بیگ بنگ: هیچ چیز نمی‌تواند سریع‌تر از نور حرکت کند. این یک قانون فیزیک است که در تار و پود نظریه نسبیت خاص اینشتین، تنیده شده است. در واقع هرچه سریع‌تر پیش بروید، در چشم‌انداز خود به توقف زمان نزدیک‌تر می‌شوید.

به گزارش بیگ بنگ، اگر با سرعت بیشتری پیش بروید، با مسئله معکوس زمان مواجه می‌شوید که مفاهیم علیت را به هم می‌زند. اما محققان دانشگاه ورشو در لهستان و دانشگاه ملی سنگاپور اکنون مرزهای نسبیت را کنار زده‌اند تا به سیستمی دست یابند که با فیزیک موجود مخالف نباشد و احتمال دارد راه را برای تئوری‌های جدید باز کند.

چیزی که آنها به دست آورده‌اند، «بسط نسبیت خاص» است که سه بُعد زمانی را با یک بُعد فضایی واحد («1+3 فضا-زمان») ترکیب می‌کند، برخلاف سه بعد مکانی و یک بعد زمانی که همه‌‌ی ما به آن عادت کرده‌ایم. این مطالعه‌ی جدید به جای ایجاد هرگونه پارادوکس منطقی، شواهد بیشتری را برای تأیید این ایده اضافه می‌کند که اشیاء ممکن است بتوانند سریع‌تر از نور حرکت کنند، بدون اینکه قوانین فعلی فیزیک را کاملاً زیر پا بگذارند.

“آندره دراگان” فیزیکدان از دانشگاه ورشو در لهستان، می‌گوید: «هیچ دلیل اساسی وجود ندارد که نشان دهد چرا ناظرانی که نسبت به سیستم‌های فیزیکیِ توصیف‌شده با سرعتی بیشتر از نور حرکت می‌کنند، نباید در معرض آن قرار گیرند.»

این مطالعۀ جدید نشان می‌دهد چشم‌اندازهایی با سرعت بیشتر از سرعت نور می‌توانند به پیوند مکانیک کوانتومی با نظریه نسبیت خاص اینشتین کمک کنند – دو شاخه از فیزیک که در حال حاضر نمی‌توان آنها را در یک نظریه فراگیر که گرانش را توصیف می‌کند تطبیق داد.

تحت این چارچوب، دیگر نمی‌توان ذرات را به‌عنوان اجسام نقطه‌مانند مدل‌سازی کرد. در عوض، برای درک آنچه ناظران می‌بینند و نحوه‌ی رفتار یک ذره ابر نوری، باید به انواع نظریه‌های میدانی بپردازیم که زیربنای فیزیک کوانتومی است.

بر اساس این مدل جدید، اجسامی که با سرعت بالاتر از نور حرکت می‌کنند؛ مثل ذره‌ای هستند که مانند یک حباب در فضا منبسط می‌شود – این بی‌شباهت به موج در یک میدان نیست. از سوی دیگر، شی پرسرعت چندین جدول زمانی متفاوت را «تجربه» خواهد کرد. با این حال، سرعت نور در خلاء حتی برای ناظرانی که سریع‌تر از آن حرکت می‌کنند ثابت می‌ماند، که یکی از اصول اساسی اینشتین را رعایت می‌کند – اصلی که قبلاً فقط در رابطه با ناظرانی که سرعتشان از نور کمتر بود تصور می‌شد (مثل همه ما).

“دراگان” افزود: «این تعریف جدید نظریه اینشتین در مورد “ثابت بودن سرعت نور در خلاء” را حتی برای ناظرانی که سرعتشان بالاتر از سرعت نور است، حفظ می‌کند. بنابراین، نسبیت خاصِ بسط یافته‌ی ما ایده‌ای عجیب و غریب به نظر نمی‌رسد.»

با این حال، به گفته محققان تغییر به یک مدل فضا-زمان 1+3 سوالات جدیدی را مطرح می‌کند و حتی به سوالات دیگر پاسخ می‌دهد. آنها پیشنهاد می‌دهند که نظریه نسبیت خاص باید برای ترکیب فریم‌های مرجع سریع‌تر از نور گسترش داده شود. این امر ممکن است مستلزم وام گرفتن از نظریه میدان کوانتومی باشد: ترکیبی از مفاهیم نسبیت خاص، مکانیک کوانتومی و نظریه میدان کلاسیک (که هدف آن پیش‌بینی چگونگی تعامل میدان‌های فیزیکی با یکدیگر است).

اگر حق با فیزیکدانان باشد، ذرات کیهان همگی دارای خواص خارق العاده‌ای در “نسبیت خاصِ بسط یافته” هستند. یکی از سوالات مطرح شده در این تحقیق این است که آیا ما هرگز قادر به مشاهده‌ی این رفتار گسترده خواهیم بود یا نه – اما پاسخ به آن به زمان و دانشمندان بسیار بیشتری نیاز دارد.

“کریستوف تورزینسکی” فیزیکدان از دانشگاه ورشو می‌گوید: «کشف آزمایشی یک ذره بنیادی جدید، شاهکاری است که شایسته‌ی جایزه نوبل است و در یک تیم تحقیقاتی بزرگ با استفاده از آخرین تکنیک‌های آزمایشی امکان‌پذیر می‌باشد. با این حال، امیدواریم که از این نتایج برای درک بهتر پدیده‌ی شکست تقارن خودبه‌خودی مرتبط با جرم ذره هیگز و سایر ذرات در مدل استاندارد، به ویژه در کیهان اولیه، بهره‌برداری شود.» جزئیات بیشتر این پژوهش در مجله Classical and Quantum Gravity منتشر شده است.

ترجمه: سحر الله‌وردی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com