A fény terjedési sebessége 299 792 458 méter másodpercenként, de már régóta nem ez a határérték. A "futurista" 4 elméletet gyűjtött össze, ahol a fény már nem Michael Schumacher.

Egy japán származású amerikai tudós, az elméleti fizika szakértője, Michio Kaku biztos abban, hogy a fénysebesség leküzdhető.

Nagy durranás

A leghíresebb példa, amikor a fénysorompót legyőzték, Michio Kaku az ősrobbanást - ultragyors "pop" -nak nevezi, amely az Univerzum tágulásának kezdete lett, amely előtt egyedülálló állapotban volt.

„Egyetlen anyagi tárgy sem tudja legyőzni a fénysorompót. De az üres hely biztosan mozoghat gyorsabb a fénynél. Semmi sem lehet üresebb a vákuumnál, ami azt jelenti, hogy gyorsabban tágulhat, mint a fénysebesség” – biztos a tudós.

Zseblámpa az éjszakai égbolton

Ha zseblámpával világítasz az éjszakai égbolton, akkor elvileg az univerzum egyik részéből a másikba tartó, sok fényév távolságra lévő sugár gyorsabban haladhat, mint a fénysebesség. A probléma az, hogy ebben az esetben nem lesz olyan anyagi tárgy, amely valójában gyorsabban mozog, mint a fény. Képzeld el, hogy egy fényév átmérőjű óriási gömb vesz körül. Egy fénysugár képe pillanatok alatt átszáguld ezen a gömbön, mérete ellenére. De csak a sugár képe haladhat gyorsabban az éjszakai égbolton, mint a fény, nem pedig információ vagy anyagi tárgy.

kvantumösszefonódás

A fénysebességnél nem valami tárgy lehet gyorsabb, hanem az egész jelenség, vagy inkább a kapcsolat, amit kvantumösszefonódásnak neveznek. Ez egy kvantummechanikai jelenség, amelyben két vagy több objektum kvantumállapotai kölcsönösen függenek egymástól. Ahhoz, hogy kvantum-összefonódott fotonpárt kapjunk, lézerrel világíthatunk egy nemlineáris kristályra bizonyos frekvenciával és intenzitással. A lézersugár szóródása következtében a fotonok két különböző polarizációs kúpban jelennek meg, amelyek közötti kapcsolatot kvantumösszefonódásnak nevezzük. Így, kvantumösszefonódás- ez a szubatomi részecskék kölcsönhatásának egyik módja, és ennek a kapcsolatnak a folyamata gyorsabban végbemehet, mint a fény.

„Ha két elektront összehozunk, a kvantumelmélet szerint egyhangúan rezegnek. De ha ezeket az elektronokat sok fényév választja el egymástól, akkor is tartani fogják a kapcsolatot egymással. Ha megrázod az egyik elektront, a másik is érezni fogja ezt a rezgést, és ez gyorsabban fog megtörténni, mint a fénysebesség. Albert Einstein úgy gondolta, hogy ez a jelenség megcáfolja a kvantumelméletet, mivel semmi sem haladhat gyorsabban a fénynél, de valójában tévedett” – mondja Michio Kaku.

Féreglyukak

A fénysebesség leküzdésének témája számos tudományos-fantasztikus filmben felvetődik. Még azok számára is, akik távol állnak az asztrofizikától, a "féreglyuk" kifejezést hallani, köszönhetően az "Interstellar" című filmnek. Ez egy speciális görbület a tér-idő rendszerben, egy alagút a térben, amely lehetővé teszi, hogy elhanyagolható idő alatt leküzdje a hatalmas távolságokat.

Nemcsak a filmek forgatókönyvírói, hanem a tudósok is beszélnek ilyen görbületről. Michio Kaku úgy véli, hogy a féreglyuk (féreglyuk), vagy más néven féreglyuk, egyike a fénysebességnél gyorsabb információtovábbítás két legreálisabb módjának.

A második út, amely szintén az anyag változásaihoz kapcsolódik, az előtted lévő tér összehúzódása és a mögötted lévő tágulás. Ebben az elvetemült térben olyan hullám keletkezik, amely a fénysebességnél gyorsabban halad, ha sötét anyag hajtja.

Így az egyetlen igazi esély az ember számára, hogy megtanulja leküzdeni a fénysorompót, az általános relativitáselméletben, valamint a tér és idő görbületében rejlik. Azonban minden ugyanazon nyugszik sötét anyag: senki sem tudja biztosan, hogy létezik-e, és hogy stabilak-e a féreglyukak.

Gyakran beszélünk arról maximális fénysebesség univerzumunkban, és hogy semmi sem tud gyorsabban mozogni, mint a fénysebesség vákuumban. És még inkább - mi. A fényközeli sebességhez közeledve a tárgy tömegre és energiára tesz szert, ami vagy tönkreteszi, vagy ellentmond Einstein általános relativitáselméletének. Tegyük fel, hogy hiszünk ebben, és megoldásokat keresünk (mint vagy kitaláljuk), hogy ne 75 000 évre, hanem néhány hétre repüljünk a legközelebbi csillagig. De mivel kevesen rendelkezünk felsőfokú testneveléssel, nem világos, miért mondják ezt az utcán a fény sebessége maximális, állandó és 300 000 km/s?

Sok egyszerű és intuitív magyarázat létezik arra, hogy miért van ez így, de kezdheted utálni őket. Az internetes keresés elvezeti Önt a "relativisztikus tömeg" fogalmához, és ahhoz, hogy több erőre van szükség egy olyan tárgy felgyorsításához, amely már nagy sebességgel mozog. Ez a szokásos értelmezési mód matematikai berendezés speciális relativitáselmélet, de sokakat, és főleg Önt, kedves olvasóinkat félrevezet. Hiszen sokan közületek (és mi is) megízleljük a magas fizikát, mintha az egyik ujjukat belemerítenék sós víz mielőtt úszni indulna. Ennek eredményeként sokkal összetettebbé és kevésbé szebbé válik, mint amilyen valójában.

Vizsgáljuk meg ezt a kérdést az általános relativitáselméletnek megfelelő geometriai értelmezésben. Kevésbé nyilvánvaló, de kicsit bonyolultabb, mint a nyilak papírra rajzolása, így sokan azonnal megértik az olyan absztrakciók elméletét, mint az „erő” és a nyílt hazugságok, mint a „relativisztikus tömeg”.

Először is határozzuk meg, mi az irány, hogy egyértelműen megjelöljük a helyünket. "Le" az irány. Úgy határozzák meg, mint az az irány, amelybe a dolgok esnek, amikor elengeded őket. A „fel” a „le” irány ellentéte. Vegyen fel egy iránytűt, és határozzon meg további irányokat: észak, dél, nyugat és kelet. Mindezeket az irányokat a komoly bácsik "ortonormális (vagy ortogonális) alapként" határozzák meg, de jobb, ha most nem gondolunk rá. Tegyük fel, hogy ez a hat irány abszolút, hiszen ott fognak létezni, ahol összetett kérdésünkkel foglalkozunk.

Most adjunk hozzá még két irányt: a jövőbe és a múltba. Önállóan nem mozoghat könnyen ezekben az irányokban, de elég könnyűnek kell lennie ahhoz, hogy elképzelje azokat. A jövő az az irány, ahová a holnap jön; a múlt az az irány, ahol a tegnap van.

Ez a nyolc alapvető irány – fel, le, észak, dél, nyugat, kelet, múlt és jövő – írja le az univerzum alapvető geometriáját. Ezen irányok mindegyik párját "dimenziónak" nevezhetjük, tehát egy négydimenziós univerzumban élünk. Ennek a 4D-s megértésnek egy másik kifejezése a „tér-idő”, de megpróbáljuk kerülni ennek a kifejezésnek a használatát. Ne feledjük, hogy a mi összefüggésünkben a „téridő” egyenértékű lesz az „univerzum” fogalmával.

Üdvözöljük a színpadon. Nézzük a szereplőket.

Most a számítógép előtt ülve mozgásban van. Nem érzed. Úgy érzi, nyugalomban van. De ez csak azért van, mert körülötted minden hozzád képest is mozog. Nem, ne gondolja, hogy arról beszélünk, hogy a Föld forog a Nap körül, vagy a Nap áthalad a galaxison, és magával húz minket. Ez természetesen igaz, de most nem erről beszélünk. Mozgáson a „jövő” irányába történő mozgást értjük.

Képzeld el, hogy egy vonatkocsiban ülsz, csukott ablakokkal. Nem látni az utcát, és mondjuk a sínek olyan tökéletesek, hogy nem tudod, hogy a vonat halad-e vagy sem. Ezért a vonaton ülve nem tudja megmondani, hogy valóban utazik-e vagy sem. Nézz ki az utcára – és vedd észre, hogy a táj rohan el mellette. De az ablakok zárva vannak.

Csak egy módon lehet tudni, hogy költözik-e vagy sem. Csak ülj és várj. Ha a vonat megáll az állomáson, nem történik semmi. De ha a vonat halad, előbb-utóbb új állomásra érkezel.

Ebben a metaforában az autó mindent reprezentál, amit a körülöttünk lévő világban láthatunk - egy házat, Vaska macskát, csillagokat az égen stb. – A következő állomás a holnap.

Ha mozdulatlanul ülsz, és a Vaska macska nyugodtan alussza a napjában eltöltött óráit, nem fogsz érezni mozgást. De a holnap biztosan eljön.

Ezt jelenti a jövő felé haladni. Csak az idő fogja eldönteni, melyik igaz: mozgás vagy parkolás.

Eddig elég könnyűnek kellett volna elképzelned mindezt. Nehéz lehet az időre mint irányra gondolni, és még inkább önmagára, mint egy időben áthaladó tárgyra. De meg fogod érteni. Most kapcsolja be a képzeletét.

Képzelje el, hogy miközben autójában vezet, valami szörnyű dolog történik: a fékek meghibásodnak. Furcsa egybeesés folytán ugyanabban a pillanatban elakad a gáz és a sebességváltó. Se gyorsítani, se megállni nem lehet. Az egyetlen dolog, ami van, az a kormánykerék. Megváltoztathatja a mozgás irányát, de a sebességét nem.

Természetesen az első dolog, amit meg kell tennie, az az, hogy megpróbál behajtani egy puha bokorba, és valahogy finoman megállítani az autót. De most ne alkalmazzuk ezt a technikát. Koncentráljunk csak a törött autó jellemzőire: irányt válthat, sebességet nem.

Így haladunk az univerzumban. Van kormányod, de nincs pedálod. Ülve és elolvasva ezt a cikket, maximális sebességgel egy fényes jövő felé gurul. És amikor felkelsz, hogy sirályt csinálj magadból, megváltoztatod a mozgás irányát a téridőben, de a sebességét nem. Ha nagyon gyorsan haladsz a térben, az idő egy kicsit lassabban fog folyni.

Ez könnyen elképzelhető, ha papírra rajzolunk néhány tengelyt. A felfelé és lefelé tartó tengely az idő tengelye, a felfelé pedig a jövőt jelenti. A vízszintes tengely a teret jelenti. A térnek csak egy dimenzióját tudjuk megrajzolni, hiszen egy papírlap kétdimenziós, de képzeljük el, hogy ez a fogalom a tér mindhárom dimenziójára vonatkozik.

Rajzoljon egy nyilat a koordináta tengelyének origójából ott, ahol összefolynak, és mutasson felfelé a függőleges tengely mentén. Nem számít, milyen hosszú, csak vegye figyelembe, hogy csak egy hosszúságú lesz. Ez a nyíl, amely most a jövőbe mutat, az, amit a fizikusok "négysebességűnek" neveznek. Ez a mozgásod sebessége a téridőn keresztül. Jelenleg stacioner állapotban van, így a nyíl csak a jövő felé mutat.

Ha a térben szeretne haladni - a koordinátatengelyen jobbra -, meg kell változtatnia a négyes sebességet, és be kell kapcsolnia a vízszintes komponenst. Kiderült, hogy el kell forgatni a nyilat. De ha ezt megteszi, észre fogja venni, hogy a nyíl nem mutat olyan magabiztosan a jövő felé, mint korábban. Most az űrben haladsz, de fel kell áldoznod a jövőbeli mozgást, mivel a négysebességes tű csak forogni tud, soha nem tágul vagy zsugorodik.

Itt kezdődik a híres „időlassítás” effektus, amiről a speciális relativitáselméletbe kicsit is beavatottan beszél mindenki. Ha a térben haladsz, nem haladsz az időben olyan gyorsan, mint ahogy mozdulatlanul ülnél. Az Ön órája lassabban fogja tartani az időt, mint egy nem mozgó személy órája.

És most elérkeztünk annak a kérdésnek a megoldásához, hogy miért nincs értelme a „fénynél gyorsabb” kifejezésnek univerzumunkban. Nézze meg, mi történik, ha a lehető leggyorsabban szeretne áthaladni az űrben. A négysebességes tűt egészen addig forgatja, amíg a vízszintes tengely mentén nem mutat. Emlékezzünk arra, hogy a nyíl nem tud nyúlni. Csak forogni tud. Tehát a lehető legnagyobb mértékben növelte a sebességet az űrben. De lehetetlenné vált még gyorsabban haladni. A nyílnak nincs hova fordulnia, különben "egyenesebb, mint egyenes" vagy "vízszintesebb, mint vízszintes" lesz. Ehhez a fogalomhoz és egyenlőségjelet kell tenni "a fénynél gyorsabb". Egyszerűen lehetetlen három hallal és hét kenyérrel etetni egy hatalmas népet.

Ez az oka annak, hogy az univerzumban semmi sem tud gyorsabban mozogni, mint a fény. Mert a "fénynél gyorsabb" kifejezés a mi univerzumunkban egyenértékű az "egyenesebbnél egyenesebb" vagy "vízszintesebb, mint vízszintes" kifejezéssel.

Igen, van néhány kérdése. Miért csak foroghatnak a négysebességű vektorok, de nem tágulhatnak? Erre a kérdésre van válasz, de ez a fénysebesség invarianciájával kapcsolatos, ezt későbbre hagyjuk. És ha csak hiszi, kicsit kevésbé lesz tájékozott ebben a témában, mint a bolygónkon valaha élt legbriánusabb fizikusok.

A szkeptikusok feltehetik a kérdést, hogy miért használjuk a tér geometriájának egyszerűsített modelljét, amikor euklideszi forgásokról és körökről beszélünk. A való világban a tér-idő geometria engedelmeskedik a Minkowski-geometriának, és az elforgatások hiperbolikusak. De a magyarázat egyszerű változatának joga van az élethez.

Valamint egy egyszerű magyarázat erre, .

De kiderült, hogy lehetséges; most azt hiszik, hogy soha nem leszünk képesek a fénynél gyorsabban utazni... "De valójában nem igaz, hogy valaki valaha azt hitte, hogy lehetetlen hangnál gyorsabban utazni. Jóval a szuperszonikus repülőgépek megjelenése előtt már ismert, hogy a golyók gyorsabban repülnek, mint a hang. ellenőrzött szuperszonikus repülés, és ez volt a hiba. Az SS mozgalom teljesen más kérdés. Kezdettől fogva egyértelmű volt, hogy a szuperszonikus repülést technikai problémák nehezítik, amelyeket egyszerűen meg kell oldani. De teljesen tisztázatlan, hogy az SS-mozgalmat akadályozó problémák valaha is megoldhatók-e. A relativitáselmélet sokat mond erről. Ha lehetséges az SS-utazás vagy akár a jelátvitel, akkor az ok-okozati összefüggés sérül, és ebből teljesen hihetetlen következtetések származnak.

Először megbeszéljük egyszerű esetek SS mozgalom. Nem azért említjük őket, mert érdekesek, hanem azért, mert újra és újra felbukkannak az STS mozgalomról szóló vitákban, és ezért foglalkozni kell velük. Ezután megvitatjuk, mi az, amit az STS mozgalom vagy kommunikáció nehéz eseteinek tartunk, és megvizsgáljuk az ellenük szóló érveket. Végül megvizsgáljuk a valódi STS mozgalom legkomolyabb feltételezéseit.

Egyszerű SS lépés

1. A Cserenkov-sugárzás jelensége

A fénynél gyorsabb mozgás egyik módja, ha először magát a fényt lassítjuk! :-) Vákuumban a fény sebességgel halad c, és ez az érték egy világállandó (lásd a kérdést Állandó-e a fénysebesség), és sűrűbb közegben, például vízben vagy üvegben lelassul a sebességre c/n, ahol n a közeg törésmutatója (levegőnél 1,0003; víznél 1,4). Ezért a részecskék gyorsabban mozoghatnak a vízben vagy a levegőben, mint a fény. Ennek eredményeként megjelenik a Vavilov-Cherenkov sugárzás (lásd a kérdést).

De amikor SS mozgásról beszélünk, akkor természetesen a fénysebesség vákuumban történő túllépését értjük c(299 792 458 m/s). Ezért a Cserenkov-jelenség nem tekinthető az SS-mozgás példájának.

2.Harmadik fél

Ha a rakéta DE nagy sebességgel elrepül előlem 0,6c nyugat és a másik B- tőlem gyorsasággal 0,6c keletre, majd a közötti teljes távolságot DEÉs B az én referenciakeretemben a sebességgel növekszik 1.2c. Így c-nél nagyobb látszólagos relatív sebesség figyelhető meg "harmadik féltől".

Ez a sebesség azonban nem az, amit általában relatív sebességen értünk. Valódi rakéta sebesség DE a rakétával kapcsolatban B- ez a rakéták közötti távolság növekedési üteme, amelyet a megfigyelő a rakétában észlel B. Két sebességet kell összeadni a sebességek összeadásának relativisztikus képlete szerint (lásd a Hogyan adjunk össze sebességet konkrét relativitáselméletben című kérdést). Ebben az esetben a relatív sebesség kb 0,88c, azaz nem szuperluminális.

3. Árnyak és nyuszik

Gondolj bele, milyen gyorsan tud mozogni az árnyék? Ha árnyékot hoz létre egy távoli falon az ujjával egy közeli lámpával, majd mozgatja az ujját, akkor az árnyék sokkal gyorsabban mozog, mint az ujja. Ha az ujj párhuzamosan mozog a fallal, akkor az árnyék sebessége a következő lesz D/d az ujj sebességének szorzata, hol d az ujj és a lámpa távolsága, és D- a lámpa és a fal közötti távolság. És még nagyobb sebességet érhet el, ha a fal ferdén helyezkedik el. Ha a fal nagyon távol van, akkor az árnyék mozgása elmarad az ujj mozgásától, mivel a fénynek továbbra is az ujjról a falra kell repülnie, de az árnyék sebessége mégis annyi lesz. nagyobb. Vagyis az árnyék sebességét nem korlátozza a fény sebessége.

Az árnyékok mellett a nyuszik is képesek gyorsabban mozogni, mint a fény, például a Holdra irányított lézersugárból származó folt. Tudva, hogy a Hold távolsága 385 000 km, próbálja meg kiszámítani a nyuszi sebességét, ha kissé mozgatja a lézert. Arra is gondolhatunk, hogy a tenger hulláma ferdén éri a partot. Milyen sebességgel mozoghat az a pont, ahol a hullám megtörik?

Hasonló dolgok történhetnek a természetben. Például egy pulzár fénysugár átfésülheti a porfelhőt. A fényes villanás táguló fényburkot vagy más sugárzást generál. Amikor áthalad a felszínen, egy fénygyűrűt hoz létre, amely gyorsabban növekszik, mint a fénysebesség. A természetben ez akkor fordul elő, amikor a villámlás elektromágneses impulzusa eléri a felső légkört.

Ezek mind példák voltak a fénynél gyorsabban mozgó dolgokra, amelyek azonban nem fizikai testek. Árnyék vagy nyuszi segítségével nem tud CC üzenetet továbbítani, így a fénynél gyorsabb kommunikáció nem lehetséges. És megint, láthatóan nem ezt akarjuk érteni a CC mozgással, bár világossá válik, mennyire nehéz meghatározni, hogy pontosan mire van szükségünk (lásd az FTL-olló kérdést).

4. Merev testek

Ha veszel egy hosszú, kemény botot és megnyomod az egyik végét, a másik vége azonnal megmozdul vagy nem? Lehetséges az üzenet SS továbbítása ilyen módon?

Igen, az volt lenne meg lehetne tenni, ha léteznének ilyen szilárd testek. A valóságban a pálca végét érő ütés hatása az adott anyagban hangsebességgel terjed végig rajta, a hangsebesség pedig az anyag rugalmasságától és sűrűségétől függ. A relativitáselmélet abszolút korlátot szab bármely test lehetséges keménységének, hogy a hangsebesség bennük ne haladja meg c.

Ugyanez történik, ha a vonzás területén tartózkodik, és először függőlegesen tartja a madzagot vagy rudat a felső végénél, majd engedje el. A pont, amit elengedsz, azonnal elkezd mozogni, és az alsó vége nem tud zuhanni, amíg az elengedés hatása hangsebességgel el nem éri.

Nehéz általános relativitáselméletet megfogalmazni a rugalmas anyagokról, de az alapgondolat a newtoni mechanika példáján is bemutatható. A hosszirányú mozgás egyenlete tökéletes rugalmas test Hooke törvényéből lehet beszerezni. Változóban tömeg egységnyi hosszban pés Young-modulus Y, hosszirányú elmozdulás x kielégíti a hullámegyenletet.

A síkhullám-oldat hangsebességgel mozog s, és s 2 = I/p. Ez az egyenlet nem jelenti az ok-okozati hatás gyorsabb terjedésének lehetőségét s. Így a relativitáselmélet elméleti korlátot szab a rugalmasság mértékének: Y < pc2. Gyakorlatilag még a közelében sincsenek anyagok. Egyébként akkor is, ha az anyagban a hangsebesség közel van c, az anyagnak önmagában nem kell relativisztikus sebességgel mozognia. De honnan tudjuk, hogy elvileg nem létezhet olyan anyag, amely ezt a határt túllépi? A válasz az, hogy minden anyag részecskékből áll, amelyek kölcsönhatása az elemi részecskék standard modelljének engedelmeskedik, és ebben a modellben egyetlen kölcsönhatás sem terjedhet gyorsabban, mint a fény (lásd alább a kvantumtérelméletről).

5. Fázissebesség

Nézd meg ezt a hullámegyenletet:

Olyan megoldásai vannak, mint:

Ezek a megoldások sebességgel mozgó szinuszhullámok

De ez gyorsabb, mint a fény, tehát kezünkben van a tachionmező egyenlete? Nem, ez csak egy hatalmas skalárrészecske szokásos relativisztikus egyenlete!

A paradoxon megoldódik, ha megértjük a különbséget e sebesség között, amelyet fázissebességnek is neveznek vph egy másik sebességtől, amelyet csoportsebességnek neveznek v gr amelyet a képlet ad meg,

Ha a hullámmegoldás frekvencia szórású, akkor hullámcsomag formáját ölti, amely nem haladja meg a csoportsebességet. c. Csak a hullámhegyek mozognak fázissebességgel. Egy ilyen hullám segítségével csak csoportsebességgel lehet információt továbbítani, így a fázissebesség egy újabb példát ad a szuperluminális sebességre, amely nem tud információt hordozni.

7. Relativisztikus rakéta

Egy vezérlő a Földön egy 0,8-as sebességgel távozó űrhajót figyel c. A relativitáselmélet szerint a hajóról érkező jelek Doppler-eltolódásának figyelembe vétele után is látni fogja, hogy a hajón lelassul az idő, és ott 0,6-szeresére lassulnak az órák. Ha kiszámítja a hajó által megtett út hányadosát osztva a hajó órájával mért eltelt idővel, akkor 4/3-át kapja c. Ez azt jelenti, hogy a hajó utasai nagyobb effektív sebességgel haladnak át a csillagközi térben, mint amennyit mérnének a fénysebességgel. A hajó utasai szemszögéből a csillagközi távolságok Lorentzi-féle összehúzódásnak vannak kitéve, ugyanakkora 0,6-os tényezővel, ami azt jelenti, hogy nekik is el kell ismerniük, hogy ismert csillagközi távolságokat 4/3-os ütemben tesznek meg. c.

Ez egy valós jelenség, és elvileg az űrutazók is felhasználhatják hatalmas távolságok leküzdésére életük során. Ha a Földön a szabadesés gyorsulásával megegyező állandó gyorsulással gyorsulnak, akkor nemcsak tökéletes mesterséges gravitációjuk lesz a hajón, de még lesz idejük átkelni a Galaxison mindössze 12 év alatt! (Lásd a kérdést: Mik a relativisztikus rakéta egyenletei?)

Ez azonban nem igazi SS-mozgalom. Az effektív sebességet az egyik referenciarendszerben a távolságból, a másikban az időből számítják ki. Ez nem igazi sebesség. Csak a hajó utasai profitálnak ebből a sebességből. A diszpécsernek például életében nem lesz ideje megnézni, hogyan repülnek el óriási távolságot.

Az SS-mozgás nehéz esetei

9. Einstein, Podolsky, Rosen paradoxona (EPR)

10. Virtuális fotonok

11. Kvantum alagút

Valódi jelöltek az SS-utazóknak

BAN BEN ez a szekció spekulatív, de komoly feltételezések vannak a szuperluminális utazás lehetőségével kapcsolatban. Ezek nem olyan dolgok, amelyeket általában a GYIK-be tesznek, mivel több kérdést vetnek fel, mint amennyit megválaszolnak. Itt elsősorban azért mutatjuk be őket, hogy megmutassák, komoly kutatások folynak ebben az irányban. Mindegyik irányban csak egy rövid bevezetőt adunk. Részletesebb információk az interneten találhatók.

19. Tachionok

A tachionok olyan hipotetikus részecskék, amelyek helyileg gyorsabban haladnak, mint a fény. Ehhez mérhető tömeggel kell rendelkezniük képzeletbeli szám, de energiájuknak és lendületüknek pozitívnak kell lennie. Néha úgy gondolják, hogy az ilyen CC-részecskéket lehetetlen észlelni, de valójában nincs okunk ezt hinni. Árnyak és nyuszik azt mondják, hogy a lopakodás nem következik a mozgalom CC-jéből.

Tachionokat soha nem figyeltek meg, és a legtöbb fizikus kétségbe vonja létezésüket. Egyszer azt állították, hogy kísérleteket végeztek a trícium bomlása során kibocsátott neutrínók tömegének mérésére, és ezek a neutrínók tachionok. Ez erősen kétséges, de még mindig nem kizárt. Problémák vannak a tachion elméletekkel, mert az ok-okozati összefüggés lehetséges megsértését tekintve destabilizálják a vákuumot. Lehetséges, hogy megkerüljük ezeket a problémákat, de akkor lehetetlen lesz tachionokat használni a szükséges SS-üzenetben.

Az igazság az, hogy a legtöbb fizikus úgy véli, hogy a tachionok a terepelméleti tévedés jelei, és a közvélemény irántuk való érdeklődést főként a sci-fi fűti (lásd a Tachyons cikket).

20. Féreglyukak

Az STS utazás legismertebb feltételezett lehetősége a féreglyukak használata. A féreglyukak olyan alagutak a téridőben, amelyek összekötik az univerzum egyik helyét a másikkal. Rajtuk gyorsabban mozoghat ezek között a pontok között, mint ahogy a fényt a sajátjáé tenné. a szokásos módon. A féreglyukak a klasszikus általános relativitáselmélet egyik jelensége, de létrehozásukhoz meg kell változtatni a téridő topológiáját. Ennek lehetőségét a kvantumgravitáció elmélete tartalmazza.

Hatalmas mennyiségű negatív energiára van szükség a féreglyukak nyitva tartásához. MisnerÉs Tüske felvetette, hogy a nagyszabású Kázmér-effektus felhasználható negatív energia generálására és Visser kozmikus húrok felhasználásával javasolt megoldást. Mindezek az elképzelések erősen spekulatívak, és egyszerűen irreálisak lehetnek. Előfordulhat, hogy egy szokatlan negatív energiájú anyag nem létezik a jelenséghez szükséges formában.

Thorne felfedezte, hogy ha féreglyukakat lehet létrehozni, akkor azok felhasználhatók zárt időhurkok létrehozására, amelyek lehetséges utazás időben. Azt is felvetették, hogy a kvantummechanika többváltozós értelmezése azt sugallja, hogy az időutazás nem okoz paradoxonokat, és az események egyszerűen másképp fognak kibontakozni, ha a múltba kerülünk. Hawking szerint a féreglyukak egyszerűen instabilok, ezért a gyakorlatban használhatatlanok. De maga a téma a gondolatkísérletek termékeny területe marad, amely lehetővé teszi, hogy kitaláljuk, mi lehetséges és mi nem lehetséges a fizika ismert és feltételezett törvényei alapján.
refs:
W. G. Morris és K. S. Thorne, American Journal of Physics 56 , 395-412 (1988)
W. G. Morris, K. S. Thorne és U. Yurtsever, Phys. Fordulat. leveleket 61 , 1446-9 (1988)
Matt Visser, Physical Review D39, 3182-4 (1989)
lásd még: "Fekete lyukak és időhúzódások" Kip Thorn, Norton & co. (1994)
A multiverzum magyarázatát lásd: "A valóság szövete" David Deutsch, Penguin Press.

21. Deformáló motorok

[Fogalmam sincs, hogyan kell ezt lefordítani! Az eredeti warp meghajtó. - kb. fordító
a membránról szóló cikk analógiájára fordítva]

A vetemedés olyan mechanizmus lehet, amely a téridőt úgy csavarja, hogy egy tárgy gyorsabban tudjon haladni, mint a fény. Miguel Alcabière arról vált híressé, hogy kifejlesztette az ilyen deformátort leíró geometriát. A tér-idő torzítás lehetővé teszi, hogy egy tárgy gyorsabban haladjon, mint a fény, miközben egy időszerű görbén marad. Az akadályok ugyanazok, mint a féreglyukak létrehozásakor. A deformátor létrehozásához negatív energiasűrűségű anyagra van szükség u. Még ha lehetséges is egy ilyen anyag, még mindig nem világos, hogyan lehet beszerezni, és hogyan kell felhasználni a deformáló működéséhez.
ref M. Alcubierre, Klasszikus és kvantumgravitáció, 11 , L73-L77, (1994)

Következtetés

Először is, nem volt könnyű általánosságban meghatározni, mit jelent az SS utazás és az SS üzenet. Sok minden, például az árnyékok mozgatják a CC-t, de úgy, hogy pl. információ továbbítására ne lehessen használni. De a valódi SS-mozgalomnak is komoly lehetőségei vannak, amelyeket a tudományos irodalom javasol, de megvalósításuk technikailag még mindig lehetetlen. A Heisenberg-féle bizonytalansági elv lehetetlenné teszi a látszólagos CC mozgás használatát a kvantummechanikában. Az általános relativitáselméletben léteznek lehetséges eszközök az SS-meghajtásra, de előfordulhat, hogy nem használhatók. Rendkívül valószínűtlennek tűnik, hogy a belátható jövőben vagy egyáltalán a technológia képes lesz létrehozni űrhajók SS-motorokkal, de furcsa, hogy az elméleti fizika, ahogyan ma ismerjük, nem zárja be végleg az ajtót az SS-mozgás előtt. Az SS-mozgás a sci-fi regények stílusában láthatóan teljesen lehetetlen. A fizikusok számára érdekes a kérdés: "valójában miért lehetetlen, és mit lehet tanulni ebből?"

A fizikusok felfedezték, hogy a fényrészecskék (fotonok) körülbelül 1 billió évig élhetnek, és a bomlás után viszont nagyon könnyű részecskéket bocsátanak ki, amelyek gyorsabban tudnak haladni, mint a fény! Idővel sok részecske természetes bomlásnak van kitéve. Például az instabil radioaktív atomok egy bizonyos pillanatban apró részecskékre bomlanak, és energiakitörést szabadítanak fel.

Nemrég a tudósok biztosak voltak abban, hogy a fotonok nem bomlanak le, mert azt hitték, hogy nincs tömegük. A tudósok azonban ma már azt feltételezik, hogy a fotonoknak igenis van tömegük, csak ez olyan kicsi, hogy a mai műszerekkel nem lehet mérni.

A foton tömegének jelenlegi felső határa olyan kicsi, hogy kevesebb, mint a proton tömegének egymilliárd, milliárdod, milliárdod része. E mutató alapján a tudósok kiszámították, hogy a látható spektrumban lévő foton körülbelül 1 billió évig élhet. Ezt a rendkívül hosszú élettartamot azonban nem minden foton osztja meg, átlagosan számítják. Fennáll annak lehetősége, hogy egyes fotonok nagyon rövid életet élnek. Univerzumunk, amely az Ősrobbanás következtében jött létre, jelenleg körülbelül 13,7 milliárd éves. A folyamatban lévő tudományos projektek célja nemcsak az Ősrobbanás utófényének mérése, hanem a fotonok korai bomlási jeleinek esetleges észlelése is.

Ha a foton eltörik, a bomlás során még könnyebb részecskék szabadulnak fel, amelyek gyorsabban haladnak, mint a fénysebesség az univerzumban. Ezek a kísérteties részecskék (neutrínók) nagyon ritkán lépnek kölcsönhatásba a közönséges anyaggal. Számtalan neutrínófolyam a másodperc töredékét száguldja át nemcsak az űrön, csillagokon és testeken, hanem minden Földön élő emberen keresztül anélkül, hogy az anyagunkat befolyásolná.

Bomláskor minden foton két fényneutrínót bocsát ki, amelyek a fénynél könnyebbek, gyorsabban mozognak, mint a fotonok. Úgy tűnik, hogy a neutrínó felfedezése sérti Einstein relativitási törvényét, miszerint semmi sem haladhat gyorsabban a fénynél, de ez nem így van, mivel az elmélet azon a tényen alapul, hogy a fotonnak nincs testtömege. És az elmélet azt mondja, hogy egyetlen részecske sem tud gyorsabban mozogni, mint egy tömeg nélküli részecske.

Ezenkívül Einstein relativitáselmélete azt sugallja, hogy a részecskék rendkívül gyorsan mozognak egy torz időtérben. Vagyis ha tudatosak lennének, az a benyomásuk, hogy minden, ami körülöttük történik, nagyon lassított. Ez azt jelenti, hogy a mi időterünkben a fotonoknak körülbelül 1 billió évig kell élniük, az időfolyamukban pedig csak körülbelül három évig.

Szergej Vaszilenkov

. Antonio Ereditato, a francia-svájci határon lévő részecskefizikai központ munkatársa szerint három év mérés után kiderült, hogy a Genfből az olasz Gran Sasso laboratóriumba indított neutrínósugár 730 km 60 nanoszekundum távolságot tett meg. gyorsabb a fénynél.

"Nagyon bízunk az eredményekben. De szükséges, hogy más kollégák elvégezzék a teszteket és megerősítsék az eredményeinket."- mondta. A tudós szerint a mérési hiba nem haladja meg a 10 ns-t.

Ha a kutatási eredmények beigazolódnak, akkor ez megkérdőjelezhető Albert Einstein (1905) speciális relativitáselmélete alapján, amely szerint az univerzumban semmi sem tud gyorsabban haladni a fénynél, i.e. 299 792 km/s feletti sebességnél.

0 0

Ezt írják, sajnos, teljes hülyeség. A Reuters ügynökség természetesen szilárd szervezet, de a tudomány híreit továbbra sem szabad ugyanazokból a kezekből meríteni, amelyek a politika és a társadalmi élet híreit hozzák.

"Albert Einstein (1905) speciális relativitáselméletének alapja, amely kimondja, hogy az univerzumban semmi sem haladhat gyorsabban a fénynél"

A relativitáselmélet semmi ilyesmit nem mond. A relativitáselmélet szerint semmi sem tud gyorsabban mozogni, mint a fény VÁKUUMBAN. A fénynél gyorsabban mozgó részecskéket pedig nagyon régen találták, pontosabban olyan közegeket, amelyekben egyes részecskék gyorsabban tudnak mozogni, mint a fotonok.
Nem világos számomra, hogyan ment el a neutrínósugár Genfből valahova oda, de biztosan nem vákuumban. Ha például a levegőben sétált, akkor nincs semmi meglepő abban, hogy a levegő által szórt fotonok később érték el a végpontot, mint az anyaggal szinte kölcsönhatásba nem lépő neutrínók.

0 0

0 0

Valójában a neutrínók mindig gyorsabban fognak mozogni, mint a fény :) Egyszerűen azért, mert gyakorlatilag nem lépnek kölcsönhatásba az anyaggal, a fény (fotonok) pedig tökéletesen kölcsönhatásba lép. És csak vákuumban gyorsulnak fel a fotonok végre teljes zümmögésre :)
De érdekes volt találni egy olyan közeget, amelyben az elektronok a fénysebességnél gyorsabban mozoghatnak. És ilyen környezetet már régen találtak. És csodálatos hatások vannak. Nézd meg a Wikipédiát "Vavilov-Cherenkov sugárzás".

0 0

0 0

Egy másik kapcsolódó bejegyzés:

Az Európai Nukleáris Kutatási Szervezet (CERN) kutatóközpontjának fizikusai a kísérlet során azt találták szubatomi részecskék gyorsabban haladhat, mint a fénysebesség.

A CERN-ből az olaszországi Gran Sasso földalatti laboratóriumba 732 km távolságra küldött neutrínósugár megérkezett a célállomásra, állítólag néhány milliárd másodperccel korábban, mintha fénysebességgel haladna.

Ha a kísérleti adatok beigazolódnak, akkor az Einstein-féle relativitáselmélet, amely szerint a fény sebessége 299 792 458 méter másodpercenként, cáfolódik.

A tudósok szerint a neutrínó sugarai 60 nanomásodperccel előzték meg, ami ellentmond annak a feltételezésnek, hogy elemi részecskék nem haladhat gyorsabban a fénysebességnél.

A kísérlet eredményeiről Ruben Sahakyannal, a University College London fizikaprofesszorával beszélgetett a BBC Russian Service.

BBC BBC: Ön a Gran Sasso laboratóriumában dolgozott, és valószínűleg nagyon jól ismeri az „Opera” kísérletet.

Ruben Sahakyan: Több mint 10 éve hagytam el a Gran Sasso laboratóriumot, amikor az Opera éppen épült. Az „Opera” egy olyan kísérlet, amely olyan jelenséget keres, mint a neutrínó oszcillációja, vagyis az egyik típusú neutrínó átalakulása egy másikká.

A neutrínók alapvető részecskék, az univerzum úgynevezett építőkövei. Van számuk érdekes tulajdonságok, beleértve az egyik típusról a másikra való átalakítást. Az Opera ennek a problémának a tanulmányozására készült.

Ez az eredmény (az adatok, amelyek szerint a neutrínók a fénysebességnél gyorsabban haladnak) egy általuk végzett kísérlet mellékterméke volt.

BBC BBC: Meggyőzőek a tudósok által bemutatott eredmények?

RS: A közzétett eredmények meggyőzőek. A kísérleti tudományban az eredmény megbízhatóságának numerikus mértéke van, vagyis a mérésnek legalább ötszörösére kell haladnia a mérési hibánál. És náluk hatszor magasabb.

Másrészt ez egy összetett mérés, sok elem van benne, és minden szakaszban sokféleképpen lehet tévedni. És ezért egészséges szkepticizmussal kell fogadni. A szerzők becsületére legyen mondva, nem értelmezik az eredményt, hanem egyszerűen közlik a kísérlet során kapott adatokat.

BBC BBC: Hogyan reagált a világ tudományos közössége ezekre az adatokra?

RS: A globális közösség egészséges szkepticizmussal, sőt konzervativizmussal reagált. Hiszen ez egy komoly kísérlet, nem populista kijelentés.

A következmények, ha igaznak bizonyulnak, túl komolyak ahhoz, hogy félvállról vegyék.

A világról alkotott alapvető elképzeléseink megváltoznak. Most az emberek a kísérleti torzítás további közzétételére várnak, és ami a legfontosabb, független kísérletekből származó adatokra.

BBC BBC: Milyen például?

R.S.: Van Amerikai kísérlet"Mínusz", amely megerősítheti ezt a mérést. Nagyon hasonlít az Operára. A gyorsítónál neutrínósugarat állítanak elő, majd 730 kilométerre elküldik, és egy földalatti laboratóriumban megmérik. A mérés lényege egyszerű: ismeri a távolságot a forrás és a detektor között, méri az időt, amikor megérkezett, és így határozza meg a sebességet.

Az ördög a részletekben rejlik. "Mínusz" már végzett hasonló mérést négy éve, de akkor megvolt az az érték, amit mértek, és a hiba arányos volt egymással. Őket kulcskérdés az volt, hogy nem volt pontos távolságuk.

A forrás és a detektor közötti 730 kilométert nehéz abszolút pontossággal mérni, az Opera az utóbbi időben geodéziai módszerekkel 20 centiméterre is le tudta mérni ezt a távolságot. A "Mínusz" megpróbálja ugyanezt, majd ellenőrizni tudja a kísérlet adatait.

BBC BBC: Ha a kísérlet eredménye megerősítést nyer, hogyan befolyásolja a világról alkotott hagyományos elképzeléseket?

RS: Ha ez beigazolódik, az eredmény komoly lesz. Két elmélet létezik, amelyek tudományos szempontból magyarázzák a minket körülvevő egész világot: kvantum elmélet mikrovilág és Einstein relativitáselmélete.

A kísérlet eredménye (a neutrínók a fénysebességet meghaladó sebességgel mozognak) egyenesen ellentmond Einstein relativitáselméletének, amely szerint a fénysebesség bármely referenciapontban állandó, és semmi sem tudja megelőzni a fénysebességet.

Nagyon sok szédítő következménye van, különösen az időutazás lehetősége (a részecskék esetében).

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

0 0

Rengeteg publikáció lesz, de fölösleges 10-nél tárgyalni, hiszen valószínűleg el sem tudod képzelni, mennyit lépett előre a fizika 1905 óta :), amikor Einstein csak a kapcsolatelmélet alapelveit fogalmazta meg. . Rengeteg teljesen váratlan aspektusa van ennek az egésznek, és ha ezeket figyelmen kívül hagyjuk, könnyen beszippantható az érzés. A kísérletezők látszólag nem szívtak semmit, de csak az a jellemző, hogy sem ők, sem az ezekkel a problémákkal foglalkozó tudósok nem sírnak - egyszerűen rögzítettek ilyen-olyan eredményt, és most felajánlják, hogy megnézik, és vagy cáfolják, vagy megerősítik. ez, és a "megerősít" még nem jelenti azt, hogy a relativitáselméletet korrigálni kellene, mivel ezekre az adatokra többféle magyarázat lehet a létező modell feltételei között.
Például képzeljük el - egy bizonyos részecske annyira szétszórt, hogy sebessége majdnem megegyezik a fénysebességgel - nos, nagyon közel. sőt, ha a koordinátája kellően gyengén bizonytalan, akkor a Heisenberg-féle bizonytalansági elv szerint sebességének bizonytalansága olyan lesz, hogy nullától eltérő valószínűséggel halad a részecske a fénysebességnél gyorsabban. Ez egy jól ismert paradoxon, amelyből különösen az antianyag létezésének hipotézise következik, amely végül mindent tökéletesen megmagyaráz a meglévő modell keretein belül.
Nos, emlékezz egy ilyen kibaszott dologra, mint a Kázméri vákuum – a vákuum nem űr, ez egy olyan térrégió, amely hemzseg számtalan virtuális részecske születésétől és halálától. Azért hívják őket virtuálisnak, mert gyorsabban születnek és semmisülnek meg, mint ahogy észlelni tudnád, hogy kijavítsák a természetvédelmi törvények megsértését. Ennek ellenére bizonyos mentális kísérletekkel lehetséges a virtuális részecskepárok „széttolása”, és ezek nem tudnak összeomlani. Ráadásul, ha egy térrégióból kivételesen kis méretet veszünk, akkor csak egy részecske jelenik meg benne, a második pedig a „fal” túloldalán. A Kázmér-effektust már kísérletileg is igazolták, de a vizsgálata gyakorlatilag változatlan, mivel a tér ilyen kis régióiban rendkívül nehéz kísérleteket végezni.
Nem a tachionok elméletéről beszélek, amely szintén könnyen felhívható a relativitáselmélet alátámasztására (ha hozzátesszük, hogy megmagyarázza a neutrínók titokzatos átalakulását egyik típusból a másikba és a lehetséges fénysebességet
Általában annyi részletről van szó, hogy lehetetlen a relativitáselméletet érintetlenül tartani. Néhány lehetséges értelmezés azonban jelentősen előremozdíthatja a fizikát.

0 0

Ami még mindig nem világos számomra: abból, amit olvastam és láttam, az következik, hogy a tudósok 700 km-es távolságból neutrínó sugarat indítottak egy felvevőkészülék felé... De a Földet folyamatosan, minden másodpercben áttörik a neutrínóhullámok, amelyek ezt teszik. nem lép kapcsolatba az anyaggal. Hogyan állapították meg, hogy „az ő” neutrínóikat rögzítették a felvevőn, és nem az űrből érkezett?