Čo sa pohybuje rýchlosťou svetla. Je možné pohybovať rýchlejšie ako svetlo? Je to vynikajúci let superluminy

Ako viete, fotóny sa pohybujú pri rýchlosti svetla, svetlé častice, z ktorých sa skladajú. V tejto otázke pomôžeme s osobitnou teóriou relativity.

V fantastických filmoch, kozmické medzihviezdne lode lietajú takmer pri rýchlosti svetla. Zvyčajne je to takzvané fantastické hypsy. Obaja spisovatelia a filmový režisér sú popísané a ukázať nám s takmer rovnakou umeleckou technikou. Najčastejšie, bez ohľadu na loď robí rýchly blbec, hrdinovia ťahajú alebo stlačte tlačidlo ovládacieho prvku, a vozidlo sa okamžite zrýchlilo, urýchľuje takmer rýchlosť svetla s ohlušujúcou bavlnou. Hviezdy, ktoré divák vidí za loď, najprv bliká, a potom sú vytiahnuté v linke. Ale hviezdy sa v skutočnosti pozerajú do okĺpkov kozmickej lode na hypships? Výskumníci zaručujú č. V skutočnosti, cestujúci lode namiesto hviezd natiahnutých v rade uvidia len svetlý disk.

Ak sa objekt presunie takmer pri rýchlosti svetla, potom môže vidieť účinok Dopplera. Vo fyzike, zmena frekvencie a vlnových dĺžok v dôsledku rýchleho pohybu prijímača. Frekvencia svetla hviezd bliká pred divákom z lode sa zvýši toľko, že bude posunutý z viditeľného rozsahu do röntgenovej časti spektra. Hviezdy, ako keby zmizli! Zároveň sa zníži dĺžka replikatného elektromagnetického žiarenia po veľkej explózii. Žiarenie pozadia bude viditeľné a objaví sa s ľahkým diskom, ktorý sa pohybuje okolo okrajov.

Ale čo svet vyzerá ako objekt, ktorý dosiahne rýchlosť svetla? Ako viete, fotóny sa pohybujú pri takých rýchlostiach, častice svetla, z ktorých pozostáva. V tejto otázke pomôžeme s osobitnou teóriou relativity. Podľa nej, keď sa objekt pohybuje rýchlosťou svetla, ako dlho sa čas strávený na pohybe týmto objektom rovný NUL. Jednoduchý jazyk, ak sa pohybujete rýchlosťou svetla, nie je možné, aby sa akúkoľvek akciu, ako je pozorovanie, vízia, vízia a tak ďalej. Objekt lietajúci pri rýchlosti svetla bude skutočne vidieť čokoľvek.

Fotóny vždy lietajú rýchlosťou svetla. Nedávajú čas pretaktovanie a brzdenie, takže všetky ich životy pre nich trvá nulový čas. Ak by sme boli fotóny, potom naše chvíle narodenia a smrti by sa zhodovali, to znamená, že by sme si to jednoducho neuvedomili, že svet vôbec existuje. Stojí za zmienku, že ak je objekt pokazený rýchlosť svetla, jeho rýchlosť vo všetkých referenčných systémoch sa stáva rovnakou rýchlosťou svetla. Tu je taká fotka. Pomocou špeciálnej teórie relativity je možné dospieť k záveru, že pre objekt, ktorý sa pohybuje pri rýchlosti svetla, celý svet sa objaví nekonečne sploštené a všetky udalosti, ktoré sa vyskytujú v nej, sa budú konať naraz.

Venované priamemu meraniu rýchlosti hnutia neutrínu. Výsledky Zvuk Sensational: Neutrino Rýchlosť sa ukázali ako mierne - ale štatisticky spoľahlivo! - viac rýchlosti svetla. Článok SpolurAborácie obsahuje analýzu rôznych zdrojov chýb a neistôt, ale reakcia ohrozovacej väčšiny fyzikov zostáva veľmi skeptická, primárne, pretože tento výsledok nie je v súlade s inými experimentálnymi údajmi o neutrínových vlastnostiach.

Podrobnosti o experimente

Myšlienka experimentu (pozri experiment opery) je veľmi jednoduchá. Neutrínový zväzok sa narodí v CERN, letí cez zem do talianskeho laboratória GRAN SASSO a prechádza cez špeciálny detektor neutrínov. Neutrries sú veľmi zle komunikovať s látkou, ale vďaka tomu, že ich prúd z CERN je veľmi veľký, niektoré neutrína stále čelia atómom vnútri detektora. Tam dávajú vznik kaskády nabitých častíc a tým nechať svoj signál v detektore. Neutrino v Cern sa nenarodí a "Bursts" a ak poznáme moment narodenia neutrín a moment absorpcie v detektore, ako aj vzdialenosť medzi dvoma laboratóriami môžeme vypočítať rýchlosť hnutia neutrínu .

Vzdialenosť medzi zdrojom a detektorom v priamke je približne 730 km a meria sa presnosťou 20 cm (presná vzdialenosť medzi referenčnými bodmi je 730,534,61 ± 0,20 m). TRUE, proces vedúci k narodeniu neutríny nie je lokalizovaný s takýmto presnosťou. Na Cerne sa lúč vysokých energetických protónov líši zo zrýchlenia SPS, sa resetuje na grafitový cieľ a vytvára v ňom sekundárne častice, vrátane mesons. Stále lietajú dopredu s neďalekou rýchlosťou a spadajú do muónov s emitujúcimi neutrínami za behu. Muóny sa tiež rozpadajú a vytvárajú ďalšie neutrína. Potom sa všetky častice, okrem neutrínov absorbované v hrúbke látky a sú neobmedzené na miesto detekcie. Všeobecná schéma tejto časti experimentu je znázornená na obr. jeden.

Celá kaskáda vedúca k vzniku neutrieneho lúča sa môžu natiahnuť pre stovky metrov. Avšak, pretože všetko Častice v tomto neporiadku lietajú dopredu s rýchlosťou výzvy, je prakticky žiadny rozdiel pre čas detekcie, neutrino sa narodil okamžite alebo cez kilometer (je to veľmi dôležité, keď je to počiatočný protón, ktorý viedol k narodeniu z tohto neutrína, letel z urýchľovača). Výsledkom je, že neutrino-narodený a veľký jednoducho zopakujte profil pôvodného protónového lúča. Preto je kľúčovým parametrom práve dočasný profil lúča protónov, ktorí odchádzajú z urýchľovača, najmä - presnú polohu jeho predných a zadných frontov a tento profil sa meria s dobrým časom sm Rozlíšenie (pozri obr. 2).

Každé zasadnutie protónového lúča pre cieľ (v anglickom takomto relácii sa nazýva Úniku"Splash") trvá asi 10 mikrosekúnd a vedie k narodeniu obrovského množstva neutrín. Takmer všetci z nich lietajú pozemok (a detektor) bez interakcie. V tých istých zriedkavých prípadoch, keď detektor stále registruje neutrína, nie je možné povedať, ktorý čas na 10-mikrosénový interval bol emitovaný. Analýza môže byť vykonaná len štatisticky, to znamená, že akumulovať mnoho prípadov detekcie neutrín a budovať ich distribúciu podľa času vzhľadom na začiatok odpočítavania pre každú reláciu. V detektore na začiatok odpočítavania sa moment času akceptuje, keď podmienený signál pohybujúci sa pri rýchlosti svetla a vyžarovala presne v čase predného okraja protónového lúča, dosahuje detektor. Presné meranie tohto momentu bolo možné kvôli synchronizácii hodín v dvoch laboratóriách s presnosťou niekoľkých nanoseconds.

Na obr. 3 znázorňuje príklad takejto distribúcie. Čierne bodky sú skutočné neutrino dáta zaregistrované detektorom a zhrnujúc veľký počet relácií. Červená krivka ukazuje podmienený "referenčný" signál, ktorý sa pohyboval s rýchlosťou svetla. Je možné vidieť, že údaje začínajú asi 1048,5 ns skorší Referenčný signál. To však neznamená, že neutrína skutočne hodí na svetlo na mikrosekunde, ale je len dôvod na dôkladne presunúť všetky dĺžky káblov, rýchlosť prevádzky zariadenia, časy oneskorenia elektroniky a tak ďalej. Toto zariadenie bolo vykonané, a ukázalo sa, že zobrazuje "podporu" na 988 ns. Ukazuje sa teda, že neutrínový signál skutočne predbehne podporu, ale len asi 60 nanoseconds. Z hľadiska neutrínovej rýchlosti to zodpovedá prekročeniu rýchlosti svetla o približne 0,0025%.

Chyba tohto merania odhadli autori analýzy v 10 nanoseconds, ktoré zahŕňajú štatistické a systematické chyby. Autori teda tvrdia, že "pozri" pozri "superlilelatický pohyb neutrina na úrovni štatistickej dôvery v šesť štandardných odchýlok.

Rozdiel medzi výsledkami očakávania pre šesť štandardných odchýlok je už dostatočne veľký a je nazývaný vo fyzike základných častíc s hlasným slovom "Discovery". Je však potrebné správne pochopiť toto číslo: znamená to len to, že pravdepodobnosť štatistický Výkyvy údajov sú veľmi malé, ale neznamená, ako spoľahlivé metodiky spracovania údajov a ako dobre fyzici zohľadnili všetky inštrumentálne chyby. Nakoniec existuje mnoho príkladov vo fyzike elementárnych častíc, keď neobvyklé signály s výnimočne veľkou štatistickou spoľahlivosťou neboli potvrdené inými experimentmi.

Čo robí super-light neutrino?

Na rozdiel od rozšíreného stanoviska, špeciálna teória relativity nezakazuje existenciu častíc pohybujúcich sa so superluminálnou rýchlosťou. Avšak, pre takéto častice (sú zovšeobecnené "tachyóny") je rýchlosť svetla tiež limit, ale len zdola - nemôžu pohybovať pomalšie. Zároveň je závislosť energie častíc z rýchlosti reverzná: čím väčšia je energia, tým bližšie rýchlosť tachyónu na rýchlosť svetla.

Veľa vážnejších problémov začínajú v teórii kvantového poľa. Táto teória prichádza nahradiť kvantovú mechaniku, pokiaľ ide o kvantové častice s veľkými energiami. V tejto teórii nie sú častíc bodom, ale konvenčne hovoria, zrazenina materiálu pole, a nie je možné ich zvážiť oddelene od ihriska. Ukazuje sa, že tachyóny znižujú energiu poľa, a preto vytvárajú vákuum. Prázdne potom je výhodnejšie, aby sa spontánne rozpadli na obrovské množstvo týchto častíc, a preto zvážte pohyb jedného tachyónu v obvyklom prázdnom priestore jednoducho bezvýznamný. Je možné povedať, že Tachyon nie je častica, ale nestabilita vákua.

V prípade tachyon-fermions je situácia o niečo zložitejšia, ale existujú aj porovnateľné ťažkosti, ktoré bránia vytvoreniu seba-konzistentného tachyon kvantovej teórie oblasti, ktorá zahŕňa obvyklú teóriu relativity.

To však nie je tiež posledné slovo teoreticky. Rovnako ako experimentátori merajú všetko, čo je merateľné, teoretici tiež skontrolujú všetky možné hypotetické modely, ktoré nie sú v rozpore s dostupnými údajmi. Najmä existujú teórie, v ktorých je stále povolená malá, nie výrazná odchýlka od postulátov teórie relativity - napríklad, rýchlosť samotného svetla môže byť variabilná hodnota. Neexistujú žiadnu priamu experimentálnu podporu pre takéto teórie, ale ešte nie sú uzavreté.

V rámci tohto stručného skicovania teoretických možností môže byť tento výsledok zhrnúť: napriek tomu, že v niektorých teoretických modeloch je možné pohyb so superluminálnou rýchlosťou, zostávajú výlučne hypotetické štruktúry. Všetky experimentálne údaje dostupné pre dnešok sú opísané štandardnými teóriami bez pohybu superlit. Preto, ak by sa spoľahlivo potvrdilo aspoň pre všetky častice, teória kvantového poľa by musela radikálne redo.

Stojí za to zvážiť, že opera má za následok, že v tomto zmysle "prvé prehĺtanie"? Ešte nie. Snáď najdôležitejším dôvodom skepticizmu zostáva skutočnosť, že výsledok opery nie je v súlade s inými experimentálnymi údajmi o neutrínom.

Po prvé, počas slávneho vypuknutia supernova SN1987A sa zaznamenali neutríny, ktoré prišli niekoľko hodín pred ľahkým impulzom. To neznamená, že neutrino šiel rýchlejšie ako svetlo, ale odráža len skutočnosť, že neutrín je emitovaný v skoršom štádiu zrútenia jadra, keď je vypuknutie supernova. Avšak, neutrobo a svetlo, po 170 tisíc rokoch, sa nerozpustili viac ako niekoľko hodín, to znamená, že sú im veľmi blízko a líšia sa od ničoho viac ako miliardy akcií. Experiment Opera ukazuje tisíckrát silnejší nesúlad.

Tu, samozrejme, možno povedať, že Neutrino, narodený v ohniskách supernov, a neutrína z CERN silne sa líšia v energii (niekoľko desiatok MeV na supernov a 10-40 GEVS v popísanom experimente) a zmeny neutrínov v závislosti o energii. Túto zmenu v tomto prípade funguje v "nesprávnom" strane: Koniec koncov, tým vyššia je energia tachyónu, tým bližšie ich rýchlosť by mala byť rýchlosť svetla. Samozrejme, a tu môžete prísť s určitou úpravou teórie Tachyon, v ktorej táto závislosť by bola úplne odlišná, ale v tomto prípade bude musieť diskutovať o "dvojnásobnom hypotetickom" modeli.

Ďalej, z mnohých experimentálnych údajov o neutrínom osciláciách získaných v posledných rokoch, z toho vyplýva, že hmotnosti všetkých neutrín sa navzájom líšia len na podielu elektrón-valcovaného. Ak je výsledok opery vnímaný ako prejavovanie pohybu neutrín, potom sa rozsah štvorca hmotnosti aspoň jedného neutrobonu bude objednať - (100 meV) 2 (negatívne štvorec hmotnosti je matematický prejav Skutočnosť, že častice je považovaná za tachyón). Potom to musíte priznať všetko Netrobinové odrody - tachyóny a majú približne takú hmotu. Na druhej strane priame meranie hmotnosti neutrín v beta-rozpadu jadier trícia ukazuje, že hmotnosť neutrín (podľa modulu) by nemala prekročiť 2 elektropolt. Inými slovami, všetky tieto údaje súhlasia s tým, že sa nebudú úspešní.

Odtiaľ môžete urobiť: Nárokovaný výsledok spolupráce opery je ťažké vyhovieť akémukoľvek, dokonca aj vo väčšine exotických teoretických modelov.

Čo bude ďalej?

Vo všetkých významných spolupráci vo fyzike elementárnych častíc je normálna prax situácia, keď každá špecifická analýza vykonáva malá skupina účastníkov a len potom sú výsledky vyberané na všeobecnú diskusiu. V tomto prípade, zrejme, táto etapa bola príliš stručná, v dôsledku toho, že nie všetci účastníci spolupráce súhlasili s náhradou svojho podpisu podľa článku (celý zoznam má 216 účastníkov v experimente a predprint má len 174 rokov Autor). Preto v blízkej budúcnosti, ako je zrejme, bude existovať mnoho ďalších kontrol vnútri spolupráce a až po tom, že článok bude odoslaný na tlač.

Samozrejme, že prúd teoretických výrobkov s rôznymi exotickými vysvetleniami tohto výsledku možno očakávať. Avšak, nárokovaný výsledok nebude bezpečne znovu zachytený, je nemožné zvážiť ho plnohodnotné otvorenie.

Doktor technických vied A. Golubev.

V polovici minulého roka sa v časopisoch objavila senzačná správa. Skupina amerických výskumných pracovníkov zistil, že veľmi krátky laserový pulz sa pohybuje v špeciálne vybraných médiách stokrát krát rýchlejšie ako vo vákuu. Tento fenomén sa zdal úplne neuveriteľné (rýchlosť svetla v médiu je vždy nižšia ako vo vákuu) a dokonca viedla k pochybnostiam v spravodlivosti špeciálnej teórie relativity. Medzitým, superlilaterálnym fyzickým cieľom je laserový impulz v zosilňovacom médiu - bol prvýkrát objavený nie v roku 2000 a 35 rokov skôr, v roku 1965, a možnosť superlumemínskeho hnutia bola široko diskutovaná pred začiatkom 70. rokov. Dnes, diskusia okolo tohto podivného fenoménu s novou silou.

Príklady "Super svetelného" pohybu.

Na začiatku 60-tych rokoch začali prijímať krátke pulzy s vysokým výkonom, prechádzajúc cez kvantový zosilňovač (inverzná populácia médium) laserový blesk.

Pri výstužnom médiu, počiatočná oblasť ľahkého impulzu spôsobuje nútené žiarenie atómov média zosilňovača a jeho konečnou oblasťou je absorpcia energie. Výsledkom je, že pozorovateľ sa zdá byť, že impulz sa pohybuje rýchlejšie ako svetlo.

Experiment Lijong Wong.

Lúč svetla prechádzajúceho cez hranol transparentného materiálu (napríklad skla), je refrakcia, to znamená, že je to disperzia.

Svetelný impulz je súbor vibrácií rôznej frekvencie.

Pravdepodobne všetci - dokonca aj ľudia ďaleko od fyziky, je známe, že maximálna rýchlosť pohybu materiálov objektov alebo šírenie všetkých signálov je rýchlosť svetla vo vákuu. Je označený listom z a je takmer 300 tisíc kilometrov za sekundu; Presný rozsah z \u003d 299 792 458 m / s. Rýchlosť svetla vo vákuu je jednou zo základných fyzikálnych konštantov. Nemožnosť dosiahnutia rýchlosti prekročenia zZo špeciálnej teórie relativity (služobná stanica) vyplýva z Einsteina. Ak by bolo možné preukázať, že prenos signálov s superluminálnou rýchlosťou, teória relativity by bola možná. Doteraz to sa stalo, aj napriek početným pokusom o vyvrátenie zákazu existencie rýchlostí, veľkých z. V experimentálnych štúdiách nedávnej doby však niektoré veľmi zaujímavé javy ukázali, že v špeciálne vytvorených podmienkach je možné pozorovať superlilaterálne rýchlosti a zásady teórie relativity nie sú porušené.

Ak chcete začať, spomíname na hlavné aspekty týkajúce sa problému svetelnej rýchlosti. V prvom rade: Prečo nie je možné (za normálnych podmienok) prekročiť limit svetla? Vzhľadom k tomu, že základný zákon nášho sveta je narušený - zákon kauzality, v súlade s ktorým vyšetrovanie nemôže byť pred príčinou. Nikto nikdy nesledoval, napríklad, medveď spadol najprv a potom lovec vystrelil. Rýchlosť presahujúce zSekvencia udalostí sa stáva reverzným, páska je čas späť. Toto je ľahko zabezpečené z nasledujúcich jednoduchých odôvodnení.

Predpokladajme, že sme na určitom kozmickej zázračnej lodi, ktorá sa pohybuje rýchlejšie ako svetlo. Potom by sme sa postupne dohovorili s svetlom emitovaným zdrojom vo viac a skorších bodoch. Spočiatku by sme chytili nahrané fotóny, povedzme, včera, potom - emitovaný deň predtým včera, potom - týždeň, mesiac, pred rokom, a tak ďalej. Ak bol svetelný zdroj zrkadlo, odrážajúci život, najprv vidíme udalosti včera, potom deň pred včerajškom a tak ďalej. Mohli by sme vidieť, povedzme, starý muž, ktorý sa postupne obráti na stredo-veku človeka, potom v mladých, v mladom mužovi, v dieťaťu ... to znamená, že čas by sa obrátil, presťahovali by sme sa z súčasnosti v minulosti. Príčiny a vyšetrovania by sa zmenili na miestach.

Hoci technické podrobnosti procesu dohľadu sú z tohto dôvodu úplne ignorované, z základného hľadiska, jasne dokazuje, že pohyb s nadmernou rýchlosťou vedie k nemožnej situácii v našom svete. Príroda však položila ešte prísnejšie podmienky: nedosiahnuteľný pohyb nielen so superluminálnou rýchlosťou, ale pri rýchlosti, ktorá sa rovná rýchlosti svetla, je možné ho priblížiť. Z teórie relativity vyplýva, že vznikajú s nárastom rýchlosti pohybu, vzniknú tri okolnosti: hmotnosť pohyblivého objektu sa zvyšuje, jeho veľkosť v smere pohybu klesá a spomaľuje tok času na tomto objekte (z Pohľad na externý "pozorovateľ" pozorovateľ). Pri normálnych rýchlostiach sú tieto zmeny zanedbateľné, ale keď sa približujú k rýchlosti svetla, stanú sa všetkými hmatateľnými a v limite - pri rýchlosti rovnocenných z- Hmotnosť sa stáva nekonečne veľkým, objekt úplne stráca veľkosť v smere pohybu a čas je na ňom zastavený. Preto žiadny materiál môže dosiahnuť rýchlosť svetla. Iba samotné svetlo má túto rýchlosť! (Ako aj "všestranné" častice - neutrino, ktoré, ako fotón, sa nemôžu pohybovať rýchlosťou menšou z.)

Teraz o rýchlosti prenosu signálu. Je vhodné využiť pohľad na svetlo vo forme elektromagnetických vĺn. Aký je signál? Toto sú niektoré informácie, ktoré sa majú prenášať. Ideálna elektromagnetická vlna je nekonečný sínusoid striktne jednej frekvencie a nemôže niesť žiadne informácie, pretože každé obdobie takýchto sínusoidov sa presne opakuje podľa predchádzajúceho. Accpair s presunutím fázy sínusovej vlny je tzv. Fázová rýchlosť - možno v médiu za určitých podmienok presahujúcich rýchlosť svetla vo vákuu. Neexistujú žiadne obmedzenia, pretože fázová rýchlosť nie je rýchlosť signálu - ešte nie je. Ak chcete vytvoriť signál, musíte urobiť nejaký druh "značky" na vlnu. Takáto značka môže byť napríklad zmena v ktoromkoľvek z parametrov vlny - amplitúda, frekvencia alebo počiatočná fáza. Akonáhle je známka vyrobená, vlna stráca sínusoidlivosť. Je modulovaný, pozostávajúci zo súboru jednoduchých sínusových vĺn s rôznymi amplitúdami, frekvenciami a počiatočnými fázami - skupina vĺn. Rýchlosť pohybu značky v modulovanej vlnu je rýchlosť signálu. Keď sa distribuuje v médiu, táto rýchlosť sa zvyčajne zhoduje so skupinou rýchlosťou charakterizujúcou šírením vyššie uvedenej skupiny vĺn ako celku (pozri "Veda a život" č. 2, 2000). Za normálnych podmienok je rýchlosť skupiny, a preto je rýchlosť signálu menšia ako rýchlosť svetla vo vákuu. Nie je náhodou, že sa použije výraz "za normálnych podmienok", pretože v niektorých prípadoch môže presiahnuť rýchlosť skupiny z Alebo dokonca stratí svoj význam, ale potom sa nevzťahuje na šírenie signálu. Sto sa zistilo, že prenos signálu je nemožné pri rýchlosti väčších ako z.

Prečo je to tak? Pretože prekážka prenášať akýkoľvek signál pri rýchlostiach zslúži všetkým rovnakým zákonom kauzality. Predstavte si takúto situáciu. V určitom bode, svetlý blesk (udalosť 1) obsahuje zariadenie, ktoré odošle určitý rádiový signál, a vo vzdialenom bode v akcii tohto rádiového signálu dochádza explózia (udalosť 2). Je zrejmé, že udalosť 1 (blesk) je dôvodom a udalosť 2 (explózia) je dôsledkom, dôvody, prečo prichádzajú neskôr. Ak by sa však rozhlasový signál distribuoval so superluminálnou rýchlosťou, pozorovateľ v blízkosti bodu by najprv videl explóziu, a to len neskôr - dosiahnuté pred ním z Ohnitosť svetla, príčina výbuchu. Inými slovami, pre tohto pozorovateľa by udalosť 2 predstavovala skôr ako udalosť 1, to znamená, že dôsledok by bolo pred tým príčiny.

Je vhodné zdôrazniť, že "superluminálna zákaz" teórie relativity je prekrytý pohyb materiálov a prenosu signálov. V mnohých situáciách je možné pohybovať pri akejkoľvek rýchlosti, ale to bude pohyb non-materiálových objektov a nie signály. Predstavte si napríklad dva ležiace tie, ktoré ležia v tej istej rovine, z ktorých jeden je umiestnený horizontálne, a ostatné prechádza v nízkom uhle. Ak sa prvý riadok presunie nadol (v smere označenom šípkou) pri vysokej rýchlosti, bod priesečníka riadkov môže byť nútený utiecť, ako rýchlo, ale tento bod nie je materiálnym telom. Ďalší príklad: Ak si vezmete baterku (alebo, povedzte, laser, dávať úzky lúč) a rýchlo opíšte oblúk vo vzduchu, potom sa lineárna rýchlosť svetlého zajačila zvýši s vzdialenosťou a dostatočne veľké odstránenie presahuje z.Svetelné miesto sa pohybuje medzi bodmi A a B s superluminálnou rýchlosťou, ale nebude prenos signálu z A v B, pretože takýto svetlý zajačik nenesie žiadne informácie o bode A.

Zdá sa, že otázka superlilaterálnych rýchlostí bola vyriešená. Ale v 60. rokoch dvadsiateho storočia boli fyzici teoretiky predložené hypotézou existencie superluvulárnych častíc nazývaných tachyóny. Jedná sa o veľmi podivné častice: teoreticky sú možné, ale aby sa zabránilo rozporom s teóriou relativity, museli pripisovať imaginárnu hmotnosť mieru. Fyzicky imaginárna hmotnosť neexistuje, je to čisto matematická abstrakcia. To však nespôsobilo špeciálnu úzkosť, pretože tachyóny nemôžu byť sám - existujú (ak existujú!) Len pri rýchlostiach presahujúcich rýchlosť svetla vo vákuu, a v tomto prípade je hmotnosť tachyónu skutočná. Tam je nejaká analógia s fotóny: fotón má smiechovú hmotu rovnú nulu, ale jednoducho znamená, že fotón nemôže byť sám - svetlo sa nedá zastaviť.

Očakáva sa, že najťažšie sa ukázalo, že zladí hypotézu tachyónu so zákonom kauzality. Pokusy prijaté v tomto smere, aj keď boli dosť vtipné, neviedli k zjavnému úspechu. Experimentálne registrované tachyóny tiež zlyhali nikoho. Výsledkom je, že záujem o tachyóny ako ultrazvukové elementárne častice postupne prišli hore.

Avšak, v 60. rokoch, bol fenomén experimentálne detegovaný, najprv viedol fyzikov do zmätku. Toto je podrobne opísané v článku A. N. Oraevsky "super-flow vlny v posilňovacích médiách" (UFN č. 12, 1998). Tu stručne dávame podstatu prípadu, poslať čitateľa, ktorý má záujem o detaily na zadaný článok.

Krátko po otvorení laserov - na začiatku 60. rokov - bol problém získavať krátke (trvanie približne 1 ns \u003d 10 -9 c) vysoko výkonných pulzov. Aby ste to urobili, krátky laserový impulz sa preskočil cez optický kvantový zosilňovač. Pulz sa rozozí do dvoch častí. Jeden z nich, silnejší, smeroval do zosilňovača a druhý bol distribuovaný vo vzduchu a slúžil ako podporný impulz, s ktorým bolo možné porovnať impulz, ktorý prešiel cez zosilňovač. Obidve pulzy boli privádzané do fotodetektorov a ich výstupné signály by mohli byť vizuálne pozorované na obrazovke osciloskopu. Očakávalo sa, že ľahký impulz prechod cez zosilňovač by zažil určité oneskorenie v porovnaní s podporným pulzom, to znamená, že rýchlosť šírenia svetla v zosilňovači bude menšia ako vo vzduchu. Aký bol úžas výskumných pracovníkov, keď zistili, že impulz sa šíri cez zosilňovač rýchlosťou nielen viac ako vo vzduchu, ale aj prekročenie rýchlosti svetla vo vákuu niekoľkokrát!

Po obnovení z prvého šoku sa fyzici začali hľadať príčinu takéhoto neočakávaného výsledku. Nikto nezostal ani najmenšie pochybnosti o princípoch špeciálnej teórie relativity, a to najmä pomohlo nájsť správne vysvetlenie: ak sú zásady Strvené, odpoveď by sa mala hľadať v vlastnostiach výstužného média.

Bez toho, aby sme sem boli v detailoch, uvádzame len to, že podrobná analýza mechanizmu činnosti posilňovacieho média úplne objasnil situáciu. Puzdro bolo zmeniť koncentráciu fotónov v šírení pulzného výmeny v dôsledku zmeny pri výstužnom koeficiente média až do zápornej hodnoty počas priechodu zadnej strany pulzu, keď je médium už absorbuje energiu , pretože jeho vlastné zásoby sa už spotrebuje v dôsledku prenosu jeho ľahkého pulzu. Absorpcia nie je amplifikácia, ale vplyv impulzu, a teda pulz je vystužený v prednej časti a oslabený v zadnej časti. Predstavte si, že pozorovanie impulzu pomocou zariadenia pohybujúce sa pri rýchlosti svetla v prostredí zosilňovača. Ak bolo prostredie transparentné, videli by sme impulz v nehybnosti. V médiu, v ktorom sa proces uvedený vyššie, zvýšenie prednej strany a oslabenia zadného okraja impulzu bude prezentovaný pre pozorovateľ, takže médium, ako by to posunulo dynamiku vpred. Ale ak zariadenie (pozorovateľ) sa pohybuje pri rýchlosti svetla a pulz ho pretiahne, rýchlosť impulzov presahuje rýchlosť svetla! Bol to tento efekt, ktorý bol zaregistrovaný experimentmi. A tu naozaj nie je žiadny rozpor s teóriou relativity: len proces posilnenia je taký, že koncentrácia fotónov, ktoré vyšli skôr, sa ukázali byť väčšie ako neskôr. S superluminálnou rýchlosťou, nie fotóny sa pohybujú, ale obálku impulzu, najmä jeho maximum, ktorá je pozorovaná na osciloskope.

Tak, zatiaľ čo v bežných prostrediach je vždy oslabenie svetla a zníženie jeho rýchlosti, určené indexom lomu, v aktívnom laserovom prostredí, nie je len zvýšenie svetla, ale aj šírenie impulzu s superluminálnou rýchlosťou .

Niektorí fyzici sa snažili experimentálne dokázať prítomnosť nadmerného pohybu s účinkom tunela - jeden z najúžasnejších javov v kvantovej mechanike. Tento účinok je, že mikročasticuce (presnejšie hovoriť mikroobvrhlým, v rôznych podmienkach, sa prejavuje obidve vlastnosti častíc a vlastnosti vlny) môžu preniknúť cez takzvanú potenciálnu bariéru - fenomén, absolútne nemožné v klasickom mechaniky (v ktorom by analóg bola taká situácia: lopta opustená v stene by bola na druhej strane steny alebo vlnový pohyb pripojený k stene lana, by sa prenáša na lano viazané na stenu na stenu druhá strana). Podstata účinku tunela v kvantovej mechanike je nasledovná. Ak mikropodzent s určitou energiou sa stretáva na svojej ceste oblasti s potenciálnou energiou presahujúcou energiou mikroject, táto oblasť je pre nej bariéry, ktorej výška je určená rozdielom energie. Ale Micro je "Seeps" cez bariéru! Takáto príležitosť jej dáva známy pomer neistoty Geisenber ha, zaznamenaný na dobu energie a interakcie. Ak sa interakcia mikro-pásu s bariérou vyskytuje pre dostatočne špecifický čas, potom sa mikroedlárová energia bude naopak charakterizovaná neistotou, a ak je táto neistota poradím bariérovej výšky, táto prestane byť ohromujúcou prekážkou. Tu je miera prieniku prostredníctvom potenciálnej bariéry a stala sa predmetom výskumu viacerých fyzikov, verí, že môže prekročiť z.

V júni 1998 medzinárodné sympózium o problémoch prekvapených pohybov, kde boli výsledky získané v štyroch laboratóriách diskutované v Berkelovi, Viedni, Kјln a Florencii.

A nakoniec, v roku 2000 existovali správy o dvoch nových experimentoch, ktoré vykazovali účinky superluminálnej distribúcie. Jedným z nich bol dokončený Lidjun Wong so zamestnancami v Princeton Research Institute (USA). Výsledkom je, že ľahký impulz, ktorý je súčasťou komory naplnenej párov cézia, zvyšuje jeho rýchlosť 300-krát. Ukázalo sa, že hlavná časť pulzu vychádza zo vzdialenosti steny komory dokonca skôr ako pulz vstúpi do komory cez prednú stenu. Táto situácia je v rozpore nielen zdravým rozumom, ale v podstate, teória relatívnosti.

Správa L. Wong spôsobila intenzívnu diskusiu v kruhu fyzikov, z ktorých väčšina nie je naklonená vidieť porušenie zásad týkajúcich sa získaných výsledkov. Úlohou je, aby tento experiment správne vysvetlil.

V experimente, L.Vong, ľahký impulz zahrnutý do komory s pármi céziám mal trvalú približne 3 μs. Atómy cézium môžu byť v šestnástich možných kvantových mechanických stavov s názvom "Ultra tenké magnetické značné podmienky". S pomocou optického laserového čerpania, takmer všetky atómy boli uvedené len do jedného z týchto šestnásť rokov, čo zodpovedá takmer absolútnej nulovej teplote na stupnici Kelvin (-273,15 ° C). Dĺžka céznej komory bola 6 centimetrov. Vo vákuovom svetle prechádza 6 centimetrov v 0,2 ns. Prostredníctvom komory s céziou, ako je znázornené meraniami, ľahký impulz prešiel počas 62 ns menej ako vo vákuu. Inými slovami, čas prechodu pulzu cez cézium prostredie má znamenie "mínus"! V skutočnosti, ak sa vysuší 62 ns z 0,2 ns, dostaneme "negatívny" čas. Toto "negatívne oneskorenie" v médiu je nezrozumiteľný dočasný skok - rovný času, počas ktorého by impulz fungoval 310 prechádza cez komoru vo vákuu. Dôsledkom tohto "dočasného prevratu" bol skutočnosť, že impulz vychádzajúci z komory sa mu podarilo odísť do dôchodku od neho o 19 metrov pred tým, ako sa dostával pulz v blízkosti steny komory. Ako možno vysvetliť takou neuveriteľnou situáciou (pokiaľ nie je, nepochybne čistotu experimentu)?

Súdiac podľa rozloženej diskusie, presné vysvetlenie ešte nebolo nájdené, ale nie je pochýb o tom, že nezvyčajné disperzné vlastnosti média hrajú rolu tu: párov cézii pozostávajúce z laserového svetla atómov sú médium s anomálnou disperziou . Stručne si spomínajte na to, čo to je.

Disperzia látky je závislosť fázy (obyčajného) indexu lomu n.z ľahkej vlnovej dĺžky l. S normálnou disperziou sa index lomu zvyšuje so znížením vlnovej dĺžky, a to sa uskutočňuje v sklenenej, vode, vzduchu a všetky ostatné transparentné látky pre svetlo. V látkach, ktoré silne absorbujú svetlo, priebeh indexu lomu so zmenou vlnovej dĺžky sa zmení na opačnú a stáva sa oveľa ochladzovanou: s poklesom L (rastúci frekvencia w), index lomu sa prudko znižuje a menej ako a jednotka (fázová rýchlosť V. F\u003e. z). Ide o anomálnu disperziu, v ktorej sa radikálne mení vzor šírenia svetla v látke. Skupinová rýchlosť V. Gy sa stáva rýchlejšou rýchlosťou fázovej vlny a môže prekročiť rýchlosť svetla vo vákuu (rovnako ako negatívne). L. Wong označuje túto okolnosť ako príčinu, ktorá je základom schopnosti vysvetliť výsledky jej experimentu. Treba poznamenať, že stav V. GR\u003e zje to čisto formálne, pretože koncepcia rýchlosti skupiny je zavedená pre prípad malého (normálneho) disperzie, pre transparentné prostredie, keď skupina vĺn počas distribúcie takmer nezmení svoju formu. V regiónoch abnormálneho rozptylu sa ľahký impulz rýchlo deformuje a koncepcia rýchlosti skupiny stráca svoj význam; V tomto prípade sa zavádzajú pojmy rýchlosti signálu a rýchlosť šírenia energie, ktorá v priehľadných médiách sa zhodujú so skupinou rýchlosťou a v absorpčnom prostredí je menšia ako rýchlosť svetla vo vákuu. Ale čo je však zaujímavé v experimente Wong: Svetelný impulz, ktorý prechádza cez životné prostredie s anomálnou disperziou, nie je deformovaná - zachováva svoju formu presne! A to zodpovedá vstupu k šíreniu pulzu so skupinou rýchlosti. Ale ak áno, ukazuje sa, že v médiu nie je absorpcia, hoci anomálna disperzia média je spôsobená absorpciou! Weong sám, uznávajúci, že oveľa stále zostáva nejasné, domnieva sa, že to, čo sa stane vo svojej experimentálnej inštalácii, môže byť jasne vysvetlené v prvej aproximácii nasledovne.

Svetelný impulz pozostáva z množstva komponentov s rôznymi vlnovými dĺžkami (frekvenciami). Obrázok ukazuje tri z týchto zložiek (vlny 1-3). V určitom bode sú všetky tri vlny vo fáze (ich maxima zhodná); Tu sa skladajú, zvyšujú sa a vytvárajú pulz. Ako sa sťažuje ďalšia distribúcia v priestore vĺn, a tým "kalenie" navzájom.

V oblasti anomálnej disperzie (vo vnútri céznej bunky) sa vlna, ktorá bola kratšia (vlna 1), sa stáva dlhšou. A naopak, vlna predtým najdlhšia z troch (vlna 3) sa stáva najkratšou.

Preto sa fázy vlny zmenia zodpovedajúcim spôsobom. Keď sa vlny prechádzali cez céznu bunku, obnovené ich vlnové fronty. Prederpeys nezvyčajná fázová modulácia v látke s anomálnou disperziou sa v určitom bode znovu objavujú tri zvažované vlny. Tu sú opäť zložené a tvoriť impulz presne rovnaký formulár ako prichádzajúce celé prostredie.

Zvyčajne vo vzduchu av skutočnosti, v akomkoľvek transparentnom médiu s normálnou disperziou, nesvieti ľahký impulz presne ušetriť svoj formulár, keď sa distribuuje do vzdialenej vzdialenosti, to znamená, že všetky jeho komponenty nemôžu byť spacené na diaľkovom bode pozdĺž distribučnej cesty. A za normálnych podmienok sa po chvíli objaví ľahký impulz v takom vzdialenom bode. Avšak vzhľadom na anomálne vlastnosti použité v experimente bol impulz na diaľkovom bode odstránil rovnakým spôsobom ako pri vstupe do tejto stredu. Svetelný pulz sa teda chová, akoby mal negatívne dočasné oneskorenie na ceste do vzdialeného bodu, to znamená, že to nie je neskôr, ale predtým, ako v stredu išla!

Väčšina fyzikov má tendenciu viazať tento výsledok s vznikom forerunner s nízkou intenzitou v disperznom prostredí komory. Faktom je, že so spektrálnym rozkladom impulzu v spektre existujú zložky ľubovoľne vysokých frekvencií so zanedbateľnou amplitúdou, tzv. Prekurzorom, ktorý je pred "hlavnou časťou" impulzu. Povaha zriadenia a tvaru Foreruncu závisí od zákona o disperzizácii v médiu. S ohľadom na túto skutočnosť, sekvencia udalostí v experimente WONG sa navrhuje, aby sa interpretoval takto. Prichádzajúca vlna, "Transing" The Harbinger pred sebou sa blíži k komory. Pred vrcholom prichádzajúcej vlny padá na blízko steny komory, hasiči iniciuje výskyt pulzu v komore, ktorý sa dostane na vzdialenú stenu a odráža z neho, tvoriť "späť vlny". Táto vlna šíri 300 krát rýchlejšie z, Dosiahne blízku stenu a vyskytuje sa s prichádzajúcou vlnou. Vrcholy jednej vlny sa nachádzajú s depresiou druhého, aby sa navzájom zničili av dôsledku toho nič nezostali. Ukazuje sa, že prichádzajúca vlna "vráti dlhové" atómy cézia, ktoré "požičiava" jej energii na druhom konci komory. Ten, kto pozoroval len začiatok a koniec experimentu, videl len hybnosť svetla, ktorý "skočil" dopredu v čase, pohyb rýchlejšie z.

L. Wong verí, že jeho experiment je nekonzistentný s teóriou relativity. Schválenie neslušnosti superluminálnej rýchlosti, verí, sa vzťahuje len na objekty s hmotnosťou odpočinku. Svetlo môže byť reprezentované buď vo forme vĺn, na ktoré sa všeobecne nevzťahuje na koncepciu hmoty, alebo vo forme fotónov s hmotnosťou zvyšku, ako je známe rovná nule. Preto rýchlosť svetla vo vákuu, hovorí Wong, nie limit. Avšak, Wong uznáva, že účinok, ktorý zistil, nemá príležitosť prenášať informácie pri rýchlosti viac z.

"Informácie sa tu už uväznili v prednej triede impulzov," hovorí P. Milonney, fyzik z Národného laboratória Los Alamos Spojených štátov. "A môže byť vytvorený dojem superlumózneho odosielania informácií keď ho neposielate. "

Väčšina fyzikov sa domnieva, že nová práca nespôsobuje rozdrvenie na základné princípy. Ale nie všetci fyzici sa domnievajú, že problém je vyrovnaný. Profesor A. Ranfagni z talianskeho výskumného tímu, ktorý urobil ďalší zaujímavý experiment 2000, je presvedčený, že otázka je stále otvorená. Tento experiment vedený Daniel Muguna, Anaio Ranfagni a Rocco Rugger, zistili, že rádiová vlna centmice sortimentu v bežnom vzduchu sa rozprestiera rýchlosťou presahujúcou z o 25%.

Sumarizing, môžeme povedať nasledovné. Práca v posledných rokoch ukazuje, že za určitých podmienok sa môže skutočne uskutočniť superluminálna rýchlosť. Ale čo presne sa pohybuje so superluminálnou rýchlosťou? Teória relativity, ako už bola spomenutá, zakazuje takú rýchlosť pre materiálové orgány a pre signály, ktoré niesú informácie. Niektorí výskumníci sú však veľmi pretrvávajúci, ktorí sa snažia preukázať prekonanie svetelnej bariéry špeciálne pre signály. Dôvodom tohto spočíva v tom, že v osobitnej teórii relativity neexistuje žiadne prísne matematické odôvodnenie (založené, povedzme na rovnice Maxwell pre elektromagnetické pole) nemožnosti vysielania signálov pri rýchlostiach z. Takáto neschopnosť na sto je stanovená, môže byť uvedená čisto aritmetika na základe einsteinového vzorca pre pridanie rýchlostí, ale to potvrdzuje zásada kauzality. Einstein sám, skúmanie otázky vysielacieho signálu, napísal, že v tomto prípade "... ... Sme nútení zvážiť možný mechanizmus prenosu signálu, pri použití dosiahnutej akcie predchádzajúci dôvod. Ale aj keď tento výsledok je z čisto logických Zohľadný názor a nebude obsahovať sám seba, podľa môjho názoru, žiadne rozpory, stále je v rozpore s povahou všetkých našich skúseností, ktoré nie je možné predpokladať V\u003e S. Zdá sa, že je to dostatočne dokázané. "Zásada kauzality je, že základný kameň, ktorý je základom nemožnosti superlivujúceho prenosu signálu. A na tomto kameni, zrejme, všetky vyhľadávanie nadmerných signálov nevylučuje, akoby experimentátori nevylučovali Chcete takéto signály odhaliť takúto povahu nášho sveta.

Na záver treba zdôrazniť, že všetky vyššie uvedené platia práve na náš svet, na náš vesmír. Takáto rezervácia je vykonaná, pretože nedávno nové hypotézy sa objavujú v astrofyzike a kozmológii, čo umožňuje existenciu sady univerzín skrytých od nás spojených topologickými tunelmi. Takýto názor dodržiava, napríklad, slávny astrofyzik N. S. Kardashev. Pre externého pozorovateľa sú vstupy do týchto tunelov označené abnormálnymi oblasťami hrobu, ako sú čierne diery. Cestovanie v takýchto tuneloch, ako navrhuje hypotézy, bude môcť obísť obmedzenie rýchlosti, uzemniť rýchlosť svetla v obvyklom priestore, a preto si uvedomiť myšlienku vytvárania času ... je to možné že v takýchto vesmíre sa v takýchto vesmíre skutočne vyskytujú. Veci. A hoci takéto hypotézy sú príliš veľmi podobné pozemkom sci-fi, je nepravdepodobné, že by kategoricky neodmietala hlavnú možnosť multi-elementového modelu zariadenia materiálu. Ďalšou vecou je, že všetky tieto ostatné vesmíry pravdepodobne zostanú čisto matematické budovy fyzikov teoretikov žijúcich v našom vesmíre a silu ich myšlienok sa snaží nájsť uzavreté svety pre nás ...

Pozri v miestnosti na tej istej téme.

Astrofyzika z University of Bailor (USA) vyvinuli matematický model hyper-priestorového pohonu, čo umožňuje prekonať priestorové vzdialenosti rýchlosťou nad rýchlosťou svetla pri 10 ° ², čo umožňuje niekoľko hodín, aby lietali do susedného galaxie a návrat späť.

S letom, ľudia necítia preťaženia, ktoré sa cítia v moderných lietadlách, avšak v kovu, takýto motor sa bude môcť objaviť s výnimkou niekoľkých sto rokov.

Mechanizmus akcie ovládača je založený na princípe motora deformácie motora (warp disk), ktorý navrhol v roku 1994 mexický fyzik Miguel Alcubierrera. Američania zostali len na dokončenie modelu a produkovali podrobnejšie výpočty.
"Ak je priestor komprimovaný pred loďou, a za ním, naopak, rozširovanie, potom sa objaví územná bublina okolo lode," hovorí jeden z autorov štúdie, Richard Watsey. "Obklopuje loď a Vytiahne to zo zvyčajného sveta v jeho súradnicovom systéme. Pre účet rozdielu v tlaku priestoru, táto bublina je schopná pohybovať sa v ľubovoľnom smere, prekonanie svetlého prahu pre tisíce objednávok. "

Pravdepodobne, priestor okolo lode bude schopný byť schopný byť schopný na úkor temnej energie. "Tmavá energia je veľmi nedostatočne študovaná látka, otvorene nedávno a vysvetľuje, prečo sú galaxie roztrúsené od seba," povedal senior výskumník, oddelenie relativistickej astrofyziky štátu Astronomical Institute. Sternberg Msu Sergey Popov. - Existuje niekoľko modely, ale čo "to ešte nie je všeobecne akceptované. Američania zaujali model založený na dodatočných dimenziách ako základom, a hovorí sa, že je možné lokálne zmeniť vlastnosti týchto meraní. Potom sa ukázalo, že v rôznych smeroch môže Buďte odlišné kozmologické konštanty. A potom sa loď v bubline pohybuje. "

Vysvetlite takéto "správanie" vesmíru môže "teória struny", podľa ktorej je všetok náš priestor preniknutý mnohými ďalšími meraniami. Ich interakcia medzi sebou vygeneruje odpudivú pevnosť, ktorá je schopná rozširovať nielen látku, ako sú galaxie, ale aj samotné telo. Tento účinok sa nazýva "inflácia vesmíru".

"Od prvých sekúnd svojej existencie je vesmír natiahnutý," vysvetľuje doktor fyziky a matematických vied, zamestnanec Astro-vesmírneho centra Fyzikálneho ústavu. Lebedev Ruslan Metsayev. A tento proces pokračuje. " Vedieť to všetko, môžete sa pokúsiť expandovať alebo zúžiť priestor umelo. Aby to urobilo, má vplyv na iné merania, čím sa kúsok priestoru nášho sveta začne pohyb správnym smerom pod činnosťou temných energetických síl.

Zároveň nie sú porušené zákony teórie relativity. Vnútri bubliny zostane rovnaké zákony fyzického sveta a rýchlosť svetla bude limit. Táto situácia sa nevzťahuje na tzv. Dvojitý efekt, rozprávanie, že počas vesmíru cestuje s ľahkými sadzbami, čas vo vnútri lode sa výrazne spomalí a astronaut, vracia sa k Zemi, sa stretne so svojím dvojčatým bratom už v hlbokom starom muž. Motor Warp Drive Links zdá, že tento problém, pretože tlačí priestor, nie loď.

Američania už našli cieľ pre budúci let. Táto planéta GLESE 581 (GLISE 581), na ktorých sa blíži k zemi klimatické podmienky a gravitácie. Vzdialenosť k nej je 20 svetelných rokov, a to aj v prípade, že Warp Drive bude fungovať v Časoch biliónov slabšie ako maximálny výkon, čas na ceste k tomu bude len niekoľko sekúnd.