اگر با بیش از سرعت نور حرکت کنیم، جهان بسیار عجیب می‌شود!
هیچ چیز نمی تواند سریعتر از نور حرکت کند. این یک قانون فیزیک است که در تار و پود نظریه نسبیت خاص اینشتین تنیده شده است. هر چه چیزی سریعتر پیش برود، به چشم انداز خود از انجماد زمان تا توقف نزدیکتر می شود.
اگر سرعت بیشتری پیش حرکت کنید، با مسئله معکوس شدن زمان مواجه می شوید که مفاهیم علیت را به هم می زند.
اما در مطالعه‌ای که اواخر سال گذشته منتشر شد، دانشمندان محدودیت‌های نسبیت را برای دستیابی به سیستمی تحت فشار گذاشتند که با فیزیک موجود تضاد نداشته باشد و حتی ممکن است راه را برای تئوری‌های جدید نشان دهد.
محققان – از دانشگاه ورشو در لهستان و دانشگاه ملی سنگاپور – یک “بسط نسبیت خاص” را توسعه دادند که سه بعد زمانی را با یک بعد فضایی واحد (“1+3 فضا-زمان”) ترکیب می‌کند. سه بعد فضایی و یک بعد زمانی که همه ما به آن عادت کرده ایم.
این مطالعه به جای ایجاد هر گونه تناقضات منطقی عمده، شواهد بیشتری را برای تأیید این ایده اضافه می کند که اشیاء می توانند سریعتر از نور حرکت کنند بدون اینکه قوانین فعلی فیزیک ما را کاملاً زیر پا بگذارند.
آندره دراگان، فیزیکدان از دانشگاه ورشو در لهستان، گفت: «هیچ دلیل اساسی وجود ندارد که چرا ناظرانی که در ارتباط با سیستم‌های فیزیکی توصیف‌شده با سرعت‌های بیشتر از سرعت نور حرکت می‌کنند، تحت تأثیر آن قرار نگیرند».
این مطالعه بر اساس کار قبلی برخی از همان محققان است که نشان می‌دهد دیدگاه‌های ابرشورایی می‌تواند به پیوند مکانیک کوانتومی با نظریه نسبیت خاص انیشتین کمک کند – دو شاخه از فیزیک که در حال حاضر نمی‌توان آنها را در یک نظریه فراگیر جمع کرد که گرانش را در یک نظریه توصیف کند. روشی که ما نیروهای دیگر را توضیح می دهیم.
ذرات را دیگر نمی‌توان به‌عنوان اجسام نقطه‌مانند تحت این چارچوب مدل‌سازی کرد، همانطور که ممکن است در منظر سه‌بعدی‌تر (به اضافه زمان) جهان.
در عوض، برای درک آنچه که ناظران ممکن است ببینند و چگونه یک ذره ابر نوری ممکن است رفتار کند، باید به انواع نظریه‌های میدانی بپردازیم که زیربنای فیزیک کوانتومی هستند.
بر اساس این مدل، اجسام ابر نور مانند ذره ای به نظر می رسند که مانند یک حباب در فضا منبسط می شود – نه بی شباهت به موجی که در یک میدان می گذرد. 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 – اصلی که قبلاً فقط در رابطه با ناظرانی که از سرعت نور کمتر می‌رفتند فکر می‌کردند. (مثل همه ما).
دراگان گفت: «این تعریف جدید فرضیه انیشتین را مبنی بر ثبات سرعت نور در خلاء حتی برای ناظران ابرشورایی حفظ می‌کند».
“بنابراین، نسبیت خاص گسترده ما ایده ای عجیب و غریب به نظر نمی رسد.”
با این حال، محققان اذعان دارند که تغییر به یک مدل فضا-زمان 1+3 برخی از سوالات جدید را ایجاد می کند، حتی در حالی که به سایرین پاسخ می دهد. آنها پیشنهاد می کنند که گسترش نظریه نسبیت خاص برای ترکیب فریم های مرجع سریعتر از نور مورد نیاز است.
این ممکن است مستلزم وام گرفتن از نظریه میدان کوانتومی باشد: ترکیبی از مفاهیم نسبیت خاص، مکانیک کوانتومی، و نظریه میدان کلاسیک (که هدف آن پیش‌بینی چگونگی تعامل میدان‌های فیزیکی با یکدیگر است).
اگر حق با فیزیکدانان باشد، ذرات کیهان همگی دارای خواص خارق العاده ای در نسبیت خاص گسترده خواهند بود.
یکی از سوالات 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، فیزیکدان از دانشگاه ورشو، گفت: «کشف آزمایشی صرف یک ذره بنیادی جدید، شاهکاری شایسته جایزه نوبل است و در یک تیم تحقیقاتی بزرگ با استفاده از آخرین تکنیک‌های آزمایشی قابل انجام است.
با این حال، 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.
این نوشته‌ها را هم بخوانید
