Исследование показывает, как выглядела бы Вселенная, если бы вы превысили скорость света, и это странно
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 подходит к своей перспективе замирания времени.
Если двигаться еще быстрее, вы столкнетесь с проблемами обращения времени вспять, искажая представления о причинно-следственных связях.
Но исследователи из Варшавского университета в Польше и Национального университета Сингапура раздвинули границы теории относительности, чтобы создать систему, не противоречащую существующей физике, и даже способную указать путь к новым теориям.
Они придумали «расширение специальной теории относительности», которое объединяет три временных измерения с одним пространственным («1+3 пространство-время»), в отличие от трех пространственных измерений. и одно временное измерение, к которому 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 без полностью нарушая наши нынешние законы физики.
«Нет фундаментальной причины, по которой наблюдатели, движущиеся в Отношение к описанным физическим системам со скоростями, превышающими скорость света, не должно подпадать под его действие», — говорит физик Анджей Драган из Варшавского университета в Польше.
Это новое исследование основано на предыдущей работе некоторые из тех же исследователей, которые утверждают, что сверхсветовые перспективы могут помочь связать квантовую механику со специальной теорией относительности Эйнштейна — двумя разделами физики, которые в настоящее время не могут быть согласованы в единую всеобъемлющую теорию, описывающую гравитацию так же, как мы объясняем другие силы. .
В этой структуре частицы больше нельзя моделировать как точечные объекты, как мы могли бы в более приземленной трехмерной (плюс временной) перспективе Вселенной.
Вместо этого Чтобы понять, что могут видеть наблюдатели и как может вести себя сверхсветовая частица, нам нужно обратиться к теориям поля, лежащим в основе квантовой физики.
Основываясь на этой новой модели, сверхсветовые объекты будут выглядеть как частица расширяется как пузырь через пространство — мало чем отличается от волны через поле. С другой стороны, высокоскоростной объект будет «испытывать» несколько разных временных линий.
Даже в этом случае скорость света в вакууме останется постоянной даже для тех наблюдателей, которые движутся быстрее, чем она, 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 скорость света в вакууме даже для сверхсветовых наблюдателей», — говорит Драган.
«Поэтому наша расширенная специальная теория относительности не кажется особенно экстравагантной идеей».
Однако исследователи признать, 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 классическая теория поля (которая направлена на предсказание того, как физические поля будут взаимодействовать друг с другом).
Если физики правы, все частицы Вселенной будут обладать экстраординарными свойствами в расширенной специальной теории относительности.
Один из вопросов, поднятых в ходе исследования, заключается в том, сможем ли мы когда-либо наблюдать такое расширенное поведение, но для ответа на него потребуется гораздо больше времени и гораздо больше ученых.
«Простое 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 подать наши результаты помогут лучше понять явление спонтанного нарушения симметрии, связанное с массой частицы Хиггса и других частиц в Стандартной модели, особенно в ранней Вселенной».
Исследование опубликовано в Classical и квантовая гравитация.
