Posible ba ang superluminal na bilis? Superluminal na bilis. Superluminal speed - matapang na ideya

24.11.2019

Basahin din

Dream interpretation bombing, bakit nangangarap ng pambobomba sa isang panaginip upang makita

Binibigyang-kahulugan namin ang mga panaginip tungkol sa ilog at lahat ng nauugnay dito

Ano ang ibig sabihin ng paghula sa isang panaginip?

Tradisyonal na tinutukoy ng letrang Latin na " c (\displaystyle c)" (binibigkas bilang "tse"). Ang bilis ng liwanag sa vacuum ay isang pangunahing pare-pareho, independiyente sa pagpili ng inertial reference system (ISO). Ito ay tumutukoy sa mga pangunahing pisikal na pare-pareho na nagpapakilala hindi lamang sa mga indibidwal na katawan o mga patlang, ngunit ang mga katangian ng space-time geometry sa kabuuan. Mula sa postulate ng causality (anumang kaganapan ay maaari lamang makaapekto sa mga kaganapan na nangyari mamaya kaysa dito at hindi makakaapekto sa mga kaganapan na naganap bago ito) at ang postulate ng espesyal na teorya ng relativity tungkol sa kalayaan ng bilis ng liwanag sa vacuum mula sa pagpili ng inertial reference frame (ang bilis ng liwanag sa vacuum ay pareho sa lahat ng mga coordinate system na gumagalaw nang rectilinearly at pare-parehong nauugnay sa isa't isa) sumusunod ito na ang bilis ng anumang signal at elementarya ay hindi maaaring lumampas sa bilis ng liwanag. Kaya, ang bilis ng liwanag sa vacuum ay ang paglilimita ng bilis ng mga particle at pagpapalaganap ng mga pakikipag-ugnayan.

Sa isang vacuum (kawalan ng laman)

Ang pinakatumpak na pagsukat ng bilis ng liwanag 299 792 458 ± 1.2 / batay sa isang karaniwang metro ay ginawa noong 1975 .

Sa ngayon, pinaniniwalaan na ang bilis ng liwanag sa isang vacuum ay isang pangunahing pisikal na pare-pareho, sa pamamagitan ng kahulugan, eksakto katumbas ng 299,792,458 m/s, o 1,079,252,848.8 km/h. Ang katumpakan ng halaga ay dahil sa ang katunayan na mula noong 1983 ang metro sa International System of Units (SI) ay tinukoy bilang ang distansya na naglalakbay ang liwanag sa vacuum sa isang agwat ng oras na katumbas ng 1/299,792,458 segundo .

Sa kalikasan, sa bilis ng liwanag, nagpapalaganap sila (sa isang vacuum):

Ang mga malalaking particle ay maaaring magkaroon ng mga bilis na papalapit nang napakalapit sa bilis ng liwanag, ngunit hindi pa rin ito eksaktong naaabot. Halimbawa, ang malapit na liwanag na bilis, 3 m/s lang na mas mababa sa bilis ng liwanag, ay may malalaking particle (protons) na nakuha sa accelerator (Large Hadron Collider) o kasama sa cosmic rays. [ ]

Sa modernong pisika, ang pahayag na ang isang sanhi na epekto ay hindi maaaring ilipat sa bilis na mas malaki kaysa sa bilis ng liwanag sa vacuum (kabilang ang sa pamamagitan ng paglipat ng naturang epekto ng ilang pisikal na katawan) ay itinuturing na may sapat na batayan. Mayroong, gayunpaman, ang problema ng "entangled states" ng mga particle, na tila "matuto" ng estado ng bawat isa kaagad. Gayunpaman, kahit na sa kasong ito ay walang superluminal na pagpapadala ng impormasyon, dahil upang maihatid ang impormasyon sa ganitong paraan, kinakailangan na kasangkot ang isang karagdagang klasikal na channel ng paghahatid na may bilis ng liwanag.

Bagaman, sa prinsipyo, ang paggalaw ng ilang mga bagay sa bilis na mas malaki kaysa sa bilis ng liwanag sa isang vacuum ay lubos na posible, gayunpaman, mula sa isang modernong punto ng view, ang mga ito ay maaari lamang maging mga bagay na hindi magagamit upang maglipat ng impormasyon sa kanilang paggalaw. (halimbawa, ang sunbeam sa prinsipyo, maaari itong gumalaw sa dingding sa bilis na mas mataas kaysa sa bilis ng liwanag, ngunit hindi ito magagamit upang maglipat ng impormasyon sa ganoong bilis mula sa isang punto ng dingding patungo sa isa pa) .

Mga kaugnay na video

Sa isang transparent na kapaligiran

Ang bilis ng liwanag sa isang transparent na medium ay ang bilis kung saan ang liwanag ay naglalakbay sa isang medium maliban sa vacuum. Sa isang daluyan na may dispersion, ang phase at ang bilis ng grupo ay nakikilala.

Ang bilis ng phase ay nag-uugnay sa dalas at haba ng daluyong ng monochromatic na ilaw sa isang daluyan ( λ = c ν (\displaystyle \lambda =(\frac (c)(\nu )))). Ang bilis na ito ay karaniwang (ngunit hindi kinakailangan) mas mababa c (\displaystyle c). Ang ratio ng bilis ng liwanag sa vacuum sa bilis ng phase ng liwanag sa isang medium ay tinatawag na refractive index ng medium.

Ang bilis ng pangkat ng liwanag ay tinukoy bilang ang bilis ng pagpapalaganap ng mga beats sa pagitan ng dalawang wave na may magkatulad na dalas at sa isang equilibrium medium ay palaging mas mababa c (\displaystyle c). Gayunpaman, sa nonequilibrium media, halimbawa, malakas na sumisipsip ng media, maaari itong lumampas c (\displaystyle c). Sa kasong ito, gayunpaman, ang nangungunang gilid ng pulso ay gumagalaw pa rin sa bilis na hindi lalampas sa bilis ng liwanag sa vacuum. Bilang resulta, ang superluminal na paghahatid ng impormasyon ay nananatiling imposible.

Ang invariance ng bilis ng liwanag ay patuloy na nakumpirma ng maraming mga eksperimento. Posibleng i-verify sa eksperimento lamang na ang bilis ng liwanag sa isang "two-sided" na eksperimento (halimbawa, mula sa isang pinagmulan hanggang sa isang salamin at vice versa) ay hindi nakadepende sa frame of reference, dahil imposibleng sukatin ang bilis ng liwanag sa isang direksyon (halimbawa, mula sa pinagmulan hanggang sa malayong receiver) nang walang karagdagang mga kasunduan kung paano i-synchronize ang mga orasan ng source at receiver. Gayunpaman, kung ilalapat natin ang pag-synchronize ni Einstein para dito, ang one-way na bilis ng liwanag ay magiging katumbas ng two-way na bilis ayon sa kahulugan.

Sinasaliksik ng espesyal na relativity ang mga implikasyon ng invariance c (\displaystyle c) sa pagpapalagay na ang mga batas ng pisika ay pareho sa lahat ng inertial frames of reference. Isa sa mga kahihinatnan ay iyon c (\displaystyle c)- ito ang bilis kung saan ang lahat ng walang massless na particle at alon (sa partikular, liwanag) ay dapat gumalaw sa vacuum.

Ang espesyal na relativity ay may maraming na-verify na implikasyon sa eksperimento na counterintuitive. Ang ganitong mga kahihinatnan ay kinabibilangan ng: mass-energy equivalence (E 0 = m c 2) (\displaystyle (E_(0)=mc^(2))), contraction ng haba (lumiliit ang mga bagay habang gumagalaw ang mga ito), at time dilation (mas mabagal ang paggalaw ng mga orasan). Ang koepisyent na nagpapakita kung gaano karaming beses umikli ang haba at bumagal ang oras ay kilala bilang Lorentz factor (Lorentz factor)

γ = 1 1 − v 2 c 2 , (\displaystyle \gamma =(\frac (1)(\sqrt (1-(\frac (v^(2))(c^(2)))))), )

saan v (\displaystyle v) ay ang bilis ng bagay. Para sa mga bilis na mas mababa kaysa c (\displaystyle c)(hal. para sa mga bilis ng pakikitungo namin araw-araw) ang pagkakaiba sa pagitan γ (\displaystyle \gamma ) at ang 1 ay napakaliit na maaari itong mapabayaan. Sa kasong ito, ang espesyal na relativity ay mahusay na tinatantya ng relativity ng Galilean. Ngunit sa relativistic na bilis, ang pagkakaiba ay tumataas at may posibilidad na infinity bilang v (\displaystyle v) sa c (\displaystyle c).

Ang pagsasama-sama ng mga resulta ng espesyal na relativity ay nangangailangan ng dalawang kundisyon na dapat matugunan: (1) ang espasyo at oras ay iisang istraktura na kilala bilang spacetime (kung saan c (\displaystyle c) nag-uugnay sa mga yunit ng pagsukat ng espasyo at oras), at (2) ang mga pisikal na batas ay nakakatugon sa mga kinakailangan ng isang espesyal na simetrya na tinatawag na Lorentz invariance (Lorentz invariance), ang formula na naglalaman ng parameter c (\displaystyle c). Ang invariance ng Lorentz ay nasa lahat ng dako sa mga modernong pisikal na teorya tulad ng quantum electrodynamics, quantum chromodynamics, ang karaniwang modelo ng particle physics, at pangkalahatang relativity. Kaya, ang parameter c (\displaystyle c) ay matatagpuan sa lahat ng dako sa modernong pisika at lumilitaw sa maraming paraan na walang kinalaman sa liwanag mismo. Halimbawa, ang pangkalahatang relativity ay nagmumungkahi na ang gravity at gravitational wave ay nagpapalaganap sa isang bilis c (\displaystyle c). Sa mga non-inertial frame of reference (sa gravitationally curved space o sa mga frame of reference na gumagalaw nang may acceleration), ang lokal na bilis ng liwanag ay pare-pareho din at katumbas ng c (\displaystyle c), gayunpaman, ang bilis ng liwanag sa isang tilapon na may hangganan na haba ay maaaring mag-iba sa c (\displaystyle c) depende sa kung paano tinukoy ang espasyo at oras.

Ito ay pinaniniwalaan na ang mga pangunahing constants tulad ng c (\displaystyle c), ay may parehong halaga sa buong space-time, iyon ay, hindi sila nakasalalay sa lugar at hindi nagbabago sa oras. Gayunpaman, ang ilang mga teorya ay nagmumungkahi na ang bilis ng liwanag ay maaaring magbago sa paglipas ng panahon. Habang walang tiyak na katibayan para sa mga naturang pagbabago, nananatili silang paksa ng pananaliksik.

Bilang karagdagan, pinaniniwalaan na ang bilis ng liwanag ay isotropic, iyon ay, hindi nakasalalay sa direksyon ng pagpapalaganap nito. Ang mga obserbasyon sa radiation ng mga transisyon ng nuclear energy bilang isang function ng oryentasyon ng nuclei sa isang magnetic field (ang eksperimento ng Googs-Drever), pati na rin ang mga umiikot na optical cavity (ang eksperimento ng Michelson-Morley at ang mga bagong variation nito), ay nagpataw ng matinding paghihigpit sa ang posibilidad ng dalawang panig na anisotropy.

Nauuna ang Event A sa event B sa pulang frame of reference (RS), kasabay ng B sa berdeng frame, at nangyayari pagkatapos ng B sa blue frame

Sa pangkalahatan, ang impormasyon o enerhiya ay hindi maipapadala sa espasyo nang mas mabilis kaysa sa bilis ng liwanag. Ang isang argumento para dito ay sumusunod mula sa counterintuitive na konklusyon ng espesyal na relativity na kilala bilang relativity ng simultaneity. Kung ang spatial na distansya sa pagitan ng dalawang kaganapan A at B ay mas malaki kaysa sa pagitan ng oras sa pagitan ng mga ito na pinarami ng c (\displaystyle c), pagkatapos ay may mga ganitong frame ng sanggunian kung saan ang A ay nauuna sa B, at ang iba pa kung saan ang B ay nauuna sa A, gayundin ang mga kung saan ang mga kaganapan A at B ay sabay-sabay. Bilang resulta, kung ang isang bagay ay gumagalaw nang mas mabilis kaysa sa bilis ng liwanag na may kaugnayan sa ilang inertial frame of reference, kung gayon sa ibang frame of reference ito ay maglalakbay pabalik sa panahon, at ang prinsipyo ng causality ay malalabag. Sa naturang frame of reference, ang "epekto" ay maaaring maobserbahan bago ang "orihinal na dahilan" nito. Ang ganitong paglabag sa sanhi ay hindi pa naobserbahan. Maaari rin itong humantong sa mga kabalintunaan tulad ng tachyon antibodyphone.

Kasaysayan ng mga sukat ng bilis ng liwanag

Ang mga sinaunang siyentipiko, na may mga bihirang eksepsiyon, ay itinuturing na ang bilis ng liwanag ay walang katapusan. Sa modernong panahon, ang isyung ito ay naging paksa ng talakayan. Ipinagpalagay nina Galileo at Hooke na ito ay may hangganan, bagaman napakalaki, habang sina Kepler, Descartes at Fermat ay nagtalo pa rin para sa kawalang-hanggan ng bilis ng liwanag.

Makalipas ang kalahating siglo, noong 1728, ang pagtuklas ng aberration ay nagpapahintulot kay J. Bradley na kumpirmahin ang finiteness ng bilis ng liwanag at pinuhin ang pagtatantya nito: ang halaga na nakuha ni Bradley ay 308,000 km/s.

Sa kauna-unahang pagkakataon, ang mga pagsukat ng bilis ng liwanag, batay sa pagtukoy sa oras na kailangan ng liwanag upang maglakbay ng tumpak na nasusukat na distansya sa ilalim ng mga kondisyong panlupa, ay isinagawa noong 1849 ni A. I. L. Fizeau. Sa kanyang mga eksperimento, ginamit ni Fizeau ang "interruption method" na binuo niya, habang ang distansyang nilakbay ng liwanag ay 8.63 km. Ang halagang nakuha bilang resulta ng mga isinagawang sukat ay naging 313,300 km/s. Kasunod nito, ang paraan ng pagkagambala ay makabuluhang napabuti at ginamit para sa mga sukat ni M. A. Cornu (1876), A. J. Perrotin (1902) at E. Bergstrand. Ang mga pagsukat na ginawa ni E. Bergstrand noong 1950 ay nagbigay ng halaga na 299,793.1 km/s para sa bilis ng liwanag, habang ang katumpakan ng pagsukat ay nadagdagan sa 0.25 km/s.

Ang isa pang pamamaraan ng laboratoryo ("paraan ng umiikot na salamin"), ang ideya kung saan ay ipinahayag noong 1838 ni F. Arago, ay isinagawa noong 1862 ni Leon Foucault. Sa pamamagitan ng pagsukat ng maliliit na agwat ng oras na may salamin na umiikot sa mataas na bilis (512 rpm), nakuha niya ang halaga na 298,000 km/s para sa bilis ng liwanag na may error na 500 km/s. Ang haba ng base sa mga eksperimento ni Foucault ay medyo maliit - dalawampung metro. Kasunod nito, dahil sa pagpapabuti ng eksperimentong pamamaraan, isang pagtaas sa base na ginamit at isang mas tumpak na pagpapasiya ng haba nito, ang katumpakan ng mga sukat gamit ang paraan ng umiikot na salamin ay makabuluhang nadagdagan. Kaya, nakuha ng S. Newcomb noong 1891 ang halaga na 299,810 km/s na may error na 50 km/s, at si A. A. Michelson noong 1926 ay nagawang bawasan ang error sa 4 km/s at makakuha ng halaga na 299,796 km/s para sa bilis. Sa kanyang mga eksperimento, gumamit si Michelson ng base na katumbas ng 35,373.21 m.

Ang karagdagang pag-unlad ay nauugnay sa pagdating ng mga maser at laser, na nakikilala sa pamamagitan ng isang napakataas na katatagan ng dalas ng radiation, na naging posible upang matukoy ang bilis ng liwanag sa pamamagitan ng sabay na pagsukat ng haba ng daluyong at dalas ng kanilang radiation. Noong unang bahagi ng 1970s, ang error sa pagsukat para sa bilis ng liwanag ay lumalapit sa 1 m/s. Matapos suriin at sumang-ayon sa mga resulta na nakuha sa iba't ibang mga laboratoryo, ang XV General Conference on Weights and Measures noong 1975 ay inirerekomenda ang paggamit ng isang halaga na katumbas ng 299,792,458 m / s bilang ang halaga ng bilis ng liwanag sa vacuum, na may kamag-anak na error (kawalan ng katiyakan) 4 10 - 9, na tumutugma sa isang ganap na error na 1.2 m/s.

Ito ay makabuluhan na ang isang karagdagang pagtaas sa katumpakan ng mga sukat ay naging imposible dahil sa mga pangyayari ng isang pangunahing kalikasan: ang naglilimita na kadahilanan ay ang laki ng kawalan ng katiyakan sa pagpapatupad ng kahulugan ng isang metro na may bisa sa oras na iyon. Sa madaling salita, ang pangunahing kontribusyon sa error sa pagsukat ng bilis ng liwanag ay ginawa ng error ng "paggawa" ng pamantayan ng metro, ang kamag-anak na halaga nito ay 4·10 -9 . Batay dito, at isinasaalang-alang din ang iba pang mga pagsasaalang-alang, ang XVII General Conference on Weights and Measures noong 1983 ay nagpatibay ng isang bagong kahulugan ng metro, batay sa naunang inirerekumendang halaga ng bilis ng liwanag at pagtukoy sa metro bilang ang distansya na liwanag. naglalakbay sa vacuum sa isang yugto ng panahon na katumbas ng 1/299,792,458 segundo .

Ang paggalaw ng FTL

Ito ay sumusunod mula sa espesyal na teorya ng relativity na ang labis na bilis ng liwanag ng mga pisikal na particle (massive o massless) ay lalabag sa prinsipyo ng causality - sa ilang inertial reference frame, posibleng magpadala ng mga signal mula sa hinaharap hanggang sa nakaraan. . Gayunpaman, hindi ibinubukod ng teorya ang para sa mga hypothetical na particle na hindi nakikipag-ugnayan sa mga ordinaryong particle, ang paggalaw sa space-time na may superluminal na bilis.

Ang mga hypothetical na particle na gumagalaw sa superluminal na bilis ay tinatawag na mga tachyon. Sa matematika, ang paggalaw ng mga tachyon ay inilarawan ng mga pagbabagong-anyo ni Lorentz bilang ang paggalaw ng mga particle na may haka-haka na masa. Kung mas mataas ang bilis ng mga particle na ito, mas kaunting enerhiya ang kanilang dinadala, at kabaliktaran, mas malapit ang kanilang bilis sa bilis ng liwanag, mas malaki ang kanilang enerhiya - tulad ng enerhiya ng mga ordinaryong particle, ang enerhiya ng mga tachyon ay may posibilidad na infinity kapag papalapit sa bilis ng liwanag. Ito ang pinaka-halatang kinahinatnan ng pagbabagong-anyo ng Lorentz, na hindi pinapayagan ang isang napakalaking particle (kapwa may tunay at haka-haka na masa) na maabot ang bilis ng liwanag - imposible lamang na bigyan ang particle ng walang katapusang dami ng enerhiya.

Dapat itong maunawaan na, una, ang mga tachyon ay isang klase ng mga particle, at hindi lamang isang uri ng mga particle, at pangalawa, ang mga tachyon ay hindi lumalabag sa prinsipyo ng causality kung hindi sila nakikipag-ugnayan sa mga ordinaryong particle sa anumang paraan.

Ang mga ordinaryong particle na gumagalaw nang mas mabagal kaysa sa liwanag ay tinatawag na mga tardyon. Ang mga Tardion ay hindi maabot ang bilis ng liwanag, ngunit maaari lamang itong lapitan nang mas malapit hangga't gusto nila, dahil sa kasong ito ang kanilang enerhiya ay nagiging walang hanggan na malaki. Ang lahat ng mga tardion ay may masa, hindi katulad ng mga massless na particle na tinatawag na luxons. Ang mga Luxon sa vacuum ay laging gumagalaw sa bilis ng liwanag, kabilang dito ang mga photon, gluon, at hypothetical graviton.

Mula noong 2006, ipinakita na sa tinatawag na quantum teleportation effect, ang maliwanag na pakikipag-ugnayan ng mga particle ay nagpapalaganap nang mas mabilis kaysa sa bilis ng liwanag. Halimbawa, noong 2008, ang pangkat ng pananaliksik ni Dr. Nicolas Gisin ng Unibersidad ng Geneva, na nag-aaral ng gusot na mga estado ng photon na pinaghihiwalay ng 18 km sa kalawakan, ay nagpakita na ang maliwanag na "interaksyon sa pagitan ng mga particle ay nangyayari sa bilis na humigit-kumulang isang daang libong beses na mas malaki. kaysa sa bilis ng Sveta". Ang tinatawag na " Ang kabalintunaan ni Hartmann» - maliwanag na superluminal na bilis sa epekto ng lagusan. Ang pagsusuri sa mga ito at sa mga katulad na resulta ay nagpapakita na ang mga ito ay hindi magagamit para sa superluminal na paghahatid ng anumang mensaheng nagdadala ng impormasyon o para sa paggalaw ng bagay.

Bilang resulta ng pagpoproseso ng data mula sa eksperimento ng OPERA, na nakolekta mula 2008 hanggang 2011 sa laboratoryo ng Gran Sasso sa pakikipagtulungan sa CERN, naitala ang isang makabuluhang indikasyon sa istatistika ng labis na bilis ng liwanag ng muon neutrino. Ang anunsyo na ito ay sinamahan ng isang publikasyon sa preprint archive. Ang mga resulta na nakuha ay tinanong ng mga espesyalista, dahil hindi sila pare-pareho hindi lamang sa teorya ng relativity, kundi pati na rin sa iba pang mga eksperimento na may mga neutrino. Noong Marso 2012, isinagawa ang mga independyenteng pagsukat sa parehong tunel, at hindi nila nakita ang mga superluminal na bilis ng mga neutrino. Noong Mayo 2012, ang OPERA ay nagsagawa ng isang serye ng mga eksperimento sa kontrol at dumating sa pangwakas na konklusyon na ang isang teknikal na depekto (mahinang nakapasok na optical cable connector) ang dahilan para sa maling pag-aakala tungkol sa superluminal na bilis.

Tingnan din

Mga komento

Mula sa ibabaw ng Araw - mula 8 min. 8.3 seg. sa perihelion hanggang 8 min. 25 seg. sa aphelion.
Ang bilis ng pagpapalaganap ng isang magaan na pulso sa isang medium ay naiiba sa bilis ng pagpapalaganap nito sa vacuum (mas mababa kaysa sa vacuum), at maaaring iba para sa iba't ibang media. Kapag ang isa ay nagsasalita lamang ng bilis ng liwanag, kadalasan ay ang bilis ng liwanag sa isang vacuum ang ibig sabihin; kung ang isa ay nagsasalita ng bilis ng liwanag sa isang daluyan, ito, bilang panuntunan, ay tahasang nakasaad.
Sa kasalukuyan, ang pinakatumpak na pamamaraan para sa pagsukat ng bilis ng liwanag ay batay sa independiyenteng pagpapasiya ng mga wavelength λ (\displaystyle \lambda ) at dalas ν (\displaystyle \nu ) liwanag o iba pang electromagnetic radiation at kasunod na pagkalkula alinsunod sa pagkakapantay-pantay c = λ ν (\displaystyle c=\lambda \nu ).
Tingnan ang "Oh-My-God Particle" halimbawa.
Ang isang pagkakatulad ay maaaring magpadala ng dalawang selyadong sobre na may puti at itim na papel nang random sa magkaibang lugar. Ang pagbubukas ng isang sobre ay ginagarantiyahan na ang pangalawa ay naglalaman ng pangalawang sheet - kung ang una ay itim, pagkatapos ay ang pangalawa ay puti, at kabaliktaran. Ang "impormasyon" na ito ay maaaring maglakbay nang mas mabilis kaysa sa bilis ng liwanag - pagkatapos ng lahat, maaari mong buksan ang pangalawang sobre anumang oras, at palaging magkakaroon ng pangalawang sheet na ito. Kasabay nito, ang pangunahing pagkakaiba sa quantum case ay iyon lamang sa quantum case, bago ang "pagbubukas ng sobre" -pagsukat, ang estado ng sheet sa loob ay hindi tiyak, tulad ng sa Schrödinger's cat, at anumang sheet ay maaaring nariyan.
Gayunpaman, ang dalas ng liwanag ay nakasalalay sa paggalaw ng pinagmumulan ng liwanag na nauugnay sa nagmamasid, dahil sa epekto ng Doppler.
Habang ang mga gumagalaw na sinusukat na bagay ay lumilitaw na mas maikli sa kahabaan ng linya ng kamag-anak na paggalaw, lumilitaw din ang mga ito na iniikot. Ang epektong ito, na kilala bilang pag-ikot ni Terrell, ay nauugnay sa pagkakaiba ng oras sa pagitan ng mga signal na dumarating sa tagamasid mula sa iba't ibang bahagi ng bagay.
Ito ay pinaniniwalaan na ang epekto ng Scharnhorst ay nagbibigay-daan sa mga signal na lumaganap nang bahagyang mas mataas c (\displaystyle c), ngunit ang mga espesyal na kondisyon kung saan maaaring mangyari ang epekto ay nagpapahirap na ilapat ang epektong ito upang labagin ang prinsipyo ng sanhi

Mga Tala

. Voyager - Ang Interstellar Mission. Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology. Hinango noong Hulyo 12, 2011. Na-archive mula sa orihinal noong Pebrero 3, 2012.
Ang bagong kalawakan ay "pinakamalayo" na natuklasan
, kasama ang. 169.
, kasama ang. 122.
Chudinov E. M. Teorya ng Relativity at Pilosopiya. - M.: Politizdat, 1974. - S. 222-227.
, kasama ang. 167.
, kasama ang. 170.
, kasama ang. 184.
Sazhin M.V. Bilis ng liwanag // Space Physics. Little Encyclopedia / Ch. ed. R. A. Sunyaev. - 2nd ed. - M.: Soviet Encyclopedia, 1986. - S. 622. - 783 p.
GOST 8.417-2002. Sistema ng estado para sa pagtiyak ng pagkakapareho ng mga sukat. Mga yunit ng dami.
Abbott B. P. et al. (LIGO Scientific Collaboration, Virgo Collaboration, Fermi Gamma-ray Burst Monitor, at INTEGRAL). Gravitational Waves at Gamma-Rays mula sa Binary Neutron Star Merger: GW170817 at GRB 170817A // The Astrophysical Journal. - 2017. - Vol. 848.-P. L13. - DOI:10.3847/2041-8213/aa920c .[Itama ]
Bolotovsky B. M., Ginzburg V. L.// UFN. - 1972. - T. 106, No. 4. - S. 577-592.
Stachel, JJ. Einstein mula "B" hanggang "Z" – Volume 9 ng mga pag-aaral ni Einstein . - Springer, 2002. - P. 226. - ISBN 0-8176-4143-2.
Einstein, A (1905). "Zur Elektrodynamik bewegter Körper" (Aleman). Annalen der Physik 17 : 890–921. DOI:10.1002/andp.19053221004. Pagsasalin sa Ingles: Perrett, W Sa Electrodynamics ng Mga Gumagalaw na Katawan . Fourmilab. Hinango noong Nobyembre 27, 2009. Na-archive mula sa orihinal na Pebrero 1, 2013.
Alexandrov E. B. Teorya ng Relativity: Direktang Eksperimento na may Curved Beam // Chemistry and Life. - 2012. - No. 3.
Hsu, J-P. Lorentz at Poincare Invariance / J-P Hsu, Zhang. - World Scientific, 2001. - Vol. 8. - P. 543 ff. - ISBN 981-02-4721-4.
Zhang, Y.Z. Espesyal na Relativity at ang mga Pang-eksperimentong Pundasyon nito. - World Scientific, 1997. - Vol. 4. - P. 172–3. - ISBN 981-02-2749-3.
d"Inverno, R. Introducing Einstein's Relativity. - Oxford University Press, 1992. - P. 19–20. - ISBN 0-19-859686-3.
Sriranjan B. Postulates ng espesyal na teorya ng relativity at ang kanilang mga kahihinatnan // The Special Theory to Relativity. - PHI Learning, 2004. - P. 20 ff. - ISBN 81-203-1963-X.
Roberts, T Ano ang pang-eksperimentong batayan ng Espesyal na Relativity? . FAQ sa Usenet Physics. Unibersidad ng California, Riverside (2007). Hinango noong Nobyembre 27, 2009. Na-archive mula sa orihinal na Pebrero 1, 2013.
Terrell, J (1959). "Invisibility of the Lorentz Contraction". Pisikal na Pagsusuri 116 (4): 1041–5. DOI:10.1103/PhysRev.116.1041. Bibcode : 1959PhRv..116.1041T.
Penrose, R (1959). "Ang Maliwanag na Hugis ng isang Relativistically Moving Sphere". Mga Pamamaraan ng Cambridge Philosophical Society 55 (01): 137–9. DOI:10.1017/S0305004100033776. Bibcode : 1959PCPS...55..137P.
Hartle, JB. Addison-Wesley, 2003. - P. 52–9. - ISBN 981-02-2749-3.
Hartle, JB. Gravity: Isang Panimula sa Pangkalahatang Relativity ni Einstein - Addison-Wesley, 2003. - P. 332. - ISBN 981-02-2749-3.
Ang interpretasyon ng mga obserbasyon sa mga binary system na ginamit upang matukoy ang bilis ng gravity ay itinuturing na nagdududa ng ilang mga may-akda, na nag-iiwan sa pang-eksperimentong sitwasyon na hindi sigurado; tingnan mo Schafer, G. Pagpapalaganap ng liwanag sa gravitational na isinampa ng mga binary system sa quadratic order sa gravitational constant ng Newton: Part 3: 'On the speed-of-gravity controversy' // Laser, orasan at drag-free na kontrol: Paggalugad ng relativistic gravity sa kalawakan / G Schäfer, Brügmann - Springer, 2008. - ISBN 3-540-34376-8.
Gibbs, P Ang Bilis ba ng Liwanag ay Constant? . FAQ sa Usenet Physics. Unibersidad ng California, Riverside (1997). Hinango noong Nobyembre 26, 2009. Na-archive mula sa orihinal na Nobyembre 17, 2009.

ika-25 ng Marso, 2017

Ang FTL travel ay isa sa mga pundasyon ng space science fiction. Gayunpaman, malamang na lahat - kahit na ang mga taong malayo sa pisika - alam na ang pinakamataas na posibleng bilis ng paggalaw ng mga materyal na bagay o ang pagpapalaganap ng anumang mga signal ay ang bilis ng liwanag sa vacuum. Ito ay tinutukoy ng letrang c at halos 300 libong kilometro bawat segundo; eksaktong halaga c = 299 792 458 m/s.

Ang bilis ng liwanag sa vacuum ay isa sa mga pangunahing pisikal na pare-pareho. Ang imposibilidad na makamit ang mga bilis na lampas sa c ay sumusunod sa espesyal na teorya ng relativity (SRT) ni Einstein. Kung posible na patunayan na ang paghahatid ng mga signal na may superluminal na bilis ay posible, ang teorya ng relativity ay babagsak. Sa ngayon, hindi pa ito nangyari, sa kabila ng maraming pagtatangka na pabulaanan ang pagbabawal sa pagkakaroon ng mga bilis na mas malaki kaysa sa c. Gayunpaman, ang mga kamakailang pang-eksperimentong pag-aaral ay nagsiwalat ng ilang napaka-kagiliw-giliw na mga phenomena, na nagpapahiwatig na sa ilalim ng mga espesyal na nilikhang kondisyon posible na obserbahan ang mga superluminal na bilis nang hindi lumalabag sa mga prinsipyo ng teorya ng relativity.

Upang magsimula, alalahanin natin ang mga pangunahing aspeto na may kaugnayan sa problema ng bilis ng liwanag.

Una sa lahat: bakit imposible (sa ilalim ng normal na mga kondisyon) na lumampas sa limitasyon ng liwanag? Dahil kung gayon ang pangunahing batas ng ating mundo ay nilabag - ang batas ng pananahilan, ayon sa kung saan ang epekto ay hindi maaaring higitan ang dahilan. Walang sinuman ang nakapansin na, halimbawa, ang isang oso ay unang nahulog na patay, at pagkatapos ay isang hunter shot. Sa bilis na lumampas sa c, ang pagkakasunod-sunod ng mga kaganapan ay nababaligtad, ang time tape ay nagre-rewind. Madali itong makikita mula sa sumusunod na simpleng pangangatwiran.

Ipagpalagay natin na nasa isang tiyak na cosmic miracle ship na kumikilos nang mas mabilis kaysa sa liwanag. Pagkatapos ay unti-unti nating aabutan ang liwanag na ibinubuga ng pinanggalingan sa nauna at naunang mga punto sa oras. Una, hahabulin natin ang mga photon na ibinubuga, sabihin, kahapon, pagkatapos - ibinubuga ng araw bago kahapon, pagkatapos - isang linggo, isang buwan, isang taon na ang nakalipas, at iba pa. Kung ang pinagmumulan ng liwanag ay isang salamin na sumasalamin sa buhay, makikita muna natin ang mga kaganapan ng kahapon, pagkatapos ang araw bago ang kahapon, at iba pa. Nakikita natin, sabihin nating, ang isang matandang lalaki na unti-unting nagiging isang nasa katanghaliang-gulang na lalaki, pagkatapos ay naging isang binata, naging isang kabataan, naging isang bata ... Ibig sabihin, ang oras ay babalik, tayo ay lilipat mula sa kasalukuyan hanggang ang nakaraan. Ang sanhi at bunga ay mababaligtad.

Bagaman ang argumentong ito ay ganap na binabalewala ang mga teknikal na detalye ng proseso ng pagmamasid sa liwanag, mula sa isang pangunahing punto ng view, malinaw na ipinapakita nito na ang paggalaw sa isang superluminal na bilis ay humahantong sa isang sitwasyon na imposible sa ating mundo. Gayunpaman, ang kalikasan ay nagtakda ng mas mahigpit na mga kondisyon: ang paggalaw ay hindi matamo hindi lamang sa superluminal na bilis, kundi pati na rin sa bilis na katumbas ng bilis ng liwanag - maaari mo lamang itong lapitan. Ito ay sumusunod mula sa teorya ng relativity na sa pagtaas ng bilis ng paggalaw, tatlong pangyayari ang lumitaw: ang masa ng isang gumagalaw na bagay ay tumataas, ang laki nito ay bumababa sa direksyon ng paggalaw, at ang paglipas ng oras sa bagay na ito ay bumagal (mula sa ang punto ng view ng isang panlabas na "nagpapahinga" na tagamasid). Sa mga ordinaryong bilis, ang mga pagbabagong ito ay bale-wala, ngunit habang papalapit tayo sa bilis ng liwanag, nagiging mas kapansin-pansin ang mga ito, at sa limitasyon - sa bilis na katumbas ng c - ang masa ay nagiging walang hanggan na malaki, ang bagay ay ganap na nawawala ang laki nito sa ang direksyon ng paggalaw at oras ay humihinto dito. Samakatuwid, walang materyal na katawan ang makakaabot sa bilis ng liwanag. Tanging ang ilaw mismo ang may ganoong bilis! (At pati na rin ang isang "all-penetrating" na particle - isang neutrino, na, tulad ng isang photon, ay hindi maaaring gumalaw sa bilis na mas mababa sa c.)

Ngayon tungkol sa bilis ng paghahatid ng signal. Dito angkop na gamitin ang representasyon ng liwanag sa anyo ng mga electromagnetic wave. Ano ang senyales? Ito ang ilang impormasyong ipapasa. Ang isang perpektong electromagnetic wave ay isang walang katapusang sinusoid na may mahigpit na isang dalas, at hindi ito maaaring magdala ng anumang impormasyon, dahil ang bawat yugto ng naturang sinusoid ay eksaktong inuulit ang nauna. Ang bilis ng paggalaw ng phase ng isang sinusoidal wave - ang tinatawag na phase speed - ay maaaring sa isang daluyan sa ilalim ng ilang mga kundisyon ay lumampas sa bilis ng liwanag sa isang vacuum. Walang mga paghihigpit dito, dahil ang bilis ng phase ay hindi ang bilis ng signal - hindi pa ito umiiral. Upang lumikha ng isang senyas, kailangan mong gumawa ng ilang uri ng "marka" sa alon. Ang nasabing marka ay maaaring, halimbawa, isang pagbabago sa alinman sa mga parameter ng alon - amplitude, dalas o paunang yugto. Ngunit sa sandaling ang marka ay ginawa, ang alon ay nawawala ang sinusoidality nito. Ito ay nagiging modulated, na binubuo ng isang hanay ng mga simpleng sinusoidal wave na may iba't ibang amplitudes, frequency at paunang phase - isang grupo ng mga wave. Ang bilis ng paggalaw ng marka sa modulated wave ay ang bilis ng signal. Kapag nagpapalaganap sa isang daluyan, ang tulin na ito ay karaniwang tumutugma sa bilis ng pangkat na nagpapakilala sa pagpapalaganap ng nasa itaas na pangkat ng mga alon sa kabuuan (tingnan ang "Science and Life" No. 2, 2000). Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang bilis ng grupo, at samakatuwid ang bilis ng signal, ay mas mababa kaysa sa bilis ng liwanag sa vacuum. Ito ay hindi nagkataon na ang expression na "sa ilalim ng normal na mga kondisyon" ay ginagamit dito, dahil sa ilang mga kaso ang bilis ng grupo ay maaaring lumampas sa c o kahit na mawala ang kahulugan nito, ngunit pagkatapos ay hindi ito nalalapat sa pagpapalaganap ng signal. Sa SRT ito ay itinatag na imposibleng magpadala ng signal sa bilis na mas malaki kaysa sa c.

Bakit ganun? Dahil ang balakid sa paghahatid ng anumang signal na may bilis na higit sa c ay ang parehong batas ng pananahilan. Isipin natin ang ganoong sitwasyon. Sa isang puntong A, ang isang ilaw na flash (kaganapan 1) ay nag-o-on sa isang aparato na nagpapadala ng isang partikular na signal ng radyo, at sa isang malayong punto B, sa ilalim ng impluwensya ng signal ng radyo na ito, isang pagsabog ay nangyayari (kaganapan 2). Malinaw na ang kaganapan 1 (flash) ay ang sanhi, at ang kaganapan 2 (pagsabog) ay ang epekto na nangyayari nang mas huli kaysa sa sanhi. Ngunit kung ang signal ng radyo ay nagpalaganap sa isang superluminal na bilis, ang isang tagamasid malapit sa punto B ay unang makakita ng isang pagsabog, at pagkatapos lamang - isang flash ng liwanag na umabot sa kanya sa bilis ng isang liwanag na flash, ang sanhi ng pagsabog. Sa madaling salita, para sa tagamasid na ito, ang kaganapan 2 ay nangyari bago ang kaganapan 1, iyon ay, ang epekto ay mauuna sa sanhi.

Angkop na bigyang-diin na ang "superluminal na pagbabawal" ng teorya ng relativity ay ipinapataw lamang sa paggalaw ng mga materyal na katawan at ang paghahatid ng mga signal. Sa maraming mga sitwasyon posible na lumipat sa anumang bilis, ngunit ito ay ang paggalaw ng mga di-materyal na bagay at signal. Halimbawa, isipin ang dalawang medyo mahahabang pinuno na nakahiga sa parehong eroplano, ang isa ay matatagpuan nang pahalang, at ang isa ay nagsalubong dito sa isang maliit na anggulo. Kung ang unang linya ay inilipat pababa (sa direksyon na ipinahiwatig ng arrow) sa mataas na bilis, ang intersection point ng mga linya ay maaaring gawin upang tumakbo nang mabilis, ngunit ang puntong ito ay hindi isang materyal na katawan. Ang isa pang halimbawa: kung kukuha ka ng flashlight (o, sabihin nating, isang laser na nagbibigay ng isang makitid na sinag) at mabilis na naglalarawan ng isang arko sa hangin, kung gayon ang linear na bilis ng light spot ay tataas nang may distansya at, sa isang sapat na malaking distansya, lalampas c. Ang lugar ng liwanag ay lilipat sa pagitan ng mga punto A at B sa superluminal na bilis, ngunit hindi ito magiging isang paghahatid ng signal mula A hanggang B, dahil ang nasabing lugar ng liwanag ay hindi nagdadala ng anumang impormasyon tungkol sa punto A.

Mukhang nalutas na ang tanong ng superluminal na bilis. Ngunit noong dekada 60 ng ikadalawampu siglo, ang mga teoretikal na pisiko ay naglagay ng hypothesis ng pagkakaroon ng mga superluminal na particle, na tinatawag na mga tachyon. Ang mga ito ay napaka-kakaibang mga particle: posible ang mga ito sa teorya, ngunit upang maiwasan ang mga kontradiksyon sa teorya ng relativity, kinailangan silang magtalaga ng isang haka-haka na masa ng pahinga. Ang pisikal na haka-haka na masa ay hindi umiiral, ito ay isang purong mathematical abstraction. Gayunpaman, hindi ito nagdulot ng labis na pag-aalala, dahil ang mga tachyon ay hindi maaaring magpahinga - mayroon sila (kung mayroon sila!) Lamang sa mga bilis na lumampas sa bilis ng liwanag sa vacuum, at sa kasong ito ang masa ng tachyon ay lumalabas na totoo. Mayroong ilang pagkakatulad sa mga photon dito: ang isang photon ay may zero rest mass, ngunit nangangahulugan lamang iyon na ang photon ay hindi maaaring magpapahinga - ang liwanag ay hindi maaaring ihinto.

Ang pinakamahirap na bagay ay, tulad ng inaasahan, upang ipagkasundo ang hypothesis ng tachyon sa batas ng pananahilan. Ang mga pagtatangka na ginawa sa direksyon na ito, kahit na sila ay medyo mapanlikha, ay hindi humantong sa halatang tagumpay. Wala pang nakapag-eksperimentong magrehistro ng mga tachyon. Bilang resulta, ang interes sa mga tachyon bilang mga superluminal na elementarya ay unti-unting nawala.

Gayunpaman, noong 60s, isang kababalaghan ang natuklasan sa eksperimento, na sa una ay humantong sa pagkalito ng mga pisiko. Ito ay inilarawan nang detalyado sa artikulo ni A. N. Oraevsky "Superluminal waves sa amplifying media" (UFN No. 12, 1998). Dito ay maikli naming ibuod ang kakanyahan ng bagay, na nagre-refer sa mambabasa na interesado sa mga detalye sa nasabing artikulo.

Di-nagtagal pagkatapos ng pagtuklas ng mga laser - noong unang bahagi ng 1960s - lumitaw ang problema sa pagkuha ng maikli (na may tagal ng pagkakasunud-sunod ng 1 ns = 10-9 s) na may mataas na kapangyarihan na mga pulso ng liwanag. Upang gawin ito, ang isang maikling laser pulse ay naipasa sa pamamagitan ng isang optical quantum amplifier. Ang pulso ay nahati sa pamamagitan ng isang beam-splitting mirror sa dalawang bahagi. Ang isa sa kanila, na mas malakas, ay ipinadala sa amplifier, at ang isa pa ay pinalaganap sa hangin at nagsilbing reference pulse, kung saan posible na ihambing ang pulso na dumaan sa amplifier. Ang parehong mga pulso ay ipinakain sa mga photodetector, at ang kanilang mga signal ng output ay maaaring makitang biswal sa screen ng oscilloscope. Inaasahan na ang liwanag na pulso na dumadaan sa amplifier ay makakaranas ng ilang pagkaantala dito kumpara sa reference pulse, iyon ay, ang bilis ng pagpapalaganap ng liwanag sa amplifier ay mas mababa kaysa sa hangin. Ano ang pagkamangha ng mga mananaliksik nang matuklasan nila na ang pulso ay lumaganap sa pamamagitan ng amplifier sa bilis na hindi lamang mas malaki kaysa sa hangin, ngunit ilang beses din na mas malaki kaysa sa bilis ng liwanag sa vacuum!

Matapos mabawi mula sa unang pagkabigla, nagsimulang hanapin ng mga physicist ang dahilan para sa gayong hindi inaasahang resulta. Walang sinuman ang nagkaroon ng kahit kaunting pagdududa tungkol sa mga prinsipyo ng espesyal na teorya ng relativity, at ito mismo ang nakatulong upang mahanap ang tamang paliwanag: kung ang mga prinsipyo ng SRT ay napanatili, kung gayon ang sagot ay dapat hanapin sa mga katangian ng amplifying medium .

Nang hindi pumunta sa mga detalye dito, itinuturo lamang namin na ang isang detalyadong pagsusuri ng mekanismo ng pagkilos ng amplifying medium ay ganap na nilinaw ang sitwasyon. Ang punto ay isang pagbabago sa konsentrasyon ng mga photon sa panahon ng pagpapalaganap ng pulso - isang pagbabago dahil sa isang pagbabago sa nakuha ng daluyan hanggang sa isang negatibong halaga sa panahon ng pagpasa ng hulihan na bahagi ng pulso, kapag ang daluyan ay mayroon na sumisipsip ng enerhiya, dahil ang sariling reserba ay naubos na dahil sa paglipat nito sa liwanag na pulso. Ang pagsipsip ay hindi nagiging sanhi ng pagtaas, ngunit isang pagbawas sa salpok, at sa gayon ang salpok ay lumalakas sa harap at humina sa likod nito. Isipin natin na pinagmamasdan natin ang pulso sa tulong ng isang instrumento na gumagalaw sa bilis ng liwanag sa daluyan ng isang amplifier. Kung ang daluyan ay transparent, makikita natin ang isang salpok na nagyelo sa kawalang-kilos. Sa medium kung saan nagaganap ang prosesong nabanggit sa itaas, ang pagpapalakas ng nangungunang gilid at ang paghina ng trailing na gilid ng pulso ay lilitaw sa nagmamasid sa paraang ang medium, kumbaga, ay inilipat ang pulso pasulong. . Ngunit dahil ang aparato (tagamasid) ay gumagalaw sa bilis ng liwanag, at ang salpok ay umabot dito, kung gayon ang bilis ng salpok ay lumampas sa bilis ng liwanag! Ang epektong ito ang nairehistro ng mga eksperimento. At dito wala talagang kontradiksyon sa theory of relativity: kaya lang ang proseso ng amplification ay parang mas malaki ang konsentrasyon ng mga photon na lumabas nang mas maaga kaysa sa mga lumabas mamaya. Hindi ang mga photon na gumagalaw nang may superluminal na bilis, ngunit ang sobre ng pulso, lalo na ang maximum nito, na sinusunod sa oscilloscope.

Kaya, habang sa ordinaryong media ay palaging may pagpapahina ng liwanag at pagbaba sa bilis nito, na tinutukoy ng refractive index, sa aktibong laser media, hindi lamang ang pagpapalakas ng liwanag ay sinusunod, kundi pati na rin ang pagpapalaganap ng isang pulso na may superluminal na bilis.

Sinubukan ng ilang physicist na patunayan sa eksperimento ang pagkakaroon ng superluminal motion sa tunnel effect, isa sa mga pinakakahanga-hangang phenomena sa quantum mechanics. Ang epektong ito ay binubuo sa katotohanan na ang isang microparticle (mas tiyak, isang microobject na nagpapakita ng parehong mga katangian ng isang particle at ang mga katangian ng isang alon sa ilalim ng iba't ibang mga kondisyon) ay maaaring tumagos sa tinatawag na potensyal na hadlang - isang kababalaghan na ganap na imposible. sa klasikal na mekanika (kung saan ang ganitong sitwasyon ay maihahalintulad: ang bolang ibinabato sa dingding ay mapupunta sa kabilang panig ng dingding, o ang umaalon na paggalaw na ibinibigay sa isang lubid na nakatali sa dingding ay ipapasa sa isang lubid na nakatali sa pader sa kabilang panig). Ang kakanyahan ng epekto ng tunnel sa quantum mechanics ay ang mga sumusunod. Kung ang isang micro-object na may isang tiyak na enerhiya ay nakatagpo sa isang lugar na may potensyal na enerhiya na lumampas sa enerhiya ng micro-object, ang lugar na ito ay isang hadlang para dito, ang taas nito ay tinutukoy ng pagkakaiba ng enerhiya. Ngunit ang micro-object ay "tumagas" sa hadlang! Ang posibilidad na ito ay ibinigay sa kanya ng kilalang Heisenberg uncertainty relation, na isinulat para sa enerhiya at oras ng pakikipag-ugnayan. Kung ang pakikipag-ugnayan ng microobject sa hadlang ay nangyari para sa isang sapat na tiyak na oras, kung gayon ang enerhiya ng microobject, sa kabaligtaran, ay mailalarawan ng kawalan ng katiyakan, at kung ang kawalan ng katiyakan na ito ay nasa pagkakasunud-sunod ng taas ng hadlang, kung gayon ang huli ay titigil. upang maging isang hindi malulutas na balakid para sa microobject. Ito ay ang rate ng pagtagos sa pamamagitan ng potensyal na hadlang na naging paksa ng pananaliksik ng isang bilang ng mga physicist, na naniniwala na ito ay maaaring lumampas sa c.

Noong Hunyo 1998, isang internasyonal na simposyum sa mga problema ng mga superluminal na paggalaw ay ginanap sa Cologne, kung saan ang mga resulta na nakuha sa apat na laboratoryo - sa Berkeley, Vienna, Cologne at Florence ay tinalakay.

At sa wakas, noong 2000, dalawang bagong eksperimento ang naiulat kung saan lumitaw ang mga epekto ng superluminal propagation. Isa sa mga ito ay isinagawa ni Lijun Wong at mga katrabaho sa isang research institute sa Princeton (USA). Ang kanyang resulta ay ang isang magaan na pulso na pumapasok sa isang silid na puno ng singaw ng cesium ay nagpapataas ng bilis nito sa pamamagitan ng isang kadahilanan na 300. Ito ay lumabas na ang pangunahing bahagi ng pulso ay umaalis sa malayong dingding ng silid kahit na bago ang pulso ay pumasok sa silid sa pamamagitan ng front wall. Ang ganitong sitwasyon ay sumasalungat hindi lamang sa sentido komun, ngunit, sa esensya, ang teorya ng relativity din.

Ang ulat ni L. Wong ay nagbunsod ng matinding talakayan sa mga physicist, karamihan sa kanila ay hindi hilig na makita sa mga resulta na nakakuha ng paglabag sa mga prinsipyo ng relativity. Ang hamon, naniniwala sila, ay ipaliwanag nang tama ang eksperimentong ito.

Sa eksperimento ni L. Wong, ang liwanag na pulso na pumapasok sa silid na may singaw ng cesium ay may tagal na humigit-kumulang 3 μs. Ang mga cesium atoms ay maaaring nasa labing-anim na posibleng quantum mechanical states na tinatawag na "ground state hyperfine magnetic sublevels". Gamit ang optical laser pumping, halos lahat ng mga atomo ay dinala sa isa lamang sa labing-anim na estado na ito, na tumutugma sa halos ganap na zero na temperatura sa sukat ng Kelvin (-273.15 ° C). Ang haba ng silid ng cesium ay 6 na sentimetro. Sa isang vacuum, ang ilaw ay naglalakbay ng 6 na sentimetro sa 0.2 ns. Tulad ng ipinakita ng mga sukat, ang liwanag na pulso ay dumaan sa silid na may cesium sa isang oras na 62 ns na mas maikli kaysa sa vacuum. Sa madaling salita, ang transit time ng isang pulso sa pamamagitan ng isang cesium medium ay may "minus" sign! Sa katunayan, kung ibawas natin ang 62 ns mula sa 0.2 ns, makakakuha tayo ng "negatibong" oras. Ang "negatibong pagkaantala" na ito sa daluyan - isang hindi maintindihan na pagtalon sa oras - ay katumbas ng oras kung saan ang pulso ay gagawa ng 310 na dumaan sa silid sa vacuum. Ang kinahinatnan ng "pagbabaligtad ng oras" na ito ay ang salpok na umaalis sa silid ay nagawang lumayo mula rito ng 19 metro bago umabot ang papasok na salpok sa malapit na dingding ng silid. Paano maipapaliwanag ang gayong hindi kapani-paniwalang sitwasyon (maliban kung, siyempre, walang duda tungkol sa kadalisayan ng eksperimento)?

Sa paghusga sa talakayan na naganap, ang isang eksaktong paliwanag ay hindi pa natatagpuan, ngunit walang duda na ang hindi pangkaraniwang pagpapakalat ng mga katangian ng daluyan ay gumaganap ng isang papel dito: cesium vapor, na binubuo ng mga atom na nasasabik ng laser light, ay isang daluyan na may maanomalyang pagpapakalat. Alalahanin natin sandali kung ano ito.

Ang dispersion ng isang substance ay ang dependence ng phase (karaniwang) refractive index n sa wavelength ng liwanag l. Sa normal na dispersion, ang refractive index ay tumataas nang bumababa ang wavelength, at ito ang kaso sa salamin, tubig, hangin, at lahat ng iba pang substance na transparent sa liwanag. Sa mga sangkap na malakas na sumisipsip ng liwanag, ang kurso ng refractive index ay bumabaligtad na may pagbabago sa wavelength at nagiging mas steeper: na may pagbaba sa l (pagtaas ng frequency w), ang refractive index ay bumababa nang husto at sa isang tiyak na hanay ng mga wavelength ay nagiging mas kaunti. kaysa sa pagkakaisa (phase velocity Vf > s ). Ito ang maanomalyang pagpapakalat, kung saan ang pattern ng pagpapalaganap ng liwanag sa isang sangkap ay nagbabago nang radikal. Ang bilis ng pangkat na Vgr ay nagiging mas malaki kaysa sa bilis ng yugto ng mga alon at maaaring lumampas sa bilis ng liwanag sa vacuum (at maging negatibo rin). Itinuturo ni L. Wong ang pangyayaring ito bilang dahilan na pinagbabatayan ng posibilidad na ipaliwanag ang mga resulta ng kanyang eksperimento. Gayunpaman, dapat tandaan na ang kundisyong Vgr > c ay puro pormal, dahil ang konsepto ng bilis ng grupo ay ipinakilala para sa kaso ng maliit (normal) na pagpapakalat, para sa transparent na media, kapag ang isang grupo ng mga alon ay halos hindi nagbabago ng hugis nito sa panahon ng pagpapalaganap. Sa mga rehiyon ng maanomalyang pagpapakalat, gayunpaman, ang liwanag na pulso ay mabilis na nababago at ang konsepto ng bilis ng grupo ay nawawala ang kahulugan nito; sa kasong ito, ang mga konsepto ng bilis ng signal at bilis ng pagpapalaganap ng enerhiya ay ipinakilala, na sa transparent na media ay tumutugma sa bilis ng grupo, habang sa media na may pagsipsip ay nananatili silang mas mababa kaysa sa bilis ng liwanag sa vacuum. Ngunit narito kung ano ang kawili-wili tungkol sa eksperimento ni Wong: ang isang magaan na pulso, na dumadaan sa isang daluyan na may maanomalyang pagpapakalat, ay hindi nababago - napanatili nito ang hugis nito nang eksakto! At ito ay tumutugma sa pagpapalagay na ang pulso ay nagpapalaganap sa bilis ng grupo. Ngunit kung gayon, kung gayon ay lumalabas na walang pagsipsip sa daluyan, bagaman ang maanomalyang pagpapakalat ng daluyan ay tiyak na dahil sa pagsipsip! Si Wong mismo, na kinikilala na marami ang nananatiling hindi malinaw, ay naniniwala na kung ano ang nangyayari sa kanyang pang-eksperimentong setup ay maaaring malinaw na ipaliwanag bilang isang unang pagtatantya tulad ng sumusunod.

Ang liwanag na pulso ay binubuo ng maraming sangkap na may iba't ibang wavelength (mga frequency). Ipinapakita ng figure ang tatlo sa mga bahaging ito (wave 1-3). Sa ilang mga punto, ang lahat ng tatlong mga alon ay nasa yugto (ang kanilang maxima ay nag-tutugma); dito sila, pagdaragdag, palakasin ang bawat isa at bumuo ng isang salpok. Habang lumalaganap ang mga alon sa kalawakan, wala na sila sa yugto at sa gayon ay "pinapatay" ang isa't isa.

Sa rehiyon ng maanomalyang dispersion (sa loob ng cesium cell), ang alon na mas maikli (wave 1) ay nagiging mas mahaba. Sa kabaligtaran, ang wave na pinakamahaba sa tatlo (wave 3) ay nagiging pinakamaikli.

Dahil dito, ang mga yugto ng mga alon ay nagbabago rin nang naaayon. Kapag ang mga alon ay dumaan sa cesium cell, ang kanilang mga wavefront ay naibalik. Ang pagkakaroon ng undergone isang hindi pangkaraniwang phase modulation sa isang substance na may maanomalyang pagpapakalat, ang tatlong itinuturing na waves muli mahanap ang kanilang mga sarili sa phase sa ilang mga punto. Dito sila nagdaragdag muli at bumubuo ng isang pulso na eksaktong kapareho ng hugis na pumapasok sa daluyan ng cesium.

Karaniwan sa hangin, at sa katunayan sa anumang normal na dispersive transparent medium, ang isang light pulse ay hindi maaaring tumpak na mapanatili ang hugis nito kapag nagpapalaganap sa isang malayong distansya, iyon ay, ang lahat ng mga bahagi nito ay hindi maaaring maging sa phase sa anumang remote na punto sa kahabaan ng propagation path. At sa ilalim ng normal na mga kondisyon, lumilitaw ang isang magaan na pulso sa isang malayong punto pagkaraan ng ilang oras. Gayunpaman, dahil sa mga maanomalyang katangian ng medium na ginamit sa eksperimento, ang pulso sa malayong punto ay naging phased sa parehong paraan tulad ng pagpasok sa medium na ito. Kaya, ang liwanag na pulso ay kumikilos na parang may negatibong pagkaantala sa oras sa pagpunta sa isang malayong punto, iyon ay, darating ito hindi mamaya, ngunit mas maaga kaysa sa lumampas sa medium!

Karamihan sa mga physicist ay may hilig na iugnay ang resultang ito sa paglitaw ng mababang-intensity precursor sa dispersive medium ng kamara. Ang katotohanan ay na sa parang multo agnas ng pulso, ang spectrum ay naglalaman ng mga bahagi ng di-makatwirang mataas na mga frequency na may napapabayaan amplitude, ang tinatawag na precursor, na nauuna sa "pangunahing bahagi" ng pulso. Ang likas na katangian ng pagtatatag at ang anyo ng precursor ay nakasalalay sa batas ng pagpapakalat sa daluyan. Sa pag-iisip na ito, ang pagkakasunud-sunod ng mga kaganapan sa eksperimento ni Wong ay iminungkahi na bigyang-kahulugan bilang mga sumusunod. Ang papasok na alon, "lumalawak" ang tagapagbalita sa harap mismo, ay lumalapit sa camera. Bago ang rurok ng papasok na alon ay tumama sa malapit na dingding ng silid, ang pasimula ay nagpasimula ng hitsura ng isang pulso sa silid, na umaabot sa malayong pader at makikita mula dito, na bumubuo ng isang "reverse wave". Ang alon na ito, na lumalaganap nang 300 beses na mas mabilis kaysa sa c, ay umaabot sa malapit na pader at nakakatugon sa papasok na alon. Ang mga taluktok ng isang alon ay sumasalubong sa mga labangan ng isa pa upang kanselahin nila ang isa't isa at walang natitira. Lumalabas na ang papasok na alon ay "ibinabalik ang utang" sa mga atomo ng cesium, na "hiniram" ang enerhiya dito sa kabilang dulo ng silid. Ang sinumang nag-obserba lamang sa simula at pagtatapos ng eksperimento ay makakakita lamang ng pulso ng liwanag na "tumalon" pasulong sa oras, na kumikilos nang mas mabilis kaysa c.

Naniniwala si L. Wong na ang kanyang eksperimento ay hindi naaayon sa teorya ng relativity. Ang pahayag tungkol sa hindi pagkamit ng superluminal na bilis, naniniwala siya, ay naaangkop lamang sa mga bagay na may mass ng pahinga. Ang liwanag ay maaaring kinakatawan alinman sa anyo ng mga alon, kung saan ang konsepto ng masa ay karaniwang hindi naaangkop, o sa anyo ng mga photon na may isang rest mass, tulad ng kilala, katumbas ng zero. Samakatuwid, ang bilis ng liwanag sa isang vacuum, ayon kay Wong, ay hindi ang limitasyon. Gayunpaman, inamin ni Wong na ang epekto na natuklasan niya ay ginagawang imposibleng magpadala ng impormasyon nang mas mabilis kaysa c.

"Ang impormasyon dito ay nakapaloob na sa nangungunang gilid ng impulse," sabi ni P. Milonni, isang physicist sa Los Alamos National Laboratory sa Estados Unidos.

Karamihan sa mga physicist ay naniniwala na ang bagong gawain ay hindi humaharap sa isang mabagsik na dagok sa mga pangunahing prinsipyo. Ngunit hindi lahat ng physicist ay naniniwala na ang problema ay naayos na. Si Propesor A. Ranfagni, ng Italian research team na nagsagawa ng isa pang kawili-wiling eksperimento noong 2000, ay nagsabi na ang tanong ay bukas pa rin. Ang eksperimentong ito, na isinagawa nina Daniel Mugnai, Anedio Ranfagni at Rocco Ruggeri, ay natagpuan na ang mga sentimetro-wave na radio wave ay kumakalat sa normal na hangin sa bilis na 25% na mas mabilis kaysa c.

Sa pagbubuod, masasabi natin ang sumusunod.

Ang mga gawa ng mga nakaraang taon ay nagpapakita na sa ilalim ng ilang mga kundisyon, ang superluminal na bilis ay maaaring mangyari. Ngunit ano nga ba ang gumagalaw sa superluminal na bilis? Ang teorya ng relativity, tulad ng nabanggit na, ay nagbabawal sa gayong bilis para sa mga materyal na katawan at para sa mga signal na nagdadala ng impormasyon. Gayunpaman, ang ilang mga mananaliksik ay napaka pursigido sa kanilang mga pagtatangka na ipakita ang pagtagumpayan ng light barrier partikular para sa mga signal. Ang dahilan nito ay nakasalalay sa katotohanan na sa espesyal na teorya ng relativity ay walang mahigpit na katwiran sa matematika (batay, sabihin nating, sa mga equation ni Maxwell para sa isang electromagnetic field) para sa imposibilidad ng pagpapadala ng mga signal sa bilis na mas malaki kaysa sa c. Ang ganitong imposibilidad sa SRT ay itinatag, maaaring sabihin ng isa, puro arithmetically, batay sa formula ni Einstein para sa pagdaragdag ng mga bilis, ngunit sa isang pangunahing paraan ito ay nakumpirma ng prinsipyo ng sanhi. Si Einstein mismo, na isinasaalang-alang ang tanong ng superluminal signal transmission, ay sumulat na sa kasong ito "... napipilitan kaming isaalang-alang ang isang mekanismo ng paghahatid ng signal na posible, kapag ginagamit kung saan ang nakamit na aksyon ay nauuna sa dahilan. Ngunit, bagaman ang resulta na ito ay mula sa isang purong lohikal Ang punto ng view ay hindi naglalaman ng sarili nito, sa aking opinyon, walang mga kontradiksyon, gayunpaman ay sumasalungat sa katangian ng lahat ng aming karanasan sa isang lawak na ang imposibilidad ng palagay V > c ay tila sapat na napatunayan. Ang prinsipyo ng causality ay ang pundasyon na pinagbabatayan ng imposibilidad ng superluminal signaling. At, tila, ang lahat ng paghahanap para sa mga superluminal na signal, nang walang pagbubukod, ay matitisod sa batong ito, gaano man karaming mga eksperimento ang gustong makakita ng gayong mga senyales, dahil ganoon ang kalikasan ng ating mundo.

Ngunit gayon pa man, isipin natin na ang matematika ng relativity ay gagana pa rin sa superluminal na bilis. Nangangahulugan ito na sa teorya ay maaari pa rin nating malaman kung ano ang mangyayari kung ang katawan ay lumampas sa bilis ng liwanag.

Isipin ang dalawang spaceship na papunta mula sa Earth patungo sa isang bituin na 100 light-years ang layo mula sa ating planeta. Ang unang barko ay umalis sa Earth sa 50% na bilis ng liwanag, kaya aabutin ng 200 taon upang makumpleto ang paglalakbay. Ang pangalawang barko, na nilagyan ng hypothetical warp drive, ay aalis sa 200% na bilis ng liwanag, ngunit 100 taon pagkatapos ng una. Ano ang mangyayari?

Ayon sa teorya ng relativity, ang tamang sagot ay higit na nakasalalay sa pananaw ng nagmamasid. Mula sa Earth, lilitaw na ang unang barko ay naglakbay na ng isang malaking distansya bago maabutan ng pangalawang barko, na kumikilos nang apat na beses nang mas mabilis. Ngunit mula sa pananaw ng mga tao sa unang barko, ang lahat ay medyo naiiba.

Ang barko #2 ay gumagalaw nang mas mabilis kaysa sa liwanag, na nangangahulugang maaari itong lumampas sa pagtakbo kahit na ang ilaw na ibinubuga nito. Ito ay humahantong sa isang uri ng "light wave" (katulad ng tunog, light waves lang ang nanginginig dito sa halip na air vibrations), na nagbibigay ng ilang kawili-wiling epekto. Alalahanin na ang liwanag mula sa barko #2 ay gumagalaw nang mas mabagal kaysa sa barko mismo. Ang resulta ay isang visual na pagdodoble. Sa madaling salita, sa una ay makikita ng mga tripulante ng barko #1 na ang pangalawang barko ay lumitaw sa tabi nila na parang wala saan. Pagkatapos, ang liwanag mula sa pangalawang barko ay makakarating sa una nang may kaunting pagkaantala, at ang resulta ay isang nakikitang kopya na lilipat sa parehong direksyon na may bahagyang pagkaantala.

Ang isang katulad na bagay ay makikita sa mga laro sa computer kapag, bilang resulta ng isang pagkabigo ng system, nilo-load ng engine ang modelo at ang mga algorithm nito sa dulong punto ng paggalaw nang mas mabilis kaysa sa mismong pagwawakas ng motion animation, nang sa gayon ay maganap ang maraming pagkuha. Ito marahil ang dahilan kung bakit hindi nakikita ng ating kamalayan ang hypothetical na aspeto ng Uniberso kung saan ang mga katawan ay gumagalaw sa superluminal na bilis - marahil ito ay para sa pinakamahusay.

P.S. ... ngunit sa huling halimbawa, hindi ko naintindihan ang isang bagay, bakit ang tunay na posisyon ng barko ay nauugnay sa "liwanag na ibinubuga nito"? Well, kahit na makikita nila siya kahit papaano sa maling lugar, ngunit sa katotohanan ay aabutan niya ang unang barko!

pinagmumulan

Doktor ng Teknikal na Agham A. GOLUBEV.

Sa kalagitnaan ng nakaraang taon, isang kahindik-hindik na ulat ang lumabas sa mga magasin. Natuklasan ng isang grupo ng mga Amerikanong mananaliksik na ang isang napakaikling pulso ng laser ay naglalakbay nang daan-daang beses na mas mabilis sa isang espesyal na piniling daluyan kaysa sa isang vacuum. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay tila ganap na hindi kapani-paniwala (ang bilis ng liwanag sa isang daluyan ay palaging mas mababa kaysa sa isang vacuum) at kahit na nagdulot ng mga pagdududa tungkol sa bisa ng espesyal na teorya ng relativity. Samantala, ang isang superluminal na pisikal na bagay - isang laser pulse sa isang amplifying medium - ay unang natuklasan hindi noong 2000, ngunit 35 taon na ang nakaraan, noong 1965, at ang posibilidad ng superluminal na paggalaw ay malawakang tinalakay hanggang sa unang bahagi ng 70s. Ngayon, ang talakayan tungkol sa kakaibang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay sumiklab nang may panibagong sigla.

Mga halimbawa ng "superluminal" na paggalaw.

Noong unang bahagi ng 1960s, nagsimulang makuha ang mga high-power short light pulse sa pamamagitan ng pagpasa ng laser flash sa pamamagitan ng quantum amplifier (isang medium na may baligtad na populasyon).

Sa amplifying medium, ang paunang rehiyon ng light pulse ay nagdudulot ng stimulated na paglabas ng mga atom sa amplifier medium, at ang huling rehiyon nito ay nagiging sanhi ng pagsipsip ng enerhiya ng mga ito. Bilang resulta, lalabas sa nagmamasid na ang pulso ay gumagalaw nang mas mabilis kaysa sa liwanag.

Eksperimento ni Lijun Wong.

Ang isang sinag ng liwanag na dumadaan sa isang prisma ng isang transparent na materyal (tulad ng salamin) ay na-refracted, iyon ay, nakakaranas ito ng dispersion.

Ang isang light pulse ay isang hanay ng mga oscillations ng iba't ibang mga frequency.

Marahil lahat ng tao - kahit na ang mga taong malayo sa pisika - alam na ang pinakamataas na posibleng bilis ng paggalaw ng mga materyal na bagay o ang pagpapalaganap ng anumang signal ay ang bilis ng liwanag sa vacuum. May marka ito ng liham kasama at halos 300 libong kilometro bawat segundo; eksaktong halaga kasama= 299 792 458 m/s. Ang bilis ng liwanag sa vacuum ay isa sa mga pangunahing pisikal na pare-pareho. Ang imposibilidad ng pagkamit ng mga bilis na lumampas kasama, ay sumusunod mula sa espesyal na teorya ng relativity (SRT) ni Einstein. Kung posible na patunayan na ang paghahatid ng mga signal na may superluminal na bilis ay posible, ang teorya ng relativity ay babagsak. Sa ngayon, hindi ito nangyari, sa kabila ng maraming mga pagtatangka upang pabulaanan ang pagbabawal sa pagkakaroon ng mga bilis na mas malaki kaysa kasama. Gayunpaman, ang mga kamakailang pang-eksperimentong pag-aaral ay nagsiwalat ng ilang napaka-kagiliw-giliw na mga phenomena, na nagpapahiwatig na sa ilalim ng mga espesyal na nilikhang kondisyon posible na obserbahan ang mga superluminal na bilis nang hindi lumalabag sa mga prinsipyo ng teorya ng relativity.

Upang magsimula, alalahanin natin ang mga pangunahing aspeto na may kaugnayan sa problema ng bilis ng liwanag. Una sa lahat: bakit imposible (sa ilalim ng normal na mga kondisyon) na lumampas sa limitasyon ng liwanag? Dahil kung gayon ang pangunahing batas ng ating mundo ay nilabag - ang batas ng pananahilan, ayon sa kung saan ang epekto ay hindi maaaring higitan ang dahilan. Walang sinuman ang nakapansin na, halimbawa, ang isang oso ay unang nahulog na patay, at pagkatapos ay isang hunter shot. Sa bilis na lumalampas kasama, ang pagkakasunod-sunod ng mga kaganapan ay nagiging baligtad, ang time tape ay nagre-rewind. Madali itong makikita mula sa sumusunod na simpleng pangangatwiran.

Bagaman ang argumentong ito ay ganap na binabalewala ang mga teknikal na detalye ng proseso ng pagmamasid sa liwanag, mula sa isang pangunahing punto ng view, malinaw na ipinapakita nito na ang paggalaw sa isang superluminal na bilis ay humahantong sa isang sitwasyon na imposible sa ating mundo. Gayunpaman, ang kalikasan ay nagtakda ng mas mahigpit na mga kondisyon: ang paggalaw ay hindi matamo hindi lamang sa superluminal na bilis, kundi pati na rin sa bilis na katumbas ng bilis ng liwanag - maaari mo lamang itong lapitan. Ito ay sumusunod mula sa teorya ng relativity na sa pagtaas ng bilis ng paggalaw, tatlong pangyayari ang lumitaw: ang masa ng isang gumagalaw na bagay ay tumataas, ang laki nito ay bumababa sa direksyon ng paggalaw, at ang paglipas ng oras sa bagay na ito ay bumagal (mula sa ang punto ng view ng isang panlabas na "nagpapahinga" na tagamasid). Sa ordinaryong bilis, ang mga pagbabagong ito ay bale-wala, ngunit habang papalapit tayo sa bilis ng liwanag, nagiging mas at mas kapansin-pansin ang mga ito, at sa limitasyon - sa bilis na katumbas ng kasama, - ang masa ay nagiging walang hanggan na malaki, ang bagay ay ganap na nawawala ang laki nito sa direksyon ng paggalaw at ang oras ay huminto dito. Samakatuwid, walang materyal na katawan ang makakaabot sa bilis ng liwanag. Tanging ang ilaw mismo ang may ganoong bilis! (At pati na rin ang "all-penetrating" na particle - ang neutrino, na, tulad ng photon, ay hindi makagalaw sa bilis na mas mababa sa kasama.)

Ngayon tungkol sa bilis ng paghahatid ng signal. Dito angkop na gamitin ang representasyon ng liwanag sa anyo ng mga electromagnetic wave. Ano ang senyales? Ito ang ilang impormasyong ipapasa. Ang isang perpektong electromagnetic wave ay isang walang katapusang sinusoid na may mahigpit na isang dalas, at hindi ito maaaring magdala ng anumang impormasyon, dahil ang bawat yugto ng naturang sinusoid ay eksaktong inuulit ang nauna. Ang bilis kung saan gumagalaw ang yugto ng sine wave - ang tinatawag na bilis ng phase - maaaring lumampas sa bilis ng liwanag sa isang vacuum sa ilalim ng ilang partikular na kundisyon. Walang mga paghihigpit dito, dahil ang bilis ng phase ay hindi ang bilis ng signal - hindi pa ito umiiral. Upang lumikha ng isang senyas, kailangan mong gumawa ng ilang uri ng "marka" sa alon. Ang nasabing marka ay maaaring, halimbawa, isang pagbabago sa alinman sa mga parameter ng alon - amplitude, dalas o paunang yugto. Ngunit sa sandaling ang marka ay ginawa, ang alon ay nawawala ang sinusoidality nito. Ito ay nagiging modulated, na binubuo ng isang hanay ng mga simpleng sinusoidal wave na may iba't ibang amplitudes, frequency at paunang phase - isang grupo ng mga wave. Ang bilis ng paggalaw ng marka sa modulated wave ay ang bilis ng signal. Kapag nagpapalaganap sa isang daluyan, ang tulin na ito ay karaniwang tumutugma sa bilis ng pangkat na nagpapakilala sa pagpapalaganap ng nasa itaas na pangkat ng mga alon sa kabuuan (tingnan ang "Science and Life" No. 2, 2000). Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang bilis ng grupo, at samakatuwid ang bilis ng signal, ay mas mababa kaysa sa bilis ng liwanag sa vacuum. Ito ay hindi nagkataon na ang expression na "sa ilalim ng normal na mga kondisyon" ay ginagamit dito, dahil sa ilang mga kaso ang bilis ng grupo ay maaari ding lumampas kasama o kahit na mawalan ng kahulugan, ngunit pagkatapos ay hindi ito nalalapat sa pagpapalaganap ng signal. Itinatag sa SRT na imposibleng magpadala ng signal sa bilis na mas malaki kaysa kasama.

Bakit ganun? Dahil ang balakid sa paghahatid ng anumang signal sa isang bilis na mas malaki kaysa sa kasama ang parehong batas ng causality ay nalalapat. Isipin natin ang ganoong sitwasyon. Sa isang puntong A, ang isang ilaw na flash (kaganapan 1) ay nag-o-on sa isang aparato na nagpapadala ng isang partikular na signal ng radyo, at sa isang malayong punto B, sa ilalim ng impluwensya ng signal ng radyo na ito, isang pagsabog ay nangyayari (kaganapan 2). Malinaw na ang kaganapan 1 (flash) ay ang sanhi, at ang kaganapan 2 (pagsabog) ay ang epekto na nangyayari nang mas huli kaysa sa sanhi. Ngunit kung ang signal ng radyo ay nagpalaganap sa isang superluminal na bilis, ang isang tagamasid malapit sa punto B ay unang makakita ng isang pagsabog, at pagkatapos lamang - maabot ito nang may bilis. kasama flash ng liwanag, ang sanhi ng pagsabog. Sa madaling salita, para sa tagamasid na ito, ang kaganapan 2 ay nangyari bago ang kaganapan 1, iyon ay, ang epekto ay mauuna sa sanhi.

Angkop na bigyang-diin na ang "superluminal na pagbabawal" ng teorya ng relativity ay ipinapataw lamang sa paggalaw ng mga materyal na katawan at ang paghahatid ng mga signal. Sa maraming mga sitwasyon posible na lumipat sa anumang bilis, ngunit ito ay ang paggalaw ng mga di-materyal na bagay at signal. Halimbawa, isipin ang dalawang medyo mahahabang pinuno na nakahiga sa parehong eroplano, ang isa ay matatagpuan nang pahalang, at ang isa ay nagsalubong dito sa isang maliit na anggulo. Kung ang unang linya ay inilipat pababa (sa direksyon na ipinahiwatig ng arrow) sa mataas na bilis, ang intersection point ng mga linya ay maaaring gawin upang tumakbo nang mabilis, ngunit ang puntong ito ay hindi isang materyal na katawan. Ang isa pang halimbawa: kung kukuha ka ng flashlight (o, sabihin nating, isang laser na nagbibigay ng isang makitid na sinag) at mabilis na naglalarawan ng isang arko sa hangin, kung gayon ang linear na bilis ng light spot ay tataas nang may distansya at, sa isang sapat na malaking distansya, ay lalampas kasama. Ang lugar ng liwanag ay lilipat sa pagitan ng mga punto A at B sa superluminal na bilis, ngunit hindi ito magiging isang paghahatid ng signal mula A hanggang B, dahil ang nasabing lugar ng liwanag ay hindi nagdadala ng anumang impormasyon tungkol sa punto A.

Di-nagtagal pagkatapos ng pagtuklas ng mga laser, noong unang bahagi ng 1960s, lumitaw ang problema sa pagkuha ng maikli (na may tagal ng pagkakasunud-sunod ng 1 ns = 10 -9 s) na may mataas na kapangyarihan na mga pulso ng liwanag. Upang gawin ito, ang isang maikling laser pulse ay naipasa sa pamamagitan ng isang optical quantum amplifier. Ang pulso ay nahati sa pamamagitan ng isang beam-splitting mirror sa dalawang bahagi. Ang isa sa kanila, na mas malakas, ay ipinadala sa amplifier, at ang isa pa ay pinalaganap sa hangin at nagsilbing reference pulse, kung saan posible na ihambing ang pulso na dumaan sa amplifier. Ang parehong mga pulso ay ipinakain sa mga photodetector, at ang kanilang mga signal ng output ay maaaring makitang biswal sa screen ng oscilloscope. Inaasahan na ang liwanag na pulso na dumadaan sa amplifier ay makakaranas ng ilang pagkaantala dito kumpara sa reference pulse, iyon ay, ang bilis ng pagpapalaganap ng liwanag sa amplifier ay mas mababa kaysa sa hangin. Ano ang pagkamangha ng mga mananaliksik nang matuklasan nila na ang pulso ay lumaganap sa pamamagitan ng amplifier sa bilis na hindi lamang mas malaki kaysa sa hangin, ngunit ilang beses din na mas malaki kaysa sa bilis ng liwanag sa vacuum!

Sa eksperimento ni L. Wong, ang liwanag na pulso na pumapasok sa silid na may singaw ng cesium ay may tagal na humigit-kumulang 3 μs. Ang mga cesium atoms ay maaaring nasa labing-anim na posibleng quantum mechanical states na tinatawag na "ground state hyperfine magnetic sublevels". Sa tulong ng optical laser pumping, halos lahat ng mga atomo ay dinala sa isa lamang sa labing-anim na estado na ito, na tumutugma sa halos ganap na zero na temperatura sa sukat ng Kelvin (-273.15 o C). Ang haba ng silid ng cesium ay 6 na sentimetro. Sa isang vacuum, ang ilaw ay naglalakbay ng 6 na sentimetro sa 0.2 ns. Tulad ng ipinakita ng mga sukat, ang liwanag na pulso ay dumaan sa silid na may cesium sa isang oras na 62 ns na mas maikli kaysa sa vacuum. Sa madaling salita, ang transit time ng isang pulso sa pamamagitan ng isang cesium medium ay may "minus" sign! Sa katunayan, kung ibawas natin ang 62 ns mula sa 0.2 ns, makakakuha tayo ng "negatibong" oras. Ang "negatibong pagkaantala" na ito sa daluyan - isang hindi maintindihan na pagtalon sa oras - ay katumbas ng oras kung saan ang pulso ay gagawa ng 310 na dumaan sa silid sa vacuum. Ang kinahinatnan ng "pagbabaligtad ng oras" na ito ay ang salpok na umaalis sa silid ay nagawang lumayo mula rito ng 19 metro bago umabot ang papasok na salpok sa malapit na dingding ng silid. Paano maipapaliwanag ang gayong hindi kapani-paniwalang sitwasyon (maliban kung, siyempre, walang duda tungkol sa kadalisayan ng eksperimento)?

Ang pagpapakalat ng isang sangkap ay ang pag-asa ng phase (ordinaryong) refractive index n sa wavelength ng liwanag l. Sa normal na dispersion, ang refractive index ay tumataas nang bumababa ang wavelength, at ito ang kaso sa salamin, tubig, hangin, at lahat ng iba pang substance na transparent sa liwanag. Sa mga sangkap na malakas na sumisipsip ng liwanag, ang kurso ng refractive index ay bumabaligtad na may pagbabago sa wavelength at nagiging mas steeper: habang ang l ay bumababa (frequency w ay tumataas), ang refractive index ay bumababa nang husto at sa isang tiyak na wavelength range ay nagiging mas mababa sa pagkakaisa (phase). bilis V f > kasama). Ito ang maanomalyang pagpapakalat, kung saan ang pattern ng pagpapalaganap ng liwanag sa isang sangkap ay nagbabago nang radikal. bilis ng grupo V Ang cp ay nagiging mas malaki kaysa sa bilis ng phase ng mga alon at maaaring lumampas sa bilis ng liwanag sa vacuum (at maging negatibo rin). Itinuturo ni L. Wong ang pangyayaring ito bilang dahilan na pinagbabatayan ng posibilidad na ipaliwanag ang mga resulta ng kanyang eksperimento. Gayunpaman, dapat tandaan na ang kondisyon V gr > kasama ay puro pormal, dahil ang konsepto ng bilis ng grupo ay ipinakilala para sa kaso ng maliit (normal) na pagpapakalat, para sa transparent na media, kapag ang isang grupo ng mga alon ay halos hindi nagbabago ng hugis nito sa panahon ng pagpapalaganap. Sa mga rehiyon ng maanomalyang pagpapakalat, gayunpaman, ang liwanag na pulso ay mabilis na nababago at ang konsepto ng bilis ng grupo ay nawawala ang kahulugan nito; sa kasong ito, ang mga konsepto ng bilis ng signal at bilis ng pagpapalaganap ng enerhiya ay ipinakilala, na sa transparent na media ay tumutugma sa bilis ng grupo, habang sa media na may pagsipsip ay nananatili silang mas mababa kaysa sa bilis ng liwanag sa vacuum. Ngunit narito kung ano ang kawili-wili tungkol sa eksperimento ni Wong: ang isang magaan na pulso, na dumadaan sa isang daluyan na may maanomalyang pagpapakalat, ay hindi nababago - napanatili nito ang hugis nito nang eksakto! At ito ay tumutugma sa pagpapalagay na ang pulso ay nagpapalaganap sa bilis ng grupo. Ngunit kung gayon, kung gayon ay lumalabas na walang pagsipsip sa daluyan, bagaman ang maanomalyang pagpapakalat ng daluyan ay tiyak na dahil sa pagsipsip! Si Wong mismo, na kinikilala na marami ang nananatiling hindi malinaw, ay naniniwala na kung ano ang nangyayari sa kanyang pang-eksperimentong setup ay maaaring malinaw na ipaliwanag bilang isang unang pagtatantya tulad ng sumusunod.

Karamihan sa mga physicist ay may hilig na iugnay ang resultang ito sa paglitaw ng mababang-intensity precursor sa dispersive medium ng kamara. Ang katotohanan ay na sa parang multo agnas ng pulso, ang spectrum ay naglalaman ng mga bahagi ng di-makatwirang mataas na mga frequency na may napapabayaan amplitude, ang tinatawag na precursor, na nauuna sa "pangunahing bahagi" ng pulso. Ang likas na katangian ng pagtatatag at ang anyo ng precursor ay nakasalalay sa batas ng pagpapakalat sa daluyan. Sa pag-iisip na ito, ang pagkakasunud-sunod ng mga kaganapan sa eksperimento ni Wong ay iminungkahi na bigyang-kahulugan bilang mga sumusunod. Ang papasok na alon, "lumalawak" ang tagapagbalita sa harap mismo, ay lumalapit sa camera. Bago ang rurok ng papasok na alon ay tumama sa malapit na dingding ng silid, ang pasimula ay nagpasimula ng hitsura ng isang pulso sa silid, na umaabot sa malayong pader at makikita mula dito, na bumubuo ng isang "reverse wave". Ang alon na ito, na lumalaganap nang 300 beses na mas mabilis kasama, umabot sa malapit na pader at sinasalubong ang papasok na alon. Ang mga taluktok ng isang alon ay sumasalubong sa mga labangan ng isa pa upang kanselahin nila ang isa't isa at walang natitira. Lumalabas na ang papasok na alon ay "ibinabalik ang utang" sa mga atomo ng cesium, na "hiniram" ang enerhiya dito sa kabilang dulo ng silid. Ang isang taong nanonood lamang sa simula at pagtatapos ng eksperimento ay makakakita lamang ng isang pulso ng liwanag na "tumalon" pasulong sa oras, na gumagalaw nang mas mabilis kasama.

Naniniwala si L. Wong na ang kanyang eksperimento ay hindi naaayon sa teorya ng relativity. Ang pahayag tungkol sa hindi pagkamit ng superluminal na bilis, naniniwala siya, ay naaangkop lamang sa mga bagay na may mass ng pahinga. Ang liwanag ay maaaring kinakatawan alinman sa anyo ng mga alon, kung saan ang konsepto ng masa ay karaniwang hindi naaangkop, o sa anyo ng mga photon na may isang rest mass, tulad ng kilala, katumbas ng zero. Samakatuwid, ang bilis ng liwanag sa isang vacuum, ayon kay Wong, ay hindi ang limitasyon. Gayunpaman, inamin ni Wong na ang epekto na natuklasan niya ay hindi ginagawang posible na magpadala ng impormasyon sa bilis na mas mataas kaysa kasama.

"Ang impormasyon dito ay nakapaloob na sa nangungunang gilid ng impulse," sabi ni P. Milonni, isang physicist sa Los Alamos National Laboratory sa Estados Unidos.

Karamihan sa mga physicist ay naniniwala na ang bagong gawain ay hindi humaharap sa isang mabagsik na dagok sa mga pangunahing prinsipyo. Ngunit hindi lahat ng physicist ay naniniwala na ang problema ay naayos na. Si Propesor A. Ranfagni, ng Italian research team na nagsagawa ng isa pang kawili-wiling eksperimento noong 2000, ay nagsabi na ang tanong ay bukas pa rin. Ang eksperimentong ito, na isinagawa nina Daniel Mugnai, Anedio Ranfagni at Rocco Ruggeri, ay natagpuan na ang mga sentimetro-wave radio wave ay kumakalat sa ordinaryong hangin sa bilis na lumampas sa kasama ng 25%.

Sa pagbubuod, masasabi natin ang sumusunod. Ang mga gawa ng mga nakaraang taon ay nagpapakita na sa ilalim ng ilang mga kundisyon, ang superluminal na bilis ay maaaring mangyari. Ngunit ano nga ba ang gumagalaw sa superluminal na bilis? Ang teorya ng relativity, tulad ng nabanggit na, ay nagbabawal sa gayong bilis para sa mga materyal na katawan at para sa mga signal na nagdadala ng impormasyon. Gayunpaman, ang ilang mga mananaliksik ay napaka pursigido sa kanilang mga pagtatangka na ipakita ang pagtagumpayan ng light barrier partikular para sa mga signal. Ang dahilan nito ay nakasalalay sa katotohanan na sa espesyal na teorya ng relativity ay walang mahigpit na katwiran sa matematika (batay, sabihin, sa mga equation ni Maxwell para sa isang electromagnetic field) para sa imposibilidad ng pagpapadala ng mga signal sa bilis na mas mataas kaysa sa. kasama. Ang ganitong imposibilidad sa SRT ay itinatag, maaaring sabihin ng isa, puro arithmetically, batay sa formula ni Einstein para sa pagdaragdag ng mga bilis, ngunit sa isang pangunahing paraan ito ay nakumpirma ng prinsipyo ng sanhi. Si Einstein mismo, na isinasaalang-alang ang tanong ng superluminal signal transmission, ay sumulat na sa kasong ito "... napipilitan kaming isaalang-alang ang isang mekanismo ng paghahatid ng signal na posible, kapag ginagamit kung saan ang nakamit na aksyon ay nauuna sa dahilan. Ngunit, bagaman ang resulta na ito ay mula sa isang purong lohikal Ang pananaw ay hindi naglalaman ng sarili nito, sa aking palagay, walang mga kontradiksyon, gayunpaman ay sumasalungat sa katangian ng lahat ng ating karanasan nang labis na ang imposibilidad ng pag-aakalang V > c mukhang sapat na napatunayan." Ang prinsipyo ng causality ay ang pundasyon na sumasailalim sa imposibilidad ng superluminal signal transmission. At ang batong ito, tila, ay matitisod sa lahat ng paghahanap para sa mga superluminal na signal, nang walang pagbubukod, gaano man karami ang gustong makita ng mga eksperimento. signal dahil iyon ang kalikasan ng ating mundo.

Sa konklusyon, dapat itong bigyang-diin na ang lahat ng nasa itaas ay partikular na nalalapat sa ating mundo, sa ating Uniberso. Ang nasabing reserbasyon ay ginawa dahil kamakailan lamang ay lumitaw ang mga bagong hypotheses sa astrophysics at cosmology na nagpapahintulot sa pagkakaroon ng maraming Uniberso na nakatago mula sa amin, na konektado ng mga topological tunnel - mga jumper. Ang pananaw na ito ay ibinahagi, halimbawa, ng kilalang astrophysicist na si N. S. Kardashev. Para sa isang tagamasid sa labas, ang mga pasukan sa mga tunnel na ito ay minarkahan ng mga anomalyang gravitational field, katulad ng mga black hole. Ang mga paggalaw sa naturang mga tunnel, gaya ng iminungkahi ng mga may-akda ng mga hypotheses, ay gagawing posible na iwasan ang limitasyon ng bilis ng paggalaw na ipinataw sa ordinaryong espasyo sa bilis ng liwanag, at, dahil dito, upang mapagtanto ang ideya ng paglikha ng isang time machine... bagay. At bagama't sa ngayon ang gayong mga pagpapalagay ay masyadong nakapagpapaalaala sa mga plot mula sa science fiction, ang isa ay hindi dapat tiyak na tanggihan ang pangunahing posibilidad ng isang multi-element na modelo ng istraktura ng materyal na mundo. Ang isa pang bagay ay ang lahat ng iba pang mga Uniberso, malamang, ay mananatiling purong matematikal na mga konstruksyon ng mga teoretikal na pisiko na naninirahan sa ating Uniberso at sinusubukang hanapin ang mga mundong sarado sa atin gamit ang kapangyarihan ng kanilang mga kaisipan ...

Tingnan sa isang silid sa parehong paksa

Sa isang (lokal na) inertial frame of reference na may pinagmulan, isaalang-alang ang isang materyal na punto na nasa . Tinatawag namin ang bilis ng puntong ito superluminal sa oras kung totoo ang sumusunod na hindi pagkakapantay-pantay:

Style="max-width: 98%; height: auto; width: auto;" src="/pictures/wiki/files/50/21ea15551d469cba11529bd16574e427.png" border="0">

saan , ay ang bilis ng liwanag sa isang vacuum, at ang oras at distansya mula sa isang punto patungo ay sinusukat sa reference frame na binanggit.

kung saan ang radius vector sa isang non-rotating coordinate system, ay ang angular velocity vector ng pag-ikot ng coordinate system. Tulad ng makikita mula sa equation, non-inertial frame of reference na nauugnay sa isang umiikot na katawan, ang malalayong bagay ay maaaring gumalaw sa FTL, sa kahulugan na style="max-width: 98%; height: auto; width: auto;" src="/pictures/wiki/files/54/6fa9a2d9089db2f154c5c90051ce210b.png" border="0">. Hindi ito sumasalungat sa sinabi sa panimula, dahil . Halimbawa, para sa isang coordinate system na nauugnay sa ulo ng isang tao sa Earth, ang coordinate velocity ng paggalaw ng Buwan na may normal na head turn ay magiging mas malaki kaysa sa bilis ng liwanag sa isang vacuum. Sa sistemang ito, kapag lumiko sa maikling panahon, ilalarawan ng Buwan ang isang arko na may radius na humigit-kumulang katumbas ng distansya sa pagitan ng pinagmulan ng coordinate system (head) at ng Buwan.

Bilis ng phase

Ang bilis ng phase kasama ang isang direksyon na lumihis mula sa wave vector sa pamamagitan ng isang anggulo α. Isinasaalang-alang ang isang monochromatic plane wave.

Trumpeta Krasnikov

Quantum mechanics

Ang prinsipyo ng kawalan ng katiyakan sa quantum theory

Sa quantum physics, ang mga estado ng mga particle ay inilarawan ng Hilbert space vectors, na tumutukoy lamang sa posibilidad ng pagkuha ng ilang mga halaga ng pisikal na dami sa panahon ng mga pagsukat (alinsunod sa prinsipyo ng kawalan ng katiyakan ng quantum). Ang pinakakilalang representasyon ng mga vector na ito ay ang mga function ng wave, ang parisukat ng modulus na tumutukoy sa probability density ng paghahanap ng particle sa isang partikular na lokasyon. Lumalabas na ang density na ito ay maaaring gumalaw nang mas mabilis kaysa sa bilis ng liwanag (halimbawa, kapag nilutas ang problema ng pagpasa ng isang particle sa pamamagitan ng isang hadlang ng enerhiya). Sa kasong ito, ang epekto ng paglampas sa bilis ng liwanag ay sinusunod lamang sa maikling distansya. Ipinahayag ito ni Richard Feynman sa kanyang mga lektura tulad ng sumusunod:

… para sa electromagnetic radiation mayroon ding [non-zero] amplitude ng posibilidad na maglakbay nang mas mabilis (o mas mabagal) kaysa sa ordinaryong bilis ng liwanag. Nakita mo sa nakaraang lecture na ang liwanag ay hindi palaging gumagalaw sa mga tuwid na linya; ngayon ay makikita mo na ito ay hindi palaging gumagalaw sa bilis ng liwanag! Mukhang nakakagulat na mayroong [non-zero] amplitude para sa isang photon na maglakbay nang mas mabilis o mas mabagal kaysa sa normal na bilis ng liwanag. c

orihinal na teksto(Ingles)

… mayroon ding amplitude para sa liwanag na pumunta nang mas mabilis (o mas mabagal) kaysa sa karaniwang bilis ng liwanag. Nalaman mo sa huling panayam na ang liwanag ay hindi lamang napupunta sa mga tuwid na linya; ngayon, nalaman mo na hindi lang ito napupunta sa bilis ng liwanag! Maaaring mabigla ka na mayroong isang amplitude para sa isang photon na pumunta sa bilis na mas mabilis o mas mabagal kaysa sa karaniwang bilis, c

Richard Feynman, Nobel laureate sa physics noong 1965.

Kasabay nito, dahil sa prinsipyo ng indistinguishability, imposibleng sabihin kung sinusunod natin ang parehong butil, o ang bagong panganak na kopya nito. Sa kanyang Nobel lecture noong 2004, ginawa ni Frank Wilczek ang sumusunod na argumento:

Isipin ang isang maliit na butil na gumagalaw sa isang average na bilis na napakalapit sa bilis ng liwanag, ngunit may kasing dami ng kawalan ng katiyakan sa posisyon gaya ng kinakailangan ng quantum theory. Malinaw, magkakaroon ng tiyak na posibilidad na maobserbahan ang particle na ito na gumagalaw nang medyo mas mabilis kaysa sa karaniwan, at samakatuwid ay mas mabilis kaysa sa liwanag, na sumasalungat sa espesyal na teorya ng relativity. Ang tanging alam na paraan upang malutas ang kontradiksyon na ito ay nangangailangan ng ideya ng mga antiparticle. Masyadong halos, ang kinakailangang kawalan ng katiyakan sa posisyon ay nakakamit sa pamamagitan ng pag-aakala na ang pagkilos ng pagsukat ay maaaring kasangkot sa pagbuo ng mga antiparticle, ang bawat isa ay hindi makilala mula sa orihinal, na may iba't ibang kaayusan. Upang mapanatili ang balanse ng mga conserved quantum number, ang mga karagdagang particle ay dapat na sinamahan ng parehong bilang ng mga antiparticle. (Dumating si Dirac sa paghula ng mga antiparticle sa pamamagitan ng isang serye ng mga mapag-imbentong interpretasyon at reinterpretasyon ng eleganteng relativistic wave equation na kanyang hinango, sa halip na sa pamamagitan ng heuristic na pagsasaalang-alang tulad ng ibinigay ko. Ang hindi maiiwasan at pangkalahatan ng mga konklusyong ito, at ang kanilang direktang kaugnayan sa pangunahing Ang mga prinsipyo ng quantum mechanics at espesyal na relativity ay naging maliwanag lamang sa pagbabalik-tanaw).

orihinal na teksto(Ingles)

Isipin ang isang maliit na butil na gumagalaw sa karaniwan sa halos halos bilis ng liwanag, ngunit may kawalan ng katiyakan sa posisyon, gaya ng hinihiling ng quantum theory. Maliwanag na magkakaroon ng ilang posibilidad para sa pagmamasid sa particle na ito na gumalaw nang mas mabilis kaysa karaniwan, at samakatuwid ay mas mabilis kaysa sa liwanag, na hindi pinahihintulutan ng espesyal na relativity. Ang tanging alam na paraan upang malutas ang pag-igting na ito ay nagsasangkot ng pagpapakilala ng ideya ng mga antiparticle. Masyadong halos nagsasalita, ang kinakailangang kawalan ng katiyakan sa posisyon ay tinatanggap sa pamamagitan ng pagpapahintulot para sa posibilidad na ang pagkilos ng pagsukat ay maaaring kasangkot sa paglikha ng ilang mga particle, ang bawat isa ay hindi makilala mula sa orihinal, na may iba't ibang mga posisyon. Upang mapanatili ang balanse ng mga conserved quantum number, ang mga sobrang particle ay dapat na sinamahan ng isang pantay na bilang ng mga antiparticle. (Napangunahan si Dirac na hulaan ang pagkakaroon ng mga antiparticle sa pamamagitan ng pagkakasunod-sunod ng mga mapanlikhang interpretasyon at muling interpretasyon ng eleganteng relativistic wave equation na naimbento niya, sa halip na sa pamamagitan ng heuristic na pangangatwiran ng uri na ipinakita ko. Ang hindi maiiwasan at pangkalahatan ng kanyang mga konklusyon, at ang kanilang direktang kaugnayan sa mga pangunahing prinsipyo ng quantum mechanics at espesyal na relativity, ay malinaw lamang sa pagbabalik-tanaw).

Frank Wilczek

Epekto ng Scharnhorst

Ang bilis ng mga alon ay nakasalalay sa mga katangian ng daluyan kung saan sila nagpapalaganap. Ang espesyal na teorya ng relativity ay nagsasaad na imposibleng mapabilis ang isang napakalaking katawan sa bilis na lumalampas sa bilis ng liwanag sa isang vacuum. Kasabay nito, ang teorya ay hindi nagpopostulate ng anumang partikular na halaga para sa bilis ng liwanag. Ito ay sinusukat sa eksperimento at maaaring mag-iba depende sa mga katangian ng vacuum. Para sa isang vacuum na ang enerhiya ay mas mababa kaysa sa enerhiya ng isang ordinaryong pisikal na vacuum, ang bilis ng liwanag ay dapat na theoretically mas mataas, at ang maximum na pinapayagang signal transmission rate ay tinutukoy ng maximum na posibleng density ng negatibong enerhiya. Ang isang halimbawa ng naturang vacuum ay ang Casimir vacuum, na nangyayari sa mga manipis na hiwa at mga capillary hanggang sampung nanometer ang laki (diameter) (mga isang daang beses ang laki ng karaniwang atom). Ang epektong ito ay maaari ding ipaliwanag sa pamamagitan ng pagbawas sa bilang ng mga virtual na particle sa Casimir vacuum, na, tulad ng mga particle ng tuluy-tuloy na daluyan, ay nagpapabagal sa pagpapalaganap ng liwanag. Ang mga kalkulasyon na ginawa ng Scharnhorst ay nagpapahiwatig na ang bilis ng liwanag sa Casimir vacuum ay lumampas sa ordinaryong vacuum ng 1/10 24 para sa isang puwang na 1 nm ang lapad. Ipinakita rin na ang paglampas sa bilis ng liwanag sa isang vacuum ng Casimir ay hindi lumalabag sa prinsipyo ng pananahilan. Ang labis na bilis ng liwanag sa isang vacuum ng Casimir kumpara sa bilis ng liwanag sa isang ordinaryong vacuum ay hindi pa nakumpirma sa eksperimento dahil sa matinding pagiging kumplikado ng pagsukat ng epektong ito.

Mga teoryang may pagkakaiba-iba ng bilis ng liwanag sa isang vacuum

Sa modernong pisika, may mga hypotheses ayon sa kung saan ang bilis ng liwanag sa vacuum ay hindi pare-pareho, at ang halaga nito ay maaaring magbago sa paglipas ng panahon (Variable Speed of Light (VSL)). Sa pinakakaraniwang bersyon ng hypothesis na ito, ipinapalagay na sa mga unang yugto ng buhay ng ating uniberso, ang halaga ng pare-pareho (ang bilis ng liwanag) ay mas malaki kaysa sa ngayon. Alinsunod dito, bago gumalaw nang mabilis ang sangkap, mas mataas modernong bilis ng liwanag.

Superluminal motion sa science fiction

Tingnan din

Mga Tala

Landau, L. D., Lifshitz, E. M. Teorya sa larangan. - Edisyon 6, naitama at dinagdagan. - M .: Nauka, 1973. - 504 p. - ("Theoretical Physics", Volume II).
Peter Makovetsky Tingnan mo ang ugat!
Ang mga klasikal na mekanika ay ginagamit sa kasalukuyang panahon upang ilarawan ang mga materyal na katawan na gumagalaw sa bilis na mas mababa kaysa sa bilis ng liwanag at matatagpuan sa labas ng makabuluhang curvature ng space-time.
Lecture No. 24 sa Theoretical Mechanics
Ang equation na ito ng theoretical mechanics mula sa seksyong "point kinematics"
FTL
Kung ang buwan ay wala sa kaitaasan nito.
Pisikal na Encyclopedia OnLine. Tomo 5, p.266.
M. Alcubierre The warp drive: sobrang mabilis na paglalakbay sa loob ng pangkalahatang relativity. - klase. dami. Grav. 11, L73-L77 (1994), kopyahin sa arxiv.org:
Charles T Ridgely Isang Macroscopic Approach sa Paglikha ng Exotic Matter
Feynman Kabanata 3 // QED. - S. 89.

Ang mga American astrophysicist ay nakabuo ng isang mathematical model ng isang hyperspace drive na nagbibigay-daan sa iyong malampasan ang mga distansya ng kalawakan sa bilis na mas mataas kaysa sa bilis ng liwanag nang 10³² beses, na nagbibigay-daan sa iyong lumipad sa isang kalapit na kalawakan sa loob ng ilang oras at bumalik.

Sa panahon ng paglipad, hindi mararamdaman ng mga tao ang labis na karga na nararamdaman sa mga modernong airliner, bagaman ang naturang makina ay maaari lamang lumitaw sa metal sa loob ng ilang daang taon.

Ang mekanismo ng drive ay batay sa prinsipyo ng space deformation engine (Warp Drive), na iminungkahi noong 1994 ng Mexican physicist na si Miguel Alcubierre. Kinailangan lamang ng mga Amerikano na pinuhin ang modelo at gumawa ng mas detalyadong mga kalkulasyon.
"Kung i-compress mo ang espasyo sa harap ng barko, at lalawak sa likod nito, sa kabaligtaran, pagkatapos ay lilitaw ang isang space-time bubble sa paligid ng barko," sabi ng isa sa mga may-akda ng pag-aaral, si Richard Obousi. "Ito ay bumabalot sa barko. at hinihila ito palabas ng ordinaryong mundo patungo sa sarili nitong sistema ng coordinate.dahil sa pagkakaiba ng presyon ng space-time, ang bula na ito ay nakakagalaw sa anumang direksyon, na malampasan ang light threshold ng libu-libong order ng magnitude.

Marahil, ang espasyo sa paligid ng barko ay maaaring mag-deform dahil sa maliit na pinag-aralan na daloy ng madilim na enerhiya. "Ang madilim na enerhiya ay isang hindi gaanong pinag-aralan na substansiya, natuklasan kamakailan lamang at nagpapaliwanag kung bakit ang mga kalawakan ay tila lumilipad nang hiwalay sa isa't isa," sabi ni Sergei Popov, senior researcher sa Department of Relativistic Astrophysics sa Sternberg State Astronomical Institute ng Moscow State University. Mayroong ilang mga modelo nito, ngunit alin ang "Walang karaniwang tinatanggap. Ang mga Amerikano ay kumuha ng isang modelo batay sa mga dagdag na dimensyon bilang batayan, at sinasabi nila na posible na baguhin ang mga katangian ng mga dimensyong ito nang lokal. Pagkatapos ay lumiliko ito out na maaaring magkaroon ng iba't ibang cosmological constants sa iba't ibang direksyon. At pagkatapos ay ang barko sa bubble ay magsisimulang gumalaw."

Ang ganitong "pag-uugali" ng Uniberso ay maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng "teoryang string", ayon sa kung saan ang ating buong espasyo ay natatakpan ng maraming iba pang mga sukat. Ang kanilang pakikipag-ugnayan sa isa't isa ay bumubuo ng isang salungat na puwersa, na may kakayahang palawakin hindi lamang ang bagay, tulad ng mga kalawakan, kundi pati na rin ang katawan ng kalawakan mismo. Ang epektong ito ay tinatawag na "inflation of the Universe".

"Mula sa mga unang segundo ng pagkakaroon nito, ang Uniberso ay lumalawak, - paliwanag ni Ruslan Metsaev, Doctor of Physical and Mathematical Sciences, isang empleyado ng Astro-Space Center ng Lebedev Physics Institute. - At ang prosesong ito ay nagpapatuloy hanggang sa araw na ito. " Alam ang lahat ng ito, maaari mong subukang palawakin o paliitin ang espasyo sa artipisyal na paraan. Upang gawin ito, iminungkahi na maimpluwensyahan ang iba pang mga sukat, sa gayon ang isang piraso ng espasyo ng ating mundo ay magsisimulang lumipat sa tamang direksyon.

Sa kasong ito, ang mga batas ng teorya ng relativity ay hindi nilalabag. Sa loob ng bula, ang parehong mga batas ng pisikal na mundo ay mananatili, at ang bilis ng liwanag ang magiging limitasyon. Ang tinatawag na twin effect ay hindi nalalapat sa sitwasyong ito, na nagsasabi na sa panahon ng paglalakbay sa kalawakan sa magaan na bilis, ang oras sa loob ng barko ay bumagal nang malaki at ang astronaut, na bumalik sa lupa, ay makakatagpo ng kanyang kambal na kapatid na isang napakatanda na. Inaalis ng Warp Dreve engine ang abala na ito, dahil itinutulak nito ang espasyo, hindi ang barko.

Nakahanap na ang mga Amerikano ng target para sa flight sa hinaharap. Ito ang planetang Gliese 581 (Gliese 581), kung saan papalapit ang klima at gravity sa Earth. Ang distansya dito ay 20 light-years, at kahit na ang Warp Drive ay nagpapatakbo ng isang trilyong beses na mas mahina kaysa sa pinakamataas na kapangyarihan, ang oras ng paglalakbay patungo dito ay magiging ilang segundo lamang.

editoryal ng rian.ru
http://ria.ru/science/20080823/150618337.html

Mga Puna: 1

Tulad ng alam mo, ang isang tao ay nabubuhay sa 3 dimensyon - haba, lapad at taas. Batay sa "string theory", mayroong 10 dimensyon sa uniberso, ang unang anim ay magkakaugnay. Sinasabi ng video na ito ang tungkol sa lahat ng dimensyong ito, kabilang ang huling 4, sa loob ng balangkas ng mga ideya tungkol sa Uniberso.

Michio Kaku

Ang aklat na ito ay tiyak na hindi nakakaaliw na basahin. Ito ang tinatawag na "intellectual bestseller". Ano, sa katunayan, ang ginagawa ng modernong pisika? Ano ang kasalukuyang modelo ng uniberso? Paano maintindihan ang "multidimensionality" ng espasyo at oras? Ano ang mga parallel na mundo? Gaano kalawak ang pagkakaiba ng mga konseptong ito, bilang isang object ng siyentipikong pananaliksik, sa mga ideyang relihiyoso at esoteriko?

Andrew Pontzen, Tom Vinty

Ang konsepto ng espasyo ay sumasagot sa tanong na "saan?". Ang konsepto ng oras ay sumasagot sa tanong na "kailan?". Minsan, upang makita ang tamang larawan ng uniberso, kailangan mong kunin ang dalawang konseptong ito at pagsamahin ang mga ito.

Michio Kaku

Hanggang kamakailan lamang, mahirap para sa amin na isipin ang mundo ngayon ng mga pamilyar na bagay. Anong matatapang na hula ng mga manunulat at gumagawa ng pelikula tungkol sa hinaharap ang may pagkakataong magkatotoo sa harap ng ating mga mata? Si Michio Kaku, isang Amerikanong pisiko na nagmula sa Hapon at isa sa mga may-akda ng teorya ng string, ay sinusubukang sagutin ang tanong na ito. Ang pagsasabi sa mga simpleng salita tungkol sa mga pinaka kumplikadong phenomena at ang pinakabagong mga tagumpay ng modernong agham at teknolohiya, hinahangad niyang ipaliwanag ang mga pangunahing batas ng uniberso.

Noong 1994, hinawakan mismo ng reyna ang balikat ng mahiyaing lalaking ito gamit ang isang espada, na ginawa siyang isang kabalyero. Ilang tao ang naniniwala sa kabalintunaan na lohika ni Roger Penrose - ito ay hindi kapani-paniwala. Ilang nakikipagtalo sa kanya - siya ay napaka walang kamali-mali. Sa tala na ito, ang kabalyero ng pisika ay magsasalita tungkol sa Uniberso, Diyos at ang isip ng tao. At ang lahat sa wakas ay nahulog sa lugar.

Sa loob ng libu-libong taon, ang mga astronomo ay umaasa lamang sa nakikitang liwanag para sa kanilang pananaliksik. Noong ika-20 siglo, ang kanilang paningin ay sumasaklaw sa buong electromagnetic spectrum, mula sa mga radio wave hanggang sa gamma ray. Ang spacecraft, na nakarating sa iba pang mga celestial body, ay pinagkalooban ang mga astronomo ng touch. Sa wakas, ang mga obserbasyon ng mga sisingilin na particle at neutrino na ibinubuga ng malalayong cosmic na bagay ay nagbigay sa mga astronomo ng isang analogue ng pakiramdam ng amoy. Ngunit wala pa rin silang pandinig. Ang tunog ay hindi naglalakbay sa vacuum ng espasyo. Ngunit hindi ito isang balakid para sa mga alon ng ibang uri - mga gravitational, na humahantong din sa panginginig ng boses ng mga bagay. Ngunit hindi pa posible na mairehistro ang mga makamulto na alon na ito. Ngunit ang mga astronomo ay tiwala na sila ay magkakaroon ng "pagdinig" sa susunod na dekada.