Işık hızında yolculuk yapanlar. Işık hızında uçan bir cisim için dünya nasıl görünecek? SS hareketinin karmaşık vakaları

Eylül 2011'de fizikçi Antonio Ereditato dünyayı şok etti. Onun açıklaması evren anlayışımızda devrim yaratabilir. OPERA Projesi'ndeki 160 bilim insanının topladığı veriler doğruysa inanılmaz bir şey gözlemlendi. Parçacıklar (bu durumda nötrinolar) hareket ediyordu. ışıktan daha hızlı. Einstein'ın görelilik teorisine göre bu imkansızdır. Ve böyle bir gözlemin sonuçları inanılmaz olurdu. Fiziğin temellerinin yeniden gözden geçirilmesi gerekebilir.

Ereditato, kendisinin ve ekibinin sonuçlardan "son derece emin" olduklarını söylese de verilerin tamamen doğru olduğunu söylemediler. Bunun yerine, diğer bilim adamlarından neler olup bittiğini anlamalarına yardım etmelerini istediler.

Sonunda OPERA'nın sonuçlarının yanlış olduğu ortaya çıktı. Kablonun kötü bağlanması nedeniyle senkronizasyon sorunu yaşandı ve GPS uydularından gelen sinyaller hatalıydı. Sinyalde beklenmeyen bir gecikme yaşandı. Sonuç olarak, nötrinoların belirli bir mesafeyi kat etmesi için geçen süreye ilişkin ölçümler fazladan 73 nanosaniye olduğunu gösterdi: Nötrinoların ışıktan daha hızlı hareket ettiği görülüyordu.

Deney başlamadan önce aylarca süren dikkatli testlere ve sonrasında verileri tekrar kontrol etmelerine rağmen bilim insanları ciddi şekilde yanılıyordu. Ereditato, birçok kişinin bu tür hataların her zaman parçacık hızlandırıcıların aşırı karmaşıklığı nedeniyle meydana geldiği yönündeki yorumlarına rağmen istifa etti.

Bir şeyin ışıktan daha hızlı gidebileceği yönündeki öneri -sadece öneri- neden bu kadar telaşa neden oldu? Hiçbir şeyin bu engeli aşamayacağından ne kadar eminiz?

Önce bu sorulardan ikincisine bakalım. Işığın boşluktaki hızı saniyede 299.792.458 kilometredir; kolaylık olması açısından bu sayı saniyede 300.000 kilometreye yuvarlanır. Oldukça hızlı. Güneş, Dünya'dan 150 milyon kilometre uzaktadır ve ışığı Dünya'ya yalnızca sekiz dakika yirmi saniyede ulaşır.

Yaratılışlarımızdan herhangi biri ışığa karşı yarışta yarışabilir mi? Şimdiye kadar yapılmış en hızlı insan yapımı nesnelerden biri olan New Horizons uzay aracı, Temmuz 2015'te Plüton ve Charon'un yanından hızla geçti. Dünyaya göre 16 km/s hıza ulaştı. 300.000 km/s'den çok daha az.

Ancak oldukça hızlı hareket eden küçük parçacıklarımız vardı. 1960'ların başında Massachusetts'te William Bertozzi Teknoloji Enstitüsü elektronları daha da yüksek hızlara hızlandırmayı denedi.

Elektronlar negatif yüke sahip olduğundan, aynı negatif yükün bir malzemeye uygulanmasıyla hızlandırılabilirler (daha doğrusu itilebilirler). Ne kadar fazla enerji uygulanırsa elektronlar o kadar hızlı hızlanır.

300.000 km/s hıza ulaşmak için uygulanan enerjinin arttırılmasının yeterli olduğu düşünülebilir. Ancak elektronların bu kadar hızlı hareket edemeyecekleri ortaya çıktı. Bertozzi'nin deneyleri, daha fazla enerji kullanmanın elektron hızında doğru orantılı bir artışa yol açmadığını gösterdi.

Bunun yerine, elektronların hızını biraz bile değiştirmek için muazzam miktarda ek enerjinin uygulanması gerekiyordu. Işık hızına giderek yaklaştı ama asla ulaşamadı.

Küçük adımlarla kapıya doğru ilerlediğinizi, her adımın mevcut konumunuzdan kapıya olan mesafenin yarısını kat ettiğini hayal edin. Açıkçası kapıya asla ulaşamayacaksınız çünkü attığınız her adımdan sonra hala katetmeniz gereken bir mesafe olacak. Bertozzi elektronlarıyla uğraşırken hemen hemen aynı problemle karşılaştı.

Ancak ışık, foton adı verilen parçacıklardan oluşur. Bu parçacıklar neden ışık hızında hareket edebiliyorken elektronlar neden gidemiyor?

Avustralya'daki Melbourne Üniversitesi'nden fizikçi Roger Rassoul, "Nesneler giderek daha hızlı hareket ettikçe daha da ağırlaşıyorlar; ne kadar ağırlaşırlarsa, hızlanmaları o kadar zorlaşıyor, dolayısıyla hiçbir zaman ışık hızına ulaşamazsınız" diyor. “Bir fotonun kütlesi yoktur. Kütlesi olsaydı ışık hızında hareket edemezdi."

Fotonlar özeldir. Kütlelerinin olmaması, onlara uzay boşluğunda tam bir hareket özgürlüğü sağlamasının yanı sıra hızlanmalarına da gerek yok. Sahip oldukları doğal enerji tıpkı kendileri gibi dalgalar halinde hareket eder, yani yaratıldıklarında zaten maksimum hıza sahiptirler. Bazı yönlerden ışığı bir parçacık akışı yerine enerji olarak düşünmek daha kolaydır, ancak gerçekte ışık her ikisidir.

Ancak ışık beklediğimizden çok daha yavaş hareket eder. Her ne kadar internet teknoloji uzmanları fiber optikte iletişimin "ışık hızında" gerçekleştiğinden bahsetmeyi sevse de, ışık cam fiber optikte boşluğa göre %40 daha yavaş hareket ediyor.

Gerçekte fotonlar 300.000 km/s hızla yol alırlar, ancak ana ışının etkisiyle cam atomlarının yaydığı diğer fotonların neden olduğu bir miktar girişimle karşılaşırlar. ışık dalgası. Bunu anlamak kolay olmayabilir ama en azından denedik.

Aynı şekilde, bireysel fotonlarla yapılan özel deneyler çerçevesinde, onları oldukça etkileyici bir şekilde yavaşlatmak mümkün oldu. Ancak çoğu durumda 300.000 doğru olurdu. Bu kadar hızlı, hatta daha hızlı hareket edebilen bir şey görmedik veya inşa etmedik. Özel noktalar var ama bunlara değinmeden önce diğer sorumuza değinelim. Işık hızı kuralına sıkı sıkıya uyulması neden bu kadar önemli?

Cevap, fizikte sıklıkla olduğu gibi adlı bir kişiyle ilişkilidir. Özel görelilik teorisi, evrensel hız sınırlarının birçok sonucunu araştırıyor. Teorinin en önemli unsurlarından biri ışık hızının sabit olduğu düşüncesidir. Nerede olursanız olun, ne kadar hızlı hareket ederseniz edin, ışık her zaman aynı hızda hareket eder.

Ancak bu durum birçok kavramsal sorunu da beraberinde getiriyor.

Bir el fenerinden gelen ışığın, sabit bir uzay aracının tavanındaki aynaya düştüğünü hayal edin. Işık yukarı çıkıyor, aynadan yansıyor ve uzay aracının zeminine düşüyor. Diyelim ki 10 metre mesafe kat etti.

Şimdi bu uzay aracının saniyede binlerce kilometrelik devasa bir hızla hareket etmeye başladığını hayal edin. El fenerini açtığınızda ışık eskisi gibi davranır: Yukarı doğru parlar, aynaya çarpar ve yere yansır. Ancak bunu yapabilmek için ışığın dikey değil çapraz bir mesafe kat etmesi gerekecek. Sonuçta ayna artık hızla hareket ediyor uzay aracı.

Buna bağlı olarak ışığın kat ettiği mesafe artar. 5 metre diyelim. Yani toplamda 10 metre değil 15 metre çıkıyor.

Ve buna rağmen mesafe artsa da Einstein'ın teorileri ışığın hala aynı hızla gideceğini iddia ediyor. Hız, mesafenin zamana bölümü olduğundan, hız aynı kaldığı ve mesafe arttığı için zamanın da artması gerekir. Evet, zamanın kendisi de uzamalı. Her ne kadar bu kulağa tuhaf gelse de deneysel olarak doğrulandı.

Bu olaya zaman genişlemesi denir. Hızlı hareket eden araçlarda seyahat eden insanlar için zaman, duranlara göre daha yavaş akar.

Örneğin, Zaman akıyor Uluslararası astronotlar için 0,007 saniye daha yavaş uzay istasyonu Gezegendeki insanlarla karşılaştırıldığında Dünya'ya göre 7,66 km/sn hızla hareket eden. Daha da ilginci, yukarıda sözü edilen elektronlar gibi ışık hızına yakın hareket edebilen parçacıkların durumudur. Bu parçacıklar söz konusu olduğunda yavaşlamanın derecesi çok büyük olacaktır.

İngiltere'deki Oxford Üniversitesi'nden deneysel fizikçi Stephen Kolthammer, müon adı verilen parçacık örneğine dikkat çekiyor.

Müonlar kararsızdır; hızla daha basit parçacıklara bozunurlar. O kadar hızlı ki, Güneş'ten ayrılan müonların çoğu, Dünya'ya ulaşana kadar bozunacak. Ancak gerçekte müonlar Dünya'ya Güneş'ten devasa hacimlerde geliyor. Fizikçiler uzun süredir bunun nedenini anlamaya çalışıyorlar.

Kolthammer, "Bu gizemin cevabı, müonların ışık hızına yakın bir hızla hareket edecek kadar enerjiyle üretilmesidir" diyor. "Onların zaman algısı, tabiri caizse, iç saatleri yavaştır."

Gerçek ve doğal bir zaman bükülmesi sayesinde, müonlar bize göre beklenenden daha uzun süre "hayatta kalıyor". Nesneler diğer nesnelere göre hızlı hareket ettiğinde uzunlukları da kısalır ve kısalır. Bu sonuçlar, yani zaman genişlemesi ve uzunluk azalması, kütleye sahip nesnelerin (benim, sizin veya bir uzay aracının) hareketine bağlı olarak uzay-zamanın nasıl değiştiğinin örnekleridir.

Önemli olan Einstein'ın dediği gibi ışığın kütlesi olmadığı için etkilenmemesidir. Bu nedenle bu ilkeler el ele gider. Eğer şeyler ışıktan daha hızlı hareket edebilseydi, evrenin nasıl çalıştığını açıklayan temel yasalara uyacaklardı. Bunlar temel ilkelerdir. Şimdi birkaç istisna ve istisnadan bahsedebiliriz.

Bir yandan, ışıktan hızlı giden hiçbir şey görmemiş olsak da bu, teorik olarak bu hız sınırının çok özel koşullar altında aşılamayacağı anlamına gelmiyor. Örneğin evrenin genişlemesini ele alalım. Evrendeki galaksiler ışık hızını önemli ölçüde aşan hızlarda birbirlerinden uzaklaşıyorlar.

Bir başka ilginç durum da, birbirlerinden ne kadar uzakta olursa olsun, aynı anda aynı özellikleri paylaşan parçacıklarla ilgilidir. Bu sözde " kuantum dolaşıklığı" Foton, iki olası durum arasında rastgele seçim yaparak yukarı ve aşağı dönecektir, ancak dönüş yönü seçimi, eğer dolaşmışlarsa, başka bir yerdeki başka bir fotona tam olarak yansıtılacaktır.

Her biri kendi fotonunu inceleyen iki bilim adamı, aynı anda, ışık hızının izin verebileceğinden daha hızlı bir şekilde aynı sonucu elde edecekti.

Ancak bu örneklerin her ikisinde de hiçbir bilginin taşınmadığına dikkat etmek önemlidir. daha yüksek hız iki nesne arasındaki ışık. Evrenin genişlemesini hesaplayabiliriz, ancak içindeki ışıktan daha hızlı nesneleri gözlemleyemeyiz: onlar görüş alanından kaybolmuştur.

İki bilim adamı ise fotonlarıyla aynı anda tek bir sonuç elde edebilseler de, ışığın aralarında seyahat etmesinden daha hızlı bir şekilde bunu birbirlerine bildiremezlerdi.

Kolthammer, "Bu bizim için herhangi bir sorun yaratmıyor, çünkü eğer ışıktan daha hızlı sinyal gönderebiliyorsanız, bilginin bir şekilde zamanda geriye gidebileceği tuhaf paradokslarla karşılaşırsınız" diyor.

Başka var olası yol Işıktan hızlı yolculuğu teknik olarak mümkün kılmak: uzay-zamanda yolcunun normal seyahat kurallarından kaçmasına olanak tanıyacak yarıklar.

Teksas'taki Baylor Üniversitesi'nden Gerald Cleaver, bir gün ışıktan daha hızlı giden bir uzay aracı yapabileceğimize inanıyor. Bir solucan deliğinden geçiyor. Solucan delikleri, Einshein'ın teorilerine mükemmel bir şekilde uyan, uzay-zamandaki döngülerdir. Bir astronotun, uzay-zamandaki bir anormallik, bir tür kozmik kısayol yoluyla evrenin bir ucundan diğer ucuna atlamasına izin verebilirler.

Bir solucan deliğinden geçen bir nesne ışık hızını aşmayacaktır ancak teorik olarak hedefine "normal" bir yol izleyen ışıktan daha hızlı ulaşabilir. Ancak solucan delikleri uzay yolculuğu için tamamen erişilemez olabilir. Başka birine göre 300.000 km/s'den daha hızlı hareket etmek için uzay-zamanı aktif olarak bükmenin başka bir yolu olabilir mi?

Cleaver ayrıca 1994 yılında "Alcubierre motoru" fikrini de araştırdı. Uzay-zamanın uzay aracının önünde kasılarak onu ileri ittiği ve arkasında genişleyerek aynı zamanda onu ileri doğru ittiği bir durumu anlatır. Cleaver şöyle diyor: "Ama sonra sorunlar ortaya çıktı: bunun nasıl yapılacağı ve ne kadar enerjiye ihtiyaç duyulacağı."

2008 yılında kendisi ve yüksek lisans öğrencisi Richard Obouzi ne kadar enerjiye ihtiyaç duyulacağını hesapladılar.

"10m x 10m x 10m - 1000 metreküp boyutlarında bir gemi hayal ettik ve süreci başlatmak için gereken enerji miktarının tüm Jüpiter'in kütlesine eşdeğer olacağını hesapladık."

Bundan sonra sürecin bitmemesi için enerjinin sürekli “eklenmesi” gerekir. Bunun mümkün olup olmayacağını ya da gerekli teknolojinin neye benzeyeceğini kimse bilmiyor. Cleaver, "Yüzyıllar boyunca asla olmayacak bir şeyi tahmin ediyormuşum gibi alıntılanmak istemiyorum" diyor ve ekliyor: "Ama henüz bir çözüm göremiyorum."

Yani ışık hızından daha hızlı yolculuk yapmak şu anda bilim kurgu olarak kalıyor. Şimdilik tek yol, derin bir askıya alınmış animasyona dalmaktır. Ve yine de o kadar da kötü değil. Çoğu zaman görünür ışıktan bahsettik. Ancak gerçekte ışık bundan çok daha fazlasıdır. Radyo dalgaları ve mikrodalgalardan görünür ışığa, ultraviyole radyasyona, X ışınlarına ve atomların bozunurken yaydığı gama ışınlarına kadar bu güzel ışınların hepsi aynı şeyden yapılmıştır: fotonlar.

Fark enerjide ve dolayısıyla dalga boyundadır. Bu ışınlar hep birlikte elektromanyetik spektrumu oluşturur. Örneğin radyo dalgalarının ışık hızında gitmesi iletişim açısından inanılmaz derecede faydalıdır.

Araştırmasında Kolthammer, devrenin bir kısmından diğerine sinyal iletmek için fotonları kullanan bir devre yaratıyor, dolayısıyla ışığın inanılmaz hızının kullanışlılığı hakkında yorum yapma konusunda oldukça yetkin.

"Örneğin internetin ve radyonun altyapısını ondan önce ışığa dayalı olarak inşa etmiş olmamız, onu iletme kolaylığıyla ilgilidir" diye belirtiyor. Ve ışığın Evrenin iletişim gücü olarak hareket ettiğini ekliyor. Elektronlar içeri girdiğinde cep telefonu sallanmaya başlar, fotonlar dışarı fırlar ve diğer cep telefonundaki elektronların da sallanmasına neden olur. Bir telefon görüşmesi böyle doğar. Güneş'teki elektronların titremesi aynı zamanda fotonlar da yayar. büyük miktarlar- elbette ışık oluşturur, Dünya'ya sıcaklık ve ışık verir.

Işık Evrenin evrensel dilidir. Hızı (299.792,458 km/s) sabit kalıyor. Bu arada uzay ve zaman şekillendirilebilir. Belki de ışıktan nasıl daha hızlı hareket edeceğimizi değil, bu uzayda ve bu zamanda nasıl daha hızlı hareket edebileceğimizi düşünmeliyiz? Tabiri caizse köke gitmek mi?

Bildiğiniz gibi ışığı oluşturan ışık parçacıkları olan fotonlar ışık hızında hareket ederler. Özel görelilik teorisi bu konuda bize yardımcı olacaktır.

Bilim kurgu filmlerinde yıldızlararası uzay gemileri neredeyse her zaman ışık hızında uçar. Bu genellikle bilim kurgu yazarlarının hiper hız dediği şeydir. Hem yazarlar hem de film yönetmenleri bunu bize hemen hemen aynı şekilde anlatıyor ve gösteriyor sanatsal cihaz. Çoğu zaman, geminin hızlı bir atılım yapması için kahramanlar kontrol elemanının düğmesini çeker veya basar ve araç anında hızlanır ve sağır edici bir patlamayla neredeyse ışık hızına ulaşır. İzleyicinin geminin denize düştüğünü gördüğü yıldızlar önce titriyor, sonra tamamen çizgiler halinde uzanıyor. Peki yıldızlar pencerelerden böyle mi görünüyor? uzay gemisi aslında hiper hızda mı? Araştırmacılar hayır diyor. Gerçekte, geminin yolcuları bir çizgi halinde uzanan yıldızlar yerine yalnızca parlak bir disk göreceklerdi.

Bir nesne neredeyse ışık hızında hareket ederse, Doppler etkisinin iş başında olduğunu görebilir. Fizikte bu, alıcının hızlı hareketinden dolayı frekans ve dalga boyunda meydana gelen değişime verilen addır. Gemiden izleyicinin önünde yanıp sönen yıldızlardan gelen ışığın frekansı o kadar artacak ki görünür aralıktan spektrumun X-ışını kısmına kayacak. Yıldızlar kayboluyor gibi görünüyor! Aynı zamanda kalıntının uzunluğu da azalacak Elektromanyetik radyasyon, sonra kaldı Büyük patlama. Arka plan radyasyonu görünür hale gelecek ve kenarlarda solan parlak bir disk gibi görünecektir.

Peki ışık hızına ulaşacak bir cismin yanından dünya nasıl görünüyor? Bilindiği gibi, kendisini oluşturan ışık parçacıkları olan fotonlar bu hızlarda hareket ederler. Özel görelilik teorisi bu konuda bize yardımcı olacaktır. Buna göre bir cisim ışık hızında herhangi bir süre hareket ettiğinde, bu cismin hareketi için harcanan süre sıfıra eşit olur. Basit anlamda Işık hızında hareket ederseniz o zaman gözlemlemek, görmek, görmek gibi herhangi bir eylemi gerçekleştirmek imkansızdır. Işık hızında hareket eden bir cisim aslında hiçbir şey görmez.

Fotonlar her zaman ışık hızında hareket eder. Hızlanmak ve fren yapmakla zaman kaybetmezler, bu nedenle tüm hayatları onlar için sıfır zaman sürer. Eğer foton olsaydık, doğum ve ölüm anlarımız çakışırdı, yani dünyanın var olduğunu hiç fark etmezdik. Bir nesne ışık hızına çıkarsa, tüm referans sistemlerindeki hızının ışık hızına eşit olacağını belirtmekte fayda var. Bu fotoğraf fiziğidir. Özel görelilik teorisini kullanarak, ışık hızında hareket eden bir nesnenin tümünün Dünya sonsuz derecede düz görünecek ve içinde meydana gelen tüm olaylar, zamanda bir noktada gerçekleşecek.

Doktor teknik bilimler A. GÖLÜBEV.

Geçen yılın ortasında dergilerde sansasyonel bir mesaj çıktı. Bir grup Amerikalı araştırmacı, çok kısa bir lazer darbesinin özel olarak seçilmiş bir ortamda, boşluktan yüzlerce kat daha hızlı hareket ettiğini keşfetti. Bu fenomen tamamen inanılmaz görünüyordu (ışığın ortamdaki hızı her zaman boşluktakinden daha azdır) ve hatta özel görelilik teorisinin geçerliliği hakkında şüpheler uyandırdı. Bu arada, süperluminal bir fiziksel nesne - kazanç ortamındaki bir lazer darbesi - ilk olarak 2000'de değil, 35 yıl önce, 1965'te keşfedildi ve süperluminal hareket olasılığı, 70'lerin başına kadar geniş çapta tartışıldı. Bugün, bu garip fenomen etrafındaki tartışma yeni bir güçle alevlendi.

"Süperluminal" hareket örnekleri.

60'lı yılların başında, bir lazer flaşının bir kuantum amplifikatörden (ters popülasyonlu bir ortam) geçirilmesiyle kısa, yüksek güçlü ışık darbeleri elde edilmeye başlandı.

Yükseltici bir ortamda, bir ışık darbesinin başlangıç ​​bölgesi yükseltici ortamda atomların uyarılmış emisyonuna neden olur ve son bölgesi enerjinin emilmesine neden olur. Sonuç olarak, gözlemciye darbenin ışıktan daha hızlı hareket ettiği görülecektir.

Lijun Wong'un deneyi.

Şeffaf bir malzemeden (örneğin cam) yapılmış bir prizmadan geçen ışık ışını kırılır, yani dağılır.

Bir ışık darbesi, farklı frekanslardaki bir dizi salınımdır.

Muhtemelen herkes - hatta fizikten uzak insanlar bile - maddi nesnelerin mümkün olan maksimum hareket hızının veya herhangi bir sinyalin yayılmasının, ışığın boşluktaki hızı olduğunu biliyor. Harf ile belirtilir İle ve saniyede neredeyse 300 bin kilometre; Kesin değer İle= 299.792.458 m/sn. Işığın boşluktaki hızı temel fiziksel sabitlerden biridir. aşan hızlara ulaşamama İle, Einstein'ın özel görelilik teorisinden (STR) kaynaklanmaktadır. Eğer sinyal iletimini kanıtlamak mümkün olsaydı süper ışık hızı görelilik teorisi çökerdi. Şu ana kadar bu, hızların varlığına ilişkin yasağı çürütmek için yapılan sayısız girişime rağmen gerçekleşmedi. İle. Ancak son deneysel çalışmalar bazı çok şeyi ortaya çıkardı. ilginç olaylar, özel olarak oluşturulmuş koşullar altında ışık üstü hızları gözlemlemenin mümkün olduğunu ve aynı zamanda görelilik teorisinin ilkelerinin ihlal edilmediğini belirtir.

Başlangıç ​​olarak ışık hızı problemiyle ilgili ana hususları hatırlayalım. Öncelikle: Işık sınırını aşmak (normal şartlarda) neden imkansızdır? Çünkü o zaman dünyamızın temel yasası ihlal edilir - sonucun nedenden önce gelemeyeceğine göre nedensellik yasası. Mesela bir ayının önce öldüğünü, sonra avcının vurduğunu hiç kimse gözlemlemedi. Aşan hızlarda İle, olayların sırası tersine döner, zaman bandı geri sarılır. Bunu aşağıdaki basit mantıkla doğrulamak kolaydır.

Işıktan hızlı hareket eden bir tür uzay mucizesi gemisinde olduğumuzu varsayalım. Daha sonra yavaş yavaş kaynağın daha erken ve daha erken bir zamanda yaydığı ışığa yetişirdik. İlk olarak, örneğin dün yayılan fotonları yakalardık, sonra dünden önceki gün yayılanları, sonra bir hafta, bir ay, bir yıl önce vb. yayılanları yakalardık. Işık kaynağı yaşamı yansıtan bir ayna olsaydı, önce dünün olaylarını, sonra dünden önceki günü vb. görürdük. Mesela yaşlı bir adamın yavaş yavaş orta yaşlı bir adama, sonra genç bir adama, bir delikanlıya, bir çocuğa dönüştüğünü görebiliyorduk... Yani zaman geri dönecek, şimdiki zamandan şimdiki zamana geçecektik. geçmiş. O zaman nedenler ve sonuçlar yer değiştirecektir.

Her ne kadar bu tartışma, ışığı gözlemleme sürecinin teknik ayrıntılarını tamamen göz ardı etse de, temel bir bakış açısıyla, süper ışık hızlarındaki hareketin dünyamızda mümkün olmayan bir duruma yol açtığını açıkça göstermektedir. Bununla birlikte, doğa daha da katı koşullar belirlemiştir: yalnızca süper ışık hızında hareket etmek değil, aynı zamanda ışık hızına eşit bir hızda hareket etmek de imkansızdır - ona ancak yaklaşılabilir. Görelilik teorisine göre, hareket hızı arttığında üç durum ortaya çıkar: Hareket eden bir nesnenin kütlesi artar, hareket yönündeki boyutu azalır ve bu nesne üzerindeki zamanın akışı yavaşlar (noktadan itibaren). harici bir "dinlenme" gözlemcisinin görüşü). Sıradan hızlarda bu değişiklikler ihmal edilebilir düzeydedir, ancak ışık hızına yaklaştıkça giderek daha fazla fark edilir hale gelirler ve sınırda - eşit bir hızda İle, - kütle sonsuz büyüklükte olur, nesne hareket yönünde tamamen boyut kaybeder ve üzerinde zaman durur. Bu nedenle hiçbir maddi cisim ışık hızına ulaşamaz. Yalnızca ışığın kendisi böyle bir hıza sahiptir! (Ayrıca "herşeye nüfuz eden" bir parçacık - bir foton gibi, daha düşük bir hızda hareket edemeyen bir nötrino İle.)

Şimdi sinyal iletim hızı hakkında. Burada ışığın elektromanyetik dalgalar biçimindeki temsilinin kullanılması uygundur. Sinyal nedir? Bu iletilmesi gereken bazı bilgilerdir. Mükemmel elektromanyetik dalga- bu kesinlikle tek bir frekansa sahip sonsuz bir sinüzoiddir ve herhangi bir bilgi taşıyamaz çünkü böyle bir sinüzoidin her periyodu bir öncekini tam olarak tekrarlar. Sinüs dalgası fazının hareket hızı - sözde faz hızı - belki bir ortamda belirli koşullar boşlukta ışığın hızını aşarız. Faz hızı sinyalin hızı olmadığından burada herhangi bir kısıtlama yoktur - henüz mevcut değildir. Bir sinyal oluşturmak için dalganın üzerinde bir tür "işaret" yapmanız gerekir. Böyle bir işaret, örneğin dalga parametrelerinden herhangi birinde (genlik, frekans veya başlangıç ​​​​fazı) bir değişiklik olabilir. Ancak işaret konulduğu anda dalga sinüzoidalliğini kaybeder. Farklı genliklere, frekanslara ve başlangıç ​​aşamalarına sahip bir dizi basit sinüs dalgasından (bir grup dalga) oluşan modüle edilmiş hale gelir. İşaretin modüle edilmiş dalgada hareket ettiği hız, sinyalin hızıdır. Bir ortamda yayılırken, bu hız genellikle yukarıda bahsedilen dalga grubunun bir bütün olarak yayılmasını karakterize eden grup hızıyla çakışır (bkz. "Bilim ve Yaşam" No. 2, 2000). Normal koşullar altında grup hızı ve dolayısıyla sinyal hızı, ışığın boşluktaki hızından daha düşüktür. Burada “normal koşullar altında” ifadesinin kullanılması tesadüf değildir, çünkü bazı durumlarda grup hızı aşılabilmektedir. İle hatta anlamını bile kaybeder, ancak bu durumda sinyal yayılımıyla ilgili değildir. Servis istasyonu, bir sinyali aşağıdaki hızlardan daha yüksek bir hızda iletmenin imkansız olduğunu tespit eder. İle.

Bu neden böyle? Çünkü herhangi bir sinyalin daha yüksek bir hızda iletilmesinin önünde bir engel var. İle Aynı nedensellik yasası işliyor. Böyle bir durumu hayal edelim. A noktasında, bir ışık parlaması (olay 1), belirli bir radyo sinyali gönderen cihazı açar ve uzak bir B noktasında, bu radyo sinyalinin etkisi altında bir patlama meydana gelir (olay 2). Olay 1'in (parlama) neden olduğu, olay 2'nin (patlama) ise nedenden sonra meydana gelen sonuç olduğu açıktır. Ancak radyo sinyali süper ışık hızında yayılırsa, B noktasına yakın bir gözlemci ilk önce bir patlama görecek ve ancak o zaman patlama ona aynı hızda ulaşacaktır. İle patlamanın nedeni bir ışık parlaması. Yani bu gözlemci için 2. olay, 1. olaydan daha önce meydana gelmiş, yani sonuç nedenden önce gelmiş olacaktır.

Görelilik teorisinin “süper ışık yasağının” yalnızca maddi cisimlerin hareketine ve sinyallerin iletimine dayatıldığını vurgulamak yerinde olur. Çoğu durumda herhangi bir hızda hareket etmek mümkündür ancak bu, maddi nesnelerin veya sinyallerin hareketi olmayacaktır. Örneğin, biri yatay olarak yerleştirilmiş, diğeri küçük bir açıyla kesişen, aynı düzlemde uzanan oldukça uzun iki cetveli hayal edin. Birinci cetvel yüksek hızla aşağı doğru (okla gösterilen yönde) hareket ettirilirse cetvellerin kesişme noktasının istenildiği kadar hızlı koşması sağlanabilir ancak bu nokta maddi bir cisim değildir. Başka bir örnek: Bir el feneri (veya örneğin dar bir ışın veren bir lazer) alırsanız ve onunla havada bir arkı hızlı bir şekilde tanımlarsanız, o zaman ışık noktasının doğrusal hızı mesafeyle birlikte artacak ve yeterince büyük bir mesafede aşmak İle. Işık noktası A ve B noktaları arasında ışık üstü hızda hareket edecektir, ancak bu A'dan B'ye bir sinyal iletimi olmayacaktır çünkü böyle bir ışık noktası A noktası hakkında herhangi bir bilgi taşımamaktadır.

Görünüşe göre süper ışık hızları sorunu çözülmüş. Ancak yirminci yüzyılın 60'lı yıllarında teorik fizikçiler, takyon adı verilen süperluminal parçacıkların varlığına dair hipotezi öne sürdüler. Bunlar çok tuhaf parçacıklar: Teorik olarak mümkünler, ancak görelilik teorisiyle çelişkileri önlemek için onlara hayali bir hareketsiz kütle atanması gerekiyordu. Fiziksel olarak hayali kütle mevcut değildir; bu tamamen matematiksel bir soyutlamadır. Bununla birlikte, takyonlar hareketsiz olamayacağı için bu pek fazla alarma neden olmadı - sadece boşlukta ışık hızını aşan hızlarda var olurlar (eğer varsa!) ve bu durumda takyon kütlesinin gerçek olduğu ortaya çıkar. Burada fotonlarla bazı benzerlikler var: Bir fotonun sıfır dinlenme kütlesi vardır, ancak bu basitçe fotonun hareketsiz olamayacağı anlamına gelir; ışık durdurulamaz.

En zor şeyin, tahmin edileceği gibi, takiyon hipotezini nedensellik yasasıyla uzlaştırmak olduğu ortaya çıktı. Bu yönde yapılan girişimler oldukça ustaca olmasına rağmen bariz bir başarıya yol açmadı. Takyonları deneysel olarak da hiç kimse kaydetmeyi başaramadı. Sonuç olarak, süperluminal temel parçacıklar olarak takyonlara olan ilgi yavaş yavaş azaldı.

Ancak 60'lı yıllarda, başlangıçta fizikçilerin kafasını karıştıran bir fenomen deneysel olarak keşfedildi. Bu, A. N. Oraevsky'nin “Güçlendirilmiş medyada süper ışık dalgaları” (UFN No. 12, 1998) makalesinde ayrıntılı olarak açıklanmaktadır. Burada konunun özünü kısaca özetleyerek, detaylarıyla ilgilenen okuyucuyu belirtilen yazıya yönlendireceğiz.

Lazerlerin keşfinden kısa bir süre sonra - 60'ların başında - kısa (yaklaşık 1 ns = 10-9 s süreli) yüksek güçlü ışık darbelerinin elde edilmesi sorunu ortaya çıktı. Bunu yapmak için, bir optik kuantum amplifikatöründen kısa bir lazer darbesi geçirildi. Darbe, ışın bölücü bir ayna tarafından iki parçaya bölündü. Bunlardan daha güçlü olan biri amplifikatöre gönderildi ve diğeri havada yayıldı ve amplifikatörden geçen darbenin karşılaştırılabileceği bir referans darbesi olarak görev yaptı. Her iki darbe de fotodetektörlere beslendi ve bunların çıkış sinyalleri osiloskop ekranında görsel olarak gözlemlendi. Amplifikatörden geçen ışık darbesinin referans darbeye kıyasla bir miktar gecikme yaşaması, yani amplifikatördeki ışığın yayılma hızının havadakinden daha az olması bekleniyordu. Darbenin amplifikatörde yalnızca havadakinden daha yüksek bir hızda değil, aynı zamanda vakumdaki ışığın hızından birkaç kat daha yüksek bir hızda yayıldığını keşfettiklerinde araştırmacıların şaşkınlığını bir düşünün!

İlk şoku atlatan fizikçiler, böylesine beklenmedik bir sonucun nedenini aramaya başladı. Özel görelilik teorisinin ilkeleri hakkında hiç kimsenin en ufak bir şüphesi bile yoktu ve doğru açıklamanın bulunmasına yardımcı olan da buydu: SRT'nin ilkeleri korunursa, o zaman cevap, yükseltici ortamın özelliklerinde aranmalıdır.

Burada ayrıntılara girmeden sadece yükseltici ortamın etki mekanizmasının ayrıntılı bir analizinin durumu tamamen açıklığa kavuşturduğunu belirteceğiz. Önemli olan, darbenin yayılması sırasında foton konsantrasyonundaki bir değişiklikti; ortam zaten soğurduğunda, darbenin arka kısmının geçişi sırasında ortamın kazancındaki negatif bir değere kadar olan değişimin neden olduğu bir değişiklikti. enerji, çünkü ışık darbesine aktarılması nedeniyle kendi rezervi zaten tükenmiştir. Emilim, dürtünün artmasına değil, zayıflamasına neden olur ve böylece dürtü ön kısımda güçlenir, arka kısımda zayıflar. Amplifikatör ortamında ışık hızında hareket eden bir cihaz kullanarak bir darbe gözlemlediğimizi hayal edelim. Ortam şeffaf olsaydı, dürtünün hareketsizlik içinde donduğunu görürdük. Yukarıda bahsedilen sürecin gerçekleştiği ortamda, darbenin ön kenarının güçlenmesi ve arka kenarının zayıflaması, gözlemciye ortamın darbeyi ileriye doğru hareket ettirdiği gibi görünecektir. Ancak cihaz (gözlemci) ışık hızında hareket ettiğinden ve dürtü onu geçtiğinden, dürtü hızı ışık hızını aşıyor! Deneyciler tarafından kaydedilen bu etkidir. Ve burada aslında görelilik teorisiyle hiçbir çelişki yok: Amplifikasyon süreci basitçe öyle ki, daha önce ortaya çıkan fotonların konsantrasyonu, daha sonra ortaya çıkanlardan daha büyük çıkıyor. Süperluminal hızlarda hareket eden fotonlar değil, bir osiloskopta gözlemlenen darbe zarfı, özellikle de maksimumudur.

Bu nedenle, sıradan ortamlarda her zaman ışığın zayıflaması ve kırılma indisi tarafından belirlenen hızında bir azalma olurken, aktif lazer ortamda yalnızca ışığın artması değil, aynı zamanda ışık üstü hızda bir darbenin yayılması da vardır.

Bazı fizikçiler tünel etkisi sırasında süperluminal hareketin varlığını deneysel olarak kanıtlamaya çalıştılar. inanılmaz fenomen V Kuantum mekaniği. Bu etki, bir mikropartikülün (daha kesin olarak, farklı koşullar altında hem bir partikülün özelliklerini hem de bir dalganın özelliklerini sergileyen bir mikronesnenin), sözde potansiyel bariyeri - tamamen imkansız Klasik mekanik(burada analoji şu şekilde olacaktır: duvara atılan bir top duvarın diğer tarafına düşecektir veya duvara bağlı bir ipe verilen dalga benzeri hareket, duvara bağlı bir ipe aktarılacaktır) diğer taraftaki duvar). Kuantum mekaniğinde tünel etkisinin özü aşağıdaki gibidir. Belirli bir enerjiye sahip bir mikro nesne, yolu üzerinde, mikro nesnenin enerjisini aşan potansiyel enerjiye sahip bir alanla karşılaşırsa, bu alan onun için bir bariyer görevi görür ve yüksekliği enerji farkına göre belirlenir. Ancak mikro nesne bariyerden "sızıyor"! Bu olasılık ona, etkileşimin enerjisi ve zamanı için yazılmış, iyi bilinen Heisenberg belirsizlik ilişkisi tarafından verilmiştir. Bir mikro nesnenin bir bariyerle etkileşimi oldukça belirli bir süre boyunca meydana gelirse, o zaman mikro nesnenin enerjisi tam tersine belirsizlikle karakterize edilecektir ve eğer bu belirsizlik bariyerin yüksekliği düzeyindeyse o zaman mikro nesnenin enerjisi belirsizlikle karakterize edilecektir. ikincisi, mikro nesne için aşılmaz bir engel olmaktan çıkar. Potansiyel bir bariyerden geçme hızı, bu hızın aşılabileceğine inanan bazı fizikçiler tarafından araştırma konusu haline gelmiştir. İle.

Haziran 1998'de Köln'de, Berkeley, Viyana, Köln ve Floransa'daki dört laboratuvarda elde edilen sonuçların tartışıldığı süperlüminal hareket sorunları üzerine uluslararası bir sempozyum düzenlendi.

Ve son olarak, 2000 yılında süperluminal yayılmanın etkilerinin ortaya çıktığı iki yeni deney hakkında raporlar ortaya çıktı. Bunlardan biri Lijun Wong ve meslektaşları tarafından gerçekleştirildi. Araştırma Enstitüsü Princeton'da (ABD). Bunun sonucu, sezyum buharıyla dolu bir odaya giren ışık darbesinin hızını 300 kat arttırmasıdır. Nabzın ana kısmının, nabız ön duvardan odaya girdiğinden bile önce odanın uzak duvarından çıktığı ortaya çıktı. Bu durum sadece sağduyuya değil, esas itibariyle görelilik teorisine de aykırıdır.

L. Wong'un mesajı, çoğu elde edilen sonuçlarda görelilik ilkelerinin ihlal edildiğini görmeye meyilli olmayan fizikçiler arasında yoğun tartışmalara neden oldu. Onlara göre asıl zorluk bu deneyi doğru bir şekilde açıklamaktır.

L. Wong'un deneyinde, sezyum buharının bulunduğu odaya giren ışık atımının süresi yaklaşık 3 μs idi. Sezyum atomları, "temel durumun aşırı ince manyetik alt seviyeleri" olarak adlandırılan on altı olası kuantum mekaniksel durumda mevcut olabilir. Optik lazer pompalama kullanılarak neredeyse tüm atomlar bu on altı durumdan yalnızca birine getirildi; bu, Kelvin ölçeğinde (-273,15 o C) neredeyse mutlak sıfır sıcaklığa karşılık geliyor. Sezyum odasının uzunluğu 6 santimetreydi. Boşlukta ışık 0,2 ns'de 6 santimetre yol alır. Ölçümlerin gösterdiği gibi, ışık atımı sezyumlu odadan vakumdakinden 62 ns daha kısa bir sürede geçti. Başka bir deyişle, bir darbenin sezyum ortamından geçmesi için geçen süre eksi işaretine sahiptir! Aslında 0,2 ns'den 62 ns'yi çıkarırsak “negatif” zaman elde ederiz. Ortamdaki bu "negatif gecikme" - anlaşılmaz bir zaman sıçraması - darbenin boşlukta odacıktan 310 geçiş yaptığı süreye eşittir. Bu "geçici tersine dönme"nin sonucu, odadan çıkan darbenin, gelen darbe odanın yakın duvarına ulaşmadan önce oradan 19 metre uzaklaşmayı başarmasıydı. Böylesine inanılmaz bir durum nasıl açıklanabilir (tabii ki deneyin saflığından şüphe etmiyorsak)?

Devam eden tartışmaya bakılırsa, henüz kesin bir açıklama bulunamamıştır, ancak ortamın alışılmadık dağılım özelliklerinin burada bir rol oynadığına şüphe yoktur: Lazer ışığıyla uyarılan atomlardan oluşan sezyum buharı, anormal dağılıma sahip bir ortamdır . Ne olduğunu kısaca hatırlayalım.

Bir maddenin dağılımı faz (sıradan) kırılma indisine bağlıdır Nışık dalga boyu l üzerinde. Normal dağılımda, dalga boyu azaldıkça kırılma indisi artar ve bu durum cam, su, hava ve ışığa karşı şeffaf olan diğer tüm maddeler için de geçerlidir. Işığı güçlü bir şekilde emen maddelerde, kırılma indisinin dalga boyundaki değişiklikle seyri tersine çevrilir ve çok daha dik hale gelir: l azaldıkça (frekans w arttıkça), kırılma indisi keskin bir şekilde azalır ve belirli bir dalga boyu bölgesinde birlikten daha az olur (faz hızı V f > İle). Bu, bir maddedeki ışığın yayılma düzeninin kökten değiştiği anormal bir dağılımdır. Grup hızı V gr, dalgaların faz hızından daha büyük hale gelir ve boşluktaki ışığın hızını aşabilir (ve ayrıca negatif olabilir). L. Wong, deneyinin sonuçlarının açıklanabilme ihtimalinin altında yatan neden olarak bu duruma işaret ediyor. Ancak şunu belirtmek gerekir ki, bu durum V gr > İle grup hızı kavramı, bir grup dalganın yayılma sırasında neredeyse şeklini değiştirmediği şeffaf ortam için küçük (normal) dağılım durumu için tanıtıldığından tamamen biçimseldir. Anormal dağılım bölgelerinde ışık darbesi hızla deforme olur ve grup hızı kavramı anlamını kaybeder; bu durumda, şeffaf ortamda grup hızıyla çakışan ve soğurmalı ortamlarda ışığın boşluktaki hızından daha düşük kalan sinyal hızı ve enerji yayılma hızı kavramları tanıtılır. Ancak Wong'un deneyinde ilginç olan şey şu: Anormal dağılıma sahip bir ortamdan geçen ışık darbesi deforme olmaz; şeklini tam olarak korur! Bu da dürtünün grup hızıyla yayıldığı varsayımına karşılık gelir. Ancak eğer öyleyse, o zaman ortamda herhangi bir absorpsiyon olmadığı ortaya çıkıyor, ancak ortamın anormal dağılımı tam olarak absorpsiyondan kaynaklanıyor! Wong, pek çok şeyin belirsiz kaldığını kabul ederken, deney düzeneğinde olup bitenlerin ilk tahminde aşağıdaki gibi açıkça açıklanabileceğine inanıyor.

Bir ışık darbesi farklı dalga boylarına (frekanslara) sahip birçok bileşenden oluşur. Şekilde bu bileşenlerden üçü gösterilmektedir (dalga 1-3). Bir noktada, üç dalganın tümü aynı fazdadır (maksimumları çakışır); burada toplanıyorlar, birbirlerini güçlendiriyorlar ve bir dürtü oluşturuyorlar. Uzayda daha fazla yayıldıkça, dalgalar fazları bozulur ve böylece birbirlerini “iptal ederler”.

Anormal dağılım bölgesinde (sezyum hücresinin içinde), daha kısa olan dalga (dalga 1) daha uzun hale gelir. Tersine, üçünün en uzunu olan dalga (3. dalga) en kısası olur.

Dolayısıyla dalgaların evreleri de buna göre değişir. Dalgalar sezyum hücresinden geçtikten sonra dalga cepheleri eski haline döner. Anormal dağılıma sahip bir maddede alışılmadık bir faz modülasyonuna uğrayan söz konusu üç dalga, bir noktada kendilerini yine aynı fazda buluyor. Burada tekrar toplanırlar ve sezyum ortamına giren darbeyle tamamen aynı şekle sahip bir darbe oluştururlar.

Tipik olarak havada ve aslında normal dağılıma sahip herhangi bir şeffaf ortamda, bir ışık atımı uzak bir mesafeye yayılırken şeklini doğru bir şekilde koruyamaz, yani tüm bileşenleri yayılma yolu boyunca herhangi bir uzak noktada aşamalandırılamaz. Ve normal şartlarda bir süre sonra bu kadar uzak bir noktada bir ışık darbesi belirir. Ancak deneyde kullanılan ortamın anormal özellikleri nedeniyle, uzak noktadaki darbenin bu ortama girerken olduğu gibi aşamalı olduğu ortaya çıktı. Böylece ışık atımı sanki uzak bir noktaya giderken negatif bir zaman gecikmesine sahipmiş gibi davranır, yani ona daha geç değil, ortamdan geçtiğinden daha erken varır!

Çoğu fizikçi bu sonucu odanın dağıtıcı ortamında düşük yoğunluklu bir öncül maddenin ortaya çıkışıyla ilişkilendirme eğilimindedir. Gerçek şu ki, bir darbenin spektral ayrışması sırasında, spektrum, darbenin "ana kısmının" önüne geçen, öncü olarak adlandırılan, göz ardı edilebilecek kadar küçük genliğe sahip, keyfi olarak yüksek frekansların bileşenlerini içerir. Kuruluşun niteliği ve öncülün şekli, ortamdaki dağılma yasasına bağlıdır. Bunu akılda tutarak, Wong'un deneyindeki olaylar dizisinin aşağıdaki şekilde yorumlanması önerildi. Haberciyi kendi önüne "uzatan" gelen dalga kameraya yaklaşır. Gelen dalganın zirvesi odanın yakın duvarına çarpmadan önce, öncü, odada uzak duvara ulaşan ve ondan yansıyan bir "ters dalga" oluşturan bir darbenin görünümünü başlatır. Bu dalga 300 kat daha hızlı yayılıyor İle, yakın duvara ulaşır ve gelen dalgayı karşılar. Bir dalganın zirveleri diğerinin çukurlarıyla buluşuyor, böylece birbirlerini yok ediyorlar ve sonuç olarak geriye hiçbir şey kalmıyor. Gelen dalganın, odanın diğer ucunda kendisine enerji "ödünç veren" sezyum atomlarına "borcunu ödediği" ortaya çıktı. Deneyin yalnızca başlangıcını ve sonunu izleyen herkes, yalnızca zamanda ileriye "sıçrayan" ve daha hızlı hareket eden bir ışık darbesi görecektir. İle.

L. Wong, deneyinin görelilik teorisiyle tutarlı olmadığına inanıyor. Süper ışık hızının erişilemezliği hakkındaki ifadenin yalnızca hareketsiz kütleye sahip nesneler için geçerli olduğuna inanıyor. Işık, kütle kavramının genel olarak uygulanamadığı dalgalar biçiminde ya da bilindiği gibi durgun kütlesi sıfıra eşit olan fotonlar biçiminde temsil edilebilir. Bu nedenle Wong'a göre ışığın boşluktaki hızı sınır değildir. Ancak Wong, keşfettiği etkinin, bilginin normalden daha hızlı iletilmesini mümkün kılmadığını itiraf ediyor. İle.

Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Los Alamos Ulusal Laboratuvarı'ndan fizikçi P. Milonni, "Buradaki bilgi zaten nabzın öncüsünde yer alıyor" diyor ve "Ve bu, ışıktan daha hızlı bilgi gönderiyormuşsunuz izlenimini verebilir" diyor. göndermiyoruz.”

Çoğu fizikçi buna inanıyor yeni iş temel ilkelere ezici bir darbe indirmiyor. Ancak fizikçilerin tümü sorunun çözüldüğüne inanmıyor. 2000 yılında ilginç bir deney daha gerçekleştiren İtalyan araştırma grubundan Profesör A. Ranfagni, bu sorunun hala cevapsız olduğuna inanıyor. Daniel Mugnai, Anedio Ranfagni ve Rocco Ruggeri tarafından gerçekleştirilen bu deney, santimetre dalga radyo dalgalarının sıradan hava aşan bir hızla yayıldı İle%25 oranında.

Özetlemek gerekirse şunu söyleyebiliriz. İşler son yıllar belirli koşullar altında süper ışık hızının gerçekten meydana gelebileceğini gösteriyor. Peki süper ışık hızlarında tam olarak hareket eden şey nedir? Daha önce de belirtildiği gibi görelilik teorisi, maddi cisimler ve bilgi taşıyan sinyaller için bu tür hızları yasaklamaktadır. Bununla birlikte, bazı araştırmacılar ısrarla ışık bariyerinin özellikle sinyaller için aşıldığını göstermeye çalışıyorlar. Bunun nedeni, özel görelilik teorisinin katı bir matematiksel gerekçeye sahip olmamasıdır (mesela Maxwell denklemlerine dayalıdır). elektromanyetik alan) sinyallerin daha yüksek bir hızda iletilmesinin imkansızlığı İle. STR'de böyle bir imkansızlığın, Einstein'ın hızları toplama formülüne dayanarak tamamen aritmetik olarak kurulduğu söylenebilir, ancak bu temelde nedensellik ilkesiyle doğrulanır. Einstein'ın kendisi, süperluminal sinyal iletimi konusunu ele alarak, bu durumda şunu yazdı: “... elde edilen eylemin nedenden önce geldiği bir sinyal iletim mekanizmasının mümkün olduğunu düşünmek zorundayız. Ancak bu tamamen mantıksal bir noktadan kaynaklansa da. Görüş kendini içermiyor, bence hiçbir çelişki yok; yine de tüm deneyimlerimizin doğasıyla o kadar çelişiyor ki, bunu varsaymak imkansız. V > s Yeterince kanıtlanmış görünüyor." Nedensellik ilkesi, süperluminal sinyal aktarımının imkansızlığının altında yatan temel taşıdır. Ve görünüşe göre, deneyciler bu tür sinyalleri ne kadar tespit etmek isterse istesin, istisnasız tüm süperluminal sinyal arayışları bu taşa rastlayacaktır. sinyaller, çünkü dünyamızın doğası böyledir.

Sonuç olarak, yukarıdakilerin hepsinin özellikle dünyamız, Evrenimiz için geçerli olduğunu vurgulamak gerekir. Bu cümlenin kurulmasının nedeni Son zamanlarda Astrofizik ve kozmolojide, bizden gizlenmiş, topolojik tüneller (atlayıcılar) ile birbirine bağlanan birçok Evrenin varlığına izin veren yeni hipotezler ortaya çıkıyor. Bu bakış açısı, örneğin ünlü astrofizikçi N.S. Dışarıdan bakan bir gözlemci için bu tünellerin girişleri, kara delikler gibi anormal yerçekimsel alanlarla gösterilir. Hipotez yazarlarının önerdiği gibi, bu tür tünellerdeki hareketler, sıradan uzayda ışık hızının dayattığı hareket hızı sınırlamasını aşmayı ve dolayısıyla yaratma fikrinin gerçekleştirilmesini mümkün kılacaktır. bir zaman makinesi... Böyle Evrenlerde bizim için alışılmadık bir şeyin aslında gerçekleşmesi mümkündür. Ve şimdilik bu tür hipotezler bilim kurgu hikayelerini fazlasıyla anımsatıyor olsa da, maddi dünyanın yapısına ilişkin çok öğeli bir modelin temel olasılığını kategorik olarak reddetmek pek mümkün değil. Başka bir şey de, tüm bu diğer Evrenlerin, büyük olasılıkla, Evrenimizde yaşayan ve düşüncelerinin gücüyle bize kapalı dünyaları bulmaya çalışan teorik fizikçilerin tamamen matematiksel yapıları olarak kalacağıdır...

Aynı konudaki konuya bakın

OPERA deneyinden bir grup bilim adamı işbirliğiyle Avrupa organizasyonu Nükleer Araştırma (CERN), ışık hızını aşmaya yönelik bir deneyin sansasyonel sonuçlarını yayınladı. Deneyin sonuçları, Albert Einstein'ın tüm modern fiziğin dayandığı özel görelilik teorisini çürütüyor. Teori, ışığın hızının 299.792.458 m/s olduğunu ve temel parçacıklarışık hızından daha hızlı gidemez.

Bununla birlikte bilim insanları, nötrino ışınının 732 km yol kat ederken bu değeri 60 nanosaniye kadar aştığını kaydetti. Bu, 22 Eylül'de İtalya, Fransa, Rusya, Kore, Japonya ve diğer ülkelerden uluslararası bir grup nükleer fizikçi tarafından yürütülen bir deney sırasında gerçekleşti.

Deney şu şekilde ilerledi: Bir proton ışını özel bir hızlandırıcıda hızlandırıldı ve özel bir hedefin merkezine çarptı. Mezonlar bu şekilde doğdu; kuarklardan oluşan parçacıklar.

Mezonlar bozunduğunda nötrinolar doğar," diye açıkladı Rusya Bilimler Akademisi Nükleer Araştırma Enstitüsü'nün baş araştırmacısı RAS Akademisyeni Valery Rubakov, İzvestia'ya. - Işın, nötrino 732 km yol kat edecek ve Gran Sasso'daki İtalyan yer altı laboratuvarına ulaşacak şekilde konumlandırıldı. Nötrino ışınının hızını kaydeden özel bir dedektör içerir.

Araştırmanın sonuçları ikiye bölündü bilim dünyası. Bazı bilim insanları sonuçlara inanmayı reddediyor.

RAS akademisyeni Spartak Belyaev, İzvestia'ya şunları söyledi: "CERN'de yaptıkları modern fizik açısından imkansızdır." Bilim danışmanı Genel Enstitüsü ve nükleer Fizik. - Bu deneyi ve sonuçlarını kontrol etmek gerekiyor - belki de sadece yanılıyorlardı. Bundan önce yapılan tüm deneyler mevcut teoriye uyuyor ve bir kez yapılan bir deney yüzünden paniğe kapılmaya gerek yok.

Akademisyen Belyaev aynı zamanda şunu da itiraf ediyor: Eğer bir nötrino'nun ışık hızından daha hızlı hareket edebileceğini kanıtlamak mümkünse, bu bir devrim olacaktır.

O zaman tüm fiziği kırmak zorunda kalacağız” dedi.

Sonuçlar doğrulanırsa bu bir devrim olacaktır” diye katılıyor Akademisyen Rubakov. - Sıradan insanlar için bunun nasıl sonuçlanacağını söylemek zor. Genel olarak özel görelilik teorisini değiştirmek elbette mümkündür, ancak bunu yapmak son derece zordur ve bunun sonucunda hangi teorinin netleşeceği tam olarak belli değildir.

Rubakov, raporda deneyin üç yılı boyunca 15 bin olayın kaydedilip ölçüldüğünün belirtildiğini kaydetti.

İstatistikler çok iyi ve uluslararası saygın bilim adamlarından oluşan bir grup deneye katıldı," diye özetliyor Rubakov.

Akademisyenler, özel görelilik teorisinin deneysel olarak çürütülmesi için dünya çapında düzenli olarak girişimlerde bulunulduğunu vurguladı. Ancak henüz hiçbiri olumlu sonuç vermedi.

Baylor Üniversitesi'nden (ABD) astrofizikçiler, kişinin uzayda ışık hızından 10³² kat daha hızlı seyahat etmesine, komşu bir galaksiye uçmasına ve birkaç dakika içinde geri dönmesine olanak tanıyan bir hiperuzay sürücüsünün matematiksel modelini geliştirdiler. saat.

İnsanlar uçarken modern uçaklarda hissedilen aşırı yükleri hissetmeyecekler, ancak böyle bir motorun metalde ortaya çıkması ancak birkaç yüz yıl içinde mümkün olacaktır.

Tahrik mekanizması, 1994 yılında Meksikalı fizikçi Miguel Alcubierre tarafından önerilen uzay deformasyon motoru (Warp Drive) prensibine dayanmaktadır. Amerikalıların modeli iyileştirmesi ve daha ayrıntılı hesaplamalar yapması gerekiyor.
Araştırmanın yazarlarından Richard Obousi, "Geminin önündeki alanı sıkıştırırsanız ve tam tersine arkasını genişletirseniz, geminin etrafında bir uzay-zaman balonu belirir" diyor. Uzay-zaman basıncındaki fark nedeniyle, bu kabarcık herhangi bir yönde hareket etme yeteneğine sahip ve ışık eşiğini binlerce kat aşabiliyor."

Muhtemelen geminin etrafındaki alan, henüz üzerinde çok az çalışılan karanlık enerji nedeniyle deforme olabilecektir. Moskova Devlet Üniversitesi Sternberg Devlet Astronomi Enstitüsü'nün göreli astrofizik bölümünde kıdemli araştırmacı olan Sergei Popov, "Karanlık enerji, üzerinde çok az çalışılmış bir madde, nispeten yakın zamanda keşfedildi ve galaksilerin neden birbirlerinden uzaklaşıyor gibi göründüğünü açıklıyor" dedi. Bunun birkaç modeli var ama “Henüz genel kabul görmüş bir model yok. Amerikalılar ek boyutlara dayalı bir modeli esas aldılar ve bu boyutların özelliklerini yerel olarak değiştirmenin mümkün olduğunu söylüyorlar. Farklı yönlerde farklı kozmolojik sabitlerin olabileceği ortaya çıktı ve sonra balonun içindeki gemi hareket etmeye başlayacak."

Evrenin bu "davranışı", tüm uzayımızın birçok başka boyut tarafından nüfuz ettiğini öne süren "sicim teorisi" ile açıklanabilir. Birbirleriyle etkileşimleri, yalnızca galaksiler gibi maddeyi değil aynı zamanda uzayın gövdesini de genişletebilen itici bir kuvvet üretir. Bu etkiye "Evrenin şişmesi" denir.

Lebedev Fizik Enstitüsü Astro-Uzay Merkezi çalışanı Fiziksel ve Matematik Bilimleri Doktoru Ruslan Metsaev, "Varlığının ilk saniyelerinden itibaren Evren esniyor" diye açıklıyor ve "Ve bu süreç bugüne kadar devam ediyor." Tüm bunları bilerek alanı yapay olarak genişletmeye veya daraltmaya çalışabilirsiniz. Bunu yapmak için diğer boyutları etkilemesi gerekiyor, böylece dünyamızın bir alanı karanlık enerji güçlerinin etkisi altında doğru yönde hareket etmeye başlayacak.

Bu durumda görelilik teorisinin yasaları ihlal edilmez. Balonun içinde fiziksel dünyanın aynı yasaları kalacak ve ışığın hızı maksimum olacaktır. Bu durum bize şunu söyleyen ikiz etki için geçerli değildir: uzay yolculuğuışık hızlarında geminin içindeki zaman önemli ölçüde yavaşlar ve Dünya'ya dönen astronot, yaşlı bir adam olan ikiz kardeşiyle tanışır. Warp Drive motoru bu sorunu ortadan kaldırıyor çünkü gemiyi değil uzayı itiyor.

Amerikalılar gelecekteki uçuş için zaten bir hedef buldular. Bu Gliese 581 (Gliese 581) gezegenidir. iklim koşulları ve yerçekimi Dünya'dakilere yaklaşıyor. Ona olan mesafe 20 ışık yılı ve Warp Drive trilyonlarca kat daha zayıf çalışsa bile maksimum güç, oraya ulaşmak için gereken seyahat süresi yalnızca birkaç saniye olacaktır.