Viteza de propagare a luminii este de 299.792.458 de metri pe secundă, dar de mult a încetat să fie valoarea limită. „Futurist” a adunat 4 teorii, unde lumina nu mai este Michael Schumacher.

Un om de știință american de origine japoneză, specialist în domeniul fizicii teoretice Michio Kaku este sigur că viteza luminii poate fi depășită.

Marea explozie

Cel mai faimos exemplu, când bariera luminoasă a fost depășită, Michio Kaku numește Big Bang - un „pop” ultra-rapid, care a devenit începutul expansiunii Universului, înaintea căruia se afla într-o stare singulară.

„Niciun obiect material nu poate depăși bariera luminoasă. Dar spațiul gol cu ​​siguranță se poate mișca mai rapid decat lumina. Nimic nu poate fi mai gol decât un vid, ceea ce înseamnă că se poate extinde mai repede decât viteza luminii”, este sigur omul de știință.

Lanterna pe cerul nopții

Dacă străluciți o lanternă pe cerul nopții, atunci, în principiu, un fascicul care merge dintr-o parte a universului în alta, situat la o distanță de mulți ani lumină, poate călători mai repede decât viteza luminii. Problema este că în acest caz nu va exista niciun obiect material care să se miște de fapt mai repede decât lumina. Imaginează-ți că ești înconjurat de o sferă uriașă de un an lumină în diametru. Imaginea unui fascicul de lumină va străbate această sferă în câteva secunde, în ciuda dimensiunii sale. Dar numai imaginea fasciculului se poate mișca prin cerul nopții mai repede decât lumina, și nu informațiile sau un obiect material.

legatura cuantica

Mai rapid decât viteza luminii poate fi nu un obiect, ci întregul fenomen, sau mai degrabă relația, care se numește încrucișare cuantică. Acesta este un fenomen mecanic cuantic în care stările cuantice a două sau mai multe obiecte sunt interdependente. Pentru a obține o pereche de fotoni cuantici încâlciți, puteți străluci un laser pe un cristal neliniar cu o anumită frecvență și intensitate. Ca urmare a împrăștierii fasciculului laser, fotonii vor apărea în două conuri de polarizare diferite, relația dintre care se va numi întanglement cuantic. Asa de, legatura cuantica- aceasta este o modalitate de interacțiune a particulelor subatomice, iar procesul acestei conexiuni poate avea loc mai repede decât lumina.

„Dacă doi electroni sunt adunați împreună, ei vor vibra la unison, conform teoriei cuantice. Dar dacă acești electroni sunt apoi separați de mulți ani-lumină, ei vor păstra în continuare legătura unul cu celălalt. Dacă scuturați un electron, celălalt va simți această vibrație și aceasta se va întâmpla mai repede decât viteza luminii. Albert Einstein credea că acest fenomen ar infirma teoria cuantică, pentru că nimic nu poate călători mai repede decât lumina, dar de fapt a greșit”, spune Michio Kaku.

Găuri de vierme

Tema depășirii vitezei luminii este jucată în multe filme științifico-fantastice. Acum, chiar și pentru cei care sunt departe de astrofizică, se aude sintagma „găură de vierme”, datorită filmului „Interstellar”. Aceasta este o curbură specială în sistemul spațiu-timp, un tunel în spațiu care vă permite să depășiți distanțe uriașe într-un timp neglijabil.

Nu numai scenariștii de filme, ci și oamenii de știință vorbesc despre o astfel de curbură. Michio Kaku crede că o gaură de vierme (găură de vierme) sau, așa cum este numită și, o gaură de vierme, este una dintre cele mai realiste două moduri de a transmite informații mai repede decât viteza luminii.

A doua cale, care este, de asemenea, legată de schimbările materiei, este contracția spațiului din fața ta și expansiunea din spatele tău. În acest spațiu deformat, apare o undă care se deplasează mai repede decât viteza luminii dacă este condusă de materia întunecată.

Astfel, singura șansă reală pentru o persoană de a învăța să depășească bariera luminoasă poate sta în teoria generală a relativității și curbura spațiului și timpului. Totuși, totul se bazează pe același materie întunecată: nimeni nu știe sigur dacă există și dacă găurile de vierme sunt stabile.

Deseori vorbim despre viteza maxima a luminiiîn universul nostru și că nu există nimic care să se poată mișca mai repede decât viteza luminii în vid. Și cu atât mai mult - noi. Apropiindu-se de viteza aproape de lumină, obiectul dobândește masă și energie, care fie îl distruge, fie contrazice teoria relativității generale a lui Einstein. Să presupunem că credem în asta și căutăm soluții (ca sau ne vom da seama) pentru a zbura la cea mai apropiată stea nu pentru 75.000 de ani, ci pentru câteva săptămâni. Dar din moment ce puțini dintre noi avem o educație fizică superioară, nu este clar de ce spun pe stradă asta viteza luminii este maxima, constanta si egala cu 300.000 km/s?

Există multe explicații simple și intuitive pentru ce este așa, dar poți începe să le urăști. O căutare pe internet vă va duce la conceptul de „masă relativistă” și că este nevoie de mai multă forță pentru a accelera un obiect care se mișcă deja cu viteză mare. Acesta este modul obișnuit de interpretare aparate matematice teoria relativității speciale, dar îi induce în eroare pe mulți, și mai ales pe dumneavoastră, dragii noștri cititori. Din moment ce mulți dintre voi (și și noi) gustă fizica înaltă, de parcă ar fi băgat un deget în ea apa sarataînainte de a intra la înot. Ca urmare, devine mult mai complex și mai puțin frumos decât este în realitate.

Să discutăm această problemă în termenii unei interpretări geometrice care este în concordanță cu relativitatea generală. Este mai puțin evident, dar puțin mai complicat decât să desenați săgeți pe hârtie, așa că mulți dintre voi veți înțelege imediat teoria din spatele abstracțiilor precum „forța” și minciunile de-a dreptul ca „masă relativistă”.

Mai întâi, să definim ce este o direcție pentru a vă marca clar locul. „Jos” este direcția. Este definită ca direcția în care cad lucrurile atunci când le dai drumul. „Sus” este direcția opusă „jos”. Luați o busolă și stabiliți direcții suplimentare: nord, sud, vest și est. Toate aceste direcții sunt definite de unchii serioși ca „o bază ortonormală (sau ortogonală)”, dar este mai bine să nu te gândești la asta acum. Să presupunem că aceste șase direcții sunt absolute, deoarece vor exista acolo unde ne vom ocupa de problema noastră complexă.

Acum să mai adăugăm două direcții: spre viitor și spre trecut. Nu te poți deplasa cu ușurință în aceste direcții din proprie voință, dar ar trebui să fie destul de ușor pentru tine să le imaginezi. Viitorul este direcția în care vine ziua de mâine; trecutul este direcția în care se află ieri.

Aceste opt direcții de bază - sus, jos, nord, sud, vest, est, trecut și viitor - descriu geometria fundamentală a universului. Putem numi fiecare pereche de aceste direcții „dimensiune”, așa că trăim într-un univers cu patru dimensiuni. Un alt termen pentru această înțelegere 4D ar fi „spațiu-timp”, dar vom încerca să evităm utilizarea acestui termen. Amintiți-vă că în contextul nostru „spațiu-timp” va fi echivalent cu conceptul de „univers”.

Bun venit pe scena. Să ne uităm la actori.

Așezat în fața computerului acum, ești în mișcare. Nu simți asta. Simți că te-ai odihnit. Dar asta doar pentru că totul în jurul tău se mișcă și în raport cu tine. Nu, să nu credeți că vorbim despre faptul că Pământul se învârte în jurul Soarelui sau că Soarele se mișcă prin galaxie și ne trage. Acest lucru, desigur, este adevărat, dar nu vorbim despre asta acum. Prin mișcare înțelegem mișcare în direcția „viitorului”.

Imaginează-ți că ești într-un vagon cu geamurile închise. Nu poți vedea strada și să zicem că șinele sunt atât de perfecte încât nu știi dacă trenul se mișcă sau nu. Prin urmare, doar stând în tren, nu poți spune dacă de fapt călătorești sau nu. Priviți în stradă - și realizați că peisajul trece în grabă. Dar ferestrele sunt închise.

Există o singură modalitate de a ști dacă te miști sau nu. Doar stați și așteptați. Dacă trenul oprește în gară, nu se va întâmpla nimic. Dar dacă trenul este în mișcare, mai devreme sau mai târziu vei ajunge într-o nouă stație.

În această metaforă, mașina reprezintă tot ceea ce putem vedea în lumea din jurul nostru - o casă, pisica Vaska, stele pe cer etc. — Următoarea stație este Mâine.

Dacă stai nemișcat, iar pisica Vaska doarme liniștită orele puse în zi, nu vei simți mișcare. Dar mâine va veni cu siguranță.

Asta înseamnă să mergi spre viitor. Numai timpul va spune care este adevărat: mișcare sau parcare.

Până acum, ar fi trebuit să-ți fie destul de ușor să-ți imaginezi toate acestea. Poate fi dificil să te gândești la timp ca la o direcție și cu atât mai mult la tine ca la un obiect care trece prin timp. Dar vei înțelege. Acum porniți-vă imaginația.

Imaginați-vă că în timp ce conduceți cu mașina, se întâmplă ceva groaznic: frânele se defectează. Printr-o ciudată coincidență, în același moment, gazul și cutia de viteze sunt blocate. Nu poți nici accelera, nici opri. Singurul lucru pe care îl ai este un volan. Puteți schimba direcția mișcării, dar nu și viteza acesteia.

Desigur, primul lucru pe care îl vei face este să încerci să conduci într-un tufiș moale și cumva să oprești ușor mașina. Dar să nu folosim această tehnică deocamdată. Să ne concentrăm doar pe caracteristicile mașinii tale sparte: poți schimba direcția, dar nu și viteza.

Așa ne deplasăm prin univers. Ai volan dar fara pedala. Stând și citind acest articol, mergi într-un viitor strălucit cu viteză maximă. Și când te ridici să faci pescăruș, schimbi direcția de mișcare în spațiu-timp, dar nu și viteza. Dacă te miști foarte repede prin spațiu, timpul va curge puțin mai lent.

Acest lucru este ușor de imaginat desenând câteva axe pe hârtie. Axa care va merge în sus și în jos este axa timpului, sus înseamnă viitor. Axa orizontală reprezintă spațiul. Putem desena doar o dimensiune a spațiului, deoarece o coală de hârtie este bidimensională, dar să ne imaginăm că acest concept se aplică tuturor celor trei dimensiuni ale spațiului.

Desenați o săgeată de la originea axei de coordonate unde converg și îndreptați-o în sus de-a lungul axei verticale. Nu contează cât de lungă este, ține cont doar că va avea o singură lungime. Această săgeată, care arată acum spre viitor, este ceea ce fizicienii numesc „cu patru viteze”. Aceasta este viteza mișcării voastre prin spațiu-timp. În acest moment vă aflați într-o stare staționară, așa că săgeata este îndreptată doar către viitor.

Dacă doriți să vă deplasați prin spațiu - la dreapta pe axa de coordonate - trebuie să vă schimbați cele patru viteze și să activați componenta orizontală. Se pare că trebuie să rotiți săgeata. Dar, odată ce faci asta, vei observa că săgeata nu este la fel de sigură spre viitor ca înainte. Acum vă deplasați prin spațiu, dar trebuie să sacrificați mișcarea viitoare, deoarece acul cu patru viteze se poate roti, nu se poate extinde sau contracta niciodată.

De aici începe celebrul efect de „încetinire a timpului”, despre care vorbesc toți chiar și puțin inițiați în teoria relativității speciale. Dacă vă mișcați prin spațiu, nu vă mișcați în timp la fel de repede cum ați putea dacă ați sta nemișcat. Ceasul tău va menține timpul mai lent decât ceasul unei persoane care nu se mișcă.

Și acum ajungem la rezolvarea întrebării de ce expresia „mai repede decât lumina” nu are sens în universul nostru. Vezi ce se întâmplă dacă vrei să te deplasezi prin spațiu cât mai repede posibil. Rotiți acul cu patru viteze până la capăt, până când este îndreptat de-a lungul axei orizontale. Ne amintim că săgeata nu se poate întinde. Ea se poate roti doar. Deci, ați mărit cât mai mult viteza în spațiu. Dar a devenit imposibil să te miști și mai repede. Săgeata nu are unde să se întoarcă, altfel va deveni „mai dreaptă decât dreaptă” sau „mai mult orizontală decât orizontală”. Cu acest concept și echivalează cu „mai repede decât lumina”. Este pur și simplu imposibil să hrănești un popor uriaș cu trei pești și șapte pâini.

Acesta este motivul pentru care nimic din universul nostru nu se poate mișca mai repede decât lumina. Pentru că expresia „mai repede decât lumina” din universul nostru este echivalentă cu expresia „mai drept decât drept” sau „mai mult orizontal decât orizontal”.

Da, ai câteva întrebări. De ce vectorii cu patru viteze se pot roti doar, dar nu se pot extinde? Există un răspuns la această întrebare, dar este legat de invarianța vitezei luminii și îl vom lăsa pentru mai târziu. Și dacă doar crezi, vei fi puțin mai puțin informat despre acest subiect decât cei mai străluciți fizicieni care au existat vreodată pe planeta noastră.

Scepticii se pot întreba de ce folosim un model simplificat al geometriei spațiului atunci când vorbim despre rotații și cercuri euclidiene. În lumea reală, geometria spațiu-timp se supune geometriei Minkowski, iar rotațiile sunt hiperbolice. Dar o versiune simplă a explicației are dreptul la viață.

Pe lângă o simplă explicație pentru asta, .

Dar s-a dovedit că este posibil; acum ei cred că niciodată nu vom putea călători mai repede decât lumina... ". Dar, de fapt, nu este adevărat că cineva a crezut cândva că este imposibil să călătorească mai repede decât sunetul. Cu mult înainte de apariția aeronavelor supersonice, era deja cunoscut. că gloanțele zboară mai repede decât sunetul. controlat zbor supersonic și asta a fost greșeala. Mișcarea SS este o chestiune complet diferită. A fost clar de la început că zborul supersonic a fost îngreunat de probleme tehnice care trebuiau pur și simplu rezolvate. Dar este complet neclar dacă problemele care împiedică mișcarea SS vor putea fi vreodată rezolvate. Teoria relativității are multe de spus despre asta. Dacă călătoria SS sau chiar transmiterea semnalului este posibilă, atunci cauzalitatea va fi încălcată și din aceasta vor decurge concluzii absolut incredibile.

Mai întâi vom discuta cazuri simple Mișcarea SS. Le menționăm nu pentru că sunt interesante, ci pentru că reapar iar și iar în discuțiile despre mișcarea STS și, prin urmare, trebuie abordate. Apoi vom discuta despre ceea ce considerăm a fi cazuri dificile de mișcare sau comunicare STS și vom analiza câteva dintre argumentele împotriva lor. În cele din urmă, vom lua în considerare cele mai serioase presupuneri despre mișcarea STS reală.

Mișcare simplă SS

1. Fenomenul radiației Cherenkov

O modalitate de a vă deplasa mai repede decât lumina este să încetiniți mai întâi lumina în sine! :-) În vid, lumina se deplasează cu o viteză c, iar această valoare este o constantă mondială (vezi întrebarea Este viteza luminii constantă), iar într-un mediu mai dens, cum ar fi apa sau sticla, încetinește până la viteza c/n, Unde n este indicele de refracție al mediului (1,0003 pentru aer; 1,4 pentru apă). Prin urmare, particulele se pot mișca mai repede în apă sau în aer decât lumina acolo. Ca urmare, apare radiația Vavilov-Cherenkov (vezi întrebarea ).

Dar când vorbim despre mișcarea SS, ne referim, desigur, la depășirea vitezei luminii în vid. c(299 792 458 m/s). Prin urmare, fenomenul Cherenkov nu poate fi considerat un exemplu de mișcare SS.

2. Terț

Dacă racheta DAR zboară departe de mine cu o viteză 0,6c vest și celălalt B- de la mine cu viteză 0,6c est, apoi distanța totală dintre DARși Bîn cadrul meu de referință crește cu viteza 1.2c. Astfel, o viteză relativă aparentă mai mare decât c poate fi observată „de la un terț”.

Cu toate acestea, această viteză nu este ceea ce înțelegem de obicei prin viteză relativă. Viteza reală a rachetei DAR referitor la rachetă B- aceasta este rata de creștere a distanței dintre rachete, care este observată de observatorul din rachetă B. Două viteze trebuie adăugate conform formulei relativiste de adunare a vitezelor (vezi întrebarea Cum se adună viteze în special relativitatea). În acest caz, viteza relativă este de aproximativ 0,88c, adică nu este superluminală.

3. Umbre și iepurași

Gândiți-vă cât de repede se poate mișca umbra? Dacă creați o umbră pe un perete îndepărtat de la degetul de la o lampă din apropiere și apoi mișcați degetul, atunci umbra se mișcă mult mai repede decât degetul. Dacă degetul se mișcă paralel cu perete, atunci viteza umbrei va fi D/d ori viteza degetului, unde d este distanța de la deget până la lampă și D- distanta de la lampa la perete. Și puteți obține și mai multă viteză dacă peretele este situat într-un unghi. Dacă peretele este foarte departe, atunci mișcarea umbrei va rămâne în urma mișcării degetului, deoarece lumina va trebui să zboare de la deget la perete, dar totuși viteza umbrei va fi de atâtea ori. mai mare. Adică, viteza umbrei nu este limitată de viteza luminii.

Pe lângă umbre, iepurașii se pot mișca și mai repede decât lumina, de exemplu, o pată de la o rază laser îndreptată spre lună. Știind că distanța până la Lună este de 385.000 km, încearcă să calculezi viteza iepurașului dacă miști ușor laserul. De asemenea, vă puteți gândi la un val de mare care lovește malul oblic. Cu ce ​​viteză se poate mișca punctul în care se sparge valul?

Lucruri similare se pot întâmpla în natură. De exemplu, un fascicul de lumină de la un pulsar poate trece printr-un nor de praf. Un bliț strălucitor generează o înveliș de lumină sau alte radiații în expansiune. Când traversează suprafața, creează un inel de lumină care crește mai repede decât viteza luminii. În natură, acest lucru se întâmplă atunci când un impuls electromagnetic de la fulger ajunge în atmosfera superioară.

Toate acestea au fost exemple de lucruri care se mișcau mai repede decât lumina, dar care nu erau corpuri fizice. Cu ajutorul unei umbre sau al unui iepuraș, nu poți transmite un mesaj CC, așa că comunicarea mai rapidă decât lumina nu este posibilă. Și din nou, se pare că nu este ceea ce vrem să înțelegem prin mișcare CC, deși devine clar cât de dificil este să stabilim exact de ce avem nevoie (vezi întrebarea Foarfece FTL).

4. Corpuri rigide

Dacă iei un băț lung și dur și împingi un capăt al acestuia, celălalt capăt se mișcă imediat sau nu? Este posibil să se efectueze transmisia SS a mesajului în acest mod?

da, a fost ar ar putea fi făcut dacă ar exista astfel de corpuri solide. În realitate, influența unei lovituri la capătul unui băț se propagă de-a lungul acestuia cu viteza sunetului într-o anumită substanță, iar viteza sunetului depinde de elasticitatea și densitatea materialului. Relativitatea impune o limită absolută a posibilei durități a oricăror corpuri, astfel încât viteza sunetului în ele să nu depășească c.

Același lucru se întâmplă dacă vă aflați în câmpul de atracție și țineți mai întâi sfoara sau stâlpul vertical de capătul superior, apoi eliberați-l. Punctul pe care îl lăsați va începe să se miște imediat, iar capătul inferior nu poate începe să cadă până când influența eliberării va ajunge la el cu viteza sunetului.

Este dificil de formulat o teorie generală a materialelor elastice în termeni de relativitate, dar ideea de bază poate fi arătată și folosind exemplul mecanicii newtoniene. Ecuația mișcării longitudinale este perfectă corp elastic poate fi obținut din legea lui Hooke. În variabile masa pe unitatea de lungime pși modulul lui Young Y, deplasare longitudinală X satisface ecuația de undă.

Soluția de undă plană se mișcă cu viteza sunetului s, și s 2 = A/p. Această ecuație nu implică posibilitatea ca o influență cauzală să se propagă mai rapid s. Astfel, relativitatea impune o limită teoretică a cantității de elasticitate: Y < pc2. Practic, nu există materiale nici măcar aproape de el. Apropo, chiar dacă viteza sunetului în material este aproape de c, materia în sine nu este necesară să se miște cu viteză relativistă. Dar de unde știm că, în principiu, nu poate exista nicio substanță care să depășească această limită? Răspunsul este că toate substanțele sunt formate din particule, interacțiunea dintre care se supune modelului standard al particulelor elementare, iar în acest model nicio interacțiune nu se poate propaga mai repede decât lumina (vezi mai jos despre teoria câmpului cuantic).

5. Viteza fazei

Priviți această ecuație de undă:

Are solutii precum:

Aceste soluții sunt unde sinusoidale care se mișcă cu o viteză

Dar aceasta este mai rapidă decât lumina, așa că avem în mâini ecuația câmpului tahionic? Nu, aceasta este doar ecuația relativistă obișnuită a unei particule scalare masive!

Paradoxul va fi rezolvat dacă înțelegem diferența dintre această viteză, numită și viteza de fază vph de la o altă viteză, numită viteza de grup v gr care este dat de formula,

Dacă soluția de undă are o răspândire a frecvenței, atunci va lua forma unui pachet de undă, care se mișcă cu o viteză de grup care nu depășește c. Doar crestele valurilor se misca cu viteza de faza. Este posibil să transmitem informații folosind o astfel de undă doar cu o viteză de grup, astfel încât viteza de fază ne oferă un alt exemplu de viteză superluminală, care nu poate transporta informații.

7. Racheta relativista

Un controler de pe Pământ urmărește o navă spațială care pleacă cu o viteză de 0,8 c. Conform teoriei relativității, chiar și după ce ține cont de deplasarea Doppler a semnalelor de la navă, va vedea că timpul de pe navă este încetinit și ceasurile de acolo merg mai încet cu un factor de 0,6. Dacă calculează câtul dintre distanța parcursă de navă împărțit la timpul scurs măsurat de ceasul navei, va obține 4/3 c. Aceasta înseamnă că pasagerii navei călătoresc prin spațiul interstelar cu o viteză efectivă mai mare decât viteza luminii pe care ar avea-o dacă ar fi măsurat. Din perspectiva pasagerilor navei, distanțele interstelare sunt supuse contracției lorentziane cu același factor de 0,6, ceea ce înseamnă că și ei trebuie să admită că acoperă distanțe interstelare cunoscute cu o rată de 4/3. c.

Acesta este un fenomen real și, în principiu, poate fi folosit de călătorii în spațiu pentru a depăși distanțe uriașe de-a lungul vieții. Dacă accelerează cu o accelerație constantă egală cu accelerația gravitației de pe Pământ, atunci nu numai că vor avea gravitația artificială ideală pe navă, dar vor avea totuși timp să traverseze Galaxia în doar 12 dintre ani! (Vezi întrebarea Care sunt ecuațiile unei rachete relativiste?)

Totuși, aceasta nu este o adevărată mișcare SS. Viteza efectivă este calculată din distanță într-un cadru de referință și timp în altul. Aceasta nu este viteza reală. Doar pasagerii navei beneficiază de această viteză. Dispecerul, de exemplu, nu va avea timp în viața lui să vadă cum zboară pe o distanță gigantică.

Cazuri dificile de mișcare SS

9. Paradoxul lui Einstein, Podolsky, Rosen (EPR)

10. Fotoni virtuali

11. Tunnel cuantic

Candidați adevărați pentru călătorii SS

LA aceasta sectiune sunt date presupuneri speculative, dar serioase despre posibilitatea deplasării superluminale. Acestea nu vor fi genul de lucruri care sunt de obicei puse într-o Întrebări frecvente, deoarece ridică mai multe întrebări decât răspund. Ele sunt prezentate aici în principal pentru a arăta că se fac cercetări serioase în această direcție. Se face doar o scurtă introducere în fiecare direcție. Informații mai detaliate pot fi găsite pe Internet.

19. Tahioane

Tahionii sunt particule ipotetice care călătoresc local mai repede decât lumina. Pentru a face acest lucru, trebuie să aibă o masă, măsurabilă număr imaginar, dar energia și impulsul lor trebuie să fie pozitive. Uneori se crede că astfel de particule CC ar trebui să fie imposibil de detectat, dar, de fapt, nu există niciun motiv să credem asta. Umbrele și iepurașii ne spun că stealth nu rezultă din CC-ul mișcării.

Tahionii nu au fost niciodată observați și majoritatea fizicienilor se îndoiesc de existența lor. S-a afirmat odată că au fost efectuate experimente pentru a măsura masa neutrinilor emiși în timpul dezintegrarii tritiului și că acești neutrini erau tahioni. Acest lucru este foarte îndoielnic, dar încă nu este exclus. Există probleme cu teoriile tahionice, deoarece în ceea ce privește posibilele încălcări ale cauzalității, acestea destabilizază vidul. Este posibil să ocolim aceste probleme, dar atunci va fi imposibil să folosim tahioni în mesajul SS de care avem nevoie.

Adevărul este că majoritatea fizicienilor consideră tahionii un semn al unei erori în teoriile lor de domeniu, iar interesul față de ei din partea publicului larg este alimentat în principal de science fiction (vezi articolul Tahioni).

20. Găuri de vierme

Cea mai cunoscută posibilitate presupusă a călătoriei STS este utilizarea găurilor de vierme. Găurile de vierme sunt tuneluri în spațiu-timp care leagă un loc din univers de altul. Pe ele te poți deplasa între aceste puncte mai repede decât ai face lumina proprie. în mod obişnuit. Găurile de vierme sunt un fenomen al relativității generale clasice, dar pentru a le crea, trebuie să schimbați topologia spațiului-timp. Posibilitatea acestui lucru poate fi cuprinsă în teoria gravitației cuantice.

Sunt necesare cantități uriașe de energie negativă pentru a menține găurile de vierme deschise. Misnerși Ghimpe a sugerat că efectul Casimir pe scară largă poate fi folosit pentru a genera energie negativă și Visser a propus o soluție folosind corzi cosmice. Toate aceste idei sunt foarte speculative și pot fi pur și simplu nerealiste. Este posibil ca o substanță neobișnuită cu energie negativă să nu existe în forma necesară pentru fenomen.

Thorne a descoperit că, dacă pot fi create găuri de vierme, atunci acestea pot fi folosite pentru a crea bucle de timp închise care fac posibila deplasare la timp. De asemenea, s-a sugerat că interpretarea multivariată a mecanicii cuantice sugerează că călătoria în timp nu va provoca paradoxuri și că evenimentele se vor desfășura pur și simplu diferit atunci când intri în trecut. Hawking spune că găurile de vierme pot fi pur și simplu instabile și, prin urmare, inutilizabile în practică. Dar subiectul în sine rămâne un domeniu fructuos pentru experimente de gândire, permițându-vă să vă dați seama ce este posibil și ce nu este posibil, pe baza atât a legilor cunoscute, cât și a celor presupuse ale fizicii.
refs:
W. G. Morris și K. S. Thorne, Jurnalul American de Fizică 56 , 395-412 (1988)
W. G. Morris, K. S. Thorne și U. Yurtsever, Phys. Rev. scrisori 61 , 1446-9 (1988)
Matt Visser, Revista fizică D39, 3182-4 (1989)
vezi, de asemenea, „Găurile negre și deformarea timpului” Kip Thorn, Norton & co. (1994)
Pentru o explicație a multiversului vezi, „The Fabric of Reality” David Deutsch, Penguin Press.

21. Motoare deformatoare

[Nu am idee cum să traduc asta! Unitatea warp originală. - aprox. traducător
tradus prin analogie cu articolul despre Membrane]

Urzeala ar putea fi un mecanism de răsucire a spațiului-timp, astfel încât un obiect să poată călători mai repede decât lumina. Miguel Alcabière a devenit faimos pentru că a dezvoltat geometria care descrie un astfel de deformator. Distorsiunea spațiu-timp face posibil ca un obiect să călătorească mai repede decât lumina, rămânând pe o curbă asemănătoare timpului. Obstacolele sunt aceleași ca atunci când se creează găuri de vierme. Pentru a crea un deformator, aveți nevoie de o substanță cu o densitate de energie negativă u. Chiar dacă o astfel de substanță este posibilă, încă nu este clar cum poate fi obținută și cum să o folosești pentru a face ca deformatorul să funcționeze.
ref M. Alcubierre, Gravitația clasică și cuantică, 11 , L73-L77, (1994)

Concluzie

În primul rând, nu a fost ușor de definit în general ce înseamnă o călătorie SS și un mesaj SS. Multe lucruri, precum umbrele, fac CC să se miște, dar în așa fel încât să nu poată fi folosit, de exemplu, pentru a transmite informații. Există însă și posibilități serioase de mișcare SS reale, care sunt propuse în literatura științifică, dar implementarea lor este încă imposibilă din punct de vedere tehnic. Principiul incertitudinii Heisenberg face imposibilă utilizarea mișcării CC aparente în mecanica cuantică. În relativitatea generală, există mijloace potențiale de propulsie SS, dar este posibil să nu fie posibilă utilizarea lor. Pare extrem de puțin probabil ca în viitorul previzibil, sau deloc, tehnologia să poată crea nave spațiale cu motoare CC, dar este curios că fizica teoretică, așa cum o știm acum, nu închide definitiv ușa mișcării CC. Mișcarea SS în stilul romanelor științifico-fantastice este aparent complet imposibilă. Pentru fizicieni, întrebarea este interesantă: „de ce, de fapt, este imposibil acest lucru și ce se poate învăța din asta?”

Fizicienii au descoperit că particulele de lumină (fotoni) pot trăi aproximativ 1 trilion de ani, iar după degradare, la rândul lor, emit particule foarte uşoare care pot călători mai repede decât lumina! De-a lungul timpului, multe particule sunt supuse degradarii naturale. De exemplu, atomii radioactivi instabili la un moment dat se descompun în particule mici și eliberează o explozie de energie.

Recent, oamenii de știință erau siguri că fotonii nu s-au degradat, deoarece se credea că nu au masă. Cu toate acestea, oamenii de știință presupun acum că fotonii au masă, doar că este atât de mic încât nu poate fi măsurat cu instrumentele de astăzi.

Limita superioară actuală a masei unui foton este atât de mică încât este mai mică de o miliardime, miliardime, miliardime din masa unui proton. Pe baza acestui indicator, oamenii de știință au calculat că un foton din spectrul vizibil poate trăi aproximativ 1 trilion de ani. Cu toate acestea, această durată de viață extrem de lungă nu este împărtășită de toți fotonii, este calculată în medie. Există posibilitatea ca unii fotoni să trăiască o viață foarte scurtă. Universul nostru, care a luat ființă ca urmare a Big Bang-ului, are în prezent aproximativ 13,7 miliarde de ani. Și proiectele științifice aflate în desfășurare sunt concepute nu numai pentru a măsura strălucirea ulterioară a Big Bang-ului, ci și pentru a detecta eventual semne ale decăderii timpurii a fotonilor.

Dacă fotonul este spart, dezintegrarea ar trebui să producă particule și mai ușoare, acelea care pot călători prin universul nostru mai repede decât viteza luminii. Aceste particule fantomatice (neutrini) interacționează foarte rar cu materia obișnuită. Nenumărate fluxuri de neutrini se repezi în fiecare fracțiune de secundă nu numai prin spațiu, stele și corpuri, ci și prin fiecare persoană care trăiește pe Pământ, fără a afecta materia noastră.

La degradare, fiecare foton eliberează doi neutrini de lumină, care, fiind mai ușori decât lumina, se mișcă mai repede decât fotonii. Descoperirea neutrinului ar părea să încalce legea relativității a lui Einstein că nimic nu poate călători mai repede decât lumina, dar nu este cazul, deoarece teoria se bazează pe faptul că fotonul nu are masă corporală. Și teoria spune că nicio particulă nu se poate mișca mai repede decât o particulă fără masă.

În plus, teoria relativității a lui Einstein sugerează că particulele se mișcă extrem de rapid într-un spațiu de timp distorsionat. Adică, dacă ar fi conștienți, ar avea impresia că tot ce se întâmplă în jurul lor este cu mișcare foarte lentă. Aceasta înseamnă că în spațiul nostru temporal, fotonii ar trebui să trăiască aproximativ 1 trilion de ani, iar în fluxul lor temporal - doar aproximativ trei ani.

Serghei Vasilenkov

. Potrivit lui Antonio Ereditato, angajat al centrului de fizică a particulelor de la granița franco-elvețiană, după trei ani de măsurători, s-a dovedit că un fascicul de neutrini lansat de la Geneva către laboratorul italian Gran Sasso a acoperit o distanță de 730 km 60 nanosecunde. mai rapid decat lumina.

"Avem mare încredere în rezultate. Dar este necesar ca alți colegi să-și facă testele și să ne confirme rezultatele.", - a spus el. Potrivit omului de știință, eroarea de măsurare nu depășește 10 ns.

Dacă rezultatele cercetării sunt confirmate, atunci acest lucru poate pune îndoieli pe baza teoriei relativității speciale a lui Albert Einstein (1905), care afirmă că nimic din univers nu se poate mișca mai repede decât lumina, adică. la viteze de peste 299.792 km/s.

0 0

Asta e scris, vai, o prostie totală. Agenția Reuters este, desigur, o organizație solidă, dar știrile despre știință nu trebuie totuși extrase din aceleași mâini care aduc știrile despre politică și viața socială.

„baza teoriei speciale a relativității a lui Albert Einstein (1905), care afirmă că nimic din univers nu poate călători mai repede decât lumina”

Teoria relativității nu spune nimic de acest gen. Teoria relativității afirmă că nimic nu se poate mișca mai repede decât lumina ÎN VID. Și particule care se mișcă mai repede decât lumina au fost găsite cu mult timp în urmă, mai exact, au fost găsite astfel de medii în care unele particule se pot mișca mai repede decât fotonii.
Nu îmi este clar cum a plecat fasciculul de neutrini de la Geneva undeva acolo, dar cu siguranță nu în vid. Dacă, de exemplu, a mers prin aer, atunci nu este nimic surprinzător în faptul că fotonii împrăștiați de aer au ajuns la punctul final mai târziu decât neutrinii care interacționează cu greu cu materia.

0 0

0 0

De fapt, neutrinii se vor mișca întotdeauna mai repede decât lumina :) Pur și simplu pentru că practic nu interacționează cu materia, iar lumina (fotonii) interacționează perfect. Și doar în vid, fotonii accelerează în cele din urmă până la maxim:)
Dar a fost interesant să găsim un mediu în care electronii se puteau mișca mai repede decât viteza luminii. Și un astfel de mediu a fost găsit cu mult timp în urmă. Și există efecte uimitoare. Uită-te la Wikipedia „radiația Vavilov-Cherenkov”.

0 0

0 0

Un alt post legat:

Fizicienii de la centrul de cercetare al Organizației Europene pentru Cercetare Nucleară (CERN) în timpul experimentului au descoperit că particule subatomice poate călători mai repede decât viteza luminii.

Un fascicul de neutrini trimis de la CERN la laboratorul subteran Gran Sasso din Italia, la o distanță de 732 km, a ajuns la destinație, cu câteva miliardemi de secundă mai devreme decât dacă ar călători cu viteza luminii.

Dacă datele experimentale sunt confirmate, atunci teoria relativității a lui Einstein, conform căreia viteza luminii este de 299.792.458 de metri pe secundă, va fi infirmată.

Potrivit oamenilor de știință, fasciculele de neutrini l-au depășit cu 60 de nanosecunde, ceea ce contrazice postulat că particule elementare nu poate călători mai repede decât viteza luminii.

Serviciul rus BBC a vorbit despre rezultatele experimentului cu Ruben Sahakyan, profesor de fizică la University College London.

BBC BBC: Ai lucrat în laboratorul Gran Sasso și probabil că ești foarte familiarizat cu experimentul „Opera”.

Ruben Sahakyan: Am părăsit laboratorul Gran Sasso acum mai bine de 10 ani, când Opera era tocmai în construcție. „Opera” este un experiment care caută un astfel de fenomen precum oscilațiile neutrinilor, adică transformarea unui tip de neutrin în altul.

Neutrinii sunt particule fundamentale, așa-numitele blocuri de construcție ale universului. Au un număr proprietăți interesante, inclusiv conversia de la un tip la altul. Opera este concepută pentru a studia această problemă.

Acest rezultat (date că neutrinii călătoresc mai repede decât viteza luminii) a fost un produs secundar al unui experiment pe care îl făceau.

BBC BBC: Sunt rezultatele prezentate de oamenii de știință convingătoare?

RS: Rezultatele publicate par convingătoare. În știința experimentală, există o măsură numerică a încrederii în rezultat, adică măsurarea dvs. trebuie să depășească eroarea de măsurare de cel puțin cinci ori. Și o au de șase ori mai mare.

Pe de altă parte, aceasta este o măsurătoare complexă, există multe elemente în ea și în fiecare etapă există multe modalități de a o greși. Și așa trebuie luat cu scepticism sănătos. Spre meritul autorilor, ei nu interpretează rezultatul, ci pur și simplu precizează datele obținute în timpul experimentului.

BBC BBC: Cum a reacționat comunitatea științifică mondială la aceste date?

RS: Comunitatea globală a reacționat cu scepticism sănătos și chiar conservatorism. La urma urmei, acesta este un experiment serios, nu o declarație populistă.

Consecințele, dacă se dovedesc adevărate, sunt prea grave pentru a fi luate cu ușurință.

Ideile noastre fundamentale despre lume se vor schimba. Acum oamenii vor aștepta publicarea ulterioară a părtinirii experimentale și, cel mai important, a datelor din experimente independente.

BBC BBC: Ce fel de exemplu?

R.S.: Există experiment american„Minus”, care poate confirma această măsurare. Este foarte asemănător cu Opera. Un fascicul de neutrini este produs la accelerator, apoi trimis la 730 de kilometri distanță și măsurat într-un laborator subteran. Esența măsurării este simplă: cunoașteți distanța dintre sursă și detector, măsurați timpul în care a ajuns și determinați astfel viteza.

Diavolul sta in detalii. „Minus” a făcut deja o măsurătoare similară în urmă cu patru ani, dar apoi au avut valoarea pe care au măsurat-o, iar eroarea a fost proporțională una cu cealaltă. Lor problema cheie a fost că nu aveau o distanță exactă.

Cei 730 de kilometri dintre sursă și detector sunt greu de măsurat cu o precizie absolută, iar Opera a reușit recent să măsoare această distanță până la 20 de centimetri folosind metode geodezice. „Minus” va încerca să facă același lucru și apoi va putea verifica datele acestui experiment.

BBC BBC: Dacă rezultatul experimentului este confirmat, cum va afecta el ideile tradiționale despre lume?

RS: Dacă acest lucru este confirmat, rezultatul va fi grav. Acum există două teorii care explică din punct de vedere științific întreaga lume care ne înconjoară: teoria cuantica microlume și teoria relativității a lui Einstein.

Rezultatul experimentului (neutrinii se mișcă cu o viteză care depășește viteza luminii) contrazice direct teoria relativității a lui Einstein, care afirmă că în orice punct de referință viteza luminii este constantă și nimic nu poate depăși viteza luminii.

Există un număr mare de implicații amețitoare, în special posibilitatea călătoriei în timp (pentru particule).

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

0 0

Vor fi o mulțime de publicații, dar nu are rost să le discutăm la 10, pentru că nici nu vă puteți imagina, probabil, cât de departe a mers fizica din 1905 :), când Einstein a formulat doar principiile teoriei relației. . Există o mulțime de aspecte complet neașteptate în toate acestea, iar dacă sunt neglijate, este ușor să absorbi senzații. Experimentatorii nu au supt nimic, aparent, dar este caracteristic doar că nici ei și nici oamenii de știință care se ocupă de aceste probleme nu scot niciun plâns - pur și simplu au înregistrat un rezultat și acum se oferă să-l verifice și fie să-l infirme, fie să confirme. aceasta, iar „confirma” nu înseamnă încă că teoria relativității ar trebui corectată, deoarece pot exista o varietate de explicații ale acestor date în condițiile modelului existent.
De exemplu, imaginați-vă - o anumită particulă este atât de dispersată încât viteza ei este aproape egală cu viteza luminii - ei bine, foarte aproape. în plus, dacă coordonatele sale sunt suficient de slab incerte, atunci, conform principiului de incertitudine Heisenberg, incertitudinea vitezei sale devine astfel încât există o probabilitate diferită de zero ca particula să se miște mai repede decât viteza luminii. Acesta este un paradox cunoscut, din care rezultă, în special, ipoteza existenței antimateriei, care, în cele din urmă, explică totul perfect în cadrul modelului existent.
Ei bine, amintiți-vă un astfel de lucru nenorocit precum vidul Casimir - vidul nu este un vid, este o regiune a spațiului care plin de nenumărate particule virtuale care se nasc și mor. Se numesc virtuale pentru că se nasc și se anihilează mai repede decât poți detecta, pentru a remedia încălcarea legilor de conservare. Cu toate acestea, cu anumite experimente mentale, este posibil, așa cum ar fi, să „împingeți în afară” perechi de particule virtuale, iar acestea nu se pot prăbuși. În plus, dacă luăm o dimensiune excepțional de mică a unei regiuni a spațiului, atunci doar o particulă va apărea în ea, iar a doua va fi de cealaltă parte a „peretelui”. Efectul Casimir a fost deja dovedit experimental, dar studiul său rămâne practic neschimbat datorită faptului că este extrem de dificil să se efectueze experimente în regiuni atât de mici ale spațiului.
Nu vorbesc de teoria tahionilor, care poate fi apelată cu ușurință și la susținerea teoriei relativității (dacă se adaugă pentru a explica transformările misterioase ale neutrinilor de la un tip la altul și posibila viteză a luminii).
În general, există atât de multe detalii încât este imposibil să păstrezi intactă teoria relativității. Dar unele dintre interpretările posibile, totuși, pot duce în mod semnificativ fizica înainte.

0 0

Ceea ce încă nu îmi este clar: din ceea ce am citit și văzut, rezultă că oamenii de știință au lansat un fascicul de neutrini la o distanță de 700 km către un dispozitiv de înregistrare.. Dar pământul este în mod constant, în fiecare secundă, străpuns de ulioane de neutrini care nu nu interactioneaza cu materia. Cum au stabilit că era neutrinul „lor” înregistrat pe înregistrator și nu unul care a sosit din spațiul cosmic?