 17 המציא מנוע נטול מגנט: ניתן להשתמש בו בכלי רכב חשמליים

שני כוכבי לכת נמצאו לא הרחק מכדור הארץ. אולי הם מאוכלסים