دراسة توضح كيف سيبدو الكون إذا كسرت سرعة الضوء ، وهذا أمر غريب: ScienceAlert

لا شيء يمكن أن يكون أسرع من الضوء. إنها قاعدة فيزيائية منسوجة في نسيج نظرية النسبية الخاصة لأينشتاين. كلما سار شيء ما بشكل أسرع ، كلما اقترب من منظور تجميد الوقت إلى طريق مسدود.

انطلق بشكل أسرع ، وستواجه مشكلات تتعلق بعكس الوقت ، والعبث بمفاهيم السببية.

لكن باحثين من جامعة وارسو في بولندا وجامعة سنغافورة الوطنية دفعوا الآن حدود النسبية للتوصل إلى نظام لا يتعارض مع الفيزياء الحالية ، وقد يوجه الطريق إلى نظريات جديدة.

ما توصلوا إليه هو “امتداد النسبية الخاصة“التي تجمع بين ثلاثة أبعاد زمنية وبُعد فراغ واحد (” 1 + 3 زمكان “) ، على عكس الأبعاد المكانية الثلاثة والبعد الزمني الواحد الذي اعتدنا عليه جميعًا.

بدلاً من إنشاء أي تناقضات منطقية كبيرة ، تضيف هذه الدراسة الجديدة المزيد من الأدلة لدعم فكرة أن الأشياء قد تكون قادرة على التحرك بشكل أسرع من الضوء دون كسر قوانين الفيزياء الحالية تمامًا.

“لا يوجد سبب جوهري يجعل المراقبين الذين يتحركون فيما يتعلق بالأنظمة الفيزيائية الموصوفة بسرعات أكبر من سرعة الضوء لا يجب أن يخضعوا لها ،” يقول الفيزيائي أندريه دراجانمن جامعة وارسو في بولندا.

هذه الدراسة الجديدة مبنية على عمل سابق من قبل بعض نفس الباحثين الذين يفترضون أن المنظورات الفائقة اللمعان يمكن أن تساعد في ربط ميكانيكا الكم بميكانيكا آينشتاين نظرية النسبية الخاصة – فرعين من الفيزياء لا يمكن حاليًا التوفيق بينهما في نظرية شاملة واحدة تصف الجاذبية بنفس الطريقة التي نفسر بها القوى الأخرى.

لم يعد من الممكن نمذجة الجسيمات ككائنات شبيهة بالنقاط في هذا الإطار ، كما هو الحال في منظور الكون ثلاثي الأبعاد (بالإضافة إلى الوقت) الدنيوي.

بدلاً من ذلك ، لفهم ما قد يراه المراقبون وكيف يمكن أن يتصرف الجسيم الفائق اللمعان ، نحتاج إلى اللجوء إلى أنواع النظريات الميدانية التي تدعم فيزياء الكم.

بناءً على هذا النموذج الجديد ، ستبدو الأجسام فائقة اللمعان مثل جسيم يتمدد مثل فقاعة عبر الفضاء – لا يختلف عن الموجة عبر الحقل. من ناحية أخرى ، سيختبر الجسم عالي السرعة عدة جداول زمنية مختلفة.

ومع ذلك ، فإن سرعة الضوء في الفراغ ستبقى ثابتة حتى بالنسبة لأولئك المراقبين الذين يسيرون أسرع منها ، وهو ما يحافظ على أحد المبادئ الأساسية لأينشتاين – وهو مبدأ تم التفكير فيه سابقًا فقط فيما يتعلق بالمراقبين الذين يسيرون أبطأ من سرعة الضوء. (مثلنا جميعًا).

“هذا التعريف الجديد يحافظ على افتراض آينشتاين حول ثبات سرعة الضوء في الفراغ حتى بالنسبة للمراقبين الفائقين”. يقول دراغان.

“لذلك ، لا تبدو نسبتنا الخاصة الممتدة كفكرة باهظة بشكل خاص.”

ومع ذلك ، يقر الباحثون بأن التحول إلى نموذج 1 + 3 للزمكان يثير بعض الأسئلة الجديدة ، حتى عندما يجيب على أسئلة أخرى. يقترحون أن توسيع نظرية النسبية الخاصة لدمج إطارات مرجعية أسرع من الضوء أمر ضروري.

قد يشمل ذلك الاقتراض من نظرية المجال الكمومي: مزيج من المفاهيم من النسبية الخاصة ، وميكانيكا الكم ، ونظرية المجال الكلاسيكية (التي تهدف إلى التنبؤ بكيفية تفاعل المجالات الفيزيائية مع بعضها البعض).

إذا كان الفيزيائيون على حق ، فإن جسيمات الكون ستتمتع جميعًا بخصائص غير عادية في النسبية الخاصة الممتدة.

أحد الأسئلة التي أثارها البحث هو ما إذا كنا سنكون قادرين على مراقبة هذا السلوك الممتد أم لا – لكن الإجابة على ذلك ستتطلب الكثير من الوقت والكثير من العلماء.

“الاكتشاف التجريبي المجرد لجسيم أساسي جديد هو إنجاز يستحق جائزة نوبل ويمكن تحقيقه في فريق بحث كبير يستخدم أحدث التقنيات التجريبية ،” يقول الفيزيائي كرزيستوف تورزينسكيمن جامعة وارسو.

“ومع ذلك ، نأمل في تطبيق نتائجنا على فهم أفضل لظاهرة كسر التناظر التلقائي المرتبط بكتلة جسيم هيغز والجسيمات الأخرى في النموذج القياسي، خاصة في بدايات الكون “.

تم نشر البحث في الجاذبية الكلاسيكية والكمية.