Viteza superluminală. Cum vor depăși oamenii de știință de la NASA viteza luminii în spațiu. Debitul de ieșire în canalul convergent, debitul de masă

Foarte importantă este nota „în vid”, despre care am vorbit chiar la început. Lumina se deplasează de-a lungul fibrei optice nu la fel de repede ca în vid. Când trece prin orice mediu pe care îl cunoaștem, lumina se deplasează mult mai lent decât în ​​condițiile „ideale” despre care vorbește constanta. Aerul nu interferează cu adevărat cu lumina, dar sticla este esențială. Indicele de refracție al luminii pentru un mediu este valoarea vitezei luminii în vid împărțită la viteza luminii într-un mediu. Pentru sticlă, această cifră este de 1,5, deci dacă împărțiți viteza luminii (aproximativ 300.000 km/s) la 1,5, obțineți 200.000 km/s - viteza aproximativă a luminii care trece prin sticlă. Unele fibre optice sunt fabricate din plastic, care are un indice de refracție și mai mare al luminii, ceea ce înseamnă că viteza sa este mai mică.

Unul dintre motivele scăderii vitezei este natura duală a luminii. Are caracteristicile atât ale unei particule, cât și ale unei unde. Da, lumina este formată din fotoni, dar aceștia nu călătoresc în linie dreaptă când trec prin cablu. Și deoarece fotonii se ciocnesc cu moleculele materialului, se mișcă în direcții diferite. Refracția luminii și absorbția mediului au ca rezultat o pierdere de energie și date. De aceea semnalul nu se poate mișca la nesfârșit și trebuie amplificat în mod constant pentru transmisie pe o distanță lungă. Merită remarcat faptul că încetinirea luminii este doar o fracțiune din veștile proaste. Impuritățile sunt uneori adăugate cablurilor de fibră optică care controlează viteza luminii și permit transmiterea mai eficientă a semnalului.

Cablul de fibră optică, desigur, transmite informații mult mai rapid decât firul de cupru și este mai puțin susceptibil la interferențe electromagnetice. Fibra poate atinge rate de transmisie de câteva sute de Gb/s sau chiar TB/s. O conexiune la Internet acasă nu demonstrează această viteză, fie și doar pentru că cablarea este diferită peste tot. Chiar dacă aveți fibră optică, poate fi o bucată de cupru într-una dintre secțiunile de transmisie a datelor. Dar chiar și cu o astfel de fibră, informațiile vă vor ajunge la o viteză de 50-100 Mb/s, care este mai bună decât 1-6 Mb/s pentru liniile DSL. Viteza conexiunii depinde și de locație, furnizor și planul dvs. de date.

Există și alte lucruri care cauzează întârzieri ale semnalului (numite întârzieri) atunci când încercați să vizitați o pagină web sau să jucați un joc online. Computerului dvs. și serverului care stochează datele li se spune să mențină datele sincronizate și să le transfere eficient, iar acesta este ceea ce cauzează întârzieri. Distanța parcursă de date este de asemenea importantă, iar în unele locuri pot exista „pasaje înguste” care le vor întârzia și mai mult. Un sistem funcționează la fel de repede precum funcționează componenta sa cea mai lentă.

Oamenii de știință lucrează la crearea unui sistem de transmisie a datelor prin aer. Imaginați-vă becuri Wi-Fi sau pulverizare Wi-Fi, despre care vorbim, sau chiar raze laser de la clădire la clădire. Dar totuși, lumina se poate mișca prin aer cu o viteză apropiată de viteza luminii în vid, dar nu mai mult. Cum ocolesc această limitare?

Capacitate FTL

Oamenii de știință de la Institutul Național de Standarde și Tehnologie (NIST) susțin că au reușit să transmită informații cuantice la viteză superluminală, datorită așa-numitei amestecări cu patru unde, care, de fapt, este o manifestare a unei forme de interferență în sisteme optice. fibre. Experimentul constă în transmiterea unui impuls scurt de 200 de nanosecunde prin vapori de rubidiu încălziți și transmiterea simultană a unui al doilea fascicul de raze la o frecvență diferită, care ar trebui să amplifice primul impuls. Fotonii din ambele fascicule interacționează cu vaporii și creează un al treilea fascicul. Rezultatele arată că a treia rază călătorește mai repede decât viteza luminii în vid. Cu aproximativ 50-90 de nanosecunde mai rapid. Oamenii de știință susțin că pulsul poate fi calibrat prin modificarea parametrilor de intrare.

O altă opțiune FTL este teleportarea cuantică, dintre care una se bazează pe perechi încâlcite: două particule încurcate una cu cealaltă vor avea aceleași caracteristici, indiferent cât de mult le separă. De asemenea, necesită o a treia particulă, care va conține datele pe care trebuie să le transferați. Cu ajutorul unui laser, puteți literalmente teleporta una dintre particule oriunde. Acest lucru nu este ca transferul unui foton, ci mai degrabă înlocuirea unui foton cu o copie a originalului. Acest foton poate fi comparat cu a treia particulă pentru a găsi corespondențe sau diferențe, iar aceste informații pot fi deja folosite pentru a compara două particule. Pare transfer instantaneu de date, dar nu chiar. Raza laser se poate mișca doar cu viteza luminii. Cu toate acestea, poate fi folosit pentru a transmite date criptate către un satelit, precum și pentru a crea computere cuantice, dacă ajungem la ele. Această tehnologie a mers mult mai departe decât orice altă încercare de a transmite informații mai repede decât viteza luminii. Până în prezent, funcționează doar într-o măsură limitată, iar oamenii de știință lucrează constant pentru a crește distanța de teleportare.

Încă nu există un răspuns la întrebarea dacă informațiile semnificative se pot mișca mai repede decât lumina. Acum putem muta doar câteva particule, ceea ce este bine, pentru că în viitor ne poate duce la scopul dorit. În practică, trebuie să transferați fragmente organizate de informații care înseamnă ceva și sunt intacte pe o altă mașină care le poate citi. În caz contrar, cel mai rapid transfer de date din lume nu va merita un ban. Dar poți fi sigur că dacă oamenii de știință depășesc pragul pentru viteza luminii, internetul tău va funcționa mai repede. Mult mai repede decât începe călătoria interstelară.

BARIERA DE VITEZĂ LUMINII VA SĂ ÎN sfârșit! S-a făcut o încercare în Statele Unite de a infirma încă o altă dogmă științifică. Postulatul, propus cândva de A. Einstein, afirmă că viteza luminii, atingând 300 de mii de km/s în vid, este maximul care poate fi atins în natură. Profesorul Raymond Chu, de la Universitatea din Berkeley, a atins în experimentele sale o viteză care o depășește de 1,7 ori pe cea clasică. Acum cercetătorii de la Institutul NEC din Princeton au mers și mai departe.Un PUTERNIC PULS DE LUMINĂ a fost trecut printr-un „balon” de 6 centimetri umplut cu cesiu gazos special preparat, - descrie cursul experimentului, corespondentul ziarului „Sunday Times”, referindu-se la șeful experimentului, dr. Liju-na Wang...

Și dispozitivele au arătat un lucru incredibil - în timp ce partea principală a luminii cu viteza obișnuită a trecut prin celula de cesiu, unii fotoni ageri au reușit să ajungă pe peretele opus al laboratorului, situat la aproximativ 18 m distanță, și să fie notați pe senzori. situat acolo. Fizicienii au calculat și s-au asigurat: dacă particulele „grabite” au zburat 18 m în același timp în care fotonii normali trec printr-un „balon” de 6 centimetri, atunci viteza lor era de 300 de ori mai mare decât viteza luminii! Și acest lucru încalcă inviolabilitatea constantei lui Einstein, zguduie însăși bazele teoriei relativității...

Pentru a proteja cumva autoritatea marelui fizician, cercetătorii de la Princeton au avansat presupunerea că „fotonii rapizi” nu acoperă deloc distanța de la sursa de lumină la senzori, ci par să dispară într-un singur loc și să apară instantaneu în o alta. Adică, există așa-numitul efect al transportului zero, sau al teleportării, despre care scriitorii de science fiction au scris atât de multe în romanele lor. Cu toate acestea, în cursul experimentelor de verificare ulterioare, s-a dovedit că unii fotoni par să ajungă la destinație chiar înainte ca sursa lor să fie pornită!

De acord, acest fapt încalcă nu numai postulatele teoriei relativității a lui Einstein, ci și ideile fundamentale despre natura Timpului, care, așa cum se crede în mod obișnuit, curge într-o singură direcție și nu poate fi întors.

O singură explicație ar fi logică aici - „balonul” cu cesiu gazos funcționează ca un fel de „mașină a timpului” care trimite o parte din fotonii de lumină în trecut, ceea ce le permite să ajungă la senzori înainte ca sursa de lumină să fie pornită. EXPERIMENTE ATÂT DE INCREDIBILE ale oamenilor de știință de la Princeton nu puteau să nu atragă atenția colegilor lor din alte organizații de cercetare. Și nu toți au fost sceptici în privința asta.

Liderii Consiliului de Cercetare de Stat din Italia au spus că recent au reușit să accelereze microundele cu 25% mai repede decât viteza luminii. Prin urmare, ei nu se îndoiesc de fiabilitatea completă a mesajului americanilor. Și totuși, este încă dificil să evaluezi fără echivoc rezultatele experimentelor de la Princeton, deoarece în rapoartele apărute în presa străină, experimentele senzaționale sunt descrise doar în termeni generali.

Cea mai probabilă explicație pentru ele, așa cum sa întâmplat de mai multe ori, în cele din urmă poate fi o eroare elementară a dispozitivelor. Dar dacă, să zicem, senzația este confirmată, atunci aceasta va ajuta la explicarea altor încălcări misterioase ale relațiilor cauzale, pentru care oamenii de știință încă se luptă în zadar. Luați, de exemplu, strania prevedere pe care o posedă unele viețuitoare. Deci, în anii 1930. Microbiologul S.T. Velthofer a descoperit că corinebacteriile (microbii unicelulari care trăiesc în tractul respirator uman) încep să se înmulțească în mod activ la anumite perioade de timp (cu câteva zile înainte ca astronomii să înregistreze un alt fulger pe Soare).

Esența fenomenului este clară: creșterea radiației solare (cauza) dăunează acestor bacterii, iar un mecanism de apărare este declanșat, obligându-le să se înmulțească intens (consecință) pentru a conserva populația. Un alt lucru este ciudat - cum microbii „determină” în avans ora erupției solare?

Dispozitivele nu au înregistrat precursori fizici care ar fi putut avertiza în prealabil despre emisia solară. Există un fenomen temporar când
efectul se observă înaintea cauzei. Existența fotonilor de lumină „rapidă”, care ajung la țintă chiar înainte de apariția blițului, ar putea explica acest lucru. ÎN CÂND EXPERIMENTELE DISCUTĂ dacă fotonii de viteză super-înaltă pot exista sau nu, teoreticienii încearcă nu numai să explice fenomenele observate, ci și să găsească aplicații practice pentru ele.

De exemplu, Serghei Krasnikov, un angajat al Observatorului Astronomic Principal de la Pulkovo, crede că nava spațială a viitorului apropiat se va putea mișca mult mai repede decât viteza luminii. După cum reiese clar din cuvintele omului de știință, el a reușit să găsească un fel de „lacună” în legile fizicii, ceea ce sugerează că până și cele mai îndepărtate regiuni ale Universului pot fi atinse aproape instantaneu dacă folosești tunelurile naturale care au apărut în timpul Big Bang - așa-numitele „găuri de cârtiță” care conectează cele mai îndepărtate colțuri ale spațiului.

Oamenii de știință au bănuit de multă vreme existența unor astfel de tuneluri. Dar dacă mai devreme mulți credeau că au doar un diametru mic (se pare că prezența acestora a fost confirmată de experimentele de la Princeton), atunci Krasnikov, prin calculele sale, demonstrează că „cunițele” pot avea un diametru atât de solid. că cele mari se pot strecura prin ele.nave spațiale, cucerind instantaneu spațiul și timpul. Mai mult, dacă presupunem că timpul din aceste tuneluri tinde să curgă în direcția opusă, atunci se dovedește că „găurile de vierme” pot funcționa simultan și „mașinile timpului”, transferând obiectele care pătrund prin ele în vremuri mai vechi!

Așadar, navele care sar din „dealuri” pot apărea simultan nu numai cu mii de parsec-uri de pe planeta noastră, ci și cu milioane de ani mai devreme decât epoca noastră... Indiferent dacă acestea sunt toate sau nu, cercetările ulterioare ar trebui să arate. La urma urmei, mai trebuie să găsim aceste tuneluri și să le examinăm. Dar primul pas în căutare, se pare, a fost deja făcut... În 1994, telescopul rusesc cu raze X orbital „Granat” a detectat în spațiu două explozii de radiații emanate de la o sursă de putere gigantică. Aceste date au fost transferate Uniunii Astronomice Internaționale pentru ca astrofizicienii, care au echipamentul necesar, să urmărească ceea ce va urma eliberarea fără precedent de energie.

Desemnat în mod tradițional prin litera latină „ c (\ displaystyle c)"(Pronunțat ca" tse "). Viteza luminii în vid este o constantă fundamentală care nu depinde de alegerea unui cadru de referință inerțial (IFR). Se referă la constantele fizice fundamentale care caracterizează nu doar corpurile sau câmpurile individuale, ci și proprietățile geometriei spațiu-timpului în ansamblu. De la postulatul cauzalității (orice eveniment poate afecta numai evenimentele care au loc după el și nu poate afecta evenimentele care au avut loc înaintea lui) și postulatul relativității speciale despre independența vitezei luminii în vid față de alegerea unui cadru de referință inerțial. viteza luminii în vid este aceeași în toate sistemele de coordonate care se deplasează rectiliniu și uniform unul față de celălalt) rezultă că viteza oricărui semnal și a particulei elementare nu poate depăși viteza luminii. Astfel, viteza luminii în vid este viteza limită de mișcare a particulelor și de propagare a interacțiunilor.

În vid (gol)

Cea mai precisă măsurare a vitezei luminii 299 792 458 ± 1,2 / pe baza unui contor de referință a fost efectuată în 1975.

În prezent, se crede că viteza luminii în vid este o constantă fizică fundamentală, prin definiție, exact egal cu 299.792.458 m/s, sau 1.079.252.848,8 km/h. Precizia valorii se datorează faptului că din 1983 un metru în Sistemul Internațional de Unități (SI) a fost definit ca distanța pe care lumina o parcurge în vid pentru o perioadă de timp egală cu 1/299 792 458 secunde .

În natură, se propagă cu viteza luminii (în vid):

Particulele masive pot avea o viteză care se apropie de viteza luminii, dar tot nu o atinge exact. De exemplu, viteza aproape de lumină, cu doar 3 m/s mai mică decât viteza luminii, este deținută de particule masive (protoni) obținute la un accelerator (Large Hadron Collider) sau incluse în razele cosmice. [ ]

În fizica modernă, este considerată o afirmație bine întemeiată că un efect cauzal nu poate fi transferat cu o viteză mai mare decât viteza luminii în vid (inclusiv prin transferul unui astfel de efect de către orice corp fizic). Există, totuși, problema „stărilor încurcate” ale particulelor, care, aparent, „recunoaște” reciproc starea instantaneu. Totuși, nici în acest caz, transmisia de informații superluminale nu are loc, deoarece pentru a transmite informații în acest mod este necesar să se implice un canal de transmisie clasic suplimentar cu viteza luminii.

Deși, în principiu, mișcarea unor obiecte cu o viteză mai mare decât viteza luminii în vid este destul de posibilă, totuși, din punct de vedere modern, acestea nu pot fi decât astfel de obiecte care nu pot fi folosite pentru a transfera informații cu ajutorul lor. mișcare (de exemplu, o rază de soare, în principiu, se poate deplasa de-a lungul unui perete cu o viteză mai mare decât viteza luminii, dar nu poate fi folosit în niciun fel pentru a transfera informații cu o astfel de viteză dintr-un punct al peretelui în altul) .

Videoclipuri similare

Într-un mediu transparent

Viteza luminii într-un mediu transparent este viteza cu care lumina se deplasează într-un mediu altul decât vidul. Într-un mediu dispersiv, se disting vitezele de fază și de grup.

Viteza de fază raportează frecvența și lungimea de undă a luminii monocromatice într-un mediu ( λ = c ν (\ displaystyle \ lambda = (\ frac (c) (\ nu)))). Această viteză este de obicei (dar nu neapărat) mai mică c (\ displaystyle c)... Raportul dintre viteza luminii în vid și viteza de fază a luminii într-un mediu se numește indicele de refracție al mediului.

Viteza de grup a luminii este definită ca viteza de propagare a bătăilor între două unde cu o frecvență similară și într-un mediu de echilibru este întotdeauna mai mică. c (\ displaystyle c)... Cu toate acestea, în mediile neechilibrate, de exemplu, mediile puternic absorbante, poate depăși c (\ displaystyle c)... În acest caz, totuși, marginea anterioară a pulsului se mișcă în continuare cu o viteză care nu depășește viteza luminii în vid. Ca urmare, transmiterea informațiilor superluminale rămâne imposibilă.

Invarianța vitezei luminii este invariabil confirmată de multe experimente. Este posibil să se verifice doar experimental că viteza luminii într-un experiment „cu două fețe” (de exemplu, de la o sursă la o oglindă și înapoi) nu depinde de cadrul de referință, deoarece este imposibil să se măsoare viteza. de lumină într-o direcție (de exemplu, de la o sursă la un receptor de la distanță) fără acord suplimentar cu privire la modul de sincronizare a ceasului sursei și al receptorului. Cu toate acestea, dacă aplicăm sincronizarea lui Einstein pentru aceasta, viteza unidirecțională a luminii devine egală cu două sensuri prin definiție.

Teoria specială a relativității explorează consecințele invarianței c (\ displaystyle c) sub presupunerea că legile fizicii sunt aceleași în toate cadrele de referință inerțiale. Una dintre consecințe este că c (\ displaystyle c)- aceasta este viteza cu care toate particulele și undele fără masă (în special lumina) trebuie să se miște în vid.

Relativitatea specială are multe consecințe dovedite experimental, care sunt contraintuitive. Astfel de consecințe includ: echivalența masei și energiei (E 0 = m c 2) (\ displaystyle (E_ (0) = mc ^ (2))), scurtarea lungimii (scurtarea obiectelor pe măsură ce se mișcă) și încetinirea timpului (ceasurile în mișcare merg mai încet). Coeficientul care arată de câte ori se scurtează lungimea și timpul încetinește este cunoscut sub numele de factorul Lorentz (factorul Lorentz)

Unde v (\ displaystyle v)- viteza obiectului. Pentru viteze mult mai mici decât c (\ displaystyle c)(de exemplu, pentru vitezele cu care ne confruntăm în fiecare zi) diferența dintre γ (\ stil de afișare \ gamma) iar 1 este atât de mic încât poate fi neglijat. În acest caz, teoria relativității speciale este bine aproximată de relativitatea lui Galileo. Dar la viteze relativiste, diferența crește și tinde spre infinit la apropiere v (\ displaystyle v) La c (\ displaystyle c).

Combinarea rezultatelor relativității speciale necesită îndeplinirea a două condiții: (1) spațiul și timpul sunt o singură structură cunoscută sub numele de spațiu-timp (unde c (\ displaystyle c) conectează unitățile de măsură ale spațiului și timpului) și (2) legile fizice îndeplinesc cerințele unei simetrii speciale, care se numește invarianță Lorentz (invarianță Lorentz), a cărei formulă conține parametrul c (\ displaystyle c)... Invarianța Lorentz este omniprezentă în teoriile fizice moderne, cum ar fi electrodinamica cuantică, cromodinamica cuantică, modelul standard al fizicii particulelor și relativitatea generală. Deci parametrul c (\ displaystyle c) apare în fizica modernă și apare în multe sensuri care nu au nimic de-a face cu lumina în sine. De exemplu, relativitatea generală sugerează că gravitația și undele gravitaționale se deplasează cu o viteză c (\ displaystyle c)... În cadrele de referință neinerțiale (în spațiul curbat gravitațional sau în cadrele de referință care se mișcă cu accelerație), viteza locală a luminii este, de asemenea, constantă și egală cu c (\ displaystyle c), cu toate acestea, viteza luminii de-a lungul unei căi de lungime finită poate diferi de c (\ displaystyle c)în funcţie de modul în care sunt definite spaţiul şi timpul.

Se crede că constante fundamentale precum c (\ displaystyle c), au aceeași semnificație în tot spațiu-timp, adică nu depind de loc și nu se schimbă cu timpul. Cu toate acestea, unele teorii sugerează că viteza luminii se poate schimba în timp. Până în prezent, nu există dovezi concludente ale unor astfel de schimbări, dar ele rămân subiect de cercetare.

În plus, se crede că viteza luminii este izotropă, adică nu depinde de direcția de propagare a acesteia. Observațiile radiației tranzițiilor de energie nucleară în funcție de orientarea nucleelor ​​într-un câmp magnetic (experimentul Gugs-Drever), precum și a rezonatoarelor optice rotative (experimentul Michelson-Morley și noile sale variații), au impus restricții severe. cu privire la posibilitatea anizotropiei bilaterale.

Evenimentul A precede evenimentul B în cadrul roșu de referință (CO), simultan cu B în verde CO și are loc după B în albastru CO

În general, informația sau energia nu pot călători mai repede în spațiu decât cu viteza luminii. Un argument pentru aceasta vine din concluzia contraintuitivă a relativității speciale, cunoscută sub numele de relativitatea simultaneității. Dacă distanța spațială dintre două evenimente A și B este mai mare decât intervalul de timp dintre ele înmulțit cu c (\ displaystyle c), atunci există astfel de cadre de referință în care A îl precede pe B și altele în care B îl precede pe A, precum și acelea în care evenimentele A și B sunt simultane. Ca rezultat, dacă un obiect s-ar mișca mai repede decât viteza luminii în raport cu un cadru de referință inerțial, atunci într-un alt cadru de referință s-ar călători înapoi în timp și principiul cauzalității ar fi încălcat. Într-un astfel de cadru de referință, „efectul” ar putea fi observat înainte de „cauza rădăcină”. Această încălcare a cauzalității nu a fost niciodată observată. De asemenea, poate duce la paradoxuri precum anti-telefonul tahionic.

Istoricul măsurătorilor vitezei luminii

Oamenii de știință antici, cu rare excepții, considerau că viteza luminii este infinită. În vremurile moderne, această problemă a devenit subiect de discuție. Galileo și Hooke au presupus că este finit, deși foarte mare, în timp ce Kepler, Descartes și Fermat încă apărau infinitatea vitezei luminii.

O jumătate de secol mai târziu, în 1728, descoperirea aberației i-a permis lui J. Bradley să confirme caracterul finit al vitezei luminii și să-și rafinească estimarea: valoarea obținută de Bradley a fost de 308.000 km/s.

Pentru prima dată măsurători ale vitezei luminii, bazate pe determinarea timpului de trecere de către lumină a unei distanțe măsurate cu precizie în condiții terestre, au fost efectuate în 1849 de către A. I. L. Fizeau. În experimentele sale, Fizeau a folosit „metoda întreruperii” dezvoltată de el, în timp ce distanța parcursă de lumină era de 8,63 km. Valoarea obținută în urma măsurătorilor efectuate s-a dovedit a fi egală cu 313.300 km/s. Ulterior, metoda întreruperii a fost îmbunătățită semnificativ și utilizată pentru măsurători de către M.A.Cornu (1876), A.J.Perroten (1902) și E. Bergstrand... Măsurătorile efectuate de E. Bergstrand în 1950 au dat o valoare de 299.793,1 km/s pentru viteza luminii, în timp ce precizia măsurării a fost mărită la 0,25 km/s.

O altă metodă de laborator („metoda oglinzii rotative”), ideea căreia a fost exprimată în 1838 de F. Arago, a fost implementată în 1862 de Leon Foucault. Măsurând perioade scurte de timp folosind o oglindă care se rotește cu o viteză mare (512 r/s), a obținut valoarea de 298.000 km/s pentru viteza luminii cu o eroare de 500 km/s. Lungimea bazei în experimentele lui Foucault a fost relativ mică - douăzeci de metri. Ulterior, datorită îmbunătățirii tehnicii experimentale, creșterii bazei utilizate și determinării mai precise a lungimii acesteia, precizia măsurării folosind metoda oglinzii rotative a fost semnificativ crescută. Deci, S. Newcome în 1891 a primit valoarea de 299 810 km/s cu o eroare de 50 km/s, iar AA Michelson în 1926 a reușit să reducă eroarea la 4 km/s și să obțină valoarea de 299 796 km/s. pentru viteza. În experimentele sale, Michelson a folosit o bază egală cu 35.373,21 m.

Progrese suplimentare au fost asociate cu apariția maserelor și laserelor, care se disting prin stabilitatea foarte mare a frecvenței radiației, ceea ce a făcut posibilă determinarea vitezei luminii prin măsurarea simultană a lungimii de undă și a frecvenței radiației lor. La începutul anilor 1970, eroarea în măsurarea vitezei luminii se apropia de 1 m/s. După verificarea și convenirea rezultatelor obținute în diferite laboratoare, a XV-a Conferință Generală de Greutăți și Măsuri din 1975 a recomandat folosirea valorii vitezei luminii în vid ca valoare egală cu 299 792 458 m/s, cu o eroare relativă ( incertitudine) de 4 10 - 9, care corespunde unei erori absolute de 1,2 m/s.

Este semnificativ faptul că o creștere suplimentară a preciziei de măsurare a devenit imposibilă din cauza unor circumstanțe de natură fundamentală: factorul limitativ a fost magnitudinea incertitudinii în implementarea definiției contorului, care era în vigoare la acel moment. Mai simplu spus, principala contribuție la eroarea în măsurarea vitezei luminii a fost făcută de eroarea în „fabricarea” contorului standard, a cărui valoare relativă a fost 4 · 10 -9. Pe baza acestui fapt, și ținând cont și de alte considerente, a XVII-a Conferință Generală pentru Greutăți și Măsuri din 1983 a adoptat o nouă definiție a metrului, bazată pe valoarea recomandată anterior a vitezei luminii și definind metrul ca distanța pe care luminează. călătorește în vid pentru o perioadă de timp egală cu 1/299 792 458 secunde .

Mișcare superluminală

Din teoria relativității speciale rezultă că excesul de viteză a luminii de către particulele fizice (masive sau fără masă) ar încălca principiul cauzalității - în unele cadre de referință inerțiale, ar fi posibil să se transmită semnale din viitor în trecut. . Cu toate acestea, teoria nu exclude pentru particulele ipotetice care nu interacționează cu particulele obișnuite, mișcarea în spațiu-timp cu viteză superluminală.

Particulele ipotetice care se mișcă cu viteza mai mare decât viteza luminii se numesc tahioni. Matematic, mișcarea tahionilor este descrisă de transformările Lorentz ca mișcarea particulelor cu o masă imaginară. Cu cât viteza acestor particule este mai mare, cu atât transportă mai puțină energie și invers, cu atât viteza lor este mai aproape de viteza luminii, cu atât energia lor este mai mare - la fel ca energia particulelor obișnuite, energia tahionilor tinde spre infinit când se apropie. viteza luminii. Aceasta este consecința cea mai evidentă a transformării Lorentz, care nu permite unei particule masive (cu masă reală și imaginară) să atingă viteza luminii - este pur și simplu imposibil să se imparte o cantitate infinită de energie particulei.

Trebuie înțeles că, în primul rând, tahionii sunt o clasă de particule și nu un singur fel de particule și, în al doilea rând, tahionii nu încalcă principiul cauzalității dacă nu interacționează în niciun fel cu particulele obișnuite.

Particulele obișnuite care călătoresc mai încet decât lumina se numesc tardivi. Tardioanele nu pot atinge viteza luminii, ci doar se apropie de ea pe cât doresc, deoarece în acest caz energia lor devine infinit de mare. Toate tardiunile au masă, spre deosebire de particulele fără masă numite luxoni. Luxonii în vid se mișcă întotdeauna cu viteza luminii, aceștia includ fotoni, gluoni și gravitoni ipotetici.

Din 2006, s-a demonstrat că în așa-numitul efect de teleportare cuantică, influența aparentă reciprocă a particulelor se propagă mai repede decât viteza luminii. De exemplu, în 2008, grupul de cercetare al dr. Nicolas Gisin (Nicolas Gisin) de la Universitatea din Geneva, care examinează stările de fotoni încâlciți separate de 18 km în spațiu, a arătat că această aparentă „interacțiune între particule are loc la o viteză de aproximativ un o sută de mii de ori viteza Sveta”. Asa numitul " Paradoxul lui Hartmann»Este viteza superluminală aparentă în efectul de tunel. O analiză a acestor rezultate și a rezultatelor similare arată că ele nu pot fi utilizate pentru transmiterea superluminală a oricărui mesaj care transportă informații sau pentru mișcarea materiei.

Ca rezultat al prelucrării datelor experimentului OPERA, colectat din 2008 până în 2011 la laboratorul Gran Sasso în colaborare cu CERN, a fost înregistrată o indicație semnificativă statistic a excesului de viteză a luminii de către neutrinii muoni. Acest anunț a fost însoțit de publicarea în arhiva de preprinturi. Experții au pus sub semnul întrebării rezultatele obținute, deoarece nu sunt de acord nu numai cu teoria relativității, ci și cu alte experimente cu neutrini. În martie 2012, au fost efectuate măsurători independente în același tunel și nu au găsit vitezele superluminale ale neutrinilor. În mai 2012, OPERA a efectuat o serie de experimente de control și a ajuns la concluzia finală că motivul presupunerii eronate cu privire la viteza superluminală a fost un defect tehnic (conector de cablu optic prost introdus).

Vezi si

Comentarii (1)

1. De la suprafața Soarelui - de la 8 min. 8,3 sec. la periheliu până la 8 min. 25 sec. în afeliu.
2. Viteza de propagare a unui impuls de lumină într-un mediu diferă de viteza de propagare a acestuia în vid (mai puțin decât în ​​vid) și poate fi diferită pentru diferite medii. Când se vorbește pur și simplu despre viteza luminii, de obicei se înțelege viteza luminii în vid; dacă se vorbește despre viteza luminii într-un mediu, aceasta, de regulă, este stipulată în mod explicit.
3. În prezent, cele mai precise metode de măsurare a vitezei luminii se bazează pe determinarea independentă a valorilor lungimii de undă. λ (\ stil de afișare \ lambda) si frecvente ν (\ stil de afișare \ nu) lumina sau alte radiații electromagnetice și calculul ulterior în conformitate cu egalitatea c = λ ν (\ displaystyle c = \ lambda \ nu).
4. Vedeți Oh-My-God Particle ca exemplu.
5. O analogie ar putea fi trimiterea la întâmplare a două plicuri sigilate cu hârtie albă și neagră în locuri diferite. Deschiderea unui plic asigură că al doilea va conține a doua foaie - dacă prima este neagră, atunci a doua este albă și invers. Această „informație” poate călători mai repede decât viteza luminii - la urma urmei, puteți deschide oricând al doilea plic, iar această a doua foaie va fi mereu acolo. În acest caz, diferența fundamentală cu cazul cuantic este doar în faptul că în cazul cuantic, înainte de măsurarea „deschiderii plicului”, starea frunzei din interior este fundamental nedeterminată, ca la pisica lui Schrödinger, și orice frunză. poate fi acolo.
6. Cu toate acestea, frecvența luminii depinde de mișcarea sursei de lumină în raport cu observatorul, datorită efectului Doppler.
7. În timp ce obiectele de măsurare în mișcare par mai scurte de-a lungul liniei de mișcare relativă, ele par, de asemenea, să fie rotite. Acest efect, cunoscut sub numele de rotație a lui Terrell, este asociat cu diferența de timp dintre semnalele care au venit la observator din diferite părți ale obiectului.
8. Se crede că efectul Scharnhorst permite semnalelor să se propage puțin mai sus c (\ displaystyle c), dar condițiile speciale în care poate apărea efectul îngreunează aplicarea acestui efect pentru a încălca principiul cauzalității

Note (editare)

1. . Voyager - Misiunea Interstelară... Laboratorul de propulsie cu reacție, Institutul de Tehnologie din California. Consultat la 12 iulie 2011. Arhivat la 3 februarie 2012.
2. Noua galaxie „cea mai îndepărtată” descoperită până acum
3. , cu. 169.
4. , cu. 122.
5. Chudinov E.M. Teoria relativității și filozofie. - M .: Politizdat, 1974 .-- S. 222-227.
6. , cu. 167.
7. , cu. 170.
8. , cu. 184.
9. Sazhin M.V. Viteza luminii // Fizica spațiului. Mica enciclopedie / Ch. ed. R. A. Sunyaev. - Ed. a II-a. - M.: Enciclopedia Sovietică, 1986 .-- P. 622 .-- 783 p.
10. GOST 8.417-2002. Sistem de stat pentru asigurarea uniformității măsurătorilor. Unități de mărime.
11. Abbott B. P. și colab. (Colaborare științifică LIGO, colaborare Virgo, monitor Fermi Gamma-ray Burst și INTEGRAL). Unde gravitaționale și raze gamma dintr-o fuziune de stele neutronice binare: GW170817 și GRB 170817A // The Astrophysical Journal. - 2017. - Vol. 848. - P. L13. - DOI: 10.3847 / 2041-8213 / aa920c.[a corecta ]
12. Bolotovsky B.M., Ginzburg V.L.// Fiz. - 1972. - T. 106, nr. 4. - S. 577-592.
13. Stachel, JJ. Einstein de la „B” la „Z” – Volumul 9 din studiile Einstein. - Springer, 2002. - P. 226. - ISBN 0-8176-4143-2.
14. Einstein, A (1905). Zur Elektrodynamik bewegter Körper (germană). Annalen der Physik 17 : 890-921. DOI: 10.1002 / andp.19053221004. Traducere in engleza: Perrett, W Despre electrodinamica corpurilor în mișcare. Fourmilab... Consultat la 27 noiembrie 2009. Arhivat la 1 februarie 2013.
15. Alexandrov E. B. Teoria relativității: experiment direct cu un fascicul curbat // Chimie și viață. - 2012. - Nr. 3.
16. Hsu, J-P. Invarianța Lorentz și Poincaré / J-P Hsu, Zhang. - World Scientific, 2001. - Vol. 8. - P. 543 ff... - ISBN 981-02-4721-4.
17. Zhang, YZ. Relativitatea specială și fundamentele sale experimentale. - World Scientific, 1997. - Vol. 4. - P. 172–3. - ISBN 981-02-2749-3.
18. d „Inverno, R. Introducing Einstein's Relativity.- Oxford University Press, 1992. - P. 19-20.- ISBN 0-19-859686-3.
19. Sriranjan, B. Postulatele teoriei speciale a relativității și consecințele lor // The Special Theory to Relativity. - PHI Learning, 2004. - P. 20 ff... - ISBN 81-203-1963-X.
20. Roberts, T Care este baza experimentală a relativității speciale? ... Întrebări frecvente privind fizica Usenet... Universitatea din California, Riverside (2007). Consultat la 27 noiembrie 2009. Arhivat la 1 februarie 2013.
21. Terrell, J (1959). Invizibilitatea contracției Lorentz. Revizuirea fizică 116 (4): 1041-5. DOI: 10.1103 / PhysRev. 116.1041. Cod biblic: 1959PhRv..116.1041T.
22. Penrose, R (1959). „Forma aparentă a unei sfere în mișcare relativism”. Proceedings of the Cambridge Philosophical Society 55 (01): 137-9. DOI: 10.1017 / S0305004100033776. Cod biblic: 1959PCPS ... 55..137P.
23. Hartle, JB. Addison-Wesley, 2003. P. 52-9. - ISBN 981-02-2749-3.
24. Hartle, JB. Gravitația: o introducere în relativitatea generală a lui Einstein - Addison-Wesley, 2003. - P. 332. - ISBN 981-02-2749-3.
25. Interpretarea observațiilor asupra sistemelor binare utilizate pentru determinarea vitezei gravitației este considerată îndoielnică de unii autori, lăsând situația experimentală incertă; vedea Schäfer, G. Propagarea luminii în sistemul gravitațional al sistemelor binare în ordinea pătratică în constanta gravitațională a lui Newton: Partea 3: „Despre controversa vitezei gravitației” // Lasere, ceasuri și control fără frecare: Explorarea gravitației relativiste în spațiu / G Schäfer, Brügmann - Springer, 2008 - ISBN 3-540-34376-8.
26. Gibbs, P Viteza luminii este constantă? ... Întrebări frecvente privind fizica Usenet... Universitatea din California, Riverside (1997). Consultat la 26 noiembrie 2009. Arhivat la 17 noiembrie 2009.

VITEZĂ SUPER LUMINĂ

O viteză mai mare decât viteza luminii. teoria relativității, transmiterea oricăror semnale și mișcarea corpurilor materiale nu poate avea loc la o viteză mai mare decât viteza luminii în vid. cu. Cu toate acestea, toată lumea este zguduită. procesul se caracterizează prin două diferite viteze de propagare: viteza de grup = și viteza de fază , unde w p k - frecvența și vectorul de undă al undei. u gr determină viteza de transfer de energie de către un grup de unde cu frecvențe apropiate. Prin urmare, în conformitate cu principiul relativității, u gr orice fluctuează. cu. Dimpotrivă, w faze, k-ray caracterizează viteza de propagare a fazei fiecărui monocromatic. componentă a acestui grup de unde nu este asociată cu transferul de energie în val. Prin urmare, poate lua orice valoare, în special, valori> cu.În acest din urmă caz, ei vorbesc despre ea ca S. cu.

Cel mai simplu exemplu de S. cu. Este viteza de fază de propagare a unui magnet electric. , Unde k z - proiecția vectorului de undă fc pe axa ghidului de undă z. Vectorul de undă fc este legat de frecvență cu relația k 2 = w 2 / s 2, unde , a este proiecția vectorului de undă k pe secțiunea transversală a ghidului de undă z= const. Apoi, fazele w ale undei de-a lungul axei ghidului de undă

urmează și altele s, a

mai mica cu.

Să mai dăm un exemplu de existenţă a lui S. cu. Dacă rotiți fasciculul de electroni cu ajutorul unui tun de electroni corespunzător în jurul unei anumite axe a unghiului. viteza, apoi viteza liniară a spotului din fasciculul de electroni la distanțe suficient de mari R viteza luminii poate crește de la axă. Totuși, mișcarea spotului de electroni din tun de-a lungul unui cerc cu raza R 0 cu viteză este echivalentă cu mișcarea fazei fasciculului în spațiu. În acest caz, energia fasciculului este transferată în direcția radială și rata de transfer nu poate crește cu.

Când un semnal se propagă într-un mediu cu indice de refracție NS wavevector fc electromagnet unda și frecvența ei satisfac relația În acest caz, u faze = s/n. Pentru mediu cu NS< 1si fazecu. Un exemplu de astfel de mediu este complet ionizat plasma, la un roi, unde eși T - sarcina și masa electronului și N - densitatea electronilor din plasmă. Într-un mediu cu NS 1 >u faze = s/n< с. Cu toate acestea, în acest caz, mișcarea reală a particulelor de material cu o viteză v, viteză mai mare a luminii în mediu (de ex. Mișcarea este încărcată. particule cu o astfel de viteză ( vs/n, dar v< с!) приводит к возникновению Radiația Cherenkov - Vavilov.

Lit.: Vainshtein L.A., Unde electromagnetice, ed. a II-a, M., 1988; Ginzburg V.L., Fizică teoretică și astrofizică, ed. a III-a, M., 1987; Bolotovski B. M., Bykov V.P., Radiation at superluminal motion of charges, „UFN”, 1990, v. 160. v. 6, p. 141. S. Ya. Stolyarov.

• - un concept fizic care denota traseul parcurs de dr. un corp în mișcare pe unitatea de timp, de exemplu. in 1 sec. De obicei, se ia media C, care este rezultatul adunării tuturor C-urilor marcate la momente diferite și a împărțirii ...

  Dicționar agricol-referință

• - este imposibil, conform teoriei speciale a relativității, pentru particulele care există efectiv și au masă în repaus, dar este posibil ca viteză de fază în orice mediu sau ca viteză a oricărei particule într-un mediu, ...
• - una dintre principalele caracteristici cinematice ale mișcării corpurilor materiale, numeric egală cu valoarea traseului parcurs pe unitatea de timp...

  Începuturile științelor naturale moderne

• - una dintre principalele caracteristici ale mișcării unui punct material ...

  Dicţionar astronomic

• - 1983, 93 min., Culoare, sh / e, sh / f, 1to. gen: drama...

  Lenfilm. Catalog de filme adnotate (1918-2003)

• - egal numeric cu distanta parcursa de nava pe unitatea de timp; determinat de lag. Pentru navele de suprafață se disting: cele mai mari; deplin; economic; cel mai mic ...

  Dicţionar de termeni militari

• - gradul de durată al transportului de mărfuri pe calea ferată...
• - vezi mic...

  Vocabularul comercial de referință

• - caracteristica mișcării de translație a unui punct, care este numeric egală, cu mișcare uniformă, cu raportul dintre distanța parcursă s la timpul intermediar t, adică v = s / t. Odată cu mișcarea de rotație a corpului, ei folosesc conceptul ...

  Enciclopedie modernă

• - caracteristica deplasarii unui punct, numeric egala cu raportul dintre distanta parcursa s la intervalul de timp t pentru miscarea uniforma, i.e. v = s/t. Vectorul S. este îndreptat tangenţial la traiectoria corpului. Cand se rotesc....

  Științele naturii. Dicţionar enciclopedic

• -: Vezi și: - viteza de reacție chimică - viteza de sinterizare - viteza de deformare - viteza de deformare - viteza de tragere - viteza critică de călire - viteza de încălzire - viteza termică ...

  Dicţionar enciclopedic de metalurgie

• Marele Dicționar de economie

• - gradul de viteza de miscare, raspandirea actiunii...

  Dicționar mare de contabilitate

• - - Conceptul de S. este derivat din conceptele de S. mediu în modul și S. mediu de mișcare ...

  Dicționar enciclopedic al lui Brockhaus și Euphron

• - I Viteza în mecanică, una dintre principalele caracteristici cinematice ale mișcării unui punct, care este numeric egală cu raportul dintre distanța parcursă s și intervalul de timp t în timpul mișcării uniforme, în timpul căruia această cale...

  Marea Enciclopedie Sovietică

• - caracteristica mișcării unui punct, numeric egală cu raportul dintre distanța parcursă s și intervalul de timp t pentru mișcare uniformă, adică? = s/t. Când corpul se rotește, se folosește conceptul de viteză unghiulară...

  Dicționar enciclopedic mare

SUPER LIGHT SPEED în cărți

Tip Speed