20. gadsimta sākumā Alberts Einšteins pilnībā mainīja cilvēku uztveri par laiku un telpu, pārskatot
Divi principi un īpašā relativitāte
Fiziķis formulēja šo pasaules redzējumuAlberta Einšteina speciālajā relativitātes teorijā 1905. gadā. Laiks un telpa “pēc Einšteina domām” dažos vienādojumos atšķiras tikai pēc zīmes.
Kopumā fiziķis savu īpašo relativitātes teoriju balstīja uz diviem pieņēmumiem: Galileja relativitātes principiem un gaismas ātruma noturību.
- Saskaņā arGalileja relativitātes princips, mehānikas likumi visos ir vienādiinerciālās atskaites sistēmas. Tas nozīmē, ka Ņūtona otrā un trešā likuma matemātiskā forma nemainās, pārejot no vienas inerciālās atskaites sistēmas uz otru.
- Saskaņā argaismas ātruma noturības princips, gaismas ātrums tukšumā ir vienāds visos inerciālās atskaites sistēmās un nav atkarīgs no gaismas avotu un uztvērēju kustības.
Ko zinātnieki gribēja pārbaudīt?
Jaunā pētījuma autori pievērš īpašu uzmanībupievērsa uzmanību pirmajam principam, kas paredz, ka katrā inerciālajā sistēmā darbojas vieni un tie paši fizikas likumi un visi inerciālie novērotāji ir vienādi. Jāatzīmē, ka to parasti piemēro novērotājiem, kuri pārvietojas viens pret otru ar ātrumu, kas ir mazāks par gaismas ātrumu. Tomēr nav pamata iemesla, kāpēc novērotāji, kas lielā ātrumā pārvietojas attiecībā pret aprakstītajām fiziskajām sistēmām, nepiedzīvotu to pašu. Šis postulāts kļuva par pamatu jaunam pētījumam.
Fiziķi nolēma pārbaudīt (protams, pagaidāmteorētiski), kas notiks, ja mēs vērosim pasauli no superluminālajām atskaites sistēmām. Varbūt tas ļaus kvantu mehānikas pamatprincipus iekļaut speciālajā relativitātes teorijā. Revolucionārās hipotēzes autori ir profesori Andžejs Dragans un Arturs Ekerts no Oksfordas universitātes.
Galvenie jautājumi
Zinātnieki domāja, kā viņi redzēs mūsu pasaulinovērotāji, kas vakuumā pārvietojas ātrāk par gaismas ātrumu. Viņi uzskatīja, ka novēros ne tikai spontāni, bez noteikta iemesla notiekošas parādības, bet arī daļiņas, kas pārvietojas pa vairākiem ceļiem vienlaicīgi.
Turklāt fiziķi uzskata, ka pati koncepcijalaiks būtu bijis savādāks. Tādējādi superluminālo pasauli raksturotu trīs laika dimensijas un viena telpiskā. Tajā pašā laikā tas būtu jāapraksta pazīstamā lauka teorijas valodā. Izrādās, ka superluminālo novērotāju klātbūtne, loģiski, nav pretrunā ar zinātni. Tas nozīmē, ka superlumināli objekti patiešām pastāv. Zinātnieki nolēma to pārbaudīt.
Autori iziet no koncepcijastelpa-laiks, kas atbilst mūsu fiziskajai realitātei: ar trīs telpiskām dimensijām un vienu laika dimensiju. Tomēr no superlumināla novērotāja viedokļa tikai viena šīs pasaules dimensija saglabā telpisko raksturu, pa kuru daļiņas var pārvietoties. Pārējās trīs ir laika dimensijas
No šāda novērotāja viedokļa daļiņa“noveco” neatkarīgi katrā no trim reizēm. Bet mums tas izskatās pēc vienlaicīgas kustības visos telpas virzienos, t.i. ar daļiņu saistīta kvantu mehāniskā sfēriskā viļņa izplatīšanās.
Mākslinieka ideja par kvantu viļņiem. Foto: maxpixel.net
Tas atbilst Haigensa principam,formulēts 18. gadsimtā, saskaņā ar kuru katrs viļņa sasniegtais punkts kļūst par jauna sfēriskā viļņa avotu. Sākotnēji tas tika piemērots tikai gaismas viļņiem, bet kvantu mehānika to attiecināja arī uz citiem matērijas veidiem.
Rezultātā iekļaušana aprakstāsuperlumināliem novērotājiem ir jāizveido jauna ātruma un kinemātikas definīcija. Tas saglabā Einšteina postulātu par gaismas ātruma noturību vakuumā pat superlumināliem novērotājiem. Tāpēc viņu paplašinātā īpašā relativitātes teorija nešķiet tik "ekstravaganta ideja", skaidro zinātnieki.
Kā tas maina pasauli?
Ņemot vērā superluminālos risinājumus, pasaule kļūst nedeterministiska, un daļiņas vienlaikus pārvietojas pa vairākām trajektorijām saskaņā ar superpozīcijas kvantu principu.
Saskaņā ar determinisma principu pastāvstingra, nepārprotama saikne starp lielumiem, kas raksturo mehāniskās sistēmas stāvokli noteiktā brīdī, un šo daudzumu vērtībām jebkurā nākamajā (vai iepriekšējā) brīdī.
Determinisma pasaulē katrs pasākums arnoteikti izraisījuši priekšteči, kā arī dabas likumi. Procesu stingrais determinisms tiek saprasts kā nepārprotama iepriekšēja noteikšana, tas ir, katrai ietekmei ir stingri noteikts cēlonis. Rezultātā saskaņā ar paplašināto relativitātes teoriju mūsu realitāte kļūst neparedzama.
Patiesībā superluminālamnovērotājs, daļiņai, kas dzīvo saskaņā ar klasiskās mehānikas likumiem, vairs nav jēgas, un lauks kļūst par vienīgo lielumu, ko var izmantot, lai aprakstītu fizisko pasauli.
Mākslinieka ideja par fraktāli, kas atspoguļo ceturto dimensiju. Foto: maxpixel.net
Vēl nesen tā tika uzskatītsPrincipi, kas veido pašu kvantu teorijas pamatu, ir fundamentāli. Tomēr zinātnieku domu eksperiments parādīja: kvantu teorijas pamatojumu, izmantojot paplašināto relativitātes teoriju, var vispārināt ar četru dimensiju jēdzienu (telpa-laiks 1+3). Šis paplašinājums saista relativitāti ar kvantu lauka teorijas postulētajām sekām.
Kāds ir rezultāts?
Tādējādi paplašinātajā īpašajāSaskaņā ar relativitātes teoriju visām daļiņām, šķiet, ir neparastas īpašības. Bet vai tas darbojas otrādi? Vai mums ir iespējams atrast daļiņas, kas ir kopīgas superluminālajiem novērotājiem, tās, kas pārvietojas attiecībā pret mums ar superluminālo ātrumu?
Diemžēl tas nav tik vienkārši, skaidro zinātnieki.Jaunas fundamentālas daļiņas eksperimentālā atklāšana vien jau ir varoņdarbs. Tomēr zinātnieki joprojām cer izmantot pētījuma rezultātus, lai labāk izprastu spontānas simetrijas pārrāvuma parādības, kas saistītas ar Higsa bozona un citu daļiņu masu standarta modelī, īpaši agrīnajā Visumā.
Jebkura spontāna mehānisma galvenā sastāvdaļaSimetrijas pārkāpums ir tahiona lauks. Iespējams, ka Higsa mehānismā (teorija, kas apraksta, kā vāja spēka nesēja daļiņas iegūst masu) galvenā loma ir superluminālām parādībām.
Lasīt vairāk:
Izrādījās, cik vecu ūdeni mēs šodien dzeram
17 gadus vecs inženieris nāca klajā ar bezmagnētisku motoru: to var izmantot elektriskajos transportlīdzekļos
Netālu no Zemes ir atrastas divas planētas. Varbūt viņi ir apdzīvoti