Brzina širenja svjetlosti je 299.792.458 metara u sekundi, ali je odavno prestala da bude granična vrijednost. "Futurist" je sakupio 4 teorije, gdje svjetlo više nije Michael Schumacher.

Američki naučnik japanskog porijekla, specijalista iz oblasti teorijske fizike Michio Kaku siguran je da se brzina svjetlosti može savladati.

Veliki prasak

Najpoznatiji primjer, kada je svjetlosna barijera savladana, Michio Kaku naziva Veliki prasak - ultrabrzi "pop", koji je postao početak širenja Univerzuma, prije kojeg je bio u jedinstvenom stanju.

„Nijedan materijalni objekat ne može savladati svjetlosnu barijeru. Ali prazan prostor se svakako može pomjeriti brži od svetlosti. Ništa ne može biti praznije od vakuuma, što znači da se može širiti brže od brzine svjetlosti”, siguran je naučnik.

Lampa na noćnom nebu

Ako upalite baterijsku lampu na noćno nebo, onda u principu snop koji ide iz jednog dijela svemira u drugi, koji se nalazi na udaljenosti od mnogo svjetlosnih godina, može putovati brže od brzine svjetlosti. Problem je što u ovom slučaju neće postojati materijalni objekt koji se zapravo kreće brže od svjetlosti. Zamislite da ste okruženi džinovskom sferom u prečniku jedne svjetlosne godine. Slika snopa svjetlosti će projuriti kroz ovu sferu za nekoliko sekundi, uprkos njenoj veličini. Ali samo slika zraka može se kretati noćnim nebom brže od svjetlosti, a ne informacija ili materijalni objekt.

kvantna zapetljanost

Brži od brzine svjetlosti ne može biti neki predmet, već čitava pojava, odnosno odnos, koji se naziva kvantna zapetljanost. Ovo je kvantnomehanički fenomen u kojem su kvantna stanja dva ili više objekata međusobno zavisna. Da biste dobili par kvantnih isprepletenih fotona, možete sijati laserom na nelinearni kristal određenom frekvencijom i intenzitetom. Kao rezultat raspršivanja laserskog snopa, fotoni će se pojaviti u dva različita polarizaciona konusa, među kojima će se odnos nazvati kvantnim zapletom. dakle, kvantna zapetljanost- ovo je jedan od načina interakcije subatomskih čestica, a proces ove veze može se odvijati brže od svjetlosti.

“Ako se dva elektrona spoje, oni će vibrirati unisono, prema kvantnoj teoriji. Ali ako se ovi elektroni razdvoje za mnogo svjetlosnih godina, oni će i dalje ostati u kontaktu jedan s drugim. Ako protresete jedan elektron, drugi će osjetiti ovu vibraciju, a to će se dogoditi brže od brzine svjetlosti. Albert Ajnštajn je mislio da će ovaj fenomen opovrgnuti kvantnu teoriju, jer ništa ne može da putuje brže od svetlosti, ali je u stvari bio u krivu”, kaže Mičio Kaku.

Crvotočine

Tema savladavanja brzine svjetlosti poigrava se u mnogim naučnofantastičnim filmovima. Sada, čak i za one koji su daleko od astrofizike, čuje se fraza "crvotočina", zahvaljujući filmu "Interstellar". Ovo je posebna zakrivljenost u prostorno-vremenskom sistemu, tunel u svemiru koji vam omogućava da savladate ogromne udaljenosti u zanemarljivom vremenu.

O takvoj zakrivljenosti govore ne samo scenaristi filmova, već i naučnici. Michio Kaku vjeruje da je crvotočina (crvotočina), ili, kako je još zovu, crvotočina, jedan od dva najrealnija načina za prijenos informacija bržim od brzine svjetlosti.

Drugi način, koji je također povezan sa promjenama materije, je sužavanje prostora ispred vas i širenje iza vas. U ovom iskrivljenom prostoru nastaje val koji putuje brže od brzine svjetlosti ako ga pokreće tamna materija.

Dakle, jedina prava šansa da osoba nauči da savlada svjetlosnu barijeru može biti u općoj teoriji relativnosti i zakrivljenosti prostora i vremena. Međutim, sve počiva na istom Crna materija: niko ne zna da li sigurno postoji i da li su crvotočine stabilne.

Često pričamo o tome maksimalna brzina svetlosti u našem svemiru, i da ne postoji ništa što se može kretati brže od brzine svjetlosti u vakuumu. I još više - mi. Približavajući se brzini skoro svjetlosti, objekt dobiva masu i energiju, što ga ili uništava ili je u suprotnosti s Ajnštajnovom općom teorijom relativnosti. Pretpostavimo da vjerujemo u ovo i tražimo rješenja (lajk ili ćemo to shvatiti) kako bismo letjeli do najbliže zvijezde ne na 75.000 godina, već na nekoliko sedmica. Ali kako malo nas ima visoko fizičko obrazovanje, nije jasno zašto to na ulicama govore brzina svjetlosti je maksimalna, konstantna i jednaka 300.000 km/s?

Postoji mnogo jednostavnih i intuitivnih objašnjenja zašto je to tako, ali možete početi da ih mrzite. Internet pretraga će vas dovesti do koncepta "relativističke mase" i da je potrebna veća sila da se ubrza objekat koji se već kreće velikom brzinom. Ovo je uobičajen način tumačenja matematički aparat specijalne teorije relativnosti, ali ona mnoge dovodi u zabludu, a posebno vas, dragi naši čitaoci. Pošto mnogi od vas (a i mi) kušaju visoku fiziku, kao da u nju umaču jedan prst slana voda prije ulaska na kupanje. Kao rezultat toga, postaje mnogo složeniji i manje lijep nego što zaista jeste.

Hajde da razmotrimo ovo pitanje u smislu geometrijske interpretacije koja je u skladu sa opštom relativnošću. Manje je očigledno, ali malo komplikovanije od crtanja strelica na papiru, tako da će mnogi od vas odmah razumeti teoriju koja stoji iza apstrakcija kao što je „sila“ i otvorenih laži poput „relativističke mase“.

Prvo, hajde da definišemo šta je pravac kako bismo jasno označili svoje mesto. "Dole" je pravac. Definira se kao smjer u kojem stvari padaju kada ih pustite. "Gore" je suprotan smjer od "dolje". Uzmite kompas i odredite dodatne smjerove: sjever, jug, zapad i istok. Sve ove pravce ozbiljni stričevi definišu kao "ortonormalnu (ili ortogonalnu) osnovu", ali bolje je sada o tome ne razmišljati. Pretpostavimo da je ovih šest pravaca apsolutnih, jer će postojati tamo gde ćemo se baviti našim kompleksnim pitanjem.

Sada dodajmo još dva pravca: ka budućnosti i prošlosti. Ne možete se lako kretati u ovim smjerovima svojom voljom, ali trebalo bi vam biti dovoljno lako da ih zamislite. Budućnost je pravac u kojem dolazi sutra; prošlost je pravac u kojem je juče.

Ovih osam osnovnih pravaca – gore, dolje, sjever, jug, zapad, istok, prošlost i budućnost – opisuju fundamentalnu geometriju svemira. Svaki par ovih pravaca možemo nazvati "dimenzijom", tako da živimo u četvorodimenzionalnom univerzumu. Drugi termin za ovo 4D razumijevanje bi bio "prostor-vrijeme", ali ćemo pokušati izbjeći korištenje tog termina. Samo zapamtite da će u našem kontekstu "prostor-vrijeme" biti ekvivalentno konceptu "svemira".

Dobrodošli na scenu. Pogledajmo glumce.

Sada kada sedite ispred računara, u pokretu ste. Ne osećaš to. Osjećate se kao da se odmarate. Ali to je samo zato što se sve oko vas takođe kreće u odnosu na vas. Ne, nemojte misliti da govorimo o tome da se Zemlja okreće oko Sunca ili da se Sunce kreće kroz galaksiju i vuče nas za sobom. To je, naravno, tačno, ali o tome sada ne govorimo. Pod kretanjem podrazumevamo kretanje u pravcu „budućnosti“.

Zamislite da ste u vagonu sa zatvorenim prozorima. Ulicu se ne vidi, a recimo šine su toliko savršene da ne znaš da li se voz kreće ili ne. Stoga, samo sedeći u vozu, ne možete reći da li zaista putujete ili ne. Pogledajte na ulicu - i shvatite da krajolik juri. Ali prozori su zatvoreni.

Postoji samo jedan način da saznate da li se krećete ili ne. Samo sjedi i čekaj. Ako se voz zaustavi na stanici, ništa se neće dogoditi. Ali ako se voz kreće, prije ili kasnije stići ćete na novu stanicu.

U ovoj metafori auto predstavlja sve što možemo da vidimo u svetu oko nas - kuću, mačku Vasku, zvezde na nebu itd. "Sljedeća stanica je sutra."

Ako sjedite nepomično, a mačak Vaska mirno spava svoje sate uložene u dan, nećete osjetiti kretanje. Ali sutra će sigurno doći.

To je ono što znači kretati se ka budućnosti. Samo će vrijeme pokazati šta je tačno: kretanje ili parkiranje.

Do sada vam je trebalo biti prilično lako da zamislite sve ovo. Možda je teško razmišljati o vremenu kao o pravcu, a još više o sebi kao objektu koji prolazi kroz vrijeme. Ali ćeš razumjeti. Sada uključite svoju maštu.

Zamislite da se dok se vozite u automobilu dogodi nešto strašno: kočnice otkazuju. Čudnom koincidencijom, u istom trenutku gas i menjač su zaglavljeni. Ne možete ni ubrzati ni stati. Jedina stvar koju imate je volan. Možete promijeniti smjer kretanja, ali ne i njegovu brzinu.

Naravno, prvo što ćete učiniti je pokušati zabiti u meki žbun i nekako lagano zaustaviti auto. Ali nemojmo za sada koristiti ovu tehniku. Fokusirajmo se samo na karakteristike vašeg pokvarenog automobila: možete promijeniti smjer, ali ne i brzinu.

Ovako se krećemo kroz svemir. Imate volan, ali nemate pedalu. Sjedeći i čitajući ovaj članak, krećete se u svijetlu budućnost maksimalnom brzinom. A kada ustanete da napravite od sebe galeba, mijenjate smjer kretanja u prostor-vremenu, ali ne i njegovu brzinu. Ako se krećete vrlo brzo kroz prostor, vrijeme će teći malo sporije.

To je lako zamisliti crtanjem nekoliko osi na papiru. Osa koja će ići gore-dole je osa vremena, gore znači budućnost. Horizontalna os predstavlja prostor. Možemo nacrtati samo jednu dimenziju prostora, pošto je list papira dvodimenzionalan, ali zamislimo da se ovaj koncept odnosi na sve tri dimenzije prostora.

Nacrtajte strelicu iz početka koordinatne ose gdje se one konvergiraju i usmjerite je prema gore duž vertikalne ose. Nije bitno koliko je duga, samo imajte na umu da će imati samo jednu dužinu. Ova strelica, koja sada pokazuje u budućnost, je ono što fizičari nazivaju "četiri brzine". Ovo je brzina vašeg kretanja kroz prostor-vrijeme. Trenutno ste u stacionarnom stanju, tako da je strelica usmjerena samo u budućnost.

Ako se želite kretati kroz prostor - udesno po koordinatnoj osi - trebate promijeniti svoju četverobrzinu i uključiti horizontalnu komponentu. Ispostavilo se da trebate rotirati strelicu. Ali kada to učinite, primijetit ćete da strelica ne pokazuje tako pouzdano u budućnost kao što je bila prije. Sada se krećete kroz svemir, ali morate žrtvovati buduće kretanje jer igla sa četiri brzine može samo da rotira, nikada se ne širi ili skuplja.

Tu počinje čuveni efekat „usporavanja vremena“ o kojem pričaju svi makar i malo upućeni u specijalnu teoriju relativnosti. Ako se krećete kroz prostor, ne krećete se kroz vrijeme tako brzo koliko biste mogli da mirno sjedite. Vaš sat će držati vrijeme sporije od sata osobe koja se ne kreće.

I sada dolazimo do rješenja pitanja zašto fraza "brže od svjetlosti" nema smisla u našem svemiru. Pogledajte šta se dešava ako želite da se krećete kroz svemir što je brže moguće. Okrećete iglu sa četiri brzine do kraja dok ne pokaže duž horizontalne ose. Sjećamo se da se strelica ne može rastegnuti. Ona može samo da se okreće. Dakle, povećali ste brzinu u svemiru što je više moguće. Ali postalo je nemoguće kretati se još brže. Strelica nema kamo da se okrene, inače će postati "ravnija nego ravna" ili "više horizontalna nego horizontalna". S ovim konceptom i izjednačiti "brže od svjetlosti". Prosto je nemoguće nahraniti ogroman narod sa tri ribe i sedam vekni hleba.

Zbog toga se ništa u našem svemiru ne može kretati brže od svjetlosti. Zato što je fraza "brže od svjetlosti" u našem svemiru ekvivalentna frazi "ravnije nego ravno" ili "više horizontalno nego horizontalno".

Da, imate nekoliko pitanja. Zašto se vektori sa četiri brzine mogu samo rotirati, ali ne i širiti? Na ovo pitanje postoji odgovor, ali on je vezan za nepromjenjivost brzine svjetlosti i ostavićemo ga za kasnije. A ako samo vjerujete, bit ćete malo manje upućeni o ovoj temi od najbriljantnijih fizičara koji su ikada postojali na našoj planeti.

Skeptici mogu postaviti pitanje zašto koristimo pojednostavljeni model geometrije prostora kada govorimo o euklidskim rotacijama i kružnicama. U stvarnom svijetu, geometrija prostor-vrijeme pokorava se geometriji Minkowskog, a rotacije su hiperbolične. Ali jednostavna verzija objašnjenja ima pravo na život.

Kao i jednostavno objašnjenje za to, .

Ali pokazalo se da je to moguće; sada se veruje da nikada nećemo moći putovati brže od svetlosti... ". Ali zapravo nije tačno da je neko nekada verovao da je nemoguće putovati brže od zvuka. Mnogo pre nego što su se pojavile supersonične letelice, već je bilo poznato je da meci lete brže od zvuka. kontrolisan supersonični let, i to je bila greška. SS pokret je sasvim druga stvar. Od samog početka bilo je jasno da je nadzvučni let otežan tehničkim problemima koji se jednostavno moraju riješiti. Ali potpuno je nejasno da li se problemi koji koče SS pokret ikada mogu riješiti. Teorija relativnosti ima dosta toga da kaže o tome. Ako je moguće putovanje SS-om ili čak prijenos signala, tada će biti narušena uzročnost i iz toga će slijediti apsolutno nevjerovatni zaključci.

Prvo ćemo razgovarati jednostavnim slučajevima SS pokret. Ne spominjemo ih zato što su interesantne, već zato što se iznova pojavljuju u raspravama o STS pokretu i stoga se njima treba baviti. Zatim ćemo razgovarati o onim što smatramo teškim slučajevima STS kretanja ili komunikacije i razmotriti neke od argumenata protiv njih. Na kraju ćemo razmotriti najozbiljnije pretpostavke o stvarnom STS pokretu.

Jednostavan SS potez

1. Fenomen Čerenkovljevog zračenja

Jedan od načina da se krećete brže od svjetlosti je da prvo usporite samo svjetlo! :-) U vakuumu, svjetlost putuje brzinom c, a ova vrijednost je svjetska konstanta (vidi pitanje Da li je brzina svjetlosti konstantna), au gušćem mediju poput vode ili stakla, usporava se na brzinu c/n, gdje n je indeks prelamanja medija (1,0003 za vazduh; 1,4 za vodu). Stoga se čestice mogu kretati brže u vodi ili zraku nego što svjetlost putuje tamo. Kao rezultat, pojavljuje se Vavilov-Čerenkov zračenje (vidi pitanje).

Ali kada govorimo o SS kretanju, naravno mislimo na prekoračenje brzine svjetlosti u vakuumu c(299 792 458 m/s). Stoga se fenomen Čerenkova ne može smatrati primjerom SS kretanja.

2.Treće strane

Ako je raketa ALI odleti od mene brzinom 0.6s zapad i drugi B- od mene brzinom 0.6s istočno, zatim ukupna udaljenost između ALI I B u mom referentnom okviru raste sa brzinom 1.2c. Dakle, prividna relativna brzina veća od c može se posmatrati "od treće strane".

Međutim, ova brzina nije ono što obično razumijemo pod relativnom brzinom. Prava brzina rakete ALI u vezi rakete B- ovo je stopa povećanja udaljenosti između raketa, koju posmatra posmatrač u raketi B. Dvije brzine se moraju dodati prema relativističkoj formuli za sabiranje brzina (vidi pitanje Kako sabirati brzine u određenoj relativnosti). U ovom slučaju, relativna brzina je približno 0,88c, odnosno nije superluminalan.

3. Sjene i zečići

Razmislite koliko brzo se senka može kretati? Ako napravite senku na udaljenom zidu od prsta od obližnje lampe, a zatim pomerite prst, tada se senka kreće mnogo brže od vašeg prsta. Ako se prst kreće paralelno sa zidom, tada će brzina sjene biti D/d puta brzine prsta, gdje d je rastojanje od prsta do lampe, i D- udaljenost od lampe do zida. A možete postići još veću brzinu ako se zid nalazi pod uglom. Ako je zid veoma udaljen, tada će kretanje senke zaostajati za pokretom prsta, jer će svetlost i dalje morati da leti od prsta do zida, ali će brzina senke biti isto toliko puta. veći. Odnosno, brzina sjene nije ograničena brzinom svjetlosti.

Osim senki, zečići se mogu kretati i brže od svjetlosti, na primjer, mrlja laserskog zraka usmjerenog na mjesec. Znajući da je udaljenost do Mjeseca 385.000 km, pokušajte izračunati brzinu zečića ako lagano pomjerite laser. Možete zamisliti i morski val koji koso udara o obalu. Kojom brzinom se može kretati tačka u kojoj se talas lomi?

Slične stvari se mogu dogoditi u prirodi. Na primjer, svjetlosni snop pulsara može pročešljati oblak prašine. Sjajni bljesak generira proširenu školjku svjetlosti ili drugog zračenja. Kada pređe površinu, stvara svjetlosni prsten koji raste brže od brzine svjetlosti. U prirodi se to događa kada elektromagnetski impuls od groma dosegne gornju atmosferu.

Sve su to bili primjeri stvari koje se kreću brže od svjetlosti, ali koje nisu fizička tijela. Uz pomoć sjene ili zečice ne možete prenijeti CC poruku, pa komunikacija brža od svjetlosti nije moguća. I opet, ovo očigledno nije ono što želimo da razumemo pod CC kretanjem, iako postaje jasno koliko je teško odrediti šta nam je tačno potrebno (vidi pitanje FTL škare).

4. Kruta tijela

Ako uzmete dugačak tvrdi štap i gurnete mu jedan kraj, da li se drugi kraj odmah pomiče ili ne? Da li je moguće izvršiti SS prijenos poruke na ovaj način?

Da, bilo je bi moglo bi se uraditi kada bi takva čvrsta tijela postojala. U stvarnosti, utjecaj udarca u kraj štapa širi se duž njega brzinom zvuka u datoj tvari, a brzina zvuka ovisi o elastičnosti i gustoći materijala. Relativnost nameće apsolutnu granicu moguće tvrdoće bilo kojeg tijela tako da brzina zvuka u njima ne može premašiti c.

Ista stvar se dešava ako ste u polju privlačenja i prvo držite tetivu ili motku okomito za gornji kraj, a zatim je otpustite. Tačka koju pustite odmah će početi da se kreće, a donji kraj neće moći da počne da pada sve dok je uticaj puštanja ne dostigne brzinom zvuka.

Teško je formulisati opštu teoriju elastičnih materijala u terminima relativnosti, ali se osnovna ideja može pokazati i na primeru Njutnove mehanike. Jednačina uzdužnog kretanja je savršena elastično tijelo može se dobiti iz Hookeovog zakona. U varijablama masa po jedinici dužine str i Youngov modul Y, uzdužni pomak X zadovoljava talasnu jednačinu.

Rješenje ravnih valova kreće se brzinom zvuka s, i s 2 = Y/p. Ova jednadžba ne implicira mogućnost da se uzročni utjecaj brže širi s. Dakle, relativnost nameće teoretsko ograničenje na količinu elastičnosti: Y < pc2. Praktično, materijala nema ni blizu. Usput, čak i ako je brzina zvuka u materijalu blizu c, materija sama po sebi nije obavezna da se kreće relativističkom brzinom. Ali kako znamo da, u principu, ne može postojati supstancija koja prevazilazi ovu granicu? Odgovor je da su sve supstance sastavljene od čestica, među kojima je interakcija u skladu sa standardnim modelom elementarnih čestica, a u ovom modelu nijedna interakcija se ne može širiti brže od svjetlosti (vidi dolje o kvantnoj teoriji polja).

5. Fazna brzina

Pogledajte ovu talasnu jednačinu:

Ima rješenja kao što su:

Ova rješenja su sinusni valovi koji se kreću brzinom

Ali ovo je brže od svjetlosti, tako da imamo jednadžbu tahionskog polja u našim rukama? Ne, ovo je samo uobičajena relativistička jednačina masivne skalarne čestice!

Paradoks će biti razriješen ako shvatimo razliku između ove brzine, koja se naziva i fazna brzina vph od druge brzine, koja se zove grupna brzina v gr koja je data formulom,

Ako valno rješenje ima frekvencijsko širenje, tada će poprimiti oblik valnog paketa, koji se kreće grupnom brzinom koja ne prelazi c. Samo se vrhovi talasa kreću faznom brzinom. Moguće je prenijeti informaciju pomoću takvog vala samo sa grupnom brzinom, tako da nam fazna brzina daje još jedan primjer superluminalne brzine, koja ne može nositi informaciju.

7. Relativistička raketa

Kontrolor na Zemlji posmatra letjelicu koja odlazi brzinom od 0,8 c. Prema teoriji relativnosti, čak i nakon što se uzme u obzir Doplerov pomak signala s broda, vidjet će da je vrijeme na brodu usporeno i da satovi tamo idu sporije za faktor 0,6. Ako izračuna količnik puta koji je prešao brod podijeljen s proteklim vremenom koje mjeri brodski sat, dobit će 4/3 c. To znači da putnici na brodu putuju kroz međuzvjezdani prostor efektivnom brzinom većom od brzine svjetlosti koju bi imali kada bi se izmjerili. Iz perspektive putnika na brodu, međuzvjezdane udaljenosti su podložne Lorentzianskom skupljanju za isti faktor od 0,6, što znači da i oni moraju priznati da pokrivaju poznate međuzvjezdane udaljenosti brzinom od 4/3 c.

Ovo je pravi fenomen i u principu ga svemirski putnici mogu koristiti za savladavanje velikih udaljenosti tokom svog života. Ako ubrzaju konstantnim ubrzanjem jednakom ubrzanju slobodnog pada na Zemlji, onda ne samo da će imati savršenu umjetnu gravitaciju na brodu, već će i dalje imati vremena da pređu Galaksiju za samo 12 svojih godina! (Vidi pitanje Koje su jednačine relativističke rakete?)

Međutim, ovo nije pravi SS pokret. Efektivna brzina se izračunava iz udaljenosti u jednom referentnom okviru i vremena u drugom. Ovo nije prava brzina. Samo putnici na brodu imaju koristi od ove brzine. Dispečer, na primjer, neće imati vremena u životu da vidi kako lete gigantsku udaljenost.

Teški slučajevi SS pokreta

9. Paradoks Einsteina, Podolsky, Rosen (EPR)

10. Virtuelni fotoni

11. Kvantno tuneliranje

Pravi kandidati za SS Travelers

IN ovaj odjeljak date su spekulativne, ali ozbiljne pretpostavke o mogućnosti superluminalnog putovanja. To neće biti stvari koje se obično stavljaju u FAQ, jer postavljaju više pitanja nego što odgovaraju. Oni su ovdje predstavljeni uglavnom da pokažu da se u ovom pravcu provode ozbiljna istraživanja. Dat je samo kratak uvod u svakom smjeru. Detaljnije informacije možete pronaći na internetu.

19. Tahioni

Tahioni su hipotetičke čestice koje lokalno putuju brže od svjetlosti. Da bi to učinili, moraju imati masu, mjerljivu imaginarni broj, ali njihova energija i zamah moraju biti pozitivni. Ponekad se misli da bi takve CC čestice trebalo biti nemoguće otkriti, ali u stvari, nema razloga vjerovati u to. Sjene i zečići nam govore da prikrivenost ne proizlazi iz CC pokreta.

Tahioni nikada nisu opaženi i većina fizičara sumnja u njihovo postojanje. Jednom je rečeno da su vršeni eksperimenti da se izmeri masa neutrina emitovanih tokom raspada tricijuma, i da su ti neutrini tahionski. Ovo je vrlo sumnjivo, ali još uvijek nije isključeno. Postoje problemi sa tahionskim teorijama, jer u smislu mogućih narušavanja kauzalnosti, one destabilizuju vakuum. Možda je moguće zaobići ove probleme, ali tada će biti nemoguće koristiti tahione u SS poruci koja nam je potrebna.

Istina je da većina fizičara smatra da su tahioni znak greške u njihovim teorijama polja, a interesovanje šire javnosti za njih potiče uglavnom naučna fantastika (vidi članak o Tahionima).

20. Crvotočine

Najpoznatija pretpostavljena mogućnost STS putovanja je korištenje crvotočina. Crvotočine su tuneli u prostor-vremenu koji povezuju jedno mjesto u svemiru s drugim. Na njima se možete kretati između ovih tačaka brže nego što biste svjetlost učinili svojom. na uobičajen način. Crvotočine su fenomen klasične opšte teorije relativnosti, ali da biste ih stvorili, morate promijeniti topologiju prostor-vremena. Mogućnost za to može biti sadržana u teoriji kvantne gravitacije.

Potrebne su ogromne količine negativne energije da bi crvotočine bile otvorene. Misner I Thorn sugerirao da se Casimirov efekat velikih razmjera može koristiti za stvaranje negativne energije i Visser predložio rješenje korištenjem kosmičkih struna. Sve ove ideje su vrlo spekulativne i mogu jednostavno biti nerealne. Neobična supstanca sa negativnom energijom možda ne postoji u obliku potrebnom za pojavu.

Thorne je otkrio da ako se crvotočine mogu stvoriti, onda se one mogu koristiti za stvaranje zatvorenih vremenskih petlji koje čine moguće putovanje na vrijeme. Također je sugerirano da multivarijantna interpretacija kvantne mehanike sugerira da putovanje kroz vrijeme neće uzrokovati nikakve paradokse, te da će se događaji jednostavno odvijati drugačije kada uđete u prošlost. Hawking kaže da crvotočine mogu jednostavno biti nestabilne i stoga neupotrebljive u praksi. Ali sama tema ostaje plodno područje za misaone eksperimente, omogućavajući vam da shvatite šta je moguće, a šta nije moguće na osnovu poznatih i pretpostavljenih zakona fizike.
refs:
W. G. Morris i K. S. Thorne, American Journal of Physics 56 , 395-412 (1988)
W. G. Morris, K. S. Thorne i U. Yurtsever, Phys. Rev. pisma 61 , 1446-9 (1988)
Matt Visser, Physical Review D39, 3182-4 (1989)
vidi takođe "Crne rupe i vremenska iskrivljenja" Kip Thorn, Norton & co. (1994)
Za objašnjenje multiverzuma pogledajte, "The Fabric of Reality" David Deutsch, Penguin Press.

21. Deformatorski motori

[Nemam pojma kako ovo prevesti! Originalni warp pogon. - cca. prevodilac
prevedeno po analogiji sa člankom o membrani]

Warp bi mogao biti mehanizam za uvrtanje prostor-vremena tako da objekt može putovati brže od svjetlosti. Miguel Alcabière postao poznat po tome što je razvio geometriju koja opisuje takav deformator. Prostorno-vremensko izobličenje omogućava objektu da putuje brže od svjetlosti dok ostaje na krivulji sličnoj vremenu. Prepreke su iste kao kod stvaranja crvotočina. Da biste stvorili deformator, potrebna vam je supstanca s negativnom gustoćom energije u. Čak i ako je takva supstanca moguća, još uvijek nije jasno kako se može dobiti i kako je koristiti da bi deformator funkcionirao.
ref M. Alcubierre, Klasična i kvantna gravitacija, 11 , L73-L77, (1994.)

Zaključak

Prvo, nije bilo lako definisati uopšteno šta znači SS putovanje i SS poruka. Mnoge stvari, poput sjenki, tjeraju CC da se kreće, ali na takav način da se ne može koristiti, na primjer, za prijenos informacija. Ali postoje i ozbiljne mogućnosti pravog SS pokreta, koje se predlažu u naučnoj literaturi, ali je njihova implementacija još tehnički nemoguća. Heisenbergov princip nesigurnosti onemogućava korištenje prividnog CC kretanja u kvantnoj mehanici. U općoj teoriji relativnosti postoje potencijalna sredstva za SS pogon, ali ih možda neće biti moguće koristiti. Čini se krajnje malo vjerojatnim da će tehnologija u doglednoj budućnosti, ili uopće, moći stvarati svemirski brodovi sa CC motorima, ali je zanimljivo da teorijska fizika, kakvu danas poznajemo, ne zatvara zauvek vrata CC kretanju. SS pokret u stilu naučnofantastičnih romana je očigledno potpuno nemoguć. Za fizičare je zanimljivo pitanje: "Zašto je to, zapravo, nemoguće i šta se iz toga može naučiti?"

Fizičari su otkrili da čestice svjetlosti (fotoni) mogu živjeti oko 1 bilion godina, a nakon raspadanja, zauzvrat, emituju vrlo lagane čestice koje mogu putovati brže od svjetlosti! Tokom vremena, mnoge čestice su podložne prirodnom raspadanju. Na primjer, nestabilni radioaktivni atomi se u određenom trenutku raspadaju na male čestice i oslobađaju nalet energije.

Nedavno su naučnici bili sigurni da se fotoni ne raspadaju, jer se vjerovalo da nemaju masu. Međutim, naučnici sada pretpostavljaju da fotoni imaju masu, samo što je toliko mala da se ne može izmjeriti današnjim instrumentima.

Trenutna gornja granica mase fotona je toliko mala da je manja od jedne milijarde, milijarditog, milijarditog dijela mase protona. Na osnovu ovog indikatora, naučnici su izračunali da foton u vidljivom spektru može da živi oko 1 trilion godina. Međutim, ovaj izuzetno dug životni vijek ne dijele svi fotoni, on se izračunava u prosjeku. Postoji mogućnost da neki fotoni žive vrlo kratko. Naš svemir, koji je nastao kao rezultat Velikog praska, trenutno je star oko 13,7 milijardi godina. Tekući naučni projekti dizajnirani su ne samo za mjerenje naknadnog sjaja Velikog praska, već i za moguće otkrivanje znakova ranog raspada fotona.

Ako se foton razbije, raspad bi trebao proizvesti još lakše čestice, one koje mogu putovati kroz naš svemir brže od brzine svjetlosti. Ove sablasne čestice (neutrini) vrlo rijetko stupaju u interakciju sa običnom materijom. Bezbrojni tokovi neutrina jure svakog djelića sekunde ne samo kroz svemir, zvijezde i tijela, već i kroz svaku osobu koja živi na Zemlji, a da ne utječe na našu materiju.

Prilikom raspadanja, svaki foton oslobađa dva svjetlosna neutrina, koji se, budući da su lakši od svjetlosti, kreću brže od fotona. Čini se da otkriće neutrina krši Ajnštajnov zakon relativnosti da ništa ne može putovati brže od svetlosti, ali to nije slučaj, jer se teorija zasniva na činjenici da foton nema telesnu masu. A teorija kaže da se nijedna čestica ne može kretati brže od čestice bez mase.

Osim toga, Ajnštajnova teorija relativnosti sugeriše da se čestice kreću izuzetno brzo dok su u iskrivljenom vremenskom prostoru. Odnosno, da su svjesni, imali bi utisak da je sve što se oko njih dešava u veoma usporenoj snimci. To znači da bi u našem vremenskom prostoru fotoni trebali živjeti oko 1 bilion godina, au svom vremenskom toku - samo oko tri godine.

Sergej Vasilenkov

. Prema riječima Antonija Ereditata, zaposlenika centra za fiziku čestica na francusko-švicarskoj granici, nakon tri godine mjerenja, pokazalo se da je snop neutrina lansiran iz Ženeve u italijansku laboratoriju Gran Sasso prešao put od 730 km 60 nanosekundi brži od svetlosti.

"Imamo veliko povjerenje u rezultate. Ali potrebno je da i druge kolege urade svoje testove i potvrde naše rezultate.", - rekao je on. Prema naučniku, greška mjerenja ne prelazi 10 ns.

Ako se rezultati istraživanja potvrde, onda bi to moglo dovesti u sumnju osnovu specijalne teorije relativnosti Alberta Einsteina (1905), koja kaže da se ništa u svemiru ne može kretati brže od svjetlosti, tj. pri brzinama iznad 299.792 km/s.

0 0

Ovo je napisana, avaj, potpuna glupost. Agencija Reuters je, naravno, solidna organizacija, ali vijesti iz nauke ipak ne smiju biti izvučene iz istih ruku koje donose vijesti iz politike i društvenog života.

"osnova specijalne teorije relativnosti Alberta Einsteina (1905), koja kaže da ništa u svemiru ne može putovati brže od svjetlosti"

Teorija relativnosti ne govori ništa o tome. Teorija relativnosti kaže da se ništa ne može kretati brže od svjetlosti U VAKUUMU. A čestice koje se kreću brže od svjetlosti pronađene su davno, tačnije pronađeni su takvi mediji u kojima se neke čestice mogu kretati brže od fotona.
Nije mi jasno kako je snop neutrina otišao iz Ženeve negde tamo, ali svakako ne u vakuumu. Ako je, na primjer, hodao kroz zrak, onda nema ništa iznenađujuće u činjenici da su fotoni raspršeni zrakom stigli do krajnje točke kasnije od neutrina koji gotovo da nisu stupili u interakciju s materijom.

0 0

0 0

Zapravo, neutrini će se uvijek kretati brže od svjetlosti :) Jednostavno zato što praktički ne stupaju u interakciju sa materijom, a svjetlost (fotoni) savršeno interaguju. I tek u vakuumu fotoni konačno ubrzavaju do punog zujanja :)
Ali bilo je zanimljivo pronaći medij u kojem bi se elektroni mogli kretati brže od brzine svjetlosti. A takvo okruženje je odavno pronađeno. I tu su neverovatni efekti. Pogledajte Wikipediju "Zračenje Vavilov-Čerenkov".

0 0

0 0

Još jedan srodni post:

Fizičari u istraživačkom centru Evropske organizacije za nuklearna istraživanja (CERN) tokom eksperimenta su to otkrili subatomske čestice može putovati brže od brzine svjetlosti.

Snop neutrina poslan iz CERN-a u podzemnu laboratoriju Gran Sasso u Italiji na udaljenosti od 732 km stigao je na svoje odredište, navodno nekoliko milijarditih dijelova sekunde ranije nego da je putovao brzinom svjetlosti.

Ako se eksperimentalni podaci potvrde, biće opovrgnuta Einsteinova teorija relativnosti prema kojoj je brzina svjetlosti 299.792.458 metara u sekundi.

Prema naučnicima, snopovi neutrina su ga pretekli za 60 nanosekundi, što je u suprotnosti sa postulatom da elementarne čestice ne može putovati brže od brzine svjetlosti.

Ruska služba BBC-a razgovarala je o rezultatima eksperimenta s Rubenom Sahakyanom, profesorom fizike na Univerzitetskom koledžu u Londonu.

BBC BBC: Radili ste u laboratoriji Gran Sasso, i vjerovatno ste dobro upoznati sa eksperimentom "Opera".

Ruben Sahakyan: Napustio sam laboratoriju Gran Sasso prije više od 10 godina, kada je Opera tek bila u izgradnji. "Opera" je eksperiment koji traži fenomen kao što su oscilacije neutrina, odnosno transformacija jedne vrste neutrina u drugu.

Neutrini su fundamentalne čestice, takozvani gradivni blokovi svemira. Imaju broj zanimljive nekretnine, uključujući konverziju iz jedne vrste u drugu. Opera je dizajnirana da proučava ovaj problem.

Taj rezultat (podaci da neutrini putuju brže od brzine svjetlosti) bio je nusproizvod eksperimenta koji su radili.

BBC BBC: Da li su rezultati koje su izneli naučnici ubedljivi?

RS: Objavljeni rezultati izgledaju uvjerljivo. U eksperimentalnoj nauci postoji numerička mjera povjerenja u rezultat, odnosno vaše mjerenje mora premašiti grešku mjerenja najmanje pet puta. I imaju ga šest puta više.

S druge strane, ovo je složeno mjerenje, u njemu ima mnogo elemenata, a u svakoj fazi postoji mnogo načina da se pogreši. I zato se to mora uzeti sa zdravim skepticizmom. Svaka čast autorima, oni ne tumače rezultat, već samo navode podatke dobijene tokom eksperimenta.

BBC BBC: Kako je svjetska naučna zajednica reagovala na ove podatke?

RS: Globalna zajednica je reagovala zdravim skepticizmom, pa čak i konzervativizmom. Na kraju krajeva, ovo je ozbiljan eksperiment, a ne populistička izjava.

Implikacije, ako se pokažu istinitim, suviše su ozbiljne da bi ih se olako shvatilo.

Naše temeljne ideje o svijetu će se promijeniti. Sada će ljudi čekati daljnje objavljivanje eksperimentalnih pristranosti i, što je najvažnije, podataka iz nezavisnih eksperimenata.

BBC BBC: Kakav na primjer?

R.S.: Ima Američki eksperiment"Minus", koji može potvrditi ovo mjerenje. Vrlo je sličan Operi. Snop neutrina se proizvodi u akceleratoru, zatim šalje 730 kilometara dalje i mjeri se u podzemnoj laboratoriji. Suština mjerenja je jednostavna: znate udaljenost između vašeg izvora i vašeg detektora, mjerite vrijeme u kojem je stigao i tako određujete brzinu.

Đavo je u detaljima. "Minus" je već napravio slično mjerenje prije četiri godine, ali su tada imali vrijednost koju su mjerili, a greška je bila srazmjerna jedna drugoj. Njih ključno pitanje je da nisu imali tačnu udaljenost.

730 kilometara između izvora i detektora teško je izmjeriti s apsolutnom preciznošću, a Opera je nedavno uspjela izmjeriti ovu udaljenost do 20 centimetara koristeći geodetske metode. "Minus" će pokušati učiniti isto i tada će moći provjeriti podatke ovog eksperimenta.

BBC BBC: Ako se potvrdi rezultat eksperimenta, kako će to uticati na tradicionalne ideje o svijetu?

RS: Ako se to potvrdi, rezultat će biti ozbiljan. Sada postoje dvije teorije koje sa naučne tačke gledišta objašnjavaju cijeli svijet koji nas okružuje: kvantna teorija mikrosvijeta i Ajnštajnove teorije relativnosti.

Rezultat eksperimenta (neutrini se kreću brzinom većom od brzine svjetlosti) direktno je u suprotnosti s Ajnštajnovom teorijom relativnosti, koja kaže da je u bilo kojoj referentnoj tački brzina svjetlosti konstantna i ništa ne može prestići brzinu svjetlosti.

Postoji ogroman broj vrtoglavih implikacija, posebno mogućnost putovanja kroz vrijeme (za čestice).

http://www.bbc.co.uk/russian/science/2011/09/110923_interview_expert_neutrino_discovery.shtml

0 0

Biće puno publikacija, ali je besmisleno o njima raspravljati u 10, jer ne možete ni zamisliti, vjerovatno, koliko je fizika otišla naprijed od 1905 :), kada je Ajnštajn samo formulisao principe teorije odnosa . U svemu tome ima puno potpuno neočekivanih aspekata, a ako se zanemare, lako je usisati senzacije. Eksperimentatori, izgleda, nisu ništa usisali, ali je samo karakteristično da ni oni ni naučnici koji se bave ovim problemima ne plaču - jednostavno su snimili taj i takav rezultat i sada nude da ga provjere i ili opovrgnu, ili potvrde to, a "potvrditi" još ne znači da teoriju relativnosti treba korigovati, jer mogu postojati različita objašnjenja ovih podataka u uslovima postojećeg modela.
Na primjer, zamislite - određena čestica je toliko raspršena da je njena brzina skoro jednaka brzini svjetlosti - pa, vrlo blizu. štaviše, ako je njena koordinata dovoljno slabo nesigurna, tada, prema Heisenbergovom principu nesigurnosti, nesigurnost njene brzine postaje takva da postoji vjerovatnoća različita od nule da se čestica kreće brže od brzine svjetlosti. Riječ je o dobro poznatom paradoksu iz kojeg, posebno, slijedi hipoteza o postojanju antimaterije, koja na kraju sve savršeno objašnjava u okviru postojećeg modela.
Pa, zapamtite takvu jebenu stvar kao što je Casimirov vakuum - vakuum nije praznina, to je prostor svemira koji vrvi od bezbrojnih virtuelnih čestica koje se rađaju i umiru. Zovu se virtuelni jer se rađaju i uništavaju brže nego što možete otkriti, kako bi se popravilo kršenje zakona o očuvanju. Ipak, uz određene mentalne eksperimente moguće je, takoreći, "razdvojiti" parove virtualnih čestica, a one se ne mogu srušiti. Osim toga, ako uzmemo izuzetno malu veličinu područja prostora, tada će se u njemu pojaviti samo jedna čestica, a druga će biti s druge strane "zida". Casimirov efekat je već eksperimentalno dokazan, ali njegovo proučavanje ostaje praktično nepromijenjeno zbog činjenice da je izuzetno teško izvoditi eksperimente u tako malim prostorima.
Ne govorim o teoriji tahiona, koja se također lako može pozvati da podrži teoriju relativnosti (ako joj se doda da objasni misteriozne transformacije neutrina iz jedne vrste u drugu i moguću brzinu svjetlosti
Općenito, ima toliko detalja da je nemoguće zadržati teoriju relativnosti netaknutom. Ali neke od mogućih interpretacija, ipak, mogu značajno pomaknuti fiziku naprijed.

0 0

Ono što mi još nije jasno: iz onoga što sam pročitao i video proizilazi da su naučnici lansirali neutrin snop na udaljenosti od 700 km do uređaja za snimanje.. Ali Zemlju je neprestano, svake sekunde probijaju huelioni neutrina koji rade ne stupaju u interakciju sa materijom. Kako su utvrdili da su to "njihovi" neutrini snimljeni na diktafonu, a ne onaj koji je stigao iz svemira?