Ничто не может двигаться быстрее света. Это правило физики вплетено в саму ткань специальной теории относительности Эйнштейна. Чем быстрее что-то движется, тем ближе оно становится к своей перспективе замирания времени.
Идите еще быстрее, и вы столкнетесь с проблемами обращения времени, искажая представления о причинно-следственных связях.
Но исследователи из Варшавского университета в Польше и Национального университета Сингапура раздвинули границы теории относительности, чтобы создать систему, которая не противоречит существующей физике и может даже указать путь к новым теориям.
То, что они придумали, — это «расширение специальной теории относительности», которое объединяет три временных измерения с одним пространственным («1+3 пространство-время»), в отличие от трех пространственных измерений и одного временного измерения, которые мы все привыкли.
Вместо того, чтобы создавать какие-либо серьезные логические несоответствия, это новое исследование добавляет больше доказательств, подтверждающих идею о том, что объекты вполне могут двигаться быстрее света, не нарушая полностью наши текущие законы физики.
«Нет фундаментальной причины, по которой наблюдатели, движущиеся по отношению к описываемым физическим системам со скоростями, превышающими скорость света, не должны ей подчиняться», — говорит физик Анджей Драган из Варшавского университета в Польше.
Это новое исследование основано на предыдущей работе некоторых из тех же исследователей, которые утверждают, что сверхсветовые перспективы могут помочь связать квантовую механику со специальной теорией относительности Эйнштейна — двумя ветвями физики, которые в настоящее время не могут быть согласованы в единую всеобъемлющую теорию, описывающую гравитацию. таким же образом мы объясняем другие силы.
Частицы больше не могут быть смоделированы как точечные объекты в рамках этой структуры, как мы могли бы в более приземленной трехмерной (плюс временной) перспективе Вселенной.
Вместо этого, чтобы разобраться в том, что могут видеть наблюдатели и как может вести себя сверхсветовая частица, нам нужно обратиться к тем теориям поля, которые лежат в основе квантовой физики.
Основываясь на этой новой модели, сверхсветовые объекты будут выглядеть как частицы, расширяющиеся в пространстве подобно пузырю — мало чем отличаясь от волны, проходящей через поле. С другой стороны, высокоскоростной объект будет «испытывать» несколько разных временных линий.
Тем не менее, скорость света в вакууме останется постоянной даже для тех наблюдателей, которые движутся быстрее скорости света, что сохраняет один из фундаментальных принципов Эйнштейна — принцип, о котором раньше думали только в отношении наблюдателей, движущихся медленнее скорости света. (как и все мы).
«Это новое определение сохраняет постулат Эйнштейна о постоянстве скорости света в вакууме даже для сверхсветовых наблюдателей», — говорит Драган.
«Поэтому наша расширенная специальная теория относительности не кажется особенно экстравагантной идеей».
Однако исследователи признают, что переход на модель пространства-времени 1+3 действительно поднимает некоторые новые вопросы, хотя и отвечает на другие. Они предполагают, что необходимо расширить специальную теорию относительности, включив в нее системы отсчета со скоростью, превышающей скорость света.
Это вполне может включать заимствование из квантовой теории поля: сочетание концепций специальной теории относительности, квантовой механики и классической теории поля (которая направлена на предсказание того, как физические поля будут взаимодействовать друг с другом).
Если физики правы, то в расширенной специальной теории относительности все частицы Вселенной должны обладать экстраординарными свойствами.
Один из вопросов, поднятых в ходе исследования, заключается в том, сможем ли мы когда-либо наблюдать это расширенное поведение, но для ответа на него потребуется гораздо больше времени и гораздо больше ученых.
«Просто экспериментальное открытие новой фундаментальной частицы — это подвиг, достойный Нобелевской премии и выполнимый большой исследовательской группой с использованием новейших экспериментальных методов», — говорит физик Кшиштоф Туржинский из Варшавского университета.
«Однако мы надеемся применить наши результаты для лучшего понимания явления спонтанного нарушения симметрии, связанного с массой частицы Хиггса и других частиц в Стандартной модели, особенно в ранней Вселенной».
No comments:
Post a Comment