La velocità di propagazione della luce è di 299.792.458 metri al secondo, ma ha cessato da tempo di essere il valore limite. "Futurista" ha raccolto 4 teorie, dove la luce non è più Michael Schumacher.

Uno scienziato americano di origine giapponese, specialista nel campo della fisica teorica Michio Kaku è sicuro che la velocità della luce possa essere superata.

Big Bang

L'esempio più famoso, quando la barriera luminosa è stata superata, Michio Kaku chiama il Big Bang - un "pop" ultra veloce, che divenne l'inizio dell'espansione dell'Universo, al quale era in uno stato singolare.

“Nessun oggetto materiale può superare la barriera fotoelettrica. Ma lo spazio vuoto può certamente muoversi più veloce della luce. Niente può essere più vuoto di un vuoto, il che significa che può espandersi più velocemente della velocità della luce", ne è sicuro lo scienziato.

Torcia nel cielo notturno

Se fai brillare una torcia nel cielo notturno, in linea di principio un raggio che va da una parte all'altra dell'universo, situato a una distanza di molti anni luce, può viaggiare più velocemente della velocità della luce. Il problema è che in questo caso non ci sarà alcun oggetto materiale che si muova effettivamente più velocemente della luce. Immagina di essere circondato da una sfera gigante di un anno luce di diametro. L'immagine di un raggio di luce attraverserà questa sfera in pochi secondi, nonostante le sue dimensioni. Ma solo l'immagine del raggio può muoversi nel cielo notturno più velocemente della luce, e non le informazioni o un oggetto materiale.

entanglement quantistico

Più veloce della velocità della luce non può essere un oggetto, ma l'intero fenomeno, o meglio la relazione, che è chiamata entanglement quantistico. Questo è un fenomeno quantomeccanico in cui gli stati quantistici di due o più oggetti sono interdipendenti. Per ottenere una coppia di fotoni quantistici entangled, puoi puntare un laser su un cristallo non lineare con una certa frequenza e intensità. Come risultato della dispersione del raggio laser, i fotoni appariranno in due diversi coni di polarizzazione, la cui relazione sarà chiamata entanglement quantistico. Quindi, l'entanglement quantistico è un modo per interagire con le particelle subatomiche e il processo di questa connessione può avvenire più velocemente della luce.

"Se due elettroni sono riuniti, vibreranno all'unisono, secondo la teoria quantistica. Ma se questi elettroni vengono poi separati di molti anni luce, rimarranno comunque in contatto tra loro. Se scuoti un elettrone, l'altro sentirà questa vibrazione e questo accadrà più velocemente della velocità della luce. Albert Einstein pensava che questo fenomeno avrebbe smentito la teoria quantistica, perché nulla può viaggiare più veloce della luce, ma in realtà si sbagliava", afferma Michio Kaku.

Wormholes

Il tema del superamento della velocità della luce è riprodotto in molti film di fantascienza. Ora, anche per chi è lontano dall'astrofisica, si sente la frase "wormhole", grazie al film "Interstellar". Si tratta di una speciale curvatura nel sistema spazio-temporale, un tunnel nello spazio che permette di superare enormi distanze in un tempo irrisorio.

Non solo gli sceneggiatori di film, ma anche gli scienziati parlano di tale curvatura. Michio Kaku crede che un wormhole (wormhole), o, come viene anche chiamato, un wormhole, sia uno dei due modi più realistici per trasmettere informazioni più velocemente della velocità della luce.

Il secondo modo, che è anche connesso ai cambiamenti nella materia, è la contrazione dello spazio davanti a te e l'espansione dietro di te. In questo spazio deformato, sorge un'onda che viaggia più veloce della velocità della luce se guidata dalla materia oscura.

Pertanto, l'unica vera possibilità per una persona di imparare a superare la barriera luminosa può risiedere nella teoria generale della relatività e nella curvatura dello spazio e del tempo. Tuttavia, tutto riposa sullo stesso materia oscura: nessuno sa se esiste con certezza e se i wormhole sono stabili.

Ne parliamo spesso velocità massima della luce nel nostro universo, e che non c'è nulla che possa muoversi più velocemente della velocità della luce nel vuoto. E ancora di più - noi. Avvicinandosi alla velocità quasi della luce, l'oggetto acquisisce massa ed energia, che lo distrugge o contraddice la teoria della relatività generale di Einstein. Supponiamo di credere in questo e di cercare soluzioni alternative (come o lo scopriremo) per volare verso la stella più vicina non per 75.000 anni, ma per un paio di settimane. Ma dal momento che pochi di noi hanno un'educazione fisica superiore, non è chiaro il motivo per cui lo dicono per strada la velocità della luce è massima, costante e pari a 300.000 km/s?

Ci sono molte spiegazioni semplici e intuitive del perché è così, ma puoi iniziare a odiarle. Una ricerca su Internet ti porterà al concetto di "massa relativistica" e che richiede più forza per accelerare un oggetto che si sta già muovendo ad alta velocità. Questo è il solito modo di interpretare apparato matematico teoria della relatività speciale, ma fuorvia molti, e specialmente voi, nostri cari lettori. Dal momento che molti di voi (e anche noi) assaporano la fisica elevata, come se ci intingesse un dito acqua salata prima di entrare per una nuotata. Di conseguenza, diventa molto più complesso e meno bello di quanto non sia in realtà.

Discutiamo questo problema in termini di un'interpretazione geometrica coerente con la relatività generale. È meno ovvio, ma un po' più complicato che disegnare frecce su carta, quindi molti di voi capiranno immediatamente la teoria dietro ad astrazioni come "forza" e menzogne ​​a titolo definitivo come "massa relativistica".

Per prima cosa, definiamo qual è una direzione per contrassegnare chiaramente il tuo posto. "Giù" è la direzione. È definito come la direzione in cui le cose cadono quando le lasci andare. "Su" è la direzione opposta a "giù". Prendi una bussola e determina ulteriori direzioni: nord, sud, ovest ed est. Tutte queste direzioni sono definite dagli zii seri come "una base ortonormale (o ortogonale)", ma è meglio non pensarci ora. Assumiamo che queste sei direzioni siano assolute, poiché esisteranno dove affronteremo la nostra complessa questione.

Ora aggiungiamo altre due direzioni: al futuro e al passato. Non puoi muoverti facilmente in queste direzioni di tua spontanea volontà, ma dovrebbe essere abbastanza facile per te immaginarle. Il futuro è la direzione in cui arriva il domani; il passato è la direzione in cui è ieri.

Queste otto direzioni di base - su, giù, nord, sud, ovest, est, passato e futuro - descrivono la geometria fondamentale dell'universo. Possiamo chiamare ogni coppia di queste direzioni una "dimensione", quindi viviamo in un universo quadridimensionale. Un altro termine per questa comprensione 4D sarebbe "spazio-tempo", ma cercheremo di evitare di usare questo termine. Basta ricordare che nel nostro contesto "spazio-tempo" sarà equivalente al concetto di "universo".

Benvenuto sul palco. Diamo un'occhiata agli attori.

Seduto davanti al computer ora, sei in movimento. Non lo senti. Ti senti come se fossi a riposo. Ma questo è solo perché tutto intorno a te si muove anche rispetto a te. No, non pensare che stiamo parlando del fatto che la Terra sta girando intorno al Sole o che il Sole si sta muovendo attraverso la galassia e ci sta trascinando. Questo, ovviamente, è vero, ma non ne stiamo parlando ora. Per movimento intendiamo il movimento nella direzione del "futuro".

Immagina di essere in un vagone del treno con i finestrini chiusi. Non puoi vedere la strada, e diciamo che i binari sono così perfetti che non sai se il treno è in movimento o no. Pertanto, solo seduto all'interno del treno, non puoi dire se stai effettivamente viaggiando o meno. Guarda nella strada e renditi conto che il paesaggio sta scorrendo veloce. Ma le finestre sono chiuse.

C'è solo un modo per sapere se ti stai muovendo o meno. Siediti e aspetta. Se il treno si ferma alla stazione, non succederà nulla. Ma se il treno è in movimento, prima o poi arriverai in una nuova stazione.

In questa metafora, l'auto rappresenta tutto ciò che possiamo vedere nel mondo che ci circonda: una casa, il gatto Vaska, le stelle nel cielo, ecc. "La prossima stazione è domani."

Se ti siedi immobile e il gatto Vaska dorme pacificamente le sue ore trascorse durante la giornata, non sentirai movimento. Ma domani verrà sicuramente.

Questo è ciò che significa andare verso il futuro. Solo il tempo dirà cosa è vero: movimento o parcheggio.

Finora, dovrebbe essere stato abbastanza facile per te immaginare tutto questo. Può essere difficile pensare al tempo come a una direzione, e ancor di più a te stesso come a un oggetto che attraversa il tempo. Ma capirai. Ora accendi la tua immaginazione.

Immagina che mentre guidi in macchina succeda qualcosa di terribile: i freni si guastano. Per una strana coincidenza, nello stesso momento, il gas e il cambio sono bloccati. Non puoi né accelerare né fermarti. L'unica cosa che hai è un volante. Puoi cambiare la direzione del movimento, ma non la sua velocità.

Ovviamente, la prima cosa che farai è provare a guidare in un cespuglio morbido e in qualche modo fermare delicatamente l'auto. Ma non usiamo questa tecnica per ora. Concentriamoci solo sulle caratteristiche della tua auto rotta: puoi cambiare direzione, ma non velocità.

Questo è il modo in cui ci muoviamo attraverso l'universo. Hai il volante ma non il pedale. Sedendo e leggendo questo articolo, ti stai lanciando in un futuro luminoso alla massima velocità. E quando ti alzi per farti un gabbiano, cambi la direzione del movimento nello spazio-tempo, ma non la sua velocità. Se ti muovi molto velocemente nello spazio, il tempo scorrerà un po' più lentamente.

Questo è facile da immaginare disegnando un paio di assi su carta. L'asse che andrà su e giù è l'asse del tempo, su significa il futuro. L'asse orizzontale rappresenta lo spazio. Possiamo disegnare solo una dimensione dello spazio, poiché un foglio di carta è bidimensionale, ma immaginiamo solo che questo concetto si applichi a tutte e tre le dimensioni dello spazio.

Disegna una freccia dall'origine dell'asse delle coordinate dove convergono e puntala verso l'alto lungo l'asse verticale. Non importa quanto sia lungo, tieni presente che avrà solo una lunghezza. Questa freccia, che ora punta nel futuro, è ciò che i fisici chiamano "quattro velocità". Questa è la velocità del tuo movimento attraverso lo spazio-tempo. In questo momento sei in uno stato stazionario, quindi la freccia è diretta solo al futuro.

Se vuoi muoverti nello spazio - a destra sull'asse delle coordinate - devi cambiare la tua quattro velocità e attivare la componente orizzontale. Si scopre che è necessario ruotare la freccia. Ma una volta che lo fai, noterai che la freccia non punta verso il futuro con la stessa sicurezza di prima. Ora ti stai muovendo nello spazio, ma devi sacrificare il movimento futuro poiché l'ago a quattro velocità può solo ruotare, mai espandersi o contrarsi.

È qui che inizia il famoso effetto del “rallentamento del tempo”, di cui parlano tutti anche i piccoli iniziati alla teoria della relatività speciale. Se ti muovi nello spazio, non ti muovi nel tempo così velocemente come potresti se fossi seduto fermo. Il tuo orologio manterrà il tempo più lento dell'orologio di una persona che non si muove.

E ora arriviamo alla risoluzione della domanda sul perché la frase "più veloce della luce" non ha senso nel nostro universo. Guarda cosa succede se vuoi muoverti nello spazio il più velocemente possibile. Ruotare l'ago a quattro velocità fino in fondo finché non punta lungo l'asse orizzontale. Ricordiamo che la freccia non può allungarsi. Può solo ruotare. Quindi, hai aumentato il più possibile la velocità nello spazio. Ma è diventato impossibile muoversi ancora più velocemente. La freccia non ha dove girare, altrimenti diventerà "più dritta che dritta" o "più orizzontale che orizzontale". A questo concetto e equiparare "più veloce della luce". È semplicemente impossibile come nutrire un popolo enorme con tre pesci e sette pani.

Questo è il motivo per cui nulla nel nostro universo può muoversi più velocemente della luce. Perché la frase "più veloce della luce" nel nostro universo è equivalente alla frase "più dritto che dritto" o "più orizzontale che orizzontale".

Sì, hai alcune domande. Perché i vettori a quattro velocità possono solo ruotare ma non espandersi? C'è una risposta a questa domanda, ma è legata all'invarianza della velocità della luce, e la lasceremo per dopo. E se ci credi, sarai un po' meno informato su questo argomento rispetto ai fisici più brillanti che siano mai esistiti sul nostro pianeta.

Gli scettici potrebbero chiedersi perché usiamo un modello semplificato della geometria dello spazio quando parliamo di rotazioni e cerchi euclidei. Nel mondo reale, la geometria spazio-temporale obbedisce alla geometria di Minkowski e le rotazioni sono iperboliche. Ma una versione semplice della spiegazione ha diritto alla vita.

Oltre a una semplice spiegazione per questo, .

Ma si è scoperto che è possibile; ora credono che non saremo mai in grado di viaggiare più veloci della luce... ". Ma in realtà non è vero che qualcuno una volta credeva che fosse impossibile viaggiare più veloci del suono. Molto prima che apparisse un aereo supersonico, era già noto che i proiettili volano più veloci del suono. controllato volo supersonico, e questo è stato l'errore. Il movimento delle SS è una questione completamente diversa. Era chiaro fin dall'inizio che il volo supersonico era ostacolato da problemi tecnici che dovevano semplicemente essere risolti. Ma non è del tutto chiaro se i problemi che ostacolano il movimento delle SS potranno mai essere risolti. La teoria della relatività ha molto da dire su questo. Se è possibile viaggiare con le SS o persino trasmettere il segnale, la causalità verrà violata e ne deriveranno conclusioni assolutamente incredibili.

Per prima cosa discuteremo casi semplici Movimento delle SS. Li menzioniamo non perché siano interessanti, ma perché riaffiorano ancora e ancora nelle discussioni sul movimento STS e quindi devono essere affrontati. Quindi discuteremo quelli che consideriamo casi difficili di movimento o comunicazione STS e considereremo alcuni degli argomenti contro di essi. Infine, considereremo le ipotesi più serie sul vero movimento STS.

Semplice mossa delle SS

1. Il fenomeno della radiazione Cherenkov

Un modo per muoversi più velocemente della luce è prima rallentare la luce stessa! :-) Nel vuoto, la luce viaggia ad una velocità c, e questo valore è una costante mondiale (vedi la domanda È la velocità della luce costante) e in un mezzo più denso come l'acqua o il vetro, rallenta alla velocità c/n, dove nè l'indice di rifrazione del mezzo (1,0003 per l'aria; 1,4 per l'acqua). Pertanto, le particelle possono muoversi più velocemente nell'acqua o nell'aria di quanto la luce viaggi lì. Di conseguenza, appare la radiazione Vavilov-Cherenkov (vedi domanda).

Ma quando parliamo di moto SS, intendiamo, ovviamente, superare la velocità della luce nel vuoto c(299 792 458 m/s). Pertanto, il fenomeno Cherenkov non può essere considerato un esempio di moto delle SS.

2. Terze parti

Se il razzo MA vola via da me a una velocità 0.6c ovest e l'altro B- da me con velocità 0.6c est, quindi la distanza totale tra MA e B nel mio quadro di riferimento aumenta con la velocità 1.2c. Pertanto, una velocità relativa apparente maggiore di c può essere osservata "da terzi".

Tuttavia, questa velocità non è ciò che di solito intendiamo per velocità relativa. Velocità reale del razzo MA per quanto riguarda il razzo B- questo è il tasso di aumento della distanza tra i razzi, che viene osservato dall'osservatore nel razzo B. Due velocità devono essere aggiunte secondo la formula relativistica per la somma delle velocità (vedi la domanda Come aggiungere velocità nella relatività particolare). In questo caso, la velocità relativa è approssimativa 0.88c, cioè non è superluminale.

3. Ombre e coniglietti

Pensa a quanto velocemente può muoversi l'ombra? Se crei un'ombra su un muro lontano dal tuo dito da una lampada vicina e poi muovi il dito, l'ombra si muove molto più velocemente del tuo dito. Se il dito si muove parallelamente al muro, la velocità dell'ombra sarà giorno/giorno volte la velocità del dito, dove dè la distanza dal dito alla lampada, e D- distanza dalla lampada alla parete. E puoi ottenere ancora più velocità se il muro è posizionato ad angolo. Se il muro è molto lontano, il movimento dell'ombra ritarderà rispetto al movimento del dito, poiché la luce dovrà ancora volare dal dito al muro, ma la velocità dell'ombra sarà altrettante volte maggiore. Cioè, la velocità dell'ombra non è limitata dalla velocità della luce.

Oltre alle ombre, i conigli possono anche muoversi più velocemente della luce, ad esempio un granello di un raggio laser diretto verso la luna. Sapendo che la distanza dalla Luna è di 385.000 km, prova a calcolare la velocità del coniglio se muovi leggermente il laser. Puoi anche pensare a un'onda del mare che colpisce la riva obliquamente. Con quale velocità si può muovere il punto in cui si infrange l'onda?

Cose simili possono accadere in natura. Ad esempio, un raggio di luce di una pulsar può pettinare una nuvola di polvere. Un lampo luminoso genera un guscio in espansione di luce o altre radiazioni. Quando attraversa la superficie, crea un anello di luce che cresce più velocemente della velocità della luce. In natura, ciò si verifica quando un impulso elettromagnetico proveniente da un fulmine raggiunge l'alta atmosfera.

Tutti questi erano esempi di cose che si muovevano più velocemente della luce, ma non lo erano corpi fisici. Con l'aiuto di un'ombra o di un coniglio, non puoi trasmettere un messaggio CC, quindi una comunicazione più veloce della luce non è possibile. E ancora, questo probabilmente non è ciò che vogliamo capire con il movimento CC, anche se diventa chiaro quanto sia difficile determinare esattamente ciò di cui abbiamo bisogno (vedi la domanda Cesoie FTL).

4. Corpi rigidi

Se prendi un lungo bastone duro e ne spingi un'estremità, l'altra estremità si muove immediatamente o no? È possibile effettuare la trasmissione SS del messaggio in questo modo?

si lo era voluto potrebbe essere fatto se esistessero tali corpi solidi. In realtà, l'influenza di un colpo all'estremità di un bastone si propaga lungo di esso alla velocità del suono in una data sostanza e la velocità del suono dipende dall'elasticità e dalla densità del materiale. La relatività impone un limite assoluto alla possibile durezza di qualsiasi corpo in modo che la velocità del suono in essi non possa superare c.

La stessa cosa accade se sei nel campo di attrazione e prima tieni la corda o il palo verticalmente dall'estremità superiore, quindi rilascialo. Il punto in cui lasci andare inizierà a muoversi immediatamente e l'estremità inferiore non può iniziare a cadere finché l'influenza del lasciar andare non lo raggiunge alla velocità del suono.

È difficile formulare una teoria generale dei materiali elastici in termini di relatività, ma l'idea di base può essere mostrata anche usando l'esempio della meccanica newtoniana. L'equazione del moto longitudinale è perfetta corpo elastico può essere ottenuto dalla legge di Hooke. In variabili massa per unità di lunghezza p e modulo di Young Y, spostamento longitudinale X soddisfa l'equazione d'onda.

La soluzione dell'onda piana si muove alla velocità del suono S, e S 2 = Sì/pag. Questa equazione non implica la possibilità che un'influenza causale si propaghi più velocemente S. Pertanto, la relatività impone un limite teorico alla quantità di elasticità: Y < pc2. In pratica, non ci sono materiali nemmeno vicino ad esso. A proposito, anche se la velocità del suono nel materiale è vicina c, la materia in sé non è obbligata a muoversi con velocità relativistica. Ma come facciamo a sapere che, in linea di principio, non può esistere sostanza che superi questo limite? La risposta è che tutte le sostanze sono costituite da particelle, la cui interazione obbedisce al modello standard delle particelle elementari, e in questo modello nessuna interazione può propagarsi più velocemente della luce (vedi sotto sulla teoria quantistica dei campi).

5. Velocità di fase

Guarda questa equazione d'onda:

Ha soluzioni come:

Queste soluzioni sono onde sinusoidali che si muovono a una velocità

Ma questo è più veloce della luce, quindi abbiamo l'equazione del campo tachionico nelle nostre mani? No, questa è solo la solita equazione relativistica di una particella scalare massiccia!

Il paradosso si risolverà se comprendiamo la differenza tra questa velocità, detta anche velocità di fase vph da un'altra velocità, chiamata velocità di gruppo vgr che è dato dalla formula,

Se la soluzione d'onda ha una diffusione di frequenza, assumerà la forma di un pacchetto d'onda, che si muove con una velocità di gruppo non superiore a c. Solo le creste d'onda si muovono con velocità di fase. È possibile trasmettere informazioni utilizzando tale onda solo con una velocità di gruppo, quindi la velocità di fase ci fornisce un altro esempio di velocità superluminale, che non può trasportare informazioni.

7. Razzo relativistico

Un controllore sulla Terra osserva un'astronave partire a una velocità di 0,8 c. Secondo la teoria della relatività, anche dopo aver preso in considerazione lo spostamento Doppler dei segnali dalla nave, vedrà che il tempo sulla nave è rallentato e gli orologi lì rallentano di un fattore 0,6. Se calcola il quoziente della distanza percorsa dalla nave diviso per il tempo trascorso misurato dall'orologio della nave, otterrà 4/3 c. Ciò significa che i passeggeri della nave viaggiano attraverso lo spazio interstellare a una velocità effettiva maggiore della velocità della luce che avrebbero se misurati. Dal punto di vista dei passeggeri della nave, le distanze interstellari sono soggette alla contrazione lorentziana dello stesso fattore di 0,6, il che significa che anche loro devono ammettere di coprire distanze interstellari note a una velocità di 4/3 c.

Questo è un fenomeno reale e in linea di principio può essere utilizzato dai viaggiatori spaziali per superare enormi distanze durante la loro vita. Se accelerano a un'accelerazione costante pari all'accelerazione della caduta libera sulla Terra, non solo avranno una perfetta gravità artificiale sulla nave, ma avranno ancora il tempo di attraversare la Galassia in soli 12 dei loro anni! (Vedi la domanda Quali sono le equazioni di un razzo relativistico?)

Tuttavia, questo non è un vero movimento delle SS. La velocità effettiva è calcolata dalla distanza in un sistema di riferimento e dal tempo in un altro. Questa non è velocità reale. Solo i passeggeri della nave beneficiano di questa velocità. Il dispatcher, ad esempio, non avrà tempo nella sua vita per vedere come volano a una distanza gigantesca.

Casi difficili di movimento delle SS

9. Paradosso di Einstein, Podolsky, Rosen (EPR)

10. Fotoni virtuali

11. Tunnel quantistico

Veri candidati per i Viaggiatori delle SS

A questa sezione vengono fornite ipotesi speculative ma serie sulla possibilità di viaggi superluminali. Questi non saranno il tipo di cose che di solito vengono messe in una FAQ, poiché sollevano più domande di quante ne rispondano. Sono presentati qui principalmente per mostrare che si stanno conducendo ricerche serie in questa direzione. Viene fornita solo una breve introduzione in ciascuna direzione. Informazioni più dettagliate possono essere trovate su Internet.

19. Tachioni

I tachioni sono particelle ipotetiche che viaggiano localmente più velocemente della luce. Per fare questo, devono avere una massa, misurabile numero immaginario, ma la loro energia e slancio devono essere positivi. A volte si pensa che tali particelle CC debbano essere impossibili da rilevare, ma in realtà non c'è motivo di crederlo. Ombre e coniglietti ci dicono che la furtività non segue dal CC del movimento.

I tachioni non sono mai stati osservati e la maggior parte dei fisici dubita della loro esistenza. Una volta è stato affermato che sono stati condotti esperimenti per misurare la massa dei neutrini emessi durante il decadimento del Trizio e che questi neutrini erano tachioni. Ciò è altamente dubbio, ma non è ancora escluso. Ci sono problemi con le teorie del tachione, perché in termini di possibili violazioni della causalità, destabilizzano il vuoto. Potrebbe essere possibile aggirare questi problemi, ma poi sarà impossibile usare i tachioni nel messaggio delle SS di cui abbiamo bisogno.

La verità è che la maggior parte dei fisici considera i tachioni un segno di un errore nelle loro teorie sul campo e l'interesse per loro da parte del pubblico in generale è alimentato principalmente dalla fantascienza (vedi articolo sui Tachioni).

20. Wormholes

La presunta possibilità più nota del viaggio STS è l'uso di wormhole. I wormhole sono tunnel nello spazio-tempo che collegano un luogo dell'universo a un altro. Su di essi puoi spostarti tra questi punti più velocemente di quanto faresti con la luce tua. nel solito modo. I wormhole sono un fenomeno della relatività generale classica, ma per crearli è necessario modificare la topologia dello spazio-tempo. La possibilità di ciò può essere contenuta nella teoria della gravità quantistica.

Sono necessarie enormi quantità di energia negativa per mantenere aperti i wormhole. Mister e spina ha suggerito che l'effetto Casimir su larga scala può essere utilizzato per generare energia negativa e Visser proposto una soluzione utilizzando stringhe cosmiche. Tutte queste idee sono altamente speculative e possono essere semplicemente irrealistiche. Una sostanza insolita con energia negativa potrebbe non esistere nella forma necessaria per il fenomeno.

Thorne ha scoperto che se è possibile creare wormhole, allora possono essere utilizzati per creare loop temporali chiusi che creano viaggio possibile in tempo. È stato anche suggerito che l'interpretazione multivariata della meccanica quantistica suggerisce che il viaggio nel tempo non causerà alcun paradosso e che gli eventi si svolgeranno semplicemente in modo diverso quando si entra nel passato. Hawking afferma che i wormhole potrebbero essere semplicemente instabili e quindi inutilizzabili nella pratica. Ma l'argomento stesso rimane un'area fruttuosa per esperimenti mentali, consentendo di capire cosa è possibile e cosa non è possibile sulla base di leggi fisiche sia note che presunte.
rif:
WG Morris e KS Thorne, American Journal of Physics 56 , 395-412 (1988)
WG Morris, KS Thorne e U. Yurtsever, Phys. Rev. lettere 61 , 1446-9 (1988)
Matt Visser, Revisione fisica D39, 3182-4 (1989)
vedi anche "Buchi neri e deformazioni temporali" Kip Thorn, Norton & co. (1994)
Per una spiegazione del multiverso, vedere "The Fabric of Reality" David Deutsch, Penguin Press.

21. Motori deformatori

[Non ho idea di come tradurlo! Il motore a curvatura originale. - ca. traduttore
tradotto per analogia con l'articolo su Membrane]

La curvatura potrebbe essere un meccanismo per distorcere lo spazio-tempo in modo che un oggetto possa viaggiare più velocemente della luce. Miguel Alcabière divenne famoso per aver sviluppato la geometria che descrive un tale deformatore. La distorsione spazio-temporale consente a un oggetto di viaggiare più velocemente della luce rimanendo su una curva simile al tempo. Gli ostacoli sono gli stessi di quando si creano wormhole. Per creare un deformatore, hai bisogno di una sostanza con una densità di energia negativa u. Anche se una tale sostanza è possibile, non è ancora chiaro come si possa ottenere e come utilizzarla per far funzionare il deformatore.
rif M. Alcubierre, Gravità classica e quantistica, 11 , L73-L77, (1994)

Conclusione

In primo luogo, non è stato facile definire in generale cosa significhi un viaggio delle SS e un messaggio delle SS. Molte cose, come le ombre, fanno muovere CC, ma in modo tale da non poter essere utilizzate, ad esempio, per trasmettere informazioni. Ma ci sono anche serie possibilità di vero movimento delle SS, che vengono proposte nella letteratura scientifica, ma la loro attuazione è ancora tecnicamente impossibile. Il principio di indeterminazione di Heisenberg rende impossibile l'utilizzo del movimento apparente CC meccanica quantistica. Nella relatività generale ci sono potenziali mezzi di propulsione SS, ma potrebbe non essere possibile usarli. Sembra estremamente improbabile che nel prossimo futuro, o del tutto, la tecnologia sarà in grado di creare astronavi con i motori CC, ma è curioso che la fisica teorica, come la conosciamo ora, non chiuda definitivamente le porte al movimento CC. Il movimento delle SS nello stile dei romanzi di fantascienza è apparentemente del tutto impossibile. Per i fisici, la domanda è interessante: "perché, in effetti, è impossibile e cosa si può imparare da questo?"

I fisici hanno scoperto che le particelle di luce (fotoni) possono vivere per circa 1 trilione di anni e, dopo il decadimento, a loro volta, emettono particelle molto leggere che possono viaggiare più velocemente della luce! Nel tempo, molte particelle sono soggette a decadimento naturale. Ad esempio, gli atomi radioattivi instabili in un determinato momento si rompono in piccole particelle e rilasciano un'esplosione di energia.

Proprio di recente, gli scienziati erano sicuri che i fotoni non decadessero, perché si credeva che non avessero massa. Tuttavia, gli scienziati ora presumono che i fotoni abbiano massa, è solo che è così piccolo che non può essere misurato con gli strumenti odierni.

L'attuale limite superiore della massa di un fotone è così piccolo da essere inferiore a un miliardesimo, miliardesimo, miliardesimo della massa di un protone. Sulla base di questo indicatore, gli scienziati hanno calcolato che un fotone nello spettro visibile può vivere per circa 1 trilione di anni. Tuttavia, questa durata estremamente lunga non è condivisa da tutti i fotoni, viene calcolata in media. Esiste la possibilità che alcuni fotoni vivano vite molto brevi. Il nostro universo, che è nato a seguito del Big Bang, ha attualmente circa 13,7 miliardi di anni. E i progetti scientifici in corso sono progettati non solo per misurare il bagliore residuo del Big Bang, ma anche per rilevare eventualmente i segni del decadimento precoce dei fotoni.

Se il fotone si rompe, il decadimento dovrebbe produrre particelle ancora più leggere, quelle che possono viaggiare attraverso il nostro universo più velocemente della velocità della luce. Queste particelle spettrali (neutrini) interagiscono molto raramente con la materia ordinaria. Innumerevoli flussi di neutrini percorrono ogni frazione di secondo non solo attraverso lo spazio, le stelle e i corpi, ma anche attraverso ogni persona che vive sulla Terra, senza intaccare la nostra materia.

Quando decade, ogni fotone rilascia due neutrini luminosi che, essendo più leggeri della luce, si muovono più velocemente dei fotoni. La scoperta del neutrino sembrerebbe violare la legge della relatività di Einstein secondo cui nulla può viaggiare più veloce della luce, ma non è così, poiché la teoria si basa sul fatto che il fotone non ha massa. E la teoria dice che nessuna particella può muoversi più velocemente di una particella senza massa.

Inoltre, la teoria della relatività di Einstein suggerisce che le particelle si muovono estremamente velocemente mentre si trovano in uno spazio temporale distorto. Cioè, se fossero coscienti, avrebbero l'impressione che tutto ciò che accade intorno a loro avvenga al rallentatore. Ciò significa che nel nostro spazio temporale, i fotoni dovrebbero vivere per circa 1 trilione di anni e nel loro flusso temporale - solo circa tre anni.

Sergej Vasilenkov

. Secondo Antonio Ereditato, dipendente del centro di fisica delle particelle al confine franco-svizzero, dopo tre anni di misurazioni, è emerso che un fascio di neutrini lanciato da Ginevra al laboratorio italiano del Gran Sasso ha percorso una distanza di 730 km e 60 nanosecondi più veloce della luce.

"Abbiamo grande fiducia nei risultati. Ma è necessario che altri colleghi facciano i loro test e confermino i nostri risultati.", - ha detto. Secondo lo scienziato, l'errore di misurazione non supera i 10 ns.

Se i risultati della ricerca sono confermati, ciò potrebbe sollevare dubbi sulla base della teoria della relatività speciale di Albert Einstein (1905), che afferma che nulla nell'universo può muoversi più velocemente della luce, cioè a velocità superiori a 299.792 km/s.

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Questo è scritto, ahimè, una totale sciocchezza. L'agenzia Reuters è, ovviamente, un'organizzazione solida, ma le notizie della scienza non devono ancora essere tratte dalle stesse mani che portano le notizie della politica e della vita sociale.

"la base della teoria della relatività speciale di Albert Einstein (1905), che afferma che nulla nell'universo può viaggiare più veloce della luce"

La teoria della relatività non dice nulla del genere. La teoria della relatività afferma che nulla può muoversi più velocemente della luce NEL VUOTO. E le particelle che si muovono più velocemente della luce sono state trovate molto tempo fa, più precisamente, sono stati trovati tali mezzi in cui alcune particelle possono muoversi più velocemente dei fotoni.
Non mi è chiaro come il raggio di neutrini sia andato da Ginevra da qualche parte lì, ma certamente non nel vuoto. Se, ad esempio, ha camminato nell'aria, non c'è nulla di sorprendente nel fatto che i fotoni diffusi nell'aria abbiano raggiunto il punto finale più tardi dei neutrini che difficilmente interagiscono con la materia.

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In effetti, i neutrini si muoveranno sempre più velocemente della luce :) Semplicemente perché praticamente non interagiscono con la materia e la luce (i fotoni) interagisce perfettamente. E solo nel vuoto i fotoni finalmente accelerano fino al pieno ronzio :)
Ma era interessante trovare un mezzo in cui gli elettroni potessero muoversi più velocemente della velocità della luce. E un tale ambiente è stato trovato molto tempo fa. E ci sono effetti sorprendenti. Guarda Wikipedia "Radiazioni Vavilov-Cherenkov".

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I fisici del centro di ricerca dell'Organizzazione europea per la ricerca nucleare (CERN) durante l'esperimento hanno scoperto che particelle subatomiche può viaggiare più veloce della velocità della luce.

Un fascio di neutrini inviato dal CERN al laboratorio sotterraneo del Gran Sasso in Italia a una distanza di 732 km è arrivato a destinazione, secondo quanto riferito, qualche miliardesimo di secondo prima che se viaggiasse alla velocità della luce.

Se i dati sperimentali saranno confermati, allora la teoria della relatività di Einstein, secondo la quale la velocità della luce è di 299.792.458 metri al secondo, sarà confutata.

Secondo gli scienziati, i fasci di neutrini lo hanno superato di 60 nanosecondi, il che contraddice il postulato che particelle elementari non può viaggiare più veloce della velocità della luce.

Il BBC Russian Service ha parlato dei risultati dell'esperimento con Ruben Sahakyan, professore di fisica all'University College di Londra.

BBC BBC: Hai lavorato nel laboratorio del Gran Sasso e probabilmente conosci molto bene l'esperimento "Opera".

Ruben Sahakyan: Ho lasciato il laboratorio del Gran Sasso più di 10 anni fa, quando l'Opera era appena in costruzione. "Opera" è un esperimento che cerca un fenomeno come le oscillazioni dei neutrini, cioè la trasformazione di un tipo di neutrino in un altro.

I neutrini sono particelle fondamentali, i cosiddetti mattoni dell'universo. Hanno un numero proprietà interessanti, inclusa la conversione da un tipo all'altro. Opera è progettato per studiare questo problema.

Quel risultato (dati che i neutrini viaggiano più velocemente della velocità della luce) era un sottoprodotto di un esperimento che stavano facendo.

BBC BBC: I risultati presentati dagli scienziati sono convincenti?

RS: I risultati pubblicati sembrano convincenti. Nella scienza sperimentale, esiste una misura numerica della fiducia nel risultato, ovvero la misurazione deve superare l'errore di misurazione di almeno cinque volte. E ce l'hanno sei volte superiore.

D'altra parte, questa è una misurazione complessa, contiene molti elementi e in ogni fase ci sono molti modi per sbagliare. E quindi va presa con sano scetticismo. A merito degli autori, non interpretano il risultato, ma si limitano a dichiarare i dati ottenuti durante l'esperimento.

BBC BBC: Come ha reagito la comunità scientifica mondiale a questi dati?

RS: La comunità globale ha reagito con sano scetticismo e persino conservatorismo. Dopotutto, questo è un esperimento serio, non un'affermazione populista.

Le implicazioni, se dimostrate vere, sono troppo gravi per essere prese alla leggera.

Le nostre idee fondamentali sul mondo cambieranno. Ora le persone aspetteranno un'ulteriore pubblicazione di bias sperimentali e, soprattutto, dati da esperimenti indipendenti.

BBC BBC: Che tipo di esempio?

R.S.: C'è Esperimento americano"Meno", che può confermare questa misurazione. È molto simile all'Opera. Un fascio di neutrini viene prodotto all'acceleratore, quindi inviato a 730 chilometri di distanza e misurato in un laboratorio sotterraneo. L'essenza della misurazione è semplice: conosci la distanza tra la tua sorgente e il tuo rilevatore, misuri il tempo in cui è arrivata e quindi determini la velocità.

Il diavolo è nei dettagli. "Meno" ha già effettuato una misurazione simile quattro anni fa, ma poi avevano il valore che avevano misurato e l'errore era commisurato tra loro. Loro questione chiave era che non avevano una distanza esatta.

I 730 chilometri tra la sorgente e il rivelatore sono difficili da misurare con assoluta precisione e recentemente Opera è stata in grado di misurare questa distanza fino a 20 centimetri utilizzando metodi geodetici. "Minus" proverà a fare lo stesso e quindi sarà in grado di controllare i dati di questo esperimento.

BBC BBC: Se il risultato dell'esperimento sarà confermato, come influenzerà le idee tradizionali sul mondo?

RS: Se questo sarà confermato, il risultato sarà serio. Ora ci sono due teorie che spiegano da un punto di vista scientifico il mondo intero che ci circonda: teoria dei quanti micromondo e teoria della relatività di Einstein.

Il risultato dell'esperimento (i neutrini si muovono a una velocità superiore a quella della luce) contraddice direttamente la teoria della relatività di Einstein, che afferma che in qualsiasi punto di riferimento la velocità della luce è costante e nulla può superare la velocità della luce.

Ci sono un numero enorme di implicazioni da capogiro, in particolare la possibilità di viaggiare nel tempo (per le particelle).

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

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Ci saranno molte pubblicazioni, ma è inutile discuterne a 10, poiché non puoi nemmeno immaginare, probabilmente, quanto la fisica sia andata avanti dal 1905 :), quando Einstein formulò solo i principi della teoria della relazione . Ci sono molti aspetti del tutto inaspettati in tutto questo e, se trascurati, è facile risucchiare sensazioni. Apparentemente gli sperimentatori non hanno risucchiato nulla, ma è solo caratteristico che né loro né gli scienziati che si occupano di questi problemi emettano grida: hanno semplicemente registrato un tale risultato e ora si offrono di verificarlo e confutarlo, oppure confermarlo, e "confermare" non significa ancora che la teoria della relatività debba essere corretta, poiché potrebbero esserci una varietà di spiegazioni di questi dati nelle condizioni del modello esistente.
Ad esempio, immagina - una certa particella è così dispersa che la sua velocità è quasi uguale alla velocità della luce - beh, molto vicina. inoltre, se la sua coordinata è sufficientemente debolmente incerta, allora, secondo il principio di indeterminazione di Heisenberg, l'incertezza della sua velocità diventa tale che vi è una probabilità diversa da zero che la particella si muova più velocemente della velocità della luce. Si tratta di un noto paradosso, da cui discende, in particolare, l'ipotesi dell'esistenza dell'antimateria, che, alla fine, spiega tutto perfettamente nell'ambito del modello esistente.
Bene, ricorda una cosa del genere come il vuoto Casimir: un vuoto non è un vuoto, è una regione di spazio brulicante di un numero infinito di particelle virtuali che nascono e muoiono. Si chiamano virtuali perché nascono e si annientano più velocemente di quanto tu possa rilevarlo, al fine di rimediare alla violazione delle leggi di conservazione. Tuttavia, con certi esperimenti mentali, è possibile, per così dire, "spingere a parte" coppie di particelle virtuali, che non possono collassare. Inoltre, se prendiamo una dimensione eccezionalmente piccola di una regione di spazio, in essa apparirà solo una particella e la seconda sarà dall'altra parte del "muro". L'effetto Casimir è già stato sperimentalmente provato, ma il suo studio rimane praticamente invariato a causa del fatto che è estremamente difficile condurre esperimenti in regioni di spazio così piccole.
Non sto parlando della teoria dei tachioni, che può essere facilmente chiamata anche a supporto della teoria della relatività (se aggiunta per spiegare le misteriose trasformazioni dei neutrini da un tipo all'altro e la possibile velocità della luce
In generale, ci sono così tanti dettagli che è impossibile mantenere intatta la teoria della relatività. Ma alcune delle possibili interpretazioni, tuttavia, possono far avanzare significativamente la fisica.

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Ciò che ancora non mi è chiaro: da quello che ho letto e visto, ne consegue che gli scienziati hanno lanciato un raggio di neutrini a una distanza di 700 km verso un dispositivo di registrazione.. Ma la terra è costantemente, ogni secondo trafitta da hueli di neutrini che fanno non interagire con la materia. Come hanno stabilito che si trattava dei "loro" neutrini registrati sul registratore e non di uno che era arrivato dallo spazio?