Superluminal hastighet. Hur forskare från NASA kommer att överskrida ljusets hastighet i rymden. Utflödeshastighet i en avsmalnande kanal, massflödeshastighet

Anteckningen "i ett vakuum" som vi pratade om i början är väldigt viktig. Ljus färdas inte lika snabbt genom en optisk fiber som det gör i ett vakuum. Genom att passera genom vilket medium som helst som vi känner till, färdas ljus mycket långsammare än under de "ideala" förhållanden som konstanten talar om. Luft stör egentligen inte ljuset, men glas gör det. Brytningsindex för ett ljusmedium är värdet på ljusets hastighet i vakuum dividerat med ljusets hastighet i mediet. För glas är denna siffra 1,5, så om du delar ljusets hastighet (cirka 300 000 km/s) med 1,5 får du 200 000 km/s, den ungefärliga hastigheten för ljuset som passerar genom glaset. Vissa fibrer är gjorda av plast, som har ett ännu högre ljusbrytningsindex och därför en lägre hastighet.

En av anledningarna till minskningen i hastighet är ljusets dubbla natur. Den har egenskaperna hos både en partikel och en våg. Ja, ljus består av fotoner, men de färdas inte i en rak linje genom en kabel. Och när fotonerna kolliderar med materialets molekyler rör de sig i olika riktningar. Brytningen av ljus och absorptionen av mediet leder i slutändan till förlust av energi och data. Det är därför signalen inte kan röra sig i det oändliga, och den måste ständigt förstärkas för att kunna sända över långa avstånd. Det är värt att notera att avmattningen av ljuset bara är en liten bråkdel av de dåliga nyheterna. Föroreningar läggs ibland till den fiberoptiska kabeln, som styr ljusets hastighet och gör att signalen kan överföras mer effektivt.

Fiberoptisk kabel överför naturligtvis information mycket snabbare än koppartråd och är inte lika känslig för elektromagnetiska störningar. Fiber låter dig uppnå överföringshastigheter på flera hundra Gb/s eller till och med Tb/s. En internetanslutning i hemmet visar inte en sådan hastighet, om än bara för att kablarna är olika överallt. Även om du har fiberoptik kan det finnas en bit koppar i en av datalänkarna. Men även med en sådan optisk fiber kommer informationen att gå till dig med en hastighet av 50-100 Mb/s, vilket är bättre än 1-6 Mb/s för DSL-linjer. Anslutningshastigheten beror också på platsen, leverantören och din dataplan.

Det finns andra saker som orsakar signalförseningar (så kallad delay - "delay") när du försöker komma åt en sida på webben eller spela ett onlinespel. Din dator och servern som lagrar data uppmanas att hålla data synkroniserade och överföra effektivt, och det är detta som orsakar förseningar. Avståndet som data färdas är också viktigt, och på vissa ställen kan det finnas "smal passager" som kommer att försena dem ännu mer. Ett system går bara så snabbt som dess långsammaste komponent.

Forskare arbetar med att skapa ett dataöverföringssystem via luften. Föreställ dig Wi-Fi-glödlampor eller Wi-Fi-sputtering, som vi pratar om, eller till och med laserstrålar från byggnad till byggnad. Men ändå kan ljus färdas genom luften med en hastighet nära ljusets hastighet i ett vakuum, men inte mer. Hur kan man komma runt denna begränsning?

FTL datahastighetskapacitet

Forskare från National Institute of Standards and Technology (NIST) hävdar att de kunde överföra kvantinformation i superluminala hastigheter tack vare den så kallade fyrvågsblandningen, som i själva verket är en manifestation av en form av interferens i optisk fiber. Experimentet består i att sända en kort 200-ns puls genom uppvärmd rubidiumånga och samtidigt sända en andra strålstråle med en annan frekvens, vilket bör förstärka den första pulsen. Fotoner från båda strålarna interagerar med ångan och ger upphov till en tredje stråle. Som resultaten visar färdas den tredje strålen snabbare än ljusets hastighet i ett vakuum. Cirka 50-90 nanosekunder snabbare. Forskare hävdar att hastigheten på pulsen kan kalibreras genom att ändra ingångsparametrarna.

En annan version av FTL är kvantteleportering, varav en är baserad på intrasslade par: två partiklar intrasslade med varandra kommer att ha samma egenskaper, oavsett hur långt du separerar dem. Det kräver också en tredje partikel, som kommer att innehålla de data du behöver för att skicka. Med hjälp av en laser kan du bokstavligen teleportera en av partiklarna var som helst. Detta är inte som att sända en foton, utan snarare att ersätta en foton med en kopia av originalet. Denna foton kan jämföras med den tredje partikeln för matchning eller skillnad, och denna information kan redan användas för att jämföra de två partiklarna. Det ser ut som omedelbar dataöverföring, men inte riktigt. En laserstråle kan bara färdas med ljusets hastighet. Det kan dock användas för att överföra krypterad data till en satellit, samt för att skapa kvantdatorer, om vi kommer till dem. Denna teknik har gått mycket längre än något annat försök att överföra information snabbare än ljusets hastighet. Hittills fungerar det bara i begränsad omfattning, och forskare arbetar ständigt med att öka teleporteringsavståndet.

Det finns inget svar på frågan om meningsfull information kan röra sig snabbare än ljus. Nu kan vi bara flytta några få partiklar, vilket är bra, eftersom det i framtiden kan leda oss till det önskade målet. I praktiken måste du skicka organiserade informationsbitar som åtminstone betyder något och är intakta till en annan maskin som kan läsa dem. Annars kommer världens snabbaste dataöverföring inte att kosta ett öre. Men du kan vara säker på att om forskarna fortfarande överskrider tröskeln för ljusets hastighet, kommer ditt internet att fungera snabbare. Mycket snabbare än en interstellär resa börjar.

LJUSHASTIGHETSBARRIEREN HAR ÄNTLIGEN HOPPAD! I USA gjordes ett försök att vederlägga en annan vetenskaplig dogm. Postulatet, som en gång lades fram av A. Einstein, säger att ljusets hastighet, som når 300 tusen km/s i vakuum, är det maximala som kan uppnås i naturen. Professor Raymond Chu, från University of Berkeley, uppnådde i sina experiment en hastighet som översteg den klassiska 1,7 gånger. Nu har forskare från NEC Corporation Institute i Princeton gått ännu längre. EN KRAFTIG LJUSPULSE fördes genom en 6-cm "kolv" fylld med specialberedd cesiumgas, beskriver korrespondenten för tidningen Sunday Times experimentets gång. , med hänvisning till ledaren för experimentet, Dr Liju-na Wang.

Och instrumenten visade en otrolig sak - medan huvuddelen av ljuset med sin vanliga hastighet passerade genom cesiumcellen, lyckades några kvicka fotoner nå den motsatta väggen av laboratoriet, som ligger cirka 18 m, och registrera sig på sensorerna som finns där. Fysiker har räknat ut och försäkrat sig: om partiklar "förhastade" flög 18 m samtidigt som normala fotoner passerade genom en 6 cm "kolv", så var deras hastighet 300 gånger högre än ljusets hastighet! Och detta bryter mot okränkbarheten hos Einsteins konstant, skakar själva grunden för relativitetsteorin...

För att på något sätt skydda den store fysikerns auktoritet, lade forskare från Princeton fram antagandet att "snabba fotoner" inte alls övervinner avståndet från ljuskällan till sensorerna, utan verkar försvinna på ett ställe och omedelbart uppträda i annan. Det vill säga, det finns den så kallade effekten av noll-transport, eller teleportation, som science fiction-författare skrev så mycket om i sina romaner. Men under loppet av ytterligare verifieringsexperiment visade det sig att vissa fotoner verkar anlända till sin destination redan innan deras källa slås på!

Håller med, detta faktum bryter inte bara mot postulaten i Einsteins relativitetsteori, utan också mot de grundläggande idéerna om tidens natur, som, som man brukar tro, bara flyter i en riktning och inte kan vändas tillbaka.

Endast en förklaring skulle vara logisk här - "kolven" med gasformigt cesium fungerar som en slags "tidsmaskin", och skickar en del av ljusfotonerna in i det förflutna, vilket gör att de kan nå sensorerna innan ljuskällan slås på. SÅ OTROLIGA EXPERIMENT forskare från Princeton kunde inte undgå att fånga uppmärksamheten från sina kollegor från andra forskningsorganisationer. Och alla var inte skeptiska till det.

Ledarna för det italienska statliga forskningsrådet rapporterade att de nyligen också lyckats sprida mikrovågor med en hastighet som är 25 % snabbare än ljusets hastighet. Därför hyser de inga tvivel om den fullständiga äktheten av amerikanernas budskap. Och ändå är det fortfarande svårt att entydigt bedöma resultaten av experimenten i Princeton, eftersom sensationella experiment endast beskrivs i allmänna termer i rapporterna som dök upp i den utländska pressen.

Den mest troliga förklaringen till dem, eftersom det har hänt mer än en gång, kan i slutändan vara ett elementärt fel i instrumenten. Men om, säg, sensationen bekräftas, kommer detta att hjälpa till att förklara andra mystiska kränkningar av orsakssamband, över vilka forskare fortfarande kämpar förgäves. Ta till exempel den märkliga gåvan av förutseende som vissa levande varelser besitter. Ja, redan på 1930-talet. mikrobiologen S.T. Velthofer upptäckte att corynebakterier (encelliga mikrober som lever i människans luftvägar) börjar aktivt föröka sig vid vissa tidsperioder (flera dagar innan astronomer registrerar nästa solflamma).

Kärnan i fenomenet är tydlig: ökande solstrålning (orsak) är skadlig för dessa bakterier, och en skyddsmekanism utlöses, vilket tvingar dem att föröka sig intensivt (konsekvens) för att bevara befolkningen. En annan sak är märklig - hur "bestämmer" mikrober i förväg tidpunkten för utbrottet på solen?

Inga fysiska prekursorer som kunde ha varnat för ett solutkast i förväg registrerades av instrumenten. Det finns ett tillfälligt fenomen när
Effekten observeras före orsaken. Förekomsten av "förhastade" ljusfotoner som når målet innan blixten ens inträffar kan förklara det. MEDAN EXPERIMENTERNA DEBATERAR om supersnabba fotoner kan existera eller inte, försöker teoretiker inte bara förklara de observerade fenomenen, utan också att hitta praktiska tillämpningar för dem.

Enligt till exempel en anställd vid Main Astronomical Observatory i Pulkovo, kandidaten för fysikaliska och matematiska vetenskaper Sergey Krasnikov, kommer rymdskepp i en nära framtid att kunna röra sig mycket snabbare än ljusets hastighet. Som det framgår av forskarens ord kunde han upptäcka ett slags "kryphål" i fysikens lagar, vilket tyder på att även de mest avlägsna regionerna i universum kan nås nästan omedelbart om du använder de naturliga tunnlarna som uppstod under Big Bang - de så kallade "molkullarna". , som länkar samman rymdens mest avlägsna hörn.

Forskare har länge misstänkt möjligheten till förekomsten av sådana tunnlar. Men om många tidigare trodde att de bara hade en liten diameter (det verkar som att experimenten vid Princeton bekräftade närvaron av just sådana), så bevisar Krasnikov med sina beräkningar att "molkullar" kan ha en så solid diameter att även stora kan glida genom dem rymdskepp, omedelbart övervinna rum och tid. Dessutom, om vi antar att tiden i dessa tunnlar tenderar att flyta i motsatt riktning, så visar det sig: "molkullar" kan samtidigt fungera som "tidsmaskiner" som överför föremål som tränger igenom dem till tidigare tider!

Så skeppen som hoppar ut ur "molehills" kan samtidigt inte bara vara tusentals parsecs från vår planet, utan också miljontals år tidigare än vår era... Oavsett om allt detta är sant eller inte, bör ytterligare forskning visa. När allt kommer omkring behöver vi fortfarande hitta dessa tunnlar och undersöka dem. Men det första steget i sökandet verkar redan ha tagits ... Tillbaka 1994 upptäckte det ryska orbitala röntgenteleskopet "Granat" i rymden två skurar av strålning som härrörde från någon gigantisk kraftkälla. Data om detta överfördes till Internationella astronomiska unionen så att astrofysiker med nödvändig utrustning kunde följa vad som skulle följa på ett aldrig tidigare skådat energiutsläpp.

Traditionellt betecknad med den latinska bokstaven " c (\displaystyle c)" (uttalas som "tse"). Ljushastigheten i vakuum är en fundamental konstant, oberoende av valet av tröghetsreferenssystem (ISO). Det hänvisar till de grundläggande fysiska konstanterna som inte bara kännetecknar enskilda kroppar eller fält, utan egenskaperna hos rum-tidsgeometrin som helhet. Från kausalitetspostulatet (vilken händelse som helst kan bara påverka händelser som inträffar senare än den och kan inte påverka händelser som inträffade före den) och postulatet från den speciella relativitetsteorin om oberoendet av ljusets hastighet i vakuum från valet av tröghet referensram (ljushastigheten i vakuum är densamma i alla koordinatsystem som rör sig rätlinjigt och likformigt i förhållande till varandra) följer att hastigheten för någon signal och elementarpartikel inte kan överstiga ljusets hastighet. Således är ljusets hastighet i vakuum den begränsande hastigheten för partiklar och utbredning av interaktioner.

I ett vakuum (tomhet)

Den mest exakta mätningen av ljusets hastighet 299 792 458 ± 1,2 / baserat på en standardmätare gjordes 1975 .

För närvarande tror man att ljusets hastighet i ett vakuum är en grundläggande fysisk konstant, per definition, exakt lika med 299 792 458 m/s, eller 1 079 252 848,8 km/h. Värdets noggrannhet beror på att mätaren i International System of Units (SI) sedan 1983 har definierats som den sträcka som ljus färdas i vakuum i ett tidsintervall lika med 1/299 792 458 sekunder .

I naturen, med ljusets hastighet, fortplantar de sig (i ett vakuum):

Massiva partiklar kan ha hastigheter som närmar sig mycket nära ljusets hastighet, men ändå inte nå den exakt. Till exempel har näraljushastigheten, endast 3 m/s mindre än ljusets hastighet, massiva partiklar (protoner) som erhålls vid acceleratorn (Large Hadron Collider) eller ingår i kosmiska strålar. [ ]

Inom modern fysik anses påståendet att en kausal effekt inte kan överföras med en hastighet som är högre än ljusets hastighet i vakuum (inklusive genom överföring av en sådan effekt av någon fysisk kropp) vara välgrundad. Det finns dock problemet med "intrasslade tillstånd" av partiklar, som verkar "lära sig" varandras tillstånd direkt. Men även i detta fall finns det ingen superluminal överföring av information, eftersom för att överföra information på detta sätt är det nödvändigt att involvera en extra klassisk överföringskanal med ljusets hastighet.

Även om det i princip är fullt möjligt att förflytta vissa föremål med en hastighet som är högre än ljusets hastighet i vakuum, men ur en modern synvinkel kan dessa endast vara föremål som inte kan användas för att överföra information med deras rörelse. (till exempel en solstråle i princip kan den röra sig längs väggen med en hastighet som är högre än ljusets hastighet, men den kan inte användas för att överföra information med en sådan hastighet från en punkt på väggen till en annan) .

Relaterade videoklipp

I en transparent miljö

Ljushastigheten i ett transparent medium är den hastighet med vilken ljus färdas i ett annat medium än vakuum. I ett medium med dispersion särskiljs fas- och grupphastighet.

Fashastigheten relaterar frekvensen och våglängden för monokromatiskt ljus i ett medium ( λ = c ν (\displaystyle \lambda =(\frac (c)(\nu )))). Denna hastighet är vanligtvis (men inte nödvändigtvis) lägre c (\displaystyle c). Förhållandet mellan ljusets hastighet i vakuum och ljusets fashastighet i ett medium kallas mediets brytningsindex.

Ljusets grupphastighet definieras som hastigheten för utbredningen av slag mellan två vågor med liknande frekvens och i ett jämviktsmedium alltid mindre c (\displaystyle c). Men i icke-jämviktsmedier, till exempel starkt absorberande media, kan den överskrida c (\displaystyle c). I detta fall rör sig emellertid framkanten av pulsen fortfarande med en hastighet som inte överstiger ljusets hastighet i vakuum. Som ett resultat förblir superluminal överföring av information omöjlig.

Invariansen av ljusets hastighet har konsekvent bekräftats av många experiment. Det är endast möjligt att experimentellt verifiera att ljusets hastighet i ett "dubbelsidigt" experiment (till exempel från en källa till en spegel och vice versa) inte beror på referensramen, eftersom det är omöjligt att mäta ljusets hastighet i en riktning (till exempel från en källa till en fjärrmottagare) utan ytterligare överenskommelser om hur man synkroniserar klockorna för källan och mottagaren. Men om vi tillämpar Einsteins synkronisering för detta, blir ljusets enkelriktade hastighet per definition lika med tvåvägshastigheten.

Special relativitetsteori utforskar implikationerna av invarians c (\displaystyle c) på antagandet att fysikens lagar är desamma i alla tröghetsreferensramar. En av konsekvenserna är det c (\displaystyle c)- detta är den hastighet med vilken alla masslösa partiklar och vågor (i synnerhet ljus) måste röra sig i vakuum.

Special relativitetsteori har många experimentellt verifierade implikationer som är kontraintuitiva. Sådana konsekvenser inkluderar: massenergiekvivalens (E 0 = m c 2) (\displaystyle (E_(0)=mc^(2))), längdsammandragning (krympande föremål när de rör sig) och tidsutvidgning (klockor som rör sig går långsammare). Koefficienten som visar hur många gånger längden förkortas och tiden saktar ner kallas Lorentz-faktorn (Lorentz-faktorn)

var v (\displaystyle v)är objektets hastighet. För hastigheter mycket lägre än c (\displaystyle c)(t.ex. för de hastigheter vi hanterar varje dag) skillnaden mellan γ (\displaystyle \gamma ) och 1 är så liten att den kan försummas. I det här fallet är speciell relativitet väl approximerad av galileisk relativitet. Men i relativistiska hastigheter ökar skillnaden och tenderar till oändlighet som v (\displaystyle v) till c (\displaystyle c).

Att kombinera resultaten av speciell relativitet kräver att två villkor är uppfyllda: (1) rum och tid är en enda struktur känd som rumtid (där c (\displaystyle c) länkar måttenheterna för rum och tid), och (2) fysiska lagar uppfyller kraven för en speciell symmetri som kallas Lorentz-invariansen (Lorentz-invarians), vars formel innehåller parametern c (\displaystyle c). Lorentz invarians är allestädes närvarande i moderna fysikaliska teorier som kvantelektrodynamik, kvantkromodynamik, standardmodellen för partikelfysik och allmän relativitet. Alltså parametern c (\displaystyle c) finns överallt i modern fysik och förekommer på många sätt som inte har något med ljuset i sig att göra. Till exempel antyder allmän relativitetsteori att gravitation och gravitationsvågor fortplantar sig med en hastighet c (\displaystyle c). I icke-tröghetsreferensramar (i gravitationsböjda rymden eller i referensramar som rör sig med acceleration) är den lokala ljushastigheten också konstant och är lika med c (\displaystyle c) dock kan ljusets hastighet längs en bana av ändlig längd skilja sig från c (\displaystyle c) beroende på hur rum och tid definieras.

Man tror att grundläggande konstanter som t.ex c (\displaystyle c), har samma värde under hela rum-tiden, det vill säga de är inte beroende av plats och förändras inte med tiden. Vissa teorier tyder dock på att ljusets hastighet kan förändras över tiden. Även om det inte finns några avgörande bevis för sådana förändringar, förblir de föremål för forskning.

Dessutom tror man att ljusets hastighet är isotropisk, det vill säga inte beror på riktningen för dess utbredning. Observationer av strålningen från kärnenergiövergångar som en funktion av orienteringen av kärnor i ett magnetfält (Googs-Drever-experimentet), samt roterande optiska kaviteter (Michelson-Morley-experimentet och dess nya variationer), införde allvarliga restriktioner för möjligheten till tvåsidig anisotropi.

Händelse A föregår händelse B i den röda referensramen (RS), samtidigt med B i den gröna ramen, och inträffar efter B i den blå ramen

I allmänhet kan information eller energi inte överföras genom rymden snabbare än ljusets hastighet. Ett argument för detta följer av den kontraintuitiva slutsatsen av speciell relativitet, känd som relativiteten för samtidighet. Om det rumsliga avståndet mellan två händelser A och B är större än tidsintervallet mellan dem multiplicerat med c (\displaystyle c), så finns det sådana referensramar där A föregår B och andra där B föregår A, såväl som sådana där händelserna A och B är samtidiga. Som ett resultat, om ett objekt rörde sig snabbare än ljusets hastighet i förhållande till någon tröghetsreferensram, skulle det i en annan referensram resa tillbaka i tiden, och kausalitetsprincipen skulle kränkas. I en sådan referensram skulle "effekten" kunna observeras före dess "ursprungliga orsak". En sådan kränkning av kausalitet har aldrig observerats. Det kan också leda till paradoxer som tachyonantikroppstelefonen.

Historik om mätningar av ljusets hastighet

Forntida forskare, med sällsynta undantag, ansåg ljusets hastighet vara oändlig. I modern tid blev denna fråga föremål för diskussion. Galileo och Hooke antog att den var ändlig, även om den var mycket stor, medan Kepler, Descartes och Fermat fortfarande argumenterade för ljusets hastighets oändlighet.

Ett halvt sekel senare, 1728, gjorde upptäckten av aberration det möjligt för J. Bradley att bekräfta ändligheten av ljusets hastighet och förfina dess uppskattning: värdet som Bradley erhöll var 308 000 km/s.

För första gången utfördes mätningar av ljusets hastighet 1849 av A. I. L. Fizeau, baserade på bestämning av den tid det tar för ljus att färdas en exakt uppmätt sträcka under markförhållanden. I sina experiment använde Fizeau den av honom utvecklade "avbrottsmetoden", medan avståndet som ljuset reste var 8,63 km. Värdet som erhölls till följd av de utförda mätningarna visade sig vara 313 300 km/s. Därefter förbättrades avbrottsmetoden avsevärt och användes för mätningar av M. A. Cornu (1876), A. J. Perrotin (1902) och E. Bergstrand. Mätningar gjorda av E. Bergstrand 1950 gav ett värde på 299 793,1 km/s för ljusets hastighet, medan mätnoggrannheten ökades till 0,25 km/s.

En annan laboratoriemetod ("roterande spegelmetod"), idén om vilken uttrycktes 1838 av F. Arago, utfördes 1862 av Leon Foucault. Genom att mäta små tidsintervall med en spegel som roterar i hög hastighet (512 rpm) fick han värdet 298 000 km/s för ljusets hastighet med ett fel på 500 km/s. Längden på basen i Foucaults experiment var relativt liten - tjugo meter. Därefter, på grund av förbättringen av den experimentella tekniken, en ökning av den använda basen och en mer exakt bestämning av dess längd, ökades noggrannheten av mätningar med den roterande spegelmetoden avsevärt. Så S. Newcomb fick 1891 värdet 299 810 km/s med ett fel på 50 km/s, och A. A. Michelson 1926 lyckades reducera felet till 4 km/s och få ett värde på 299 796 km/s för fart. I sina experiment använde Michelson en bas lika med 35 373,21 m.

Ytterligare framsteg var förknippade med tillkomsten av masrar och lasrar, som kännetecknas av en mycket hög strålningsfrekvensstabilitet, vilket gjorde det möjligt att bestämma ljusets hastighet genom att samtidigt mäta våglängden och frekvensen av deras strålning. I början av 1970-talet närmade sig mätfelet för ljusets hastighet 1 m/s. Efter att ha kontrollerat och kommit överens om resultaten som erhållits i olika laboratorier, rekommenderade XV General Conference on Weights and Measures 1975 att använda ett värde lika med 299 792 458 m/s som värdet på ljusets hastighet i vakuum, med ett relativt fel (osäkerhet) 4 10 - 9, vilket motsvarar ett absolut fel på 1,2 m/s.

Det är betydelsefullt att en ytterligare ökning av mätnoggrannheten blev omöjlig på grund av omständigheter av grundläggande karaktär: den begränsande faktorn var storleken på osäkerheten i implementeringen av definitionen av en mätare som gällde vid den tiden. Enkelt uttryckt gjordes huvudbidraget till mätfelet för ljushastigheten av felet i "tillverkning" av mätarstandarden, vars relativa värde var 4·10 -9 . Baserat på detta, och även med hänsyn till andra överväganden, antog den XVII allmänna konferensen om vikter och mått 1983 en ny definition av mätaren, baserad på det tidigare rekommenderade värdet för ljusets hastighet och definierar mätaren som avståndet som ljuset färdas i vakuum under en tidsperiod lika med 1/299 792 458 sekunder .

FTL-rörelse

Det följer av den speciella relativitetsteorin att överskottet av ljusets hastighet av fysiska partiklar (massiva eller masslösa) skulle bryta mot kausalitetsprincipen - i vissa tröghetsreferensramar skulle det vara möjligt att överföra signaler från framtiden till det förflutna . Teorin utesluter dock inte för hypotetiska partiklar som inte interagerar med vanliga partiklar, rörelse i rum-tid med superluminal hastighet.

Hypotetiska partiklar som rör sig med superluminala hastigheter kallas tachyoner. Matematiskt beskrivs tachyonernas rörelse av Lorentz-transformationer som rörelsen av partiklar med en imaginär massa. Ju högre hastighet dessa partiklar har, desto mindre energi bär de, och vice versa, desto närmare är deras hastighet ljusets hastighet, desto större är deras energi - precis som energin hos vanliga partiklar, tenderar tachyonernas energi till oändligheten när närmar sig ljusets hastighet. Detta är den mest uppenbara konsekvensen av Lorentz-transformationen, som inte tillåter en massiv partikel (både med verklig och imaginär massa) att nå ljusets hastighet - det är helt enkelt omöjligt att ge partikeln en oändlig mängd energi.

Det bör förstås att för det första är tachyoner en klass av partiklar, och inte bara en sorts partiklar, och för det andra bryter tachyoner inte mot principen om kausalitet om de inte interagerar med vanliga partiklar på något sätt.

Vanliga partiklar som rör sig långsammare än ljus kallas tardyoner. Tardioner kan inte nå ljusets hastighet, utan kan bara närma sig den så nära de vill, eftersom deras energi i detta fall blir oändligt stor. Alla tardioner har massa, till skillnad från de masslösa partiklarna som kallas luxoner. Luxoner i ett vakuum rör sig alltid med ljusets hastighet, dessa inkluderar fotoner, gluoner och hypotetiska gravitoner.

Sedan 2006 har det visat sig att i den så kallade kvantteleportationseffekten fortplantar sig den skenbara interaktionen av partiklar snabbare än ljusets hastighet. Till exempel, 2008, visade forskargruppen av Dr Nicolas Gisin vid universitetet i Genève, som studerade intrasslade fotontillstånd åtskilda av 18 km i rymden, att denna uppenbara "växelverkan mellan partiklar sker med en hastighet av ungefär hundra tusen gånger högre än Svetas hastighet". Den så kallade " Hartmanns paradox» - skenbar superluminal hastighet i tunneleffekten. En analys av dessa och liknande resultat visar att de inte kan användas för superluminal överföring av något informationsbärande meddelande eller för förflyttning av materia.

Som ett resultat av bearbetning av data från OPERA-experimentet, som samlades in från 2008 till 2011 vid Gran Sasso-laboratoriet i samarbete med CERN, registrerades en statistiskt signifikant indikation på överskridandet av ljusets hastighet av muonneutriner. Detta tillkännagivande åtföljdes av en publicering i förtrycksarkivet. De erhållna resultaten ifrågasattes av specialister, eftersom de inte är förenliga inte bara med relativitetsteorin utan också med andra experiment med neutriner. I mars 2012 utfördes oberoende mätningar i samma tunnel, och de hittade inga superluminala hastigheter hos neutriner. I maj 2012 genomförde OPERA en serie kontrollexperiment och kom till den slutliga slutsatsen att en teknisk defekt (dåligt insatt optisk kabelkontakt) var orsaken till det felaktiga antagandet om superluminal hastighet.

se även

Kommentarer

1. Från solens yta - från 8 min. 8,3 sek. vid perihelion upp till 8 min. 25 sek. vid aphelion.
2. Utbredningshastigheten för en ljuspuls i ett medium skiljer sig från hastigheten för dess utbredning i vakuum (mindre än i vakuum), och kan vara olika för olika medier. När man bara talar om ljusets hastighet är det oftast ljusets hastighet i ett vakuum som avses; om man talar om ljusets hastighet i ett medium, är detta i regel uttryckligen angivet.
3. För närvarande är de mest exakta metoderna för att mäta ljusets hastighet baserade på oberoende bestämning av våglängder λ (\displaystyle \lambda ) och frekvens ν (\displaystyle \nu) ljus eller annan elektromagnetisk strålning och efterföljande beräkning i enlighet med jämställdheten c = λ ν (\displaystyle c=\lambda \nu).
4. Se "Oh-My-God Particle" till exempel.
5. En analogi kan vara att skicka två förseglade kuvert med vitt och svart papper på måfå till olika platser. Att öppna ett kuvert garanterar att det andra kommer att innehålla ett andra ark - om det första är svart är det andra vitt och vice versa. Denna "information" kan spridas snabbare än ljusets hastighet - trots allt kan du öppna det andra kuvertet när som helst, och det kommer alltid att finnas det här andra arket. Samtidigt är den grundläggande skillnaden med kvantfallet bara att i kvantfallet, innan "öppningen av kuvertet"-mätningen, är tillståndet för lakanet inuti fundamentalt osäkert, som i Schrödingers katt, och vilket lakan som helst kan var där.
6. Ljusets frekvens beror dock på ljuskällans rörelse i förhållande till betraktaren, på grund av Dopplereffekten.
7. Medan rörliga uppmätta objekt verkar kortare längs linjen med relativ rörelse, verkar de också vara roterade. Denna effekt, känd som Terrells rotation, är relaterad till tidsskillnaden mellan signaler som anländer till observatören från olika delar av objektet.
8. Man tror att Scharnhorst-effekten tillåter signaler att spridas något högre c (\displaystyle c), men de särskilda förhållanden under vilka effekten kan uppstå gör det svårt att tillämpa denna effekt för att bryta mot kausalitetsprincipen

Anteckningar

1. . Voyager - Det interstellära uppdraget. Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology. Hämtad 12 juli 2011. Arkiverad från originalet 3 februari 2012.
2. Ny galax "längst avlägsen" ännu upptäckt
3. , Med. 169.
4. , Med. 122.
5. Chudinov E.M. Relativitetsteori och filosofi. - M.: Politizdat, 1974. - S. 222-227.
6. , Med. 167.
7. , Med. 170.
8. , Med. 184.
9. Sazhin M.V. Ljusets hastighet // Rymdfysik. Little Encyclopedia / Kap. ed. R.A. Sunyaev. - 2:a uppl. - M.: Soviet Encyclopedia, 1986. - S. 622. - 783 sid.
10. GOST 8.417-2002. Statligt system för att säkerställa enhetlighet i mätningar. Värdeenheter.
11. Abbott B.P. et al. (LIGO Scientific Collaboration, Virgo Collaboration, Fermi Gamma-ray Burst Monitor och INTEGRAL). Gravitationsvågor och gammastrålar från en binär neutronstjärnafusion: GW170817 och GRB 170817A // The Astrophysical Journal. - 2017. - Vol. 848.-P. L13. - DOI:10.3847/2041-8213/aa920c .[att korrigera ]
12. Bolotovsky B. M., Ginzburg V. L.// UFN. - 1972. - T. 106, nr 4. - S. 577-592.
13. Stachel, JJ. Einstein från "B" till "Z" – Volym 9 av Einstein-studier. - Springer, 2002. - S. 226. - ISBN 0-8176-4143-2.
14. Einstein, A (1905). "Zur Elektrodynamik bewegter Körper" (tyska). Annalen der Physik 17 : 890–921. DOI:10.1002/andp.19053221004. Engelsk översättning: Perrett, W Om rörliga kroppars elektrodynamik. Fourmilab. Hämtad 27 november 2009. Arkiverad från originalet 1 februari 2013.
15. Aleksandrov E.B. Relativitetsteori: Direkt experiment med en krökt stråle // Kemi och liv. - 2012. - Nr 3.
16. Hsu, J-P. Lorentz och Poincare Invariance / J-P Hsu, Zhang. - World Scientific, 2001. - Vol. 8. - S. 543 ff. - ISBN 981-02-4721-4.
17. Zhang, Y.Z. Särskild relativitet och dess experimentella grunder. - World Scientific, 1997. - Vol. 4. - S. 172–3. - ISBN 981-02-2749-3.
18. d"Inverno, R. Introducing Einstein's Relativity - Oxford University Press, 1992. - S. 19–20. - ISBN 0-19-859686-3.
19. Sriranjan B. Postulat av den speciella relativitetsteorin och deras konsekvenser // The Special Theory to Relativity. - PHI Learning, 2004. - S. 20 ff. - ISBN 81-203-1963-X.
20. Roberts, T Vad är den experimentella grunden för Special Relativity? . Usenet Physics FAQ. University of California, Riverside (2007). Hämtad 27 november 2009. Arkiverad från originalet 1 februari 2013.
21. Terrell, J (1959). "Osynlighet av Lorentz kontraktion". Fysisk granskning 116 (4): 1041–5. DOI:10.1103/PhysRev.116.1041. Bibcode: 1959PhRv..116.1041T.
22. Penrose, R (1959). "Den skenbara formen av en relativistiskt rörlig sfär". Proceedings of the Cambridge Philosophical Society 55 (01): 137–9. DOI:10.1017/S0305004100033776. Bibcode: 1959PCPS...55..137P.
23. Hartle, JB. Addison-Wesley, 2003. - S. 52–9. - ISBN 981-02-2749-3.
24. Hartle, JB. Gravity: An Introduction to Einsteins General Relativity - Addison-Wesley, 2003. - P. 332. - ISBN 981-02-2749-3.
25. Tolkningen av observationer på binära system som används för att bestämma tyngdhastigheten anses tveksam av vissa författare, vilket gör den experimentella situationen osäker; ser Schafer, G. Utbredning av ljus i gravitationsfilen av binära system till kvadratisk ordning i Newtons gravitationskonstant: Del 3: 'On the speed-of-gravity controversy' // Lasrar, klockor och dragfri kontroll: Utforskning av relativistisk gravitation i rymden / G Schäfer, Brügmann - Springer, 2008. - ISBN 3-540-34376-8.
26. Gibbs, PÄr ljusets hastighet konstant? . Usenet Physics FAQ. University of California, Riverside (1997). Hämtad 26 november 2009. Arkiverad från originalet 17 november 2009.

SUPERLÄTT HASTIGHET

En hastighet som överstiger ljusets hastighet. relativitetsteorin, överföring av signaler och rörelse av materiella kroppar kan inte ske med en hastighet som är högre än ljusets hastighet i ett vakuum Med. Alla tvekar dock. Processen karaktäriseras på två sätt. utbredningshastigheter: grupphastighet = och fashastighet , där w p k - frekvens och vågvektor för vågen. u gr bestämmer hastigheten för energiöverföring av en grupp vågor med nära frekvenser. Därför, i enlighet med relativitetsprincipen, u gr av alla vibrationer. Med. Tvärtom, w faser, som kännetecknar utbredningshastigheten för fasen för varje monokromatisk. komponenten i denna grupp av vågor är inte relaterad till energiöverföringen i vågen. Därför kan den anta alla värden, i synnerhet värdena> Med. I det senare fallet tala de om henne som S. s.

Det enklaste exemplet på S. s. är fashastigheten för utbredningen av en el.-magnet. , var kz - projektion av vågvektorn fc på vågledaraxeln z. Vågvektorn fc är relaterad till frekvensen med relationen k 2 = w2/с2, där ,a - projektion av vågvektorn k på tvärsnittet av vågledaren z= konst. Därefter w faser av vågen längs vågledarens axel

det kommer mer c, a

mindre Med.

Låt oss ge ytterligare ett exempel på existensen av S. s. Om du vrider elektronstrålen med hjälp av en lämplig elektronpistol runt en viss axel arg. hastighet , då punktens linjära hastighet från elektronstrålen på tillräckligt stora avstånd R från axeln kan bli mer än ljusets hastighet. Elektronfläckens rörelse från pistolen längs en cirkel med radie R 0 med en hastighet är emellertid ekvivalent med strålfasens rörelse i rymden. I detta fall överförs strålenergin i radiell riktning och överföringshastigheten kan inte bli högre Med.

När en signal fortplantar sig i ett medium med ett brytningsindex P vågvektor fc el.-mag. våg och dess frekvens uppfyller förhållandet I det här fallet är u faser = s/n För en miljö med P< 1och faserMed. Ett exempel på ett sådant medium är ett helt joniserat plasma, vid en svärm, var e och t - laddningen och massan av en elektron, och N- densiteten av elektroner i plasma. I en miljö med P 1 >u fas = s/n< с. Men i detta fall är verklig rörelse av materialpartiklar möjlig med en hastighet v, högre ljushastighet i mediet (dvs. Laddningsrörelse. partiklar med sådan hastighet ( vs/n, men v< с!) приводит к возникновению Cherenkov - Vavilov-strålning.

Belyst.: Weinshtein L.A., Electromagnetic waves, 2nd ed., M., 1988; Ginzburg V.L., Theoretical physics and astrophysics, 3rd ed., M., 1987; BolotovskyB. M., Bykov V.P., Strålning under superluminal rörelse av laddningar, "UFN", 1990, v. 160. c. 6, sid. 141. S. Ya. Stolyarov.

• - ett fysiskt koncept som anger den väg som Ph.D. rörlig kropp per tidsenhet, till exempel. på 1 sek. Vanligtvis tas det genomsnittliga C, vilket är resultatet av att lägga till alla C. markerade vid olika tidpunkter och dividera ...

  Jordbruksordbok-uppslagsbok

• - det är omöjligt, enligt den speciella relativitetsteorin, för partiklar som faktiskt existerar och har en vilomassa, men det är möjligt som en fashastighet i vilket medium som helst, eller som hastigheten för vilken partikel som helst i mediet, ...
• - en av de huvudsakliga kinematiska egenskaperna för rörelsen av materiella kroppar, numeriskt lika med det tillryggalagda avståndet per tidsenhet ...

  Början av modern naturvetenskap

• - en av de viktigaste egenskaperna för rörelsen av en materiell punkt ...

  Astronomisk ordbok

• - 1983, 93 min., färg, widescreen, widescreen, 1:a. genre: drama...

  Lenfilm. Kommenterad filmkatalog (1918-2003)

• - numeriskt lika med den sträcka som fartyget tillryggalagt per tidsenhet; bestäms av eftersläpningen. För ytfartyg finns: de största; komplett; ekonomisk; minsta...

  Ordbok över militära termer

• - graden av varaktighet för transport av gods på järnväg ...
• - se liten ...

  Referens kommersiell ordbok

• - en egenskap för en punkts framåtrörelse, numeriskt lika med förhållandet mellan tillryggalagd sträcka s och mellantiden t, det vill säga v = s/t för enhetlig rörelse. När en kropp roterar används begreppet ...

  Modern Encyclopedia

• - karakteristisk för en punkts rörelse, numeriskt lika med förhållandet mellan tillryggalagd sträcka s och tidsintervallet t för enhetlig rörelse, dvs. v=s/t. Vektorn S. är riktad tangentiellt mot kroppens bana. Vid rotation....

  Naturvetenskap. encyklopedisk ordbok

• - : Se även: - kemisk reaktionshastighet - sintringshastighet - deformationshastighet - deformationshastighet - dragningshastighet - kritisk härdningshastighet - uppvärmningshastighet - termisk hastighet ...

  Encyclopedic Dictionary of Metallurgy

• Stor ekonomisk ordbok

• - graden av rörelsehastighet, spridningen av handlingen ...

  Stor bokföringsordbok

• - - Begreppet S. erhålls från begreppen genomsnittlig S. i sättet och genomsnittlig S. av rörelse ...

  Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Euphron

• - I Speed ​​i mekanik, en av de viktigaste kinematiska egenskaperna för en punkts rörelse, numeriskt lika med förhållandet mellan avståndet s och tidsintervallet t, för vilket denna väg ...

  Stor sovjetisk uppslagsbok

• - karakteristisk för en punkts rörelse, numeriskt lika med förhållandet mellan tillryggalagd sträcka s och tidsintervallet t för enhetlig rörelse, dvs. = s/t. När en kropp roterar används begreppet vinkelhastighet ...

  Stor encyklopedisk ordbok

"SUPERLIGHT SPEED" i böcker

Skriv hastighet