На початку ХХ століття Альберт Ейнштейн повністю змінив сприйняття часу і простору людьми, переглянувши
Два принципи та спеціальна теорія відносності
Таке бачення світу фізик сформулюваву спеціальній теорії відносності в 1905 році Альбертом Ейнштейном. Час і простір «по Ейнштейну» відрізняються тільки знаком в деяких рівняннях.
В цілому, фізик засновував спеціальну теорію відносності на двох припущеннях: принципах відносності Галілея і сталості швидкості світла.
- Згіднопринципом відносності Галілея, закони механіки однакові у всіхінерційних системах відліку. Це означає, що математична форма другого і третього законів Ньютона не змінюється при переході від однієї інерційної системи відліку до іншої.
- Згіднопринципом сталості швидкості світла, швидкість світла в порожнечі однакова у всіх інерційних системах відліку і не залежить від руху джерел і приймачів світла.
Що хотіли перевірити вчені?
Автори нового дослідження особливу увагуприділили першому принципу, який передбачає, що в кожній інерційній системі діють одні і ті ж закони фізики і всі інерційні спостерігачі рівні. Примітно, що зазвичай його застосовують до спостерігачів, які рухаються відносно один одного зі швидкостями, які менші за швидкість світла. Однак немає фундаментальної причини, за якою спостерігачів, що рухаються щодо описуваних фізичних систем з великими швидкостями, не чекає теж саме. Цей постулат став основою нового дослідження.
Фізики вирішили перевірити, (звичайно, покитеоретично), що відбудеться, якщо спостерігати світ з надсвітлових систем відліку. Можливо, це дозволить включити основні принципи квантової механіки в спеціальну теорію відносності. Автори революційної гіпотези — професора Анджей Драган і Артур Екерт з Оксфордського університету.
Головні питання
Вчені запитали, як би побачили наш світспостерігачі, які рухаються швидше за швидкість світла у вакуумі. Вони припустили, що вони спостерігали б не тільки явища, що відбуваються спонтанно, без детермінованої причини, але й частинки, що подорожують одночасно кількома шляхами.
Крім того, фізики вважають, що саме поняттячасу було б іншим. Так, надсвітловий світ характеризувався б трьома тимчасовими вимірами та одним — просторовим. При цьому, його потрібно було б описати знайомою мовою теорії поля. Виходить, що присутність надсвітлових спостерігачів, логічно, не суперечить науці. А отже, надсвітлові об'єкти справді існують. Вчені вирішили це перевірити.
Автори виходять з концепціїпростору-часу, що відповідає нашій фізичній реальності: з трьома просторовими вимірами і одним тимчасовим виміром. Однак з точки зору надсвітлового спостерігача тільки один вимір цього світу зберігає просторовий характер, то, по якому можуть рухатися частинки. Інші три — це вимірювання часу
З точки зору такого спостерігача частка«старіє» незалежно в кожному з трьох часів. Але для нас це виглядає як одночасний рух у всіх напрямках простору, тобто. поширення квантово-механічної сферичної хвилі, пов'язаної з частинкою.
Уявлення художника про квантові хвилі. Фото: maxpixel.net
Це відповідає принципу Гюйгенса,сформульованому в XVIII столітті, згідно з яким кожна точка, що досягається хвилею, стає джерелом нової сферичної хвилі. Спочатку його застосовували тільки до світлової хвилі, але квантова механіка поширила його на інші форми матерії.
В підсумку, включення в описнадсвітлових спостерігачів вимагає створення нового визначення швидкості та кінематики. Воно зберігає постулат Ейнштейна про сталість швидкості світла в вакуумі навіть для надсвітлових спостерігачів. Тому їх розширена спеціальна теорія відносності не здається такою вже «екстравагантною ідеєю», пояснюють вчені.
Як це змінює світ?
Після обліку надсвітлових рішень світ стає недетермінованим, а частинки рухаються відразу по безлічі траєкторій, у відповідності з квантовим принципом суперпозиції.
Відповідно до принципу детерменованості, існуєСуворий однозначний зв'язок між величинами, що характеризують стан механічної системи в заданий момент часу, і значеннями цих величин будь-який наступний (або попередній) момент часу.
У світі детермінізму кожна подія знеобхідністю викликається попередніми, і навіть законами природи. Під жорсткою детермінованістю процесів розуміється однозначна зумовленість, тобто в кожного слідства є певна причина. У результаті, згідно з розширеною теорією відносності, наша реальність стає невизначеною.
Насправді, для надсвітловогоспостерігача частка, яка живе за законами класичної механіки, перестає мати сенс, і поле стає єдиною величиною, яку можна використовувати для опису фізичного світу.
Подання художника про фрактал, який відображає четвертий вимір. Фото: maxpixel.net
До недавнього часу вважалося, щопринципи, які становлять саму основу квантової теорії, - фундаментальні. Однак уявний експеримент вчених показав: обґрунтування квантової теорії за допомогою розширеної теорії відносності можна узагальнити концепцією чотирьох вимірювань (простір-час 1+3). Таке розширення пов'язує відносність з висновків, що постулюються квантовою теорією поля.
Що в результаті?
Таким чином, у розширеній спеціальнійтеорії відносності всі частинки, схоже, мають екстраординарні властивості. Але чи працює це навпаки? Чи можна ми знайти звичайні для надсвітлових спостерігачів частинки, ті, які рухаються щодо нас зі надсвітловими швидкостями?
На жаль, це не так просто, пояснюють вчені.Одне лише експериментальне відкриття нової фундаментальної частки вже подвиг. Однак вчені все ж сподіваються використовувати результати дослідження, щоб краще зрозуміти явища спонтанного порушення симетрії, пов'язаного з масою бозона Хіггса і інших частинок в Стандартній моделі, особливо в ранньому Всесвіті.
Ключовим компонентом будь-якого спонтанного механізмуПорушення симетрії є тахійне поле. Можливо, саме надсвітлові явища відіграють ключову роль в механізмі Хіггса (теорії, яка описує, як частинки-переносники слабкої взаємодії набувають маси).
Читати далі:
З'ясувалося, скільки років воді, яку ми п'ємо сьогодні
17-річний інженер вигадав безмагнітний двигун: його зможуть застосовувати в електромобілях
Неподалік Землі знайшли дві планети. Можливо, вони живуть