Защо е скоростта на светлината въпроси

Когато физици обявиха, че са открили под-атомно частици, наречени неутрино, които пътуват скорост, която, както изглежда, по-голяма от скоростта на светлината, изглежда изключение от правилата, установени от специалната теория на относителността, Албърта Eynshteyna миналата седмица.

теорията на Айнщайн, който бе публикуван през 1905 г., описва относителното движение, по-специално на движението на всичко, което се движи на ниво, да не се превишава скоростта на светлината. По това време хората са вярвали, че светлинните вълни, като звук, океана или шокови вълни, движението трябва да преминават през среда. Въпреки това, тази среда е въздух, вода или земя, по тяхно мнение, светлинните вълни, които преминават през веществото, наречени на етера, който е значително по-малко от въздуха, и която прониква Вселената.

Учените предполагат, че законите на физиката ще бъдат малко по-различни за обект в състояние на покой, и провеждане на подходящи експерименти биха могли да бъдат, за да разберете дали това е вярно. "Айнщайн се отърва от него", - казва Петър Galison (Peter Galison), професор по физика и история на науката в Харвардския университет. "Не физични свойства, които описват фразата" Аз съм в състояние на покой. "Това е за него и казва, че специалната теория на относителността."

С други думи, независимо от това дали едно лице карането на колело или да седи на една пейка в парка, на свойствата на физиката работа еднакво и в двата случая. Специалната теория на относителността, обаче, не се отнася за ускорение. Айнщайн по-късно, за да се запълни тази празнина в неговата обща теория на относителността.

Специалната теория на относителността се основава на друг предположение, което прави със скоростта на светлината (300 милиона метра в секунда при вакуум) специален статут. Айнщайн постулира, че светлината винаги се движи със същата скорост, за всеки наблюдател, независимо от движението на наблюдателя. Така че, ако имате достатъчно бърза кола, а след това на теория може да хване един куршум. Но ти никога не би бил в състояние да се изравнят или дори да се доближи до движението на скоростта на светлината, независимо от това дали се движите с него в една посока или обратно на нея.

Максимално допустимите стойности на скоростта

В теорията на Айнщайн, скоростта на светлината е един вид ограничение крайната скорост. В действителност, обекти, които имат маса, било то кола или неутрино, не могат да стигнат до скоростта на светлината, защото тя ще изисква безкрайно количество енергия, според теорията.

Някои експерименти играят със скоростта на светлината, но получените ефекти са илюзорни, съгласно Galison. Светлината пътуване през различни среди, например, чрез охлажда натриеви газове, той се забавя значително, но това се дължи на факта, че светлината се отразява от атомите в средата. Въпреки това, в моменти на атомите не хващат все още е със скоростта на светлината е 186,000 мили в секунда.

Galison добавя, че твърдението, че скоростта на светлината може да се направи по-голяма от 186,000 мили в секунда, също е илюзорно. Ученият използва хипотеза, за да обясни защо. Ако хвърлим лазер на повърхността на Луната, а след това в миг на око "ще бъде" по повърхността, би означавало това, че лазерното петно ​​ще се движат по-бързо от светлината? Не, защото аз наистина не се пресичат повърхността на Луната, тъй като точката - това не е реален обект, това е просто един куп фотони.

"В продължение на стотици години хората са използвали тези и по-сложни парадокси, като по този начин се опитва да превишава скоростта на светлината", - казва Galison. "Като правило, те са включени в техните експерименти, ускоряване движението, че всъщност не е обект (като лазерен място, например)." С други думи, те са се лъжете.

В лабораторията, изследователите могат да създадат впечатлението, че светлината се движи по-бързо от максималната си скорост, като зададете скоростта, с която светлинните вълни се разпространяват в пространството. Това, обаче, всъщност не увеличава скоростта, с която всъщност пътува електромагнитната информация, тъй като се предава само общата амплитудата на вълната.

Тъй като Айнщайн въвежда специален, общата теория на относителността, както и със специален статут, който те отдават на скоростта на светлината, тя изглеждаше непоклатима истина. До известно време. Учените, работещи по експеримента OPERA в ЦЕРН лаборатория в Швейцария, поставиха началото на неутрино се движат с 730 км под земята, и изчисляват колко бързо те ще получат по пътя. Невероятно, но неутрино оказаха пред скоростта на светлината 60 милиардни от секундата. Получените данни могат да променят лицето на физиката, които остават непроменени последните 106 години.

"Нашето разбиране не е развит, ние проведохме много точни тестове, базирани на специалната теория на относителността от първия ден", - казва Бен Монро (Бен Монреал), асистент-професор по физика в Калифорнийския университет в Санта Барбара. "Специалната теория на относителността не се поставя под въпрос за повече от сто години. Ето защо резултатите са толкова изненадващи."

Ако се потвърдят резултатите от експеримента OPERA, тогава последствията могат да бъдат много непредсказуеми. В специалната теория на относителността, казва, че ако нещо се движи по-бързо от скоростта на светлината, то е нещо, което се движи назад във времето. Това предположение може да се отрази основното правило, което казва, че причината предхожда ефект, наречен причинно-следствената връзка.

"Причината, поради която много физици са много безразлични към това, което се е случило, е, че тя може да направи самата причина, че е много проблематично," - казва Galison. С други думи, това повишава перспективата за пътуване във времето до нови висоти.

Има и друг проблем. Айнщайн въвежда със скоростта на светлината като математическа константа. Ако скоростта на движение на неутрино всъщност може да надвишава скоростта на светлината, това постоянно (и) губи своята специален статут, което води до редица проблеми в други области на физиката, където се използва при изчисленията.

"Ето защо, ние трябва да изиска допълнителни доказателства получената информация" - обобщи Galison.

Превод: Balandina Е. A.