RW Space

Беззаботно скользя по полной пустоте космоса, свет каждую секунду охватывает постоянные 299 792 458 метров. Ни больше, ни меньше.

Все меняется, когда волна электромагнетизма вынуждена преодолевать электромагнитные поля, окружающие частицы материи. Проходя через эту трясину, общая скорость света может замедлиться до относительного замедления.

Мы видим это явление в искривлении света при его прохождении через стакан с водой или даже в ослепительном разделении волн в воде. радуга.

Хотя физики могут описать эту задержку, используя уравнения света и электромагнетизма XIX века, им еще предстоит адекватно отразить резкое изменение скорости света между различными средами в мерах физических волн.

>Трио физиков из Университета Тампере предложили потенциальное решение этой проблемы, но не раньше, чем переосмыслили некоторые довольно фундаментальные принципы движения световой волны во времени и одном измерении пространства.

«По сути, я нашел очень изящный способ вывести стандартное волновое уравнение в измерениях 1+1», — говорит первый автор исследования Матиас Койвурова, сейчас работающий в Университете Восточной Финляндии.

«Единственное предположение Мне нужно было, чтобы скорость волны была постоянной.Тогда я подумал: а что, если она не всегда постоянна? Это оказался действительно хороший вопрос».

Скорость света – или c, если использовать ее сокращение – является универсальным пределом для передачи информации в вакууме. Хотя материя может эффективно замедлять скорость частицы в целом, В этом путешествии специальная теория относительности утверждает, что это фундаментальное свойство не может по-настоящему измениться.

Однако иногда физика требует случайного полета фантазии, чтобы исследовать новые области. Поэтому Койвурова вместе со своими коллегами Чарльзом Робсоном и Марко Орниготти , оставим в стороне эту неудобную истину и рассмотрим последствия стандартного волнового уравнения, в котором произвольная световая волна может ускоряться.

Поначалу их решение не имело особого смысла. И только когда они добавили постоянная скорость возвращается в качестве системы отсчета, части которой соединяются вместе.

Отправьте космический корабль в глубины космоса на скорости, и его пассажиры будут ощущать время и расстояние иначе, чем наблюдатели, наблюдающие за их путешествием издалека. Этот контраст возник благодаря теории относительности, которая снова и снова успешно проверялась во всех масштабах.

Сопоставляя ускоряющуюся волну с постоянной скоростью света, мы обнаруживаем странные эффекты нового решения команды. Стандартное волновое уравнение выглядело точно так же, как и те, что навязываются теорией относительности. Их реализация имела глубокие последствия для дебатов о том, увеличивается или уменьшается импульс световой волны при переходе в новую среду.

«То, что мы показали, — это то, что с точки зрения волны , с ее импульсом ничего не происходит. Другими словами, импульс волны сохраняется», — говорит Койвурова.

Неважно, что это за волна, будь то в электромагнитном поле, рябь на пруду, или вибрация струны, меры относительности и сохранения импульса должны быть учтены в уравнении, когда они набирают скорость. Это обобщение должно было иметь еще одно весьма примечательное, хотя и немного разочаровывающее последствие.

Будь то наши бесстрашные космические путешественники, приближающиеся к Альфе Центавра со скоростью, составляющей долю скорости света, или их скорбящая семья, медленно стареющая на Земле, каждые из соответствующих часов отсчитывают время, которое считается собственным. Эти два времени могут не совпадать по поводу продолжительности секунды, но каждое из них является надежным показателем течения лет внутри своей собственной системы отсчета.

Если все волны также испытывают надлежащую заботу о времени относительности, утверждают физики. , любая физика, управляемая волнами, должна иметь строгую временную направленность. Такое, которое нельзя просто повернуть вспять для какой-либо одной части.

До сих пор уравнения были решены только для одного измерения пространства (и времени). Также необходимо будет провести эксперименты, чтобы увидеть, верна ли эта точка зрения на волны.

Если это так, то наше коллективное путешествие по Вселенной действительно является улицей с односторонним движением.

Это исследование было опубликовано в журнале Optica.