هل السرعة الفائقة ممكنة؟ سرعة فائقة. سرعة فائقة - أفكار جريئة

24.11.2019

في الفراغ (الفراغ)

تم إجراء القياس الأكثر دقة لسرعة الضوء 299792458 ± 1.2 / بناءً على عداد قياسي في عام 1975.

في الوقت الحالي ، يُعتقد أن سرعة الضوء في الفراغ هي ثابت مادي أساسي ، بالتعريف ، بالضبطيساوي 299،792،458 م / ث ، أو 1،079،252،848.8 كم / ساعة. تعود دقة القيمة إلى حقيقة أنه منذ عام 1983 تم تعريف العداد في النظام الدولي للوحدات (SI) على أنه المسافة التي يقطعها الضوء في الفراغ في فترة زمنية تساوي 1 / 299،792،458 ثانية .

في الطبيعة ، تنتشر بسرعة الضوء (في الفراغ):

يمكن أن تقترب سرعات الجسيمات الضخمة جدًا من سرعة الضوء ، ولكنها لا تزال لا تصل إليها تمامًا. على سبيل المثال ، سرعة الضوء القريب ، أقل من سرعة الضوء بـ 3 م / ث ، تحتوي على جسيمات ضخمة (بروتونات) يتم الحصول عليها من المسرع (مصادم هادرون كبير) أو مدرجة في الأشعة الكونية. [ ]

في الفيزياء الحديثة ، تعتبر العبارة القائلة بأن التأثير السببي لا يمكن نقله بسرعة أكبر من سرعة الضوء في الفراغ (بما في ذلك من خلال نقل مثل هذا التأثير من قبل بعض الجسم المادي) أمرًا راسخًا. ومع ذلك ، هناك مشكلة "الحالات المتشابكة" للجسيمات ، والتي يبدو أنها "تتعلم" حالة بعضها البعض على الفور. ومع ذلك ، حتى في هذه الحالة لا يوجد إرسال فائق السرعة للمعلومات ، لأنه من أجل نقل المعلومات بهذه الطريقة ، من الضروري إشراك قناة إرسال كلاسيكية إضافية بسرعة الضوء.

على الرغم من أن حركة بعض الكائنات بسرعة أكبر من سرعة الضوء في الفراغ ، من حيث المبدأ ، ممكنة تمامًا ، ومع ذلك ، من وجهة نظر حديثة ، يمكن أن تكون هذه فقط كائنات لا يمكن استخدامها لنقل المعلومات بحركتها (على سبيل المثال ، شعاع الشمس من حيث المبدأ ، يمكن أن يتحرك على طول الجدار بسرعة أكبر من سرعة الضوء ، لكن لا يمكن استخدامه لنقل المعلومات بهذه السرعة من نقطة واحدة في الجدار إلى نقطة أخرى).

فيديوهات ذات علاقة

في بيئة شفافة

سرعة الضوء في وسط شفاف هي السرعة التي ينتقل بها الضوء في وسط غير الفراغ. في وسط به تشتت ، تتميز سرعة الطور والمجموعة.

ترتبط سرعة الطور بالتردد والطول الموجي للضوء أحادي اللون في الوسط ( λ = ج ν (displaystyle lambda = (frac (c) (nu)))). هذه السرعة عادة (ولكن ليس بالضرورة) أقل ج (displaystyle c). نسبة سرعة الضوء في الفراغ إلى سرعة طور الضوء في الوسط تسمى معامل الانكسار للوسط.

تُعرَّف سرعة مجموعة الضوء بأنها سرعة انتشار النبضات بين موجتين بتردد مماثل وفي وسط توازن تكون دائمًا أقل ج (displaystyle c). ومع ذلك ، في الوسائط غير المتوازنة ، على سبيل المثال ، الوسائط شديدة الامتصاص ، يمكن أن تتجاوز ج (displaystyle c). ومع ذلك ، في هذه الحالة ، لا تزال الحافة الأمامية للنبضة تتحرك بسرعة لا تتجاوز سرعة الضوء في الفراغ. نتيجة لذلك ، لا يزال النقل الفائق للمعلومات مستحيلاً.

تم تأكيد ثبات سرعة الضوء باستمرار من خلال العديد من التجارب. من الممكن فقط التحقق تجريبيًا من أن سرعة الضوء في تجربة "ثنائية الجانب" (على سبيل المثال ، من المصدر إلى المرآة والعكس صحيح) لا تعتمد على الإطار المرجعي ، نظرًا لأنه من المستحيل قياس سرعة الضوء في اتجاه واحد (على سبيل المثال ، من مصدر إلى جهاز استقبال بعيد) بدون اتفاقيات إضافية حول كيفية مزامنة ساعات المصدر والمستقبل. ومع ذلك ، إذا طبقنا مزامنة أينشتاين لهذا ، فإن سرعة الضوء في اتجاه واحد تصبح مساوية للسرعة ثنائية الاتجاه بحكم التعريف.

تستكشف النسبية الخاصة تداعيات الثبات ج (displaystyle c)على افتراض أن قوانين الفيزياء هي نفسها في جميع الأطر المرجعية بالقصور الذاتي. أحد العواقب هو ذلك ج (displaystyle c)- هذه هي السرعة التي يجب أن تتحرك بها كل الجسيمات عديمة الكتلة والموجات (على وجه الخصوص ، الضوء) في الفراغ.

للنسبية الخاصة العديد من الآثار التي تم التحقق منها تجريبياً والتي تعتبر غير بديهية. وتشمل هذه النتائج: معادلة الكتلة والطاقة (E 0 = m ص 2) (displaystyle (E_ (0) = mc ^ (2)))، وتقلص الطول (تقلص الأشياء أثناء تحركها) ، وتمدد الوقت (تعمل الساعات المتحركة بشكل أبطأ). يُعرف المعامل الذي يوضح عدد المرات التي يقصر فيها الطول ويبطئ الوقت باسم عامل لورنتز (عامل لورنتز)

γ = 1 1 - v 2 ج 2، (displaystyle gamma = (frac (1) (sqrt (1 - (frac (v ^ (2)) (c ^ (2)))))) ، )

أين ك (displaystyle v)هي سرعة الجسم. لسرعات أقل بكثير من ج (displaystyle c)(على سبيل المثال للسرعات التي نتعامل معها كل يوم) الفرق بين γ (displaystyle gamma)و 1 صغير جدًا بحيث يمكن إهماله. في هذه الحالة ، يتم تقريب النسبية الخاصة بشكل جيد من خلال النسبية الجليل. لكن عند السرعات النسبية ، يزيد الاختلاف ويميل إلى اللانهاية ك (displaystyle v)ل ج (displaystyle c).

يتطلب الجمع بين نتائج النسبية الخاصة استيفاء شرطين: (1) المكان والزمان عبارة عن بنية واحدة تُعرف باسم الزمكان (حيث ج (displaystyle c)يربط بين وحدات قياس المكان والزمان) ، و (2) القوانين الفيزيائية تفي بمتطلبات تناظر خاص يسمى ثبات لورنتز (ثبات لورنتز) ، والتي تحتوي صيغتها على المعلمة ج (displaystyle c). ثبات لورنتز موجود في كل مكان في النظريات الفيزيائية الحديثة مثل الديناميكا الكهربية الكمومية ، وديناميكا الكمومية ، والنموذج القياسي لفيزياء الجسيمات ، والنسبية العامة. وهكذا ، فإن المعلمة ج (displaystyle c)يوجد في كل مكان في الفيزياء الحديثة ويظهر بطرق عديدة لا علاقة لها بالضوء نفسه. على سبيل المثال ، تشير النسبية العامة إلى أن موجات الجاذبية والجاذبية تنتشر بسرعة ج (displaystyle c). في الأطر المرجعية غير بالقصور الذاتي (في الفضاء المنحني جاذبيًا أو في إطارات مرجعية تتحرك مع التسارع) ، تكون السرعة المحلية للضوء ثابتة أيضًا وتساوي ج (displaystyle c)ومع ذلك ، فإن سرعة الضوء على طول مسار بطول محدود قد تختلف عن ج (displaystyle c)اعتمادًا على كيفية تحديد المكان والزمان.

ويعتقد أن الثوابت الأساسية مثل ج (displaystyle c)، لها نفس القيمة في جميع أنحاء الزمكان ، أي أنها لا تعتمد على المكان ولا تتغير مع الوقت. ومع ذلك ، تشير بعض النظريات إلى أن سرعة الضوء قد تتغير بمرور الوقت. على الرغم من عدم وجود دليل قاطع على مثل هذه التغييرات ، إلا أنها تظل موضوع البحث.

بالإضافة إلى ذلك ، يُعتقد أن سرعة الضوء متناحرة ، أي لا تعتمد على اتجاه انتشارها. فرضت ملاحظات إشعاع تحولات الطاقة النووية كدالة لتوجيه النوى في مجال مغناطيسي (تجربة Googs-Drever) ، وكذلك التجاويف الضوئية الدوارة (تجربة Michelson-Morley وتنوعاتها الجديدة) ، قيودًا صارمة على إمكانية تباين الخواص على الوجهين.

الحدث أ يسبق الحدث B في الإطار المرجعي الأحمر (RS) ، بالتزامن مع الحدث B في الإطار الأخضر ، ويحدث بعد B في الإطار الأزرق

بشكل عام ، لا يمكن نقل المعلومات أو الطاقة عبر الفضاء بشكل أسرع من سرعة الضوء. تنبع إحدى الحجج من هذا الاستنتاج غير المنطقي للنسبية الخاصة المعروفة باسم نسبية التزامن. إذا كانت المسافة المكانية بين حدثين A و B أكبر من الفترة الزمنية بينهما مضروبة في ج (displaystyle c)، إذن هناك أطر مرجعية كهذه يسبق فيها A B ، وأطر أخرى يسبق B فيها A ، وكذلك تلك التي يكون فيها الحدثان A و B متزامنين. نتيجة لذلك ، إذا كان جسم ما يتحرك أسرع من سرعة الضوء بالنسبة لبعض الإطار المرجعي بالقصور الذاتي ، فإنه في إطار مرجعي مختلف سوف يسافر بالزمن إلى الوراء ، وسيتم انتهاك مبدأ السببية. في مثل هذا الإطار المرجعي ، يمكن ملاحظة "التأثير" قبل "السبب الأصلي". لم يتم ملاحظة مثل هذا الانتهاك للسببية. يمكن أن يؤدي أيضًا إلى مفارقات مثل Tachyon antibodyphone.

تاريخ قياسات سرعة الضوء

اعتبر العلماء القدماء ، مع استثناءات نادرة ، أن سرعة الضوء لا نهائية. في العصر الحديث ، أصبحت هذه القضية موضوعًا للنقاش. افترض جاليليو وهوك أنه محدود ، رغم أنه كبير جدًا ، بينما لا يزال كبلر وديكارت وفيرمات يجادلون في اللانهاية لسرعة الضوء.

بعد نصف قرن ، في عام 1728 ، سمح اكتشاف الانحراف لـ J.Bradley بتأكيد محدودية سرعة الضوء وصقل تقديرها: كانت القيمة التي حصل عليها برادلي 308000 كم / ثانية.

لأول مرة ، تم إجراء قياسات لسرعة الضوء ، بناءً على تحديد الوقت الذي يستغرقه الضوء للسفر لمسافة تم قياسها بدقة في ظل ظروف أرضية ، في عام 1849 بواسطة A. استخدم فيزيو في تجاربه "طريقة الانقطاع" التي طورها ، بينما كانت المسافة التي يقطعها الضوء 8.63 كيلومترات. تبين أن القيمة التي تم الحصول عليها نتيجة للقياسات التي تم إجراؤها هي 313،300 كم / ثانية. بعد ذلك ، تم تحسين طريقة المقاطعة بشكل كبير واستخدامها للقياسات بواسطة M.A. Cornu (1876) و A.J. إي بيرجستراند. أعطت القياسات التي أجراها E. Bergstrand في عام 1950 قيمة 299.793.1 كم / ثانية لسرعة الضوء ، بينما زادت دقة القياس إلى 0.25 كم / ثانية.

طريقة معملية أخرى ("طريقة المرآة الدوارة") ، التي تم التعبير عن فكرتها في عام 1838 من قبل ف. أراغو ، تم تنفيذها في عام 1862 بواسطة ليون فوكو. بقياس فترات زمنية صغيرة بمرآة تدور بسرعة عالية (512 دورة في الدقيقة) ، حصل على قيمة 298000 كم / ثانية لسرعة الضوء بخطأ 500 كم / ثانية. كان طول القاعدة في تجارب فوكو صغيرًا نسبيًا - عشرين مترًا. في وقت لاحق ، بسبب تحسين التقنية التجريبية ، وزيادة في القاعدة المستخدمة وتحديد أكثر دقة لطولها ، تمت زيادة دقة القياسات باستخدام طريقة المرآة الدوارة بشكل كبير. لذلك ، حصل S.Nocomb في عام 1891 على قيمة 299،810 كم / ثانية بخطأ قدره 50 كم / ثانية ، وتمكن أ.ميشيلسون في عام 1926 من تقليل الخطأ إلى 4 كم / ثانية والحصول على قيمة 299،796 كم / ثانية لـ سرعة. في تجاربه ، استخدم ميكلسون قاعدة تساوي 35373.21 م.

ارتبط مزيد من التقدم بظهور أجهزة الليزر والليزر ، والتي تتميز باستقرار تردد إشعاعي عالي جدًا ، مما جعل من الممكن تحديد سرعة الضوء عن طريق قياس الطول الموجي وتردد الإشعاع في نفس الوقت. في أوائل السبعينيات ، اقترب خطأ قياس سرعة الضوء من 1 م / ث. بعد التحقق من النتائج التي تم الحصول عليها في مختبرات مختلفة والموافقة عليها ، أوصى المؤتمر العام الخامس عشر للأوزان والمقاييس عام 1975 باستخدام قيمة تساوي 299،792،458 م / ث كقيمة سرعة الضوء في الفراغ ، مع وجود خطأ نسبي (عدم اليقين) 4 10-9 ، والذي يتوافق مع خطأ مطلق قدره 1.2 m / s.

من المهم أن زيادة أخرى في دقة القياسات أصبحت مستحيلة بسبب ظروف ذات طبيعة أساسية: كان العامل المحدد هو حجم عدم اليقين في تنفيذ تعريف العداد الذي كان ساريًا في ذلك الوقت. ببساطة ، كانت المساهمة الرئيسية في خطأ قياس سرعة الضوء نتيجة خطأ "التصنيع" لمعيار العداد ، الذي كانت قيمته النسبية 4 · 10 -9. بناءً على ذلك ، ومع مراعاة الاعتبارات الأخرى أيضًا ، اعتمد المؤتمر العام السابع عشر للأوزان والمقاييس في عام 1983 تعريفًا جديدًا للمتر ، بناءً على القيمة الموصى بها سابقًا لسرعة الضوء وتحديد العداد على أنه مسافة ذلك الضوء يسافر في الفراغ في فترة زمنية تساوي 1 / 299،792،458 ثانية .

حركة FTL

يترتب على النظرية النسبية الخاصة أن زيادة سرعة الضوء بواسطة الجسيمات الفيزيائية (ضخمة أو عديمة الكتلة) من شأنها أن تنتهك مبدأ السببية - في بعض الأطر المرجعية بالقصور الذاتي ، سيكون من الممكن نقل الإشارات من المستقبل إلى الماضي . ومع ذلك ، لا تستبعد النظرية بالنسبة للجسيمات الافتراضية التي لا تتفاعل مع الجسيمات العادية ، الحركة في الزمكان بسرعة فائقة.

تسمى الجسيمات الافتراضية التي تتحرك بسرعات فائقة السرعة بالتاكيون. رياضيا ، وصفت تحولات لورينتز حركة التاكيون بأنها حركة جسيمات ذات كتلة خيالية. كلما زادت سرعة هذه الجسيمات ، قلت الطاقة التي تحملها ، والعكس صحيح ، كلما اقتربت سرعتها من سرعة الضوء ، زادت طاقتها - تمامًا مثل طاقة الجسيمات العادية ، تميل طاقة التاكيون إلى اللانهاية عندما تقترب من سرعة الضوء. هذه هي النتيجة الأكثر وضوحًا لتحول لورنتز ، الذي لا يسمح لجسيم ضخم (بكتلة حقيقية وخيالية) بالوصول إلى سرعة الضوء - من المستحيل ببساطة إعطاء الجسيم كمية غير محدودة من الطاقة.

يجب أن نفهم ، أولاً ، أن التاكيونات هي فئة من الجسيمات ، وليست مجرد نوع واحد من الجسيمات ، وثانيًا ، لا تنتهك التاكيونات مبدأ السببية إذا لم تتفاعل مع الجسيمات العادية بأي شكل من الأشكال.

تسمى الجسيمات العادية التي تتحرك أبطأ من الضوء بالتأخر. لا يمكن للتأخير أن يصل إلى سرعة الضوء ، ولكن يمكنه الاقتراب منه فقط كما يحلو له ، لأنه في هذه الحالة تصبح طاقتهم كبيرة بشكل لا نهائي. كل التأخرات لها كتلة ، على عكس الجسيمات عديمة الكتلة التي تسمى لوكسونات. تتحرك Luxons في الفراغ دائمًا بسرعة الضوء ، وتشمل هذه الفوتونات والغلونات والجرافيتونات الافتراضية.

منذ عام 2006 ، ثبت أنه في ما يسمى بتأثير الانتقال الآني الكمي ، ينتشر التفاعل الظاهر للجسيمات أسرع من سرعة الضوء. على سبيل المثال ، في عام 2008 ، أظهر فريق البحث للدكتور نيكولاس جيزين من جامعة جنيف ، الذي يدرس حالات الفوتون المتشابك التي تفصل بينها مسافة 18 كيلومترًا في الفضاء ، أن هذا التفاعل الظاهر بين الجسيمات يحدث بسرعة تبلغ حوالي مائة ألف ضعف سرعة سرعة سفيتا ". إن ما يسمى " مفارقة هارتمان»- السرعة الفائقة الظاهرة في تأثير النفق. يُظهر تحليل هذه النتائج وما شابهها أنه لا يمكن استخدامها للإرسال الفائق اللمعان لأي رسالة تحمل معلومات أو لحركة المادة.

نتيجة لمعالجة البيانات من تجربة OPERA ، التي تم جمعها من 2008 إلى 2011 في مختبر Gran Sasso بالتعاون مع CERN ، تم تسجيل مؤشر ذي دلالة إحصائية على زيادة سرعة الضوء بواسطة نيوترينوات الميون. رافق هذا الإعلان منشور في أرشيف ما قبل الطباعة. تم استجواب النتائج التي تم الحصول عليها من قبل المتخصصين ، لأنها لا تتفق ليس فقط مع نظرية النسبية ، ولكن أيضًا مع التجارب الأخرى مع النيوترينوات. في مارس 2012 ، تم إجراء قياسات مستقلة في نفس النفق ، ولم يعثروا على سرعات فائقة اللمعان للنيوترينوات. في مايو 2012 ، أجرت OPERA سلسلة من تجارب التحكم وتوصلت إلى استنتاج نهائي مفاده أن عيبًا تقنيًا (موصل كبل بصري ضعيف الإدخال) كان سبب الافتراض الخاطئ حول السرعة الفائقة.

أنظر أيضا

تعليقات

من على سطح الشمس - من 8 دقائق. 8.3 ثانية. في الحضيض لمدة تصل إلى 8 دقائق. 25 ثانية. في الأوج.
تختلف سرعة انتشار نبضة ضوئية في وسط ما عن سرعة انتشارها في الفراغ (أقل من سرعة انتشارها في الفراغ) ، وقد تختلف باختلاف الوسائط. عندما يتحدث المرء ببساطة عن سرعة الضوء ، فعادة ما يكون المقصود هو سرعة الضوء في الفراغ ؛ إذا تحدث المرء عن سرعة الضوء في وسط ما ، فإن هذا ، كقاعدة عامة ، يُذكر صراحة.
حاليًا ، تعتمد أكثر الطرق دقة لقياس سرعة الضوء على التحديد المستقل للأطوال الموجية λ (displaystyle lambda)والتردد ν (displaystyle nu)الضوء أو الإشعاع الكهرومغناطيسي الآخر والحساب اللاحق وفقًا للمساواة ج = λ ν (displaystyle c = lambda nu).
انظر "جسيم يا إلهي" على سبيل المثال.
يمكن أن يكون القياس هو إرسال مظروفين مغلقين بورق أبيض وأسود عشوائيًا إلى أماكن مختلفة. يضمن فتح مظروف واحد أن تحتوي الثانية على ورقة ثانية - إذا كانت الأولى سوداء ، فإن الثانية بيضاء ، والعكس صحيح. يمكن أن تنتشر هذه "المعلومات" بشكل أسرع من سرعة الضوء - بعد كل شيء ، يمكنك فتح المغلف الثاني في أي وقت ، وستكون هناك دائمًا الورقة الثانية. في الوقت نفسه ، فإن الاختلاف الأساسي مع الحالة الكمومية هو فقط أنه في الحالة الكمومية ، قبل قياس "فتح الظرف" ، تكون حالة الورقة الداخلية غير مؤكدة بشكل أساسي ، كما هو الحال في قطة شرودنجر ، ويمكن لأي ورقة كن هناك.
ومع ذلك ، فإن تردد الضوء يعتمد على حركة مصدر الضوء بالنسبة للمراقب ، بسبب تأثير دوبلر.
بينما تظهر الأجسام المُقاسة المتحركة أقصر على طول خط الحركة النسبية ، فإنها تظهر أيضًا وكأنها تدور. يرتبط هذا التأثير ، المعروف باسم دوران تيريل ، بفارق التوقيت بين الإشارات التي وصلت إلى المراقب من أجزاء مختلفة من الجسم.
يُعتقد أن تأثير Scharnhorst يسمح للإشارات بالانتشار أعلى قليلاً ج (displaystyle c)، ولكن الظروف الخاصة التي يمكن أن يحدث التأثير في ظلها تجعل من الصعب تطبيق هذا التأثير لانتهاك مبدأ السببية

ملاحظات

. فوييجر - البعثة بين النجوم. مختبر الدفع النفاث ، معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا. تم الاسترجاع 12 يوليو ، 2011. مؤرشفة من الأصلي في 3 فبراير 2012.
مجرة جديدة اكتشفت "الأبعد" حتى الآن
، مع. 169.
، مع. 122.
تشودينوف إي.نظرية النسبية والفلسفة. - م: بوليزدات ، 1974. - ص 222-227.
، مع. 167.
، مع. 170.
، مع. 184.
سازين م.سرعة الضوء // فيزياء الفضاء. الموسوعة الصغيرة / الفصل. إد. ر.أ. - الطبعة الثانية. - م: الموسوعة السوفيتية ، 1986. - ص 622 - 783 ص.
GOST 8.417-2002. نظام الدولة لضمان توحيد القياسات. وحدات القيم.
أبوت ب. وآخرون. (LIGO Scientific Collaboration ، Virgo Collaboration ، Fermi Gamma-ray Burst Monitor ، و INTEGRAL).موجات الجاذبية وأشعة جاما من اندماج ثنائي بين النجوم النيوترونية: GW170817 و GRB 170817A // مجلة الفيزياء الفلكية. - 2017. - المجلد. 848.-P. L13. - DOI: 10.3847 / 2041-8213 / aa920c.[لتصحيح ]
Bolotovsky B. M.، Ginzburg V. L.// UFN. - 1972. - ت 106 ، رقم 4. - ص 577-592.
ستاشيل ، جي.أينشتاين من "B" إلى "Z" - المجلد 9 من دراسات أينشتاين. - سبرينغر ، 2002. - ص 226. - ردمك 0-8176-4143-2.
أينشتاين ، أ (1905). "Zur Elektrodynamik bewegter Körper" (ألمانية). Annalen der Physik 17 : 890-921. DOI: 10.1002 / andp.19053221004.الترجمة إلى الإنجليزية: بيريت ، دبليوفي الديناميكا الكهربائية للأجسام المتحركة. فورميلاب. تم الاسترجاع 27 نوفمبر ، 2009. مؤرشفة من الأصلي في 1 فبراير 2013.
ألكساندروف إي ب. نظرية النسبية: تجربة مباشرة مع شعاع منحني // الكيمياء والحياة. - 2012. - رقم 3.
هسو ، جي بي.لورنتز وبوانكير إنفاريانس / جي بي هسو ، تشانغ. - العالم العلمي ، 2001. - المجلد. 8. - ص 543 وما يليها. - ردمك 981-02-4721-4.
تشانغ ، واي زد.النسبية الخاصة وأسسها التجريبية. - العالم العلمي ، 1997. - المجلد. 4. - ص 172 - 3. - ردمك 981-02-2749-3.
د "Inverno، R.التعريف بنسبية أينشتاين - مطبعة جامعة أكسفورد ، 1992. - ص 19 - 20 - ISBN 0-19-859686-3.
سيرانجان ب.مسلمات النظرية النسبية الخاصة ونتائجها // النظرية الخاصة للنسبية. - PHI Learning، 2004. - ص 20 وما يليها. - ردمك 81-203-1963-X.
روبرتس ، تما هو الأساس التجريبي للنسبية الخاصة؟ . الأسئلة الشائعة حول فيزياء يوزنت. جامعة كاليفورنيا ، ريفرسايد (2007). تم الاسترجاع 27 نوفمبر ، 2009. مؤرشفة من الأصلي في 1 فبراير 2013.
تيريل ، جي (1959). "عدم رؤية انكماش لورنتز". مراجعة البدنية 116 (4): 1041-5. DOI: 10.1103 / PhysRev.116.1041. بيب كود: 1959 PhRv..116.1041T.
بنروز ، آر (1959). "الشكل الظاهر لمجال متحرك نسبيًا". وقائع جمعية كامبريدج الفلسفية 55 (01): 137-9. DOI: 10.1017 / S0305004100033776. بيب كود: 1959 PCPS ... 55..137P.
هارتل ، جي بي.أديسون ويسلي ، 2003. - ص 52-9. - ردمك 981-02-2749-3.
هارتل ، جي بي.الجاذبية: مقدمة في النسبية العامة لأينشتاين. - أديسون ويسلي ، 2003. - ص 332. - ISBN 981-02-2749-3.
يعتبر تفسير الملاحظات على الأنظمة الثنائية المستخدمة لتحديد سرعة الجاذبية مشكوكًا فيه من قبل بعض المؤلفين ، مما يترك الحالة التجريبية غير مؤكدة ؛ يرى شيفر ، ج.انتشار الضوء في مجال الجاذبية للأنظمة الثنائية إلى الترتيب التربيعي في ثابت الجاذبية لنيوتن: الجزء 3: "حول الجدل حول سرعة الجاذبية" // الليزر والساعات والتحكم الخالي من السحب: استكشاف الجاذبية النسبية في الفضاء / G شيفر ، بروجمان - سبرينغر ، 2008. - ISBN 3-540-34376-8.
جيبس ، صهل سرعة الضوء ثابتة؟ . الأسئلة الشائعة حول فيزياء يوزنت. جامعة كاليفورنيا ، ريفرسايد (1997). تم الاسترجاع 26 نوفمبر ، 2009. مؤرشفة من الأصلي في 17 نوفمبر 2009.

25 مارس 2017

السفر عبر FTL هو أحد أسس الخيال العلمي في الفضاء. ومع ذلك ، ربما يعلم الجميع - حتى الأشخاص البعيدين عن الفيزياء - أن أقصى سرعة ممكنة لحركة الأجسام المادية أو انتشار أي إشارات هي سرعة الضوء في الفراغ. يُشار إليه بالحرف c وهو ما يقرب من 300 ألف كيلومتر في الثانية ؛ القيمة الدقيقة c = 299792458 م / ث.

سرعة الضوء في الفراغ من الثوابت الفيزيائية الأساسية. استحالة تحقيق سرعات تتجاوز c يتبع نظرية النسبية الخاصة لأينشتاين (SRT). إذا كان من الممكن إثبات أن إرسال الإشارات بسرعة فائقة اللمعان ممكن ، فإن نظرية النسبية ستنهار. حتى الآن ، لم يحدث هذا ، على الرغم من المحاولات العديدة لدحض الحظر المفروض على وجود سرعات أكبر من ج. ومع ذلك ، كشفت الدراسات التجريبية الحديثة عن بعض الظواهر المثيرة للاهتمام للغاية ، مما يشير إلى أنه في ظل ظروف تم إنشاؤها خصيصًا من الممكن مراقبة السرعات الفائقة اللمعان دون انتهاك مبادئ نظرية النسبية.

بادئ ذي بدء ، لنتذكر الجوانب الرئيسية المتعلقة بمشكلة سرعة الضوء.

بادئ ذي بدء: لماذا يستحيل (في ظل الظروف العادية) تجاوز حد الضوء؟ لأنه بعد ذلك يتم انتهاك القانون الأساسي لعالمنا - قانون السببية ، والذي وفقًا له لا يمكن للتأثير أن يتجاوز السبب. لم يلاحظ أحد ، على سبيل المثال ، أن دبًا قد مات أولاً ، ثم طلقة صياد. عند السرعات التي تتجاوز c ، ينعكس تسلسل الأحداث ، ويرجع الشريط الزمني. يمكن ملاحظة ذلك بسهولة من خلال التفكير البسيط التالي.

لنفترض أننا على متن سفينة معجزة كونية تتحرك أسرع من الضوء. ثم نلحق تدريجياً بالضوء المنبعث من المصدر في نقاط زمنية سابقة وأولى. أولاً ، سنلحق بالفوتونات المنبعثة ، على سبيل المثال ، بالأمس ، ثم - المنبعثة أول من أمس ، ثم - منذ أسبوع ، وشهر ، وعام ، وما إلى ذلك. إذا كان مصدر الضوء مرآة تعكس الحياة ، فسنرى أولاً أحداث الأمس ، ثم أول أمس ، وهكذا. يمكننا أن نرى ، على سبيل المثال ، رجلاً عجوزًا يتحول تدريجياً إلى رجل في منتصف العمر ، ثم إلى شاب ، إلى شاب ، إلى طفل ... أي ، سيعود الوقت إلى الوراء ، وسننتقل من الحاضر إلى الماضي. ثم يتم عكس السبب والنتيجة.

على الرغم من أن هذه الحجة تتجاهل تمامًا التفاصيل الفنية لعملية مراقبة الضوء ، إلا أنها توضح بوضوح من وجهة نظر أساسية أن الحركة بسرعة فائقة تؤدي إلى موقف مستحيل في عالمنا. ومع ذلك ، فقد وضعت الطبيعة شروطًا أكثر صرامة: فالحركة غير قابلة للتحقيق ليس فقط بسرعة فائقة ، ولكن أيضًا بسرعة مساوية لسرعة الضوء - يمكنك فقط الاقتراب منها. ويترتب على نظرية النسبية أنه مع زيادة سرعة الحركة ، تنشأ ثلاثة ظروف: تزداد كتلة الجسم المتحرك ، ويقل حجمه في اتجاه الحركة ، ويبطئ مرور الوقت على هذا الجسم (من وجهة نظر مراقب "يستريح" خارجي). في السرعات العادية ، تكون هذه التغييرات ضئيلة ، ولكن مع اقترابنا من سرعة الضوء ، تصبح ملحوظة أكثر فأكثر ، وفي الحد الأقصى - بسرعة تساوي c - تصبح الكتلة كبيرة بشكل غير محدود ، ويفقد الجسم حجمه تمامًا في اتجاه الحركة والوقت يتوقف عليه. لذلك ، لا يمكن لأي جسم مادي الوصول إلى سرعة الضوء. فقط الضوء نفسه له مثل هذه السرعة! (وأيضًا جسيم "كامل الاختراق" - نيوترينو ، والذي ، مثل الفوتون ، لا يمكنه التحرك بسرعة أقل من c.)

الآن حول سرعة نقل الإشارة. من المناسب هنا استخدام تمثيل الضوء على شكل موجات كهرومغناطيسية. ما هي الإشارة؟ هذه بعض المعلومات ليتم نقلها. الموجة الكهرومغناطيسية المثالية عبارة عن موجة جيبية لا نهائية لها تردد واحد فقط ، ولا يمكنها حمل أي معلومات ، لأن كل فترة من مثل هذا الجيوب الأنفية تكرر تمامًا المرحلة السابقة. يمكن لسرعة حركة طور الموجة الجيبية - ما يسمى بسرعة الطور - أن تتجاوز في وسط تحت ظروف معينة سرعة الضوء في الفراغ. لا توجد قيود هنا ، لأن سرعة المرحلة ليست سرعة الإشارة - فهي غير موجودة بعد. لإنشاء إشارة ، تحتاج إلى عمل نوع من "العلامة" على الموجة. يمكن أن تكون هذه العلامة ، على سبيل المثال ، تغييرًا في أي من معلمات الموجة - السعة أو التردد أو المرحلة الأولية. ولكن بمجرد أن يتم وضع العلامة ، تفقد الموجة صفتها الجيبية. يصبح معدلًا ، ويتألف من مجموعة من الموجات الجيبية البسيطة ذات السعات والترددات والمراحل الأولية - مجموعة من الموجات. سرعة حركة العلامة في الموجة المعدلة هي سرعة الإشارة. عند الانتشار في وسط ، تتزامن هذه السرعة عادةً مع سرعة المجموعة التي تميز انتشار مجموعة الموجات المذكورة أعلاه ككل (انظر "العلم والحياة" رقم 2 ، 2000). في الظروف العادية ، تكون سرعة المجموعة ، وبالتالي سرعة الإشارة ، أقل من سرعة الضوء في الفراغ. ليس من قبيل المصادفة أن يتم استخدام عبارة "في ظل الظروف العادية" هنا ، لأنه في بعض الحالات قد تتجاوز سرعة المجموعة c أو حتى تفقد معناها ، ولكنها بعد ذلك لا تنطبق على انتشار الإشارة. ثبت في SRT أنه من المستحيل إرسال إشارة بسرعة أكبر من c.

لماذا هو كذلك؟ لأن عقبة إرسال أي إشارة بسرعة أكبر من c هي نفس قانون السببية. دعونا نتخيل مثل هذا الموقف. في مرحلة ما A ، يقوم وميض ضوئي (الحدث 1) بتشغيل جهاز يرسل إشارة راديو معينة ، وفي نقطة بعيدة B ، تحت تأثير هذه الإشارة اللاسلكية ، يحدث انفجار (الحدث 2). من الواضح أن الحدث 1 (التوهج) هو السبب ، والحدث 2 (الانفجار) هو التأثير الذي يحدث بعد السبب. ولكن إذا انتشرت إشارة الراديو بسرعة فائقة ، فإن المراقب القريب من النقطة B سيرى أولاً انفجارًا ، وعندها فقط - وميض من الضوء وصل إليه بسرعة وميض ضوئي ، سبب الانفجار. بمعنى آخر ، بالنسبة لهذا المراقب ، كان من الممكن أن يحدث الحدث 2 قبل الحدث 1 ، أي أن التأثير كان سيسبق السبب.

من المناسب التأكيد على أن "الحظر الفائق اللمعان" لنظرية النسبية يُفرض فقط على حركة الأجسام المادية ونقل الإشارات. في كثير من المواقف من الممكن أن تتحرك بأي سرعة ، لكنها ستكون حركة أشياء وإشارات غير مادية. على سبيل المثال ، تخيل مسطرتين طويلتين مستلقيتين في نفس المستوى ، أحدهما يقع أفقيًا والآخر يتقاطع معه بزاوية صغيرة. إذا تم تحريك السطر الأول لأسفل (في الاتجاه الذي يشير إليه السهم) بسرعة عالية ، فيمكن جعل نقطة تقاطع الخطوط تعمل بسرعة عشوائية ، ولكن هذه النقطة ليست جسماً مادياً. مثال آخر: إذا أخذت مصباحًا يدويًا (أو ، على سبيل المثال ، ليزر يعطي شعاعًا ضيقًا) ووصفت بسرعة قوسًا في الهواء ، فإن السرعة الخطية لبقعة الضوء ستزداد مع المسافة ، وعلى مسافة كبيرة بما فيه الكفاية ، سوف يتجاوز ج. ستتحرك بقعة الضوء بين النقطتين A و B بسرعة فائقة ، لكن هذا لن يكون إرسال إشارة من A إلى B ، لأن بقعة الضوء هذه لا تحمل أي معلومات حول النقطة A.

يبدو أنه تم حل مسألة السرعات الفائقة اللمعان. لكن في الستينيات من القرن العشرين ، طرح الفيزيائيون النظريون فرضية وجود جسيمات فائقة اللمعان ، تسمى التاكيون. هذه جسيمات غريبة جدًا: فهي ممكنة نظريًا ، ولكن من أجل تجنب التناقضات مع نظرية النسبية ، كان لا بد من تخصيص كتلة راحة خيالية لها. لا توجد كتلة خيالية فيزيائية ، إنها تجريد رياضي بحت. ومع ذلك ، فإن هذا لم يسبب الكثير من القلق ، لأن التاكيونات لا يمكن أن تكون في حالة راحة - فهي موجودة (إن وجدت!) فقط بسرعات تتجاوز سرعة الضوء في الفراغ ، وفي هذه الحالة تبين أن كتلة التاكيون حقيقية. هناك بعض التشابه مع الفوتونات هنا: الفوتون ليس له كتلة سكونية صفرية ، لكن هذا يعني ببساطة أن الفوتون لا يمكن أن يكون في حالة سكون - لا يمكن إيقاف الضوء.

كان أصعب شيء ، كما هو متوقع ، هو التوفيق بين فرضية تاكيون وقانون السببية. المحاولات التي بذلت في هذا الاتجاه ، على الرغم من أنها كانت بارعة للغاية ، لم تؤد إلى نجاح واضح. لم يكن أحد قادرًا على تسجيل التاكيونات بشكل تجريبي أيضًا. نتيجة لذلك ، تلاشى الاهتمام بالتاكيون كجسيمات أولية فائقة اللمعان تدريجياً.

ومع ذلك ، في الستينيات ، تم اكتشاف ظاهرة تجريبية ، أدت في البداية إلى ارتباك علماء الفيزياء. هذا موصوف بالتفصيل في مقال A.N. Oraevsky "الموجات الفائقة في تضخيم الوسائط" (UFN No. 12 ، 1998). هنا نلخص باختصار جوهر الموضوع ، ونحيل القارئ المهتم بالتفاصيل إلى المقال المذكور.

بعد فترة وجيزة من اكتشاف الليزر - في أوائل الستينيات - نشأت مشكلة الحصول على نبضات ضوئية قصيرة عالية الطاقة (بمدة 1 نانوثانية = 10-9 ثوانٍ). للقيام بذلك ، تم تمرير نبضة ليزر قصيرة عبر مكبر كمومي بصري. تم تقسيم النبض بواسطة مرآة مقسمة إلى جزأين. تم إرسال أحدهما ، الأكثر قوة ، إلى مكبر الصوت ، والآخر ينتشر في الهواء ويعمل كنبض مرجعي ، حيث كان من الممكن مقارنة النبض الذي يمر عبر مكبر الصوت. تم تغذية كلا النبضتين إلى أجهزة الكشف الضوئية ، ويمكن ملاحظة إشارات الخرج الخاصة بهم بصريًا على شاشة راسم الذبذبات. كان من المتوقع أن تتعرض نبضة الضوء التي تمر عبر مكبر الصوت لبعض التأخير مقارنة بالنبضة المرجعية ، أي أن سرعة انتشار الضوء في مكبر الصوت ستكون أقل من سرعة الهواء. ما أثار دهشة الباحثين عندما اكتشفوا أن النبضة تنتشر عبر مكبر الصوت بسرعة لا تزيد عن سرعة الهواء فحسب ، بل تزيد عدة مرات عن سرعة الضوء في الفراغ!

بعد التعافي من الصدمة الأولى ، بدأ الفيزيائيون في البحث عن سبب هذه النتيجة غير المتوقعة. لم يكن لدى أي شخص أدنى شك حول مبادئ النظرية النسبية الخاصة ، وهذا بالضبط ما ساعد في إيجاد التفسير الصحيح: إذا تم الحفاظ على مبادئ SRT ، فيجب البحث عن الإجابة في خصائص الوسط المضخم. .

دون الخوض في التفاصيل هنا ، نشير فقط إلى أن التحليل التفصيلي لآلية عمل وسيط التضخيم قد أوضح الموقف تمامًا. كانت النقطة عبارة عن تغيير في تركيز الفوتونات أثناء انتشار النبضة - وهو تغيير ناتج عن تغيير في كسب الوسط إلى قيمة سالبة أثناء مرور الجزء الخلفي من النبضة ، عندما يكون الوسط بالفعل امتصاص الطاقة ، لأنه تم بالفعل استخدام احتياطيها الخاص بسبب انتقالها إلى نبض الضوء. لا يتسبب الامتصاص في زيادة الدافع ، بل انخفاضه ، وبالتالي فإن الدافع يقوى في المقدمة ويضعف في الجزء الخلفي منه. دعونا نتخيل أننا نلاحظ النبض بمساعدة أداة تتحرك بسرعة الضوء في وسط مكبر للصوت. إذا كان الوسيط شفافًا ، فسنرى دفعة مجمدة في الجمود. في الوسط الذي تحدث فيه العملية المذكورة أعلاه ، سيظهر تقوية الحافة الأمامية وضعف الحافة الخلفية للنبضة للمراقب بطريقة تجعل الوسيط ، كما كان ، يحرك النبض إلى الأمام . ولكن بما أن الجهاز (المراقب) يتحرك بسرعة الضوء ، وتتجاوزه النبضة ، فإن سرعة النبضة تتجاوز سرعة الضوء! هذا هو التأثير الذي سجله المجربون. وهنا لا يوجد تناقض حقًا مع نظرية النسبية: الأمر يتعلق فقط بعملية التضخيم بحيث يتضح أن تركيز الفوتونات التي ظهرت سابقًا أكبر من تلك التي ظهرت لاحقًا. ليست الفوتونات هي التي تتحرك بسرعة فائقة ، ولكن غلاف النبضة ، ولا سيما الحد الأقصى لها ، الذي يتم ملاحظته على مرسمة الذبذبات.

وهكذا ، بينما يوجد دائمًا في الوسائط العادية ضعف في الضوء وانخفاض في سرعته ، يحدده مؤشر الانكسار ، في وسط الليزر النشط ، لا يُلاحظ تضخيم الضوء فحسب ، بل يُلاحظ أيضًا انتشار نبضة بسرعة فائقة.

حاول بعض الفيزيائيين تجريبياً إثبات وجود حركة فائقة اللمعان في تأثير النفق ، وهي إحدى أكثر الظواهر المدهشة في ميكانيكا الكم. يتمثل هذا التأثير في حقيقة أن الجسيمات الدقيقة (بشكل أكثر دقة ، كائن دقيق يعرض خصائص الجسيم وخصائص الموجة في ظل ظروف مختلفة) قادر على اختراق ما يسمى بالحاجز المحتمل - وهي ظاهرة مستحيلة تمامًا في الميكانيكا الكلاسيكية (حيث يكون مثل هذا الموقف مشابهًا: ستنتهي الكرة التي يتم إلقاؤها على الحائط على الجانب الآخر من الجدار ، أو تنتقل الحركة المتموجة الممنوحة إلى حبل مربوط بالجدار إلى حبل مربوط بالجدار الجدار على الجانب الآخر). فيما يلي جوهر تأثير النفق في ميكانيكا الكم. إذا واجه جسم دقيق مع طاقة معينة في طريقه منطقة ذات طاقة كامنة تتجاوز طاقة الجسم الصغير ، فإن هذه المنطقة تشكل حاجزًا له ، يتم تحديد ارتفاعه من خلال فرق الطاقة. لكن الكائن الدقيق "يتسرب" عبر الحاجز! يتم منحه هذا الاحتمال من خلال علاقة عدم اليقين المعروفة باسم Heisenberg ، والمكتوبة من أجل الطاقة ووقت التفاعل. إذا حدث تفاعل الكائن الدقيق مع الحاجز لفترة زمنية محددة بشكل كافٍ ، فإن طاقة الكائن الدقيق ، على العكس من ذلك ، ستتميز بعدم اليقين ، وإذا كان عدم اليقين هذا بترتيب ارتفاع الحاجز ، فإن الأخير يتوقف لتكون عقبة لا يمكن التغلب عليها للكائن الدقيق. هو معدل الاختراق عبر الحاجز المحتمل الذي أصبح موضوع بحث من قبل عدد من الفيزيائيين ، الذين يعتقدون أنه يمكن أن يتجاوز c.

في يونيو 1998 ، عقدت ندوة دولية حول مشاكل الحركات الفائقة في كولونيا ، حيث تمت مناقشة النتائج التي تم الحصول عليها في أربعة مختبرات - في بيركلي وفيينا وكولونيا وفلورنسا.

وأخيرًا ، في عام 2000 ، تم الإبلاغ عن تجربتين جديدتين ظهرت فيهما تأثيرات التكاثر الفائق اللمعان. تم تنفيذ إحداها بواسطة Lijun Wong وزملاؤه في معهد أبحاث في Princeton (الولايات المتحدة الأمريكية). وكانت نتيجته أن نبضة ضوئية تدخل حجرة مليئة ببخار السيزيوم تزيد سرعتها بمعامل 300. اتضح أن الجزء الرئيسي من النبضة يترك الجدار البعيد للغرفة حتى قبل أن يدخل النبض الغرفة من خلال الجدار الأمامي. مثل هذا الموقف لا يتعارض مع الفطرة السليمة فحسب ، بل يتعارض في جوهره مع نظرية النسبية أيضًا.

أثار تقرير L. Wong نقاشًا مكثفًا بين علماء الفيزياء ، ومعظمهم لا يميلون إلى رؤية النتائج التي تم الحصول عليها انتهاكًا لمبادئ النسبية. ويعتقدون أن التحدي يكمن في شرح هذه التجربة بشكل صحيح.

في تجربة L. Wong ، كانت مدة نبضة الضوء التي تدخل الغرفة ببخار السيزيوم حوالي 3 ميكروثانية. يمكن أن تكون ذرات السيزيوم في ستة عشر حالة ميكانيكية كمومية محتملة تسمى "مستويات فرعية مغنطيسية فائقة الدقة للحالة الأرضية". باستخدام ضخ الليزر البصري ، تم إحضار جميع الذرات تقريبًا إلى حالة واحدة فقط من هذه الحالات الست عشرة ، والتي تقابل درجة حرارة الصفر المطلق تقريبًا على مقياس كلفن (-273.15 درجة مئوية). كان طول حجرة السيزيوم 6 سم. في الفراغ ، يسافر الضوء 6 سم في 0.2 نانوثانية. كما أظهرت القياسات ، مرت نبضات الضوء عبر الحجرة مع السيزيوم في وقت أقصر بـ 62 نانوثانية من الفراغ. بعبارة أخرى ، فإن وقت عبور النبضة عبر وسط السيزيوم له علامة "ناقص"! في الواقع ، إذا طرحنا 62 نانوثانية من 0.2 نانوثانية ، فسنحصل على وقت "سالب". هذا "التأخير السلبي" في الوسط - قفزة زمنية غير مفهومة - يساوي الوقت الذي ستجعل فيه النبضة 310 تمريرات عبر الحجرة في فراغ. كانت نتيجة هذا "الانعكاس الزمني" أن الدافع الذي يغادر الغرفة تمكن من الابتعاد عنها بمقدار 19 مترًا قبل أن يصل الدافع القادم إلى الجدار القريب للغرفة. كيف يمكن تفسير مثل هذا الموقف المذهل (ما لم يكن هناك شك بالطبع في نقاء التجربة)؟

إذا حكمنا من خلال المناقشة التي تم الكشف عنها ، لم يتم العثور على تفسير دقيق حتى الآن ، ولكن ليس هناك شك في أن خصائص التشتت غير العادية للوسيط تلعب دورًا هنا: بخار السيزيوم ، الذي يتكون من ذرات يثيرها ضوء الليزر ، هو وسيط به تشتت شاذ. دعونا نتذكر بإيجاز ما هو عليه.

تشتت المادة هو اعتماد المرحلة (المعتادة) معامل الانكسار n على الطول الموجي للضوء l. مع التشتت الطبيعي ، يزداد معامل الانكسار مع تناقص الطول الموجي ، وهذا هو الحال في الزجاج والماء والهواء وجميع المواد الأخرى الشفافة للضوء. في المواد التي تمتص الضوء بقوة ، ينعكس مسار معامل الانكسار مع تغير طول الموجة ويصبح أكثر حدة: مع انخفاض في l (زيادة التردد w) ، ينخفض معامل الانكسار بشكل حاد ويصبح أقل في نطاق معين من الأطوال الموجية من الوحدة (سرعة الطور V> s). هذا هو التشتت الشاذ ، حيث يتغير نمط انتشار الضوء في مادة ما بشكل جذري. تصبح سرعة المجموعة Vgr أكبر من سرعة طور الموجات ويمكن أن تتجاوز سرعة الضوء في الفراغ (وتصبح أيضًا سالبة). يشير L. Wong إلى هذا الظرف باعتباره السبب الكامن وراء إمكانية شرح نتائج تجربته. ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن الشرط Vgr> c شكلي تمامًا ، حيث تم تقديم مفهوم سرعة المجموعة لحالة التشتت الصغير (العادي) ، للوسائط الشفافة ، عندما لا تغير مجموعة من الموجات شكلها تقريبًا أثناء التكاثر. ومع ذلك ، في مناطق التشتت غير الطبيعي ، يتشوه نبض الضوء بسرعة ويفقد مفهوم سرعة المجموعة معناه ؛ في هذه الحالة ، يتم تقديم مفاهيم سرعة الإشارة وسرعة انتشار الطاقة ، والتي تتطابق في الوسائط الشفافة مع سرعة المجموعة ، بينما تظل في الوسائط ذات الامتصاص أقل من سرعة الضوء في الفراغ. ولكن إليك ما هو مثير للاهتمام في تجربة وونغ: نبضة ضوئية ، تمر عبر وسط به تشتت غير طبيعي ، لا تتشوه - إنها تحافظ على شكلها تمامًا! وهذا يتوافق مع افتراض أن الدافع ينتشر بسرعة المجموعة. ولكن إذا كان الأمر كذلك ، فقد اتضح أنه لا يوجد امتصاص في الوسط ، على الرغم من أن التشتت الشاذ للوسط يرجع تحديدًا إلى الامتصاص! أدرك وونغ نفسه أن الكثير لا يزال غير واضح ، ويعتقد أن ما يحدث في إعداده التجريبي يمكن تفسيره بوضوح على أنه تقدير تقريبي أول على النحو التالي.

تتكون نبضة الضوء من عدة مكونات ذات أطوال موجية مختلفة (ترددات). يوضح الشكل ثلاثة من هذه المكونات (الموجات 1-3). في مرحلة ما ، تكون جميع الموجات الثلاث في طور (تتطابق الحد الأقصى لها) ؛ هنا هم ، يضيفون ، يعززون بعضهم البعض ويشكلون دفعة. مع انتشار الموجات أكثر في الفضاء ، فإنها تكون خارج الطور وبالتالي "تنطفئ" بعضها البعض.

في منطقة التشتت الشاذ (داخل خلية السيزيوم) ، تصبح الموجة الأقصر (الموجة 1) أطول. على العكس من ذلك ، فإن الموجة التي كانت الأطول من الموجة الثلاثة (الموجة 3) تصبح الأقصر.

وبالتالي ، تتغير أيضًا مراحل الموجات وفقًا لذلك. عندما تمر الأمواج عبر خلية السيزيوم ، يتم استعادة واجهات موجاتها. بعد أن خضعت لتعديل طور غير عادي في مادة ذات تشتت شاذ ، تجد الموجات الثلاث المدروسة نفسها مرة أخرى في مرحلة في مرحلة ما. هنا يضيفون مرة أخرى ويشكلون نبضًا من نفس الشكل تمامًا مثل ذلك الذي يدخل وسط السيزيوم.

عادةً في الهواء ، وفي أي وسط شفاف متشتت عادةً ، لا يمكن لنبضة ضوئية أن تحافظ على شكلها بدقة عند الانتشار على مسافة بعيدة ، أي أن جميع مكوناتها لا يمكن أن تكون في الطور عند أي نقطة بعيدة على طول مسار الانتشار. وفي ظل الظروف العادية ، يظهر نبضة ضوئية في مثل هذه النقطة البعيدة بعد مرور بعض الوقت. ومع ذلك ، نظرًا للخصائص الشاذة للوسيط المستخدم في التجربة ، فقد تبين أن النبض عند النقطة البعيدة يتم تنفيذه على مراحل بنفس الطريقة عند دخول هذا الوسيط. وهكذا فإن نبضة الضوء تتصرف كما لو كان لها تأخير زمني سلبي في طريقها إلى نقطة بعيدة ، أي أنها كانت ستصل إليها ليس في وقت لاحق ، ولكن قبل مرورها بالمتوسط!

يميل معظم الفيزيائيين إلى ربط هذه النتيجة بظهور سلائف منخفضة الكثافة في وسط التشتت للغرفة. الحقيقة هي أنه في التحلل الطيفي للنبضة ، يحتوي الطيف على مكونات ترددات عالية عشوائية ذات سعة ضئيلة ، ما يسمى بالسلائف ، والتي تتقدم على "الجزء الرئيسي" من النبضة. تعتمد طبيعة المنشأة وشكل السلائف على قانون التشتت في الوسط. مع وضع هذا في الاعتبار ، يُقترح تفسير تسلسل الأحداث في تجربة Wong على النحو التالي. الموجة القادمة ، "التي تمد" النذير أمام نفسها ، تقترب من الكاميرا. قبل أن تصطدم ذروة الموجة القادمة بالجدار القريب من الغرفة ، تبدأ المادة الأولية في ظهور نبضة في الحجرة تصل إلى الجدار البعيد وتنعكس منه ، وتشكل "موجة عكسية". هذه الموجة ، التي تنتشر أسرع بـ 300 مرة من c ، تصل إلى الجدار القريب وتلتقي بالموجة القادمة. تلتقي قمم إحدى الموجات بقيعان أخرى بحيث تلغي بعضها البعض ولا يبقى شيء. اتضح أن الموجة القادمة "تعيد الدين" إلى ذرات السيزيوم ، التي "استعارت" الطاقة لها في الطرف الآخر من الغرفة. أي شخص لاحظ فقط بداية ونهاية التجربة لن يرى سوى نبضة من الضوء "قفزت" إلى الأمام في الوقت المناسب ، تتحرك أسرع من ج.

يعتقد L. Wong أن تجربته لا تتفق مع نظرية النسبية. وهو يعتقد أن العبارة المتعلقة بعدم إمكانية الوصول إلى السرعة الفائقة تنطبق فقط على الأشياء ذات الكتلة الساكنة. يمكن تمثيل الضوء إما في شكل موجات ، والتي يكون مفهوم الكتلة غير قابل للتطبيق بشكل عام ، أو في شكل فوتونات ذات كتلة سكون ، كما هو معروف ، تساوي الصفر. لذلك ، فإن سرعة الضوء في الفراغ ، حسب وونغ ، ليست هي الحد الأقصى. ومع ذلك ، يعترف Wong بأن التأثير الذي اكتشفه يجعل من المستحيل نقل المعلومات بشكل أسرع من c.

يقول ب.

يعتقد معظم الفيزيائيين أن العمل الجديد لا يوجه ضربة ساحقة للمبادئ الأساسية. لكن لا يعتقد جميع الفيزيائيين أن المشكلة قد حُلّت. يقول البروفيسور A. Ranfagni ، من مجموعة البحث الإيطالية التي أجرت تجربة أخرى مثيرة للاهتمام في عام 2000 ، إن السؤال لا يزال مفتوحًا. هذه التجربة ، التي أجراها دانيال موغناي وأنيديو رانفاجني وروكو روجيري ، وجدت أن موجات الراديو ذات الموجة السنتيمترية تنتشر في الهواء الطبيعي بسرعة أكبر بنسبة 25٪ من سرعة ج.

بإيجاز ، يمكننا أن نقول ما يلي.

تظهر أعمال السنوات الأخيرة أنه في ظل ظروف معينة ، يمكن أن تحدث السرعة الفائقة بالفعل. ولكن ما الذي يتحرك بالضبط بسرعة فائقة؟ إن نظرية النسبية ، كما ذكرنا سابقًا ، تمنع مثل هذه السرعة للأجسام المادية وللإشارات التي تحمل المعلومات. ومع ذلك ، فإن بعض الباحثين مثابرون للغاية في محاولاتهم لإثبات التغلب على حاجز الضوء على وجه التحديد للإشارات. يكمن السبب في ذلك في حقيقة أنه في نظرية النسبية الخاصة لا يوجد تبرير رياضي صارم (على سبيل المثال ، على أساس معادلات ماكسويل للمجال الكهرومغناطيسي) لاستحالة إرسال الإشارات بسرعة أكبر من ج. إن مثل هذه الاستحالة في SRT قد تم تأسيسها ، كما يمكن للمرء ، من الناحية الحسابية البحتة ، استنادًا إلى صيغة أينشتاين لإضافة السرعات ، ولكن بطريقة أساسية يتم تأكيد ذلك من خلال مبدأ السببية. آينشتاين نفسه ، مع الأخذ في الاعتبار مسألة إرسال الإشارات الفائقة اللمعان ، كتب أنه في هذه الحالة "... نحن مجبرون على اعتبار آلية إرسال إشارة ممكنة ، عند استخدام الإجراء الذي تم تحقيقه يسبق السبب. ولكن ، على الرغم من أن هذا ناتج عن منطق بحت وجهة النظر لا تحتوي على نفسها ، في رأيي ، لا تناقضات ، لكنها مع ذلك تتعارض مع طبيعة كل خبرتنا لدرجة أن استحالة الافتراض V> c يبدو أنه تم إثباته بشكل كافٍ. مبدأ السببية هو حجر الزاوية الذي يكمن وراء استحالة التأشير الفائق اللمعة. ومن الواضح أن جميع عمليات البحث عن الإشارات الفائقة ، بدون استثناء ، سوف تتعثر في هذا الحجر ، بغض النظر عن مدى رغبة المجربين في اكتشاف مثل هذه الإشارات ، لأن هذه هي طبيعة عالمنا.

لكن مع ذلك ، لنتخيل أن رياضيات النسبية ستظل تعمل بسرعات فائقة. هذا يعني أنه نظريًا لا يزال بإمكاننا معرفة ما سيحدث إذا تجاوز الجسم سرعة الضوء.

تخيل مركبتين فضائيتين تتجهان من الأرض نحو نجم يبعد 100 سنة ضوئية عن كوكبنا. تغادر أول سفينة الأرض بسرعة 50٪ من سرعة الضوء ، لذلك سوف تستغرق 200 عام لإكمال الرحلة. ستنطلق السفينة الثانية ، المزودة بمحرك انفتال افتراضي ، بسرعة 200٪ من سرعة الضوء ، ولكن بعد 100 عام من الأولى. ماذا سيحدث؟

وفقًا لنظرية النسبية ، فإن الإجابة الصحيحة تعتمد إلى حد كبير على منظور المراقب. من الأرض ، سيظهر أن السفينة الأولى قد قطعت بالفعل مسافة كبيرة قبل أن تتجاوزها السفينة الثانية ، والتي تتحرك أسرع أربع مرات. لكن من وجهة نظر الأشخاص على متن السفينة الأولى ، كل شيء مختلف قليلاً.

تتحرك السفينة رقم 2 بشكل أسرع من الضوء ، مما يعني أنها يمكن أن تتفوق حتى على الضوء الذي ينبعث منه. يؤدي هذا إلى نوع من "الموجة الضوئية" (على غرار الصوت ، تهتز هنا موجات الضوء فقط بدلاً من اهتزازات الهواء) ، مما يؤدي إلى ظهور العديد من التأثيرات المثيرة للاهتمام. تذكر أن الضوء من السفينة رقم 2 يتحرك بشكل أبطأ من السفينة نفسها. ستكون النتيجة مضاعفة بصرية. بمعنى آخر ، في البداية سيرى طاقم السفينة رقم 1 أن السفينة الثانية ظهرت بجانبهم كما لو كانت من العدم. بعد ذلك ، سيصل الضوء من السفينة الثانية إلى السفينة الأولى مع تأخير طفيف ، وستكون النتيجة نسخة مرئية تتحرك في نفس الاتجاه مع تأخر طفيف.

يمكن رؤية شيء مشابه في ألعاب الكمبيوتر عندما ، نتيجة لفشل النظام ، يقوم المحرك بتحميل النموذج وخوارزمياته في نقطة نهاية الحركة بشكل أسرع من انتهاء الرسوم المتحركة نفسها ، بحيث تحدث عدة مرات. ربما هذا هو السبب في أن وعينا لا يدرك ذلك الجانب الافتراضي للكون حيث تتحرك الأجسام بسرعة فائقة - ربما يكون هذا هو الأفضل.

ملاحظة. ... لكن في المثال الأخير لم أفهم شيئًا ، لماذا يرتبط الموقع الحقيقي للسفينة بـ "الضوء المنبعث منها"؟ حسنًا ، على الرغم من أنهم سيرونه بطريقة ما في المكان الخطأ ، لكنه في الواقع سيتجاوز السفينة الأولى!

مصادر

دكتور في العلوم التقنية A. GOLUBEV.

في منتصف العام الماضي ، ظهر تقرير مثير في المجلات. اكتشفت مجموعة من الباحثين الأمريكيين أن نبضة ليزر قصيرة جدًا تنتقل أسرع بمئات المرات في وسط مختار خصيصًا مقارنة بالفراغ. بدت هذه الظاهرة مذهلة على الإطلاق (سرعة الضوء في الوسط هي دائمًا أقل من الفراغ) بل إنها أثارت شكوكًا حول صحة النظرية النسبية الخاصة. وفي الوقت نفسه ، تم اكتشاف جسم مادي فائق اللمعان - نبضة ليزر في وسط مضخم - لأول مرة ليس في عام 2000 ، ولكن قبل 35 عامًا ، في عام 1965 ، ونوقشت إمكانية الحركة الفائقة اللمعان على نطاق واسع حتى أوائل السبعينيات. اليوم ، اندلع النقاش حول هذه الظاهرة الغريبة بقوة متجددة.

أمثلة على الحركة "فائقة اللمعان".

في أوائل الستينيات من القرن الماضي ، بدأ الحصول على نبضات ضوئية قصيرة عالية الطاقة عن طريق تمرير وميض ليزر عبر مضخم كمي (وسط مع تعداد عكسي).

في وسط مضخم ، تتسبب المنطقة الأولية لنبضة الضوء في انبعاث محفز للذرات في وسط مكبر الصوت ، وتتسبب منطقتها النهائية في امتصاص الطاقة بواسطتها. نتيجة لذلك ، سيظهر للمراقب أن النبض يتحرك أسرع من الضوء.

تجربة ليجون وونغ.

ينكسر شعاع الضوء الذي يمر عبر منشور من مادة شفافة (مثل الزجاج) ، أي أنه يتعرض للتشتت.

نبضة الضوء هي مجموعة من التذبذبات ذات الترددات المختلفة.

ربما يعلم الجميع - حتى الأشخاص البعيدين عن الفيزياء - أن أقصى سرعة ممكنة لحركة الأشياء المادية أو انتشار أي إشارات هي سرعة الضوء في الفراغ. تم تمييزه بالحرف معوتقترب من 300 ألف كيلومتر في الثانية ؛ القيمة الدقيقة مع= 299792458 م / ث. سرعة الضوء في الفراغ من الثوابت الفيزيائية الأساسية. استحالة تحقيق سرعات تتجاوز مع، يتبع من نظرية النسبية الخاصة (SRT) لأينشتاين. إذا كان من الممكن إثبات أن إرسال الإشارات بسرعة فائقة اللمعان ممكن ، فإن نظرية النسبية ستنهار. حتى الآن لم يحدث هذا رغم المحاولات العديدة لدحض الحظر على وجود سرعات أكبر من مع. ومع ذلك ، كشفت الدراسات التجريبية الحديثة عن بعض الظواهر المثيرة للاهتمام للغاية ، مما يشير إلى أنه في ظل ظروف تم إنشاؤها خصيصًا من الممكن مراقبة السرعات الفائقة اللمعان دون انتهاك مبادئ نظرية النسبية.

بادئ ذي بدء ، لنتذكر الجوانب الرئيسية المتعلقة بمشكلة سرعة الضوء. بادئ ذي بدء: لماذا يستحيل (في ظل الظروف العادية) تجاوز حد الضوء؟ لأنه بعد ذلك يتم انتهاك القانون الأساسي لعالمنا - قانون السببية ، والذي وفقًا له لا يمكن للتأثير أن يتجاوز السبب. لم يلاحظ أحد ، على سبيل المثال ، أن دبًا قد مات أولاً ، ثم طلقة صياد. بسرعات تتجاوز مع، يتم عكس تسلسل الأحداث ، يتم لف الشريط الزمني. يمكن ملاحظة ذلك بسهولة من خلال التفكير البسيط التالي.

على الرغم من أن هذه الحجة تتجاهل تمامًا التفاصيل الفنية لعملية مراقبة الضوء ، إلا أنها توضح بوضوح من وجهة نظر أساسية أن الحركة بسرعة فائقة تؤدي إلى موقف مستحيل في عالمنا. ومع ذلك ، فقد وضعت الطبيعة شروطًا أكثر صرامة: فالحركة غير قابلة للتحقيق ليس فقط بسرعة فائقة ، ولكن أيضًا بسرعة مساوية لسرعة الضوء - يمكنك فقط الاقتراب منها. ويترتب على نظرية النسبية أنه مع زيادة سرعة الحركة ، تنشأ ثلاثة ظروف: تزداد كتلة الجسم المتحرك ، ويقل حجمه في اتجاه الحركة ، ويبطئ مرور الوقت على هذا الجسم (من وجهة نظر مراقب "يستريح" خارجي). في السرعات العادية ، تكون هذه التغييرات ضئيلة ، ولكن مع اقترابنا من سرعة الضوء ، تصبح ملحوظة أكثر فأكثر ، وفي الحد الأقصى - بسرعة تساوي مع، - تصبح الكتلة كبيرة بشكل لا نهائي ، يفقد الجسم حجمه تمامًا في اتجاه الحركة ويتوقف الوقت عليه. لذلك ، لا يمكن لأي جسم مادي الوصول إلى سرعة الضوء. فقط الضوء نفسه له مثل هذه السرعة! (وكذلك الجسيم "المخترق بالكامل" - النيوترينو ، الذي ، مثل الفوتون ، لا يمكنه التحرك بسرعة أقل من مع.)

الآن حول سرعة نقل الإشارة. من المناسب هنا استخدام تمثيل الضوء على شكل موجات كهرومغناطيسية. ما هي الإشارة؟ هذه بعض المعلومات ليتم نقلها. الموجة الكهرومغناطيسية المثالية عبارة عن موجة جيبية لا نهائية لها تردد واحد فقط ، ولا يمكنها حمل أي معلومات ، لأن كل فترة من مثل هذا الجيوب الأنفية تكرر تمامًا المرحلة السابقة. السرعة التي تتحرك بها مرحلة الموجة الجيبية - ما يسمى سرعة الطور - يمكن أن تتجاوز سرعة الضوء في الفراغ تحت ظروف معينة. لا توجد قيود هنا ، لأن سرعة المرحلة ليست سرعة الإشارة - فهي غير موجودة بعد. لإنشاء إشارة ، تحتاج إلى عمل نوع من "العلامة" على الموجة. يمكن أن تكون هذه العلامة ، على سبيل المثال ، تغييرًا في أي من معلمات الموجة - السعة أو التردد أو المرحلة الأولية. ولكن بمجرد أن يتم وضع العلامة ، تفقد الموجة صفتها الجيبية. يصبح معدلًا ، ويتألف من مجموعة من الموجات الجيبية البسيطة ذات السعات والترددات والمراحل الأولية - مجموعة من الموجات. سرعة حركة العلامة في الموجة المعدلة هي سرعة الإشارة. عند الانتشار في وسط ، تتزامن هذه السرعة عادةً مع سرعة المجموعة التي تميز انتشار مجموعة الموجات المذكورة أعلاه ككل (انظر "العلم والحياة" رقم 2 ، 2000). في الظروف العادية ، تكون سرعة المجموعة ، وبالتالي سرعة الإشارة ، أقل من سرعة الضوء في الفراغ. ليس من قبيل المصادفة استخدام عبارة "في ظل الظروف العادية" هنا ، لأنه في بعض الحالات يمكن أن تتجاوز سرعة المجموعة أيضًا معأو حتى تفقد المعنى ، لكنها لا تنطبق بعد ذلك على انتشار الإشارات. ثبت في SRT أنه من المستحيل إرسال إشارة بسرعة أكبر من مع.

لماذا هو كذلك؟ لأن عائق إرسال أي إشارة بسرعة أكبر من معينطبق نفس قانون السببية. دعونا نتخيل مثل هذا الموقف. في مرحلة ما A ، يقوم وميض ضوئي (الحدث 1) بتشغيل جهاز يرسل إشارة راديو معينة ، وفي نقطة بعيدة B ، تحت تأثير هذه الإشارة اللاسلكية ، يحدث انفجار (الحدث 2). من الواضح أن الحدث 1 (التوهج) هو السبب ، والحدث 2 (الانفجار) هو التأثير الذي يحدث بعد السبب. ولكن إذا انتشرت إشارة الراديو بسرعة فائقة ، فإن المراقب القريب من النقطة B سيرى أولاً انفجارًا ، وعندها فقط - يصل إليه بسرعة معوميض الضوء سبب الانفجار. بمعنى آخر ، بالنسبة لهذا المراقب ، كان من الممكن أن يحدث الحدث 2 قبل الحدث 1 ، أي أن التأثير كان سيسبق السبب.

من المناسب التأكيد على أن "الحظر الفائق اللمعان" لنظرية النسبية يُفرض فقط على حركة الأجسام المادية ونقل الإشارات. في كثير من المواقف من الممكن أن تتحرك بأي سرعة ، لكنها ستكون حركة أشياء وإشارات غير مادية. على سبيل المثال ، تخيل مسطرتين طويلتين مستلقيتين في نفس المستوى ، أحدهما يقع أفقيًا والآخر يتقاطع معه بزاوية صغيرة. إذا تم تحريك السطر الأول لأسفل (في الاتجاه الذي يشير إليه السهم) بسرعة عالية ، فيمكن جعل نقطة تقاطع الخطوط تعمل بسرعة عشوائية ، ولكن هذه النقطة ليست جسماً مادياً. مثال آخر: إذا أخذت مصباحًا يدويًا (أو ، على سبيل المثال ، ليزر يعطي شعاعًا ضيقًا) ووصفت بسرعة قوسًا في الهواء ، فإن السرعة الخطية لبقعة الضوء ستزداد مع المسافة ، وعلى مسافة كبيرة بما فيه الكفاية ، سوف يتجاوز مع.ستتحرك بقعة الضوء بين النقطتين A و B بسرعة فائقة ، لكن هذا لن يكون إرسال إشارة من A إلى B ، لأن بقعة الضوء هذه لا تحمل أي معلومات حول النقطة A.

بعد وقت قصير من اكتشاف الليزر ، في أوائل الستينيات ، نشأت مشكلة الحصول على نبضات ضوئية قصيرة عالية الطاقة (بمدة 1 نانوثانية = 10-9 ثوانٍ). للقيام بذلك ، تم تمرير نبضة ليزر قصيرة عبر مكبر كمومي بصري. تم تقسيم النبض بواسطة مرآة مقسمة إلى جزأين. تم إرسال أحدهما ، الأكثر قوة ، إلى مكبر الصوت ، والآخر ينتشر في الهواء ويعمل كنبض مرجعي ، حيث كان من الممكن مقارنة النبض الذي يمر عبر مكبر الصوت. تم تغذية كلا النبضتين إلى أجهزة الكشف الضوئية ، ويمكن ملاحظة إشارات الخرج الخاصة بهم بصريًا على شاشة راسم الذبذبات. كان من المتوقع أن تتعرض نبضة الضوء التي تمر عبر مكبر الصوت لبعض التأخير مقارنة بالنبضة المرجعية ، أي أن سرعة انتشار الضوء في مكبر الصوت ستكون أقل من سرعة الهواء. ما أثار دهشة الباحثين عندما اكتشفوا أن النبضة تنتشر عبر مكبر الصوت بسرعة لا تزيد عن سرعة الهواء فحسب ، بل تزيد عدة مرات عن سرعة الضوء في الفراغ!

حاول بعض الفيزيائيين تجريبياً إثبات وجود حركة فائقة اللمعان في تأثير النفق ، وهي إحدى أكثر الظواهر المدهشة في ميكانيكا الكم. يتمثل هذا التأثير في حقيقة أن الجسيمات الدقيقة (بشكل أكثر دقة ، كائن دقيق يعرض خصائص الجسيم وخصائص الموجة في ظل ظروف مختلفة) قادر على اختراق ما يسمى بالحاجز المحتمل - وهي ظاهرة مستحيلة تمامًا في الميكانيكا الكلاسيكية (حيث يكون مثل هذا الموقف مشابهًا: ستنتهي الكرة التي يتم إلقاؤها على الحائط على الجانب الآخر من الجدار ، أو تنتقل الحركة المتموجة الممنوحة إلى حبل مربوط بالجدار إلى حبل مربوط بالجدار الجدار على الجانب الآخر). فيما يلي جوهر تأثير النفق في ميكانيكا الكم. إذا واجه جسم دقيق مع طاقة معينة في طريقه منطقة ذات طاقة كامنة تتجاوز طاقة الجسم الصغير ، فإن هذه المنطقة تشكل حاجزًا له ، يتم تحديد ارتفاعه من خلال فرق الطاقة. لكن الكائن الدقيق "يتسرب" عبر الحاجز! يتم منحه هذا الاحتمال من خلال علاقة عدم اليقين المعروفة باسم Heisenberg ، والمكتوبة من أجل الطاقة ووقت التفاعل. إذا حدث تفاعل الكائن الدقيق مع الحاجز لفترة زمنية محددة بشكل كافٍ ، فإن طاقة الكائن الدقيق ، على العكس من ذلك ، ستتميز بعدم اليقين ، وإذا كان عدم اليقين هذا بترتيب ارتفاع الحاجز ، فإن الأخير يتوقف لتكون عقبة لا يمكن التغلب عليها للكائن الدقيق. هو معدل الاختراق عبر الحاجز المحتمل الذي أصبح موضوع بحث من قبل عدد من الفيزيائيين الذين يعتقدون أنه يمكن أن يتجاوز مع.

في تجربة L. Wong ، كانت مدة نبضة الضوء التي تدخل الغرفة ببخار السيزيوم حوالي 3 ميكروثانية. يمكن أن تكون ذرات السيزيوم في ستة عشر حالة ميكانيكية كمومية محتملة تسمى "مستويات فرعية مغنطيسية فائقة الدقة للحالة الأرضية". بمساعدة ضخ الليزر البصري ، تم إحضار جميع الذرات تقريبًا إلى حالة واحدة فقط من هذه الحالات الست عشرة ، والتي تقابل درجة حرارة الصفر المطلق تقريبًا على مقياس كلفن (-273.15 درجة مئوية). كان طول حجرة السيزيوم 6 سم. في الفراغ ، يسافر الضوء 6 سم في 0.2 نانوثانية. كما أظهرت القياسات ، مرت نبضات الضوء عبر الحجرة مع السيزيوم في وقت أقصر بـ 62 نانوثانية من الفراغ. بعبارة أخرى ، فإن وقت عبور النبضة عبر وسط السيزيوم له علامة "ناقص"! في الواقع ، إذا طرحنا 62 نانوثانية من 0.2 نانوثانية ، فسنحصل على وقت "سالب". هذا "التأخير السلبي" في الوسط - قفزة زمنية غير مفهومة - يساوي الوقت الذي ستجعل فيه النبضة 310 تمريرات عبر الحجرة في فراغ. كانت نتيجة هذا "الانعكاس الزمني" أن الدافع الذي يغادر الغرفة تمكن من الابتعاد عنها بمقدار 19 مترًا قبل أن يصل الدافع القادم إلى الجدار القريب للغرفة. كيف يمكن تفسير مثل هذا الموقف المذهل (ما لم يكن هناك شك بالطبع في نقاء التجربة)؟

تشتت المادة هو الاعتماد على معامل الانكسار (العادي) نعلى الطول الموجي للضوء ل. مع التشتت الطبيعي ، يزداد معامل الانكسار مع تناقص الطول الموجي ، وهذا هو الحال في الزجاج والماء والهواء وجميع المواد الأخرى الشفافة للضوء. في المواد التي تمتص الضوء بقوة ، ينعكس مسار معامل الانكسار مع تغير في الطول الموجي ويصبح أكثر حدة: عندما ينقص l (يزيد التردد w) ، ينخفض مؤشر الانكسار بشكل حاد وفي نطاق معين من الطول الموجي يصبح أقل من الوحدة (الطور) ● السرعة الخامسو> مع). هذا هو التشتت الشاذ ، حيث يتغير نمط انتشار الضوء في مادة ما بشكل جذري. سرعة المجموعة الخامستصبح cp أكبر من سرعة طور الموجات ويمكن أن تتجاوز سرعة الضوء في الفراغ (وتصبح أيضًا سالبة). يشير L. Wong إلى هذا الظرف باعتباره السبب الكامن وراء إمكانية شرح نتائج تجربته. ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن الشرط الخامسغرام> معهو رسمي بحت ، حيث تم تقديم مفهوم سرعة المجموعة في حالة التشتت الصغير (العادي) ، للوسائط الشفافة ، عندما لا تغير مجموعة من الموجات تقريبًا شكلها أثناء الانتشار. ومع ذلك ، في مناطق التشتت غير الطبيعي ، يتشوه نبض الضوء بسرعة ويفقد مفهوم سرعة المجموعة معناه ؛ في هذه الحالة ، يتم تقديم مفاهيم سرعة الإشارة وسرعة انتشار الطاقة ، والتي تتطابق في الوسائط الشفافة مع سرعة المجموعة ، بينما تظل في الوسائط ذات الامتصاص أقل من سرعة الضوء في الفراغ. ولكن إليك ما هو مثير للاهتمام في تجربة وونغ: نبضة ضوئية ، تمر عبر وسط به تشتت غير طبيعي ، لا تتشوه - إنها تحافظ على شكلها تمامًا! وهذا يتوافق مع افتراض أن الدافع ينتشر بسرعة المجموعة. ولكن إذا كان الأمر كذلك ، فقد اتضح أنه لا يوجد امتصاص في الوسط ، على الرغم من أن التشتت الشاذ للوسط يرجع تحديدًا إلى الامتصاص! أدرك وونغ نفسه أن الكثير لا يزال غير واضح ، ويعتقد أن ما يحدث في إعداده التجريبي يمكن تفسيره بوضوح على أنه تقدير تقريبي أول على النحو التالي.

يميل معظم الفيزيائيين إلى ربط هذه النتيجة بظهور سلائف منخفضة الكثافة في وسط التشتت للغرفة. الحقيقة هي أنه في التحلل الطيفي للنبضة ، يحتوي الطيف على مكونات ترددات عالية عشوائية ذات سعة ضئيلة ، ما يسمى بالسلائف ، والتي تتقدم على "الجزء الرئيسي" من النبضة. تعتمد طبيعة المنشأة وشكل السلائف على قانون التشتت في الوسط. مع وضع هذا في الاعتبار ، يُقترح تفسير تسلسل الأحداث في تجربة Wong على النحو التالي. الموجة القادمة ، "التي تمد" النذير أمام نفسها ، تقترب من الكاميرا. قبل أن تصطدم ذروة الموجة القادمة بالجدار القريب من الغرفة ، تبدأ المادة الأولية في ظهور نبضة في الحجرة تصل إلى الجدار البعيد وتنعكس منه ، وتشكل "موجة عكسية". هذه الموجة تنتشر 300 مرة أسرع معيصل إلى الجدار القريب ويلتقي بالموجة القادمة. تلتقي قمم إحدى الموجات بقيعان أخرى بحيث تلغي بعضها البعض ولا يبقى شيء. اتضح أن الموجة القادمة "تعيد الدين" إلى ذرات السيزيوم ، التي "استعارت" الطاقة لها في الطرف الآخر من الغرفة. الشخص الذي شاهد فقط بداية التجربة ونهايتها لن يرى سوى نبضة من الضوء "قفزت" للأمام في الوقت المناسب ، وتتحرك بشكل أسرع مع.

يعتقد L. Wong أن تجربته لا تتفق مع نظرية النسبية. وهو يعتقد أن العبارة المتعلقة بعدم إمكانية الوصول إلى السرعة الفائقة تنطبق فقط على الأشياء ذات الكتلة الساكنة. يمكن تمثيل الضوء إما في شكل موجات ، والتي يكون مفهوم الكتلة غير قابل للتطبيق بشكل عام ، أو في شكل فوتونات ذات كتلة سكون ، كما هو معروف ، تساوي الصفر. لذلك ، فإن سرعة الضوء في الفراغ ، حسب وونغ ، ليست هي الحد الأقصى. ومع ذلك ، يعترف Wong بأن التأثير الذي اكتشفه لا يجعل من الممكن نقل المعلومات بسرعة أكبر من مع.

يقول ب.

يعتقد معظم الفيزيائيين أن العمل الجديد لا يوجه ضربة ساحقة للمبادئ الأساسية. لكن لا يعتقد جميع الفيزيائيين أن المشكلة قد حُلّت. يقول البروفيسور A. Ranfagni ، من مجموعة البحث الإيطالية التي أجرت تجربة أخرى مثيرة للاهتمام في عام 2000 ، إن السؤال لا يزال مفتوحًا. وجدت هذه التجربة ، التي أجراها دانيال موغناي وأنيديو رانفاجني وروكو روجيري ، أن موجات الراديو ذات الموجة السنتيمترية تنتشر في الهواء العادي بسرعة تتجاوز معبنسبة 25٪.

بإيجاز ، يمكننا أن نقول ما يلي. تظهر أعمال السنوات الأخيرة أنه في ظل ظروف معينة ، يمكن أن تحدث السرعة الفائقة بالفعل. ولكن ما الذي يتحرك بالضبط بسرعة فائقة؟ إن نظرية النسبية ، كما ذكرنا سابقًا ، تمنع مثل هذه السرعة للأجسام المادية وللإشارات التي تحمل المعلومات. ومع ذلك ، فإن بعض الباحثين مثابرون للغاية في محاولاتهم لإثبات التغلب على حاجز الضوء على وجه التحديد للإشارات. يكمن السبب في ذلك في حقيقة أنه في النظرية النسبية الخاصة لا يوجد تبرير رياضي صارم (على سبيل المثال ، على أساس معادلات ماكسويل للمجال الكهرومغناطيسي) لاستحالة إرسال الإشارات بسرعة أكبر من مع. إن مثل هذه الاستحالة في SRT قد تم تأسيسها ، كما يمكن للمرء ، من الناحية الحسابية البحتة ، استنادًا إلى صيغة أينشتاين لإضافة السرعات ، ولكن بطريقة أساسية يتم تأكيد ذلك من خلال مبدأ السببية. آينشتاين نفسه ، مع الأخذ في الاعتبار مسألة إرسال الإشارات الفائقة اللمعان ، كتب أنه في هذه الحالة "... نحن مجبرون على اعتبار آلية إرسال إشارة ممكنة ، عند استخدام الإجراء الذي تم تحقيقه يسبق السبب. ولكن ، على الرغم من أن هذا ناتج عن منطق بحت وجهة النظر لا تحتوي على نفسها ، في رأيي ، لا تناقضات ، ومع ذلك فهي تتعارض مع طبيعة كل تجربتنا لدرجة أن استحالة الافتراض الخامس> جيبدو أنه تم إثباته بشكل كافٍ. "مبدأ السببية هو حجر الزاوية الذي يكمن وراء استحالة نقل الإشارات الفائقة اللمعان. وهذا الحجر ، على ما يبدو ، سوف يعثر جميع عمليات البحث عن الإشارات الفائقة ، دون استثناء ، بغض النظر عن مدى رغبة المجربين في اكتشاف مثل هذه الإشارات. إشارات لأن هذه هي طبيعة عالمنا.

في الختام ، يجب التأكيد على أن كل ما سبق ينطبق تحديدًا على عالمنا ، على كوننا. تم إجراء مثل هذا الحجز لأن فرضيات جديدة ظهرت مؤخرًا في الفيزياء الفلكية وعلم الكونيات التي تسمح بوجود العديد من الأكوان المخفية عنا ، والمتصلة بأنفاق طوبولوجية - قواديس. يتم مشاركة وجهة النظر هذه ، على سبيل المثال ، من قبل عالم الفيزياء الفلكية المعروف ن.س.كارداشيف. بالنسبة لمراقب خارجي ، فإن مداخل هذه الأنفاق تتميز بحقول جاذبية شاذة ، على غرار الثقوب السوداء. ستجعل الحركات في مثل هذه الأنفاق ، كما اقترح مؤلفو الفرضيات ، من الممكن التحايل على قيود سرعة الحركة المفروضة في الفضاء العادي بواسطة سرعة الضوء ، وبالتالي تحقيق فكرة إنشاء آلة الزمن ... الأشياء. وعلى الرغم من أن مثل هذه الفرضيات تذكرنا حتى الآن بمؤامرات الخيال العلمي ، فلا ينبغي للمرء أن يرفض بشكل قاطع الاحتمال الأساسي لنموذج متعدد العناصر لبنية العالم المادي. شيء آخر هو أن كل هذه الأكوان الأخرى ، على الأرجح ، ستبقى مجرد بنايات رياضية بحتة لعلماء الفيزياء النظرية الذين يعيشون في كوننا ويحاولون العثور على عوالم مغلقة علينا بقوة أفكارهم ...

انظر في غرفة حول نفس الموضوع

في إطار مرجعي بالقصور الذاتي (محليًا) مع الأصل ، ضع في اعتبارك النقطة المادية الموجودة في. نسمي سرعة هذه النقطة فائقة اللمعةفي وقت إذا كانت التفاوتات التالية صحيحة:

النمط = "max-width: 98٪؛ height: auto؛ width: auto؛" src = "/ pictures / wiki / files / 50 /.png" border = "0">

أين ، هي سرعة الضوء في الفراغ ، والوقت والمسافة من النقطة المراد قياسها في الإطار المرجعي المذكور.

أين متجه نصف القطر في نظام إحداثيات غير دوار ، هو متجه السرعة الزاوية لدوران نظام الإحداثيات. كما يتضح من المعادلة ، غير بالقصور الذاتيالإطار المرجعي المرتبط بجسم دوار ، يمكن للأشياء البعيدة التحرك بسرعة FTL ، بمعنى أن النمط = "max-width: 98٪؛ height: auto؛ width: auto؛" src = "/ pictures / wiki / files / 54 /.png" border = "0">. وهذا لا يتعارض مع ما قيل في المقدمة منذ ذلك الحين. على سبيل المثال ، بالنسبة لنظام إحداثيات مرتبط برأس شخص على الأرض ، فإن سرعة إحداثيات حركة القمر مع دوران رأس عادي ستكون أكبر من سرعة الضوء في الفراغ. في هذا النظام ، عند الدوران في وقت قصير ، سيصف القمر قوسًا بنصف قطر يساوي تقريبًا المسافة بين أصل نظام الإحداثيات (الرأس) والقمر.

سرعة المرحلة

سرعة الطور على طول اتجاه انحرفت عن متجه الموجة بزاوية α. تعتبر الموجة المستوية أحادية اللون.

البوق كراسنيكوف

ميكانيكا الكم

مبدأ عدم اليقين في نظرية الكم

في فيزياء الكم ، يتم وصف حالات الجسيمات بواسطة متجهات هلبرت الفضائية ، والتي تحدد فقط احتمال الحصول على قيم معينة من الكميات الفيزيائية أثناء القياسات (وفقًا لمبدأ عدم اليقين الكمومي). التمثيل الأكثر شهرة لهذه المتجهات هو الدوال الموجية ، حيث يحدد مربع المعامل كثافة احتمالية العثور على جسيم في موقع معين. اتضح أن هذه الكثافة يمكن أن تتحرك أسرع من سرعة الضوء (على سبيل المثال ، عند حل مشكلة مرور الجسيم عبر حاجز الطاقة). في هذه الحالة ، يتم ملاحظة تأثير تجاوز سرعة الضوء فقط على مسافات قصيرة. عبر ريتشارد فاينمان عن ذلك في محاضراته على النحو التالي:

... بالنسبة للإشعاع الكهرومغناطيسي ، هناك أيضًا سعة احتمالية [غير صفرية] للسفر أسرع (أو أبطأ) من سرعة الضوء العادية. رأيت في المحاضرة السابقة أن الضوء لا يتحرك دائمًا في خطوط مستقيمة ؛ الآن سترى أنه لا يتحرك دائمًا بسرعة الضوء! قد يبدو من المدهش أن يكون هناك اتساع [غير صفري] للفوتون أن ينتقل أسرع أو أبطأ من السرعة العادية للضوء. ج

النص الأصلي(إنجليزي)

... هناك أيضًا سعة للضوء لكي يسير بشكل أسرع (أو أبطأ) من سرعة الضوء التقليدية. لقد اكتشفت في المحاضرة الأخيرة أن الضوء لا يسير في خطوط مستقيمة فقط ؛ الآن ، تكتشف أنها لا تسير فقط بسرعة الضوء! قد يفاجئك أن هناك سعة لسير الفوتون بسرعة أكبر أو أبطأ من السرعة التقليدية ، ج

ريتشارد فاينمان حائز على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1965.

في الوقت نفسه ، نظرًا لمبدأ عدم التمييز ، من المستحيل تحديد ما إذا كنا نلاحظ نفس الجسيم ، أو نسخته الوليدة. في محاضرة نوبل التي ألقاها في عام 2004 ، قدم فرانك ويلكزيك الحجة التالية:

تخيل أن جسيمًا يتحرك بسرعة متوسطة قريبة جدًا من سرعة الضوء ، ولكن مع قدر كبير من عدم اليقين في موضعه كما تتطلب نظرية الكم. من الواضح أنه سيكون هناك احتمال معين لملاحظة هذا الجسيم يتحرك أسرع إلى حد ما من المتوسط ، وبالتالي أسرع من الضوء ، مما يتعارض مع نظرية النسبية الخاصة. الطريقة الوحيدة المعروفة لحل هذا التناقض تتطلب فكرة الجسيمات المضادة. تقريبًا ، يتم تحقيق عدم اليقين المطلوب في الموضع بافتراض أن إجراء القياس يمكن أن يتضمن تكوين جسيمات مضادة ، لا يمكن تمييز كل منها عن الأصل ، بترتيبات مختلفة. للحفاظ على توازن الأعداد الكمية المحفوظة ، يجب أن تكون الجسيمات الإضافية مصحوبة بنفس العدد من الجسيمات المضادة. (توصل ديراك إلى توقع الجسيمات المضادة من خلال سلسلة من التفسيرات المبتكرة وإعادة التفسير لمعادلة الموجة النسبية الأنيقة التي اشتقها ، وليس من خلال الاعتبارات الاستكشافية مثل تلك التي قدمتها. أصبحت مبادئ ميكانيكا الكم والنسبية الخاصة واضحة فقط في وقت لاحق).

النص الأصلي(إنجليزي)

تخيل جسيمًا يتحرك في المتوسط بسرعة قريبة جدًا من سرعة الضوء ، ولكن مع عدم اليقين في موضعه ، كما هو مطلوب في نظرية الكم. من الواضح أنه سيكون هناك بعض الاحتمالات لملاحظة هذا الجسيم للتحرك أسرع قليلاً من المتوسط ، وبالتالي أسرع من الضوء ، وهو ما لن تسمح به النسبية الخاصة. الطريقة الوحيدة المعروفة لحل هذا التوتر تتضمن إدخال فكرة الجسيمات المضادة. بشكل تقريبي للغاية ، يتم استيعاب عدم اليقين المطلوب في الموضع من خلال السماح بإمكانية أن ينطوي فعل القياس على تكوين عدة جسيمات ، لا يمكن تمييز كل منها عن الأصل ، مع مواضع مختلفة. للحفاظ على توازن الأعداد الكمية المحفوظة ، يجب أن تكون الجسيمات الإضافية مصحوبة بعدد متساوٍ من الجسيمات المضادة. (تم توجيه ديراك للتنبؤ بوجود الجسيمات المضادة من خلال سلسلة من التفسيرات المبتكرة وإعادة التفسيرات لمعادلة الموجة النسبية الأنيقة التي اخترعها ، بدلاً من الاستدلال الاستدلالي من النوع الذي قدمته. حتمية وعمومية استنتاجاته ، وعلاقتها المباشرة بالمبادئ الأساسية لميكانيكا الكم والنسبية الخاصة ، تتضح فقط في وقت لاحق).

فرانك ويلتشيك

تأثير شارنهورست

تعتمد سرعة الموجات على خصائص الوسط الذي تنتشر فيه. تنص النظرية النسبية الخاصة على أنه من المستحيل تسريع جسم ضخم إلى سرعة تتجاوز سرعة الضوء في الفراغ. في الوقت نفسه ، لا تفترض النظرية أي قيمة معينة لسرعة الضوء. يتم قياسه تجريبيًا وقد يختلف اعتمادًا على خصائص الفراغ. بالنسبة للفراغ الذي تكون طاقته أقل من طاقة الفراغ المادي العادي ، يجب أن تكون سرعة الضوء من الناحية النظرية أعلى ، ويتم تحديد الحد الأقصى لمعدل نقل الإشارة المسموح به من خلال أقصى كثافة ممكنة للطاقة السالبة. أحد الأمثلة على هذا الفراغ هو فراغ كازيمير ، الذي يحدث في شقوق رفيعة وشعيرات دموية يصل حجمها إلى عشرة نانومتر (قطر) (حوالي مائة ضعف حجم الذرة النموذجية). يمكن تفسير هذا التأثير أيضًا من خلال انخفاض عدد الجسيمات الافتراضية في فراغ كازيمير ، والتي ، مثل جزيئات الوسط المستمر ، تبطئ انتشار الضوء. تشير الحسابات التي أجراها Scharnhorst إلى أن سرعة الضوء في فراغ Casimir تتجاوز سرعة الفراغ العادي بمقدار 1/10 24 لفجوة بعرض 1 نانومتر. كما تبين أن تجاوز سرعة الضوء في فراغ كازيمير لا ينتهك مبدأ السببية. لم يتم بعد تجريبياً تأكيد زيادة سرعة الضوء في فراغ كازيمير مقارنةً بسرعة الضوء في فراغ عادي بسبب التعقيد الشديد في قياس هذا التأثير.

نظريات تقلب سرعة الضوء في الفراغ

في الفيزياء الحديثة ، توجد فرضيات تفيد بأن سرعة الضوء في الفراغ ليست ثابتة ، ويمكن أن تتغير قيمتها بمرور الوقت (سرعة الضوء المتغيرة (VSL)). في النسخة الأكثر شيوعًا من هذه الفرضية ، يُفترض أنه في المراحل الأولى من حياة كوننا ، كانت قيمة الثابت (سرعة الضوء) أكبر بكثير مما هي عليه الآن. وفقًا لذلك ، قبل أن تتحرك المادة بسرعة ، متفوق بكثيرسرعة الضوء الحديثة.

حركة فائقة في الخيال العلمي

أنظر أيضا

ملاحظات

لانداو ، إل دي ، ليفشيتز ، إي إم.نظرية المجال. - الطبعة 6 مصححة ومكملة. - م: نوكا ، 1973. - 504 ص. - ("الفيزياء النظرية" ، المجلد الثاني).
بيتر ماكوفيتسكيانظر إلى الجذر!
تُستخدم الميكانيكا الكلاسيكية في الوقت الحاضر لوصف أجسام مادية تتحرك بسرعات أقل بكثير من سرعة الضوء وتقع خارج الانحناء الكبير للزمكان.
محاضرة رقم 24 عن الميكانيكا النظرية
هذه المعادلة للميكانيكا النظرية من قسم "النقطة الحركية"
FTL
إذا لم يكن القمر في ذروته.
الموسوعة المادية على الإنترنت. المجلد 5 ، ص 266.
M. Alcubierreمحرك الالتواء: سفر فائق السرعة ضمن النسبية العامة. - صف دراسي. كمية. جراف. 11، L73-L77 (1994) ، نسخة في arxiv.org:
تشارلز تي ريدلينهج ماكروسكوبي لخلق مسألة غريبة
فاينمانالفصل 3 // QED. - ص 89.

طور علماء الفيزياء الفلكية الأمريكيون نموذجًا رياضيًا لمحرك الفضاء الفائق الذي يسمح لك بالتغلب على مسافات الفضاء بسرعة أعلى بمقدار 10³² مرات من سرعة الضوء ، مما يسمح لك بالطيران إلى مجرة مجاورة في غضون ساعتين والعودة مرة أخرى.

أثناء الرحلة ، لن يشعر الناس بالأحمال الزائدة التي تشعر بها الطائرات الحديثة ، على الرغم من أن مثل هذا المحرك يمكن أن يظهر فقط في المعدن في بضع مئات من السنين.

تعتمد آلية القيادة على مبدأ محرك تشوه الفضاء (Warp Drive) ، والذي اقترحه الفيزيائي المكسيكي ميغيل ألكوبيير في عام 1994. كان على الأمريكيين فقط تحسين النموذج وإجراء حسابات أكثر تفصيلاً.
يقول أحد مؤلفي الدراسة ، ريتشارد أوبوسي: "إذا ضغطت المساحة أمام السفينة ، وتوسعت خلفها ، على العكس من ذلك ، فستظهر فقاعة زمكان حول السفينة. إنها تغلف السفينة. وتسحبه خارج العالم العادي إلى نظام الإحداثيات الخاص به. نظرًا للاختلاف في ضغط الزمكان ، فإن هذه الفقاعة قادرة على التحرك في أي اتجاه ، وتتغلب على عتبة الضوء بآلاف أوامر الحجم.

من المفترض أن الفضاء المحيط بالسفينة سيكون قادرًا على التشوه بسبب التدفق القليل المدروس للطاقة المظلمة. قال سيرجي بوبوف ، كبير الباحثين في قسم الفيزياء الفلكية النسبية في معهد ستيرنبرغ الحكومي الفلكي التابع لجامعة موسكو الحكومية: "الطاقة المظلمة هي مادة تمت دراستها بشكل سيئ للغاية ، وتم اكتشافها مؤخرًا نسبيًا وتشرح لماذا يبدو أن المجرات تتباعد عن بعضها البعض". هناك عدة نماذج لها ، ولكن أحدها "لا يوجد نموذج مقبول بشكل عام. اتخذ الأمريكيون نموذجًا يعتمد على أبعاد إضافية كأساس ، ويقولون أنه من الممكن تغيير خصائص هذه الأبعاد محليًا. ثم يتحول من الممكن أن يكون هناك ثوابت كونية مختلفة في اتجاهات مختلفة. وبعد ذلك ستبدأ السفينة في الفقاعة في التحرك. "

يمكن تفسير هذا "سلوك" الكون من خلال "نظرية الأوتار" ، والتي وفقًا لها يتخلل فضاءنا بالكامل العديد من الأبعاد الأخرى. يولد تفاعلهم مع بعضهم البعض قوة دافعة قادرة على توسيع ليس فقط المادة ، مثل المجرات ، ولكن أيضًا جسم الفضاء نفسه. هذا التأثير يسمى "تضخم الكون".

"منذ الثواني الأولى من وجوده ، كان الكون يتمدد ، - كما يشرح روسلان ميتسايف ، دكتور في العلوم الفيزيائية والرياضية ، موظف في مركز الفضاء الفلكي في معهد ليبيديف للفيزياء. - وتستمر هذه العملية حتى يومنا هذا. " مع العلم بكل هذا ، يمكنك محاولة توسيع أو تضييق المساحة بشكل مصطنع. للقيام بذلك ، يُقترح التأثير على أبعاد أخرى ، وبالتالي ستبدأ قطعة من مساحة عالمنا في التحرك في الاتجاه الصحيح.

في هذه الحالة ، لا يتم انتهاك قوانين نظرية النسبية. داخل الفقاعة ، ستبقى نفس قوانين العالم المادي ، وستكون سرعة الضوء هي الحد. لا ينطبق ما يسمى بالتأثير التوأم على هذه الحالة ، والتي تشير إلى أنه أثناء السفر في الفضاء بسرعات ضوئية ، يتباطأ الوقت داخل السفينة بشكل ملحوظ ، وسيعود رائد الفضاء إلى الأرض ، ويلتقي بأخيه التوأم بالفعل رجل عجوز جدًا. يزيل محرك Warp Dreve هذه المتاعب ، لأنه يدفع الفضاء وليس السفينة.

لقد وجد الأمريكيون بالفعل هدفًا للرحلة المستقبلية. هذا هو الكوكب Gliese 581 (Gliese 581) ، حيث تقترب الظروف المناخية والجاذبية من الأرض. تبلغ المسافة إليها 20 سنة ضوئية ، وحتى إذا كان محرك Warp Drive أضعف تريليون مرة من الطاقة القصوى ، فإن وقت السفر إليه سيكون بضع ثوانٍ فقط.

افتتاحية rian.ru
http://ria.ru/science/20080823/150618337.html

التعليقات: 1

كما تعلم ، يعيش الإنسان في 3 أبعاد - الطول والعرض والارتفاع. بناءً على "نظرية الأوتار" ، هناك 10 أبعاد في الكون ، الستة الأولى منها مترابطة فيما بينها. يخبرنا هذا الفيديو عن كل هذه الأبعاد ، بما في ذلك الأبعاد الأربعة الأخيرة ، في إطار أفكار حول الكون.

ميتشيو كاكو

هذا الكتاب بالتأكيد ليس قراءة مسلية. هذا ما يسمى بـ "أفضل الكتب الفكرية مبيعًا". ما الذي تفعله الفيزياء الحديثة في الواقع؟ ما هو النموذج الحالي للكون؟ كيف نفهم "الأبعاد المتعددة" للمكان والزمان؟ ما هي العوالم المتوازية؟ إلى أي مدى تختلف هذه المفاهيم ، كموضوع بحث علمي ، عن الأفكار الدينية والباطنية؟

أندرو بونتزن وتوم فينتي

مفهوم الفضاء يجيب على السؤال "أين؟". مفهوم الوقت يجيب على السؤال "متى؟". في بعض الأحيان ، لكي ترى الصورة الصحيحة للكون ، عليك أن تأخذ هذين المفهومين وتجمعهما.

ميتشيو كاكو

حتى وقت قريب جدًا ، كان من الصعب علينا حتى تخيل عالم اليوم من الأشياء المألوفة. ما هي التوقعات الجريئة لكتاب الخيال العلمي وصانعي الأفلام حول المستقبل التي لديها فرصة لكي تتحقق أمام أعيننا؟ يحاول ميتشيو كاكو ، الفيزيائي الأمريكي من أصل ياباني وأحد مؤلفي نظرية الأوتار ، الإجابة على هذا السؤال. يخبرنا بعبارات بسيطة عن أكثر الظواهر تعقيدًا وأحدث إنجازات العلوم والتكنولوجيا الحديثة ، ويسعى إلى شرح القوانين الأساسية للكون.

في عام 1994 ، لمست الملكة كتف هذا الرجل الخجول بالسيف ، مما جعله فارسًا. قلة من الناس يؤمنون بالمنطق المتناقض لروجر بنروز - إنه أمر لا يصدق. قلة يجادلون معها - إنها خالية من العيوب. في هذه المذكرة ، سيتحدث فارس الفيزياء عن الكون والله والعقل البشري. وأخيراً سقط كل شيء في مكانه.

لآلاف السنين ، اعتمد علماء الفلك فقط على الضوء المرئي في أبحاثهم. في القرن العشرين ، امتدت رؤيتهم إلى الطيف الكهرومغناطيسي بأكمله ، من موجات الراديو إلى أشعة جاما. المركبة الفضائية ، بعد أن وصلت إلى الأجرام السماوية الأخرى ، منحت علماء الفلك اللمس. أخيرًا ، أعطت ملاحظات الجسيمات المشحونة والنيوترينوات المنبعثة من الأجسام الكونية البعيدة لعلماء الفلك نظيرًا للرائحة. لكن ما زالوا لا يسمعوا. الصوت لا ينتقل عبر فراغ الفضاء. لكنها ليست عقبة أمام موجات من نوع مختلف - موجات الجاذبية ، والتي تؤدي أيضًا إلى اهتزاز الأجسام. لكن لم يكن من الممكن حتى الآن تسجيل هذه الموجات الشبحية. لكن علماء الفلك واثقون من أنهم سوف يكتسبون "السمع" في العقد القادم.

هل السرعة الفائقة ممكنة؟ سرعة فائقة. سرعة فائقة - أفكار جريئة

اقرأ أيضا

في الفراغ (الفراغ)

فيديوهات ذات علاقة

في بيئة شفافة

تاريخ قياسات سرعة الضوء

حركة FTL

أنظر أيضا

تعليقات

ملاحظات

سرعة المرحلة

البوق كراسنيكوف

ميكانيكا الكم

مبدأ عدم اليقين في نظرية الكم

تأثير شارنهورست

نظريات تقلب سرعة الضوء في الفراغ

حركة فائقة في الخيال العلمي

أنظر أيضا

ملاحظات