[ad_1]
Как бы увидели наш мир наблюдатели, движущиеся быстрее скорости света в вакууме? Такая картина явно отличалась бы от того, с чем мы сталкиваемся каждый день.
Мы должны ожидать увидеть не только явления, которые происходят спонтанно, без детерминированной причины, но и частицы, путешествующие одновременно по нескольким путям, — утверждают теоретики из университетов Варшавы и Оксфорда. Также само понятие времени было бы полностью преобразовано — сверхсветовой мир должен был бы характеризоваться тремя временными измерениями и одним пространственным измерением и должен был быть описан на знакомом языке теории поля. Выходит, что наличие таких сверхсветовых наблюдателей не приводит ни к чему логически противоречивому, более того, вполне возможно, что сверхсветовые объекты действительно существуют.
В начале 20 века Альберт Эйнштейн полностью изменил наше восприятие времени и пространства. Трехмерное пространство обрело четвертое измерение – время, и понятия времени и пространства, до сих пор раздельные, стали трактоваться как единое целое. – В специальной теории относительности, сформулированной в 1905 году Альбертом Эйнштейном, время и пространство различаются только знаком в некоторых уравнениях, – поясняет проф. Анджей Драган, физик с физического факультета Варшавского университета и Центра квантовых технологий Национального университета Сингапура. Эйнштейн основывал свою специальную теорию относительности на двух предположениях – принципе относительности Галилея и постоянстве скорости света. Как утверждает Анджей Драган, решающим является первый принцип, который предполагает, что в каждой инерциальной системе действуют одни и те же законы физики и все инерциальные наблюдатели равны. – Как правило, этот принцип применяется к наблюдателям, которые движутся друг относительно друга со скоростью меньше скорости света (с). Однако нет фундаментальной причины, по которой наблюдатели, движущиеся по отношению к описываемым физическим системам со скоростями большими, чем скорость света, не должны ей подчиняться, рассуждает Драган.
Что произойдет, если мы предположим — по крайней мере теоретически — что мир можно наблюдать из сверхсветовых систем отсчета? Есть шанс, что это позволит включить основные принципы квантовой механики в специальную теорию относительности. Эта революционная гипотеза проф. Анджей Драган и проф. Артур Экерт из Оксфордского университета представил впервые в статье «Квантовый принцип относительности», опубликованной два года назад в «Новом журнале физики». Там они рассмотрели упрощенный случай обоих семейств наблюдателей в пространстве-времени, состоящем из двух измерений: одного пространственного и одного временного. В своей последней публикации «Относительность сверхсветовых наблюдателей в пространстве-времени 1 + 3» группа из 5 физиков делает еще один шаг — представляет выводы о полном четырехмерном пространстве-времени. Авторы исходят из концепции пространства-времени, соответствующего нашей физической реальности: с тремя пространственными измерениями и одним временным измерением. Однако с точки зрения сверхсветового наблюдателя только одно измерение этого мира сохраняет пространственный характер, то, по которому могут двигаться частицы. – Остальные три измерения – это измерения времени», – объясняет проф. Анджей Драган. – С точки зрения такого наблюдателя частица «стареет» независимо в каждое из трех времен. Но с нашей точки зрения — освещенных едоков хлеба — это выглядит как одновременное движение во всех направлениях пространства, то есть распространение квантово-механической сферической волны, связанной с частицей, — комментирует проф. Кшиштоф Туржинский, соавтор статьи.
Это, как поясняет проф. Анджей Драган, в соответствии с сформулированным еще в 18 веке принципом Гюйгенса, согласно которому каждая точка, достигаемая волной, становится источником новой сферической волны. Первоначально этот принцип применялся только к световой волне, но квантовая механика распространила его на все другие формы материи.
Как доказывают авторы публикации, включение в описание сверхсветовых наблюдателей требует создания нового определения скорости и кинематики. – Это новое определение сохраняет постулат Эйнштейна о постоянстве скорости света в вакууме даже для сверхсветовых наблюдателей, – доказывают авторы статьи. — Поэтому наша расширенная специальная теория относительности не кажется особенно экстравагантной идеей, — добавляет Драган.
Как меняется описание мира, в которое мы вводим сверхсветовых наблюдателей? После учета сверхсветовых решений мир становится недетерминированным, частицы — а не по одной — начинают двигаться сразу по множеству траекторий, в соответствии с квантовым принципом суперпозиции. — Для сверхсветового наблюдателя классическая ньютоновская точечная частица перестает иметь смысл, и поле становится единственной величиной, которую можно использовать для описания физического мира, — отмечает Анджей Драган. «До недавнего времени считалось, что постулаты, лежащие в основе квантовой теории, фундаментальны и не могут быть выведены из чего-то более фундаментального. В этой работе мы показали, что обоснование квантовой теории с помощью расширенной теории относительности может быть естественным образом обобщено на пространство-время 1 + 3 и такое расширение приводит к выводам, постулируемым квантовой теорией поля», — пишут авторы публикации.
Таким образом, все частицы кажутся необыкновенными — квантовыми! – свойства в расширенной специальной теории относительности. Это работает наоборот? Можем ли мы обнаружить обычные для сверхсветовых наблюдателей частицы, т.е. частицы, движущиеся относительно нас со сверхсветовыми скоростями? «Это не так просто, — говорит проф. Кшиштоф Туржинский. — Простое экспериментальное открытие новой фундаментальной частицы — это подвиг, достойный Нобелевской премии и выполнимый в большой исследовательской группе с использованием новейших экспериментальных методов. 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. Анджей Драган добавляет, что ключевым компонентом любого механизма спонтанного нарушения симметрии является тахионное поле. Представляется, что сверхсветовые явления могут играть ключевую роль в механизме Хиггса.
Факультет физики Варшавского университета. Физика и астрономия в Варшавском университете появились в 1816 году в составе тогдашнего философского факультета. В 1825 году была основана Астрономическая обсерватория. В настоящее время физический факультет Варшавского университета состоит из следующих институтов: Экспериментальной физики, Теоретической физики, Геофизики, Кафедры математических методов в физике и Астрономической обсерватории. Исследования охватывают практически все области современной физики в масштабах от квантовых до космологических. Научно-педагогический состав факультета насчитывает более 200 академических преподавателей, 81 из которых являются профессорами. На физическом факультете Варшавского университета обучается около 1000 студентов и более 170 докторантов.
[ad_2]
Source