ScienceAlert: Проучване показва как би изглеждала Вселената, ако нарушите скоростта на светлината, странно: ScienceAlert

Нищо не може да върви по-бързо от светлината. Това е физично правило, вплетено в тъканта на специалната теория на относителността на Айнщайн. Колкото по-бързо върви нещо, толкова по-близо е замръзналата във времето перспектива до застой.

Вървете по-бързо и ще се сблъскате с проблеми с обръщането на времето, бъркотия с понятията за причинно-следствена връзка.

Но изследователи от Варшавския университет в Полша и Националния университет в Сингапур вече разшириха границите на относителността, за да създадат система, която не противоречи на текущата физика и може да посочи пътя към нови теории.

Това, което са измислили, е „разширение специална теория на относителността„който съчетава три измерения на времето и едно измерение на пространството („1 + 3 пространство-време“), за разлика от трите пространствени измерения и едно времево измерение, с които всички сме свикнали.

Вместо да създава големи логически противоречия, това ново проучване добавя повече доказателства в подкрепа на идеята, че обектите могат да се движат по-бързо от светлината, без напълно да нарушават съществуващите закони на физиката.

„Няма фундаментална причина, поради която наблюдателите, движещи се по отношение на описаните физически системи със скорости, по-големи от скоростта на светлината, не трябва да бъдат подложени на това“, казва физикът Андрей Драганот Варшавския университет в Полша.

Това ново проучване се основава на предишна работа от някои от същите изследователи, които твърдят, че ултрасветлинните перспективи могат да помогнат за свързването на квантовата механика с механиката на Айнщайн Специалната теория на относителността Два клона на физиката, които в момента не могат да бъдат съчетани в една цялостна теория, която описва гравитацията по същия начин, по който обясняваме другите сили.

Частиците вече не могат да бъдат моделирани като точковидни обекти в тази рамка, както могат в по-обикновената триизмерна (плюс време) перспектива на Вселената.

Вместо това, за да разберем какво могат да видят наблюдателите и как може да се държи една свръхсветеща частица, трябва да се обърнем към видовете теории на полето, които са в основата на квантовата физика.

Въз основа на този нов модел ултрасветещите обекти биха изглеждали като частица, разширяваща се като балон през пространството – не по-различно от вълна през поле. От друга страна, високоскоростно тяло ще изпита няколко различни времеви мащаба.

Скоростта на светлината във вакуум обаче ще остане постоянна дори за тези наблюдатели, пътуващи по-бързо от нея, което поддържа един от основните принципи на Айнщайн – принцип, за който преди се е смятало само във връзка с наблюдатели, пътуващи по-бавно от скоростта на светлината. (като всички нас).

„Тази нова дефиниция поддържа хипотезата на Айнщайн за постоянството на скоростта на светлината във вакуум дори за супер-наблюдатели,“ Драган казва.

„Така че нашето разширено специално съотношение не звучи като особено екстравагантна идея.“

Изследователите обаче признават, че преминаването към модела пространство-време 1+3 повдига някои нови въпроси, въпреки че отговаря на други. Те предполагат, че е необходимо разширяването на теорията на специалната теория на относителността, за да се включат референтни рамки, по-бързи от светлината.

Това може да включва заемане от Квантова теория на полето: комбинация от концепции от специалната теория на относителността, квантовата механика и класическата теория на полето (която цели да предскаже как физическите полета взаимодействат едно с друго).

Ако физиците са прави, всички частици във Вселената ще имат необичайни свойства в разширената специална теория на относителността.

Един от въпросите, повдигнати от изследването, е дали ще можем или не да наблюдаваме това разширено поведение – но отговорът на това ще отнеме много време и много учени.

„Абстрактното експериментално откритие на нова фундаментална частица е постижение, достойно за Нобелова награда, което може да бъде постигнато в голям изследователски екип, използващ най-новите експериментални техники,“ казва физикът Кшищоф Торжинскиот Варшавския университет.

„Надяваме се обаче да приложим нашите резултати за по-добро разбиране на феномена на спонтанно нарушаване на симетрията, свързан с масата на частицата Хигс и други частици в стандартна формаособено в ранната вселена.

Изследване, публикувано в Класическа и количествена гравитация.