A kiadványban látni kell, miért semmi sem lehet gyorsabb, mint a fény

Bár Hreditato elmondta, hogy ő és csapata "rendkívül magabiztos" eredményeiben, nem mondták, hogy az adatok teljesen pontosak voltak. Éppen ellenkezőleg, megkérték más tudósokat, hogy segítsenek nekik megérteni, mi történik.

Végül kiderült, hogy az OPERA eredményei tévesek voltak. A rosszul csatlakoztatott kábel miatt szinkronizálási probléma volt, és a GPS-műholdakból származó jelek pontatlanok voltak. Volt váratlan késés a jelben. Ennek következtében az időtartam mérése azt mutatta, hogy egy neutrínó egy bizonyos távolság leküzdéséhez szükséges egy további 73 nanosecont: a neutrínók gyorsabban repültek, mint a fény.

Annak ellenére, hogy a kísérlet megkezdése előtt alapos tesztelés hónapja és az adatok újbóli ellenőrzése utána történt, a tudósok súlyosan tévedtek. Héreditato lemondott arról, hogy sokan megjegyezték, hogy az ilyen hibák mindig a részecskegyorsítók eszközének rendkívüli összetettsége miatt következtek be.

Miért van a feltételezés - az egyetlen feltételezés -, hogy valami gyorsabban tud mozogni, mint a fény, ilyen zajt okozott? Mennyire magabiztos vagyunk abban, hogy semmi sem tudja leküzdeni ezt a gátat?

Először elemezzük a második kérdést. A vaku sebességének vákuumszáma másodpercenként 299 792,458 kilométer - a kényelemért ez a szám 300 000 kilométer / másodpercre kerekített. Nagyon gyors. A nap 150 millió kilométerre van a Földtől, és a fény csak nyolc perc alatt és húsz másodpercen belül eléri a Földet.

Mindazonáltal volt apró részecskék, amelyek nagyon gyorsan mozogtak. Az 1960-as évek elején William Bertozzi a Massachusetts Institute of Technology-ban kísérletezett gyorsító elektronokkal még nagyobb sebességre.

Mivel az elektronok negatív töltéssel rendelkeznek, felgyorsíthatóak - pontosabban, megtagadva - az anyaggal azonos negatív töltet alkalmazásával. Minél több energiát alkalmaznak, annál gyorsabban gyorsítják az elektronokat.

Úgy gondolhatnánk, hogy csak növelni kell az alkalmazott energiát, hogy felgyorsuljon a 300 000 km / s sebesség. De kiderül, hogy az elektronok egyszerűen nem tudnak ilyen gyorsan mozogni. Bertozzi kísérletei azt mutatták, hogy a nagyobb energia használata nem vezet az elektronok sebességének közvetlen arányos növekedéséhez.

Ehelyett óriási mennyiségű további energiát kellett alkalmazni az elektronok sebességének enyhén megváltoztatása érdekében. Közelebb és közelebb közeledett a fénysebességhez, de soha nem érte el.

Képzeld el, hogy kis lépcsőkön az ajtóhoz költözött, mindegyik legyőzze a fele távolságot az aktuális pozíciótól az ajtóig. Szigorúan szólva, soha nem jut el az ajtóhoz, mert minden egyes lépés után lesz egy távolság, amelyet legyőzni kell. Körülbelül egy ilyen probléma, Bertozzi ütközött, foglalkozik a saját elektronok.

De a fény fotonokból álló részecskékből áll. Miért mozoghatnak ezek a részecskék a fény sebességében, és az elektronok - nem?

„Mivel a tárgyak gyorsabb és gyorsabb, de egyre nehezebb - a nehezebb válnak, annál nehezebb a szétszórt, így soha nem fog nyerni a fény sebessége,” mondja Roger Rassoul, fizikus, a University of Melbourne Ausztráliában. "A fotonnak nincs tömege. Ha lenne egy tömege, nem tudott mozogni a fény sebességében.

A fotonok különlegesek. Nem csak a tömeg hiányzik, ami teljes mozgásteret biztosít a kozmikus vákuumban, de nem kell felgyorsulniuk. Természetes energiájukat olyan hullámok mozgatják, mint azok, így létrehozásukkor már maximális sebességük van. Bizonyos értelemben könnyebb a fényt mint energiát gondolni, nem pedig a részecskék áramlását, bár igazából a fény mindkettő.

Mindazonáltal a fény sokkal lassabban mozog, mint várnánk. Bár az internet technikusok olyan kommunikációról szeretnek beszélni, amely a "fénysebességen" dolgozik az optikai szálban, a fény 40% -kal lassabban mozog a szál üvegében, mint vákuumban.

A valóságban azonban a fotonok mozognak sebessége 300 000 km / s, de szembe egy bizonyos beavatkozás, interferencia más fotonok által kibocsátott atomok a pohár, amikor a fő fény hullám halad. Lehet, hogy nem könnyű megérteni, de legalább próbáltunk.

Hasonlóképpen az egyedi fotonokkal végzett speciális kísérletek keretében lenyithessük őket meglehetősen lenyűgöző módon. De a legtöbb esetben a 300 000-es szám tisztességes lesz, nem láttunk és nem hoztunk létre olyan dolgokat, amelyek gyorsabban vagy gyorsabban tudnának mozogni. Különleges pillanatok vannak, de mielőtt megérintjük őket, érintse meg a másik kérdésünket. Miért olyan fontos, hogy szigorúan kövessük a fénysebesség szabályát?

A válasz az Albert Einstein nevű emberre vonatkozik, ahogy a fizika gyakran történik. Különleges relativitáselmélete tanulmányozza egyetemes sebességkorlátozásának sok következményét. Az elmélet egyik legfontosabb eleme az a gondolat, hogy a fénysebesség állandó. Függetlenül attól, hogy hol vagy, és milyen gyorsan mozog, a fény mindig ugyanolyan sebességgel mozog.

De ez számos fogalmi problémához vezet.

Képzeljünk el egy olyan lámpát, amely egy zseblámpából egy tükörbe esik egy álló űrhajó mennyezetén. A fény felmegy, tükröződik a tükörből, és az űrhajó padlójára esik. Tegyük fel, hogy legyőzte a 10 méteres távolságot.

Most képzeljük el, hogy ez az űrhajó másodpercenként több ezer kilométeres sebességgel mozog. Amikor bekapcsolja a zseblámpát, a fény a korábbiakhoz hasonlóan viselkedik: felgyorsul, tükörbe esik, és a padlón tükröződik. De ehhez a fénynek felül kell hagynia az átlós távolságot, és nem a függőleges irányt. Végül a tükör gyorsan mozog az űrhajóval.

Ennek megfelelően a távolság, amelyet a könnyű küzdelem nő. Mondja, 5 méter. Kiderül, hogy általában 15 méter, nem 10.

És ennek ellenére, bár a távolság megnövekedett, Einstein elmélete szerint a fény még mindig ugyanolyan sebességgel mozog. Mivel a sebesség a távolság osztva az idővel, a sebesség ugyanaz marad, és a távolság nőtt, az idő is növekedni fog. Igen, az időnek meg kell nyúlnia. És bár ez furcsán hangzik, de kísérletileg megerősítették.

Ezt a jelenséget időbeli dilatációnak nevezik. Az idő lassabban mozog azok számára, akik gyorsan mozgó járműveken mozognak, azokhoz képest, akik mozdulatlanok.

Például az idõ 0,007 másodperccel lassabb az űrhajósok számára a Nemzetközi Űrállomáson, amely 7,66 km / s sebességgel mozog a Földhöz képest, összehasonlítva a bolygó emberével. Még érdekesebb a hasonló részecskékhez hasonló helyzet, mint a fent említett elektronok, amelyek a fénysebesség közelében mozoghatnak. Ezen részecskék esetében a lassulás mértéke hatalmas lesz.

Stephen Colhammer, az Egyesült Királyságban az Oxfordi Egyetem kísérleti fizikusa a muonok részecskéinek példájára mutat rá.

A muonok instabilak: gyorsan bomlanak egyszerűbb részecskékké. Olyan gyorsan, hogy a napból elhagyó muonok nagy része a Föld elérésekor szétesik. De a valóságban óriási mennyiségekben a muonok a Napból érkeznek a Földre. A fizikusok régóta megpróbálják megérteni, miért.

"A válasz erre a rejtélyre az, hogy a muonok olyan energiával készülnek, hogy a fényhez közeli sebességgel mozognak" - mondja Colthammer. "Az időérzékük, úgymond, a belső órák lassúak."

A muonok "túlélik" a vártnál hosszabb ideig, számunkra, a jelennek köszönhetően, az idő természetes görbülete. Amikor az objektumok gyorsan más tárgyakhoz képest gyorsan mozognak, a hossza is csökken, összezsugorodik. Ezek a következmények, az idő lelassulása és a hosszúságcsökkentés példák arra, hogy a téridők milyen mértékben változnak a dolgok mozgásától függően - én, te vagy az űrhajó-birtokló tömeg.

Ami fontos, ahogy Einstein mondta, nem érinti a világot, mert nincs tömege. Ezért vannak ezek az elvek kéz a kézben. Ha a tárgyak gyorsabban mozoghatnak, mint a fény, akkor betartják az alapvető törvényeket, amelyek leírják a világegyetem munkáját. Ezek a legfontosabb elvek. Most néhány kivételtől és eltérésről beszélhetünk.

Egyrészt, bár nem láttunk semmi gyorsabb mozgást, mint a fény, ez nem jelenti azt, hogy ez a sebességkorlátozás elméletileg legyőzhetõ nagyon specifikus körülmények között. Például vesszük magunkat az Univerzum kiterjesztését. A világegyetem galaxisai a fénysebességnél jóval nagyobb sebességgel mozognak egymástól.

Egy másik érdekes helyzet olyan részecskékre vonatkozik, amelyek azonos tulajdonságokkal rendelkeznek ugyanabban az időben, függetlenül attól, hogy milyen messze vannak egymástól. Ez az úgynevezett "kvantum-összefonódás". A foton felfelé és lefelé fordul, véletlenszerűen két lehetséges állapotból választva, de a forgásirány kiválasztása máshol más fotont is pontosan tükrözi, ha zavaros.

Két tudós, akik mindegyikük saját fotont tanul, ugyanazt az eredményt kapja egyszerre, gyorsabban, mint a fény sebessége.

Mindkét példa esetében azonban fontos megjegyezni, hogy egyetlen információ sem gyorsul tovább, mint a két tárgy közti fénysebesség. Meg tudjuk számolni a világegyetem kiterjedését, de nem könnyű megfigyelni az objektumokat, mint a fényt: eltűntek a látómezőből.

Ami a két tudóst és a fotonjait illeti, bár egyszerre egy eredményt kaphatnak, nem tudták egymásnak tudni gyorsabban, mint a köztük lévő fény mozgatása.

„Ez nem jelent nekünk problémát, mert ha tudja, hogy jeleket küldjön a fénysebességnél gyorsabban, akkor kap egy bizarr paradoxon, amely szerint az információ valahogy visszamenni az időben”, mondja Kolthammer.

Van még egy lehetséges mód, amellyel a technikailag lehetségesnél gyorsabban lehet utazni: a világűrben olyan hibák, amelyek lehetővé teszik az utazó számára, hogy elkerülje a rendes utazás szabályait.

Gerald Cleaver a University of Baylor Texasban úgy véli, hogy egy napon képesek leszünk építeni egy űrhajó utazik gyorsabban, mint a fény. Ami átmegy a féregjáraton. A féreglyukak a hurkok a téridőben, tökéletesen illeszkednek Einstein elméletébe. Lehetõvé tehették, hogy egy ûrhajós a világegyetem egyik végérõl a másikra áttérhet a téridõben fellépõ anomália segítségével, egyfajta kozmikus rövid útra.

Egy féreglyukon átmenő tárgy nem haladja meg a fénysebességet, de elvileg elérheti célját gyorsabban, mint a "közönséges" úton haladva. De a féregjáratok általánosan hozzáférhetetlenek lehetnek az űrutazáshoz. Van-e másik mód arra, hogy aktívan torzítsa a téridőt, hogy 300 000 km / c sebességnél gyorsabban haladjon valaki máshoz képest?

„Bemutattuk a hajó 10 m x 10 m x 10 m - 1000 köbméter -, és kiszámította, hogy a szükséges energia a folyamat megkezdése, egyenlő lenne a tömege az egész Jupiter”.

Ezután az energiát folyamatosan "öntik", így a folyamat nem ér véget. Senki sem tudja, hogy ez valaha is lehetséges-e, vagy hogy a szükséges technológiák fognak kinézni. „Nem akarjuk, hogy idézett későbbi századok, bár azt jósolta valamit, ami soha nem fog - Cleaver mondja -, de eddig nem látok semmilyen megoldást.”

Tehát a fénysebességnél gyorsabban haladva a mai napig fikció marad. Bár az egyetlen módja egy exoplanet látogatásának az élet során, mély mély anabiózisba való belépés. És még nem minden olyan rossz. A legtöbb esetben beszéltünk a látható fényről. De a valóságban a fény sokkal több. Tól rádióhullámok és mikrohullámok látható fény, ultraibolya sugárzás, röntgensugárzás és a gamma-sugarak által kibocsátott atomok a bomlási folyamat - az összes ilyen szép sugarak állnak egy és ugyanaz: a foton.

Az energia különbség, és így a hullámhossz. Mindezek a sugarak alkotják az elektromágneses spektrumot. Az a tény, hogy például a rádióhullámok a fénysebességen mozognak, hihetetlenül hasznos a kommunikációhoz.

A világ az univerzum univerzális nyelve. Sebessége - 299 792.448 km / s - állandó marad. Eközben a tér és az idő képlékeny. Talán nem kellene gondolkodnunk, hogyan mozogjunk gyorsabban, mint a fény, de milyen gyorsan mozoghatunk ezen a téren és ebben az időben? Menj a gyökérbe, hogy úgy mondjam?