Lehetséges a fénynél gyorsabb mozgás? Lehetőség van a fénysebesség leküzdésére - tudósok.

A relativitáselmélet paradoxonjaival lenyűgöző. Mindannyian tudunk az ikrekről, arról, hogy képesek vagyunk egy hosszú repülőt egy rövid dobozba illeszteni. Ma már minden érettségiző ismeri a választ ezekre a klasszikus talányokra, a fizikustanulók pedig még inkább úgy vélik, hogy a speciális relativitáselméletben nem maradnak titkok előttük.

Minden rendben lenne, ha nem lenne a nyomasztó körülmény - a szuperluminális sebességek lehetetlensége. Nem lehet gyorsabb? gyerekként gondoltam. És talán lehetséges?! Ezért egy Albert Einsteinről elnevezett fekete- vagy fehérmágiára hívlak benneteket, a végén egy expozícióval. Akinek azonban ez nem elég, azoknak készítettem egy rejtvényt is.

UPD: Egy nappal később közzéteszem a határozatot. Sok képlet szöveg, grafikonok a végén.

Az Alpha Centaurihoz

Meghívom Önt, hogy foglaljon helyet csillagközi űrhajónkban, amely az Alpha Centauri felé tart. Az útvonal végpontjától 4 fényév választ el bennünket. Figyelem, beindítjuk a motorokat. Megy! Az utasok kényelme érdekében kapitányunk úgy állította be a tolóerőt, hogy nagyságrendekkel felgyorsuljunk, és érezzük a számunkra ismerős gravitációs erőt a Földön.

Itt már rendesen felgyorsultunk, akár a fénysebesség feléig is. Tegyünk fel egy egyszerűnek tűnő kérdést: milyen sebességgel közelítjük meg az Alpha Centaurit a saját (hajó) vonatkoztatási rendszerünkben. Úgy tűnik, hogy minden egyszerű, ha a Föld és az Alfa Centauri rögzített vonatkoztatási rendszerében egy sebességgel repülünk, akkor a mi szempontunkból a célt sebességgel közelítjük meg.

Aki már érezte a fogást, annak teljesen igaza van. A válasz rossz! Itt tisztázni kell, hogy az Alpha Centauri megközelítési sebessége alatt a hátralévő távolság változását nevezem el, osztva azzal az időtartammal, amely alatt az ilyen változás bekövetkezett. Természetesen mindent az űrhajóhoz kapcsolódó referenciakeretünkben mérünk.

Itt emlékeznünk kell a hosszúság Lorentz-összehúzódására. Hiszen a fénysebesség felére gyorsítva azt fogjuk tapasztalni, hogy mozgásunk iránya mentén a skála összezsugorodott. Hadd emlékeztessem a képletre:

És most, ha fele fénysebességgel mérjük a távolságot a Földtől az Alfa Centauriig, akkor nem kapunk 4 sv-t. év, de csak 3,46 fényév.

Kiderült, hogy csak annak a ténynek köszönhetően, hogy felgyorsultunk, már majdnem 0,54 fényévvel csökkentettük az út végpontjának távolságát. És ha nem csak nagy sebességgel haladunk, hanem gyorsulunk is, akkor a léptéktényezőnek lesz egy deriváltja az időhöz képest, ami tulajdonképpen a megközelítés sebessége és pluszja is.

Így a szokásos, mondhatnám klasszikus sebességünk mellé még egy tagot adunk - a hátralévő út hosszának dinamikus csökkentését, amely akkor és csak akkor következik be, ha nullától eltérő gyorsulás van. Nos, vegyünk egy ceruzát és számoljunk.

És akik lusták követni azokat a számításokat, amelyekkel a spoiler túloldalán találkozom

A csillag aktuális távolsága a hajó kapitányának uralkodója szerint, - az óra a gardróbban, - a sebesség.

Már itt látjuk, hogy az első parciális derivált a sebesség, csak a sebesség mínuszjellel, amint közeledünk az Alpha Centaurihoz. De a második kifejezés maga a fogás, amelyre, gyanítom, nem mindenki gondolt.

Ahhoz, hogy a második tagban megtaláljuk a sebesség időbeli deriváltját, óvatosnak kell lenni, mert mozgó vonatkoztatási rendszerben vagyunk. A legegyszerűbben az ujjakon számítható ki a relativisztikus sebességek összeadási képletéből. Hagyjuk, hogy az adott pillanatban egy sebességgel haladjunk, és egy bizonyos idő elteltével sebességünket -val növeljük. A kapott sebesség a relativitáselmélet képlete szerint lesz

Most tegyük össze (2) és (3), és a (3) származékát kell venni, mert kis lépésekben vesszük figyelembe.

Csodálja meg a végső képletet

Ő bámulatos! Ha az első tagot - sebességet - a fénysebesség korlátozza, akkor a második tagot semmi sem korlátozza! Vegyünk többet, és… a második tag könnyen túllépheti.

Bocsánat, micsoda! egyesek nem hiszik el.
„Igen, igen, így van” – válaszolom. - Lehet több, mint a fénysebesség, több mint két fénysebesség, több mint 10 fénysebesség. Arkhimédészt átfogalmazva azt tudom mondani: "add a megfelelőt, és annyi sebességet biztosítok neked, amennyit csak akarsz."

Na, cseréljük ki a számokat, számokkal mindig érdekesebb. Emlékszünk rá, hogy a kapitány beállította a gyorsulást, és a sebesség már elérte. Aztán azt találjuk, hogy mikor fényév, a megközelítési sebességünk egyenlő lesz a fénysebességgel. Ha fényévekkel helyettesítjük, akkor

Szavakkal: "három egész, a fénysebesség három tizede".

Továbbra is meglepődünk

Nézzük meg közelebbről az (5) képletet. Végül is nem szükséges egy relativistában ülni űrhajó. Mind a sebesség, mind a gyorsulás meglehetősen kicsi lehet. Minden a varázslatról szól. Csak gondolj bele!

Beültem hát a kocsiba és rányomtam a gázt. Van sebességem és gyorsulásom. És ebben a pillanatban garantálhatom, hogy valahol körülbelül száz-két millió fényévvel előttem vannak olyan tárgyak, amelyek a fénynél gyorsabban közelednek felém. Az egyszerűség kedvéért még nem vettem figyelembe a Föld Nap körüli keringési sebességét, illetve a Napnak a Galaxis közepe körüli keringési sebességét. Figyelembe véve őket, tárgyakkal szuperluminális sebesség a közelítések nagyon közeliek lesznek – nem kozmológiai léptékben, hanem valahol Galaxisunk perifériáján.

Kiderül, hogy önkéntelenül, még minimális gyorsításokkal is, például felkelve a székből, részt veszünk a szuperluminális mozgásban.

Még mindig meglepődünk

Nézd meg nagyon-nagyon alaposan az (5) képletet. Ne az Alpha Centaurihoz való közeledés sebességét, hanem a Földről való eltávolítás sebességét derítsük ki. Ha például egy elég nagy, félúton van a célponthoz, azt tapasztalhatjuk, hogy a Föld és az Alfa Centauri is közeledik felénk. A meglepetésből kilábalva persze sejthető, hogy ennek oka a hosszcsökkenés, ami nem csak előre, hanem visszafelé is működik. Az űrhajó fara mögötti tér gyorsabban zsugorodik, mint ahogy elrepülünk a kiindulási ponttól.

Könnyű megérteni egy másik csodálatos hatást. Hiszen érdemes megváltoztatni a gyorsulás irányát, hiszen az (5)-ben szereplő második tag azonnal előjelet vált. Azok. a megközelítési sebesség könnyen lehet nulla vagy akár negatív is. Bár a megszokott sebességünk továbbra is az Alpha Centauri felé fog irányulni.

kitettség

Remélem, eléggé összezavartalak. Hogyan is, azt tanították nekünk, hogy a fény sebessége a maximális! Semmihez sem lehet közelíteni gyorsabb sebesség Sveta! De itt érdemes odafigyelni minden relativisztikus törvényre vonatkozó mondásra. Bármelyik tankönyvben benne van, de úgy tűnik, hogy csak összezavarja a megfogalmazást, pedig benne van minden "só". Ez a mondás azt mondja, hogy a speciális relativitáselmélet posztulátumai "inerciális vonatkoztatási rendszerben" működnek.

Nem inerciális vonatkoztatási rendszerben Einstein semmit sem garantál számunkra. Ez így megy!

Ugyanaz, kicsit részletesebben és kicsit bonyolultabban

Az (5) képlet tartalmazza a távolságot. Amikor egyenlő nullával, pl. amikor megpróbáljuk lokálisan meghatározni a sebességet a közeli objektumokhoz képest, csak az első tag marad meg, ami természetesen nem haladja meg a fénysebességet. Nincs mit. És csak nagy távolságokon, pl. nem lokálisan, szuperluminális sebességet kaphatunk.

Azt kell mondani, hogy általánosságban elmondható, hogy az egymástól távol lévő objektumok relatív sebessége rosszul definiált fogalom. Lapos téridőnk egy gyorsított vonatkoztatási rendszerben görbültnek tűnik. Ez a híres "Einstein-lift", amely megfelel a gravitációs mezőnek. És helyes, ha két vektormennyiséget egy görbe térben hasonlítunk össze, ha azok ugyanabban a pontban vannak (a megfelelő vektorköteg azonos érintőterében).

Ha a szuperluminális sebesség paradoxonunkról beszélünk, másképpen is lehet vitatkozni, mondhatnám integráltan. Hiszen az Alpha Centaurihoz vezető relativisztikus utazás az űrhajós saját órái szerint jóval kevesebb, mint 4 év, ezért a kezdeti távolságot elosztva az eltöltött idővel saját ideje, a fénysebességnél nagyobb effektív sebességet kapunk. Valójában ez az ikrek azonos paradoxona. Aki jól érzi magát, az így megértheti a szuperluminális mozgást.

Ez az egész lényeg. A kapitányod nyilvánvaló.

És végül kitaláltam egy házi feladatot vagy egy vázlatot, amelyet megbeszélhettek a megjegyzésekben.

feladat

A földlakók és az alfa-kentaurok úgy döntöttek, hogy delegációt cserélnek. űrhajót indítottak a Földről sebességgel. Ugyanebben az időben egy idegen repülő csészealj indult el Alpha Centauriból ugyanolyan sebességgel.

Mekkora a távolság a hajók között a földiek hajójának viszonyítási rendszerében az indítás pillanatában, amikor a Föld, illetve az Alpha Centauri közelében voltak? Írd meg a válaszodat a megjegyzésekben.

UPD: Megoldás

Tehát a probléma megoldása. Nézzük először minőségileg.

Állapodjunk meg, hogy az Alfa, a Föld, a rakéta és a csészealj órái szinkronban vannak (ez előre megtörtént), és mind a négy órában 12:00-kor volt a rajt.

Tekintsük a téridőt grafikusan nyugalmi koordinátákban. A Föld nullán van, az Alfa a tengely mentén egy távolságra van. Az Alpha Centauri világvonal láthatóan egyenesen felfelé halad. A lemez világvonala balra dől, mert egy pontból kirepült a Föld irányába.

Most ezen a grafikonon hozzáadjuk a Földről indított rakéta referenciarendszerének koordinátatengelyeit. Mint tudják, a koordinátarendszer (SC) ilyen transzformációját boost-nak nevezik. Ebben az esetben a tengelyek szimmetrikusan megdöntve vannak az átlós vonal körül, amely a fénysugarat mutatja.

Azt hiszem, ezen a ponton már mindent megértett. Nézd, a tengely különböző pontokon metszi az Alfa és a repülő csészealj világvonalait. Mi történt?

Elképesztő dolog. A kilövés előtt a rakéta szempontjából a csészealj és az Alpha egy ponton volt, majd a sebesség felvétele után kiderül, hogy mozgó SC-ben a rakéta és a csészealj kilövése nem egyidejű. . A csészealj, ahogy hirtelen kiderül, korábban indult, és sikerült egy kicsit közelebb kerülnie hozzánk. Ezért most 12:00:01-kor a rakéták már közelebb vannak a csészealjhoz, mint az Alfához.

És ha a rakéta még jobban felgyorsul, akkor „ugrik” a következő SC-re, ahol a csészealj még közelebb van. Sőt, a csészealj ilyen közelítése csak a hosszirányú skála gyorsulása és dinamikus tömörítése miatt következik be (ami tulajdonképpen az egész bejegyzésem), és nem a rakéta térben való előrehaladása miatt, mert a rakétának valójában még mindig nem volt ideje repülni. Ez a lemezközelítés pontosan az (5) képlet második tagja.

Nos, többek között figyelembe kell vennünk a távolság szokásos Lorentzi-összehúzódását. Azonnal megmondom a választ, hogy a rakéta és a csészealj sebességével minden távolságra

rakéta és Alpha között: 3,46 sv. év (szokásos Lorentz-összehúzódás)
rakéta és csészealj között: 2,76 St. az év ... ja

Akit érdekel, játsszon képletekkel négydimenziós térben

Az ilyen jellegű problémákat kényelmes négydimenziós vektorok segítségével megoldani. Nem kell megijedni tőlük, minden a lineáris algebra leggyakoribb műveleteivel történik. Ráadásul csak egy tengely mentén haladunk, így a négy koordinátából csak kettő marad: és .

Ezután megállapodunk néhány egyszerű jelölésben. Feltételezzük, hogy a fénysebesség egység. Mi, fizikusok mindig ezt tesszük. :) A Planck-állandót és a gravitációs állandót is egységnek szoktuk tekinteni. A lényegen nem változtat, de pokolian megkönnyíti az írást.

Tehát a mindenütt jelenlévő „relativisztikus gyökeret” a rekordok tömörségének gamma-tényezőjével jelöljük, ahol a Föld rakéta sebessége:

Most írjuk be a vektort a komponensekbe:

A felső komponens az idő, az alsó a térbeli koordináta. A hajók egy stacionárius rendszerben egyszerre indulnak, így a vektor felső komponense nulla.

Most keressük meg a mozgó koordináta-rendszerben a pont koordinátáit, pl. . Ehhez használjuk a transzformációt egy mozgó vonatkoztatási rendszerre. Ezt erősítésnek hívják, és nagyon egyszerű megtenni. Bármely vektort meg kell szorozni a boost mátrixszal

Megszorozzuk:

Amint látjuk, ennek a vektornak az időkomponense negatív. Ez azt jelenti , hogy a mozgó rakéta szempontjából a pont a tengely alatt van , azaz . a múltban (ami a fenti ábrán látható).

Keressünk vektort egy rögzített keretben. Az időbeli komponens egy ismeretlen időintervallum, a térbeli komponens pedig az a távolság, amelyet a lemez időben közelít, sebességgel mozogva:

Most ugyanaz a vektor a rendszerben

Keressük a szokásos vektorösszeget

Miért egyenlővé tettem ezt a jobboldali összeget egy ilyen vektorral? Definíció szerint a pont a tengelyen van, tehát az időkomponensnek nullának kell lennie, a térbeli komponensnek pedig a rakéta és a csészealj közötti kívánt távolságnak kell lennie. Innen egy kettős rendszert kapunk egyszerű egyenletek- külön egyenlőségjelet teszünk az időbeli, külön a térbeli összetevők között.

Az első egyenletből meghatározzuk az ismeretlen paramétert, behelyettesítjük a második egyenletbe, és megkapjuk. Hadd hagyjam ki az egyszerű számításokat, és azonnal írjak

Helyettesítve , , kapunk

Melyik nagyobb a fénysebesség vagy a hangsebesség?

A fény sebessége. Példa: először villámlás, majd mennydörgés.
Úgy tűnik, a mi iskoláinkban nem tanítanak fizikát! A LIGHT baba sebessége természetesen nagyobb.
Fény persze
őszintén, nem tudom a helyes választ, de ha logikusabbnak tartod, hogy a fénysebesség nagyobb.
Kopogási sebesség. Az egyik végén fingott, a másikon már azt mondják, hogy elbaszta.
a fénysebesség. mert zivatarban először villámlást látunk, csak azután hallunk mennydörgést
hangsebesség (vákuumban)
és így a fénysebesség... a naptól hozzánk a fény 8 perc alatt ér el
Sveta
Egy hajnali napsugár 17 másodperc alatt teszi meg a Föld távolságát, a hangsebesség pedig 300 km/s, szóval számolj
Ahogy szeretné
teknősök....
Sveta...
Pl ha zivatar van... villám volt először, aztán mennydörgés követte.. Hát nekem így magyarázták...: ^^
Erre van egy vicc - bekapcsolod a tévét - először a hang jelenik meg, aztán a kép.
(Aki fentebb válaszolt, valószínűleg nem is hallotta)
A földi légkörben természetesen a fénysebesség nagyobb, mint a hangsebesség.
De általánosságban elmondható, hogy mindkét mennyiség attól a közegtől függ, amelyben a hullámok terjednek - az első esetben elektromágneses, a második esetben pedig a részecskekompressziós hullámoktól (akusztikus).
Tehát - bizonyos környezetben a fény sokkal lassabban terjedhet, mint vákuumban vagy levegőben. És egyes anyagokban a hang sokkal gyorsabban terjed, mint a levegőben.
Előfordul, hogy a részecskék a fénysebességnél nagyobb sebességgel terjednek a közegben. És mégis sugároznak. (Vavilov-Cserenkov-effektus) . De a hanghullámokról elemi részecskékáh, nem szokták mondani...
Egyelőre nem sikerült olyan anyagról információt találnom, amelyben a hangsebesség meghaladná a fénysebességet, de arról nincs információ, hogy ez elméletileg lehetetlen lenne.
Tehát általában a fénysebesség nagyobb, de lehet, hogy vannak nagyon konkrét kivételek ez alól.
A fénysebesség, egy banális példa a zivatar: először villámlik, majd mennydörgés.
Medve nevetési sebesség.
fénysebesség
Nos, azt hiszem, nincs értelme egy banális választ 100. alkalommal megismételni, de szeretném kifejezni tiszteletemet Alekszandr Korotejev iránt. Amikor elolvastam a válaszodat, eszembe jutott egy példa. A Nap belsejében (a hélium mag zónájában és a sugárzási egyensúly zónájában) az anyag sűrűsége olyan kolosszális, hogy a fény másodpercenként több CENTIMÉTER sebességgel terjed ... Nos, a terjedési sebesség hanghullám tengervízben valamivel kevesebb, mint 1500 m/s ...
Fénysebesség 300 000 000 m/s
hangsebesség levegőben 340 m/s
A fénysebesség milliószor gyorsabb, és ez a legnagyobb sebesség a természetben.
A fény terjedhet vákuumban (levegőtlen térben), de a hangnak közegre van szüksége - minél sűrűbb a közeg, annál gyorsabb a hangsebesség. Így például eső után a hangok jobbak és tisztábban hallhatók. Az ókorban, hogy hallják, milyen messze van az ellenséges sereg, a fülüket a földre tették.
Ha szeretné hallani a közeledő vonat hangját, tegye a fülét a sínekre - mert sűrűbb környezetben a hangsebesség nagyobb
a fénysebesség. Valami történt az emlékezetemmel...
fénysebesség

2017. november 26

A felső sebességhatárt már az iskolások is ismerik: a tömeget és az energiát a híres képlettel összekapcsolva Albert Einstein a 20. század elején rámutatott arra, hogy alapvetően lehetetlen, hogy bármi tömeggel rendelkező dolog gyorsabban mozogjon a térben, mint a vákuumban lévő fénysebesség. . Ez a készítmény azonban már tartalmaz kiskapukat, amelyeket bizonyos fizikai jelenségek és részecskék nagyon képesek megkerülni.

Legalábbis az elméletben létező jelenségek.

Az első kiskapu a „tömeg” szóra vonatkozik: Einstein korlátozásai nem vonatkoznak a tömeg nélküli részecskékre. Nem vonatkoznak bizonyos meglehetősen sűrű közegekre sem, amelyekben a fénysebesség lényegesen kisebb lehet, mint a vákuumban. Végül, elegendő energia alkalmazásával maga a tér is lokálisan deformálható, lehetővé téve a mozgást oly módon, hogy az oldalról szemlélő számára ezen az alakváltozáson kívül a mozgás a fénysebességnél gyorsabban megy végbe.

A fizika ezen „szupergyors” jelenségei és részecskéi közül néhányat rendszeresen rögzítenek és reprodukálnak laboratóriumokban, sőt a gyakorlatban is felhasználják csúcstechnológiás eszközökben és eszközökben. Másokat, elméletileg előre megjósolva, a tudósok még mindig próbálják felfedezni a valóságban, és nagy terveik vannak a harmadikkal: talán egyszer ezek a jelenségek lehetővé teszik számunkra, hogy szabadon mozogjunk az Univerzumban, még a fénysebesség sem korlátozza.

kvantum teleportáció

Egy élőlény teleportálása - jó példa olyan technológia, amely elméletileg megvalósítható, de látszólag soha nem valósítható meg a gyakorlatban. De ha beszélgetünk a teleportációról, vagyis a kis tárgyak, még inkább a részecskék pillanatnyi mozgásáról egyik helyről a másikra, teljesen lehetséges. A feladat egyszerűsítése érdekében kezdjük egy egyszerűvel - a részecskékkel.

Úgy tűnik, olyan eszközökre lesz szükségünk, amelyek (1) teljes mértékben megfigyelik a részecske állapotát, (2) ezt az állapotot a fénysebességnél gyorsabban továbbítják, (3) visszaállítják az eredeti állapotot.

Egy ilyen rendszerben azonban még az első lépés sem hajtható végre maradéktalanul. A Heisenberg-féle bizonytalansági elv leküzdhetetlen korlátokat szab a részecske "páros" paramétereinek mérési pontosságának. Például, minél jobban ismerjük a lendületét, annál rosszabb - a koordináta, és fordítva. azonban fontos jellemzője a kvantumteleportáció az, hogy valójában nem kell mérni a részecskéket, mint ahogy semmit sem kell helyreállítani - elég egy pár összegabalyodott részecskét szerezni.

Például, hogy ilyen összegabalyodott fotonokat készítsünk, meg kell világítanunk egy nemlineáris kristályt lézersugárzás bizonyos hullám. Ekkor a beérkező fotonok egy része két összegabalyodott - megmagyarázhatatlanul összefüggő - részre szakad, így az egyik állapotának bármilyen változása azonnal kihat a másik állapotára. Ez az összefüggés valóban megmagyarázhatatlan: a kvantumösszefonódás mechanizmusai ismeretlenek maradnak, bár magát a jelenséget kimutatták és folyamatosan demonstrálják. De ez egy olyan jelenség, amiben nagyon könnyű összezavarodni - elég hozzátenni, hogy a mérés előtt ezeknek a részecskéknek egyike sem rendelkezik a kívánt tulajdonsággal, miközben bármilyen eredményt is kapunk az első, a mérés állapotának mérésével. a második furcsa módon korrelál az eredményünkkel.

A kvantumteleportáció mechanizmusa, amelyet 1993-ban Charles Bennett és Gilles Brassard javasolt, csak egy további résztvevő hozzáadását teszi szükségessé egy pár összegabalyodott részecskepárhoz – valójában ahhoz, amelyet teleportálni fogunk. A küldőket és a fogadókat Alice-nek és Bobnak szokás hívni, és ezt a hagyományt követjük úgy, hogy mindegyiküknek adunk egy-egy összegabalyodott fotont. Amint jó távolságra vannak egymástól, és Alice úgy dönt, hogy elkezd teleportálni, elveszi a kívánt fotont, és megméri annak állapotát az első összegabalyodott foton állapotával együtt. Ennek a fotonnak a bizonytalan hullámfüggvénye összeomlik, és azonnal reagál Bob második összegabalyodott fotonjára.

Sajnos Bob nem tudja pontosan, hogyan reagál a fotonja Alice fotonjának viselkedésére: ennek megértéséhez meg kell várnia, amíg a lány elküldi méréseinek eredményét hagyományos levélben, nem gyorsabban, mint a fénysebesség. Ezért ilyen csatornán nem lehet információt továbbítani, de tény marad. Egy foton állapotát teleportáltuk. Ahhoz, hogy az emberre költözzünk, csak a technológiát kell skálázni, amely testünk mindössze 7000 billió billió atomjának minden részecskéjét lefedi – azt hiszem, nem vagyunk többen egy örökkévalóságnál ettől az áttöréstől.

A kvantumteleportáció és az összefonódás azonban továbbra is a modern fizika legforróbb témái közé tartozik. Először is azért, mert az ilyen kommunikációs csatornák használata a továbbított adatok feltörhetetlen védelmét ígéri: ahhoz, hogy hozzájussanak, a támadóknak nemcsak Alice Bobnak küldött levelét kell lefoglalniuk, hanem Bob összegabalyodott részecskéihez is hozzá kell férniük, sőt ha sikerül eljutniuk hozzá és méréseket végezni, ez végleg megváltoztatja a foton állapotát és azonnal kiderül.

Vavilov-Cserenkov hatás

A fénysebességnél gyorsabb utazás ezen aspektusa kellemes alkalom arra, hogy felidézzük az orosz tudósok érdemeit. A jelenséget 1934-ben fedezte fel Pavel Cserenkov, aki Szergej Vavilov irányítása alatt dolgozott, három évvel később Igor Tamm és Ilja Frank munkáiban kapott elméleti indoklást, 1958-ban pedig e munkák minden résztvevője, kivéve a már elhunyt Vavilov, fizikai Nobel-díjat kapott.

Valójában a relativitáselmélet csak a fény vákuumban való sebességéről beszél. Más átlátszó közegekben a fény lelassul, és elég észrevehetően, aminek következtében a levegővel való határfelületükön fénytörés figyelhető meg. Az üveg törésmutatója 1,49, ami azt jelenti, hogy a benne lévő fény fázissebessége 1,49-szer kisebb, és például a gyémánt törésmutatója már 2,42, a fény sebessége pedig több mint kétszeresére csökken. . Semmi sem akadályozza meg, hogy más részecskék még a fényfotonoknál is gyorsabban repüljenek.

Pontosan ez történt az elektronokkal is, amelyeket Cserenkov kísérleteiben a nagyenergiájú gammasugárzás kiütött a lumineszcens folyadék molekuláiban elfoglalt helyükről. Ezt a mechanizmust gyakran hasonlítják egy lökéshanghullám kialakulásához, amikor szuperszonikus sebességgel repülnek át a légkörön. De elképzelhető úgy is, hogy tömegben fut: a fénynél gyorsabban haladva elektronok rohannak el más részecskék mellett, mintha vállba ütköznének – és útjuk minden centiméterére kényszerítve őket, hogy dühösen kibocsássanak több száz fotont. .

Hamarosan ugyanezt a viselkedést találták minden más kellően tiszta és tiszta folyadékok, és ezt követően a Cserenkov-sugárzást még az óceánok mélyén is regisztrálták. Természetesen a felszínről érkező fényfotonok nem igazán érnek el ide. A kis mennyiségű bomló radioaktív részecskékből kirepülő ultragyors részecskék azonban időről időre fényt keltenek, és talán legalább a helyi lakosok láthatják.

A Cserenkov-Vavilov sugárzás a tudományban, a nukleáris energetikában és a kapcsolódó területeken talált alkalmazásra. Az atomerőművi reaktorok fényesen világítanak, tele vannak gyors részecskékkel. Ennek a sugárzásnak a jellemzőinek pontos mérésével és a munkakörnyezetünkben a fázissebesség ismeretében megérthetjük, hogy milyen részecskék okozták azt. A csillagászok Cserenkov-detektorokat is használnak a könnyű és energikus kozmikus részecskék észlelésére: a nehézeket hihetetlenül nehéz a kívánt sebességre felgyorsítani, és nem hoznak létre sugárzást.

Buborékok és lyukak

Itt egy hangya mászik egy papírlapon. Sebessége kicsi, és szegénynek körülbelül 10 másodpercbe telik, amíg a gép bal szélétől jobbra jut, de amint megsajnáljuk és meghajlítjuk a papírt, összekötve a széleit, azonnal "teleportál". a kívánt pontra. Valami hasonlót lehet tenni natív téridőnkkel is, azzal a különbséggel, hogy a kanyar más, általunk nem észlelt dimenziók részvételét igényli, tér-idő alagutak képződnek - a híres féreglyukak vagy féreglyukak.

Az új elméletek szerint egyébként az ilyen féreglyukak egyfajta tér-idő megfelelői a már megszokott kvantumjelenségnek, az összefonódásnak. Általánosságban elmondható, hogy létezésük nem mond ellent a modern fizika egyetlen fontos elképzelésének sem általános elmélet relativitás. De ahhoz, hogy az Univerzum szövetében egy ilyen alagút fennmaradjon, szükség van valamire, ami kevéssé hasonlít a valódi tudományhoz – egy hipotetikus „egzotikus anyagra”, amelynek negatív energiasűrűsége van. Más szóval, ennek az anyagnak kell lennie, ami gravitációs ... taszítást okoz. Nehéz elképzelni, hogy egyszer ez az egzotikum megtalálható lesz, még kevésbé megszelídítve.

A téridő még egzotikusabb deformációja - a kontinuum görbe szerkezetének buborékán belüli mozgás - a féreglyukak egyfajta alternatívájaként szolgálhat. Az ötletet 1993-ban Miguel Alcubierre fizikus fogalmazta meg, bár a tudományos-fantasztikus írók műveiben sokkal korábban hangzott el. Olyan, mint egy űrhajó, amely mozog, szorítja és szorítja a téridőt az orra előtt, és újra kisimítja maga mögött. Ugyanakkor maga a hajó és legénysége a lokális területen marad, ahol a téridő megőrzi a megszokott geometriát, és nem tapasztal semmilyen kellemetlenséget. Ez jól látható az álmodozók körében népszerű Star Trek sorozatban, ahol egy ilyen „warp drive” lehetővé teszi, hogy szerénység nélkül utazzunk az univerzumban.

Tachionok

A fotonok tömegnélküli részecskék, mint a neutrínók és mások: nyugalmi tömegük nulla, és hogy ne tűnjenek el teljesen, kénytelenek mindig és mindig fénysebességgel mozogni. Egyes elméletek azonban sokkal egzotikusabb részecskék - tachionok - létezését sugallják. Tömegüket, amely kedvenc képletünkben E = mc2 jelenik meg, nem prímszámmal, hanem képzeletbeli számmal adjuk meg, benne egy speciális matematikai komponenssel, amelynek négyzete negatív szám. Ez nagyon hasznos ingatlan, szeretett Star Trek sorozatunk forgatókönyvírói pedig pontosan a „tachionok energiájának hasznosításával” magyarázták fantasztikus motorjuk működését.

Valójában a képzeletbeli tömeg az elképzelhetetlent teszi: a tachionoknak energiát kell veszteniük a felgyorsulással, így számukra az életben minden teljesen más, mint azt korábban gondoltuk. Az atomokkal való ütközés során energiát veszítenek és felgyorsulnak, így a következő ütközés még erősebb lesz, ami még több energiát igényel, és ismét a végtelenségig gyorsítja a tachionokat. Nyilvánvaló, hogy az ilyen önkényeztetés egyszerűen megsérti az alapvető ok-okozati összefüggéseket. Talán ezért is kutatják eddig csak a teoretikusok a tachionokat: még senki nem látott példát az ok-okozati összefüggések összeomlására a természetben, és ha látja, keressen egy tachiont, és garantált a Nobel. Díj.

A teoretikusok azonban bebizonyították, hogy a tachionok nem létezhetnek, de a távoli múltban létezhettek, és egyes elképzelések szerint végtelen lehetőségeik játszottak fontos szerepet az Ősrobbanásban. A tachionok jelenléte megmagyarázza a hamis vákuum rendkívül instabil állapotát, amelyben az Univerzum születése előtt lehetett. Egy ilyen világképben a fénynél gyorsabban mozgó tachionok jelentik létezésünk valódi alapját, az Univerzum megjelenését pedig úgy írják le, mint egy hamis vákuum tachionmezőjének átmenetét az igazi inflációs mezőjébe. Érdemes hozzátenni, hogy mindezek meglehetősen tiszteletreméltó elméletek, annak ellenére, hogy az Einstein-törvények, sőt az ok-okozati összefüggés fő megsértőiről is kiderül, hogy minden ok és következmény megalapozói benne.

Sötét sebesség

Filozófiai értelemben a sötétség egyszerűen a fény hiánya, és sebességüknek azonosnak kell lennie. De érdemes alaposan átgondolni: a sötétség sokkal gyorsabban mozgó formát ölthet. Ennek az alaknak a neve árnyék. Képzelje el, hogy ujjaival a szemközti falon lévő kutya sziluettjére mutat. A zseblámpa sugara eltér, és a kezed árnyéka sokkal nagyobb lesz, mint maga a kéz. Elég legkisebb mozgás ujját úgy, hogy az árnyék a falon észrevehető távolságra eltolódjon. Mi van, ha árnyékot vetünk a Holdra? Vagy egy képzeletbeli képernyőn még tovább?

Egy alig észrevehető hullám - és bármilyen sebességgel át fog futni, amit csak a geometria határoz meg, így Einstein nem tudja megmondani neki. Az árnyékokkal azonban jobb nem flörtölni, mert könnyen megtévesztenek minket. Érdemes visszakanyarodni a kezdetekhez, és emlékezni arra, hogy a sötétség egyszerűen a fény hiánya, tehát egyetlen fizikai tárgy sem kerül át az ilyen mozgás során. Nincsenek részecskék, információ, téridő deformációi, csak az az illúziónk, hogy ez egy külön jelenség. A való világban egyetlen sötétség sem érhet fel a fény sebességével.

források
naked-science.ru

A neutrínók sebességének közvetlen mérésére szolgál. Az eredmények szenzációsan hangzanak: a neutrínó sebessége kissé – de statisztikailag szignifikánsnak – bizonyult! - több, mint a fénysebesség. Az együttműködési cikk különféle hiba- és bizonytalansági forrásokat tartalmaz, azonban a fizikusok túlnyomó többségének reakciója továbbra is nagyon szkeptikus, elsősorban azért, mert ez az eredmény nem egyezik a neutrínók tulajdonságaira vonatkozó egyéb kísérleti adatokkal.

Rizs. egy.

Kísérlet részletei

A kísérlet ötlete (lásd OPERA kísérlet) nagyon egyszerű. A neutrínósugár a CERN-ben születik, átrepül a Földön az olasz Gran Sasso laboratóriumba, és ott halad át egy speciális OPERA neutrínódetektoron. A neutrínók nagyon gyengén lépnek kölcsönhatásba az anyaggal, de mivel a CERN-ből származó fluxusuk nagyon nagy, néhány neutrínó még mindig ütközik a detektor belsejében lévő atomokkal. Ott töltött részecskék kaszkádját generálják, és így a jelüket a detektorban hagyják. A CERN-ben a neutrínók nem folyamatosan, hanem "kitörésekben" születnek, és ha ismerjük a neutrínó születésének és a detektorban való elnyelődésének pillanatát, valamint a két laboratórium közötti távolságot, akkor kiszámíthatjuk a sebességet. a neutrínóról.

A forrás és a detektor közötti távolság egyenes vonalban körülbelül 730 km, és 20 cm-es pontossággal mértük (a referenciapontok pontos távolsága 730534,61 ± 0,20 méter). Igaz, a neutrínó születéséhez vezető folyamat egyáltalán nem lokalizálható ilyen pontossággal. A CERN-ben egy nagy energiájú protonnyaláb kirepül az SPS-gyorsítóból, ráesik egy grafitcélra, és abban másodlagos részecskéket, köztük mezonokat generál. Továbbra is közel fénysebességgel repülnek előre, és menet közben neutrínók kibocsátásával müonokká bomlanak le. A müonok is bomlanak, és további neutrínókat eredményeznek. Ekkor a neutrínók kivételével minden részecske felszívódik az anyag vastagságában, és szabadon eléri a detektálás helyét. A kísérlet ezen részének általános sémája az 1. ábrán látható. egy.

A neutrínó nyaláb megjelenéséhez vezető teljes kaszkád több száz méterig nyúlhat. Mivel azonban összes a részecskék ebben a kötegben fénysebességgel repülnek előre, gyakorlatilag nincs különbség az észlelési időben, hogy egy neutrínó azonnal vagy egy kilométer után született (azonban nagyon fontos, amikor pontosan az eredeti proton, amely ennek a neutrínónak a megszületéséhez vezetett, kirepült a gyorsítóból). Ennek eredményeként a keletkezett neutrínók nagyjából megismétlik az eredeti protonsugár profilját. Ezért itt a kulcsparaméter pontosan a gyorsítóból kibocsátott protonnyaláb időprofilja, különös tekintettel az elülső és a hátsó élek pontos helyzetére, és ezt a profilt kellő időben mérik. s m felbontású (lásd 2. ábra).

Minden egyes protonnyalábot célpontra ejtő munkamenet (angolul ezt a munkamenetet hívják bukás, "splash") körülbelül 10 mikromásodpercig tart, és hatalmas számú neutrínó születéséhez vezet. Azonban szinte mindegyik kölcsönhatás nélkül repül át a Földön (és a detektoron). Ugyanazokban a ritka esetekben, amikor a detektor neutrínót regisztrál, lehetetlen megmondani, hogy a 10 mikroszekundumos intervallumban pontosan melyik pillanatban bocsátott ki. Az elemzést csak statisztikailag lehet elvégezni, azaz sok neutrínó-detektálási esetet felhalmozni és ezek időbeli eloszlását az egyes szekciók kiindulási pontjához viszonyítva megszerkeszteni. A detektorban azt az időpontot vesszük origónak, amikor a fénysebességgel mozgó és pontosan a protonnyaláb bevezető élének pillanatában kibocsátott feltételes jel eléri a detektort. Ennek a pillanatnak a pontos mérését a két laboratórium óráinak néhány nanoszekundum pontosságú szinkronizálása tette lehetővé.

ábrán. A 3. ábra egy ilyen eloszlást mutat be. A fekete pontok valódi neutrínó adatok, amelyeket a detektor rögzített és összegzett egy nagy számüléseken. A piros görbe egy hagyományos "referencia" jelet mutat, amely fénysebességgel mozogna. Látható, hogy az adatok körülbelül 1048,5 ns-nál kezdődnek. előtt referenciajel. Ez azonban még nem jelenti azt, hogy a neutrínó valójában egy mikroszekundummal megelőzi a fényt, hanem csak arra ad okot, hogy gondosan megmérjük az összes kábelhosszt, a berendezés válaszidejét, az elektronika késleltetési idejét stb. Ez az újraellenőrzés megtörtént, és megállapították, hogy a "referencia" momentumot 988 ns-el eltolta. Így kiderül, hogy a neutrínó jele valóban meghaladja a referenciajelet, de csak körülbelül 60 nanoszekundummal. A neutrínó sebességét tekintve ez a fénysebesség körülbelül 0,0025%-os túllépésének felel meg.

Ennek a mérésnek a hibáját az elemzés készítői 10 nanoszekundumra becsülték, amely statisztikai és szisztematikus hibákat is tartalmaz. Így a szerzők azt állítják, hogy a neutrínók szuperluminális mozgását hat statisztikai szignifikancia szinten "látják". szórások.

Az eredmények és a várakozások között hat szórással már elég nagy a különbség, és az elemi részecskefizika hangos „felfedezés” szónak nevezi. Ezt a számot azonban helyesen kell érteni: ez csak azt jelenti, hogy a valószínűség statisztikai Az adatok ingadozása nagyon kicsi, de nem jelzi, mennyire megbízható az adatfeldolgozási technika, és mennyire vették figyelembe a fizikusok az összes műszeres hibát. Hiszen az elemi részecskefizikában sok olyan példa van, ahol a szokatlan jeleket más kísérletek nem erősítették meg kivételesen nagy statisztikai biztonsággal.

Minek mondanak ellent a szuperluminális neutrínók?

A közhiedelemmel ellentétben a speciális relativitáselmélet önmagában nem tiltja a szuperluminális sebességgel mozgó részecskék létezését. Az ilyen részecskék (általában "tachionoknak" nevezik) esetében azonban a fénysebesség is korlát, de csak alulról - ennél lassabban nem mozoghatnak. Ebben az esetben a részecskék energiájának a sebességtől való függése inverznek bizonyul: minél nagyobb az energia, annál közelebb van a tachionok sebessége a fénysebességhez.

Sokkal több komoly problémákat kezdődik a kvantumtérelméletben. Ez az elmélet felváltja a kvantummechanikát, amikor nagy energiájú kvantumrészecskékről van szó. Ebben az elméletben a részecskék nem pontok, hanem relatíve az anyagi mező csomói, és nem tekinthetők külön a mezőnek. Kiderült, hogy a tachionok csökkentik a mező energiáját, ami azt jelenti, hogy instabillá teszik a vákuumot. Akkor előnyösebb, ha az űr spontán módon összeomlik hatalmas szám ezek a részecskék, és ezért egyszerűen értelmetlen egy tachion mozgását a hétköznapi üres térben figyelembe venni. Azt mondhatjuk, hogy a tachion nem részecske, hanem a vákuum instabilitása.

A tachion-fermionok esetében valamivel bonyolultabb a helyzet, de még ott is felmerülnek hasonló nehézségek, amelyek hátráltatják egy önkonzisztens tachion-kvantumtérelmélet megalkotását, beleértve a szokásos relativitáselméletet is.

Ez azonban szintén nem az utolsó szó elméletben. Ahogy a kísérletezők mindent mérnek, ami mérhető, az elméletalkotók is minden lehetséges hipotetikus modellt tesztelnek, amelyek nem mondanak ellent a rendelkezésre álló adatoknak. Különösen vannak olyan elméletek, amelyekben a relativitáselmélet posztulátumaitól való enyhe, még észre sem vett eltérés megengedett - például maga a fénysebesség is változó lehet. Az ilyen elméleteknek még nincs közvetlen kísérleti alátámasztása, de még nem zárták le őket.

Az elméleti lehetőségek ezen rövid vázlata a következőképpen foglalható össze: annak ellenére, hogy egyes elméleti modellekben lehetséges a szuperluminális sebességű mozgás, ezek csak hipotetikus konstrukciók maradnak. Minden jelenleg rendelkezésre álló kísérleti adatot szabványos elméletek írnak le szuperluminális mozgás nélkül. Ezért, ha legalább néhány részecske esetében megbízhatóan megerősítenék, a kvantumtérelméletet radikálisan újra kellene alkotni.

Érdemes az OPERA eredményét ilyen értelemben "első jelnek" tekinteni? Még nem. A szkepticizmus legfontosabb oka talán az, hogy az OPERA eredménye nem egyezik a neutrínókkal kapcsolatos egyéb kísérleti adatokkal.

Először a híres SN1987A szupernóva idején neutrínókat is regisztráltak, amelyek néhány órával a fényimpulzus előtt érkeztek meg. Ez nem azt jelenti, hogy a neutrínók gyorsabban haladtak, mint a fény, hanem csak azt a tényt tükrözi, hogy a neutrínók a szupernóva-robbanás során a mag összeomlásának korábbi szakaszában bocsátódnak ki, mint a fény. Mivel azonban a neutrínók és a fény, miután 170 000 évet töltöttek az úton, nem váltak el néhány óránál tovább, ez azt jelenti, hogy sebességük nagyon közel van, és legfeljebb milliárdoddal tér el egymástól. Az OPERA kísérlet ezerszer erősebb eltérést mutat.

Itt persze elmondhatjuk, hogy a szupernóva-robbanások során keletkező neutrínók és a CERN-neutrínók energiája nagymértékben különbözik (a szupernóvákban több tíz MeV, a leírt kísérletben pedig 10-40 GeV), a neutrínók sebessége pedig az energia függvényében változik. De ez a változás ebben az esetben „rossz” irányban működik: elvégre minél nagyobb a tachionok energiája, annál közelebb kell lennie a sebességüknek a fény sebességéhez. Természetesen itt is el lehet jutni a tachion elmélet valamilyen módosításával, amelyben ez a függőség teljesen más lenne, de ebben az esetben szükséges lesz a „kettős hipotetikus” modell tárgyalása.

Továbbá az elmúlt években a neutrínó rezgésekre vonatkozó kísérleti adatok sokaságából az következik, hogy az összes neutrínó tömege csak az elektronvolt töredékében tér el egymástól. Ha az OPERA eredményt egy neutrínó szuperluminális mozgásának megnyilvánulásaként érzékeljük, akkor legalább egy neutrínó tömegének négyzetének értéke –(100 MeV) 2 (a tömeg negatív négyzete) nagyságrendű lesz. a matematikai megnyilvánulása annak, hogy a részecskét tachionnak tekintik). Akkor ezt el kell ismerned összes A neutrínó fajtái tachionok és megközelítőleg azonos tömegűek. Másrészről, közvetlen mérés A trícium atommagok béta-bomlásában a neutrínó tömege azt mutatja, hogy a neutrínó tömege (modulo) nem haladhatja meg a 2 elektronvoltot. Más szóval, ezeket az adatokat nem lehet majd összeegyeztetni egymással.

Ebből a következő következtetés vonható le: az OPERA együttműködés deklarált eredménye nehezen illeszthető bele bármilyen, még a legegzotikusabb elméleti modellbe is.

Mi a következő lépés?

Az elemi részecskefizika minden nagy együttműködésében a szokásos gyakorlat az, hogy minden egyes elemzést a résztvevők egy kis csoportja végez el, és csak ezután bocsátják az eredményeket általános vitára. Jelen esetben a jelek szerint ez a szakasz túl rövid volt, aminek következtében az együttműködésben résztvevők nem mindegyike vállalta aláírását a cikk alá (a teljes listán 216 kísérleti résztvevő szerepel, a preprintnek pedig mindössze 174 szerzője van ). Ezért a közeljövőben nagy valószínűséggel számos további ellenőrzésre kerül sor az együttműködésen belül, és csak ezt követően kerül kinyomtatásra a cikk.

Természetesen ma már elméleti cikkek folyamára is számíthatunk, amelyek különféle egzotikus magyarázatokat tartalmaznak az eredményről. Amíg azonban az állított eredményt nem ellenőrizték újra megbízhatóan, az nem tekinthető teljes értékű felfedezésnek.

A felső sebességhatárt még az iskolások is ismerik: a tömeget és az energiát a híres E = mc 2 képlettel összekapcsolva a XX. század elején rámutatott arra, hogy alapvetően lehetetlen, hogy bármi tömeggel rendelkezzen a sebességnél gyorsabban a térben. fény vákuumban. Ez a készítmény azonban már tartalmaz kiskapukat, amelyeket bizonyos fizikai jelenségek és részecskék nagyon képesek megkerülni. Legalábbis az elméletben létező jelenségek.

kvantum teleportáció

Állapot: aktívan fejlődik

Az élőlény jó példa egy olyan technológiára, amely elméletileg lehetséges, de látszólag soha nem kivitelezhető a gyakorlatban. De ha a teleportációról beszélünk, vagyis a kis tárgyak, és még inkább a részecskék pillanatnyi mozgásáról egyik helyről a másikra, ez teljesen lehetséges. A feladat egyszerűsítése érdekében kezdjük egy egyszerűvel - a részecskékkel.

Egy ilyen rendszerben azonban még az első lépés sem hajtható végre maradéktalanul. A Heisenberg-féle bizonytalansági elv leküzdhetetlen korlátokat szab a részecske "páros" paramétereinek mérési pontosságának. Például minél jobban ismerjük a lendületét, annál rosszabb a koordinátája, és fordítva. A kvantumteleportáció fontos jellemzője azonban, hogy valójában nem szükséges részecskéket mérni, ahogyan semmit sem kell helyreállítani - elég egy pár összegabalyodott részecskét szerezni.

Például, hogy ilyen összegabalyodott fotonokat készítsünk, meg kell világítanunk egy nemlineáris kristályt egy bizonyos hullámhosszú lézersugárzással. Ekkor a beérkező fotonok egy része két összegabalyodott - megmagyarázhatatlanul összefüggő - részre szakad, így az egyik állapotának bármilyen változása azonnal kihat a másik állapotára. Ez az összefüggés valóban megmagyarázhatatlan: a kvantumösszefonódás mechanizmusai ismeretlenek maradnak, bár magát a jelenséget kimutatták és folyamatosan demonstrálják. De ez egy olyan jelenség, amiben nagyon könnyű összezavarodni - elég hozzátenni, hogy a mérés előtt ezeknek a részecskéknek egyike sem rendelkezik a kívánt tulajdonsággal, miközben bármilyen eredményt is kapunk az első, a mérés állapotának mérésével. a második furcsa módon korrelál az eredményünkkel.

Sajnos Bob nem tudja pontosan, hogyan reagál a fotonja Alice fotonjának viselkedésére: ennek megértéséhez meg kell várnia, amíg a lány elküldi méréseinek eredményét hagyományos levélben, nem gyorsabban, mint a fénysebesség. Ezért ilyen csatornán nem lehet információt továbbítani, de tény marad. Egy foton állapotát teleportáltuk. Ahhoz, hogy az emberekre költözzünk, a technológiát úgy kell méretezni, hogy testünk mindössze 7000 billió billió atomjának minden részecskéjét lefedje – azt hiszem, már csak egy örökkévalóság vagyunk ettől az áttöréstől.

Vavilov-Cserenkov hatás

Állapot: régóta használt

Valójában csak a fény sebességéről beszél vákuumban. Más átlátszó közegekben a fény lelassul, és elég észrevehetően, aminek következtében a levegővel való határfelületükön fénytörés figyelhető meg. Az üveg törésmutatója 1,49, ami azt jelenti, hogy a benne lévő fény fázissebessége 1,49-szer kisebb, és például a gyémánt törésmutatója már 2,42, a fény sebessége pedig több mint kétszeresére csökken. . Semmi sem akadályozza meg, hogy más részecskék még a fényfotonoknál is gyorsabban repüljenek.

Pontosan ez történt az elektronokkal is, amelyeket Cserenkov kísérleteiben a nagyenergiájú gammasugárzás kiütött a lumineszcens folyadék molekuláiban elfoglalt helyükről. Ezt a mechanizmust gyakran hasonlítják egy lökéshanghullám kialakulásához, amikor szuperszonikus sebességgel repülnek át a légkörön. De elképzelhető úgy is, hogy tömegben fut: a fénynél gyorsabban haladva elektronok rohannak el más részecskék mellett, mintha vállal ütnék meg őket – és útjuk minden centiméterére, amitől dühösen több-több száz fotont bocsátanak ki. .

Hamarosan ugyanezt a viselkedést fedezték fel az összes többi kellően tiszta és átlátszó folyadékban, majd a Cserenkov-sugárzást még az óceánok mélyén is rögzítették. Természetesen a felszínről érkező fényfotonok nem igazán érnek el ide. A kis mennyiségű bomló radioaktív részecskékből kirepülő ultragyors részecskék azonban időről időre fényt keltenek, és talán legalább a helyi lakosok láthatják.

Buborékok és lyukak

Az új elméletek szerint egyébként az ilyen féreglyukak egyfajta tér-idő megfelelői a már megszokott kvantumjelenségnek, az összefonódásnak. Általánosságban elmondható, hogy létezésük nem mond ellent a modern fizika egyetlen fontos elképzelésének sem. De ahhoz, hogy az Univerzum szövetében egy ilyen alagút fennmaradjon, szükség van valamire, ami kevéssé hasonlít a valódi tudományhoz – egy hipotetikus „egzotikus anyagra”, amelynek negatív energiasűrűsége van. Más szóval, ennek az anyagnak kell lennie, ami gravitációs ... taszítást okoz. Nehéz elképzelni, hogy egyszer ez az egzotikum megtalálható lesz, még kevésbé megszelídítve.

Státusz: a fantasztikustól az elméletiig

A fotonok tömeg nélküli részecskék, mint néhány más: tömegük nyugalmi állapotban nulla, és hogy ne tűnjenek el teljesen, kénytelenek mindig és mindig fénysebességgel mozogni. Egyes elméletek azonban sokkal egzotikusabb részecskék - tachionok - létezését sugallják. A kedvenc E = mc 2 képletünkben megjelenő tömegüket nem prímszám adja meg, hanem egy képzeletbeli szám, amely tartalmaz egy speciális matematikai komponenst, amelynek négyzete negatív számot ad. Ez egy nagyon hasznos tulajdonság, és szeretett Star Trek sorozatunk írói pontosan a „tachionok energiájának hasznosításával” magyarázták fantasztikus motorjuk működését.

Sötét sebesség

státusz: filozófiai

Filozófiai értelemben a sötétség egyszerűen a fény hiánya, és sebességüknek azonosnak kell lennie. De érdemes alaposan átgondolni: a sötétség sokkal gyorsabban mozgó formát ölthet. Ennek az alaknak a neve árnyék. Képzelje el, hogy ujjaival a szemközti falon lévő kutya sziluettjére mutat. A zseblámpa sugara eltér, és a kezed árnyéka sokkal nagyobb lesz, mint maga a kéz. Az ujj legkisebb mozgása is elegendő ahhoz, hogy a falon lévő árnyék észrevehető távolságra elmozduljon. Mi van, ha árnyékot vetünk a Holdra? Vagy egy képzeletbeli képernyőn még tovább?