A sebesség nagyobb, mint a fény sebessége vákuumban – ez a valóság. Einstein relativitáselmélete csak a szuperluminális információátadást tiltja. Ezért van jó néhány olyan eset, amikor a tárgyak gyorsabban tudnak mozogni, mint a fény, és nem törnek el semmit. Kezdjük az árnyékokkal és a napsugarakkal.

Ha árnyékot hoz létre egy távoli falon egy ujjból, amelyre egy zseblámpát világít, majd mozgatja az ujját, akkor az árnyék sokkal gyorsabban mozog, mint az ujja. 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 „napsugarak” is gyorsabban mozoghatnak, mint a fény. Például egy folt egy lézersugárból, amely a Holdra irányult. A Hold távolsága 385 000 km. Ha enyhén mozgatja a lézert, mindössze 1 cm-rel, akkor lesz ideje átfutni a Holdon a fénynél körülbelül harmadával gyorsabb sebességgel.

Hasonló dolgok történhetnek a természetben. Például egy pulzárból, egy neutroncsillagból származó fénysugár átfésülhet egy porfelhőn. A fényes villanás táguló fényburkot vagy más sugárzást generál. Ahogy áthalad a felhő felszínén, egy fénygyűrű jön létre, amely egyre nagyobb. gyorsabb sebesség Sveta.

Ezek mind példák a fénynél gyorsabban mozgó dolgokra, amelyek azonban nem fizikai testek. Árnyék vagy nyuszi segítségével lehetetlen szuperluminális üzenetet továbbítani, így a fénynél gyorsabb kommunikáció nem lehetséges.

És itt van egy példa, amely a fizikai testekhez kapcsolódik. Ha előre tekintünk, tegyük fel, hogy a szuperluminális üzenetek nem működnek.

A forgó testhez tartozó vonatkoztatási rendszerben a távoli objektumok szuperluminális sebességgel mozoghatnak. Például az Alpha Centauri egy, a Földhöz kapcsolódó referenciakeretben a fénysebesség több mint 9600-szorosával mozog, naponta körülbelül 26 fényév távolságot "áttéve". És pontosan ugyanez a példa a Holddal. Állj szembe vele, és néhány másodpercen belül fordulj meg a tengelyed körül. Ezalatt körülbelül 2,4 millió kilométert fordult meg körülötted, vagyis 4-szer gyorsabban, mint a fénysebesség. Ha-ha, azt mondod, nem ő forgott, hanem én... És ne feledd, hogy a relativitáselméletben minden vonatkoztatási rendszer független, beleértve a forgókat is. Szóval melyik oldalt nézzük...

És mit kell tenni? Nos, igazából itt nincs ellentmondás, mert ez a jelenség ismét nem használható FTL üzenetekre. Ezenkívül vegye figyelembe, hogy a Hold nem haladja meg a fénysebességet a közelében. Ugyanis az általános relativitáselméletben minden tilalom elő van írva a lokális fénysebesség túllépésére.

Az árnyékok gyorsabban tudnak utazni, mint a fény, de nem hordozhatnak anyagot vagy információt

Lehetséges szuperluminális repülés?

A cikk szakaszai alcímekkel rendelkeznek, és mindegyik szakaszra külön hivatkozhat.

Egyszerű példák az FTL utazásra

1. Cserenkov-effektus

Amikor szuperluminális mozgásról beszélünk, a fény sebességét értjük vákuumban. c(299 792 458 m/s). Ezért a Cserenkov-effektus nem tekinthető a szuperluminális mozgás példájának.

2. Harmadik megfigyelő

Ha a rakéta A gyorsan elrepül előlem 0,6c nyugatra, és a rakéta B gyorsan elrepül előlem 0,6c keletre, akkor látom, hogy a távolság között Aés B sebességgel növekszik 1.2c. Nézni, ahogy repülnek a rakéták Aés B kívülről a harmadik szemlélő azt látja, hogy a rakéták teljes eltávolítási sebessége nagyobb, mint c .

azonban relatív sebesség nem egyenlő a sebességek összegével. rakéta sebessége A a rakétával kapcsolatban B az a sebesség, amellyel a rakéta távolsága nő A, amelyet egy rakétán repülő megfigyelő lát B. A relatív sebességet a relativisztikus sebesség-összeadási képlet segítségével kell kiszámítani. (Lásd: Hogyan adjunk hozzá sebességeket a speciális relativitáselméletben?) Ebben a példában a relatív sebesség kb. 0,88c. Tehát ebben a példában nem kaptunk FTL-t.

3. Fény és árnyék

Gondolj bele, milyen gyorsan tud mozogni az árnyék. Ha a lámpa közel van, akkor az ujjának árnyéka a távoli falon sokkal gyorsabban mozog, mint az ujj. Ha az ujját a fallal párhuzamosan mozgatja, az árnyék behatolási sebessége D/d szor nagyobb, mint egy ujj sebessége. Itt d a lámpa és az ujj közötti távolság, és D- a lámpától a falig. A sebesség még nagyobb lesz, ha a fal szögben áll. Ha a fal nagyon távol van, akkor az árnyék mozgása elmarad az ujj mozgásától, mivel a fénynek idő kell ahhoz, hogy elérje a falat, de a fal mentén haladó árnyék sebessége még tovább nő. Az árnyék sebességét nem korlátozza a fény sebessége.

Egy másik tárgy, amely gyorsabban tud haladni, mint a fény, a Holdra irányított lézer fényfoltja. A Hold távolsága 385 000 km. A Hold felszínén lévő fényfolt mozgási sebességét a kezében lévő lézermutató kis ingadozásaival egyedül is kiszámíthatja. Lehet, hogy tetszeni fog az a példa is, amikor egy hullám enyhe szögben üti le a tengerpart egyenes vonalát. Milyen sebességgel mozoghat a hullám és a part metszéspontja a tengerparton?

Mindezek a dolgok megtörténhetnek a természetben. Például egy pulzár fénysugár futhat végig egy porfelhőn. Egy erős robbanás gömb alakú fény- vagy sugárzáshullámokat hozhat létre. Amikor ezek a hullámok metszik egymást egy felülettel, fénykörök jelennek meg azon a felületen, és gyorsabban tágulnak, mint a fény. Ilyen jelenség figyelhető meg például akkor, amikor egy villámlásból származó elektromágneses impulzus áthalad a felső légkörön.

4. Szilárd test

Ha van egy hosszú, merev rúd, és megütöd a bot egyik végét, nem mozdul el azonnal a másik vége? Ez nem az információ szuperluminális továbbításának egyik módja?

Ez így lenne helyes ha tökéletesen merev testek voltak. A gyakorlatban az ütés a rúd mentén hangsebességgel közvetítődik, ami a rúd anyagának rugalmasságától és sűrűségétől függ. Ezenkívül a relativitáselmélet értékkel korlátozza az anyag lehetséges hangsebességét c .

Ugyanez az elv érvényesül, ha egy madzagot vagy rudat függőlegesen tartunk, elengedjük, és a gravitáció hatására zuhanni kezd. Az elengedett felső vége azonnal zuhanni kezd, de az alsó vége csak egy idő után kezd el mozogni, mivel a tartóerő vesztesége hangsebességgel továbbítódik az anyagban.

A relativisztikus rugalmasságelmélet megfogalmazása meglehetősen bonyolult, de az általános elképzelés a newtoni mechanika segítségével szemléltethető. Az ideálisan rugalmas test hosszirányú mozgásának egyenlete a Hooke-törvényből származtatható. Jelölje a rúd lineáris sűrűségét ρ , Young-modulus Y. Hosszirányú eltolás x kielégíti a hullámegyenletet

ρ d 2 X/dt 2 - Y d 2 X/dx 2 = 0

A síkhullám-oldat hangsebességgel halad s, amelyet a képletből határozunk meg s 2 = Y/ρ. A hullámegyenlet nem engedi, hogy a közeg perturbációi gyorsabban mozogjanak, mint a sebességnél s. Ezenkívül a relativitáselmélet korlátozza a rugalmasság mértékét: Y< ρc 2 . A gyakorlatban egyetlen ismert anyag sem közelíti meg ezt a határt. Vegye figyelembe azt is, hogy még akkor is, ha a hangsebesség közel van a c, akkor maga az anyag nem feltétlenül mozog relativisztikus sebességgel.

Bár a természetben nincs szilárd anyagok, léteznek merev testek mozgása, amellyel a fénysebesség leküzdésére használható. Ez a témakör az árnyékok és fényfoltok már leírt részéhez tartozik. (Lásd a Superluminal Scissors, The Rigid Rotating Disk in Relativity).

5. Fázissebesség

hullámegyenlet
d 2 u/dt 2 - c 2 d 2 u/dx 2 + w 2 u = 0

formában van megoldása
u \u003d A cos (ax - bt), c 2 a 2 - b 2 + w 2 \u003d 0

Ezek v sebességgel terjedő szinuszos hullámok
v = b/a = sqrt(c 2 + w 2 /a 2)

De ez több mint c. Talán ez a tachionok egyenlete? (lásd lentebb). Nem, ez a szokásos relativisztikus egyenlet egy tömegű részecskére.

A paradoxon kiküszöbölése érdekében különbséget kell tenni a "fázissebesség" között v ph és "csoportsebesség" v gr , és
v ph v gr = c 2

A hullám formájú oldat frekvenciájában diszperziós lehet. Ebben az esetben a hullámcsomag olyan csoportsebességgel mozog, amely kisebb, mint c. Hullámcsomag használatával az információ csak a csoportsebességgel továbbítható. A hullámcsomagban lévő hullámok fázissebességgel mozognak. A fázissebesség egy másik példa az FTL mozgásra, amely nem használható kommunikációra.

6. Szuperluminális galaxisok

7. Relativisztikus rakéta

Hadd lásson egy megfigyelő a Földön egy űrhajót, amely nagy sebességgel távolodik 0,8c A relativitáselmélet szerint látni fogja, hogy az óra jár űrhajó menjen 5/3-szor lassabban. Ha a fedélzeti óra szerint elosztjuk a hajó távolságát a repülés idejével, akkor megkapjuk a sebességet 4/3c. A megfigyelő arra a következtetésre jut, hogy fedélzeti órája segítségével a hajó pilótája azt is megállapítja, hogy szuperluminális sebességgel repül. A pilóta szemszögéből az órája rendesen jár, a csillagközi tér pedig 5/3-ára zsugorodott. Ezért gyorsabban, sebességgel repíti az ismert távolságokat a csillagok között 4/3c .

Az idődilatáció egy valós hatás, amelyet az űrhajósok szemszögéből elvileg felhasználhatnának az űrutazások során, hogy rövid idő alatt nagy távolságokat tegyenek meg. Állandó, 1 g-os gyorsulás mellett az űrhajósok nemcsak kényelmes mesterséges gravitációval rendelkeznek, hanem a megfelelő időben mindössze 12 év alatt bejárhatják a galaxist is. Az utazás során 12 éves kort érnek el.

De ez még mindig nem szuperluminális repülés. A sebességet nem lehet kiszámítani a különböző referenciakeretekben meghatározott távolság és idő alapján.

8. Gravitációs sebesség

Egyesek ragaszkodnak ahhoz, hogy a gravitáció sebessége sokkal gyorsabb c vagy akár végtelen. Lásd: A gravitáció fénysebességgel utazik? és mi a gravitációs sugárzás? A gravitációs zavarok és a gravitációs hullámok sebességgel terjednek c .

9. EPR paradoxon

10. Virtuális fotonok

11. Kvantum alagút effektus

NÁL NÉL kvantummechanika az alagút effektus lehetővé teszi, hogy a részecske leküzdje a gátat, még akkor is, ha az energiája nem elegendő ehhez. Egy ilyen akadályon keresztül ki lehet számítani az alagútfutási időt. És előfordulhat, hogy kevesebb, mint amennyi szükséges ahhoz, hogy a fény ugyanazt a távolságot sebességgel leküzdje c. Használható a fénynél gyorsabb üzenetküldésre?

A kvantumelektrodinamika azt mondja: "Nem!" Mindazonáltal végeztek egy kísérletet, amely az alagút effektus segítségével szuperluminális információátvitelt mutatott be. 11,4 cm széles korláton keresztül 4,7-es sebességgel c Bemutatták Mozart Negyvenedik szimfóniáját. Ennek a kísérletnek a magyarázata nagyon ellentmondásos. A legtöbb fizikus úgy véli, hogy az alagúthatás segítségével lehetetlen továbbítani információ gyorsabb a fénynél. Ha lehetséges, akkor miért ne küldhetnénk jelet a múltnak úgy, hogy a berendezést gyorsan mozgó vonatkoztatási rendszerbe helyezzük.

17. Kvantumtérelmélet

A gravitáció kivételével minden megfigyelhető fizikai jelenségek megfelelnek a "Standard Modellnek". A standard modell relativisztikus kvantum elmélet mező, amely megmagyarázza az elektromágneses és nukleáris kölcsönhatásokat, valamint az összes ismert részecskét. Ebben az elméletben bármely olyan operátorpár, amely megfelel a fizikai megfigyeléseknek, amelyeket egy térszerű eseményintervallum választ el egymástól, "ingáz" (vagyis megváltoztathatja ezen operátorok sorrendjét). Ez elvileg azt jelenti, hogy a Standard Modellben az erő nem haladhat gyorsabban a fénynél, és ez tekinthető a végtelen energia argumentum kvantumtér megfelelőjének.

A Standard Modell kvantumtérelméletében azonban nincsenek kifogástalanul szigorú bizonyítékok. Még senki sem bizonyította, hogy ez az elmélet belsőleg konzisztens. Valószínűleg nem az. Mindenesetre nincs garancia arra, hogy nincsenek még fel nem fedezett részecskék vagy erők, amelyek nem engedelmeskednének a szuperluminális mozgás tilalmának. Ennek az elméletnek nincs általánosítása, beleértve a gravitációt és az általános relativitáselméletet. Sok, a kvantumgravitáció területén dolgozó fizikus kételkedik abban, hogy az okság és lokalitás egyszerű fogalmait általánosítani fogják. Nincs garancia arra, hogy a jövőben többet teljes elmélet a fénysebesség megtartja a határsebesség jelentését.

18. Paradox nagypapa

A speciális relativitáselméletben az egyik vonatkoztatási rendszerben a fénynél gyorsabban haladó részecske egy másik vonatkoztatási rendszerben visszafelé mozog az időben. Az FTL utazás vagy információtovábbítás lehetővé tenné a múltba utazást vagy üzenetküldést. Ha lehetséges lenne egy ilyen időutazás, akkor visszamehetnél az időben és megváltoztathatnád a történelem menetét azzal, hogy megölöd a nagyapádat.

Ez nagyon erős érv az FTL utazás lehetősége ellen. Igaz, továbbra is szinte valószínűtlen annak a lehetősége, hogy lehetséges bizonyos korlátozott szuperluminális utazás, amely nem teszi lehetővé a múltba való visszatérést. Vagy talán lehetséges az időutazás, de az ok-okozati összefüggést valamilyen következetes módon megsértik. Mindez nagyon valószínűtlen, de ha az FTL-ről beszélünk, jobb, ha készen állunk az új ötletekre.

Ennek a fordítottja is igaz. Ha vissza tudnánk utazni az időben, leküzdhetnénk a fénysebességet. Vissza lehet menni az időben, kis sebességgel repülni valahova, és megérkezni oda, mielőtt a szokásos módon küldött fény megérkezne. A témával kapcsolatos részletekért lásd: Időutazás.

Az FTL utazás nyitott kérdései

Abban utolsó szakasz Leírok néhány komoly ötletet lehetséges áthelyezés gyorsabb a fénynél. Ezek a témák nem gyakran szerepelnek a GYIK-ben, mert inkább sok új kérdés, mint válasz. Azért kerültek ide, hogy megmutassák, komoly kutatások folynak ebben az irányban. Csak egy rövid bevezetőt adunk a témához. Részletek az interneten találhatók. Mint minden az interneten, légy kritikus velük szemben.

19. Tachionok

A tachionok olyan hipotetikus részecskék, amelyek helyileg gyorsabban haladnak, mint a fény. Ehhez képzeletbeli tömegértékkel kell rendelkezniük. Ebben az esetben a tachion energiája és lendülete valós mennyiség. Nincs ok azt hinni, hogy a szuperluminális részecskéket nem lehet kimutatni. Az árnyékok és a csúcsfények gyorsabban haladhatnak, mint a fény, és észlelhetők.

Eddig nem találtak tachionokat, és a fizikusok kétségbe vonják létezésüket. Azt állították, hogy a trícium béta-bomlása során keletkező neutrínók tömegének mérésére irányuló kísérletekben a neutrínók tachionok voltak. Ez kétséges, de még nem cáfolták véglegesen.

Problémák vannak a tachionok elméletében. A tachionok amellett, hogy esetleg megsértik az okozati összefüggést, a vákuumot is instabillá teszik. Lehetséges, hogy ezeket a nehézségeket meg lehet kerülni, de még akkor sem fogunk tudni tachionokat használni az üzenetek szuperluminális továbbítására.

A legtöbb fizikus úgy véli, hogy a tachionok megjelenése egy elméletben az elmélettel kapcsolatos problémák jele. A tachionok ötlete annyira népszerű a közönség körében, mert gyakran emlegetik őket a fantasy irodalomban. Lásd Tachionok.

20. Féreglyukak

A globális FTL utazás leghíresebb módszere a „féreglyukak” használata. A féreglyuk egy rés a téridőben az univerzum egyik pontjától a másikig, amely lehetővé teszi, hogy a lyuk egyik végéből a másikba gyorsabban juthasson el, mint szokásos módon. A féreglyukakat az általános relativitáselmélet írja le. Létrehozásukhoz meg kell változtatni a téridő topológiáját. Talán ez a gravitáció kvantumelmélete keretein belül válik lehetővé.

A féreglyuk nyitva tartásához negatív energiájú térterületekre van szükség. C.W.Misner és K.S.Thorne azt javasolták, hogy a Kázmér-effektust széles körben használják fel negatív energia létrehozására. Visser kozmikus húrok használatát javasolta ehhez. Ezek nagyon spekulatív ötletek, és nem biztos, hogy megvalósíthatók. Lehet, hogy a negatív energiájú egzotikus anyag szükséges formája nem létezik.

. Antonio Ereditato, a francia-svájci határon lévő részecskefizikai központ munkatársa szerint három év mérés után kiderült, hogy egy Genfből az olasz Gran Sasso laboratóriumba indított neutrínósugár 730 km 60 nanoszekundumot 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 megcáfolják Einstein relativitáselméletét, amely szerint a fény sebessége 299 792 458 méter másodpercenként.

A tudósok szerint a neutrínó sugarai 60 nanomásodperccel előzték meg, ami ellentmond annak a feltételezésnek, hogy az elemi részecskék nem mozoghatnak 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?

RS: Van egy 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, megméri 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, ezt a távolságot az Opera a közelmúltban geodéziai módszerekkel 20 centiméterre is le tudta mérni. 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 az egész minket körülvevő világot: a mikrovilág kvantumelmélete 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 még 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 "megerősítés" még nem jelenti azt, hogy a relativitáselméletet korrigálni kellene, mivel ezekre az adatokra a meglévő modell feltételei között sokféle magyarázat lehet.
Képzeljük el például – 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 olyan 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 méretűt veszünk, akkor abban csak egy részecske jelenik meg, a másik 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. Honnan állapították meg, hogy az "ők" neutrínójuk volt a felvevőn, és nem az, amelyik a világűrből érkezett?

Az OPERA kísérlet tudóscsoportja az Európai Nukleáris Kutatási Szervezettel (CERN) együttműködve szenzációs eredményeket publikált egy, a fénysebesség leküzdésére irányuló kísérletből. A kísérlet eredményei cáfolják Albert Einstein speciális relativitáselméletét, amelyen az egész modern fizika alapul. Az elmélet szerint a fény sebessége 299 792 458 m/s, és az elemi részecskék nem mozoghatnak gyorsabban, mint a fény.

Ennek ellenére a tudósok 732 km leküzdésekor 60 nanomásodperccel rögzítették a neutrínó nyaláb általi feleslegét. Ez szeptember 22-én történt egy olasz, francia, orosz, koreai, japán és más országok atomfizikusok nemzetközi csoportja által végzett kísérlet során.

A kísérlet a következőképpen zajlott: egy protonnyalábot egy speciális gyorsítóban felgyorsítottak, és egy speciális célpont közepére találták el vele. Így születtek mezonok - kvarkokból álló részecskék.

A mezonok bomlása során neutrínók születnek - Valerij Rubakov, az Orosz Tudományos Akadémia akadémikusa, főnök Kutató Nukleáris Kutatóintézet RAS. - A sugár úgy van elhelyezve, hogy a neutrínó 732 km-t repül, és eltalálja a Gran Sasso-i olasz földalatti laboratóriumot. Speciális detektorral rendelkezik, amely rögzíti a neutrínó sugár sebességét.

A tanulmány eredményei megosztották a tudományos világot. Egyes tudósok nem hajlandók elhinni az eredményeket.

Amit a CERN-ben csináltak, az lehetetlen a fizika modern szemszögéből – mondta az Izvesztyiának Szpartak Beljajev, az Orosz Tudományos Akadémia akadémikusa, az Általános és Atommagfizikai Intézet tudományos igazgatója. - Ezt a kísérletet és annak eredményeit ellenőrizni kell - talán egyszerűen tévedtek. Az ezt megelőzően végzett kísérletek mindegyike beleillik a meglévő elméletbe, és egy egyszer elvégzett kísérlet miatt nem érdemes pánikot kelteni.

Beljaev akadémikus ugyanakkor elismeri, hogy ha sikerül bebizonyítani, hogy a neutrínók a fénysebességnél gyorsabban tudnak mozogni, akkor ez forradalom lesz.

Ezután minden fizikát meg kell törnünk – mondta.

Ha az eredmények beigazolódnak, ez forradalom, egyetért Rubakov akadémikus. - Nehéz megmondani, hogy a városlakók számára mi lesz. Általában persze meg lehet változtatni a speciális relativitáselméletet, de ezt rendkívül nehéz megtenni, és nem teljesen világos, hogy ennek hatására melyik elmélet fog kikristályosodni.

Rubakov felhívta a figyelmet arra, hogy a jelentés szerint a kísérlet három éve alatt 15 000 eseményt rögzítettek és mértek.

A statisztikák nagyon jók, a kísérletben jó hírű tudósok nemzetközi csoportja vett részt” – összegzi Rubakov.

Az akadémikusok hangsúlyozták, hogy a világ rendszeresen megkísérli kísérletileg megcáfolni a speciális relativitáselméletet. Azonban egyikük sem hozott eddig pozitív eredményt.

A műszaki tudományok doktora A. GOLUBEV.

Tavaly év közepén szenzációs riport jelent meg a magazinokban. Csoport amerikai kutatók felfedezte, hogy egy nagyon rövid lézerimpulzus több százszor gyorsabban halad egy speciálisan kiválasztott közegben, mint vákuumban. Ez a jelenség teljesen hihetetlennek tűnt (a fénysebesség közegben mindig kisebb, mint vákuumban), és még a speciális relativitáselmélet érvényességével kapcsolatban is kétségekre adott okot. Eközben egy szuperluminális fizikai objektumot - egy erősítő közegben lévő lézerimpulzust - először nem 2000-ben, hanem 35 évvel korábban, 1965-ben fedeztek fel, és a szuperluminális mozgás lehetőségét a 70-es évek elejéig széles körben vitatták. Ma újult erővel lobbant fel a vita e különös jelenség körül.

Példák a "szuperluminális" mozgásra.

Az 1960-as évek elején nagy teljesítményű rövid fényimpulzusokat kezdtek előállítani úgy, hogy lézervillanást vezettek át egy kvantumerősítőn (egy inverz populációjú közeg).

Az erősítő közegben a fényimpulzus kezdeti tartománya stimulált atomkibocsátást okoz az erősítő közegben, a végső tartománya pedig energiaelnyelést okoz. Ennek eredményeként a megfigyelő számára úgy tűnik, hogy az impulzus gyorsabban mozog, mint a fény.

Lijun Wong kísérlet.

Egy átlátszó anyag (például üveg) prizmáján áthaladó fénysugár megtörik, azaz diszperziót tapasztal.

A fényimpulzus különböző frekvenciájú rezgések halmaza.

Valószínűleg mindenki - még a fizikától távol állók is - tudják, hogy az anyagi tárgyak mozgásának vagy bármilyen jel terjedésének legnagyobb lehetséges sebessége a fény vákuumsebessége. Betűvel van jelölve val velés csaknem 300 ezer kilométer per másodperc; pontos érték val vel= 299 792 458 m/s. A fény sebessége vákuumban az egyik alapvető fizikai állandó. A sebesség túllépésének lehetetlensége val vel, Einstein speciális relativitáselméletéből (SRT) következik. Ha be lehetne bizonyítani, hogy a jelek szuperluminális sebességű átvitele lehetséges, a relativitáselmélet bukna. Ez idáig nem történt meg, annak ellenére, hogy számos kísérletet próbáltak megcáfolni a nagyobb sebességek létezésének tilalmát val vel. Azonban in kísérleti tanulmányok A közelmúltban nagyon érdekes jelenségeket fedeztek fel, amelyek arra utalnak, hogy speciálisan kialakított körülmények között lehetséges a szuperluminális sebességek megfigyelése anélkül, hogy megsértenék a relativitáselmélet alapelveit.

Először is emlékezzünk vissza a fénysebesség problémájával kapcsolatos főbb szempontokra. Először is: miért lehetetlen (normál körülmények között) túllépni a fényhatárt? Mert akkor sérül világunk alaptörvénye - az oksági törvény, amely szerint a hatás nem haladhatja meg az okot. Soha senki nem figyelte meg, hogy például egy medve először holtan esett le, majd egy vadász lőtt rá. Túllépő sebességeknél val vel, az események sorrendje megfordul, az időszalag visszateker. Ez könnyen belátható a következő egyszerű érvelésből.

Tegyük fel, hogy egy bizonyos kozmikus csodahajón vagyunk, amely gyorsabban halad a fénynél. Ekkor fokozatosan utolérjük a forrás által korábbi és korábbi időpontokban kibocsátott fényt. Először is utolérnénk a kibocsátott fotonokat, mondjuk tegnap, majd - tegnapelőtt, majd - egy héttel, egy hónappal, egy évvel ezelőtt és így tovább. Ha a fényforrás életet tükröző tükör lenne, akkor először a tegnapi eseményeket látnánk, majd a tegnapelőtt és így tovább. Láthattunk mondjuk egy idős embert, aki fokozatosan középkorúvá válik, majd fiatalemberré, ifjúvá, gyerekké... Vagyis visszafordulna az idő, elmozdulnánk a jelenből a másikba. a múlt. Ekkor az ok és az okozat felcserélődik.

Bár ez az érvelés teljesen figyelmen kívül hagyja a fény megfigyelésének folyamatának technikai részleteit, alapvető szempontból egyértelműen bizonyítja, hogy a szuperluminális sebességű mozgás olyan helyzethez vezet, amely a mi világunkban lehetetlen. A természet azonban ennél is szigorúbb feltételeket szabott: a mozgás nem csak luminális sebességgel, hanem a fénysebességgel megegyező sebességgel is elérhetetlen - csak megközelíteni lehet. A relativitáselméletből következik, hogy a mozgási sebesség növekedésével három körülmény áll elő: a mozgó tárgy tömege nő, mérete a mozgás irányában csökken, és az idő múlása ezen a tárgyon lelassul (a a külső „pihenő” szemlélő nézőpontja). Normál sebességnél ezek a változások elhanyagolhatóak, de ahogy közeledünk a fénysebességhez, egyre észrevehetőbbé válnak, és a határértékben - olyan sebességnél val vel, - a tömeg végtelenül nagy lesz, a tárgy a mozgás irányában teljesen elveszíti méretét és megáll rajta az idő. Ezért egyetlen anyagi test sem érheti el a fénysebességet. Csak magának a fénynek van ekkora sebessége! (És a "mindent átható" részecske - a neutrínó, amely a fotonhoz hasonlóan nem tud kisebb sebességgel mozogni val vel.)

Most a jelátviteli sebességről. Itt célszerű a fény elektromágneses hullámok formájában történő ábrázolását használni. Mi az a jel? Ez néhány továbbítandó információ. Az ideális elektromágneses hullám egy végtelen, szigorúan egyfrekvenciájú szinusz, amely nem hordozhat semmilyen információt, mert egy ilyen szinusz minden periódusa pontosan megismétli az előzőt. Az a sebesség, amellyel a szinuszhullám fázisa mozog - az úgynevezett fázissebesség - vákuumban bizonyos körülmények között meghaladhatja a fénysebességet. Itt nincs korlátozás, mivel a fázissebesség nem a jel sebessége - még nem létezik. A jel létrehozásához valamilyen "jelet" kell tenni a hullámon. Ilyen jel lehet például bármely hullámparaméter - amplitúdó, frekvencia vagy kezdeti fázis - változása. De amint megtörténik a jel, a hullám elveszti szinuszosságát. Modulálttá válik, és különböző amplitúdójú, frekvenciájú és kezdeti fázisú egyszerű szinuszos hullámokból áll - egy hullámcsoportból. A jel mozgási sebessége a modulált hullámban a jel sebessége. Közegben terjedéskor ez a sebesség általában egybeesik a fenti hullámcsoport egészének terjedését jellemző csoportsebességgel (lásd "Tudomány és Élet" 2. sz., 2000). Normál körülmények között a csoportsebesség, és így a jel sebessége kisebb, mint a fény vákuumsebessége. Nem véletlenül használjuk itt a "normál körülmények között" kifejezést, mert esetenként a csoportsebesség is meghaladhatja val vel vagy akár értelmet is veszítenek, de akkor ez nem vonatkozik a jel terjedésére. Az SRT-ben megállapították, hogy a jelet nem lehet nagyobb sebességgel továbbítani val vel.

Miért van így? Mivel az akadály bármely jel átvitelét nagyobb sebességgel val vel ugyanaz az oksági törvény érvényesül. Képzeljünk el egy ilyen helyzetet. Valamilyen A ponton egy fényvillanás (1. esemény) bekapcsol egy készüléket, amely egy bizonyos rádiójelet küld, egy távoli B pontban pedig ennek a rádiójelnek a hatására robbanás következik be (2. esemény). Nyilvánvaló, hogy az 1. esemény (villanás) az ok, a 2. esemény (robbanás) pedig az a hatás, amely később következik be, mint az ok. De ha a rádiójel szuperluminális sebességgel terjedne, a B pont közelében lévő megfigyelő először robbanást látna, és csak azután érné el azt nagy sebességgel. val vel fényvillanás, a robbanás oka. Más szavakkal, ennél a megfigyelőnél a 2. esemény az 1. esemény előtt következett volna be, vagyis a hatás megelőzte volna az okot.

Helyénvaló hangsúlyozni, hogy a relativitáselmélet "szuperluminális tilalma" csak a mozgásra vonatkozik. anyagi testekés jelátvitel. Sok helyzetben bármilyen sebességgel lehet mozogni, de ez nem anyagi tárgyak és jelek mozgása lesz. Például képzeljünk el két meglehetősen hosszú vonalzót ugyanabban a síkban, amelyek közül az egyik vízszintesen helyezkedik el, a másik pedig kis szögben metszi azt. Ha az első vonalat nagy sebességgel lefelé mozgatjuk (a nyíllal jelzett irányba), akkor a vonalak metszéspontja tetszőlegesen gyorsra tehető, de ez a pont nem anyagi test. Egy másik példa: ha veszel egy zseblámpát (vagy mondjuk egy lézert, amely keskeny sugarat ad), és gyorsan leírsz egy ívet a levegőben, akkor vonalsebesség A fényfolt a távolság növekedésével növekszik, és kellően nagy távolság esetén meg fogja haladni val vel. A fényfolt A és B pontok között szuperluminális sebességgel fog mozogni, de ez nem lesz jelátvitel A-ból B-be, mivel egy ilyen fényfolt nem hordoz információt az A pontról.

Úgy tűnik, hogy a szuperluminális sebesség kérdése megoldódott. De a huszadik század 60-as éveiben az elméleti fizikusok a szuperluminális részecskék, az úgynevezett tachionok létezésének hipotézisét terjesztették elő. Ezek nagyon furcsa részecskék: elméletileg lehetségesek, de a relativitáselmélettel való ellentmondások elkerülése érdekében képzeletbeli nyugalmi tömeget kellett hozzájuk rendelni. Fizikailag képzeletbeli tömeg nem létezik, ez pusztán matematikai absztrakció. Ez azonban nem okozott különösebb aggodalmat, mivel a tachionok nem lehetnek nyugalomban - csak a vákuumban lévő fénysebességet meghaladó sebességgel léteznek (ha vannak!), és ebben az esetben a tachion tömege valóságosnak bizonyul. Van itt némi analógia a fotonokkal: a foton nyugalmi tömege nulla, de ez egyszerűen azt jelenti, hogy a foton nem lehet nyugalomban – a fényt nem lehet megállítani.

A legnehezebb az volt, ahogy az várható volt, a tachion-hipotézist összeegyeztetni az okság törvényével. Az ilyen irányú próbálkozások, bár meglehetősen zseniálisak voltak, nem vezettek nyilvánvaló sikerre. Senkinek sem sikerült kísérletileg tachionokat regisztrálnia. Ennek eredményeként a tachionok, mint szuperluminálisak iránti érdeklődés elemi részecskék fokozatosan elhalványult.

A 60-as években azonban kísérleti úton felfedeztek egy jelenséget, amely eleinte zavarba hozta a fizikusokat. Ezt részletesen leírja A. N. Oraevsky "Superluminal waves in ampliifying media" (UFN No. 12, 1998) című cikkében. Itt röviden összefoglaljuk a dolog lényegét, az említett cikkre utalva a részletek iránt érdeklődő olvasót.

Nem sokkal a lézerek felfedezése után, az 1960-as évek elején felmerült a probléma a rövid (1 ns = 10-9 s nagyságrendű) nagy teljesítményű fényimpulzusok előállítása. Ehhez egy rövid lézerimpulzust vezettek át egy optikai kvantumerősítőn. Az impulzust egy sugárosztó tükör két részre osztotta. Az egyik, erősebb, az erősítőhöz került, a másik pedig a levegőben terjedt és referenciaimpulzusként szolgált, amellyel össze lehetett hasonlítani az erősítőn áthaladó impulzust. Mindkét impulzus fotodetektorba került, és a kimenő jeleik vizuálisan megfigyelhetők az oszcilloszkóp képernyőjén. Várható volt, hogy az erősítőn áthaladó fényimpulzus némi késést tapasztal a referenciaimpulzushoz képest, vagyis az erősítőben a fény terjedési sebessége kisebb lesz, mint a levegőben. Mi volt a kutatók csodálkozása, amikor felfedezték, hogy az impulzus az erősítőn keresztül nemcsak a levegőnél nagyobb sebességgel terjed, hanem többszöröse a vákuumban lévő fénysebességnek is!

Az első sokkból felépülve a fizikusok elkezdték keresni ennek okát váratlan eredmény. A speciális relativitáselmélet alapelveivel kapcsolatban senkinek sem volt kétsége, és éppen ez segített megtalálni a helyes magyarázatot: ha az SRT alapelvei megmaradnak, akkor a választ az erősítő közeg tulajdonságaiban kell keresni. .

Anélkül, hogy itt részleteznénk, csak azt emeljük ki, hogy az erősítő közeg hatásmechanizmusának részletes elemzése teljesen tisztázta a helyzetet. A lényeg az volt, hogy az impulzus terjedése során megváltozzon a fotonok koncentrációja - ez a változás a közeg amplifikációs tényezőjének változásából adódóan. negatív érték az impulzus hátsó részének áthaladása során, amikor a közeg már energiát vesz fel, mert a fényimpulzusra való átadása miatt a saját tartaléka már elhasználódott. A felszívódás nem növekedést, hanem csökkenést okoz az impulzusban, és így az impulzus elöl erősödik, hátul pedig gyengül. Képzeljük el, hogy az impulzust egy erősítő közegében fénysebességgel mozgó műszer segítségével figyeljük meg. Ha a közeg átlátszó lenne, mozdulatlanságba fagyott impulzust látnánk. Abban a közegben, amelyben a fent említett folyamat végbemegy, az impulzus elülső élének erősödése és a hátsó élének gyengülése úgy jelenik meg a megfigyelő számára, hogy a közeg mintegy előremozdította az impulzust. . De mivel az eszköz (megfigyelő) fénysebességgel mozog, és az impulzus utoléri, akkor az impulzus sebessége meghaladja a fénysebességet! Ezt a hatást regisztrálták a kísérletezők. És itt tényleg nincs ellentmondás a relativitáselmélettel: csupán az erősítési folyamat olyan, hogy a korábban kikerült fotonok koncentrációja nagyobbnak bizonyul, mint a később kikerülőké. Nem a fotonok mozognak szuperluminális sebességgel, hanem az oszcilloszkópon az impulzus burkológörbéje, különösen annak maximuma.

Így míg a közönséges közegben a fény mindig gyengül és sebessége csökken, amit a törésmutató határozza meg, addig az aktív lézeres közegben nemcsak a fény erősödése figyelhető meg, hanem az impulzus szuperluminális sebességű terjedése is.

Egyes fizikusok kísérleti úton próbálták bizonyítani a szuperluminális mozgás jelenlétét az alagúthatásban, amely a kvantummechanika egyik legcsodálatosabb jelensége. Ez a hatás abban áll, hogy egy mikrorészecske (pontosabban egy olyan mikroobjektum, amely a részecske tulajdonságait és a hullám tulajdonságait is mutatja különböző körülmények között) képes áthatolni az úgynevezett potenciálgáton - ez a jelenség teljesen lehetetlen. a klasszikus mechanikában (amiben egy ilyen helyzet analóg lenne: a falnak dobott labda a fal másik oldalára kerülne, vagy a falhoz kötött kötél által adott hullámzó mozgás átkerülne egy kötélre. a fal a másik oldalon). Az alagúthatás lényege a kvantummechanikában a következő. Ha egy bizonyos energiájú mikroobjektum olyan területtel találkozik helyzeti energia túllépve a mikroobjektum energiáját, ez a terület gátat jelent számára, melynek magasságát az energiakülönbség határozza meg. De a mikroobjektum "kiszivárog" a sorompón! Ezt a lehetőséget a jól ismert Heisenberg-féle bizonytalansági reláció adja meg, amely az energia- és interakciós időre íródott. Ha a mikroobjektum és a gát kölcsönhatása kellően meghatározott ideig megy végbe, akkor a mikroobjektum energiáját éppen ellenkezőleg, bizonytalanság jellemzi, és ha ez a bizonytalanság a gát magasságának nagyságrendje, akkor ez utóbbi megszűnik. hogy leküzdhetetlen akadály legyen a mikroobjektum számára. Számos fizikus kutatásának tárgyává vált a potenciális korláton való áthatolás sebessége, akik úgy vélik, hogy ez meghaladhatja val vel.

1998 júniusában Kölnben nemzetközi szimpóziumot tartottak a szuperluminális mozgások problémáiról, ahol négy laboratóriumban - Berkeleyben, Bécsben, Kölnben és Firenzében - kapott eredményeket vitatták meg.

És végül 2000-ben két új kísérletről számoltak be, amelyekben megjelentek a szuperluminális terjedés hatásai. Az egyiket Lijun Wong és munkatársai végezték el egy Princetoni (USA) kutatóintézetben. Eredménye az, hogy a céziumgőzzel teli kamrába belépő fényimpulzus 300-szorosára növeli a sebességét. Kiderült, hogy az impulzus fő része elhagyja a kamra túlsó falát még azelőtt, hogy az impulzus az elülső falon keresztül belépne a kamrába. Egy ilyen helyzet nemcsak a józan észnek mond ellent, hanem lényegében a relativitáselméletnek is.

L. Wong jelentése heves vitát váltott ki a fizikusok körében, akik többsége nem hajlandó a relativitáselmélet megsértését látni a kapott eredményekben. Úgy vélik, hogy a kihívás helyes magyarázata ennek a kísérletnek.

L. Wong kísérletében a céziumgőzzel a kamrába belépő fényimpulzus körülbelül 3 μs időtartamú volt. A céziumatomok tizenhat lehetséges kvantummechanikai állapotban lehetnek, ezeket "alapállapotú hiperfinom mágneses részszinteknek" nevezik. Optikai lézeres pumpálással szinte az összes atomot e tizenhat állapot közül csak egybe hozták, ami a Kelvin-skála szerinti szinte abszolút nulla hőmérsékletnek felel meg (-273,15 o C). A céziumkamra hossza 6 centiméter volt. Vákuumban a fény 0,2 ns alatt 6 centimétert tesz meg. Amint a mérések kimutatták, a fényimpulzus céziummal 62 ns-al rövidebb idő alatt haladt át a kamrán, mint a vákuumban. Más szóval, az impulzus céziumközegen keresztüli áthaladási ideje "mínusz" előjelű! Valóban, ha 0,2 ns-ból kivonunk 62 ns-t, akkor „negatív” időt kapunk. Ez a "negatív késleltetés" a közegben - egy felfoghatatlan időugrás - egyenlő azzal az idővel, amely alatt az impulzus 310-szer áthaladna a kamrán vákuumban. Ennek az "idő-visszafordításnak" az lett a következménye, hogy a kamrát elhagyó impulzus 19 méterrel távolodott el tőle, mire a bejövő impulzus elérte a kamra közeli falát. Mivel magyarázható egy ilyen hihetetlen szituáció (kivéve persze, ha kétségtelen a kísérlet tisztasága)?

A kibontakozott vita alapján pontos magyarázatot még nem találtak, de kétségtelen, hogy a közeg szokatlan diszperziós tulajdonságainak szerepe van itt: a lézerfénnyel gerjesztett atomokból álló céziumgőz olyan közeg, rendellenes diszperzió. Röviden idézzük fel, mi is ez.

Egy anyag diszperziója a fázis (közönséges) törésmutató függősége n a fény hullámhosszán l. Normál diszperzió esetén a törésmutató a hullámhossz csökkenésével növekszik, és ez a helyzet az üvegben, vízben, levegőben és minden más, fény számára átlátszó anyagban. Azokban az anyagokban, amelyek erősen elnyelik a fényt, a törésmutató lefutása a hullámhossz változásával megfordul, és sokkal meredekebbé válik: l csökkenésével (w frekvencia növekedésével) a törésmutató meredeken csökken, és egy bizonyos hullámhossz-tartományban csökken. mint egység (fázissebesség V f > val vel). Ez az anomális diszperzió, amelyben az anyagban a fényterjedés mintája gyökeresen megváltozik. csoport sebessége V cp nagyobb lesz, mint a hullámok fázissebessége, és meghaladhatja a fény sebességét vákuumban (és negatívvá is válhat). L. Wong erre a körülményre mutat rá, mint arra, hogy kísérlete eredményeit megmagyarázza. Meg kell azonban jegyezni, hogy a feltétel V gr > val vel pusztán formális, hiszen a csoportsebesség fogalmát kis (normál) diszperzió esetére vezették be, transzparens közegekre, amikor egy hullámcsoport szinte nem változtatja meg alakját terjedés közben. Az anomális diszperziójú területeken azonban a fényimpulzus gyorsan deformálódik, és a csoportsebesség fogalma értelmét veszti; ebben az esetben bevezetik a jelsebesség és az energiaterjedési sebesség fogalmát, amelyek átlátszó közegben egybeesnek a csoportsebességgel, míg abszorpciós közegben kisebbek maradnak, mint a vákuumban mért fénysebesség. De Wong kísérletében ez az érdekes: a fényimpulzus, amely rendellenes diszperziójú közegen halad át, nem deformálódik – pontosan megőrzi alakját! És ez megfelel annak a feltételezésnek, hogy az impulzus a csoportsebességgel terjed. De ha igen, akkor kiderül, hogy a közegben nincs abszorpció, pedig a közeg rendellenes szórása pontosan az abszorpciónak köszönhető! Maga Wong is felismerve, hogy sok minden még tisztázatlan, úgy véli, hogy az ő kísérleti elrendezésében zajló események első közelítésként egyértelműen a következők szerint magyarázhatók.

A fényimpulzus sok különböző hullámhosszú (frekvenciájú) komponensből áll. Az ábrán három ilyen komponens látható (1-3. hullámok). Valamikor mindhárom hullám fázisban van (maximumuk egybeesik); itt összeadva erősítik egymást, és impulzust alkotnak. Ahogy a hullámok tovább terjednek a térben, fázison kívül vannak, és így "kioltják" egymást.

Az anomális diszperzió tartományában (a cézium cellán belül) a rövidebb hullám (1. hullám) meghosszabbodik. Ezzel szemben a három közül a leghosszabb hullám (3. hullám) lesz a legrövidebb.

Következésképpen a hullámok fázisai is ennek megfelelően változnak. Amikor a hullámok áthaladtak a cézium cellán, hullámfrontjaik helyreállnak. Miután egy szokatlan fázismoduláción ment keresztül egy rendellenes diszperziójú anyagban, a három vizsgált hullám valamikor ismét fázisban találja magát. Itt ismét összeadódnak, és pontosan ugyanolyan alakú impulzust alkotnak, mint ami a cézium közegbe kerül.

A fényimpulzusok jellemzően levegőben, sőt bármely normálisan diszperzív átlátszó közegben nem tudják pontosan megőrizni alakját, amikor távoli távolságra terjednek, vagyis nem lehet minden összetevője fázisban a terjedési út egyetlen távoli pontjában sem. És normál körülmények között egy ilyen távoli ponton egy idő után fényimpulzus jelenik meg. A kísérletben használt közeg rendellenes tulajdonságai miatt azonban a távoli pontban az impulzus ugyanolyan fázisúnak bizonyult, mint ebbe a közegbe való belépéskor. Így a fényimpulzus úgy viselkedik, mintha egy távoli pont felé vezető úton negatív időkésleltetése lenne, vagyis nem később, hanem korábban érkezett volna oda, mint ahogy áthaladt a közegen!

A legtöbb fizikus hajlik arra, hogy ezt az eredményt egy alacsony intenzitású prekurzor megjelenésével hozza összefüggésbe a kamra diszpergáló közegében. Az a tény, hogy az impulzus spektrális felosztása során a spektrum tetszőlegesen magas frekvenciájú, elhanyagolható amplitúdójú összetevőket tartalmaz, az úgynevezett prekurzort, amely megelőzi az impulzus "fő részét". A megalakulás jellege és a prekurzor formája a közegben uralkodó diszperziós törvénytől függ. Ezt szem előtt tartva a Wong-kísérlet eseménysorát a következőképpen javasoljuk értelmezni. A bejövő hullám a hírnököt maga elé "feszítve" közeledik a kamera felé. Mielőtt a beérkező hullám csúcsa elérné a kamra közeli falát, a prekurzor impulzus megjelenését indítja el a kamrában, amely eléri a túlsó falat, és onnan visszaverődik, "fordított hullámot" képezve. Ez a hullám 300-szor gyorsabban terjed val vel, eléri a közeli falat és találkozik a bejövő hullámmal. Az egyik hullám csúcsai találkoznak a másik hullámvölgyeivel, így kioltják egymást, és semmi sem marad. Kiderült, hogy a beérkező hullám "visszaadja az adósságot" a céziumatomoknak, amelyek a kamra másik végén "kölcsönöztek" energiát. Valaki, aki csak a kísérlet elejét és végét figyelte, csak egy fényimpulzust lát, amely "ugrott" előre az időben, gyorsabban haladva. val vel.

L. Wong úgy véli, hogy kísérlete nincs összhangban a relativitáselmélettel. A szuperluminális sebesség elérhetetlenségére vonatkozó kijelentés szerinte csak nyugalmi tömegű tárgyakra vonatkozik. A fény vagy hullámok formájában ábrázolható, amelyekre a tömeg fogalma általában nem alkalmazható, vagy fotonok formájában, amelyek nyugalmi tömege, mint ismeretes, nulla. Ezért Wong szerint a fény sebessége vákuumban nem a határ. Mindazonáltal Wong elismeri, hogy az általa felfedezett hatás nem teszi lehetővé az információ átvitelét nagyobb sebességgel, mint val vel.

"Az itt található információ már benne van az impulzus élvonalában" - mondja P. Milonni, az Egyesült Államok Los Alamos Nemzeti Laboratóriumának fizikusa.

A legtöbb fizikus ezt hiszi új Munka nem mér megsemmisítő csapást az alapvető elvekre. De nem minden fizikus hiszi el, hogy a probléma megoldódott. A. Ranfagni professzor, az olasz kutatócsoport tagja, amely 2000-ben egy másik érdekes kísérletet végzett, azt mondja, a kérdés még nyitott. Ez a Daniel Mugnai, Anedio Ranfagni és Rocco Ruggeri által végzett kísérlet megállapította, hogy a centiméteres hullámú rádióhullámok a közönséges levegőben nagyobb sebességgel terjednek. val vel 25%-kal.

Összefoglalva a következőket mondhatjuk. Művek utóbbi években mutatják, hogy bizonyos feltételek mellett valóban létrejöhet szuperluminális sebesség. De pontosan mi is mozog szuperluminális sebességgel? A relativitáselmélet, mint már említettük, tiltja az ilyen sebességet az anyagi testek és az információt hordozó jelek számára. Mindazonáltal néhány kutató nagyon kitartóan próbálja bemutatni a fénysorompó leküzdését kifejezetten a jelekre. Ennek oka abban rejlik, hogy a speciális relativitáselméletben nincs szigorú matematikai indoklás (például Maxwell elektromágneses térre vonatkozó egyenleteire alapozva) arra vonatkozóan, hogy a jelek átvitelének lehetetlensége nagyobb, mint val vel. Az SRT ilyen lehetetlensége, mondhatnánk, tisztán aritmetikailag, a sebességek összeadásának Einstein-képlete alapján, de alapvetően ezt erősíti meg az ok-okozati összefüggés elve. Maga Einstein a szuperluminális jelátvitel kérdésében azt írta, hogy ebben az esetben "... kénytelenek vagyunk egy olyan jelátviteli mechanizmust lehetségesnek tekinteni, amelynek használatakor az elért cselekvés megelőzi az okot. De bár ez pusztán logikai következménye A nézőpont nem tartalmaz önmagát, véleményem szerint nem tartalmaz ellentmondásokat, mindazonáltal minden tapasztalatunk jellegének annyira ellentmond, hogy lehetetlen feltételezni. V > c elég bizonyítottnak tűnik." Az okság elve az a sarokkő, amely a szuperluminális jelátvitel lehetetlenségének hátterében áll. És ez a kő, úgy tűnik, kivétel nélkül megbotlik minden szuperluminális jelre irányuló keresést, bármennyire is szeretnék a kísérletezők észlelni az ilyen jeleket. jeleket, mert ez a mi világunk természete.

Végezetül hangsúlyozni kell, hogy a fentiek mindegyike kifejezetten a mi világunkra, az Univerzumunkra vonatkozik. Azért tettek ilyen fenntartást, mert a közelmúltban új hipotézisek jelentek meg az asztrofizikában és a kozmológiában, amelyek lehetővé teszik számos előlünk rejtett univerzum létezését, amelyeket topológiai alagutak - jumperek - kötnek össze. Ezt a nézetet osztja például a jól ismert asztrofizikus, N. S. Kardasev. Egy külső szemlélő számára ezen alagutak bejáratait rendellenes gravitációs mezők jelzik, hasonlóan a fekete lyukakhoz. Az ilyen alagutakban a hipotézisek szerzői által javasolt mozgások lehetővé teszik a közönséges térben a mozgási sebességnek a fénysebesség által szabott korlátozásának megkerülését, és következésképpen megvalósíthatóvá válik egy ún. időgép... dolgok. És bár eddig az ilyen hipotézisek túlságosan a sci-fi cselekményeire emlékeztetnek, aligha kell kategorikusan elvetni az anyagi világ szerkezetének többelemes modelljének alapvető lehetőségét. A másik dolog az, hogy az összes többi Univerzum nagy valószínűséggel a mi Univerzumunkban élő elméleti fizikusok pusztán matematikai konstrukciói maradnak, akik gondolataik erejével próbálják megtalálni a számunkra bezárt világokat...

Lásd egy szobában ugyanabban a témában