No início do século 20, Albert Einstein mudou completamente a percepção das pessoas sobre o tempo e o espaço ao revisar
Dois princípios e a relatividade especial
O físico formulou esta visão do mundona teoria da relatividade especial em 1905 por Albert Einstein. O tempo e o espaço “de acordo com Einstein” diferem apenas no sinal em algumas equações.
Em geral, o físico baseou sua teoria da relatividade especial em dois pressupostos: os princípios da relatividade de Galileu e a constância da velocidade da luz.
- De acordo comPrincípio da relatividade de Galileu, as leis da mecânica são as mesmas em todossistemas de referência inerciais. Isso significa que a forma matemática da segunda e terceira leis de Newton não muda ao passar de um referencial inercial para outro.
- De acordo comprincípio da constância da velocidade da luz, a velocidade da luz no vazio é a mesma em todos os referenciais inerciais e não depende do movimento das fontes e receptores de luz.
O que os cientistas queriam testar?
Os autores do novo estudo prestam atenção especialprestou atenção ao primeiro princípio, que pressupõe que em cada sistema inercial operam as mesmas leis da física e todos os observadores inerciais são iguais. Vale ressaltar que geralmente é aplicado a observadores que se movem em relação uns aos outros em velocidades inferiores à velocidade da luz. No entanto, não há nenhuma razão fundamental para que os observadores que se movem em relação aos sistemas físicos descritos a altas velocidades não experimentem a mesma coisa. Este postulado tornou-se a base de um novo estudo.
Os físicos decidiram verificar (é claro, por enquantoteoricamente), o que acontecerá se observarmos o mundo a partir de sistemas de referência superluminais. Talvez isso permita incluir os princípios básicos da mecânica quântica na teoria da relatividade especial. Os autores da hipótese revolucionária são os professores Andrzej Dragan e Arthur Eckert, da Universidade de Oxford.
Perguntas principais
Os cientistas se perguntaram como eles veriam nosso mundoobservadores que se movem mais rápido que a velocidade da luz no vácuo. Eles assumiram que observariam não apenas fenômenos que ocorrem espontaneamente, sem uma causa determinística, mas também partículas viajando por vários caminhos simultaneamente.
Além disso, os físicos acreditam que o próprio conceitoo tempo teria sido diferente. Assim, um mundo superluminal seria caracterizado por três dimensões temporais e uma espacial. Ao mesmo tempo, teria de ser descrito na linguagem familiar da teoria de campo. Acontece que a presença de observadores superluminais, logicamente, não contradiz a ciência. Isso significa que os objetos superluminais realmente existem. Os cientistas decidiram verificar isso.
Os autores partem do conceitoespaço-tempo correspondente à nossa realidade física: com três dimensões espaciais e uma dimensão temporal. No entanto, do ponto de vista de um observador superluminal, apenas uma dimensão deste mundo mantém o caráter espacial ao longo do qual as partículas podem se mover. Os outros três são dimensões do tempo
Do ponto de vista de tal observador, a partícula"envelhece" independentemente em cada um dos três tempos. Mas para nós parece um movimento simultâneo em todas as direções do espaço, ou seja, propagação de uma onda esférica da mecânica quântica associada a uma partícula.
A ideia de um artista de ondas quânticas. Foto: maxpixel.net
Isto corresponde ao princípio de Huygens,formulado no século XVIII, segundo o qual cada ponto atingido por uma onda torna-se fonte de uma nova onda esférica. Foi originalmente aplicado apenas às ondas de luz, mas a mecânica quântica estendeu-o a outras formas de matéria.
Como resultado, a inclusão na descriçãoobservadores superluminais requerem a criação de uma nova definição de velocidade e cinemática. Preserva o postulado de Einstein sobre a constância da velocidade da luz no vácuo, mesmo para observadores superluminais. Portanto, a sua teoria estendida da relatividade especial não parece ser uma “ideia tão extravagante”, explicam os cientistas.
Como isso muda o mundo?
Depois de levar em conta as soluções superluminais, o mundo torna-se não determinístico e as partículas movem-se simultaneamente ao longo de múltiplas trajetórias, de acordo com o princípio quântico da superposição.
De acordo com o princípio do determinismo, existeuma relação estrita e inequívoca entre as quantidades que caracterizam o estado de um sistema mecânico em um determinado momento e os valores dessas quantidades em qualquer momento subsequente (ou anterior).
No mundo do determinismo, todo evento comnecessariamente causada por antecedentes, bem como pelas leis da natureza. O determinismo rígido dos processos é entendido como predeterminação inequívoca, ou seja, cada efeito tem uma causa estritamente definida. Como resultado, de acordo com a teoria estendida da relatividade, nossa realidade se torna imprevisível.
Na verdade, para superluminaisobservador, a partícula que vive de acordo com as leis da mecânica clássica deixa de fazer sentido e o campo torna-se a única quantidade que pode ser usada para descrever o mundo físico.
A ideia do artista de um fractal que reflete a quarta dimensão. Foto: maxpixel.net
Até recentemente, acreditava-se queOs princípios que constituem a base da teoria quântica são fundamentais. No entanto, uma experiência mental realizada por cientistas mostrou: a justificação da teoria quântica utilizando a teoria alargada da relatividade pode ser generalizada pelo conceito de quatro dimensões (espaço-tempo 1+3). Esta extensão liga a relatividade às implicações postuladas pela teoria quântica de campos.
Что в итоге?
Таким образом, в расширенной специальной теории относительности все частицы, похоже, обладают экстраординарными свойствами. Но работает ли это наоборот? Можно ли мы найти обычные для сверхсветовых наблюдателей частицы, те, которые движутся относительно нас со сверхсветовыми скоростями?
Увы, это не так просто, объясняют ученые. Одно только экспериментальное открытие новой фундаментальной частицы — уже подвиг. Однако ученые все же надеются использовать результаты исследования, чтобы лучше понять явления спонтанного нарушения симметрии, связанного с массой бозона Хиггса и других частиц в Стандартной модели, особенно в ранней Вселенной.
Ключевым компонентом любого механизма спонтанного нарушения симметрии является тахионное поле. Возможно, именно сверхсветовые явления играют ключевую роль в механизме Хиггса (теории, которая описывает, как частицы-переносчики слабого взаимодействия приобретают массы).
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