Ніщо не може летіти швидше за світло. Це правило фізики, вплетене в саму тканину спеціальної теорії відносності Ейнштейна. Чим швидше щось відбувається, тим ближче воно наближається до перспективи зупинки часу.
Ідіть ще швидше, і ви зіткнетеся з проблемами реверсування часу, плутаючись із поняттями причинності.
Але в дослідженні, опублікованому наприкінці минулого року, вчені розширили межі теорії відносності, щоб створити систему, яка не суперечить існуючій фізиці і навіть може вказати шлях до нових теорій.
Дослідники з Варшавського університету в Польщі та Національного університету Сінгапуру розробили «розширення спеціальної теорії відносності », яке поєднує три часові виміри з одним просторовим виміром («1+3 простір-час»), на відміну від три просторові виміри та один часовий вимір, до яких ми всі звикли.
Замість того, щоб створювати будь-які серйозні логічні неузгодженості, дослідження додає більше доказів на підтримку ідеї про те, що об’єкти цілком можуть рухатися швидше за світло, не порушуючи повністю наші поточні закони фізики.
«Немає фундаментальних причин, чому спостерігачі, які рухаються відносно описаних фізичних систем зі швидкостями, вищими за швидкість світла, не повинні піддаватися цьому», — сказав фізик Анджей Драган з Варшавського університету в Польщі.
Це дослідження ґрунтується на попередній роботі тих самих дослідників, які припускають, що надсвітлові перспективи можуть допомогти зв’язати квантову механіку зі спеціальною теорією відносності Ейнштейна – двома галузями фізики, які наразі не можуть бути узгоджені в єдину всеохоплюючу теорію, яка описує гравітацію в тій же формі. як ми пояснюємо інші сили.
Частинки більше не можна моделювати як точкові об’єкти в цій структурі, як ми могли б у більш приземленій тривимірній (плюс час) перспективі Всесвіту.
Натомість, щоб зрозуміти, що можуть бачити спостерігачі та як може поводитися надсвітлова частинка, нам потрібно було б звернутися до типів теорій поля, які лежать в основі квантової фізики.
Виходячи з цієї моделі, надсвітлові об’єкти виглядатимуть як частинки, що розширюються крізь простір, як бульбашка – не інакше, як хвиля через поле. З іншого боку, високошвидкісний об’єкт «переживе» кілька різних часових шкал.
Незважаючи на це, швидкість світла у вакуумі залишатиметься постійною навіть для тих спостерігачів, які рухаються швидше за неї, що зберігає один із фундаментальних принципів Ейнштейна – принцип, про який раніше думали лише стосовно спостерігачів, які рухаються повільніше, ніж швидкість світла. (як і всі ми).
«Це нове визначення зберігає постулат Ейнштейна про постійність швидкості світла у вакуумі навіть для надсвітлових спостерігачів», — сказав Драган .
«Тому наша розширена спеціальна теорія відносності не здається особливо екстравагантною ідеєю».
Проте дослідники визнають, що перехід до просторово-часової моделі 1+3 справді викликає деякі нові запитання, хоча й дає відповіді на інші. Вони припускають, що потрібне розширення спеціальної теорії відносності для включення систем відліку, швидших за світло.
Це цілком може включати запозичення з квантової теорії поля : поєднання концепцій спеціальної теорії відносності, квантової механіки та класичної теорії поля (яка спрямована на передбачення того, як фізичні поля взаємодіятимуть одне з одним).
Якщо фізики праві, у розширеній спеціальної теорії відносності всі частинки Всесвіту мали б надзвичайні властивості.
Одне із запитань, які підняло дослідження, полягає в тому, чи зможемо ми коли-небудь спостерігати таку розширену поведінку чи ні, але відповідь на це потребує набагато більше часу та значно більше вчених.
«Просте експериментальне відкриття нової фундаментальної частинки є подвигом, гідним Нобелівської премії, і можливим у великій дослідницькій групі з використанням новітніх експериментальних методів», — сказав фізик Кшиштоф Туржинський з Варшавського університету.
«Однак ми сподіваємося застосувати наші результати для кращого розуміння явища спонтанного порушення симетрії, пов’язаного з масою частинки Хіггса та інших частинок у Стандартній моделі , особливо в ранньому Всесвіті».
