Что, если будет найдена частица со скоростью выше скорости света?

Какими будут последствия (серьезные) для законов физики, если будет обнаружена частица, движущаяся быстрее света ?

Я ищу более общий ответ, чтобы ученик средней школы мог понять. Или невозможно объяснить ученика средней школы, не вводя в контекст специальную теорию относительности?

Ответы (3)

По словам Гюнтера Нимца , мы уже измерили сверхсветовые скорости.

Многие (большинство?) физиков не согласны с интерпретацией Нимцем его экспериментальных результатов, вероятно, в основном из-за того, что тахионы потенциально нарушают причинно-следственную связь (помните, что, согласно специальной теории относительности, сверхсветовая скорость означает движение назад во времени, если смотреть на него с другой точки зрения). точка зрения!).

Однако, согласно Реками, специальная теория относительности может быть расширена для включения тахионов без нарушения причинно-следственной связи (см. этот PDF-файл , если вы понимаете физику).

На самом деле я не вникал в проблему в деталях (я планировал прочитать этот выпуск Annalen der Physik в течение некоторого времени, но так и не дошел до этого), но я интуитивно чувствую, что тахионные взаимодействия действительно могут быть реальными. (Я не решаюсь назвать их тахионными частицами, потому что они обязательно будут иметь некоторые довольно странные особенности, чтобы согласовываться со специальной теорией относительности).

Если анализ Реками верен, тахионы нельзя использовать ни для чего полезного, например, для совершения идеального убийства (парадокс Белла) или для ответов на вопросы до того, как они будут заданы при использовании антителефона (парадокс Толмана-Редже). Так что, даже если они и существуют, последствия могут быть далеки от потрясающих.

Ситуация может повернуться так же, как и «призрачное действие на расстоянии» из-за запутанности: при первом обнаружении было много споров, но в конце сообщество физиков просто пожало плечами, признав, что мир немного страннее, чем мы. раньше предполагалось и шло дальше.

Причина, по которой я не добавил ваш pdf, только потому, что он задал общий ( не слишком сложный ) ответ ;-)
Полезное (не в повседневном смысле ;-) ...) применение тахионов известно под названием тахионная конденсация , первоначально предложенное Ашоке Сеном. космическая инфляция . Так что тахионы не обязательно должны быть катастрофическими для физики. Это всего лишь комментарий, потому что мне лень его объяснять :-P.
@CrazyBuddy Хм, это не повредит, если вопрос получит ответы для людей, которые тоже могут переварить немного более сложную физику :-). ОП по-прежнему может выбирать, что ему больше нравится принимать.
@Christoph: Спасибо за PDF. Тахионный антителефон - хороший пример для начала статьи... :-)
@Dilaton: поправьте меня, если я ошибаюсь, но имо поля с мнимой массой (тахионы КТП) не приводят к сверхсветовым частицам (тахионам СР) - они просто называются тем же именем для истерического изюма и потому, что можно (но нужно нет) описать последнюю также через мнимую массу
@ Кристоф, да, точнее, это нестабильность. Однако в КТП поля с отрицательным квадратом массы тоже называются тахионами и могут вести себя как частицы. "истерический изюм" в вашем комментарии - это опечатка? Сначала я подумал, что это как-то связано с истерикой некоторых людей по поводу тахионов :-D
@Christoph спасибо за ссылку, я не знал об этом...
Более полное изложение Recami, на которое, по-видимому, ссылались другие специалисты в этой области, — это Riv Nuovo Cimento 9 (1986) 1, доступное по адресу dinamico2.unibg.it/recami/scientific.htm . Реками ссылается на более раннюю статью В. Горини «Линейные кинематические группы», Commun Math Phys 21 (1971) 150, которая доступна здесь: projecteuclid.org/… . Горини доказывает непроходимую теорему, которая говорит, что нельзя распространить преобразования Лоренца на сверхсветовые скорости, сохраняя при этом желаемый список из 6 свойств...
... резюмировано в разд. 3.2 Реками. В сек. 14 Реками, он каталогизирует целую кучу возможных способов создания жизнеспособных теорий, нарушая одно из этих 6 свойств. Однако в каталоге нет ничего привлекательного или приносящего плоды с 1986 года.

Хотя мы не наблюдали ни одной частицы, движущейся быстрее скорости света, мы уже выдвинули гипотезу о частице . Благодаря этому предположению мы знаем несколько свойств, которыми должна обладать такая частица, она должна иметь воображаемую массу , никогда не должна замедляться ниже с , и т. д.

Такая частица не повлияет ни на теории Эйнштейна, ни на теории Ньютона. Что ж, SR помог нам вычислить эти свойства. Но такие частицы будут иметь серьезные последствия. Поскольку они имеют мнимую массу , и из соотношения энергии-импульса мы видим, что их скорость увеличивается с уменьшением энергии. Они могут нарушать причинно-следственную связь и т.д. и т.п...

Будет много преимуществ , таких как путешествия во времени, связь быстрее, чем свет, и т. д. Я совершенно уверен, что таким частицам нет места в классической механике . Кто знает? Мы можем ввести новую теорию для таких частиц или пересмотреть СТО ( что весьма странно )

Я думаю, этого достаточно. Может быть, вы можете прочитать статью в Вики о сверхсветовых сверхсветовых и тахионах.
Странные термины можно игнорировать, если хотите, но прочитать все равно можно ...

согласно Реками, SR+тахионы не приводят к каузальному парадоксу - см. dinamico2.unibg.it/recami/erasmo%20docs/… (PDF)
@Christoph: Но (а) это кажется весьма спорным, и (б) Реками с радостью признает существование запретной теоремы Горини, которая ставит под сомнение непротиворечивость всей картины сверхсветовых систем отсчета в 3+. 1 размеры.
@BenCrowell: лично я не думаю, что эта теорема о запрете является нарушением условий сделки: хотя вы не можете расширить принцип относительности, включив в него как досветовых, так и сверхсветовых наблюдателей (и учитывая, что тахионы делокализованы по необходимости, я не не нахожу это особенно удивительным), действительно ли нам нужно это делать? Относится ли СТО к светоподобным наблюдателям так же, как к времяподобным? Если нет, то почему расширенный СР должен делать это для космоподобных?
@Christoph: «учитывая, что тахионы делокализованы по необходимости, я не нахожу это особенно удивительным». Не могли бы вы уточнить это? Делокализовано в пространстве в соответствии с представлением брадионического наблюдателя о пространственном измерении? В одном пространственном измерении? Все три? Почему? Есть четкие причины, по которым частицы с нулевой массой нельзя использовать для создания наблюдателей (конформная инвариантность, нельзя сделать часы из фотонов). Но для меня это неочевидно в случае с тахионами. Если делокализация делает тахионные наблюдатели неправдоподобными, почему это не применимо к измерениям 1+1, где Горини неприменим?
Если вам нравится этот ответ, вы также можете прочитать этот пост Phys.SE.

Обнаружение такой частицы опровергло бы теорию относительности Эйнштейна, утверждающую, что скорость света является космической постоянной и не может быть передана ничем во Вселенной. Такие сверхсветовые частицы также будут иметь возможность путешествовать во времени (гипотетически). Это может быть вызвано тем, что по мере приближения частицы к скорости света время замедляется. Когда скорость света превышается, время предположительно начинает течь вспять (что-то вроде Мерлина, живущего в обратном направлении, если это поможет). Другое дело – соотношение между энергией и скоростью для таких частиц. Согласно уравнениям Эйнштейна, энергия, скорость, импульс и масса напрямую связаны. Таким образом, сверхсветовые частицы имеют нулевую массу, бесконечную скорость и бесконечный импульс; наконец, когда их энергия уменьшается, их скорость увеличивается.