De ce este viteza de materie de lumină

Atunci când fizicienii au anunțat că au descoperit un sub-atomice particule numite neutrini de viteză, care, aparent, mai mult decât viteza luminii, părea excepția regulilor stabilite de teoria specială a relativității, Alberta Eynshteyna săptămâna trecută călătoresc.

Teoria lui Einstein, care a fost publicat în 1905, descrie mișcarea relativă, în special mișcarea tot ce mișcă la un nivel care să nu depășească viteza luminii. La acea vreme, oamenii au crezut că undele de lumină, cum ar fi undele sonore, ocean sau șoc, mișcarea trebuie să treacă printr-un mediu. Cu toate acestea, acest mediu este aer, apă sau sol, în opinia lor, undele de lumină care călătoresc prin substanță, numită eterul, care este semnificativ mai mică decât aerul, și care pătrunde universul.

Oamenii de știință au sugerat că legile fizicii va fi oarecum diferit pentru un obiect într-o stare de repaus, și efectuarea de experimente adecvate ar putea fi pentru a afla dacă acest lucru este adevărat. „Einstein a scăpat de el“, - spune Peter Galison (Peter Galison), profesor de fizică și istorie a științei la Universitatea Harvard. „Nu există proprietăți fizice care descriu expresia“ Eu sunt într-o stare de repaus. „Asta e despre asta și spune teoria specială a relativității.“

Cu alte cuvinte, indiferent dacă o persoană mersul pe bicicletă sau așezat pe o bancă în parc, proprietățile fizicii de lucru în mod egal în ambele cazuri. Teoria specială a relativității, cu toate acestea, nu se aplică accelerație. Einstein mai târziu pentru a umple acest gol, în teoria sa generală a relativității.

Teoria specială a relativității se bazează pe o altă ipoteză, ceea ce face ca viteza luminii (300 de milioane de metri pe secundă într-un vid) statut special. Einstein a postulat că lumina se mișcă mereu la aceeași viteză pentru fiecare observator, indiferent de mișcarea observatorului. Deci, dacă aveți o mașină destul de repede, apoi, în teorie, ai putea prinde un glonț. Dar tu n-ar fi fost în măsură să recupereze sau chiar să se apropie de mișcarea de viteza luminii, indiferent dacă se deplasează cu ea într-o direcție sau opusul acesteia.

Limita maximă de viteză

În teoria lui Einstein, viteza luminii este un fel de limită de viteză final. De fapt, obiectele care au masă, fie că este o mașină sau neutrinii, nu se poate ajunge la viteza luminii, deoarece aceasta ar necesita o cantitate infinita de energie, conform teoriei.

Unele experimente joace cu viteza luminii, dar efectele rezultate sunt iluzorii, în conformitate cu Galison. Lumina călătoresc prin diferite medii, de exemplu, prin gazele de sodiu răcite, se încetinește considerabil, dar acest lucru se datorează faptului că lumina bounces off atomii din mediu. Cu toate acestea, în momentele de atomi nu ating este încă viteza luminii este de 186.000 mile pe secundă.

Galison adaugă că afirmația că viteza luminii poate fi mai mare de 186.000 de mile pe secundă, este de asemenea iluzorie. Omul de știință folosește o ipoteză pentru a explica de ce. Dacă straluci un laser pe suprafața Lunii, și apoi în clipi din ochi „va fi“ pe suprafață, ar însemna acest lucru că punctul laser se va mișca mai repede decât lumina? Nu, pentru că eu chiar nu se intersectează suprafața Lunii, deoarece punctul - nu este un obiect real, este doar o grămadă de fotoni.

„Timp de sute de ani, oamenii au folosit aceste si mai sofisticate paradoxuri, încercând astfel să depășească viteza luminii“, - spune Galison. „Ca regulă, ele sunt implicate în experimentele lor, accelerarea mișcării, care de fapt nu este un obiect (cum ar fi un loc cu laser, de exemplu).“ Cu alte cuvinte, se înșeală ei înșiși.

In laborator, cercetatorii pot crea impresia că lumina se deplasează mai repede decât viteza maximă prin setarea viteza cu care undele de lumina se propagă în spațiu. Acest lucru, cu toate acestea, de fapt, nu crește rata la care informațiile electromagnetice de fapt călătoresc, deoarece se transmite numai amplitudinea totală a undei.

Din moment ce Einstein a introdus, teoria specială a relativității generale, precum și un statut special, pe care le atașează la viteza luminii, părea adevăr de nezdruncinat. Până la un moment dat. Oamenii de știință care lucrează la experimentul OPERA la laboratorul CERN din Elveția, a lansat cursa neutrinii la 730 de kilometri sub pământ, și a calculat cât de repede se va da drumul. Incredibil, dar neutrinii dovedit înainte de viteza luminii 60 de miliardimi de secundă. Datele obținute se pot schimba fața fizicii, care au rămas neschimbate ultimii 106 de ani.

„Înțelegerea noastră nu este dezvoltat, am realizat un teste foarte precise, bazate pe teoria specială a relativității din prima zi“, - spune Ben Monroe (Ben Monreal), profesor asistent de fizica la Universitatea din California din Santa Barbara. „Teoria specială a relativității nu este pusă la îndoială timp de peste o sută de ani. De aceea, rezultatele au fost atât de surprinzător și neașteptat.“

În cazul în care rezultatele experimentului OPERA se confirmă, atunci consecințele pot fi foarte imprevizibil. În teoria specială a relativității spune că dacă ceva se mișcă mai repede decât viteza luminii, atunci este ceva ce se deplasează înapoi în timp. Această ipoteză poate afecta regula de bază care spune că cauza precede efectul, numita cauzalitate.

„Motivul pentru care mulți fizicieni sunt foarte indiferenți față de ceea ce sa întâmplat, este că se poate face foarte motivul pentru care este foarte problematică,“ - spune Galison. Cu alte cuvinte, se ridică perspectiva călătoriei în timp pe noi culmi.

Există, de asemenea, o altă problemă. Einstein a introdus viteza luminii ca o constantă matematică. În cazul în care rata de mișcare a neutrino poate depăși de fapt, viteza luminii, această constantă (e) își pierde statutul său special, ceea ce conduce la o serie de probleme în alte domenii ale fizicii, atunci când sunt utilizate în calcule.

„Prin urmare, avem nevoie de dovezi suplimentare de informații primite“ - a rezumat Galison.

Traducere: Balandina E. A.