اگر سریع‌تر از نور حرکت کنیم، جهان چگونه به نظر می‌رسد؟
مطالعه‌ای جدید این را بررسی کرده است که اگر حد سرعت نور را بشکنیم جهان چگونه به نظر خواهد رسید. نتایج آن عجیب است!
هیچ چیز نمی‌تواند سریع‌تر از نور حرکت کند. این یک قانون فیزیک است که در تار و پود نظریه‌ی نسبیت خاص اینشتین تنیده شده است. هر چقدر چیزی سریع‌تر حرکت کند، به چشم‌انداز خود از انجمادِ زمان تا سکون کامل نزدیک‌تر می‌شود. هر چه با سرعت بیشتری پیش بروید، و با مسائل معکوس شدن زمان بیشتر مواجه می‌شوید، که مفاهیم علیت را بر هم می‌زند.
اما به گزارش ساینت آلرت محققان دانشگاه ورشو در لهستان و دانشگاه ملی سنگاپور اکنون محدودیت‌های نسبیت را برای دستیابی به سیستمی که با فیزیک موجود مغایرت نداشته نباشد کنار زده‌اند و حتی ممکن است راه را برای تئوری‌های جدید باز کند.
چیزی که آن‌ها به آن دست یافته‌اند، “بسط نسبیت خاص” است که سه بعد زمانی را با یک بعد فضایی منفرد (“فضا-زمان ۱+۳ بعدی”) ترکیب می‌کند، که در تقابل با سه بعد مکانی و یک بعد زمانی معمول است.
این مطالعه‌ی جدید به جای ایجاد هر گونه تناقضات منطقی عمده، شواهد بیشتری را برای تأیید این ایده فراهم می‌آورد که ممکن است اشیاء بتوانند سریع‌تر از نور حرکت کنند بدون این‌که قوانین فعلی فیزیک ما را کاملاً زیر پا بگذارند.
اندرزی دراگان (Andrzej Dragan) از دانشگاه ورشوی لهستان می‌گوید که «هیچ دلیل بنیادی وجود ندارد که چرا ناظرانی که در ارتباط با سیستم‌های فیزیکی‌ای که با سرعت‌های بیشتر از سرعت نور حرکت می کنند توصیف شده‌اند، نباید خود تحت آن قرار گیرند.»
این مطالعه جدید مبتنی بر کار قبلی برخی از همان محققان است که معتقدند دورنماهای فرا-نوری 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 نیز شامل می‌شود مانند دیگر نیروها با هم تطبیق داد.
در این چارچوب دیگر نمی‌توان ذرات را به‌عنوان اجسام نقطه‌ای مدل‌سازی کرد، همان‌طور که ممکن است در چشم‌انداز واقعی‌تر جهان یعنی سه بعد مکانی (به اضافه زمان) باشد.
در عوض، برای درک آن‌چه که ناظران ممکن است ببینند و چگونه یک ذره فرا-نوری ممکن است رفتار کند، باید به برخی از انواع نظریه‌های میدان کوانتومی بپردازیم که زیربنای فیزیک کوانتومی هستند.
بر اساس این مدل جدید، اجسام فرا-نوری شبیه ذراتی هستند که مانند یک حباب در فضا منبسط می‌شوند – نه شبیه به موج درون یک میدان. از سوی دیگر، جسم پرسرعت چندین زمان‌خط متفاوت را «تجربه» خواهد کرد.
با این‌حال، سرعت نور در خلاء حتی برای ناظرانی که سریع‌تر از آن حرکت می‌کنند ثابت می‌ماند، که یکی از اصول اساسی اینشتین را حفظ می‌کند – اصلی که قبلاً تصور می‌شد فقط در رابطه با ناظرانی که کمتر از سرعت نور حرکت می‌کنند صادق است.
این تعریف جدید، اصل اینشتین در مورد ثبات سرعت نور در خلاء را حتی برای ناظران فرا-نوری نیز حفظ می‌کند. بنابراین، نسبیت خاص بسط داده شده، چندان ایده‌ی عجیب و غریبی به نظر نمی‌رسد.
با این‌حال، محققان اذعان دارند که تغییر به یک مدل فضا-زمان ۱+۳ بعدی برخی از سوالات جدید را مطرح می‌کند، حتی با این‌که به برخی دیگر از سؤالات پاسخ می‌دهد. محققان پیشنهاد می‌کنند که گسترش نظریه نسبیت خاص برای وارد کردن چارچوب‌های مرجع سریع‌تر از نور ضروری است. که ممکن است مستلزم وام گرفتن از نظریه میدانِ 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 در نسبیت خاص گسترش‌یافته دارای خواص خارق‌العاده‌ای خواهند بود.
یکی از سوالات مطرح شده توسط این تحقیق این است که آیا ما هرگز قادر به مشاهده‌ی این رفتار نسبیت خاص گسترش یافته خواهیم بود یا نه – اما پاسخ به آن به زمان بسیار بیشتر و دانشمندان بسیار بیشتری نیاز دارد.
کریستوف تورزینسکی (Krzysztof Turzyński) از دانشگاه ورشو معتقد است : «کشف صرفا تجربی یک ذره بنیادی جدید، شاهکاری شایسته جایزه نوبل است و در یک تیم تحقیقاتی بزرگ با استفاده از آخرین روش‌های آزمایشگاهی امکان‌پذیر است. با این‌حال، ما امیدواریم که نتایج خود را برای درک بهتر پدیده شکست خود به خودی تقارن مرتبط با جرم ذره‌ی هیگز و سایر ذرات در مدل استاندارد، به ویژه در کیهان نخستین، به کار ببریم.»
نتایج این پژوهش در مجله Classical and Quantum Gravity به چاپ رسیده است.
