تصور می‌کنید اگر می‌توانستیم با سفینه‌ای سریع‌تر از سرعت نور حرکت کنیم، دنیا را چطور می‌دیدیم؟ بسط نسبیت خاص با سه بعد زمانی را با یک بعد فضایی واحد

0

در فیلم‌های علمی تخیلی زیادی سفر با سرعت سریع‌تر از سرعت نور نشان داده شده. اما آیا اگر سرعت سریع‌تر از نور از نظر فیزیکی ممکن نیست، دست‌کم این مناظر می‌توانند درست باشند؟

هیچ چیز نمی‌تواند سریعتر از نور حرکت کند. این یک قانون فیزیک است که در تار و پود نظریه نسبیت خاص اینشتین تنیده شده . هر چه چیزی سریعتر حرکت کند، گویی زمان برایش متوقف و منجمد شده است.

اگر با سرعت بیشتر از نور حرکت کنیم، با مفهوم معکوس شدن زمان باید روبرو بشویم که کل نظم قابل درک را به هم می‌ریزد.

اما محققان دانشگاه ورشو در لهستان و دانشگاه ملی سنگاپور اکنون محدودیت‌های نسبیت را برای دستیابی به سیستمی جدید به چالش طلبیده‌اند.

چیزی که آن‌ها به آن دست یافته‌اند، “بسط نسبیت خاص” است که سه بعد زمانی را با یک بعد فضایی واحد (“۱+۳ فضا-زمان”) ترکیب می‌کند (در مقابل سه بعد مکانی و یک بعد زمانی که همه به آن عادت داریم.)

این مطالعه جدید به جای ایجاد تناقضات منطقی بزرگ، شواهد بیشتری را برای تأیید این ایده اضافه می‌کند که اشیاء ممکن است بتوانند سریعتر از نور حرکت کنند بدون اینکه قوانین فعلی فیزیک ما را کاملاً زیر پا بگذارند.

این مطالعه جدید مبتنی بر کار قبلی برخی از همان محققان است که معتقدند پرسپکتیو‌های ابرشورایی می‌توانند به پیوند مکانیک کوانتومی با نظریه نسبیت خاص انیشتین کمک کنند، یعنی دو شاخه از فیزیک که در حال حاضر نمی‌توان آن‌ها را در یک نظریه فراگیر که گرانش را توصیف می‌کند تطبیق داد.

ذرات را دیگر نمی‌توان به‌عنوان اجسام نقطه‌مانند تحت این چارچوب مدل‌سازی کرد. در عوض، برای درک آنچه که ناظران ممکن است ببینند و اینکه چگونه یک ذره ابر نوری ممکن است رفتار کند، باید به انواع نظریه‌های میدانی  زیربنای فیزیک کوانتومی پرداخت.

بر اساس این مدل جدید، اجسام ابر نور مانند ذره‌ای هستند که مانند یک حباب در فضا منبسط می‌شوند که بی‌شباهت به موج در یک میدان نیست. از سوی دیگر، جسم پرسرعت چندین جدول زمانی متفاوت را «تجربه» خواهد کرد.

با این حال، سرعت نور در خلاء حتی برای ناظرانی که سریع‌تر از آن حرکت می‌کنند ثابت می‌ماند، که یکی از اصول اساسی انیشتین را حفظ می‌کند.

این تعریف جدید فرضیه انیشتین در مورد ثبات سرعت نور در خلاء را حتی برای ناظران ابرشورایی حفظ می‌کند.

با این حال، محققان اذعان دارند که تغییر به یک مدل فضا-زمان ۱+۳ برخی از سؤالات جدید را ایجاد می‌کند. آن‌ها پیشنهاد می‌کنند که گسترش نظریه نسبیت خاص برای ترکیب قالب‌های مرجع سریعتر از نور مورد نیاز است.

ممکن است نیاز به ترکیبی از مفاهیم نسبیت خاص، مکانیک کوانتومی، و نظریه میدان کلاسیک (که هدف آن پیش‌بینی چگونگی تعامل میدان‌های فیزیکی با یکدیگر است)، پیدا شود.

اگر حق با فیزیکدانان باشد، ذرات کیهان همگی دارای خواص خارق العاده‌ای در نسبیت خاص گسترده خواهند بود.

یکی از سؤالات مطرح شده توسط این تحقیق این است که آیا ما هرگز قادر به مشاهده این رفتار گسترده خواهیم بود یا نه اما پاسخ به آن به زمان بسیار بیشتری و دانشمندان بسیار بیشتری نیاز دارد.

کریستوف تورزینسکی می‌گوید ما امیدواریم که نتایج خود را برای درک بهتر پدیده شکست تقارن خود به خودی مرتبط با جرم ذره هیگز و سایر ذرات در مدل استاندارد، به ویژه در کیهان اولیه، به کار ببریم.

این تحقیق در Classical and Quantum Gravity منتشر شده.

 

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.