Быстрее, чем свет

Для других видов использования см. Быстрее, чем свет (устранение неоднозначности) .

Поскольку сфера движется быстрее света, наблюдатель не видит ничего, пока она не пройдет. Затем появляются два изображения: одна из приезжающих сферы (справа) и одно из которых уходит (слева).

Быстро, чем световые ( суперлуминальные или суперкаусные ) путешествия и общение являются предполагаемым распространением материи или информации быстрее, чем скорость света ( C ). Специальная теория относительности подразумевает, что только частицы с нулевой массой отдыха (то есть фотонов ) могут двигаться со скоростью света, и что ничто не может двигаться быстрее.

Частицы, чья скорость превышает скорость света ( тахионы ), были выдвинуты гипотезу, но их существование нарушит причинно -следственную связь и будет означать путешествие во времени . Научный консенсус заключается в том, что они не существуют.

Согласно всем наблюдениям и текущим научным теориям, материя путешествует на более медленной, чем освещенной ( подсознательной ) скорости по сравнению с местным искаженным областью пространства-времени. Спекулятивные концепции быстрее, чем освещенные, включают в себя Alcubierre Drive , трубки Красникова , проезжие червоточины и квантовые туннелирование . Некоторые из этих предложений находят лазейки вокруг общей теории относительности, например, путем расширения или сокращения пространства, чтобы объект, по -видимому, движется больше, чем в . Такие предложения по -прежнему считаются невозможными, поскольку они все еще нарушают текущее понимание причинности, и все они требуют причудливых механизмов для работы (например, требуют экзотического вещества ).

Суперлуминальное путешествие не информации

Основная статья: суперлуминальное движение

В контексте данной статьи «быстрее, чем свет», означает передачу информации или материи быстрее, чем C , постоянная, равная скорости света в вакууме, которая составляет 299 792 458 м/с (по определению счетчика) или около 186 282,397 миль в секунду. Это не совсем то же самое, что путешествовать быстрее, чем свет, так как:

• Некоторые процессы распространяются быстрее C , но не могут нести информацию (см. Примеры в разделах сразу же).
• В некоторых материалах, где свет движется на скорости C/N (где n является показателем преломления ), другие частицы могут двигаться быстрее, чем C/N (но все же медленнее, чем C ), что приводит к излучению Черенкова (см . Фазовую скорость ниже ).

Ни одно из этих явлений не нарушает особую относительность или не создает проблемы с причинностью , и, следовательно, ни одно из них не соответствует так быстрее, чем описано здесь.

В следующих примерах определенные влияния могут показаться быстрее, чем свет, но они не передают энергию или информацию быстрее света, поэтому они не нарушают особую относительность.

Ежедневное движение неба

Для наблюдателя за землей объекты в небе завершают одну революцию вокруг Земли за один день. Proxima Centauri , ближайшая звезда за пределами солнечной системы , находится примерно в четырех с половиной света . В этой отсчета, в которой Proxima Centauri воспринимается как движущийся в круговой траектории с радиусом четырех световых лет, его можно описать как имеющая скорость, во много раз больше, чем C , как скорость обода объекта, движущегося в Круг является продуктом радиуса и угловой скорости. Это также возможно с геостатическим представлением, для таких объектов, как кометы, варьировать их скорость от подсознательного до суперлуминального и наоборот просто потому, что расстояние от земли варьируется. Кометы могут иметь орбиты, которые выводят их до более чем 1000 AU . Окружность круга с радиусом 1000 АС больше одного светового дня. Другими словами, комета на таком расстоянии является сверхсветочной в геостатическом и, следовательно, не инерционном рамке.

Легкие пятна и тени

Если лазерный луч смещен через далекий объект, то место лазерного света можно легко сделать, чтобы перемещаться по объекту на скорости, C. превышающей Точно так же тень, проецируемая на далекий объект, может быть сделан для перемещения через объект быстрее, чем c . Ни в том случае, ни в одном случае свет не перемещается от источника к объекту быстрее, чем C , и какая -либо информация не путешествует быстрее, чем свет.

Скорость закрытия

Скорость, с которой два объекта в движении в одной структуре отсчета приближаются друг к другу, называется взаимной или закрывающей скоростью. Это может приблизиться к вдвое больше скорости света, как в случае двух частиц, движущихся сближными к скорости света в противоположных направлениях относительно эталонной рамы.

Представьте себе две быстро движущиеся частицы, приближающиеся друг к другу с противоположных сторон частиц ускорителя типа коллайдера. Скорость закрытия будет скоростью, с которой расстояние между двумя частицами уменьшается. С точки зрения наблюдателя, стоящего в состоянии покоя по сравнению с ускорителем, эта скорость будет немного менее чем в два раза выше скорости света.

Специальная относительность не запрещает это. Это говорит нам о том, что неправильно использовать галилейскую относительность для вычисления скорости одной из частиц, что будет измерено наблюдателем, путешествующим вдоль другой частицы. То есть особая относительность дает правильную формулу добычи скорости для вычисления такой относительной скорости .

Поучительно вычислить относительную скорость частиц, движущихся при V и - V в рамке ускорителя, что соответствует скорости закрытия 2 В > c . Экспрессия скорости в единицах C , β = V / C :

$\beta _{\text{rel}}={\frac {\beta +\beta }{1+\beta ^{2}}}={\frac {2\beta }{1+\beta ^{2}}}\leq 1.$

Правильные скорости

Если космический корабль перемещается на планету на один световой год (как измеряется в рамке отдыха Земли) от Земли на высокой скорости, время, необходимое для достижения этой планеты, может составлять менее одного года, измеренные часами путешественника (хотя это будет Всегда будьте более одного года, как измерены часами на Земле). Значение, полученное путем деления пройденного расстояния, как определено в рамке Земли, к тому времени, измеренному часами путешественника, известно как надлежащая скорость или надлежащая скорость . Нет ограничения на значение правильной скорости, поскольку правильная скорость не представляет скорость, измеренная в одной инерционной раме. Световой сигнал, который оставил Землю в то же время, когда путешественник всегда попадет в пункт назначения, прежде чем путешественник.

Фазовые скорости выше c

Фазовая скорость электромагнитной волны при перемещении через среду может обычно превышать C , скорость вакуума света. Например, это происходит в большинстве очков на рентгеновских частотах. Однако фазовая скорость волны соответствует скорости распространения теоретического одночастотного (чисто монохроматического ) компонента волны на этой частоте. Такой волновой компонент должен быть бесконечным в степени и постоянной амплитуде (в противном случае он не является действительно монохроматическим), и поэтому не может передать какую -либо информацию. Таким образом, фазовая скорость выше C не подразумевает распространение сигналов со скоростью выше c .

Групповые скорости выше c

Групповая скорость волны также может превышать C в некоторых обстоятельствах. В таких случаях, которые обычно в то же время включают в себя быстрое ослабление интенсивности, максимум оболочки импульса может перемещаться со скоростью выше c . Однако даже эта ситуация не подразумевает распространение сигналов со скоростью выше C , Даже если у кого -то может возникнуть соблазн связать максимумы пульса с сигналами. Показано, что последняя ассоциация вводит в заблуждение, потому что информация о прибытии импульса может быть получена до максимума импульса. Например, если какой -то механизм позволяет полной передаче ведущей части импульса, в то же время сильно ослабляя максимум импульса и все позади (искажение), максимум импульса эффективно смещается вперед во времени, в то время как информация на импульсе не происходит быстрее чем C без этого эффекта. Тем не менее, групповая скорость может превышать C в некоторых частях гауссового пучка в вакууме (без затухания). Дифракция приводит к тому , что пик импульса распространяется быстрее, а общая мощность - нет.

Космическое расширение

Согласно закону Хаббла , расширение вселенной заставляет отдаленные галактики отступить от нас быстрее, чем скорость света. Однако скорость рецессии, связанная с законом Хаббла , определяемая как скорость увеличения надлежащего расстояния на интервал космологического времени , не является скоростью в релятивистском смысле. Более того, в целом относительность , скорость является локальным понятием, и нет даже уникального определения относительной скорости космологически отдаленного объекта. Более быстрее, чем светящаяся скорость космологической рецессии является полностью координатным эффектом.

Есть много галактик, видимые в телескопах с номерами красного смещения 1,4 или выше. Все это имеет скорость космологической рецессии, превышающую скорость света. Поскольку параметр Хаббла со временем уменьшается, на самом деле могут быть случаи, когда галактика, которая отступает от нас быстрее, чем свет, действительно удается излучать сигнал, который в конечном итоге достигает нас.

Однако, поскольку расширение вселенной ускоряется , прогнозируется, что большинство галактик в конечном итоге в конечном итоге пересекут тип космологического горизонта событий , где любой свет, который они излучают в прошлом. Поскольку свет никогда не достигает точки, когда его «особая скорость» к нам превышает скорость расширения от нас (эти два представления о скорости также обсуждаются при композиции и правильном расстоянии#Использование надлежащего расстояния ). Текущее расстояние до этого горизонта космологического события составляет около 16 миллиардов световых лет, что означает, что сигнал от события, происходящего в настоящее время Сигнал никогда не достигнет нас, если бы мероприятие было более 16 миллиардов световых лет.

Астрономические наблюдения

Очевидное суперлуминальное движение наблюдается во многих радио галактик , Blazars , Quasars , а также недавно в микроквазарах . Эффект был предсказан до того, как его наблюдал Мартин Рис и может быть объяснена как оптическая иллюзия, вызванная объектом, частично движущимся в направлении наблюдателя, Когда расчеты скорости предполагают, что это не так. Это явление не противоречит теории особой относительности . Скорректированные расчеты показывают, что эти объекты имеют скорости, близкие к скорости света (по сравнению с нашей контрольной рамой). Они являются первыми примерами большого количества массы, движущейся с близкой скоростью света. Лаборатории, связанные с землей, смогли ускорить небольшое количество элементарных частиц до таких скоростей.

Квантовая механика

Определенные явления в квантовой механике , такие как квантовая запутанность , могут создать поверхностное впечатление, позволяющее обеспечить передачу информации быстрее, чем свет. Согласно теореме без общения, эти явления не допускают истинного общения; Они позволяют только двум наблюдателям в разных местах видеть одну и ту же систему одновременно, без какого -либо способа контроля того, что либо видит. Крыз волновой функции можно рассматривать как эпифеноменон квантовой декогерности, которая, в свою очередь, является не чем иным, как эффектом базовой локальной эволюции времени волновой функции системы и всей ее окружающей среды. Поскольку основное поведение не нарушает местную причинность и не допускает общения FTL, из этого следует, что не существует дополнительного эффекта волновой функции, будь то реальным или очевидным.

Принцип неопределенности подразумевает, что отдельные фотоны могут перемещаться на короткие расстояния на скоростях несколько быстрее (или медленнее), чем в C , даже в вакууме; Эта возможность должна учитываться при перечислении диаграмм Фейнмана для взаимодействия частиц. Тем не менее, в 2011 году было показано, что один фотон может не двигаться быстрее, чем c .

В популярной прессе экспериментов появились различные сообщения о более быстро, чем световой передаче в оптике-чаще всего в контексте своего рода квантового туннельного явления. Обычно такие отчеты касаются фазовой скорости или групповой скорости быстрее, чем скорость вакуума света. Однако, как указано выше, скорость сверхсветающей фазы не может быть использована для более быстрого света передачи информации

Эффект Хартмана

Основная статья: Эффект Хартмана

Эффект Хартмана - это эффект туннелирования через барьер, где время туннелирования имеет тенденцию к постоянному для больших барьеров. Это может, например, быть разрывом между двумя призмами. Когда призмы находятся в контакте, свет проходит прямо, но когда есть зазор, свет преломляется. Существует ненулевая вероятность того, что фотон будет туннель по всему зазору, а не следовать преломленным пути.

Тем не менее, было утверждено, что эффект Хартмана фактически не может быть использован для нарушения относительности путем передачи сигналов быстрее, чем в C , также потому, что время туннелирования «не должно быть связано со скоростью, поскольку еванертные волны не распространяются». Удовлетворенные волны в эффекте Хартмана обусловлены виртуальными частицами и непроживающим статическим полем, как упомянуто в разделах выше для гравитации и электромагнетизма.

Казимирский эффект

Основная статья: эффект казимира

В физике сила казимира -продольца представляет собой физическую силу, оказываемую между отдельными объектами из -за резонанса вакуумной энергии в промежуточном пространстве между объектами. Это иногда описывается в терминах виртуальных частиц, взаимодействующих с объектами из -за математической формы одного возможного способа расчета силы эффекта. Поскольку прочность силы быстро падает с расстоянием, она является измеримой только тогда, когда расстояние между объектами чрезвычайно мало. Поскольку эффект связан с виртуальными частицами, опосредующими статическим полевым эффектом, он подлежит комментариям о статических полях, обсуждаемых выше.

Парадокс EPR

Основная статья: парадокс EPR

Парадокс EPR относится к известному мыслительному эксперименту Альберта Эйнштейна , Бориса Подольского и Натана Розена, который впервые был реализован экспериментально аспектом Alain в 1981 и 1982 годах в эксперименте аспекта . В этом эксперименте два измерения запутанного состояния коррелируют, даже если измерения отдаляются от источника и друг друга. Однако никакой информации не может быть передана таким образом; Ответ на то, фактически влияет ли измерение на другую квантовую систему, на которую квантовая механика подписывается .

Эксперимент, проведенный в 1997 году Николасом Гизином, продемонстрировал квантовые корреляции между частицами, разделенными более чем 10 километрами. Но, как отмечалось ранее, нелокальные корреляции, наблюдаемые в запутанности, на самом деле не могут быть использованы для передачи классической информации быстрее света, чтобы сохранить релятивистскую причинность. Ситуация сродни делится синхронизированным монетным переворотом, где второй человек, который перевернул свою монету, всегда увидит противоположность тому, что видит первый человек, но ни один из них не имеет никакого способа узнать, были ли они первым или вторым флиппером, не сообщая классически Полем Смотрите теорему без общения для получения дополнительной информации. Эксперимент по квантовой физике в 2008 году, также проведенный Николасом Гизином и его коллегами, определил, что в любой гипотетической нелокальной теории скрытой переменной скорость квантовой нелокальной связи (как Эйнштейн называл «жутким действием на расстоянии») По меньшей мере в 10 000 раз больше скорости света.

Задержанный выбор квантовой ластик

Основная статья: квантовая ластика с задержкой выбора

Квантовой ластик с задержкой выбора -это версия парадокса EPR, в которой наблюдение (или нет) интерференции после прохождения фотона через эксперимент с двойной щелью зависит от условий наблюдения второго фотона, запутанного с первым. Характеристикой этого эксперимента является то, что наблюдение за вторым фотоном может иметь место в более позднее время, чем наблюдение первого фотона, что может создать впечатление, что измерение более поздних фотонов «задним числом» определяет, показывают ли более ранние фотоны помехи или нет, хотя схема помех может быть замечена только путем корреляции измерений обоих членов каждой пары, и поэтому его нельзя наблюдать, пока не может быть замечено до тех пор, пока она не может быть замечена. Оба фотона были измерены, что гарантирует, что экспериментатор, наблюдающий только о фотонах, проходящих через щель, не получает информацию о других фотонах более быстро, чем светом или в обратном времени.

Супер -промежуточное общение

Основная статья: суперлуминальное общение

Более быстро, чем освещение, в зависимости от относительности, эквивалентно путешествиям во времени . То, что мы измеряем как скорость света в вакууме (или вблизи вакуума), на самом деле является фундаментальной физической постоянной c . Это означает, что все инерционные и, для скорости координат света, не инерционные наблюдатели, независимо от их относительной скорости , всегда будут измерять частицы с нулевой массой, такие как фотоны, путешествующие в C в вакууме. Этот результат означает, что измерения времени и скорости в разных кадрах больше не связаны просто с постоянными сдвигами, а вместо этого связаны с преобразованием Пуанкаре . Эти преобразования имеют важные последствия:

• Релятивистский импульс массивной частицы увеличится с скоростью таким образом, что со скоростью света объект будет иметь бесконечный импульс.
• Для ускорения объекта ненулевой массы отдыха в C потребуется бесконечное время с любым конечным ускорением или бесконечным ускорением в течение конечного количества времени.
• В любом случае, такое ускорение требует бесконечной энергии.
• Некоторые наблюдатели с относительным движением подсвечника не согласятся с тем, что происходит в первую очередь из двух событий, которые разделены космическим интервалом . Другими словами, любое путешествие, которое быстрее, чем свето, будет рассматриваться как путешествие задом наперед вовремя с какими-то другими, одинаково достоверными, кадры ссылки, или необходимо предположить спекулятивную гипотезу о возможных нарушениях Лоренца в ныне ненаблюдаемой шкале (например, шкала Планка). Следовательно, любая теория, которая позволяет «истинно» FTL, также должна справляться с путешествиями во времени и всеми связанными парадоксами, или иначе предположить, что инвариантность Лоренца является симметрией термодинамической статистической природы (следовательно, симметрия, сломанная в некоторых в настоящее время ненаблюдаемой шкале).
• В специальной относительности координата скорости света гарантированно будет C только в инерционной раме ; В не инерционной кадре скорость координаты может отличаться от c . В общем, относительность нет системы координат в большой области изогнутого пространства -времени «инерционная», поэтому допустимо использовать глобальную систему координат, где объекты движутся быстрее, чем в C , но в местном районе любой точки в изогнутом пространстве мы можем определить «Локальная инерционная рама» и локальная скорость света будет C в этом рамке, С массовыми объектами, движущимися через этот местный район, всегда имеют скорость меньше C в местной инерционной раме.

Оправдания

Казимирский вакуум и квантовое туннелирование

Особая относительность постулирует, что скорость света в вакууме инвариантна в инерционных рамах . То есть это будет то же самое из любой системы отсчета, движущейся с постоянной скоростью. В уравнениях не указывается какое -либо конкретное значение для скорости света, которая представляет собой экспериментально определенную величину для фиксированной единицы длины. С 1983 года SI единица длины ( счетчик ) была определена с использованием скорости света .

Экспериментальное определение было сделано в вакууме. Тем не менее, вакуум, который мы знаем, не является единственным возможным вакуумом, который может существовать. Вакуум имеет энергию, связанную с ним, называемой просто вакуумной энергией , которая, возможно, может быть изменена в некоторых случаях. Когда вакуумная энергия снижается, был предсказан, что сам свет будет идти быстрее, чем стандартное значение c . Это известно как эффект Шарнхорста . Такой вакуум может быть произведен путем объединения двух идеально гладких металлических пластин на расстоянии между атомными диаметрами. Это называется казимирским вакуумом . Расчеты подразумевают, что свет будет проходить быстрее в такой вакууме на незначительное количество: фотон, проходящий между двумя пластинками, которые находятся друг от друга на 1 микрометр, увеличит скорость фотона только на одну часть из 10 ³⁶ . Соответственно, еще не было экспериментальной проверки прогноза. Недавний анализ утверждал, что эффект Шарнхорста не может быть использован для отправки информации вовремя назад с одним набором пластин, поскольку кадр отдыха пластин будет определять « предпочтительный кадр » для сигнализации FTL. Однако, если с несколькими парами пластин в движении относительно друг друга авторы отметили, что у них не было аргументов, которые могут «гарантировать полное отсутствие нарушений причинно -следственной связи», и вызывая гипотезу о спекулятивной защите хронологии Хокинга , которая предполагает, что петли обратной связи виртуальных частиц создают «Неконтролируемые особенности в перенормированной квантовой энергии стресса» на границе любой потенциальной машины времени, и, таким образом, потребуется теория квантовой гравитации Чтобы полностью проанализировать. Другие авторы утверждают, что первоначальный анализ Шарнхорста, который, по-видимому, показывал возможность более быстро, чем сигналы , включал приближения, которые могут быть неверными, так что неясно, может ли этот эффект фактически увеличить скорость сигнала вообще.

Позже это было заявлено Eckle et al. Это туннелирование частиц действительно происходит в нулевом режиме в реальном времени. Их испытания включали туннельные электроны, где группа утверждала, что релятивистский прогноз на время туннелирования должно быть 500–600 аттосекунд ( аттосекунда - одна квинтиляция (10 ⁻¹⁸ ) второй). Все, что могло быть измерено, было 24 аттосекунд, что является пределом точности теста. Опять же, однако, другие физики считают, что туннельные эксперименты, в которых частицы, по -видимому, тратят аномально короткие времена внутри барьера, на самом деле полностью совместимы с относительностью, хотя существует не согласен с тем, включает ли объяснение изменение пакета волн или другие эффекты.

Сдаться (абсолютно) относительность

Из -за сильной эмпирической поддержки специальной относительности любые модификации его обязательно должны быть довольно тонкими и трудно измерить. Самая известная попытка-это вдвойне особая относительность , которая утверждает, что длина Планка также одинакова во всех эталонных кадрах и связана с работой Джованни Амелино-Камелия и Жоао Магуйджо . Существуют спекулятивные теории, которые утверждают, что инерция производится комбинированной массой вселенной (например, принцип Маха ), что подразумевает, что рамка отдыха вселенной может быть предпочтительнее обычных измерений естественного права. В случае подтверждения это будет означать особую относительность , является приближением к более общей теории, но, поскольку соответствующее сравнение (по определению) будет вне наблюдаемой вселенной , трудно представить (гораздо меньше) эксперименты, чтобы проверить эту гипотезу. Несмотря на эту трудность, такие эксперименты были предложены.

Космос искажение

Хотя теория особой относительности запрещает объектам, чтобы иметь относительную скорость, превышающую скорость света, а общая относительность снижается до особой относительности в локальном смысле (в небольших областях пространства -времени, где кривизна незначительна), общая теория рецидива позволяет пространству между далекими объектами Чтобы расширить так, чтобы у них была « скорость рецессии », которая превышает скорость света, и считается, что галактики, которые находятся на расстоянии большего. Чем около 14 миллиардов световых лет от нас сегодня есть скорость рецессии, которая быстрее света. Мигель Алкубирре предположил, что можно было бы создать диск для варп , в котором корабль будет заключен в «пузырьке деформации», где пространство в передней части пузыря быстро сокращается, а пространство сзади быстро расширяется, с Результат, что пузырь может достигать далекого места назначения, намного быстрее, чем световой луч, движущийся вне пузыря, но без объектов внутри пузырька локально движется быстрее, чем свет. Тем не менее, несколько возражений, поднятых против Alcubierre Drive, по -видимому, исключают возможность фактического использования его каким -либо практическим образом. Другая возможность, предсказываемая общей теорией, - это перевертируемая червоточина , которая может создать ярлык между произвольно отдаленными точками в космосе. Как и в случае с Alcubierre Drive, путешественники, перемещающиеся по червоточине, не будут локально двигаться быстрее, чем световые, проходящие через червоточину рядом с ними, но они смогут добраться до места назначения (и вернуться в свое начальное место) быстрее, чем световые, проходящие за пределами червоточины.

Джеральд Кливер и Ричард Обууси, профессор и студент Университета Бэйлора , предположили, что манипулирование дополнительными пространственными измерениями теории струн вокруг космического корабля с чрезвычайно большим количеством энергии создаст «пузырь», который может привести к тому, что корабль проходит быстрее, чем в скорость света. Чтобы создать этот пузырь, физики считают, что манипулирование 10 -м пространственным измерением изменило бы темную энергию в трех больших пространственных размерах: высота, ширина и длина. Cleaver сказал, что в настоящее время позитивная темная энергия отвечает за ускорение уровня расширения нашей вселенной с течением времени.

Нарушение симметрии Лоренца

Основные статьи: Современные поиски нарушения Лоренца и расширения стандартной модели

Возможность того, что Лоренц симметрия может быть нарушена, была серьезно рассмотрена в последние два десятилетия, особенно после разработки реалистичной эффективной теории поля, которая описывает это возможное нарушение, так называемое расширение стандартной модели . Эта общая структура позволила экспериментальные поиски с помощью сверхвысоких энергетических экспериментов Cosmic-Ray и широкий спектр экспериментов в области гравитации, электронов, протонов, нейтронов, нейтрино, мезонов и фотонов. Разрыв вращения и инвариантности усиления вызывает зависимость направления в теории, а также нетрадиционную энергетическую зависимость, которая вносит новые эффекты, включая лоренц-оладетельные колебания и модификации дисперсионных отношений различных видов частиц, которые, естественно, могут сделать частицы быстрее, чем свет. Полем

В некоторых моделях сломанной симметрии Лоренца постулируется, что симметрия все еще встроена в наиболее фундаментальные законы физики, но это спонтанная симметрия нарушение инвариантности Лоренца Вскоре после того, как Большой взрыв мог покинуть «реликтное поле» по всей вселенной, что заставляет частицы вести себя по -разному в зависимости от их скорости относительно поля; Тем не менее, есть также некоторые модели, где симметрия Лоренца разбивается более фундаментальным образом. Если симметрия Лоренца может перестать быть фундаментальной симметрией по шкале Планка или в какой -либо другой фундаментальной шкале, возможно, что частицы с критической скоростью, отличной от скорости света, являются конечными составляющими материи.

В современных моделях нарушения симметрии Лоренца феноменологические параметры, как ожидается, будут зависеть от энергопотребления. Следовательно, как широко признано, Существующие низкоэнергетические границы не могут быть применены к высокоэнергетическим явлениям; Тем не менее, многие поиски нарушения Лоренца при высоких энергиях были проведены с использованием расширения стандартной модели . Ожидается, что нарушение симметрии Лоренца станет сильнее, так как можно будет ближе к фундаментальному масштабу.

Сверхтекающие теории физического вакуума

Основная статья: суперфлюдная теория вакуума

При таком подходе физический вакуум рассматривается как квантовая суперфлюида , которая по существу нерелятивистская, тогда как симметрия Лоренца не является точной симметрией природы, а скорее приблизительное описание, действительное только для небольших флуктуаций суперфлюдного фона. В рамках подхода была предложена теория, в которой физический вакуум предположительно является квантовой жидкостью Боуза, наземного состояния чья волновая функция описывается уравнением логарифмического Шродингера . Было показано, что релятивистское гравитационное взаимодействие малой амплитуды коллективного возбуждения возникает как режим в то время как релятивистские элементарные частицы могут быть описаны с помощью частиц, похожих на частица, в пределе низких импульсов. Важным фактом является то, что при очень высоких скоростях поведение мод, подобных частицам, отличается от релятивистского -они могут достичь скорости ограничения света при конечной энергии; Кроме того, более быстрое распространение света возможно, не требуя, чтобы движущиеся объекты имели воображаемую массу .

Результаты полета FTL Neutrino

MINOS Эксперимент

Основная статья: Минос

В 2007 году сотрудничество MINOS сообщило о результатах, измеряющих время полета 3 3 Гево нейтрино , что дает скорость, превышающую скорость света, по значению 1,8 сигмы. Тем не менее, эти измерения считались статистически согласованными с нейтрино, движущимися со скоростью света. После того, как детекторы для проекта были обновлены в 2012 году, MINOS исправил свой первоначальный результат и обнаружил согласие со скоростью света. Дальнейшие измерения будут проведены.

Opera Neutrino Anomaly

Основная статья: быстрее, чем световой нейтрино, аномалия нейтрино

22 сентября 2011 года, препринт Из сотрудничества оперы показало обнаружение 17 и 28 нейтрино Гева мюон, отправленных 730 километров (454 мили) от Черна недалеко от Женевы, Швейцария в Национальную лабораторию Gran Sasso в Италии, пройдя быстрее, чем свет, на относительном количестве 2,48 × 10 ⁻⁵ (приблизительно 1 из 40 000), статистика со значением 6,0 сигмы. 17 ноября 2011 года второй последующий эксперимент ученых оперы подтвердил свои первоначальные результаты. Тем не менее, ученые скептически относились к результатам этих экспериментов, значение которых оспаривалось. В марте 2012 года сотрудничество ICARUS не смогло воспроизвести результаты оперы с их оборудованием, обнаружив время в пути нейтрино от CERN до национальной лаборатории Гран Сассо, неразличимых от скорости света. Позже оперная команда сообщила о двух недостатках в настройке их оборудования, которые вызвали ошибки далеко за пределами их первоначального доверительного интервала : волоконно-оптический кабель, прикрепленный неправильно, что вызвало, по-видимому, более быстро, чем свето Полем

Тахионы

Ручная статья: Тахион

При особой относительности невозможно ускорить объект до скорости света или для массивного объекта, чтобы двигаться со скоростью света. Тем не менее, может существовать объект, который всегда движется быстрее, чем свет. Гипотетические элементарные частицы с этим свойством называются тахионами или тахионическими частицами. Попытки квантизировать их не смогли произвести частицы быстрее, чем световые, и вместо этого показали, что их присутствие приводит к нестабильности.

Различные теоретики предположили, что нейтрино может иметь тахионическую природу, в то время как другие оспаривали возможность.

Общая относительность

Общая относительность была разработана после специальной относительности , чтобы включить такие понятия, как гравитация . Он поддерживает принцип, что ни один объект не может ускоряться до скорости света в эталонном рамке любого случайного наблюдателя. Тем не менее, это позволяет искажения в пространстве -времени , которое позволяет объекту двигаться быстрее, чем свет с точки зрения далекого наблюдателя. Одним из таких искажений является привод Alcubierre , который можно рассматривать как пульс в пространстве , который несет объект вместе с ним. Другой возможной системой является червоточина , которая соединяет два отдаленных местоположения, как будто с помощью ярлыка. Оба искажения должны были бы создать очень сильную кривизну в очень локализованной области пространства-времени, и их гравитационные поля были бы огромными. Чтобы противодействовать нестабильному характеру и предотвратить разрушение искажений под собственным «весом», нужно было бы ввести гипотетическое экзотическое вещество или негативную энергию.

Общая теория относительности также признает, что любые средства более быстрого, чем световые путешествия , также могут использоваться для путешествий во времени . Это поднимает проблемы с причинностью . Многие физики считают, что вышеупомянутые явления невозможны, и что будущие теории гравитации запретят их. Одна теория гласит, что стабильные червоточины возможны, но любая попытка использовать сеть червоточин для нарушения причинности приведет к их распаду. В теории струн Эрик Дж. Гимон и Петр Хошва утверждали что в суперсимметричной пятимерной вселенной Гёделя квантовые поправки к общей относительности эффективно отключают области пространства-времени с помощью причинно-причинно-соблюдений закрытых временных кривых. В частности, в квантовой теории присутствует намазанная супертуб, которая разрезает пространственно -временное время таким образом, что, хотя в полном пространстве -времени закрытая кривая с временной точкой проходила через каждую точку, полные кривые не существует во внутренней области, ограниченной трубкой.

В художественной и популярной культуре

См. Также: Космические путешествия в научной фантастике

FTL Travel - это общее сюжетное устройство в научной фантастике .

Смотрите также

• Быстрее, чем легкая нейтрино, аномалия
• Межгалактическое путешествие
• Трубка Красника
• Медленный свет
• Переменная скорость света
• Теория поглотителя Wheeler -Feynman

Дальнейшее чтение

• Falla, DF; Флойд, MJ (2002). «Суперлуминальное движение в астрономии». Европейский журнал физики . 23 (1): 69–81. Bibcode : 2002ejph ... 23 ... 69f . doi : 10.1088/0143-0807/23/1/310 . S2CID   250863474 .
• Каку, Мичио (2008). «Быстрее, чем свет». Физика невозможного . Аллен Лейн . С. 197–215. ISBN  978-0-7139-9992-1 .
• Нимц, Гюнтер (2008). Ноль времени . Wiley-Vch . ISBN  978-3-527-40735-4 .
• Cramer, JG (2009). «Быстрее, чем световые последствия квантовой запутывания и нелокальности». В миллисе, мг; и др. (ред.). Границы движущей силы . Американский институт аэронавтики и космонавтики . С. 509–529. ISBN  978-1-56347-956-4 .
• Alcubierre, Miguel (1994-05-01). «Драйт варп: гипер-эксплуатационное путешествие в рамках общей теории относительности». Классическая и квантовая гравитация . 11 (5): 193 - L77. arxiv : gr-qc/0009013 . Bibcode : 1994cqgra..11l..73a . doi : 10.1088/0264-9381/11/5/001 . ISSN   0264-9381 .
• Ян, Кун (2006). «Аналитические уравнения тенденций стабильных нуклидов и законы о суперлуминальной скорости движения вещества в геоспектах». Прогресс в геофизике . 21 : 38. Bibcode : 2006prgeo..21 ... 38y .
• Глассер, Райан Т. (2012). «Стимулированная генерация суперсветных световых импульсов с помощью четырехволнового смешивания». Письма о физическом обзоре . 108 (17): 173902. Arxiv : 1204.0810 . Bibcode : 2012 phrvl.108q3902g . doi : 10.1103/physrevlett.108.173902 . PMID   22680868 . S2CID   46458102 .
• Withayachumnankul, withawat; Фишер, Бернд М; Фергюсон, Брэдли; Дэвис, Брюс Р; Эббот, Дерек (октябрь 2010 г.). «Систематизированный взгляд на распространение суперлуминальных волн» (PDF) . Труды IEEE . 98 (10): 1775–1786. doi : 10.1109/jproc.2010.2052910 . ISSN   0018-9219 .

Внешние ссылки

• Измерение скорости нейтрино с операционным детектором в луче CNGS
• Энциклопедия лазерной физики и технологии на «суперлуминальной передаче» , с более подробной информацией о фазовой и групповой скорости, а также о причинности
• Маркус Пёссель: быстрее, чем легкие (FTL) скорости в экспериментах по туннелированию: аннотированный библиографический архив 2010-01-23 на машине Wayback
• Относительность и FTL путешествия.
• FAQ по физике USENET: возможно ли путешествие или общение FTL?
• Относительность, FTL и причинность
• Конические и параболоидные сверхсветоминные ускорители частиц
• Относительность и FTL (= суперлуминальное движение) путешествуют домашняя страница