Нищо не може да се движи по-бързо от светлината. Това е правило на физиката, вплетено в самата тъкан на специалната теория на относителността на Айнщайн. Колкото по-бързо се движи нещо, толкова повече се доближава до своята перспектива за замръзване на времето.
Ако се движите още по-бързо, ще се сблъскате с проблеми с обръщане на времето и разбъркване на представите за причинно-следствена връзка.
Но изследователи от Варшавския университет в Полша и Националния университет в Сингапур сега надхвърлиха границите на относителността, за да създадат система, която не противоречи на съществуващата физика и може дори да посочи пътя към нови теории.
Това, което са разработили, е „разширение на специалната теория на относителността“, което комбинира три времеви измерения с едно пространствено измерение („1+3 пространство-време“), за разлика от трите пространствени измерения и едно времево измерение, с които ние всички са свикнали.
Вместо да създава големи логически несъответствия, това ново проучване добавя повече доказателства в подкрепа на идеята, че обектите може да са в състояние да се движат по-бързо от светлината, без напълно да нарушават нашите настоящи закони на физиката.
„Няма фундаментална причина, поради която наблюдатели, движещи се по отношение на описаните физически системи със скорости, по-големи от скоростта на светлината, да не бъдат субект на това“, казва физикът Анджей Драган от Варшавския университет в Полша.
Това ново изследване се основава на предишна работа на същите изследователи, която постулира, че свръхсветлинните перспективи могат да помогнат за свързването на квантовата механика със специалната теория на относителността на Айнщайн – два клона на физиката, които в момента не могат да бъдат съчетани в една всеобхватна теория, която описва гравитацията по същия начин както обясняваме и други сили.
Частиците вече не могат да бъдат моделирани като точкови обекти в тази рамка, както бихме могли в по-обикновената 3D (плюс време) перспектива на Вселената.
Вместо това, за да разберем какво могат да видят наблюдателите и как може да се държи свръхсветлинна частица, трябва да се обърнем към видовете теории, които са в основата на квантовата физика.
Въз основа на този нов модел, свръхсветлинните обекти биха изглеждали като частица, разширяваща се като балон през пространството – не по-различно от вълна през поле. Високоскоростният обект, от друга страна, ще „преживее“ няколко различни времеви линии.
Въпреки това скоростта на светлината във вакуум ще остане постоянна дори за тези наблюдатели, които се движат по-бързо от нея, което запазва един от основните принципи на Айнщайн – принцип, за който преди това се е мислило само във връзка с наблюдатели, движещи се по-бавно от скоростта на светлината (като всички нас).
„Тази нова дефиниция запазва постулата на Айнщайн за постоянство на скоростта на светлината във вакуум дори за свръхсветлинни наблюдатели“, казва Драган.
„Следователно нашата разширена специална теория на относителността не изглежда като особено екстравагантна идея.“
Изследователите обаче признават, че преминаването към 1+3 пространствено-времеви модел повдига някои нови въпроси, въпреки че отговаря на други. Те предполагат, че е необходимо разширяване на специалната теория на относителността, за да се включат референтни системи, по-бързи от светлината.
Това може да включва заимстване от квантовата теория: комбинация от концепции от специалната теория на относителността, квантовата механика и класическата теория (която има за цел да предскаже как физическите полета ще взаимодействат едно с друго).
Ако физиците са прави, всички частици на Вселената биха имали необикновени свойства в разширената специална теория на относителността.
Един от въпросите, повдигнати от изследването, е дали някога ще можем да наблюдаваме това разширено поведение, но отговорът на това ще изисква много повече време и много повече учени.
„Простото експериментално откритие на нова фундаментална частица е подвиг, достоен за Нобелова награда и осъществим в голям изследователски екип, използващ най-новите експериментални техники“, казва физикът Кшищоф Туржински от Варшавския университет.
„Надяваме се обаче да приложим нашите резултати за по-добро разбиране на феномена на спонтанно нарушаване на симетрията, свързан с масата на частицата на Хигс и други частици в Стандартния модел, особено в ранната Вселена.“
