ScienceAlert: Studie ukazuje, jak by vesmír vypadal, kdybyste prolomili rychlost světla, Strange: ScienceAlert

Nic nemůže být rychlejší než světlo. Je to fyzikální pravidlo vetkané do struktury Einsteinovy ​​teorie speciální relativity. Čím rychleji něco jde, tím blíže je perspektiva zmrazená času zastavení.

Jděte rychleji a narazíte na problémy se zpětným chodem času, zahráváte si s představami o příčinných souvislostech.

Ale vědci z Varšavské univerzity v Polsku a Národní univerzity v Singapuru nyní posunuli hranice relativity, aby přišli se systémem, který neodporuje současné fyzice a může ukázat cestu k novým teoriím.

To, s čím přišli, je „rozšíření speciální teorie relativity„který kombinuje tři dimenze času a jednu dimenzi prostoru („1 + 3 časoprostor“), na rozdíl od tří prostorových dimenzí a jedné časové dimenze, na které jsme všichni zvyklí.

Spíše než aby vytvářela nějaké velké logické rozpory, tato nová studie přidává další důkazy na podporu myšlenky, že objekty se mohou pohybovat rychleji než světlo, aniž by zcela porušily stávající fyzikální zákony.

„Neexistuje žádný zásadní důvod, proč by tomu neměli být vystaveni pozorovatelé pohybující se ve vztahu k popsaným fyzikálním systémům rychlostí větší než je rychlost světla,“ říká fyzik Andrei Draganz Varšavské univerzity v Polsku.

Tato nová studie je založena na předchozí zaměstnání někteří ze stejných výzkumníků, kteří předpokládají, že ultrasvětelné perspektivy mohou pomoci propojit kvantovou mechaniku s Einsteinovou mechanikou Speciální teorie relativity Dvě odvětví fyziky, které nelze v současné době sloučit do jedné komplexní teorie, která popisuje gravitaci stejným způsobem, jakým vysvětlujeme jiné síly.

Částice již nelze v tomto rámci modelovat jako bodové objekty, jak je tomu ve světské trojrozměrné (plus časové) perspektivě vesmíru.

Místo toho, abychom pochopili, co mohou pozorovatelé vidět a jak se může chovat nadsvětelná částice, musíme se obrátit na druhy teorií pole, které jsou základem kvantové fyziky.

Na základě tohoto nového modelu by ultrasvětelné objekty vypadaly jako částice expandující jako bublina vesmírem – ne nepodobná vlně skrz pole. Na druhou stranu vysokorychlostní tělo zažije několik různých časových os.

Rychlost světla ve vakuu však zůstane konstantní i pro ty pozorovatele, kteří cestují rychleji než ono, což zachovává jeden ze základních Einsteinových principů – princip, na který se dříve myslelo pouze ve vztahu k pozorovatelům, kteří cestují pomaleji než rychlost světla. (jako my všichni).

„Tato nová definice zachovává Einsteinův předpoklad o stálosti rychlosti světla ve vakuu i pro super-pozorovatele.“ říká Dragan.

„Takže náš rozšířený speciální poměr nezní jako zvlášť extravagantní nápad.“

Vědci však uznávají, že přechod na model časoprostoru 1+3 vyvolává některé nové otázky, i když odpovídá na jiné. Naznačují, že je nezbytné rozšířit teorii speciální relativity tak, aby zahrnovala referenční soustavy rychlejší než světlo.

To může zahrnovat půjčku od Kvantová teorie pole: kombinace pojmů ze speciální teorie relativity, kvantové mechaniky a klasické teorie pole (jejíž cílem je předpovědět, jak se fyzikální pole vzájemně ovlivňují).

Pokud mají fyzici pravdu, všechny částice vesmíru by měly v rozšířené speciální relativitě neobvyklé vlastnosti.

Jednou z otázek vznesených výzkumem je, zda budeme schopni pozorovat toto rozšířené chování, nebo ne – ale zodpovězení toho zabere spoustu času a mnoho vědců.

„Abstraktní experimentální objev nové fundamentální částice je úspěchem hodným Nobelovy ceny, kterého lze dosáhnout ve velkém výzkumném týmu za použití nejnovějších experimentálních technik,“ říká fyzik Krzysztof Torzynskiz Varšavské univerzity.

„Doufáme však, že použijeme naše výsledky k lepšímu pochopení fenoménu spontánního narušení symetrie spojeného s hmotností Higgsovy částice a dalších částic v standardní formazejména v raném vesmíru.

Výzkum publikovaný v Klasická a kvantitativní gravitace.