*
Τρεις χρονικές διαστάσεις, μία διάσταση χώρου: Σχετικότητα υπερφωτιστικών παρατηρητών σε 1+3 χωροχρόνο
από το Πανεπιστήμιο της Βαρσοβίας
(Μετάφραση από το Google)
Πώς θα έβλεπαν τον κόσμο μας οι παρατηρητές που κινούνται ταχύτερα από το φως στο κενό; Μια τέτοια εικόνα θα ήταν σαφώς διαφορετική από αυτή που συναντάμε καθημερινά. «Θα πρέπει να περιμένουμε να δούμε όχι μόνο φαινόμενα που συμβαίνουν αυθόρμητα, χωρίς ντετερμινιστική αιτία, αλλά και σωματίδια που ταξιδεύουν ταυτόχρονα σε πολλαπλά μονοπάτια», υποστηρίζουν θεωρητικοί από πανεπιστήμια της Βαρσοβίας και της Οξφόρδης.
Επίσης, η ίδια η έννοια του χρόνου θα μεταμορφωνόταν πλήρως - ένας υπερφωτιστικός κόσμος θα έπρεπε να χαρακτηριστεί με τρεις χρονικές διαστάσεις και μια χωρική διάσταση και θα έπρεπε να περιγραφεί στη γνωστή γλώσσα της θεωρίας πεδίου. Αποδεικνύεται ότι η παρουσία τέτοιων υπερφωτιστών παρατηρητών δεν οδηγεί σε τίποτα λογικά ασυνεπές, επιπλέον, είναι πολύ πιθανό να υπάρχουν πραγματικά υπερφωτεινά αντικείμενα.
Στις αρχές του 20ου αιώνα, ο Άλμπερτ Αϊνστάιν επαναπροσδιόρισε πλήρως τον τρόπο που αντιλαμβανόμαστε τον χρόνο και τον χώρο. Ο τρισδιάστατος χώρος απέκτησε μια τέταρτη διάσταση - τον χρόνο, και οι έννοιες του χρόνου και του χώρου, μέχρι στιγμής χωριστές, άρχισαν να αντιμετωπίζονται ως σύνολο. «Στην ειδική θεωρία της σχετικότητας που διατυπώθηκε το 1905 από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν, ο χρόνος και ο χώρος διαφέρουν μόνο ως προς το πρόσημο σε ορισμένες από τις εξισώσεις», εξηγεί ο καθ. Andrzej Dragan, φυσικός από τη Σχολή Φυσικής του Πανεπιστημίου της Βαρσοβίας και Κέντρο Κβαντικών Τεχνολογιών του Εθνικού Πανεπιστημίου της Σιγκαπούρης.
Ο Αϊνστάιν στήριξε την ειδική θεωρία της σχετικότητας σε δύο υποθέσεις: την αρχή της σχετικότητας του Γαλιλαίου και τη σταθερότητα της ταχύτητας του φωτός. Όπως υποστηρίζει ο Andrzej Dragan, η πρώτη αρχή είναι κρίσιμη, η οποία προϋποθέτει ότι σε κάθε αδρανειακό σύστημα οι νόμοι της φυσικής είναι οι ίδιοι και όλοι οι αδρανειακές παρατηρητές είναι ίσοι. "Συνήθως, αυτή η αρχή ισχύει για παρατηρητές που κινούνται μεταξύ τους με ταχύτητες μικρότερες από την ταχύτητα του φωτός (c). Ωστόσο, δεν υπάρχει θεμελιώδης λόγος για τον οποίο οι παρατηρητές κινούνται σε σχέση με τα περιγραφόμενα φυσικά συστήματα με ταχύτητες μεγαλύτερες από την ταχύτητα του φωτός δεν πρέπει να υπόκειται σε αυτό», υποστηρίζει ο Ντράγκαν.
Τι συμβαίνει όταν υποθέσουμε —τουλάχιστον θεωρητικά— ότι ο κόσμος θα μπορούσε να είναι παρατηρήσιμος από υπερφωτιστικά πλαίσια αναφοράς; Υπάρχει πιθανότητα αυτό να επιτρέψει την ενσωμάτωση των βασικών αρχών της κβαντικής μηχανικής στην ειδική θεωρία της σχετικότητας . Αυτή η επαναστατική υπόθεση του καθ. Andrzej Dragan και ο καθ. Ο Artur Ekert από το Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης παρουσιάστηκε για πρώτη φορά στο άρθρο «Quantum principe of relativity» που δημοσιεύτηκε πριν από δύο χρόνια στο New Journal of Physics .
Εκεί εξέτασαν την απλοποιημένη περίπτωση και των δύο οικογενειών παρατηρητών σε έναν χωροχρόνο που αποτελείται από δύο διαστάσεις: μία χωρική και μία χρονική διάσταση. Στην τελευταία τους δημοσίευση στο περιοδικό Classical and Quantum Gravity , με τίτλο "Σχετικότητα των υπερφωτιστικών παρατηρητών σε 1 + 3 χωροχρόνο", μια ομάδα 5 φυσικών προχωρά ένα βήμα παραπέρα, παρουσιάζοντας συμπεράσματα σχετικά με τον πλήρη τετραδιάστατο χωρόχρονο.
Οι συγγραφείς ξεκινούν από την έννοια του χωροχρόνου που αντιστοιχεί στη φυσική μας πραγματικότητα: με τρεις χωρικές διαστάσεις και μία χρονική διάσταση. Ωστόσο, από τη σκοπιά του υπερφωτιστού παρατηρητή, μόνο μια διάσταση αυτού του κόσμου διατηρεί έναν χωρικό χαρακτήρα, αυτή κατά μήκος της οποίας μπορούν να κινηθούν τα σωματίδια .
«Οι άλλες τρεις διαστάσεις είναι χρονικές διαστάσεις», εξηγεί ο καθ. Αντρέι Ντράγκαν. "Από τη σκοπιά ενός τέτοιου παρατηρητή, το σωματίδιο "γερνάει" ανεξάρτητα σε καθεμία από τις τρεις φορές. Αλλά από την οπτική μας - φωτισμένοι ψωμοφάγοι - μοιάζει με μια ταυτόχρονη κίνηση προς όλες τις κατευθύνσεις του χώρου, δηλαδή τη διάδοση ενός κβαντομηχανικό σφαιρικό κύμα που σχετίζεται με ένα σωματίδιο», σχολιάζει ο καθ. Krzysztof Turzyński, συν-συγγραφέας της εργασίας.
Είναι, όπως εξήγησε ο καθ. Andrzej Dragan, σύμφωνα με την αρχή του Huygens που διατυπώθηκε τον 18ο αιώνα, σύμφωνα με την οποία κάθε σημείο στο οποίο φτάνει ένα κύμα γίνεται η πηγή ενός νέου σφαιρικού κύματος. Αυτή η αρχή εφαρμόστηκε αρχικά μόνο στο κύμα φωτός, αλλά η κβαντομηχανική επέκτεινε αυτήν την αρχή σε όλες τις άλλες μορφές ύλης.
Όπως αποδεικνύουν οι συντάκτες της δημοσίευσης, η συμπερίληψη υπερφωτιστικών παρατηρητών στην περιγραφή απαιτεί τη δημιουργία ενός νέου ορισμού της ταχύτητας και της κινηματικής. «Αυτός ο νέος ορισμός διατηρεί το αξίωμα του Αϊνστάιν για τη σταθερότητα της ταχύτητας του φωτός στο κενό ακόμη και για υπερφωτεινούς παρατηρητές», αποδεικνύουν οι συγγραφείς της εργασίας. «Ως εκ τούτου, η εκτεταμένη ειδική μας σχετικότητα δεν φαίνεται σαν μια ιδιαίτερα υπερβολική ιδέα», προσθέτει ο Ντράγκαν.
Πώς αλλάζει η περιγραφή του κόσμου στον οποίο εισάγουμε τους υπερφωτεινούς παρατηρητές; Αφού ληφθούν υπόψη οι υπερφωτεινές λύσεις, ο κόσμος γίνεται μη ντετερμινιστικός, τα σωματίδια - αντί για ένα κάθε φορά - αρχίζουν να κινούνται κατά μήκος πολλών τροχιών ταυτόχρονα, σύμφωνα με την κβαντική αρχή της υπέρθεσης.
«Για έναν υπερφωτεινό παρατηρητή, το κλασικό σωματίδιο του Νευτώνειου σημείου παύει να έχει νόημα και το πεδίο γίνεται η μόνη ποσότητα που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να περιγράψει τον φυσικό κόσμο», σημειώνει ο Andrzej Dragan. "Μέχρι πρόσφατα πίστευαν γενικά ότι τα αξιώματα της κβαντικής θεωρίας είναι θεμελιώδη και δεν μπορούν να προκύψουν από κάτι πιο βασικό. Σε αυτή την εργασία δείξαμε ότι η αιτιολόγηση της κβαντικής θεωρίας χρησιμοποιώντας εκτεταμένη σχετικότητα, μπορεί φυσικά να γενικευτεί σε 1 + 3 χωροχρόνο και ένα τέτοιο Η επέκταση οδηγεί σε συμπεράσματα που προβάλλονται από την κβαντική θεωρία πεδίου», γράφουν οι συντάκτες της δημοσίευσης.
Όλα τα σωματίδια λοιπόν φαίνεται να έχουν εξαιρετικές ιδιότητες στην εκτεταμένη ειδική σχετικότητα. Λειτουργεί αντίστροφα; Μπορούμε να ανιχνεύσουμε σωματίδια που είναι φυσιολογικά για τους υπερφωτεινούς παρατηρητές, δηλαδή σωματίδια που κινούνται σε σχέση με εμάς με υπέρφωτες ταχύτητες;
«Δεν είναι τόσο απλό», λέει ο καθ. Krzysztof Turzyński. "Η απλή πειραματική ανακάλυψη ενός νέου θεμελιώδους σωματιδίου είναι ένα κατόρθωμα που αξίζει το βραβείο Νόμπελ και είναι εφικτό σε μια μεγάλη ερευνητική ομάδα που χρησιμοποιεί τις πιο πρόσφατες πειραματικές τεχνικές. Ωστόσο, ελπίζουμε να εφαρμόσουμε τα αποτελέσματά μας στην καλύτερη κατανόηση του φαινομένου της αυθόρμητης διάρρηξης της συμμετρίας σχετίζεται με τη μάζα του σωματιδίου Higgs και άλλων σωματιδίων στο Καθιερωμένο Μοντέλο, ειδικά στο πρώιμο σύμπαν».
Ο Andrzej Dragan προσθέτει ότι το κρίσιμο συστατικό οποιουδήποτε μηχανισμού αυθόρμητης διακοπής της συμμετρίας είναι ένα ταχυονικό πεδίο. Φαίνεται ότι τα υπερφωτεινά φαινόμενα μπορεί να παίζουν βασικό ρόλο στον μηχανισμό Higgs.
https://phys.org/news/2022-12-dimension ... etime.html
