Kelajuan cahaya adalah salah satu pemalar fizik sejagat; ia tidak bergantung pada pilihan kerangka rujukan inersia dan menerangkan sifat ruang-masa secara keseluruhan. Kelajuan cahaya dalam vakum ialah 299,792,458 meter sesaat, dan ini adalah kelajuan maksimum pergerakan zarah dan penyebaran interaksi. Inilah yang diajarkan oleh buku fizik sekolah kepada kita. Anda juga boleh ingat bahawa jisim badan tidak tetap dan, apabila kelajuan menghampiri kelajuan cahaya, cenderung kepada infiniti. Inilah sebabnya mengapa foton—zarah tanpa jisim—bergerak pada kelajuan cahaya, manakala ini lebih sukar untuk zarah berjisim.
Walau bagaimanapun, pasukan saintis antarabangsa dari eksperimen OPERA berskala besar, yang terletak berhampiran Rom, bersedia untuk berhujah dengan kebenaran asas.
Dia berjaya mengesan neutrino, yang, seperti yang ditunjukkan oleh eksperimen, bergerak pada kelajuan yang lebih tinggi daripada kelajuan cahaya,
melaporkan perkhidmatan akhbar Pertubuhan Penyelidikan Nuklear Eropah (CERN).
Eksperimen OPERA (Projek Oscillation with Emulsion-tRacking Apparatus) mengkaji zarah paling lengai di Alam Semesta - neutrino. Mereka sangat lengai sehingga boleh terbang merentasi seluruh dunia, bintang dan planet, dan untuk mencapai penghadang besi, saiz penghalang ini mestilah dari Matahari hingga Musytari. Setiap saat, kira-kira 10 14 neutrino yang dipancarkan oleh Matahari melalui badan setiap orang di Bumi. Kebarangkalian bahawa sekurang-kurangnya salah seorang daripada mereka akan terkena tisu manusia sepanjang hayatnya cenderung kepada sifar. Atas sebab ini, neutrino amat sukar untuk dikesan dan dikaji. Makmal yang melakukan ini terletak jauh di bawah pergunungan dan juga di bawah ais Antartika.
OPERA menerima pancaran neutrino daripada CERN, di mana Large Hadron Collider terletak. "Adik lelakinya" - superproton synchrotron (SPS) - menghalakan pancaran terus ke bawah tanah ke arah Rom. Rasuk neutrino yang terhasil melalui ketebalan kerak bumi, dengan itu membersihkan dirinya daripada zarah lain yang disimpan oleh bahan kerak, dan terus ke makmal di Gran Sasso, tersembunyi di bawah 1200 m batu.
Neutrino menempuh laluan bawah tanah sejauh 732 km dalam 2.5 milisaat.
Pengesan projek OPERA, yang terdiri daripada kira-kira 150 ribu elemen dan seberat 1300 tan, "menangkap" neutrino dan mengkajinya. Khususnya, matlamat utama adalah untuk mengkaji apa yang dipanggil ayunan neutrino - peralihan dari satu jenis neutrino ke yang lain.
Keputusan yang menakjubkan tentang melebihi kelajuan cahaya disokong oleh statistik yang serius: makmal di Gran Sasso memerhatikan kira-kira 15 ribu neutrino. Para saintis telah menemuinya
Neutrino bergerak pada kelajuan 20 bahagian sejuta lebih cepat daripada kelajuan cahaya—had kelajuan "tak boleh salah".
Keputusan ini mengejutkan mereka, dan belum ada penjelasan yang dicadangkan. Sememangnya, untuk menyangkal atau mengesahkannya, eksperimen bebas yang dijalankan oleh kumpulan lain pada peralatan lain diperlukan - prinsip "kawalan buta dua kali" ini juga dilaksanakan di CERN Large Hadron Collider. Kerjasama OPERA segera menerbitkan keputusannya untuk membolehkan rakan sekerja di seluruh dunia mengujinya. Penerangan terperinci tentang kerja tersedia di laman web pracetak Arxiv.Org.
Pembentangan rasmi keputusan akan berlangsung hari ini di seminar di CERN pada pukul 18.00 waktu Moscow, akan dijalankan siaran dalam talian.
"Data ini datang sebagai satu kejutan yang lengkap. Selepas berbulan-bulan pengumpulan data, analisis, pembersihan dan semakan silang, kami tidak menemui kemungkinan sumber ralat sistem sama ada dalam algoritma pemprosesan data atau pengesan. Oleh itu, kami menerbitkan keputusan kami, meneruskan kerja kami, dan juga berharap pengukuran bebas daripada kumpulan lain akan membantu memahami sifat pemerhatian ini,” kata ketua eksperimen OPERA Antonio Ereditato dari Universiti Bern, seperti yang dipetik oleh perkhidmatan akhbar CERN.
"Apabila saintis eksperimen menemui hasil yang tidak masuk akal dan tidak dapat mencari artifak yang menerangkannya, mereka beralih kepada rakan sekerja mereka dalam kumpulan lain untuk memulakan kajian yang lebih luas tentang isu itu. Ini adalah tradisi saintifik yang baik, dan kerjasama OPERA kini mengikutinya.
Jika pemerhatian melebihi kelajuan cahaya disahkan, ia boleh mengubah pemahaman kita tentang fizik, tetapi kita mesti memastikan bahawa mereka tidak mempunyai penjelasan lain yang lebih cetek.
Itulah sebabnya eksperimen bebas diperlukan,” kata pengarah saintifik CERN Sergio Bertolucci.
Ukuran OPERA sangat tepat. Oleh itu, jarak dari titik pelancaran neutrino ke titik pendaftaran mereka (lebih daripada 730 km) diketahui dengan ketepatan 20 cm, dan masa penerbangan diukur dengan ketepatan 10 nanosaat.
Percubaan OPERA telah dijalankan sejak 2006. Kira-kira 200 ahli fizik dari 36 institut dan 13 negara, termasuk Rusia, mengambil bahagian di dalamnya.
Kami sering bercakap tentang hakikat itu kelajuan maksimum cahaya di Alam Semesta kita, dan tiada apa yang boleh bergerak lebih pantas daripada kelajuan cahaya dalam vakum. Dan lebih-lebih lagi - kita. Mendekati kelajuan hampir cahaya, objek memperoleh jisim dan tenaga, yang sama ada memusnahkannya atau bercanggah dengan teori relativiti umum Einstein. Katakan kami percaya dengan perkara ini dan mencari penyelesaian (seperti atau kami akan memikirkannya) untuk terbang ke bintang terdekat bukan selama 75,000 tahun, tetapi selama beberapa minggu. Tetapi oleh kerana sebilangan kecil daripada kita mempunyai pendidikan fizik yang lebih tinggi, tidak jelas mengapa mereka berkata di jalanan begitu kelajuan cahaya adalah maksimum, malar dan sama dengan 300,000 km/s?
Terdapat banyak penjelasan yang mudah dan intuitif untuk sebab keadaan menjadi begini, tetapi anda boleh mula membencinya. Carian internet akan membawa anda kepada konsep "jisim relativistik" dan bagaimana ia memerlukan lebih banyak daya untuk memecut objek yang sudah bergerak pada kelajuan tinggi. Ini adalah cara biasa untuk mentafsir alat matematik bagi teori relativiti khas, tetapi ia mengelirukan ramai, dan terutamanya anda, pembaca yang dikasihi. Kerana ramai di antara anda (dan kami juga) merasai fizik yang tinggi, seolah-olah mencelupkan sebelah jari kaki ke dalam air masin sebelum masuk untuk berenang. Akibatnya, ia menjadi lebih kompleks dan kurang cantik daripada yang sebenarnya.
Mari kita bincangkan isu ini dari sudut tafsiran geometri yang konsisten dengan relativiti am. Ia kurang jelas, tetapi sedikit lebih rumit daripada melukis anak panah di atas kertas, jadi ramai daripada anda akan segera memahami teori yang tersembunyi di sebalik abstraksi seperti "daya" dan pembohongan langsung seperti "jisim relativistik".
Mula-mula, mari kita tentukan apa itu arah supaya kita dapat menentukan tempat kita dengan jelas. "Ke bawah" adalah arahnya. Ia ditakrifkan sebagai arah di mana sesuatu jatuh apabila anda melepaskannya. "Naik" adalah arah yang bertentangan dengan "bawah". Ambil kompas dan tentukan arah tambahan: utara, selatan, barat dan timur. Semua arahan ini ditakrifkan oleh orang yang serius sebagai "asas ortonormal (atau ortogon)", tetapi lebih baik jangan memikirkannya sekarang. Mari kita anggap bahawa enam arah ini adalah mutlak, kerana ia akan wujud di mana kita menangani soalan kompleks kita.
Sekarang mari tambah dua lagi arah: ke masa depan dan ke masa lalu. Anda tidak boleh dengan mudah bergerak ke arah ini sendiri, tetapi membayangkannya sepatutnya cukup mudah untuk anda. Masa depan adalah arah di mana hari esok datang; masa lalu adalah arah di mana semalam.
Lapan arah mata utama ini—atas, bawah, utara, selatan, barat, timur, lalu dan masa depan—menggambarkan geometri asas alam semesta. Kita boleh memanggil setiap pasangan arah ini sebagai "dimensi", itulah sebabnya kita hidup dalam Alam Semesta empat dimensi. Istilah lain untuk mentakrifkan pemahaman empat dimensi ini ialah "ruang-masa", tetapi kami akan cuba mengelak daripada menggunakan istilah ini. Ingatlah bahawa dalam konteks kita, "ruang-masa" akan bersamaan dengan konsep "Alam Semesta".
Selamat datang ke pentas. Mari kita lihat pelakonnya.
Duduk di hadapan komputer anda sekarang, anda sedang bergerak. Anda tidak merasakannya. Nampaknya anda sedang berehat. Tetapi ini hanya kerana segala-galanya di sekeliling anda juga bergerak relatif kepada anda. Tidak, jangan fikir kita bercakap tentang Bumi yang mengelilingi Matahari atau Matahari yang bergerak melalui galaksi dan menarik kita bersamanya. Ini, sudah tentu, benar, tetapi bukan itu yang kita bincangkan sekarang. Dengan pergerakan yang kami maksudkan adalah pergerakan ke arah "masa depan".
Bayangkan anda berada di dalam gerabak kereta api dengan tingkap tertutup. Anda tidak dapat melihat jalan dan, katakan, relnya sangat sempurna sehingga anda tidak merasakan sama ada kereta api itu bergerak atau tidak. Oleh itu, hanya duduk di dalam kereta api, anda tidak boleh mengatakan sama ada anda benar-benar dalam perjalanan atau tidak. Lihatlah ke luar dan anda akan menyedari bahawa landskap sedang bergegas. Tetapi tingkap ditutup.
Hanya ada satu cara untuk mengetahui sama ada anda bergerak atau tidak. Hanya duduk dan tunggu. Jika kereta api kekal di stesen, tiada apa yang akan berlaku. Tetapi jika kereta api bergerak, lambat laun anda akan tiba di stesen baru.
Dalam metafora ini, gerabak mewakili segala-galanya yang dapat kita lihat di dunia di sekeliling kita - rumah, kucing Vaska, bintang di langit, dll. "Stesen seterusnya - Esok."
Jika anda duduk tidak bergerak, dan kucing Vaska tidur dengan tenang untuk jam yang diperuntukkan setiap hari, anda tidak akan merasakan pergerakan. Tetapi esok pasti akan datang.
Inilah yang dimaksudkan untuk bergerak ke arah masa depan. Hanya masa yang akan menentukan mana yang benar: pergerakan atau tempat letak kereta.
Semuanya sepatutnya agak mudah untuk anda bayangkan setakat ini. Mungkin sukar untuk memikirkan masa sebagai arah, lebih-lebih lagi diri sendiri sebagai objek yang melalui masa. Tetapi anda akan faham. Sekarang gunakan imaginasi anda.
Bayangkan apabila anda memandu di dalam kereta anda, sesuatu yang mengerikan berlaku: brek gagal. Secara kebetulan yang aneh, pada masa yang sama gas dan kotak gear jem. Anda tidak boleh memecut atau berhenti. Satu-satunya perkara yang anda ada ialah stereng. Anda boleh menukar arah pergerakan, tetapi bukan kelajuannya.
Sudah tentu, perkara pertama yang anda akan lakukan ialah cuba memandu ke dalam belukar lembut dan entah bagaimana berhati-hati menghentikan kereta. Tetapi jangan gunakan teknik ini buat masa ini. Mari kita hanya fokus pada spesifikasi kereta anda yang rosak: anda boleh menukar arah, tetapi bukan kelajuan.
Inilah cara kita bergerak melalui Alam Semesta. Anda mempunyai stereng, tetapi tiada pedal. Semasa anda duduk dan membaca artikel ini, anda sedang menuju ke arah masa depan yang cerah pada kelajuan tertinggi. Dan apabila anda bangun untuk membuat teh sendiri, anda menukar arah pergerakan dalam ruang-masa, tetapi bukan kelajuannya. Jika anda bergerak dengan cepat melalui ruang, masa akan mengalir sedikit perlahan.
Ia mudah dibayangkan dengan melukis beberapa kapak di atas kertas. Paksi yang akan naik dan turun adalah paksi masa, naik bermakna ke masa hadapan. Paksi mendatar mewakili ruang. Kita hanya boleh melukis satu dimensi ruang kerana sekeping kertas adalah dua dimensi, tetapi mari kita bayangkan bahawa konsep ini digunakan untuk ketiga-tiga dimensi ruang.
Lukiskan anak panah dari asal paksi koordinat, tempat ia bertumpu, dan halakan ke atas sepanjang paksi menegak. Tidak kira berapa lama, hanya perlu diingat bahawa ia hanya akan datang dalam satu panjang. Anak panah ini, yang kini menunjuk ke masa depan, mewakili kuantiti yang dipanggil oleh ahli fizik "empat kelajuan." Ini adalah kelajuan pergerakan anda melalui ruang-masa. Sekarang anda berada dalam keadaan pegun, jadi anak panah hanya menghala ke masa hadapan.
Jika anda ingin bergerak melalui ruang - ke kanan sepanjang paksi koordinat - anda perlu menukar empat kelajuan anda dan memasukkan komponen mendatar. Ternyata anda perlu memusingkan anak panah. Tetapi sebaik sahaja anda melakukan ini, anda akan melihat bahawa anak panah tidak lagi menghala ke atas, ke masa hadapan, dengan yakin seperti dahulu. Anda kini bergerak melalui ruang, tetapi anda terpaksa mengorbankan pergerakan masa depan kerana jarum empat kelajuan hanya boleh berputar, tetapi tidak pernah meregang atau mengecut.
Di sinilah bermulanya kesan "dilation masa" yang terkenal, yang dibincangkan oleh semua orang walaupun sedikit mengetahui teori relativiti khas. Jika anda bergerak melalui ruang, anda tidak bergerak melalui masa secepat yang anda boleh jika anda duduk diam. Jam tangan anda akan mengira masa dengan lebih perlahan daripada jam tangan seseorang yang tidak bergerak.
Dan sekarang kita sampai kepada penyelesaian kepada persoalan mengapa frasa "lebih cepat daripada cahaya" tidak mempunyai makna di alam semesta kita. Lihat apa yang berlaku jika anda mahu bergerak melalui ruang secepat mungkin. Anda memusingkan jarum empat kelajuan sehingga ia menghala ke sepanjang paksi mendatar. Kami ingat bahawa anak panah tidak boleh meregang. Ia hanya boleh berputar. Jadi, anda telah meningkatkan kelajuan di angkasa sebanyak mungkin. Tetapi ia menjadi mustahil untuk bergerak lebih cepat. Tiada tempat untuk memusingkan anak panah, jika tidak, ia akan menjadi "lebih lurus daripada lurus" atau "mendatar daripada mendatar." Inilah konsep yang kita samakan dengan "lebih cepat daripada cahaya." Adalah mustahil untuk memberi makan kepada orang ramai dengan tiga ikan dan tujuh keping roti.
Inilah sebabnya mengapa tiada di alam semesta kita boleh bergerak lebih cepat daripada cahaya. Kerana frasa "lebih cepat daripada cahaya" di alam semesta kita adalah bersamaan dengan frasa "lebih lurus daripada lurus" atau "mendatar daripada mendatar."
Ya, anda masih mempunyai beberapa soalan. Mengapa vektor empat kelajuan hanya boleh berputar tetapi tidak meregang? Terdapat jawapan kepada soalan ini, tetapi ia berkaitan dengan invarian kelajuan cahaya, dan kami akan meninggalkannya untuk kemudian. Dan jika anda hanya percaya ini, anda akan kurang mendapat maklumat mengenai perkara ini berbanding ahli fizik paling cemerlang yang pernah berjalan di planet ini.
Skeptik mungkin mempersoalkan mengapa kita menggunakan model ringkas bagi geometri ruang apabila bercakap tentang putaran dan bulatan Euclidean. Dalam dunia nyata, geometri ruang masa mematuhi geometri Minkowski, dan putaran adalah hiperbolik. Tetapi versi ringkas penjelasan mempunyai hak untuk hidup.
Serta penjelasan mudah untuk ini, .
Seperti yang anda ketahui, foton, zarah cahaya yang membentuk cahaya, bergerak pada kelajuan cahaya. Teori relativiti khas akan membantu kita dalam perkara ini.
Dalam filem fiksyen sains, kapal angkasa antara bintang hampir selalu terbang pada kelajuan cahaya. Ini biasanya apa yang penulis fiksyen sains panggil hyperspeed. Kedua-dua penulis dan pengarah filem menggambarkan dan menunjukkannya kepada kami menggunakan teknik artistik yang hampir sama. Selalunya, agar kapal membuat sentakan pantas, wira menarik atau menekan butang pada elemen kawalan, dan kenderaan itu memecut serta-merta, memecut hampir ke kelajuan cahaya dengan dentuman yang memekakkan telinga. Bintang-bintang yang dilihat penonton di atas kapal mula-mula berkelip, dan kemudian meregang sepenuhnya ke dalam garisan. Tetapi adakah ini yang sebenarnya kelihatan seperti bintang melalui tingkap kapal angkasa pada kelajuan tinggi? Penyelidik mengatakan tidak. Pada hakikatnya, penumpang kapal itu hanya akan melihat cakera terang dan bukannya bintang yang terbentang dalam satu barisan.
Jika objek bergerak hampir pada kelajuan cahaya, ia mungkin melihat kesan Doppler dalam tindakan. Dalam fizik, ini adalah nama untuk perubahan frekuensi dan panjang gelombang disebabkan oleh pergerakan pantas penerima. Kekerapan cahaya dari bintang yang berkelip di hadapan penonton dari kapal akan meningkat dengan begitu banyak sehingga ia akan beralih dari julat yang boleh dilihat ke bahagian sinar-X spektrum. Bintang kelihatan hilang! Pada masa yang sama, panjang sinaran elektromagnet relik yang tinggal selepas Big Bang akan berkurangan. Sinaran latar belakang akan kelihatan dan kelihatan sebagai cakera terang, pudar di tepi.
Tetapi bagaimana rupa dunia dari sisi objek yang akan mencapai kelajuan cahaya? Seperti yang diketahui, foton, zarah cahaya dari mana ia terdiri, bergerak pada kelajuan sedemikian. Teori relativiti khas akan membantu kita dalam perkara ini. Menurutnya, apabila objek bergerak pada kelajuan cahaya untuk sebarang tempoh masa, masa yang dihabiskan untuk pergerakan objek ini menjadi sama dengan sifar. Secara ringkas, jika anda bergerak pada kelajuan cahaya, maka adalah mustahil untuk melakukan apa-apa tindakan, seperti memerhati, melihat, melihat, dan sebagainya. Objek yang bergerak pada kelajuan cahaya sebenarnya tidak akan melihat apa-apa.
Foton sentiasa bergerak pada kelajuan cahaya. Mereka tidak membuang masa memecut dan membrek, jadi sepanjang hayat mereka kekal sifar masa untuk mereka. Jika kita adalah foton, maka detik kelahiran dan kematian kita akan bertepatan, iaitu, kita tidak akan menyedari bahawa dunia itu wujud sama sekali. Perlu diingat bahawa jika objek memecut ke kelajuan cahaya, maka kelajuannya dalam semua sistem rujukan menjadi sama dengan kelajuan cahaya. Ini adalah fizik foto. Menggunakan teori relativiti khas, kita boleh membuat kesimpulan bahawa untuk objek yang bergerak pada kelajuan cahaya, seluruh dunia di sekeliling akan kelihatan tidak terhingga rata, dan semua peristiwa yang berlaku di dalamnya akan berlaku pada satu masa.
Pada September 2011, ahli fizik Antonio Ereditato mengejutkan dunia. Kenyataannya boleh merevolusikan pemahaman kita tentang alam semesta. Jika data yang dikumpul oleh 160 saintis Projek OPERA adalah betul, perkara yang luar biasa itu diperhatikan. Zarah - dalam kes ini neutrino - bergerak lebih cepat daripada cahaya. Menurut teori relativiti Einstein, ini adalah mustahil. Dan akibat daripada pemerhatian sedemikian akan menjadi luar biasa. Asas fizik mungkin perlu dipertimbangkan semula.
Walaupun Ereditato berkata dia dan pasukannya "sangat yakin" dengan keputusan mereka, mereka tidak mengatakan bahawa data itu benar-benar tepat. Sebaliknya, mereka meminta saintis lain untuk membantu mereka memikirkan apa yang sedang berlaku.
Akhirnya, ternyata keputusan OPERA adalah salah. Disebabkan kabel yang disambungkan dengan buruk, terdapat masalah penyegerakan dan isyarat daripada satelit GPS tidak tepat. Terdapat kelewatan yang tidak dijangka dalam isyarat. Hasilnya, pengukuran masa yang diambil neutrino untuk menempuh jarak tertentu menunjukkan 73 nanosaat tambahan: nampaknya neutrino bergerak lebih pantas daripada cahaya.
Walaupun berbulan-bulan ujian berhati-hati sebelum eksperimen dan menyemak semula data selepas itu, saintis benar-benar salah. Ereditato meletak jawatan walaupun terdapat komen ramai bahawa ralat sedemikian selalu berlaku kerana kerumitan pemecut zarah yang melampau.
Mengapakah cadangan - hanya cadangan - bahawa sesuatu boleh bergerak lebih laju daripada cahaya menyebabkan kekecohan sedemikian? Sejauh manakah kita yakin bahawa tiada apa yang dapat mengatasi halangan ini?
Mari kita lihat soalan kedua ini dahulu. Kelajuan cahaya dalam vakum ialah 299,792.458 kilometer sesaat - untuk kemudahan, nombor ini dibundarkan kepada 300,000 kilometer sesaat. Ia agak pantas. Matahari berada 150 juta kilometer dari Bumi, dan cahayanya sampai ke Bumi hanya dalam lapan minit dan dua puluh saat.
Bolehkah mana-mana ciptaan kita bersaing dalam perlumbaan melawan cahaya? Salah satu objek buatan manusia terpantas pernah dibina, siasatan angkasa lepas New Horizons melepasi Pluto dan Charon pada Julai 2015. Ia mencapai kelajuan berbanding Bumi 16 km/s. Kurang daripada 300,000 km/s.
Walau bagaimanapun, kami mempunyai zarah-zarah kecil yang bergerak agak cepat. Pada awal 1960-an, William Bertozzi di MIT bereksperimen dengan mempercepatkan elektron ke kelajuan yang lebih tinggi.
Oleh kerana elektron mempunyai cas negatif, ia boleh dipercepatkan—lebih tepat, ditolak—dengan menggunakan cas negatif yang sama pada bahan. Lebih banyak tenaga digunakan, lebih cepat elektron memecut.
Seseorang akan berfikir bahawa seseorang hanya perlu meningkatkan tenaga yang digunakan untuk mencapai kelajuan 300,000 km/s. Tetapi ternyata elektron tidak boleh bergerak secepat itu. Eksperimen Bertozzi menunjukkan bahawa menggunakan lebih banyak tenaga tidak membawa kepada peningkatan berkadar terus dalam kelajuan elektron.
Sebaliknya, sejumlah besar tenaga tambahan terpaksa digunakan untuk mengubah kelajuan elektron walaupun sedikit. Dia datang lebih dekat dan lebih dekat dengan kelajuan cahaya, tetapi tidak pernah mencapainya.
Bayangkan bergerak ke arah pintu dengan langkah kecil, setiap langkah meliputi separuh jarak dari kedudukan semasa anda ke pintu. Tegasnya, anda tidak akan sampai ke pintu, kerana selepas setiap langkah yang anda ambil, anda masih mempunyai jarak untuk ditempuhi. Bertozzi menghadapi masalah yang hampir sama semasa berurusan dengan elektronnya.
Tetapi cahaya terdiri daripada zarah yang dipanggil foton. Mengapa zarah-zarah ini boleh bergerak pada kelajuan cahaya, tetapi elektron tidak boleh?
"Apabila objek bergerak lebih pantas dan lebih pantas, ia menjadi lebih berat - semakin berat ia, semakin sukar untuk mereka memecut, jadi anda tidak pernah mencapai kelajuan cahaya," kata Roger Rassoul, seorang ahli fizik di Universiti Melbourne di Australia. “Sebuah foton tidak mempunyai jisim. Jika ia mempunyai jisim, ia tidak boleh bergerak pada kelajuan cahaya."
Foton adalah istimewa. Bukan sahaja mereka tidak mempunyai jisim, yang memberikan mereka kebebasan pergerakan sepenuhnya dalam ruang hampa, tetapi mereka juga tidak perlu memecut. Tenaga semula jadi yang mereka miliki bergerak dalam gelombang sama seperti mereka, jadi apabila ia dicipta mereka sudah mempunyai kelajuan maksimum. Dalam beberapa cara, lebih mudah untuk memikirkan cahaya sebagai tenaga dan bukannya sebagai aliran zarah, walaupun sebenarnya cahaya adalah kedua-duanya.
Walau bagaimanapun, cahaya bergerak jauh lebih perlahan daripada yang kita jangkakan. Walaupun ahli teknologi internet suka bercakap tentang komunikasi yang berjalan pada "kelajuan cahaya" dalam gentian optik, cahaya bergerak 40% lebih perlahan dalam gentian optik kaca berbanding dalam vakum.
Pada hakikatnya, foton bergerak pada kelajuan 300,000 km/s, tetapi menghadapi sejumlah gangguan yang disebabkan oleh foton lain yang dipancarkan oleh atom kaca semasa gelombang cahaya utama melaluinya. Ini mungkin tidak mudah untuk difahami, tetapi sekurang-kurangnya kita mencuba.
Dengan cara yang sama, dalam rangka eksperimen khas dengan foton individu, adalah mungkin untuk memperlahankannya dengan agak mengagumkan. Tetapi untuk kebanyakan kes, 300,000 adalah lebih kurang tepat. Terdapat mata khas, tetapi sebelum kita menyentuhnya, mari kita sentuh soalan kita yang lain. Mengapakah sangat penting bahawa peraturan kelajuan cahaya dipatuhi dengan ketat?
Jawapannya dikaitkan dengan orang bernama , seperti yang sering berlaku dalam fizik. Teori relativiti khasnya meneroka banyak implikasi had laju sejagatnya. Salah satu elemen terpenting dalam teori ini ialah idea bahawa kelajuan cahaya adalah malar. Tidak kira di mana anda berada atau seberapa pantas anda bergerak, cahaya sentiasa bergerak pada kelajuan yang sama.
Tetapi ini menimbulkan beberapa masalah konseptual.
Bayangkan cahaya yang jatuh dari lampu suluh ke cermin di siling kapal angkasa yang tidak bergerak. Lampu naik, memantul dari cermin dan jatuh ke lantai kapal angkasa. Katakan dia menempuh jarak 10 meter.
Sekarang bayangkan bahawa kapal angkasa ini mula bergerak pada kelajuan yang sangat besar beribu-ribu kilometer sesaat. Apabila anda menghidupkan lampu suluh, lampu berkelakuan seperti sebelumnya: ia bersinar ke atas, mengenai cermin dan dipantulkan ke lantai. Tetapi untuk melakukan ini, cahaya perlu menempuh jarak pepenjuru, bukan menegak. Lagipun, cermin kini bergerak pantas bersama-sama dengan kapal angkasa.
Sehubungan itu, jarak yang dilalui cahaya bertambah. Katakan 5 meter. Itu ternyata 15 meter secara keseluruhan, bukan 10.
Dan walaupun ini, walaupun jarak telah meningkat, teori Einstein mendakwa bahawa cahaya masih akan bergerak pada kelajuan yang sama. Oleh kerana kelajuan adalah jarak dibahagikan dengan masa, kerana kelajuan kekal sama dan jarak bertambah, masa juga mesti meningkat. Ya, masa itu sendiri mesti meregangkan. Dan walaupun ini terdengar aneh, ia telah disahkan secara eksperimen.
Fenomena ini dipanggil dilatasi masa. Masa bergerak lebih perlahan bagi orang yang mengembara dengan kenderaan yang bergerak laju berbanding mereka yang tidak bergerak.
Sebagai contoh, masa bergerak 0.007 saat lebih perlahan untuk angkasawan di Stesen Angkasa Antarabangsa, yang bergerak pada kelajuan 7.66 km/s berbanding Bumi, berbanding dengan manusia di planet ini. Lebih menarik lagi ialah keadaan dengan zarah seperti elektron yang disebutkan di atas, yang boleh bergerak hampir dengan kelajuan cahaya. Dalam kes zarah ini, tahap nyahpecutan akan menjadi sangat besar.
Stephen Kolthammer, seorang ahli fizik eksperimen di Universiti Oxford di UK, menunjukkan contoh zarah yang dipanggil muon.
Muon tidak stabil: ia cepat mereput menjadi zarah yang lebih ringkas. Begitu cepat sehinggakan kebanyakan muon yang meninggalkan Matahari akan mereput pada masa mereka sampai ke Bumi. Tetapi pada hakikatnya, muon tiba di Bumi dari Matahari dalam jumlah yang sangat besar. Ahli fizik telah lama cuba memahami mengapa.
"Jawapan kepada misteri ini ialah muon dijana dengan tenaga sedemikian rupa sehingga mereka bergerak hampir dengan kelajuan cahaya," kata Kolthammer. "Deria masa mereka, boleh dikatakan, jam dalaman mereka perlahan."
Muon "kekal hidup" lebih lama daripada jangkaan berbanding kita, terima kasih kepada perubahan masa yang sebenar dan semula jadi. Apabila objek bergerak pantas berbanding objek lain, panjangnya juga berkurangan dan mengecut. Akibat ini, pelebaran masa dan pengurangan panjang, adalah contoh bagaimana ruang masa berubah bergantung pada pergerakan benda - saya, anda atau kapal angkasa - yang mempunyai jisim.
Apa yang penting, seperti kata Einstein, cahaya tidak terjejas kerana ia tidak mempunyai jisim. Itulah sebabnya prinsip ini berjalan seiring. Jika benda boleh bergerak lebih laju daripada cahaya, mereka akan mematuhi undang-undang asas yang menerangkan cara alam semesta berfungsi. Ini adalah prinsip utama. Sekarang kita boleh bercakap tentang beberapa pengecualian dan pengecualian.
Di satu pihak, walaupun kita tidak melihat apa-apa yang berjalan lebih laju daripada cahaya, itu tidak bermakna bahawa had laju ini secara teorinya tidak boleh dikalahkan dalam keadaan yang sangat spesifik. Sebagai contoh, ambil pengembangan Alam Semesta itu sendiri. Galaksi di Alam Semesta bergerak menjauhi satu sama lain pada kelajuan yang jauh melebihi kelajuan cahaya.
Satu lagi situasi menarik berkenaan zarah yang berkongsi sifat yang sama pada masa yang sama, tidak kira berapa jauh jaraknya. Ini adalah apa yang dipanggil "keterikatan kuantum." Foton akan berputar ke atas dan ke bawah, memilih secara rawak antara dua keadaan yang mungkin, tetapi pilihan arah putaran akan betul-betul dicerminkan dalam foton lain di tempat lain jika ia terjerat.
Dua saintis, masing-masing mengkaji foton mereka sendiri, akan mendapat hasil yang sama pada masa yang sama, lebih cepat daripada kelajuan cahaya yang dibenarkan.
Walau bagaimanapun, dalam kedua-dua contoh ini, adalah penting untuk ambil perhatian bahawa tiada maklumat bergerak lebih cepat daripada kelajuan cahaya antara dua objek. Kita boleh mengira pengembangan Alam Semesta, tetapi kita tidak boleh memerhati objek lebih cepat daripada cahaya di dalamnya: mereka telah hilang dari pandangan.
Bagi dua saintis dengan foton mereka, walaupun mereka boleh mendapatkan satu hasil pada masa yang sama, mereka tidak boleh membiarkan satu sama lain mengetahuinya lebih cepat daripada cahaya bergerak di antara mereka.
"Ini tidak menimbulkan sebarang masalah kepada kami, kerana jika anda boleh menghantar isyarat lebih cepat daripada cahaya, anda akan mendapat paradoks pelik yang mana maklumat boleh kembali ke masa lalu," kata Kolthammer.
Terdapat satu lagi cara yang mungkin untuk membuat perjalanan yang lebih pantas daripada cahaya mungkin secara teknikal: keretakan dalam ruang masa yang membolehkan pengembara melarikan diri daripada peraturan perjalanan biasa.
Gerald Cleaver dari Universiti Baylor di Texas percaya bahawa suatu hari nanti kita akan dapat membina kapal angkasa yang bergerak lebih pantas daripada cahaya. Yang bergerak melalui lubang cacing. Lubang cacing ialah gelung dalam ruang-masa yang sesuai dengan sempurna ke dalam teori Einshein. Mereka boleh membenarkan seorang angkasawan melompat dari satu hujung alam semesta ke hujung yang lain melalui anomali dalam ruang masa, beberapa bentuk pintasan kosmik.
Objek yang bergerak melalui lubang cacing tidak akan melebihi kelajuan cahaya, tetapi secara teorinya boleh sampai ke destinasinya lebih cepat daripada cahaya yang mengambil laluan "biasa". Tetapi lubang cacing mungkin tidak dapat diakses sepenuhnya untuk perjalanan angkasa lepas. Bolehkah ada cara lain untuk secara aktif meledingkan ruang masa untuk bergerak lebih pantas daripada 300,000 km/s berbanding orang lain?
Cleaver juga meneroka idea "enjin Alcubierre" pada tahun 1994. Ia menerangkan situasi di mana ruang masa menguncup di hadapan kapal angkasa, menolaknya ke hadapan, dan mengembang di belakangnya, juga menolaknya ke hadapan. "Tetapi kemudian," kata Cleaver, "masalah timbul: bagaimana untuk melakukannya dan berapa banyak tenaga yang diperlukan."
Pada tahun 2008, dia dan pelajar siswazahnya Richard Obouzi mengira berapa banyak tenaga yang diperlukan.
"Kami membayangkan sebuah kapal 10m x 10m x 10m - 1000 meter padu - dan mengira bahawa jumlah tenaga yang diperlukan untuk memulakan proses itu akan bersamaan dengan jisim seluruh Musytari."
Selepas ini, tenaga mesti sentiasa "ditambah" supaya proses itu tidak berakhir. Tiada siapa yang tahu sama ada ini akan menjadi mungkin, atau bagaimana rupa teknologi yang diperlukan. "Saya tidak mahu dipetik selama berabad-abad seolah-olah saya meramalkan sesuatu yang tidak akan berlaku," kata Cleaver, "tetapi saya tidak melihat sebarang penyelesaian lagi."
Jadi, perjalanan lebih pantas daripada kelajuan cahaya kekal sebagai fiksyen sains pada masa ini. Buat masa ini, satu-satunya cara adalah dengan terjun ke dalam animasi yang digantung secara mendalam. Namun ia tidak semuanya buruk. Selalunya kami bercakap tentang cahaya yang boleh dilihat. Tetapi pada hakikatnya, cahaya adalah lebih daripada itu. Daripada gelombang radio dan gelombang mikro kepada cahaya yang boleh dilihat, sinaran ultraungu, sinar-X dan sinar gamma yang dipancarkan oleh atom semasa ia mereput, sinaran yang indah ini semuanya diperbuat daripada perkara yang sama: foton.
Perbezaannya adalah dalam tenaga, dan oleh itu dalam panjang gelombang. Bersama-sama, sinar ini membentuk spektrum elektromagnet. Fakta bahawa gelombang radio, sebagai contoh, bergerak pada kelajuan cahaya adalah sangat berguna untuk komunikasi.
Dalam penyelidikannya, Kolthammer mencipta litar yang menggunakan foton untuk menghantar isyarat dari satu bahagian litar ke bahagian lain, jadi dia layak untuk mengulas tentang kegunaan kelajuan cahaya yang luar biasa.
"Hakikat bahawa kami membina infrastruktur Internet, contohnya, dan radio sebelum itu, berdasarkan cahaya, mempunyai kaitan dengan kemudahan yang kami boleh menghantarnya," katanya. Dan dia menambah bahawa cahaya bertindak sebagai daya komunikasi Alam Semesta. Apabila elektron dalam telefon bimbit mula bergegar, foton dibebaskan dan menyebabkan elektron dalam telefon bimbit lain turut bergegar. Ini adalah bagaimana panggilan telefon dilahirkan. Gegaran elektron di Matahari juga memancarkan foton - dalam kuantiti yang banyak - yang, sudah tentu, membentuk cahaya, memberikan kehidupan di Bumi haba dan, ahem, cahaya.
Cahaya adalah bahasa universal Alam Semesta. Kelajuannya - 299,792.458 km/s - kekal malar. Sementara itu, ruang dan masa boleh ditempa. Mungkin kita harus berfikir bukan tentang bagaimana untuk bergerak lebih cepat daripada cahaya, tetapi bagaimana untuk bergerak lebih cepat melalui ruang ini dan kali ini? Pergi ke akar, boleh dikatakan?
Tetapi ternyata ia mungkin; Sekarang mereka percaya bahawa kita tidak akan dapat mengembara lebih cepat daripada cahaya...” Tetapi sebenarnya tidak benar bahawa sesiapa pernah percaya bahawa perjalanan lebih cepat daripada bunyi adalah mustahil Lama sebelum pesawat supersonik muncul, sudah diketahui bahawa peluru itu terbang lebih cepat daripada bunyi Pada hakikatnya, kami bercakap tentang perkara yang mustahil. terkawal penerbangan supersonik, dan itulah kesilapannya. Pergerakan SS adalah perkara yang sama sekali berbeza. Sejak awal lagi, adalah jelas bahawa penerbangan supersonik dihalang oleh masalah teknikal yang hanya perlu diselesaikan. Tetapi adalah tidak jelas sama ada masalah yang menghalang pergerakan SS boleh diselesaikan. Teori relativiti mempunyai banyak perkara untuk dikatakan mengenai perkara ini. Sekiranya perjalanan SS atau penghantaran isyarat mungkin, maka kausalitas akan dilanggar, dan kesimpulan yang benar-benar luar biasa akan mengikuti dari ini.
Mula-mula kita akan membincangkan kes-kes mudah gerakan CC. Kami menyebutnya bukan kerana ia menarik, tetapi kerana ia muncul berulang kali dalam perbincangan mengenai pergerakan SS dan oleh itu perlu ditangani.
Kemudian kita akan membincangkan perkara yang kita anggap kes sukar pergerakan atau komunikasi STS dan mempertimbangkan beberapa hujah terhadapnya. Akhirnya, kita akan melihat andaian yang paling serius mengenai pergerakan SS sebenar.
Pergerakan SS mudah
1. Fenomena sinaran Cherenkov Satu cara untuk bergerak lebih cepat daripada cahaya adalah dengan memperlahankan cahaya itu sendiri terlebih dahulu! :-) Dalam vakum, cahaya bergerak dengan laju, dan kuantiti ini ialah pemalar sejagat (lihat soalan Adakah kelajuan pemalar cahaya), dan dalam medium yang lebih tumpat seperti air atau kaca ia perlahan kepada kelajuan c/n, Di mana n ialah indeks biasan medium (1.0003 untuk udara; 1.4 untuk air). Oleh itu, zarah boleh bergerak lebih cepat di dalam air atau udara daripada cahaya bergerak ke sana. Akibatnya, sinaran Vavilov-Cherenkov berlaku (lihat soalan).
Tetapi apabila kita bercakap tentang gerakan SS, kita, sudah tentu, bermakna melebihi kelajuan cahaya dalam vakum Satu cara untuk bergerak lebih cepat daripada cahaya adalah dengan memperlahankan cahaya itu sendiri terlebih dahulu! :-) Dalam vakum, cahaya bergerak dengan laju(299,792,458 m/s). Oleh itu, fenomena Cherenkov tidak boleh dianggap sebagai contoh pergerakan SS.
2. Daripada pihak ketiga
Jika roket A terbang menjauhi saya dengan laju 0.6c ke barat, dan yang lain B- dari saya dengan laju 0.6c ke timur, maka jumlah jarak antara A Dan B dalam rangka rujukan saya meningkat dengan kelajuan 1.2c. Oleh itu, halaju relatif ketara yang lebih besar daripada c boleh diperhatikan "dari sisi ketiga."
Walau bagaimanapun, kelajuan sedemikian bukanlah seperti yang biasa kita fahami dengan kelajuan relatif. Kelajuan roket sebenar A berbanding dengan roket B- ini adalah kadar pertambahan jarak antara roket yang diperhatikan oleh pemerhati dalam roket B. Dua halaju mesti ditambah menggunakan formula relativistik untuk menambah halaju (lihat soalan Bagaimana untuk menambah halaju dalam relativiti separa). Dalam kes ini, kelajuan relatif adalah lebih kurang 0.88c, iaitu, bukan superluminal.
3. Bayang-bayang dan arnab
Fikirkan sejauh mana bayang boleh bergerak? Jika anda mencipta bayang-bayang di dinding yang jauh dengan jari anda dari lampu berdekatan, dan kemudian menggerakkan jari anda, bayang-bayang itu bergerak lebih pantas daripada jari anda. Jika jari bergerak selari dengan dinding, maka kelajuan bayang-bayang akan menjadi D/d kali kelajuan jari, di mana d- jarak dari jari ke lampu, dan D- jarak dari lampu ke dinding. Dan anda boleh mendapatkan kelajuan yang lebih besar jika dinding terletak pada sudut. Jika dinding terletak sangat jauh, maka pergerakan bayang-bayang akan ketinggalan di belakang pergerakan jari, kerana cahaya masih perlu mencapai dari jari ke dinding, tetapi kelajuan bayang-bayang akan tetap sama. bilangan kali lebih besar. Maksudnya, kelajuan bayang-bayang tidak dihadkan oleh kelajuan cahaya.
Selain bayang-bayang, arnab juga boleh bergerak lebih pantas daripada cahaya, contohnya, bintik daripada pancaran laser yang ditujukan kepada Bulan. Mengetahui bahawa jarak ke Bulan ialah 385,000 km, cuba kira kelajuan arnab dengan menggerakkan laser sedikit. Anda juga boleh memikirkan tentang ombak laut yang melanda pantai secara serong. Seberapa pantas titik di mana gelombang pecah boleh bergerak?
Perkara yang sama boleh berlaku dalam alam semula jadi. Sebagai contoh, pancaran cahaya dari pulsar boleh menyisir awan debu. Denyar terang mencipta cengkerang cahaya atau sinaran lain yang mengembang. Apabila ia melintasi permukaan, ia mencipta cincin cahaya yang tumbuh lebih cepat daripada kelajuan cahaya. Secara semula jadi, ini berlaku apabila nadi elektromagnet daripada kilat mencapai lapisan atas atmosfera.
Ini semua adalah contoh benda yang bergerak lebih pantas daripada cahaya, tetapi yang bukan badan fizikal. Menggunakan bayang atau arnab tidak boleh menyampaikan mesej SS, jadi komunikasi yang lebih pantas daripada cahaya tidak berfungsi. Dan sekali lagi, ini nampaknya bukan apa yang kita mahu fahami oleh pergerakan SS, walaupun menjadi jelas betapa sukarnya untuk menentukan apa sebenarnya yang kita perlukan (lihat soalan gunting FTL).
4. Pepejal
Jika anda mengambil kayu keras yang panjang dan menolak satu hujung, adakah hujung yang satu lagi bergerak masuk serta-merta atau tidak? Adakah mungkin untuk menjalankan penghantaran mesej CC dengan cara ini?
Ya betul akan boleh dilakukan sekiranya pepejal tersebut wujud. Pada hakikatnya, pengaruh pukulan pada hujung kayu merebak di sepanjangnya pada kelajuan bunyi dalam bahan tertentu, dan kelajuan bunyi bergantung pada keanjalan dan ketumpatan bahan. Relativiti mengenakan had mutlak pada kekerasan yang mungkin bagi mana-mana jasad supaya kelajuan bunyi di dalamnya tidak boleh melebihi Satu cara untuk bergerak lebih cepat daripada cahaya adalah dengan memperlahankan cahaya itu sendiri terlebih dahulu! :-) Dalam vakum, cahaya bergerak dengan laju.
Perkara yang sama berlaku jika anda berada dalam medan tarikan, dan mula-mula pegang tali atau tiang secara menegak di hujung atas, dan kemudian lepaskannya. Titik yang anda lepaskan akan mula bergerak serta-merta, dan hujung bawah tidak akan dapat mula jatuh sehingga pengaruh pelepasan mencapainya pada kelajuan bunyi.
Sukar untuk merumuskan teori umum bahan elastik dalam kerangka relativiti, tetapi idea asas boleh ditunjukkan menggunakan contoh mekanik Newtonian. Persamaan untuk gerakan longitudinal jasad kenyal ideal boleh didapati daripada hukum Hooke. Dalam pembolehubah jisim per unit panjang hlm dan modulus keanjalan Young Y, anjakan membujur X memenuhi persamaan gelombang.
Larutan gelombang satah bergerak mengikut kelajuan bunyi s, dan s 2 = Y/p. Persamaan ini tidak membayangkan kemungkinan pengaruh kausal merebak lebih cepat s. Oleh itu, relativiti mengenakan had teori pada magnitud keanjalan: Y < PC 2. Dalam amalan, tiada bahan yang hampir dengannya. Dengan cara ini, walaupun kelajuan bunyi dalam bahan adalah hampir Satu cara untuk bergerak lebih cepat daripada cahaya adalah dengan memperlahankan cahaya itu sendiri terlebih dahulu! :-) Dalam vakum, cahaya bergerak dengan laju, jirim itu sendiri tidak sama sekali diwajibkan untuk bergerak pada kelajuan relativistik.
Tetapi bagaimana kita tahu bahawa, pada dasarnya, tidak boleh ada bahan yang mengatasi had ini? Jawapannya ialah semua jirim terdiri daripada zarah, interaksi antara yang mematuhi model piawai zarah asas, dan dalam model ini tiada interaksi boleh merambat lebih cepat daripada cahaya (lihat di bawah tentang teori medan kuantum).
5. Kelajuan fasa
Lihat persamaan gelombang ini:
Ia mempunyai penyelesaian dalam bentuk:
Penyelesaian ini ialah gelombang sinusoidal yang bergerak dengan laju
Tetapi ini lebih cepat daripada cahaya, yang bermaksud kita mempunyai persamaan medan tachyon di tangan kita? Tidak, ini hanyalah persamaan relativistik biasa bagi zarah skalar besar! Paradoks akan diselesaikan jika kita memahami perbezaan antara kelajuan ini, juga dipanggil kelajuan fasa vph daripada kelajuan lain yang dipanggil kelajuan kumpulan v gr
yang diberikan oleh formula, Satu cara untuk bergerak lebih cepat daripada cahaya adalah dengan memperlahankan cahaya itu sendiri terlebih dahulu! :-) Dalam vakum, cahaya bergerak dengan laju Jika larutan gelombang mempunyai sebaran frekuensi, maka ia akan berbentuk paket gelombang yang bergerak dengan kelajuan kumpulan tidak melebihi
. Hanya puncak gelombang bergerak dengan halaju fasa.
Adalah mungkin untuk menghantar maklumat menggunakan gelombang sedemikian hanya pada kelajuan kumpulan, jadi kelajuan fasa memberi kita satu lagi contoh kelajuan superluminal, yang tidak boleh membawa maklumat. Satu cara untuk bergerak lebih cepat daripada cahaya adalah dengan memperlahankan cahaya itu sendiri terlebih dahulu! :-) Dalam vakum, cahaya bergerak dengan laju 7. Roket relativistik Satu cara untuk bergerak lebih cepat daripada cahaya adalah dengan memperlahankan cahaya itu sendiri terlebih dahulu! :-) Dalam vakum, cahaya bergerak dengan laju Pengawal di Bumi memantau kapal angkasa terbang pada kelajuan 0.8 Satu cara untuk bergerak lebih cepat daripada cahaya adalah dengan memperlahankan cahaya itu sendiri terlebih dahulu! :-) Dalam vakum, cahaya bergerak dengan laju.
Ini adalah fenomena sebenar dan pada dasarnya boleh digunakan oleh pengembara angkasa untuk menempuh jarak yang jauh sepanjang hayat mereka. Jika mereka memecut dengan pecutan berterusan sama dengan pecutan jatuh bebas di Bumi, maka mereka bukan sahaja akan mempunyai graviti tiruan yang ideal di kapal mereka, tetapi mereka juga akan mempunyai masa untuk menyeberangi Galaxy hanya dalam 12 tahun mereka! (lihat soalan Apakah persamaan roket relativistik?)
Walau bagaimanapun, ini bukan gerakan SS sebenar. Kelajuan berkesan dikira dari jarak dalam satu kerangka rujukan dan masa dalam rangka rujukan yang lain. Ini bukan kelajuan sebenar. Hanya penumpang kapal yang mendapat manfaat daripada kelajuan ini. Sebagai contoh, penghantar tidak akan mempunyai masa untuk melihat mereka terbang dalam jarak yang sangat besar sepanjang hayatnya.
Kes kompleks pergerakan SS
9. Einstein, Podolsky, Rosen paradoks (EPR)
10. Foton maya
11. Terowong kuantum
Calon sebenar untuk pengembara SS
Bahagian ini mengandungi spekulasi spekulatif tetapi serius tentang kemungkinan perjalanan superluminal. Perkara ini tidak akan menjadi jenis perkara yang biasanya dimasukkan ke dalam Soalan Lazim, kerana ia menimbulkan lebih banyak soalan daripada yang mereka jawab. Mereka dibentangkan di sini terutamanya untuk menunjukkan bahawa penyelidikan serius sedang dijalankan ke arah ini. Hanya pengenalan ringkas diberikan kepada setiap arah.
Maklumat lebih terperinci boleh didapati di Internet.
19. Takyon
Takyon ialah zarah hipotesis yang bergerak secara tempatan lebih pantas daripada cahaya. Untuk melakukan ini, mereka mesti mempunyai jisim khayalan, tetapi tenaga dan momentum mereka mestilah positif.
Sebenarnya kebanyakan ahli fizik menganggap tachyon sebagai tanda kesilapan dalam teori bidang mereka, dan minat terhadapnya di kalangan masyarakat umum didorong terutamanya oleh fiksyen sains (lihat artikel Tachyon).
20. Lubang cacing
Kemungkinan yang paling terkenal untuk perjalanan STS adalah penggunaan lubang cacing. Lubang cacing ialah terowong dalam ruang-masa yang menghubungkan satu tempat di Alam Semesta ke tempat lain. Anda boleh menggunakannya untuk bergerak antara titik-titik ini lebih cepat daripada cahaya akan melalui laluan biasa. Lubang cacing ialah fenomena relativiti am klasik, tetapi untuk menciptanya anda perlu menukar topologi ruang masa. Kemungkinan ini mungkin terkandung dalam teori graviti kuantum.
Untuk memastikan lubang cacing terbuka, sejumlah besar tenaga negatif diperlukan. Misner Dan Thorne mencadangkan bahawa kesan Casimir berskala besar boleh digunakan untuk menjana tenaga negatif, dan Visser mencadangkan penyelesaian menggunakan rentetan kosmik. Semua idea ini sangat spekulatif dan mungkin tidak realistik. Bahan luar biasa dengan tenaga negatif mungkin tidak wujud dalam bentuk yang diperlukan untuk fenomena tersebut.
Thorne mendapati bahawa jika lubang cacing boleh dibuat, ia boleh digunakan untuk mencipta gelung masa tertutup yang akan membolehkan perjalanan masa. Ia juga telah dicadangkan bahawa tafsiran multivariate mekanik kuantum menunjukkan bahawa perjalanan masa tidak akan menyebabkan sebarang paradoks, dan peristiwa itu hanya akan terungkap secara berbeza apabila anda kembali ke masa lalu. Hawking mengatakan bahawa lubang cacing mungkin tidak stabil dan oleh itu tidak praktikal. Tetapi topik itu sendiri kekal sebagai kawasan yang bermanfaat untuk eksperimen pemikiran, membolehkan seseorang memahami apa yang mungkin dan apa yang tidak mungkin berdasarkan kedua-dua undang-undang fizik yang diketahui dan diandaikan.
rujuk:
W. G. Morris dan K. S. Thorne, Jurnal Fizik Amerika 56
,
395-412 (1988)
W. G. Morris, K. S. Thorne, dan U. Yurtsever, Phys. Rev. surat 61
, 1446-9 (1988)
Matt Visser, Kajian Fizikal D39, 3182-4 (1989)
lihat juga "Black Hole and Time Warps" Kip Thorn, Norton & co. (1994)
Untuk penjelasan tentang multiverse lihat, "The Fabric of Reality" David Deutsch, Penguin Press.
21. Enjin deformer
[Saya tidak tahu bagaimana untuk menterjemah ini! Dalam pemacu meledingkan asal. - lebih kurang penterjemah;
diterjemahkan secara analogi dengan artikel mengenai Membrane]
Meledingkan boleh menjadi mekanisme untuk memutar ruang masa supaya objek boleh bergerak lebih cepat daripada cahaya. Miguel Alcabière menjadi terkenal kerana membangunkan geometri yang menggambarkan deformer sedemikian.
Herotan ruang-masa membolehkan objek bergerak lebih laju daripada cahaya sambil kekal pada lengkung seperti masa. Halangan adalah sama seperti semasa membuat lubang cacing. Untuk mencipta deformer, anda memerlukan bahan dengan ketumpatan tenaga negatif dan. Walaupun bahan sedemikian mungkin, masih tidak jelas bagaimana ia boleh diperolehi dan cara menggunakannya untuk membuat deformer berfungsi. 11
ruj
M. Alcubierre, Graviti Klasik dan Kuantum,
, L73-L77, (1994)