La începutul secolului al XX-lea, Albert Einstein a schimbat complet percepția oamenilor despre timp și spațiu prin revizuirea
Două principii și relativitatea specială
Fizicianul a formulat această viziune asupra lumiiîn teoria specială a relativității în 1905 de Albert Einstein. Timpul și spațiul „după Einstein” diferă doar prin semn în unele ecuații.
În general, fizicianul și-a bazat teoria relativității speciale pe două presupuneri: principiile relativității ale lui Galileo și constanța vitezei luminii.
- ConformPrincipiul relativității lui Galileo, legile mecanicii sunt aceleași în toatesisteme de referință inerțiale. Aceasta înseamnă că forma matematică a celei de-a doua și a treia legi a lui Newton nu se schimbă atunci când se trece de la un cadru inerțial de referință la altul.
- Conformprincipiul constanței vitezei luminii, viteza luminii în gol este aceeași în toate cadrele de referință inerțiale și nu depinde de mișcarea surselor de lumină și a receptorilor.
Ce au vrut oamenii de știință să testeze?
Autorii noului studiu acordă o atenție deosebităa acordat atenție primului principiu, care presupune că în fiecare sistem inerțial funcționează aceleași legi ale fizicii și toți observatorii inerțiali sunt egali. Este de remarcat faptul că se aplică de obicei observatorilor care se mișcă unul față de celălalt la viteze care sunt mai mici decât viteza luminii. Cu toate acestea, nu există un motiv fundamental pentru care observatorii care se deplasează în raport cu sistemele fizice descrise la viteze mari nu vor experimenta același lucru. Acest postulat a devenit baza unui nou studiu.
Fizicienii au decis să verifice (desigur, deocamdatăteoretic), ce se va întâmpla dacă observăm lumea din sisteme de referință superluminale. Poate că acest lucru va permite ca principiile de bază ale mecanicii cuantice să fie incluse în teoria relativității speciale. Autorii ipotezei revoluționare sunt profesorii Andrzej Dragan și Arthur Eckert de la Universitatea Oxford.
Întrebări principale
Oamenii de știință s-au întrebat cum vor vedea lumea noastrăobservatori care se mișcă mai repede decât viteza luminii în vid. Ei au presupus că vor observa nu numai fenomene care apar spontan, fără o cauză deterministă, ci și particule care călătoresc pe mai multe căi simultan.
În plus, fizicienii cred că conceptul în sinetimpul ar fi fost diferit. Astfel, o lume superluminală ar fi caracterizată de trei dimensiuni de timp și una spațială. În același timp, ar trebui să fie descris în limbajul familiar al teoriei câmpului. Se dovedește că prezența observatorilor superluminali, în mod logic, nu contrazice știința. Aceasta înseamnă că obiectele superluminale există cu adevărat. Oamenii de știință au decis să verifice acest lucru.
Autorii pornesc de la conceptspațiu-timp corespunzător realității noastre fizice: cu trei dimensiuni spațiale și o dimensiune temporală. Cu toate acestea, din punctul de vedere al unui observator superluminal, doar o dimensiune a acestei lumi păstrează caracterul spațial de-a lungul căruia particulele se pot mișca. Celelalte trei sunt dimensiuni ale timpului
Din punctul de vedere al unui astfel de observator, particula„vârstele” independent în fiecare dintre cele trei ori. Dar pentru noi pare o mișcare simultană în toate direcțiile spațiului, adică. propagarea unei unde sferice mecanice cuantice asociate cu o particulă.
Ideea unui artist despre undele cuantice. Fotografie: maxpixel.net
Aceasta corespunde principiului lui Huygens,formulată în secolul al XVIII-lea, conform căreia fiecare punct atins de val devine sursa unei noi unde sferice. Inițial, a fost aplicat doar undelor luminoase, dar mecanica cuantică a extins-o la alte forme de materie.
Ca urmare, includerea în descriereobservatorii superluminali necesită crearea unei noi definiții a vitezei și cinematicii. Ea păstrează postulatul lui Einstein despre constanța vitezei luminii în vid, chiar și pentru observatorii superluminali. Prin urmare, teoria lor specială extinsă a relativității nu pare a fi o „idee extravagantă”, explică oamenii de știință.
Cum schimbă asta lumea?
După luarea în considerare a soluțiilor superluminale, lumea devine nedeterministă, iar particulele se deplasează simultan pe mai multe traiectorii, în conformitate cu principiul cuantic al suprapunerii.
Conform principiului determinismului, existăo relație strictă fără ambiguitate între mărimile care caracterizează starea unui sistem mecanic la un moment dat în timp și valorile acestor mărimi în orice moment ulterior (sau anterior) în timp.
În lumea determinismului, fiecare eveniment cucauzată în mod necesar de antecedent, precum și de legile naturii. Determinismul rigid al proceselor este înțeles ca predeterminare neechivocă, adică fiecare efect are o cauză strict definită. Drept urmare, conform teoriei extinse a relativității, realitatea noastră devine imprevizibilă.
De fapt, pentru superluminalObservator, particula care trăiește în conformitate cu legile mecanicii clasice încetează să mai aibă sens, iar câmpul devine singura mărime care poate fi folosită pentru a descrie lumea fizică.
Ideea artistului despre un fractal care reflectă a patra dimensiune. Fotografie: maxpixel.net
Până de curând, se credea căPrincipiile care formează însăși baza teoriei cuantice sunt fundamentale. Cu toate acestea, un experiment de gândire al oamenilor de știință a arătat: justificarea teoriei cuantice folosind teoria extinsă a relativității poate fi generalizată prin conceptul de patru dimensiuni (spațiu-timp 1+3). Această extensie leagă relativitatea de implicațiile postulate de teoria cuantică a câmpurilor.
Care este rezultatul?
Astfel, în special extinsConform teoriei relativității, toate particulele par să aibă proprietăți extraordinare. Dar funcționează invers? Este posibil pentru noi să găsim particule care sunt comune pentru observatorii superluminali, cele care se mișcă în raport cu noi la viteze superluminale?
Din păcate, nu este atât de simplu, explică oamenii de știință.Descoperirea experimentală a unei noi particule fundamentale este deja o ispravă. Cu toate acestea, oamenii de știință încă speră să folosească rezultatele studiului pentru a înțelege mai bine fenomenele de rupere spontană a simetriei asociate cu masa bosonului Higgs și a altor particule din Modelul Standard, în special în Universul timpuriu.
O componentă cheie a oricărui mecanism de spontaneitateÎncălcarea simetriei este câmpul tahionic. Poate că fenomenele superluminale joacă un rol cheie în mecanismul Higgs (teoria care descrie modul în care particulele slab purtătoare de forță dobândesc masă).
Citeste mai mult:
S-a dovedit cât de veche este apa pe care o bem astăzi
Un inginer de 17 ani a venit cu un motor fără magnet: poate fi folosit în vehiculele electrice
Două planete au fost găsite nu departe de Pământ. Poate sunt locuite