Nøytrinoer reiser raskere enn lysets hastighet! Det er oppdaget en partikkel som beveger seg raskere enn lyset Hva kalles partikler som når lysets hastighet?

Hastigheten er større enn lysets hastighet i et vakuum – dette er en realitet. Einsteins relativitetsteori forbyr bare superluminal overføring av informasjon. Derfor er det ganske mange tilfeller hvor gjenstander kan bevege seg raskere enn lys og ikke ødelegge noe. La oss starte med skygger og solstråler.

Hvis du lager en skygge på en fjern vegg fra en finger som du lyser med en lommelykt, og deretter beveger fingeren, beveger skyggen seg mye raskere enn fingeren. Hvis veggen er plassert veldig langt unna, vil skyggens bevegelse ligge bak fingerens bevegelse, siden lyset fortsatt må nå fra fingeren til veggen, men skyggens hastighet vil fortsatt være den samme antall ganger større. Det vil si at hastigheten på skyggen ikke begrenses av lysets hastighet.

I tillegg til skygger kan solstråler også bevege seg raskere enn lys. For eksempel en flekk fra en laserstråle rettet mot månen. Avstanden til månen er 385 000 km. Hvis du beveger laseren litt, flytter den knapt 1 cm, vil den ha tid til å løpe over Månen med en hastighet på omtrent en tredjedel raskere enn lyset.

Lignende ting kan skje i naturen. For eksempel kan en lysstråle fra en pulsar, en nøytronstjerne, gre gjennom en støvsky. Et sterkt blits skaper et ekspanderende skall av lys eller annen stråling. Når den krysser overflaten av skyen, skaper den en ring av lys som øker raskere hastighet Sveta.

Dette er alle eksempler på ting som beveger seg raskere enn lyset, men som ikke var fysiske kropper. Å bruke en skygge eller en kanin kan ikke overføre en superluminal melding, så kommunikasjon raskere enn lys fungerer ikke.

Og her er et eksempel som er assosiert med fysiske kropper. Når vi ser fremover, vil vi si at igjen, superluminale meldinger vil ikke fungere.

I en referanseramme knyttet til en roterende kropp, kan fjerne objekter bevege seg med superluminale hastigheter. For eksempel, Alpha Centauri, i jordens referanseramme, beveger seg med mer enn 9600 ganger lysets hastighet, og "traverserer" en avstand på omtrent 26 lysår per dag. Og nøyaktig samme eksempel med Månen. Stå med front mot den og snu rundt aksen din på et par sekunder. I løpet av denne tiden roterte den rundt deg omtrent 2,4 millioner kilometer, det vil si 4 ganger raskere enn lysets hastighet. Ha-ha, sier du, det var ikke hun som snurret, men jeg... Og husk at i relativitetsteorien er alle referansesystemer uavhengige, også roterende. Så, fra hvilken side bør du se...

Så hva bør vi gjøre? Vel, faktisk er det ingen motsetninger her, for igjen, dette fenomenet kan ikke brukes til superluminal overføring av meldinger. Vær i tillegg oppmerksom på at månen i sin nærhet ikke overskrider lysets hastighet. Alle forbud er nemlig pålagt i den generelle relativitetsteorien mot å overskride den lokale lyshastigheten.

Fra skolen ble vi lært at det er umulig å overskride lysets hastighet, og derfor er bevegelsen til en person i det ytre rom et stort uløselig problem (hvordan fly til nærmeste solsystem hvis lys kan dekke denne avstanden bare på noen få tusen år?). Kanskje amerikanske forskere har funnet en måte å fly i superhastigheter, ikke bare uten å jukse, men også følge de grunnleggende lovene til Albert Einstein. Det er i alle fall hva forfatteren av romdeformasjonsmotorprosjektet, Harold White, hevder.

Vi i redaksjonen vurderte nyhetene som helt fantastiske, så i dag, på tampen av Cosmonautics Day, publiserer vi en rapport av Konstantin Kakaes for magasinet Popular Science om et fenomenalt NASA-prosjekt, hvis vellykket, vil en person kunne reise utover solsystemet.

I september 2012 kom flere hundre forskere, ingeniører og romentusiaster sammen for gruppens andre offentlige møte, kalt 100 Year Starship. Gruppen ledes av tidligere astronaut Mai Jemison og grunnlagt av DARPA. Målet med konferansen er "å gjøre det mulig for mennesker å reise utover solsystemet til andre stjerner i løpet av de neste hundre årene." De fleste konferansedeltakere innrømmer at fremgangen i bemannet romutforskning er for liten. Til tross for de milliarder av dollar som er brukt de siste kvartalene, kan romfartsorganisasjoner gjøre nesten like mye som de kunne på 1960-tallet. Faktisk ble 100 Year Starship innkalt for å fikse alt dette.

Men la oss komme til poenget. Etter noen dager av konferansen nådde deltakerne de mest fantastiske temaene: organregenerering, problemet med organisert religion om bord på et skip, og så videre. En av de mer interessante presentasjonene på 100 Year Starship-møtet ble kalt "Strain Field Mechanics 102" og ble gitt av Harold "Sonny" White fra NASA. White er en byråveteran og leder det avanserte pulsprogrammet ved Johnson Space Center (JSC). Sammen med fem kolleger laget han Space Propulsion Systems Roadmap, som skisserer NASAs mål for fremtidig romfart. Planen lister opp alle typer fremdriftsprosjekter, fra avanserte kjemiske raketter til vidtrekkende utviklinger som antimaterie eller atommaskiner. Men Whites forskningsområde er det mest futuristiske av alle: det gjelder space warp-motoren.

Slik er Alcubierre-boblen vanligvis avbildet

Etter planen skal en slik motor gi bevegelse i rommet ved hastigheter som overstiger lysets hastighet. Det er generelt akseptert at dette er umulig, siden det er et klart brudd på Einsteins relativitetsteori. Men White sier det motsatte. For å bekrefte ordene hans appellerer han til de såkalte Alcubierre-boblene (ligninger hentet fra Einsteins teori, ifølge hvilken et legeme i det ytre rom er i stand til å nå superluminale hastigheter, i motsetning til en kropp under normale forhold). I presentasjonen forklarte han hvordan han nylig hadde oppnådd teoretiske resultater som direkte fører til opprettelsen av en ekte romdeformasjonsmotor.

Det er tydelig at alt dette høres helt fantastisk ut: slike utviklinger er en reell revolusjon som vil frigjøre hendene til alle astrofysikere i verden. I stedet for å bruke 75 000 år på å reise til Alpha Centauri, det nærmeste stjernesystemet til vårt, kan astronauter på et skip med denne motoren ta turen i løpet av et par uker.

I lys av slutten av skyttelprogrammet og den økende rollen til private flyvninger til lav jordbane, sier NASA at de fokuserer på vidtrekkende, mye dristigere planer som går langt utover turer til månen. Disse målene kan kun nås gjennom utvikling av nye motoriske systemer – jo raskere jo bedre. Noen dager etter konferansen gjentok NASA-sjef Charles Bolden Whites ord: «Vi ønsker å reise raskere enn lysets hastighet og uten å stoppe på Mars».

HVORDAN VET VI OM DENNE MOTOREN

Den første populære bruken av uttrykket "space warp engine" dateres tilbake til 1966, da Jen Roddenberry ga ut Star Trek. I de neste 30 årene eksisterte denne motoren bare som en del av denne science fiction-serien. En fysiker ved navn Miguel Alcubierre så en episode av serien akkurat da han jobbet med doktorgraden i generell relativitetsteori og lurte på om det var mulig å lage en space warp-motor i virkeligheten. I 1994 publiserte han et dokument som skisserte denne posisjonen.

Alcubierre så for seg en boble i verdensrommet. I den fremre delen av boblen trekker tid-rom seg sammen, og bak utvider den seg (som det skjedde under Big Bang, ifølge fysikere). Deformasjonen vil føre til at skipet glir jevnt gjennom rommet, som om det surfer på en bølge, til tross for støyen rundt. I prinsippet kan en deformert boble bevege seg så raskt som ønskelig; begrensninger i lysets hastighet, ifølge Einsteins teori, gjelder kun i sammenheng med rom-tid, men ikke i slike forvrengninger av rom-tid. Inne i boblen, som Alcubierre antok, ville ikke romtiden endre seg, og ingen skade ville komme til romreisende.

Einsteins ligninger i generell relativitet er vanskelig å løse i én retning ved å finne ut hvordan materie bøyer rommet, men det er gjennomførbart. Ved å bruke dem bestemte Alcubierre at fordeling av materie er en nødvendig betingelse for å lage en deformert boble. Det eneste problemet er at løsningene resulterte i en udefinert form for materie kalt negativ energi.

Enkelt sagt er tyngdekraften tiltrekningskraften mellom to objekter. Hvert objekt, uavhengig av størrelsen, utøver en tiltrekningskraft på det omkringliggende stoffet. I følge Einstein er denne kraften krumningen av rom-tid. Negativ energi er imidlertid gravitasjonsmessig negativ, det vil si frastøtende. I stedet for å koble sammen tid og rom, skyver negativ energi dem bort og skiller dem. Grovt sett, for at en slik modell skal fungere, trenger Alcubierre negativ energi for å utvide romtiden bak skipet.

Til tross for at ingen virkelig har målt negativ energi, eksisterer den ifølge kvantemekanikken, og forskere har lært å lage den i laboratoriet. En måte å gjenskape det på er gjennom Casimir-effekten: to parallelle ledende plater plassert nær hverandre skaper en viss mengde negativ energi. Svakhet Alcubierres modell er at implementeringen krever en enorm mengde negativ energi, flere størrelsesordener høyere enn forskerne anslår kan produseres.

White sier at han har funnet en vei rundt denne begrensningen. I en datasimulering modifiserte White geometrien til deformasjonsfeltet slik at han i teorien kunne produsere en deformert boble ved å bruke millioner av ganger mindre negativ energi enn Alcubierre estimerte nødvendig, og kanskje lite nok til at et romfartøy kunne bære midlene til å produsere den. "Oppdagelsene," sier White, "endrer Alcubierres metode fra upraktisk til helt plausibel."

RAPPORT FRA WHITES LAB

Johnson Space Center ligger i nærheten av Houston-lagunene, med utsikt over Galveston Bay. Senteret er litt som en forstads universitetscampus, kun rettet mot å trene astronauter. På besøksdagen møter White meg i bygning 15, en labyrint i flere etasjer av korridorer, kontorer og laboratorier hvor motortesting utføres. White har på seg en Eagleworks-poloskjorte (som han kaller motoreksperimentene sine), brodert med en ørn som svever over et futuristisk romskip.

White begynte sin karriere som ingeniør, og drev forskning som en del av en robotgruppe. Han tok til slutt kommandoen over hele robotfløyen på ISS mens han fullførte sin doktorgrad i plasmafysikk. Det var først i 2009 at han endret interessene sine til studiet av bevegelse, og dette emnet fengslet ham så mye at det ble hovedårsaken til at han gikk på jobb for NASA.

"Han er en ganske uvanlig person," sier sjefen hans John Applewhite, som leder divisjonen for fremdriftssystemer. – Han er definitivt en stor drømmer, men samtidig en dyktig ingeniør. Han vet hvordan han skal gjøre fantasiene sine om til et ekte ingeniørprodukt.» Omtrent samtidig som han begynte i NASA, ba White om tillatelse til å åpne eget laboratorium dedikert til avanserte motorsystemer. Han kom selv på navnet Eagleworks og ba til og med NASA lage en logo for sin spesialisering. Så begynte dette arbeidet.

White fører meg til kontoret hans, som han deler med en kollega som leter etter vann på månen, og deretter ned til Eagleworks. Mens han går, forteller han meg om forespørselen sin om å åpne et laboratorium og kaller det «den lange, vanskelige prosessen med å finne en avansert bevegelse for å hjelpe mennesket med å utforske verdensrommet».

White viser meg objektet og viser meg dets sentrale funksjon – noe han kaller en «kvantevakuumplasmafremdrift» (QVPT). Denne enheten ser ut som en stor, rød fløyelsbolle med ledninger tett viklet rundt kjernen. Dette er ett av to Eagleworks-initiativer (det andre er warp-drevet). Dette er også en hemmelig utvikling. Når jeg spør hva det er, sier White at alt han kan si er at teknologien er enda kulere enn warp-drevet.) I følge en NASA-rapport fra 2011 skrevet av White, bruker fartøyet kvantesvingninger i tomt rom som drivstoffkilde, noe som betyr at et QVPT-drevet romfartøy ikke trenger drivstoff.

Motoren bruker kvantesvingninger i tomt rom som drivstoffkilde,
som betyr et romskip,
drevet av QVPT, krever ikke drivstoff.

Når enheten fungerer, ser Whites system perfekt ut filmisk: fargen på laseren er rød, og de to strålene er krysset som sabler. Inne i ringen er det fire keramisk kondensator, laget av bariumtitanat, som White lader til 23 tusen volt. White har brukt de siste to og et halvt årene på å utvikle eksperimentet, og han sier at kondensatorene viser enorm potensiell energi. Men når jeg spør hvordan man skaper den negative energien som trengs for skjev romtid, unngår han å svare. Han forklarer at han skrev under på en taushetserklæring og derfor ikke kan avsløre detaljer. Jeg spør hvem han gjorde disse avtalene med. Han sier: «Med mennesker. De kommer og vil snakke. Jeg kan ikke gi deg flere detaljer."

MOTSTANDARER AV MOTORIDÉEN

Så langt er den forvrengte reiseteorien ganske intuitiv – forvrenger tid og rom for å skape en bevegelig boble – og den har noen betydelige mangler. Selv om White betydelig reduserte mengden negativ energi som kreves av Alcubierre, ville det fortsatt kreve mer enn forskere kan produsere, sier Lawrence Ford, en teoretisk fysiker ved Tufts University som har skrevet en rekke artikler om temaet negativ energi de siste 30 årene . Ford og andre fysikere sier at det er grunnleggende fysiske begrensninger, ikke så mye på grunn av tekniske ufullkommenheter som det faktum at denne mengden negativ energi ikke kan eksistere på ett sted lenge.

En annen utfordring: For å lage en varpball som reiser raskere enn lyset, må forskere generere negativ energi rundt og over romfartøyet. White synes ikke dette er noe problem; han svarer veldig vagt at motoren mest sannsynlig vil fungere takket være et eller annet eksisterende «apparat som skaper nødvendige forhold" Å skape disse forholdene foran skipet vil imidlertid bety å gi en konstant tilførsel av negativ energi som reiser raskere enn lysets hastighet, noe som igjen motsier generell relativitet.

Til slutt stiller space warp-motoren et konseptuelt spørsmål. I generell relativitetsteori tilsvarer å reise med superluminale hastigheter å reise gjennom tid. Hvis en slik motor er ekte, lager White en tidsmaskin.

Disse hindringene gir opphav til alvorlig tvil. "Jeg tror ikke fysikken vi kjenner og fysikkens lover tillater oss å tro at han vil oppnå noe med sine eksperimenter," sier Ken Olum, en fysiker ved Tufts University som også deltok i den eksotiske fremdriftsdebatten på Starship 100th. Jubileumsmøte." Noah Graham, en fysiker ved Middlebury College som leste to av Whites papirer på forespørsel, sendte meg en e-post: «Jeg ser ikke noe verdifullt vitenskapelig bevis, i tillegg til referanser til hans tidligere arbeider."

Alcubierre, nå fysiker ved National Autonomous University of Mexico, har sine egne tvil. "Selv om jeg sto på et romskip og jeg hadde negativ energi tilgjengelig, var det ingen måte jeg kunne plassere den der den trengte å være," forteller han meg over telefon fra hjemmet sitt i Mexico City. – Nei, ideen er magisk, jeg liker den, jeg skrev den selv. Men det er et par alvorlige mangler i det som jeg kan se nå, gjennom årene, og jeg vet ikke en eneste måte å fikse dem på.»

SUPERFARTENS FRAMTID

Til venstre for hovedporten til Johnson Science Center ligger en Saturn V-rakett på siden, trinnene atskilt for å vise dets indre innhold. Den er gigantisk – en av dens mange motorer er på størrelse med en liten bil, og selve raketten er et par meter lengre enn en fotballbane. Dette er selvfølgelig ganske veltalende bevis på særegenhetene ved romnavigasjon. Dessuten er hun 40 år gammel, og tiden hun representerer – da NASA var en del av en enorm nasjonal plan for å sende mennesket til månen – er for lengst forbi. I dag er JSC rett og slett et sted som en gang var flott, men som siden har forlatt fortroppen i verdensrommet.

Gjennombruddet kan bety en ny æra for JSC og NASA, og til en viss grad begynner en del av den æraen nå. Dawn-sonden, som ble lansert i 2007, studerer asteroideringen ved hjelp av ionemotorer. I 2010 bestilte japanerne Icarus, det første interplanetariske stjerneskipet drevet av et solseil, en annen type eksperimentell fremdrift. Og i 2016 planlegger forskere å teste VASMIR, et plasmadrevet system laget spesielt for høy fremdriftskraft i ISS. Men når disse systemene kan frakte astronauter til Mars, vil de fortsatt ikke være i stand til å ta dem utover solsystemet. For å oppnå dette, sa White, må NASA ta på seg mer risikofylte prosjekter.

Warp-driften er kanskje den mest fjerntliggende av Nas' innsats for å lage bevegelsesprosjekter. Det vitenskapelige samfunnet sier at White ikke kan skape det. Eksperter sier at det virker mot naturlovene og fysikken. Til tross for dette står NASA bak prosjektet. "Det er ikke subsidiert på det høye statlige nivået som det burde være," sier Applewhite. – Jeg tror at ledelsen har en viss spesiell interesse i at han fortsetter sitt arbeid; Det er et av de teoretiske konseptene som, hvis de lykkes, endrer spillet fullstendig.»

I januar satte White sammen belastningsinterferometeret sitt og gikk videre til sitt neste mål. Eagleworks har vokst ut av sitt eget hjem. Det nye laboratoriet er større og, erklærer han entusiastisk, "seismisk isolert", noe som betyr at han er beskyttet mot vibrasjoner. Men kanskje det beste med det nye laboratoriet (og mest imponerende) er at NASA ga White de samme forholdene som Neil Armstrong og Buzz Aldrin hadde på månen. Vel, la oss se.

Som du vet, beveger fotoner, lyspartiklene som utgjør lyset, med lysets hastighet. Den spesielle relativitetsteorien vil hjelpe oss i denne saken.

I science fiction-filmer flyr interstellare romskip nesten alltid med lysets hastighet. Dette er vanligvis hva science fiction-forfattere kaller hyperspeed. Både forfattere og filmregissører beskriver og viser det til oss nesten det samme kunstnerisk redskap. Oftest, for at skipet skal få et raskt gjennombrudd, trekker eller trykker heltene på knappen på kontrollelementet, og kjøretøy akselererer øyeblikkelig, og når nesten lysets hastighet med et øredøvende smell. Stjernene som betrakteren ser over bord i skipet flimrer først, og strekker seg deretter helt ut i linjer. Men er det slik stjernene virkelig ser ut gjennom vinduene til et romskip med høy hastighet? Forskere sier nei. I virkeligheten ville skipets passasjerer bare se en lys skive i stedet for stjerner strukket ut i en linje.

Hvis et objekt beveger seg nesten med lysets hastighet, kan det se Doppler-effekten i aksjon. I fysikk er dette navnet på endringen i frekvens og bølgelengde på grunn av mottakerens raske bevegelse. Frekvensen av lyset fra stjerner som blinker foran betrakteren fra skipet vil øke så mye at det vil skifte fra det synlige området til røntgendelen av spekteret. Stjernene ser ut til å forsvinne! Samtidig vil lengden på den relikte elektromagnetiske strålingen som er igjen etter Big Bang reduseres. Bakgrunnsstrålingen vil bli synlig og vises som en lys skive som falmer i kantene.

Men hvordan ser verden ut fra siden av et objekt som vil nå lysets hastighet? Som kjent beveger fotoner, lyspartiklene det består av, med slike hastigheter. Den spesielle relativitetsteorien vil hjelpe oss i denne saken. Ifølge den, når et objekt beveger seg med lysets hastighet over lengre tid, blir tiden brukt på bevegelsen til dette objektet lik null. Enkelt sagt, hvis du beveger deg med lysets hastighet, er det umulig å utføre noen handling, som å observere, se, se, og så videre. Et objekt som reiser med lysets hastighet vil faktisk ikke se noe.

Fotoner reiser alltid med lysets hastighet. De kaster ikke bort tid på å akselerere og bremse, så hele livet varer null tid for dem. Hvis vi var fotoner, ville våre øyeblikk av fødsel og død falle sammen, det vil si at vi rett og slett ikke ville innse at verden eksisterer i det hele tatt. Det er verdt å merke seg at hvis et objekt akselererer til lysets hastighet, blir hastigheten i alle referansesystemer lik lysets hastighet. Dette er fotofysikk. Ved å bruke den spesielle relativitetsteorien kan vi konkludere med at for et objekt som beveger seg med lysets hastighet, vil hele verden vil virke uendelig sammenflatet, og alle hendelser som skjer i den vil finne sted på et tidspunkt.

Lysets forplantningshastighet er 299 792 458 meter per sekund, men grenseverdi Hun har ikke vært her på lenge. "Futurist" har samlet 4 teorier der lyset ikke lenger er Michael Schumacher.

En amerikansk vitenskapsmann av japansk opprinnelse, en ekspert innen teoretisk fysikk, Michio Kaku, er sikker på at lysets hastighet lett kan overvinnes.

Det store smellet

Michio Kaku kaller det mest kjente eksemplet da lysbarrieren ble overvunnet Big Bang - en ultrarask "bang" som ble begynnelsen på utvidelsen av universet, før den var i en singular tilstand.

«Ingen materiell gjenstand kan overvinne lysbarrieren. Men tomt rom kan sikkert reise raskere enn lys. Ingenting kan være mer tomt enn et vakuum, noe som betyr at det kan utvide seg raskere enn lysets hastighet, er forskeren sikker.

Lommelykt på nattehimmelen

Hvis du lyser med en lommelykt på nattehimmelen, kan i prinsippet en stråle som går fra en del av universet til en annen, plassert i en avstand på mange lysår, reise raskere enn lysets hastighet. Problemet er at i dette tilfellet vil det ikke være noe materiell objekt som faktisk beveger seg raskere enn lys. Tenk deg at du er omgitt av en gigantisk kule med ett lysår i diameter. Bildet av en lysstråle vil skynde seg over denne sfæren i løpet av sekunder, til tross for størrelsen. Men bare bildet av strålen kan bevege seg over nattehimmelen raskere enn lys, ikke informasjon eller en materiell gjenstand.

Kvanteforviklinger

Raskere enn lysets hastighet er kanskje ikke et objekt, men et helt fenomen, eller snarere et forhold som kalles kvanteforviklinger. Dette er et kvantemekanisk fenomen der kvantetilstandene til to eller flere objekter er gjensidig avhengige av hverandre. For å produsere et par kvantesammenfiltrede fotoner, kan du skinne en laser med en bestemt frekvens og intensitet på en ikke-lineær krystall. Som et resultat av spredningen av en laserstråle vil fotoner vises i to forskjellige polarisasjonskjegler, hvor forbindelsen mellom disse vil bli kalt kvantesammenfiltring. Så kvantesammenfiltring er en av måtene subatomære partikler samhandler på, og prosessen med denne kommunikasjonen kan skje raskere enn lys.

"Hvis to elektroner bringes sammen, vil de vibrere unisont, ifølge kvanteteorien. Men hvis du da skiller disse elektronene med mange lysår, vil de fortsatt kommunisere med hverandre. Hvis du rister ett elektron, vil det andre føle denne vibrasjonen, og dette vil skje raskere enn lysets hastighet. Albert Einstein trodde at dette fenomenet ville motbevise kvanteteorien fordi ingenting kan reise raskere enn lyset, men faktisk tok han feil, sier Michio Kaku.

ormehull

Temaet om å bryte lysets hastighet spilles ut i mange science fiction-filmer. Nå har selv de som er langt fra astrofysikk hørt uttrykket "ormehull", takket være filmen "Interstellar". Dette er en spesiell krumning i rom-tid-systemet, en tunnel i rommet som lar deg overvinne enorme avstander på ubetydelig kort tid.

Ikke bare filmmanusforfattere, men også forskere snakker om slike forvrengninger. Michio Kaku mener at et ormehull, eller, som det også kalles, et ormehull, er en av de to mest realistiske måtene å overføre informasjon raskere enn lysets hastighet.

Den andre metoden, også assosiert med endringer i materie, er komprimering av rommet foran deg og ekspansjon bak deg. I dette deformerte rommet oppstår det en bølge som beveger seg raskere enn lysets hastighet hvis den kontrolleres av mørk materie.

Dermed kan den eneste reelle sjansen for en person til å lære å overvinne lysbarrieren ligge i den generelle relativitetsteorien og krumningen av rom og tid. Men alt kommer ned til den veldig mørke saken: ingen vet om den eksisterer med sikkerhet, og om ormehull er stabile.

Vi snakker ofte om det maksimal lyshastighet i vårt univers, og at det ikke er noe som kan bevege seg raskere enn lysets hastighet i et vakuum. Og enda mer - oss. Når man nærmer seg nærlyshastighet, får et objekt masse og energi, som enten ødelegger det eller motsier Einsteins generelle relativitetsteori. La oss si at vi tror på dette og ser etter løsninger (som eller så finner vi ut av det) for å fly til nærmeste stjerne ikke i 75 000 år, men i et par uker. Men siden de færreste av oss har høyere fysikkutdanning, er det ikke klart hvorfor de sier det på gata lysets hastighet er maksimal, konstant og lik 300 000 km/s?

Det er mange enkle og intuitive forklaringer på hvorfor ting er slik, men du kan begynne å hate dem. Et internettsøk vil lede deg til konseptet "relativistisk masse" og hvordan det krever mer kraft for å akselerere et objekt som allerede beveger seg i høy hastighet. Dette er en kjent måte å tolke det matematiske apparatet til den spesielle relativitetsteorien på, men det villeder mange, og spesielt dere, våre kjære lesere. Fordi mange av dere (og vi også) smaker høyfysikk, som om de dypper en tå i det salte vannet før de går inn for å svømme. Som et resultat blir det mye mer komplekst og mindre vakkert enn det faktisk er.

La oss diskutere dette problemet fra synspunktet om en geometrisk tolkning som er i samsvar med generell relativitet. Det er mindre åpenbart, men litt mer komplisert enn å tegne piler på papir, så mange av dere vil umiddelbart forstå teorien som er skjult bak abstraksjoner som "kraft" og direkte løgner som "relativistisk masse".

Først, la oss definere hva en retning er, slik at vi tydelig kan definere plassen vår. "Ned" er retningen. Det er definert som retningen ting faller i når du lar dem gå. "Opp" er motsatt retning av "ned". Plukk opp et kompass og bestemme flere retninger: nord, sør, vest og øst. Alle disse retningene er definert av seriøse mennesker som en "ortonormal (eller ortogonal) basis", men det er bedre å ikke tenke på det nå. La oss anta at disse seks retningene er absolutte, siden de vil eksistere der vi behandler vårt komplekse spørsmål.

La oss nå legge til to retninger: til fremtiden og til fortiden. Du kan ikke enkelt bevege deg i disse retningene på egen hånd, men å forestille deg dem burde være lett nok for deg. Fremtiden er retningen der morgendagen kommer; fortid er retningen der gårsdagen er.

Disse åtte kardinalretningene – opp, ned, nord, sør, vest, øst, fortid og fremtid – beskriver universets grunnleggende geometri. Vi kan kalle hvert par av disse retningene en "dimensjon", og det er derfor vi lever i et firedimensjonalt univers. Et annet begrep for å definere denne firedimensjonale forståelsen vil være "rom-tid", men vi vil prøve å unngå å bruke dette begrepet. Bare husk at i vår sammenheng vil "rom-tid" tilsvare konseptet "univers".

Velkommen til scenen. La oss ta en titt på skuespillerne.

Når du sitter foran datamaskinen din akkurat nå, er du i bevegelse. Du føler det ikke. Det ser ut til at du er i ro. Men dette er bare fordi alt rundt deg også beveger seg i forhold til deg. Nei, ikke tro at vi snakker om at jorden sirkler rundt solen eller at solen beveger seg gjennom galaksen og trekker oss med den. Dette er selvfølgelig sant, men det er ikke det vi snakker om nå. Med bevegelse mener vi bevegelse mot "fremtiden".

Tenk deg at du sitter i en togvogn med vinduene lukket. Du kan ikke se gaten, og la oss si at skinnene er så perfekte at du ikke føler om toget beveger seg eller ikke. Derfor, bare når du sitter inne i toget, kan du ikke si om du faktisk reiser eller ikke. Se utenfor og du vil innse at landskapet suser forbi. Men vinduene er lukket.

Det er bare én måte å vite om du flytter eller ikke. Bare sitte og vente. Blir toget på stasjonen, skjer det ingenting. Men hvis toget beveger seg, kommer du før eller siden til en ny stasjon.

I denne metaforen representerer vognen alt vi kan se i verden rundt oss - et hus, Vaska katten, stjerner på himmelen, etc. "Neste stasjon - i morgen."

Hvis du sitter urørlig, og katten Vaska sover rolig de tildelte timene per dag, vil du ikke føle bevegelse. Men i morgen kommer definitivt.

Dette er hva det betyr å bevege seg mot fremtiden. Bare tiden vil vise hva som er sant: bevegelse eller parkering.

Det burde være ganske enkelt for deg å forestille deg så langt. Det kan være vanskelig å tenke på tid som en retning, langt mindre på seg selv som et objekt som går gjennom tiden. Men du vil forstå. Bruk nå fantasien.

Tenk deg at når du kjører i bilen din, skjer det noe forferdelig: bremsene svikter. Ved en merkelig tilfeldighet, i samme øyeblikk blokkerer gassen og girkassen. Du kan verken sette fart eller stoppe. Det eneste du har er et ratt. Du kan endre bevegelsesretningen, men ikke hastigheten.

Selvfølgelig er det første du vil gjøre å prøve å kjøre inn i en myk busk og på en eller annen måte stoppe bilen forsiktig. Men la oss ikke bruke denne teknikken foreløpig. La oss bare fokusere på detaljene til den defekte bilen din: du kan endre retning, men ikke hastighet.

Dette er hvordan vi beveger oss gjennom universet. Du har et ratt, men ingen pedaler. Når du sitter og leser denne artikkelen, går du inn i en lys fremtid topphastighet. Og når du står opp for å lage deg te, endrer du bevegelsesretningen i rom-tid, men ikke hastigheten. Hvis du beveger deg veldig raskt gjennom rommet, vil tiden flyte litt saktere.

Det er lett å forestille seg ved å tegne et par akser på papir. Aksen som vil gå opp og ned er tidens akse, opp betyr inn i fremtiden. Den horisontale aksen representerer rommet. Vi kan bare tegne én dimensjon av rommet fordi et stykke papir er todimensjonalt, men la oss bare forestille oss at dette konseptet gjelder for alle tre dimensjonene av rommet.

Tegn en pil fra opprinnelsen til koordinataksen, der de konvergerer, og pek den opp langs den vertikale aksen. Det spiller ingen rolle hvor lang den er, bare husk at den kun kommer i én lengde. Denne pilen, som nå peker inn i fremtiden, representerer en mengde som fysikere kaller "fire hastigheter." Dette er hastigheten på bevegelsen din gjennom rom-tid. Akkurat nå er du i en stasjonær tilstand, så pilen peker bare mot fremtiden.

Hvis du vil bevege deg gjennom verdensrommet - til høyre langs koordinataksen - må du endre firehastighetene og inkludere en horisontal komponent. Det viser seg at du må snu pilen. Men så snart du gjør dette, vil du legge merke til at pilen ikke lenger peker oppover, inn i fremtiden, like selvsikkert som før. Du beveger deg nå gjennom rommet, men du har måttet ofre fremtidig bevegelse siden firetrinnsnålen bare kan rotere, men aldri strekke seg eller trekke seg sammen.

Det er her den berømte "tidsutvidelseseffekten" begynner, som alle snakker om, selv litt kjent med den spesielle relativitetsteorien. Hvis du beveger deg gjennom rommet, beveger du deg ikke gjennom tiden så raskt som du kunne hvis du satt stille. Klokken din vil telle ned tiden langsommere enn klokken til en person som ikke beveger seg.

Og nå kommer vi til løsningen på spørsmålet om hvorfor uttrykket "raskere enn lyset" ikke har noen betydning i universet vårt. Se hva som skjer hvis du vil bevege deg gjennom plassen så raskt som mulig. Du snur firetrinnsnålen helt til den peker langs den horisontale aksen. Vi husker at pilen ikke kan strekke seg. Den kan bare rotere. Så du har økt hastigheten i verdensrommet så mye som mulig. Men det ble umulig å bevege seg raskere. Det er ingen steder å snu pilen, ellers blir den "rettere enn rett" eller "horisontal enn horisontal." Dette er konseptet vi sidestiller med "raskere enn lyset." Det er rett og slett umulig å mate et stort folk med tre fisker og syv brød.

Dette er grunnen til at ingenting i universet vårt kan reise raskere enn lys. Fordi uttrykket «raskere enn lys» i universet vårt tilsvarer uttrykket «rettere enn rett» eller «horisontalt enn horisontalt».

Ja, du har fortsatt noen spørsmål. Hvorfor kan firehastighetsvektorer bare rotere, men ikke strekke seg? Det er et svar på dette spørsmålet, men det har å gjøre med invariansen til lysets hastighet, og vi lar det ligge til senere. Og hvis du bare tror dette, vil du være litt mindre informert om dette emnet enn de mest geniale fysikerne som noen gang har gått på planeten.

Skeptikere kan stille spørsmål ved hvorfor vi bruker en forenklet modell av rommets geometri når vi snakker om euklidiske rotasjoner og sirkler. I virkelige verden geometrien til romtiden adlyder geometrien til Minkowski, og rotasjonene er hyperbolske. Men en enkel versjon av forklaringen har livets rett.

Samt en enkel forklaring på dette, .