FTL pohyb

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 6. února 2022; kontroly vyžadují 5 úprav .

Nadsvětelný pohyb je pohyb rychlostí přesahující rychlost světla ve vakuu. Navzdory skutečnosti, že podlespeciální teorie relativityje rychlost světla ve vakuu maximální dosažitelnou rychlostísignáluaenergiečástice s kladnou hmotností má tendenci k nekonečnu, když se její rychlost blíží rychlosti světla, objekty jehož pohyb není spojen spřenosem informace(např.fázekmitánívlny,stínuneboslunečního paprsku) může mít libovolně vysokou rychlost [1] [2] [3] [4] .

Určení nadsvětelné rychlosti hmotného bodu

V (lokálně) inerciální vztažné soustavě s počátkem zvažte hmotný bod, který je v . Rychlost tohoto bodu nazýváme v tuto chvíli nadsvětelnou, pokud je splněna nerovnost:

kde:

Speciální teorie relativity (SRT) ukládá přísná omezení možnosti nadsvětelného pohybu těles:

  1. pokud je na urychlení tělesa s nenulovou klidovou hmotností vynaložena konečná energie, pak těleso nebude schopno dosáhnout nadsvětelné rychlosti (viz např. rovnice (9.9) [5] );
  2. jsou-li si všichni inerciální pozorovatelé rovni (tj. při absenci vnějšího pole nebo zakřivení prostoru), existence částic (stejně jako vln nebo jiných objektů schopných přenášet informace a energii ) pohybujících se nadsvětelnou rychlostí a interagujících v obvyklý způsob u "subluminální" hmoty (tedy takové, že mohou být vysílány a přijímány libovolně) s sebou nese paradox porušení principu neurčitosti, kdy objekt může provádět mnoho měření (jedno je měření hybnosti a druhé je měření energie částice).

Existuje mnoho situací (určitě skutečných i hypotetických), které nesplňují podmínky této definice, a na které se proto tato omezení nevztahují.

Klasická fyzika

Sluneční paprsek, nůžky

Pokud jde o pohyb objektů nadsvětelnou rychlostí, akademik V. L. Ginzburg napsal: [6]

Skutečnost, že rychlosti překračující rychlost světla ve vakuu jsou možné a skutečně se vyskytují ve fyzice a astronomii, je samozřejmě dobře známá již dlouhou dobu.

V. L. Ginzburg samozřejmě v žádném případě nemluvil o nějakém porušení postulátů či závěrů teorie relativity.

Světelný bod (tzv. „sluneční paprsek“) nebo například průsečík lopatek gilotinových nůžek může měnit polohu nadsvětelnou rychlostí [6] [7] [8] . V tomto případě jsou však informace a energie přenášeny ve směru, který se neshoduje se směrem pohybu slunečního paprsku (rychlostí menší nebo rovnou ), a výše uvedená omezení neplatí [8] [9 ] [10] [11] .

Myšlenkový experiment 1

Zkusme přenést nějaký signál z jednoho bodu obrazovky, po kterém králíček běží, do jiného bodu spolu s tímto zajíčkem. To se samozřejmě nepodaří, protože cokoli uděláme s fotony zajíčka v prvním bodě, nebude to moci ovlivnit (například zhasnout nebo rozjasnit) fotony zajíčka v druhém bodě, který projít (oni, na rozdíl od samotného zajíčka, se pohybují do druhého bodu nikoli z prvního, ale z lucerny).

Myšlenkový experiment 2

V případě nůžek je situace poněkud složitější. Zdálo by se, že když v prvním bodě vložíme něco mezi lopatky a zasekneme je, průsečík lopatek se přestane pohybovat a pozorovatel ve druhém bodě od nás dostane signál , který k němu přišel rychleji než světlo . . Ve skutečnosti však nebudeme moci čepel zastavit v bodě 1 a okamžitě ji zastavit v bodě 2. Navíc deformační vlna nůžek, která může vést k jakýmkoli změnám v pohybu čepele v blízkosti bodu 2, se šíří materiálem nůžek rychlostí zvuku v tomto materiálu, která je vždy menší než rychlost světla.

Je zajímavé, že bod rychlejší než světlo se nevyskytuje pouze při použití rotujícího zdroje světla s úzkým paprskem a stíněním ve velmi velké vzdálenosti. Jakákoli, zejména plochá světelná vlna s více či méně širokým čelem , dopadající na obrazovku pod úhlem, v zásadě vytváří podobného „zajíčka“ (stupeň její závažnosti je však určen tím, jak ostrá je čelo vlny je), a odraženou vlnu lze interpretovat jako Čerenkovovo záření z „skvrn“ odpovídajících každému hřebenu dopadající vlny. [6]

V tomto smyslu jsou takové objekty jako světelná skvrna zcela fyzické [1] . Jejich rozdíl od obvyklých je pouze v tom, že s sebou nenesou energii ani informace, tedy stav „králíčka“ v určitém okamžiku a někde není příčinou jeho stavu nebo dokonce pozdějšího vzhledu v jiném. místo na obrazovce.

Neinerciální vztažné soustavy

V klasické mechanice [12] jsou čas a prostor považovány za absolutní a rychlost hmotného bodu je definována jako

kde  je vektor poloměru hmotného bodu. V rotujícím kartézském souřadnicovém systému (referenční) [13] je tedy rychlost hmotného bodu [14] :

kde:

Jak je z rovnice patrné, v neinerciální vztažné soustavě spojené s rotujícím tělesem se dostatečně vzdálené objekty mohou pohybovat libovolně vysokou rychlostí, včetně rychlosti přesahující rychlost světla [15] : . To není v rozporu s tím, co bylo řečeno v části "Určení nadsvětelné rychlosti hmotného bodu" , protože . Například pro souřadnicový systém spojený s hlavou člověka na Zemi bude rychlost Měsíce s normálním otočením hlavy větší než rychlost světla ve vakuu. V tomto systému Měsíc při otočení v krátkém čase opíše oblouk s poloměrem přibližně rovným vzdálenosti mezi počátkem souřadnicového systému (hlavou) a Měsícem.

Fázová rychlost

Fázová rychlost podél nějakého libovolně zvoleného směru x vždy převyšuje fázovou rychlost podél vlnového vektoru , pokud se směr x neshoduje se směrem vlnového vektoru. Konkrétně, pokud osa x svírá úhel α s vlnovým vektorem , pak

Pokud tedy (jako například pro elektromagnetické vlny ve vakuu), pak se ukáže, že je větší než rychlost světla pro jakékoli nenulové α menší než 90 ° (to se často realizuje, když se vlny šíří ve vlnovodech, vlnové vektory rovinných vln, ze kterých jsou složeny, se často neshodují s osou vlnovodu). A i pro libovolnou vlnu (s libovolně malým konečným ) lze v zásadě zvolit α tak blízko přímé, že fázová rychlost v takovém směru bude libovolně velká, včetně větší než c .

Kromě toho je fázová rychlost a podél směru vlnového vektoru často větší než c . To platí například pro fázovou rychlost vlnové funkce masivních částic ( de Broglieho vlny ). Fázová rychlost elektromagnetických vln může být také vyšší než c : například plazma má index lomu menší než jedna. Fázová rychlost takových vln v souladu s moderními koncepcemi nejenže nemá nic společného s rychlostí signálu, který lze pomocí dané částice přenést, ale vůbec neodpovídá žádnému zásadně pozorovatelnému pohybu v prostoru. Rychlost částic v tomto případě odpovídá skupinové rychlosti , která je pro masivní částice vždy menší než c .

Jelikož fázová rychlost není nic jiného než matematická veličina, která charakterizuje fázi čistě monochromatické vlny podél určitého směru [16] , neshoduje se pohyb vlnové fáze v obecném případě s pohybem některých (kauzálně souvisejících) vlnění. hmotný předmět a nelze je použít k přenosu informací . V různých konkrétních případech tuto skutečnost prokazuje pečlivá analýza. Rychlost přenosu signálu schopného přenášet informaci je zpravidla určena skupinovou rychlostí .

Pohyb rychlostí přesahující rychlost světla v médiu

Takový pohyb není nadsvětelný pohyb (viz definice termínu ).

Rychlost světla v prostředí je vždy nižší než rychlost světla ve vakuu. Fyzické objekty se proto mohou v prostředí pohybovat rychlostí větší, než je rychlost světla v tomto prostředí, ale menší než rychlost světla ve vakuu. To se děje například v chladivu jaderného reaktoru, kdy elektrony, vyražené gama kvanty z jejich drah, procházejí vodou rychlostí větší, než je rychlost světla ve vodě. V tomto případě vždy vzniká Vavilovovo-Čerenkovovo záření [6] .

Obecná teorie relativity

Rozpínání vesmíru

V obecné relativitě jsou bodová tělesa popsána světočárami ve 4-rozměrném zakřiveném pseudoeuklidovském časoprostoru . Obecně řečeno tedy není možné přisuzovat – kanonickým způsobem – vzdálenému tělesu nějakou „rychlost vzhledem k pozorovateli“. V některých fyzicky důležitých případech to však stále lze provést kvůli přítomnosti „přiděleného“, „preferovaného“ času. Konkrétně ve Friedmannově vesmíru může být čas v události považován za správný čas galaxie nacházející se v , který uplynul od Velkého třesku .

Pak vzdálenost mezi dvěma galaxiemi a ( označenou jejich světočárami) lze nazvat vzdáleností mezi body a , měřenou v 3-rozměrném Riemannově prostoru . Podle toho se recesní rychlost těchto dvou galaxií nazývá kvantita

( Odlišné od definice v části " Určení nadsvětelné rychlosti hmotného bodu "). Ukázalo se[ objasnit ] Vesmír se rozpíná v tom smyslu, že vzdálenost mezi takto definovanými galaxiemi s časem roste. Navíc podle Hubbleova zákona se vzdálené galaxie, které jsou ve vzdálenosti větší než (kde  je Hubbleova konstanta rovna 67,80 ± 0,77 (km/s)/Mpc [17] ), se od sebe vzdalují rychlostí přesahující rychlost světla.

Červí díra

Bublina Alcubierre

V roce 1994 Miguel Alcubierre navrhl použití speciálního druhu časoprostorového zakřivení pro nadsvětelný pohyb. V metrice, kterou navrhl [18] , je prostor všude plochý, kromě stěn nějaké bubliny, která se ve vnějším Minkowského prostoru pohybuje rychleji než světlo . V tomto případě se ukazuje (vzhledem k neobvyklé geometrii stěn bublin), že světová linie středu bubliny přesto zůstává časová. Pilot skládající se z obyčejné hmoty se tedy může, sedící ve středu takové bubliny, pohybovat v určitém smyslu (protože samotná bublina a prostor v ní, nikoli předměty v ní) se pohybují rychleji než světlo [19] .

Mezi řadou teoretických obtíží, se kterými se tato myšlenka setkala, je to, že stěny bubliny se také musí pohybovat rychleji než světlo, ale v obvyklém místním smyslu. Bublina Alcubierre tedy musí být vytvořena předem  - její pohyb nezávisí na pilotovi.

Dalším problémem je potřeba vytvořit pro takový motor oblasti prostoru s negativní hustotou energie - odpovídajícím způsobem naplněné " exotickou hmotou ". Dosud byl experimentálně potvrzen pouze jeden příklad takové látky – jde o Casimirovo vakuum , o jehož výrobě v makroskopickém měřítku pro vytvoření motoru Alcubierre uvažoval Charles Ridgley [20] .

V roce 2021 Alexey Bobrik a Gianni Martir zobecnili myšlenku warp pohonu Alcubierre na širší třídu časoprostorových zkreslení a dokázali, že teoreticky lze obal warp pohonu vyrobit z obyčejné hmoty [21] .

Krasnikovova trubka

V roce 1995 navrhl Sergej Krasnikov hypotetický mechanismus pro nadsvětelný pohyb spojený se zakřivením časoprostoru ve speciálně vytvořených tunelech [22] . Výsledná struktura je podobná červím dírám , ale nevyžaduje změnu topologie prostoru. Na rozdíl od bubliny Alcubierre je tubus Krasnikov vhodný pro první expedici ke vzdálenému cíli, protože vzniká (pomocí hypotetické technologie) tak, že se obyčejná loď pohybuje rychlostí blízkou světla. Cestovatel má v budoucnu možnost vrátit se potrubím do výchozího bodu v době bezprostředně po svém odjezdu [19] [23] .

Kvantová mechanika

Princip neurčitosti v kvantové teorii

V kvantové fyzice jsou stavy částic popsány Hilbertovými prostorovými vektory , které určují pouze pravděpodobnost získání určitých hodnot fyzikálních veličin během měření (v souladu s principem kvantové neurčitosti ). Nejznámější reprezentací těchto vektorů jsou vlnové funkce , jejichž druhá mocnina modulu určuje hustotu pravděpodobnosti nalezení částice v daném místě. Ukazuje se, že tato hustota se může pohybovat rychleji než rychlost světla (například při řešení problému průchodu částice energetickou bariérou ), ale efekt překročení rychlosti světla je pozorován pouze na malé vzdálenosti. Na základě principu identity nelze říci, zda pozorujeme stejnou částici nebo její novorozenou kopii. Frank Wilczek ve své Nobelově přednášce v roce 2004 uvedl následující argument [24] :

Představte si částici pohybující se průměrnou rychlostí velmi blízkou rychlosti světla, ale s takovou nejistotou polohy, jakou vyžaduje kvantová teorie. Je zřejmé, že bude určitá pravděpodobnost pozorování této částice pohybující se poněkud rychleji než průměr, a tedy rychleji než světlo, což je v rozporu se speciální teorií relativity. Jediný známý způsob, jak vyřešit tento rozpor, vyžaduje myšlenku antičástic. Velmi zhruba se požadované nejistoty polohy dosáhne za předpokladu, že akt měření může zahrnovat tvorbu částic, z nichž každá je nerozeznatelná od originálu, s různým uspořádáním. Aby byla zachována rovnováha konzervovaných kvantových čísel, musí být další částice doprovázeny stejným počtem antičástic. ( Dirac dospěl k předpovědi antičástic pomocí řady důmyslných interpretací a reinterpretací elegantní relativistické vlnové rovnice, kterou odvodil, spíše než pomocí heuristických úvah, jako je ta, kterou jsem uvedl. Nevyhnutelnost a obecnost těchto závěrů, stejně jako jejich přímé vztah k základním principům kvantové mechaniky a speciální teorie relativity se ukázal až zpětně).

Původní text  (anglicky)[ zobrazitskrýt] Představte si částici pohybující se v průměru rychlostí velmi blízkou rychlosti světla, ale s nejistotou v poloze, jak vyžaduje kvantová teorie. Zjevně bude určitá pravděpodobnost, že se pozorování této částice bude pohybovat o něco rychleji, než je průměr, a tedy rychleji než světlo, což speciální teorie relativity nedovoluje. Jediný známý způsob, jak vyřešit toto napětí, zahrnuje zavedení myšlenky antičástic. Velmi zhruba řečeno, požadovaná nejistota polohy je přizpůsobena tím, že se počítá s možností, že akt měření může zahrnovat vytvoření několika částic, z nichž každá je nerozeznatelná od originálu, s různými polohami. Aby byla zachována rovnováha konzervovaných kvantových čísel, musí být extra částice doprovázeny stejným počtem antičástic. (Dirac byl veden k předpovědi existence antičástic pomocí sledu důmyslných interpretací a reinterpretací elegantní relativistické vlnové rovnice, kterou vynalezl, spíše než heuristickým uvažováním typu, který jsem představil. Nevyhnutelnost a obecnost jeho závěrů, a jejich přímý vztah k základním principům kvantové mechaniky a speciální teorie relativity, jsou jasné až zpětně). — Frank Wilczek

Tento jev má pravděpodobnostní povahu a nelze jej použít k přenosu informace nadsvětelnou rychlostí.

V poruchové teorii kvantové teorie pole je analogem popisu šíření částic klasické fyziky šiřitel odpovídajícího pole. Popisuje amplitudu pravděpodobnosti pro šíření částice zrozené v jednom bodě do druhého, kde je anihilována. Zde musíme rozlišovat mezi dvěma možnostmi:

… pro elektromagnetické záření existuje také [nenulová] amplituda pravděpodobnosti, že se bude pohybovat rychleji (nebo pomaleji), než je běžná rychlost světla. V předchozí přednášce jste viděli, že světlo se ne vždy pohybuje přímočaře; nyní uvidíte, že se ne vždy pohybuje rychlostí světla! Může se zdát překvapivé, že existuje [nenulová] amplituda, aby se foton pohyboval rychleji nebo pomaleji, než je normální rychlost světla c

Původní text  (anglicky)[ zobrazitskrýt] … je zde také amplituda pro to, aby světlo šlo rychleji (nebo pomaleji), než je konvenční rychlost světla. V minulé přednášce jste zjistili, že světlo nejde jen po přímých liniích; teď zjišťujete, že to nejde jen rychlostí světla! Možná vás překvapí, že existuje amplituda pro foton, který se pohybuje rychlostí vyšší nebo nižší, než je konvenční rychlost, c — Richard Feynman, 1965 laureát Nobelovy ceny za fyziku.

Virtuální částice ale neumí přenášet informace a pozorované částice v konečném i počátečním stavu jsou obyčejné, navíc spolu neinteragují (viz S-matice ), proto jejich šiřitelé mizí mimo světelný kužel. Proto v kvantové teorii pole také neexistují žádné nadsvětelné rychlosti, které by bylo možné použít pro nadsvětelnou komunikaci.

Kvantová nelokálnost

Vlastnost nelokality kvantové teorie způsobuje existenci korelací mezi stavy propletených subsystémů původního systému, bez ohledu na to, jak daleko jsou od sebe. Proto je možné okamžitě určit kvantový stav na jednom místě na jakoukoli vzdálenost měřením stavu, který je s ním zapleten na jiném místě, a v souladu s tím jeho přenos nekonečnou rychlostí  - kvantová teleportace . Pro bezchybné měření kvantového stavu je však nutná klasická informace o bázi měření, která musí být přenášena klasickým komunikačním kanálem, samozřejmě rychlostí nepřesahující rychlost světla (blíže viz. hlavní článek ). I když vhodný základ pro jedno měření lze uhodnout, pro nadsvětelnou komunikaci a bezchybnou teleportaci řady kvantových stavů takový přístup použít nelze. Kvantová teleportace je tedy nemožná při rychlosti větší než je rychlost světla. Fenomén kvantové nelokality není v rozporu s principem kauzality v SRT .

Hypotézy

Nadsvětelné částice

Hypotetické částice tachyony [28] , pokud existují, se mohou pohybovat rychleji než světlo. Nemohou přenášet informace, jinak by jejich přítomnost byla v rozporu s principem kauzality .

Pokud při interpretaci speciální teorie relativity považujeme energii a hybnost za reálná čísla , je tachyon popsán imaginární hmotností. Rychlost tachyonu nemůže být menší než rychlost světla, protože v tomto případě by se energie nekonečně zvětšovala.

Lorentzovy transformace v euklidovském časoprostoru s imaginární časovou osou X 0 = icT při V > c transformují částici na její odpovídající antičástici pohybující se podsvětelnou rychlostí s 2 /V [29] . Pro V > c se fázová rychlost stává skupinovou rychlostí, menší než rychlost světla; tato hypotéza odstraňuje problém porušení kauzality.

Je nutné rozlišovat mezi tachyony (pohybující se vždy rychleji než světlo a představující buď jednoduše čistě klasické částice, nebo spíše specifický typ buzení tachyonového pole) a tachyonovými poli (stejně hypotetická). Faktem je, že tachyonové pole (jiné typy jeho excitací) v zásadě může přenášet energii a informace, ale pokud je známo, tyto typy excitací se již nešíří rychleji než světlo.

Tato poznámka je na místě, protože obvykle ve slovech nerozlišují mezi polem a odpovídající částicí (protože pro obyčejná - nikoli tachyonová - pole / částice nejsou žádné vážné důvody pro takové rozlišení, protože běžné částice nemají imaginární energetický sektor a pole nemají sektor nestability, i když existuje oblast nestability, obvykle kromě ní existují také body stabilní / indiferentní rovnováhy - „kondenzát“ - viz Tachyonová kondenzace ).

V některých[ co? ] variant teorie strun se v hmotnostním spektru částic objevuje tachyon . Takové modely jsou však zpravidla uznávány jako nefyzikální, což je základem pro změnu odpovídající teorie. Nicméně i po změně mohou takové teorie nadále obsahovat ve svém popisu termín „tachyon“ a některé vlastnosti teorií s tachyonovým polem.

Teoreticky byla zvažována i možnost přítomnosti superluminálních rychlostí u některých typů neutrin [30] .

Scharnhorstův efekt

Rychlost vln závisí na vlastnostech prostředí, ve kterém se šíří. Speciální teorie relativity tvrdí, že je nemožné urychlit masivní těleso na rychlost přesahující rychlost světla ve vakuu. Teorie zároveň nepředpokládá žádnou konkrétní hodnotu rychlosti světla. Měří se experimentálně a může se lišit v závislosti na vlastnostech vakua . Pro vakuum, jehož energie je menší než energie běžného fyzikálního vakua , by teoreticky měla být rychlost světla vyšší [31] [32] , přičemž maximální povolená rychlost přenosu signálu je dána maximální možnou hustotou záporné energie [31 ] . Jedním příkladem takového vakua je Casimirovo vakuum , které je patrné v tenkých štěrbinách a kapilárách o velikosti (průměru) menší než 10 nanometrů (asi stokrát větší než typický atom ). Účinek se vysvětluje snížením počtu virtuálních částic v Casimirově vakuu, které pravděpodobně jako částice spojitého prostředí zpomalují šíření světla. Výpočty Klause Scharnhorsta naznačují, že rychlost světla v Casimirově vakuu převyšuje rychlost obyčejného vakua o 1×10 −24 pro mezeru širokou 1 nm. Bylo také prokázáno, že překročení rychlosti světla v Casimirově vakuu neporušuje princip kauzality [31] . Překročení rychlosti světla v Casimirově vakuu ve srovnání s rychlostí světla v obyčejném vakuu nebylo dosud experimentálně potvrzeno kvůli extrémní složitosti měření tohoto efektu [31] .

Teorie s proměnlivostí rychlosti světla ve vakuu

V moderní fyzice existují hypotézy, podle kterých rychlost světla ve vakuu není konstantní a její hodnota se může v čase měnit [33] [34] [35] . V nejběžnější verzi této hypotézy se předpokládá, že v počátečních fázích života našeho Vesmíru byla hodnota konstanty (rychlosti světla) mnohem větší než nyní. Podle toho se v minulosti mohla hmota pohybovat rychlostí výrazně převyšující moderní rychlost světla. Tyto hypotézy jsou však stále plné vnitřních rozporů a vyžadují hlubší revizi většiny částí moderní fyziky, abychom se toho zbavili. [36]

Superbradion

Superbradyon ( anglicky  superbradyon ) je hypotetická elementární částice , která se může pohybovat rychlostí přesahující rychlost světla , ale na rozdíl od tachyonů může mít kladné reálné hodnoty hmotnosti a energie . Superbradyony mohou být novým druhem existujících částic, které se ve skutečnosti pohybují rychleji než světlo a jsou schopné přenášet informace nadsvětelnou rychlostí, čímž porušují princip kauzality .

Termín „superbradion“ [37] , stejně jako možnost jejich existence [38] [39] , navrhl španělský fyzik Luis Gonzalez-Mestres jako antonymum pro výraz „ bradion “ (tardion). Význam González-Mestresovy práce o Lorentzově narušení symetrie uznal v roce 2002 CERN Courier [40] a The New York Times [ 41] . Již v roce 1997 citovali jeho práci Sidney Coleman a Sheldon Glashow [42] .

Na rozdíl od tachyonů, které jsou popsány pomocí speciální teorie relativity , superbradyony jasně porušují Lorentzovu invarianci . Jsou podobné běžným částicím (bradyonům), ale s vyšší kritickou rychlostí ve vakuu . Kritická rychlost superbradyonů může být výrazně větší než rychlost světla . Z toho vyplývá, že standardní Lorentzova symetrie není fundamentální symetrií, ale pouze její nízkoenergetickou mez. [43]

Energie a hybnost superbradyonu:

kde

Podle González-Mestrese mohou být superbradyony hlavními složkami hmoty na a za Planckovým limitem .

Doposud nebyly objeveny žádné jevy, které by potvrdily existenci superbradyonů, ale pokud mohou superbradyony existovat v našem vesmíru jako volné částice, pak mohou spontánně emitovat „obyčejné“ částice, stát se zdroji superenergetického kosmického záření a přestat emitovat, když jejich rychlost bude nižší nebo rovna rychlosti světla. Vesmír tedy může obsahovat mnoho takových nadsvětelných částic s rychlostmi blízkými rychlosti světla. Superbradyony mohou také poskytnout nový přístup k inflaci , temné hmotě a temné energii [44] [45] .

V experimentech

OPERA spolupráce

Dne 23. září 2011 oznámila spolupráce OPERA na konferenci v Evropské organizaci pro jaderný výzkum (CERN) , že během experimentu v podzemní laboratoři Gran Sasso (Itálie) byla získána data, podle kterých může subatomární neutrinová částice pohybovat rychlostí převyšující rychlost světla o 25 ppm (0,0025 %) [46] . Statistické zpracování 16 111 událostí [46] v detektoru spojených s registrací mionových neutrin letící 731 278 m [46] z CERNu do Gran Sasso ukazuje, že ve zjevném rozporu s teorií relativity [47] , neutrina s průměrem energie 28,2 GeV [46] urazí tuto vzdálenost o 61,1 nanosekund [46] rychleji než světlo. Statistická a systematická chyba odhadovaná autory je 6krát menší než tato hodnota. Rychlost neutrina s danou energií tedy převýšila rychlost světla ve vakuu asi o 7,5 km/s . Energetická závislost rychlosti neutrin nebyla v rámci přesnosti experimentu nalezena [48] .

V květnu 2012 OPERA provedla sérii kontrolních experimentů a dospěla ke konečnému závěru, že důvodem mylného předpokladu o nadsvětelné rychlosti byla technická závada (nezkroucený konektor optického kabelu vedl k nadměrnému zpoždění v obvodech synchronizace času mezi GPS a instalace) [49] [50] [ 51] [52] .

Překontrolování dat v experimentu s přesností na jaře 2012 vedlo spolupráci k závěru, že rychlost neutrina se může lišit od rychlosti světla o více než

(90% interval spolehlivosti ) [53] .

Spolupráce ICARUS

V březnu 2012 byla ve stejném tunelu provedena nezávislá měření a nebyly zjištěny žádné rychlosti superluminálních neutrin [54] . Sedm neutrinových událostí bylo registrováno 31. října, 1., 2. a 4. listopadu. Podle analýzy spolupráce ICARUS byla průměrná odchylka pro těchto sedm událostí pouze +0,3 ns od vypočítaného příchodu světla [55] . ICARUS je vybaven časoměřičem nezávislým na OPERA [56] .

Experimenty s limitní rychlostí světelných pulzů

Pro řízení optických vlastností kvantových systémů se aktivně studují metody využívající efektů kvantové interference [57] . V roce 1999, během experimentů prováděných Harvardskou univerzitou , bylo možné zpomalit rychlost šíření světelných pulsů na 17 m/s v ultrachladném sodíkovém plynu zvýšením hustoty atomů [58] . V roce 2003, během společné práce Ústavu automatizace a elektrometrie Sibiřské pobočky Ruské akademie věd a Fyzikálního ústavu Národní akademie věd Ukrajiny , s využitím efektu dvouvlnné interakce na fotorefrakční mřížce , bylo možné zpomalit světelné pulzy na 0,025 cm/s [59] . V roce 2005 se KAIST podařilo zpomalit rychlost světelných pulsů pomocí stimulovaného Mandelstam-Brillouinova rozptylu [60] .

FTL ve sci-fi

Viz také

Poznámky

  1. ↑ 1 2 O nadsvětelných „králíčcích“ . Získáno 8. září 2020. Archivováno z originálu 16. ledna 2021.
  2. ↑ Je možná nadsvětelná rychlost? . Získáno 8. ledna 2017. Archivováno z originálu 10. listopadu 2017.
  3. ↑ Co je v našem světě rychlejší než světlo? Část I (nedostupný odkaz) . Získáno 26. května 2016. Archivováno z originálu dne 29. června 2020. 
  4. ↑ O možnosti použití rentgenových superluminálních "skvrn" pro kontrolu izotropie rychlosti světla . Získáno 8. ledna 2017. Archivováno z originálu 20. září 2017.
  5. ↑ Landau L. D. , Lifshitz E. M. Teorie pole. — Vydání 6, opraveno a doplněno. — M .: Nauka , 1973. — 504 s. - (" Teoretická fyzika ", svazek II).
  6. ↑ 1 2 3 4 Bolotovsky B. M., Ginzburg V. L. Vavilov-Cherenkovův jev a Dopplerův jev, když se zdroje pohybují rychleji než rychlost světla ve vakuu  // Uspekhi fizicheskikh nauk . - Ruská akademie věd , 1972. - T. 106 , č. 4 . - S. 577-592 . Archivováno z originálu 25. září 2013.
  7. ↑ Petr Makovetsky . Podívejte se na kořen! Archivováno 4. listopadu 2017 na Wayback Machine
  8. ↑ 1 2 Gibbs, Philip. Je možné cestovat nebo komunikovat rychleji než světlo?  (anglicky)  : journal. - University of California, Riverside, 1997. Archivováno z originálu 10. března 2010.
  9. ↑ Wertheim, M. . The Shadow Goes  (20. června 2007). Archivováno z originálu 7. listopadu 2017. Staženo 30. září 2017.
  10. ↑ Losos, Wesley C. Four Decades of Scientific Explanation . - University of Pittsburgh Pre, 2006. - S. 107. - ISBN 0-8229-5926-7 . Archivováno 21. března 2017 na Wayback Machine , Výňatek ze strany 107 Archivováno 20. března 2017 na Wayback Machine
  11. ↑ Steane, Andrew. Báječný svět relativity: Přesný průvodce pro běžného  čtenáře . - Oxford University Press , 2012. - S. 180. - ISBN 0-19-969461-3 . Archivováno 21. března 2017 na Wayback Machine , Výňatek ze strany 180 Archivováno 20. března 2017 na Wayback Machine
  12. ↑ Klasická mechanika se dodnes používá k popisu hmotných těles pohybujících se rychlostí mnohem nižší než je rychlost světla a nacházejících se mimo významné zakřivení časoprostoru.
  13. ↑ Přednáška č. 24 z teoretické mechaniky (nepřístupný odkaz) . Získáno 6. června 2019. Archivováno z originálu dne 9. října 2008. 
  14. ↑ Tato rovnice teoretické mechaniky ze sekce " bodová kinematika "
  15. ↑ FTL (downlink) . Získáno 19. března 2006. Archivováno z originálu 10. března 2010. 
  16. ↑ Fyzická encyklopedie online. Svazek 5, str.266. . Získáno 4. září 2007. Archivováno z originálu 2. března 2012.
  17. ↑ PAR Ade a kol . (Planck Collaboration). Výsledky Planck 2013. I. Přehled produktů a vědeckých výsledků  (anglicky)  // Astronomy and Astrophysics  : journal. - 2013. - 22. března ( sv. 1303 ). — S. 5062 . - doi : 10.1051/0004-6361/201321529 . - . - arXiv : 1303.5062 . Archivováno z originálu 23. března 2013.
  18. ↑ M. Alcubierre Warp pohon: hyperrychlé cestování v rámci obecné teorie relativity. — třída. kvant. Grav. 11, L73-L77 (1994)., kopie na arxiv.org: [1] Archivováno 31. července 2020 na Wayback Machine
  19. ↑ 1 2 Krasnikov S. V. Některé otázky kauzality v obecné teorii relativity: „stroje času“ a „superluminální posuny“. M.: Lenand, 2015. ISBN ISBN 978-5-9710-2216-9
  20. ↑ Charles T. Ridgely Makroskopický přístup k vytváření exotické hmoty . Získáno 8. září 2020. Archivováno z originálu dne 6. května 2021.
  21. ↑ Představujeme fyzické warp jednotky - IOPscience . Získáno 13. března 2021. Archivováno z originálu dne 13. května 2021.
  22. ↑ Krasnikov S. V. Hyperrychlé cestování v obecné relativitě  (anglicky) // Phys. Rev. D / American Physical Society - APS , 1998. - Vol. 57, Iss. 8. - S. 4760-4766. — ISSN 1550-7998 ; 1550-2368 ; 0556-2821 ; 1089-4918 ; 2470-0010 – doi:10.1103/PHYSREVD.57.4760 – arXiv:gr-qc/9511068
  23. ↑ S. M. Komárov. Přístup do vesmíru: objekty pro nadsvětelné cestování  // Chemie a život.
  24. ↑ [ (angl.) Nobelova přednáška Franka Wilczka . Získáno 3. února 2007. Archivováno z originálu 17. července 2006. (anglicky) Nobelova přednáška Franka Vilceka]   
  25. ↑ Feynman R. QED Podivná teorie světla a hmoty. M.: Nauka, 1988. ISBN 5-02-013883-5 Ch. 3. S.81.
  26. ↑ Feynman. Kapitola 3 // QED. - S. 89.
  27. ↑ Paradoxy černých děr Maria Rabinowitz . Získáno 8. září 2020. Archivováno z originálu dne 21. ledna 2022.
  28. ↑ Tachyonová hmota A.A. Sen v kvantové kosmologii smyčky . Získáno 29. prosince 2006. Archivováno z originálu 30. října 2017.
  29. ↑ G. M. Telezhko. Nadsvětelné rychlosti, nesprávné rotace a symetrie náboje // Gravity, 1997, vol. 3, no. 1,76 . Získáno 29. července 2019. Archivováno z originálu dne 29. července 2019.
  30. ↑ G.-j. Ni, T. Chang Je neutrino nadsvětelná částice?
  31. ↑ 1 2 3 4 Šíření front a informací v disperzních médiích
  32. ↑ Stefano Liberati Kvantové vakuové efekty v gravitačních polích: teorie a detekovatelnost
  33. ↑ Alexander Unzicker Machův princip a proměnná rychlost světla
  34. ↑ Yves-Henri Sanejouand Pro vysvětlení dat supernov s vysokým rudým posuvem stačí jednoduchá hypotéza proměnlivé rychlosti světla
  35. ↑ Corrado Appignani Geometricky indukovaná proměnná rychlost světla (VSL) a zrychlující se vesmír
  36. ↑ George F. R. Ellis. Poznámka k měnící se rychlosti světelných kosmologií  //  Obecná teorie relativity a gravitace. - 2007. - Sv. 39 , iss. 4 . - S. 511-520 . - doi : 10.1007/s10714-007-0396-4 . - . Archivováno z originálu 9. června 2019.
  37. ↑ Luis González-Mestres (prosinec 1997), Lorentzovo porušení symetrie v Planckově měřítku, kosmologie a superluminální částice , http://arxiv.org/abs/physics/9712056 Archivováno 21. prosince 2016 na Wayback Machine , Proceedings, COSMO- První mezinárodní seminář o částicové fyzice a raném vesmíru: Ambleside, Anglie, 15.–19. září 1997.
  38. ↑ Luis González-Mestres (květen 1995), Vlastnosti možné třídy částic schopných cestovat rychleji než světlo , http://arxiv.org/abs/astro-ph/9505117 Archivováno 21. prosince 2016 na Wayback Machine , Proceedings of The 30th Moriond Workshop Dark Matter in Cosmology, Clock and Tests of Fundamental Laws , 22.-29. ledna 1995
  39. ↑ Luis González-Mestres (leden 1996), Kosmologické důsledky možné třídy částic schopných cestovat rychleji než světlo , http://arxiv.org/abs/astro-ph/9601090 Archivováno 13. října 2016 na Waybackings Machine . čtvrtého mezinárodního semináře o teoretických a fenomenologických aspektech podzemní fyziky, Toledo (Španělsko), 17.-21. září 1995, Nucl.Phys. — Proc.Suppl. 48 (1996) 131-136.
  40. ↑ Nick E. Mavromatos (srpen 2002), Testovací modely pro kvantovou gravitaci , CERN Courier , http://cerncourier.com/cws/article/cern/28696 Archivováno 23. dubna 2011 na Wayback Machine
  41. ↑ Dennis Overbye (prosinec 2002), Interpreting the Cosmic Rays , The New York Times , 31. prosince 2002, https://www.nytimes.com/2002/12/31/science/interpreting-the-cosmic-rays.html ?n=Top/News/Science/Topics/Space Archived 27. června 2017 na Wayback Machine
  42. ↑ Sidney Coleman a Sheldon L. Glashow (březen 1997), Cosmic Ray and Neutrino Tests of Special Relativity , http://arxiv.org/abs/hep-ph/9703240 Archivováno 10. října 2016 ve Wayback Machine , Phys.Lett. B405, 249-252, 1997.
  43. ↑ Luis González-Mestres (duben 1997), Vacuum Structure, Lorentz Symmetry and Superluminal Particles , http://arxiv.org/abs/physics/9704017 Archivováno 29. října 2013 na Wayback Machine
  44. ↑ Luis González-Mestres (únor 2009), AUGER-HiRes výsledky a modely porušení Lorentzovy symetrie , http://arxiv.org/abs/0902.0994 Archivováno 18. října 2016 na Wayback Machine , sborník Ray CRIS International Seminar (Cosmic) , La Malfa, 15.-19. září 2008, Nuclear Physics B - Proc. Suppl., svazek 190, květen 2009, strany 191-197.
  45. ↑ Luis González-Mestres (prosinec 2009), Lorentzovo porušení symetrie, temná hmota a temná energie , http://arxiv.org/abs/0912.0725 Archivováno 20. dubna 2019 na Wayback Machine , příspěvek na mezinárodní konferenci Invisible Universe, Paříž 29. června – 3. července 2009.
  46. ↑ 1 2 3 4 5 Adam T., Crespi M. , Agafonova N., Altinok O., Sanchez P. A., Anokhina A., Aoki S., Ariga A., Ariga T. , Autiero D. et al. Měření rychlosti neutrin detektorem OPERA ve svazku CNGS  // J. High Energy Phys . — Springer Science+Business Media , SpringerOpen , 2012. — Sv. 2012, Iss. 10. - ISSN 1126-6708 ; 1029-8479 ; 1127-2236 – doi:10.1007/JHEP10(2012)093 – arXiv:1109.4897
  47. ↑ Eugenie Samuel Reich. Neutrinový experiment replikuje nález rychleji než světlo  . Nakladatelství Nature (18. listopadu 2011). — Citace: [...]rychlejší než rychlost světla. Výsledek popírá speciální teorii relativity Alberta Einsteina, která tvrdí, že se to nemůže stát.[...] Překlad: [...]rychlejší než rychlost světla. Výsledek popírá speciální teorii relativity Alberta Einsteina , která tvrdí, že se to nemůže stát.[...]. Získáno 22. prosince 2011. Archivováno z originálu 9. února 2012.
  48. ↑ Neutrinové události zaznamenané v detektoru byly rozděleny do 2 vzorků s průměrnou energií 13,8 GeV a 40,7 GeV . Výsledný časový rozdíl pro každý vzorek, 54,7 ns a 68,1 ns, je však v intervalu určeném statistickou chybou. Jinými slovy, je potřeba výraznější rozdíl od 61,1 ns, aby bylo možné hovořit o závislosti rychlosti neutrin na energii. Porovnání experimentálních událostí neutrin s událostmi simulovanými metodou Monte Carlo neodhalilo žádnou závislost rychlosti na energii.
  49. ↑ Experiment OPERA konečně „uzavřel“ nadsvětelná neutrina Archivováno 7. července 2012 na Wayback Machine .
  50. ↑ OPERA: Co se pokazilo | Zvláštního významu . Získáno 20. října 2017. Archivováno z originálu 30. června 2017.
  51. ↑ https://arxiv.org/pdf/1109.4897.pdf Archivováno 8. října 2017 na Wayback Machine 6.1 Měření provedená během zimní odstávky CNGS v roce 2011
  52. ↑ Fotografie konektoru před a po utažení matice . Získáno 20. října 2017. Archivováno z originálu 8. října 2017.
  53. ↑ Spolupráce OPERA. Měření rychlosti neutrin detektorem OPERA v paprsku CNGS s použitím vyhrazených dat 2012  // ArXiv/hep-ex. — Prosinec 2012. Archivováno z originálu 3. února 2021.
  54. ↑ Olga Zakutnyaya. Einstein měl pravdu . Hlas Ruska (23. března 2012). Získáno 26. března 2012. Archivováno z originálu 31. května 2012.
  55. ↑ Antonello M., Aprili P., Baiboussinov B., Ceolin M. B., Benetti P., Calligarich E., Canci N. , Centro S., Cesana A., Cieślik K. et al. Měření rychlosti neutrin detektorem ICARUS na svazku CNGS  (anglicky) // Physics Letters B - Elsevier BV , 2012. - Vol. 713, Iss. 1. - S. 17-22. — ISSN 0370-2693 ; 1873-2445 ; 0550-3213 - doi:10.1016/J.PHYSLETB.2012.05.033 - arXiv:1203.3433
  56. ↑ Experiment Icarus měří rychlost neutrin: Ani neutrina nejsou rychlejší než  světlo . Vědecký deník (16. března 2012). Získáno 26. března 2012. Archivováno z originálu 31. května 2012.
  57. ↑ P. Knight, B. Stoicheff, D. Walls. Předmluva ke zvýraznění v kvantové optice  // Filosofické transakce Královské společnosti v Londýně. Řada A: Matematické, fyzikální a inženýrské vědy. — 15. 12. 1997. - T. 355 , č.p. 1733 . — S. 2217–2217 . - ISSN 1471-2962 1364-503X, 1471-2962 . doi : 10.1098 / rsta.1997.0119 .
  58. ↑ Lene Vestergaard Hau, S. E. Harris, Zachary Dutton, Cyrus H. Behroozi. Snížení rychlosti světla na 17 metrů za sekundu v ultrachladném atomovém plynu  (anglicky)  // Nature. — 1999-02. — Sv. 397 , iss. 6720 . — S. 594–598 . — ISSN 1476-4687 . - doi : 10.1038/17561 . Archivováno 21. května 2021.
  59. ↑ E. Podivilov, B. Sturman, A. Shumelyuk, S. Odoulov. Zpomalení světelného pulsu až na 0,025 cm/s pomocí fotorefrakční dvouvlnné vazby  // Physical Review Letters. - 22.08.2003. - T. 91 , č.p. 8 . - S. 083902 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.91.083902 .
  60. ↑ Kwang Yong Song, Miguel González Herráez, Luc Thévenaz. Pozorování pulsního zpoždění a postupu v optických vláknech pomocí stimulovaného Brillouinova rozptylu (EN) // Optics Express. - 2005-01-10. - T. 13 , č.p. 1 . — S. 82–88 . - ISSN 1094-4087 . - doi : 10.1364/OPEX.13.000082 . Archivováno 19. května 2021.

Odkazy