Меню

Будет ли преодолена скорость света



4 способа преодолеть скорость света

Cкорость распространения света равна 299 792 458 метров в секунду, но предельной величиной она давно уже не является. «Футурист» собрал 4 теории, где свет уже не Михаэль Шумахер.

Американский ученый японского происхождения, специалист в области теоретической физики Митио Каку уверен, что скорость света вполне может быть преодолена.

Большой взрыв

Самым известным примером, когда был преодолен световой барьер, Митио Каку называет Большой взрыв – сверхбыстрый «хлопок», ставший началом расширения Вселенной, до которого она находилась в сингулярном состоянии.

«Ни один материальный объект не может преодолеть световой барьер. Но пустое пространство, безусловно, может двигаться быстрее света. Ничто не может быть более пустым, чем вакуум, значит он может расширяться быстрее скорости света», -– уверен ученый.

Фонарик в ночном небе

Если светить фонарем в ночном небе, то в принципе луч, который идет из одной части Вселенной в другую, находящуюся на расстоянии многих световых лет, может двигаться быстрее скорости света. Проблема в том, что в этом случае не будет материального объекта, который действительно движется быстрее света. Представьте, что вы окружены гигантской сферой диаметром один световой год. Изображение луча света промчится по этой сфере за считанные секунды, несмотря на ее размеры. Но только изображение луча может двигаться по ночному небу быстрее света, а не информация или материальный объект.

Квантовая запутанность

Быстрее скорости света может быть не какой-то объект, а целое явление, а точнее взаимосвязь, которая называется квантовой запутанностью. Это квантовомеханическое явление, при котором квантовые состояния двух или нескольких объектов взаимозависимы. Чтобы получить пару квантовозапутанных фотонов, можно посветить на нелинейный кристалл лазером с определенными частотой и интенсивностью. В результате рассеивания лазерного луча, возникнут фотоны в двух разных конусах поляризации, связь между которыми и будет называться квантовой запутанностью. Итак, квантовая запутанность – это один способов взаимодействия субатомных частиц, и процесс этой связи может происходить быстрее света.

«Если два электрона свести вместе, они будут вибрировать в унисон, в соответствии с квантовой теорией. Но если затем разделить эти электроны множеством световых лет, они все равно будут поддерживать связь друг с другом. Если покачнуть один электрон, другой почувствует эту вибрацию, причем произойдет это быстрее скорости света. Альберт Эйнштейн думал, что это явление опровергнет квантовую теорию, потому что ничто не может двигаться быстрее света, но на самом деле он ошибался», -– говорит Митио Каку.

Кротовые норы

Тема преодоления скорости света обыгрывается во многих научно-фантастических фильмах. Сейчас даже у тех, кто далек от астрофизики, на слуху словосочетание «кротовая нора», благодаря фильму «Интерстеллар». Это особое искривление в системе пространство-время, туннель в пространстве, позволяющий преодолевать огромные расстояния за ничтожно малое время.

О таких искривлениях говорят не только сценаристы фильмов, но и ученые. Митио Каку считает, что кротовая нора (wormhole), или, как ее еще называют, червоточина – один из двух наиболее реальных способов передавать информацию быстрее, чем со скоростью света.

Второй способ, связанный также с изменениями материи – сжатие пространства впереди вас и расширение позади. В этом деформированном пространстве возникает волна, которая движется быстрее скорости света, если управляется темной материей.

Таким образом, единственный реальный шанс для человека научиться преодолевать световой барьер может скрываться в общей теории относительности и искривлении пространства и времени. Однако все упирается в ту самую темную материю: никто так и не знает, существует ли она точно, и стабильны ли кротовые норы.

Источник

Scisne ?

Главная ≫ Инфотека ≫ Космология, астрономия ≫ Преодолеть скорость света возможно

Преодолеть скорость света возможно

Американские астрофизики разработали математическую модель гиперпространственного привода, позволяющего преодолевать космические расстояния со скоростью выше скорости света в 10³² раз, что позволяет в течение пары часов слетать в соседнюю галактику и вернуться обратно.

При полёте люди не будут ощущать перегрузок, которые ощущаются в современных авиалайнерах, правда в металле такой двигатель сможет появиться разве что через несколько сотен лет.

Механизм действия привода основан на принципе двигателя деформации пространства (Warp Drive), который предложил в 1994 г. мексиканский физик Мигель Алькубиерре. Американцам осталось лишь доработать модель и произвести более детальные подсчеты.
«Если перед кораблём сжимать пространство, а позади него, наоборот, расширять, то вокруг корабля появится пространственно-временной пузырь, — говорит один из авторов исследования, Ричард Обоуси. — Он окутывает корабль и вырывает его из обычного мира в свою систему координат. За счет разницы давления пространства-времени этот пузырь способен двигаться в любом направлении, преодолевая световой порог на тысячи порядков.»

Предположительно, деформироваться пространство вокруг корабля сможет за счет малоизученного потока темной энергии. «Тёмная энергия — очень плохо изученная субстанция, открытая сравнительно недавно и объясняющая, почему галактики как бы разлетаются друг от друга, — рассказал старший научный сотрудник отдела релятивистской астрофизики Государственного астрономического института им. Штернберга МГУ Сергей Попов. — Существует несколько её моделей, но какой-то общепринятой нет. Американцы взяли за основу модель, основанную на дополнительных измерениях, и говорят, что можно локально менять свойства этих измерений. Тогда получится, что в разных направлениях могут быть разные космологические константы. И тогда корабль в пузыре начнёт двигаться».

Объяснить такое «поведение» Вселенной может «теория струн», согласно которой все наше пространство пронизано множеством других измерений. Их взаимодействие между собой порождает отталкивающую силу, которая способна расширять не только вещество, как, например, галактики, но и само тело пространства. Этот эффект получил название «инфляция Вселенной».

«С первых секунд своего существования Вселенная растягивается, — поясняет доктор физико-математических наук, сотрудник Астро-космического центра Физического института им. Лебедева Руслан Мецаев. — И этот процес продолжается до сих пор». Зная всё это, можно попытаться расширять или сужать пространство искуственно. Для этого предлагается воздействовать на иные измерения, тем самым кусок пространства нашего мира начнёт движение в нужном направлении.

При этом законы теории относительности не нарушаются. Внутри пузыря останутся те же самые законы физического мира, а скорость света будет предельной. На эту ситуацию не распространяется и так называемый эффект близнецов, повествующий о том, что при космических путешествиях со световыми скоростями время внутри корабля значительно замедляется и космонавт, вернувшись на землю, встретит своего брата-близнеца уже глубоким стариком. Двигатель Warp Dreve избавляет от этой неприятности, потому как толкает пространство, а не корабль.

Американцы уже подыскали и цель для будущего полёта. Это планета Gliese 581 (Глизе 581), на которой климатические условия и сила тяжести приближается к земным. Расстояние до неё составляет 20 световых лет, и даже при условии, что Warp Drive будет работать в триллионы раз слабее максимальной мощности, время пути до неё составит всего несколько секунд.

Источник

Скорость света преодолена?

Пока еще не опубликованная статья в рецензируемом издании, однако недавно полученные результаты заставили научные круги пребывать в неком замешательстве. Исследователи, которые были задействованы в итальянском эксперименте объявили о том, что: Нейтрино преодолело скорость света, напомним, что для современной физики такое заявление противоречит всем существующим теориям.

Исследования проводились детектором OPERA (Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus), расположенный на в подземной лаборатории Гран-Сассо (-1400 м) (Laboratori Nazionali del Gran Sasso) под Аленнинами. ЦЕРНский протонный суперсинхротрон (SPS) генерирует тау-нейтрино и направляет на детектор OPERA, который находится в 732 километрах от ЦЕРНа. Частицы проходят это расстояние примерно за 3 миллисекунды.

Показано движение частиц из Швейцарии в Италию (иллюстрация CERN).

В процессе движения из Женевы в Гран-Сассо, важно заметить, появляются тау-нейтрино из мююонных нейтрино (важность проясним позднее). «Изменения» в ароматах происходит случайно.

Нейтрино – частицы не имеющих заряда и с очень малой массой, нейтрино практически не взаимодействует с другими веществами. Потоки нейтрино являются побочными продуктами ядерной реакции, происходящие на Солнце, они заполняют все пространство вокруг. В течении секунды сквозь глаз человека проходит около миллиарда нейтрино, рассказывает Nature. На фото: первое обнаружение частицы нейтрино в пузырьковой камере (1970 год) (фото Argonne National Laboratory).

Ученные в зоде двухлетнего эксперимента заметили, что частицы приходят в детектор по времени, немного раньше теоретического расчета, примерно на 60 наносекунд (за 2 года лаборатория отметила около 16 тысяч подобных событий, что с научной точки зрения является статистически значимым).

Точность измерения длины пути частиц около ±20 сантиметров, точность определения времени движения ±10 наносекунд. Разница во времени в 60 наносекунд действительно поразила исследователей.

«Сначала мы пытались теоретически объяснить полученные результаты. Потом мы перешли к учету и поиску стандартных ошибок, постепенно перешли к более весомым ошибкам, и даже к нетривиальным ошибкам. Но нам так и не удалось объяснить эту разницу, никаким из известных способов», — рассказывает Антонио Эредитато (Antonio Ereditato) профессор университета Берна.

Скорость света в вакууме (299 792 458 метров в секунду) максимально возможная скоростью во Вселенной. Нет объекта, способного двигаться быстрее скорости света, исходя из постулатов современной физики, за основу была взята специальная теория относительности Эйнштейна. Учёными было проведено множество экспериментов, и ни один не дал подтверждение, в превышении скорости света (фото AP).

Осторожные исследователи просят проверить полученные результаты всем желающим. «Мне бы очень хотелось, чтобы другой, отдельный не зависящий от нас эксперимент получил такие же данные. После этого я смогу спать спокойно», — рассказывает Эредитато.

(Заметим, что в мире две лаборатории способны на аналогичный эксперимент: японская T2K и американская Fermilab. Но к сожелению первая находится в «замороженном» состоянии из-за цунами и землетрясения, а во второй отсутствует оборудование, обеспечивающее точность измерений, такой же как и в европейской лаборатории.

«На данный момент мы не можем ничего конкретно утверждать. Наше желание в том, чтобы ученные со всего мира, помогли нам понять наши результаты, — сказал Эредитато. — Мы прекрасно понимаем, что результаты могут изменить многое в научной сфере».

Журнал Science цитирует слова Чана Кээ Цзюна (Chang Kee Jung) доктор наук университета Стони Брук: «Сложно измерить время между рождением нейтрино и их ударом в пластины детектора с большой точностью, эти данные получаются при помощи GPS. И ошибка в данных составляет десятки наносекунд. Мне бы хотелось понять, как была получена такая высокая точность прибора GPS» (фото: sunysb.edu).

Наш мир вряд ли перевернется, нейтрино атакует землю уже много миллиардов лет.
Новые знания помогут изменить представления исследователей и ученных о нашей Вселенной. В том случае если будет доказано, что скорость света не конечная величина и существуют частицы, способные преодолеет скорость света, то будет необходимо пересматривать многотомные теории, столетние постулаты, включая теории Эйнштейна, которому, кстати и обязана ОТО (общая теория относительности).

Результаты учёных представили свои результаты на сайте ArXiv.org (Можно посмотреть пресс-релиз в центре ядерных исследований.)

Как одна из теорий выдвигающуюся ученными, возможно, происходит какое-то «короткое замыкание»: нейтрино пролетают через параллельное (другое) измерение. Что собственно давно уже обсуждалось в Теории струн или посмотреть ролик Теория суперструн Брайана Грина, только если бы ученные могли засечь «паразитную» энергию, которая получалась бы при так сказать перемещении в другое измерение и обратно можно было бы достоверно утверждать эту теорию.

Как еще вариант: Возможно — это как раз наоборот подтверждения теории старика Эйнштейна. При скоростях света или близким к ним происходят такие эффекты как: эффект замедления хода часов, эффект замедления времени. Часы, перемещающиеся относительно наблюдателя, идут для него медленнее (ученные наблюдают нейтрино на детекторе), чем такие же часы (изначально синхронизированные между собой) у него в руках (для самого нейтрино время протекает так, как и полагает теоретическая физика). — Прим редактора

Источник

Почему нельзя превысить скорость света?

Мы знаем, что скорость света -максимальна. Ничто не может двигаться быстрее. Но почему? Неужели существует полиция скорости света, запрещающая настолько быстрое движение? Может теория относительности дает ответ? Или все дело в самой природе пространства-времени и устройстве нашего мира?

Скорость света — 300 000 км/с, и ничто не может ее преодолеть

Скорость света — самая большая скорость, которая вообще возможна в нашей Вселенной, и она, как известно, равна 300 000 км/с. И еще установлено, что никакое тело, никакая частица не может достичь скорости света (тем более — ее превысить) — на это способны только фотоны и другие кванты, а также их «вторые натуры» — электромагнитные волны. Так? Да, все верно, но с некоторыми оговорками и уточнениями.

Когда говорят о скорости света, то чаще всего имеют в виду скорость распространения световой волны или фотона в вакууме. В пространстве, свободном от материи и любого излучения (в настоящем вакууме не должно быть ничего, даже радиоволн), свет как раз и будет достигать своей огромной секундной скорости в 300 тысяч километров. А вот при попадании в другие среды (в тот же воздух,стекло, прозрачные кристаллы и т. д.) свет тормозится.

Любая прозрачная (а при соблюдении некоторых условий — и непрозрачная) среда обладает той или иной оптической плотностью — чем она больше, чем с меньшей скоростью в ней может распространяться свет. Например, в прозрачном воздухе при давлении в одну атмосферу свет движется всего на 2 % медленнее, чем в вакууме (около 294 000 км/с). В дистиллированной воде скорость распространения света падает уже до 226 000 км/с, а в оптическом (крайне чистом и однородном) стекле свет движется со скоростью чуть менее 196 000 км/с. Алмаз понижает скорость света до 130 000 км/с, а некоторые кристаллы — и до еще меньших показателей. Разница поразительная, но это, как показали опыты, далеко не предел.

В самом начале третьего тысячелетия сразу две группы ученых проводили эксперименты по снижению скорости света в экзотической среде — конденсате Бозе — Эйнштейна, созданном из паров натрия и рубидия (в этом состоянии атомы соединяются попарно, образуя вещество с удивительными качествами). Результаты работ были ошеломительными — падение скорости света в парах натрия при почти абсолютном нуле удалось довести до 17 м/с! Как показали расчеты, при соблюдении некоторых условий скорость света в конденсате Бозе — Эйнштейна из натрия может составлять и 1 м/с, но эксперименты другой группы оказались более успешными.

Ученые, пропускающие луч лазера через пары рубидия, смогли и вовсе остановить свет. Но не стоит думать, что в объеме рубидия находились неподвижные фотоны — вовсе нет, так как фотоны не обладают массой покоя, а значит, могут существовать только в движении. Тогда почему здесь говорится об остановке света?

С точки зрения квантовой механики, все верно. Электромагнитная волна (не забываем, что свет подчиняется корпускулярно-волновому дуализму, то есть может быть представлен как волной, так и потоком частиц) будто бы «завязла» в парах рубидия, отдав им свою энергию. Однако при несложных манипуляциях (изменении внешнего управляющего магнитного поля) снова рождались фотоны, абсолютно идентичные (по поляризации, энергии и другим характеристикам) тем, что вошли в емкость с парами рубидия: фотоны как бы застревали в рубидии, а через какое-то время снова выходили, поэтому и можно говорить об остановке света.

Теперь стоит сказать о недостижимости скорости света другими частицами и физическими телами. ОТО говорит, что скорости в 300 000 км/с могут достичь только фотоны и только в вакууме. Однако возникают ситуации, когда частицы движутся быстрее, чем свет, и это вовсе не фантастика.

Уже говорилось, что свет в разных средах имеет разную скорость, и эта скорость никак не может увеличиваться. Однако другие частицы (например, электроны) не ограничены в том, с какой скоростью им лететь, например, сквозь стекло. Вот и выходит, что в некоторых средах скорость частиц может превышать скорость света.

Кстати, благодаря этому обстоятельству на дне океанов и в ядерных реакторах может возникать свечение воды. Дело в том, что если частица движется в какой-либо среде быстрее, чем движется в этой же среде свет, то возникает слабое свечение — это так называемый эффект Вавилова — Черенкова. На данном эффекте основаны некоторые детекторы, позволяющие измерять скорости и другие характеристики элементарных частиц. А свечение воды у дна океана может быть вызвано высокоэнергетическими электронами, испускаемыми ядрами радиоактивных элементов, находящихся в грунте.

Так что, прежде чем говорить о скорости света, необходимо оговаривать, в какой среде движется световой луч. Об этом же стоит упоминать и при разговоре о недостижимости скорости света, ведь в некоторых средах быстродвижущимся частицам легко преодолеть световую скорость.

Источник

Читайте также:  Гбу жилищник отключили свет

Свет и его значения © 2021
Внимание! Информация, опубликованная на сайте, носит исключительно ознакомительный характер и не является рекомендацией к применению.