对于超光速的观察者来说,宇宙将有三个时间维度和一个空间维度

小编:小编发布日期:2024-05-04浏览量:86

移动速度超过光速的观察者看到的宇宙是一维空间和三维时间——与我们感知世界的方式相反。这是由华沙大学的物理学家Andrzej Dragan教授和牛津大学的Artur Ekert教授及其同事得出的奇异结论。他们声称,超光速观察者的存在不会导致任何“逻辑上的不一致”,而且有助于将量子力学的基本原理——自然在原子尺度上的行为——和定义空间和时间关系的狭义相对论结合起来。

20世纪初不久,阿尔伯特·爱因斯坦教授完全重新定义了物理学家理解时间和空间的方式。

他将时间确立为空间三维之上的第四维空间,并为以前被视为独立的空间和时间概念被视为一个整体——时空——铺平了道路。

德拉甘教授说:“在爱因斯坦1905年提出的狭义相对论中,时间和空间只在某些方程的符号上有所不同。”

爱因斯坦教授的狭义相对论建立在两个假设上——第一个假设是,真空中的光速是固定的,与光源或观察者的运动无关。

Spacetime weirdness

移动速度超过光速的观察者会看到一个三维时间

Albert Einstein

爱因斯坦,完全重新定义了物理学家理解时间和空间的方式

狭义相对论的第二个核心原则是,物理定律对所有非加速观察者都是一样的。

德拉甘教授补充说:“通常情况下,这一原理适用于以低于光速相互相对移动的观察者。

“然而,没有根本的理由说明,与所描述的物理系统相关的速度大于光速的观察者不应该受到它的影响。”

德拉甘教授和埃克特教授在2020年发表在《新物理学杂志》上的一篇论文中首次探索了如果世界可以从超光速参考系(比光速还快)中观测到会发生什么。

当时,他们考虑了一种简化的情况,在这种情况下,两个观测者家族——亚和超光速——都存在于一个假设的二维时空中,一个有一个空间维度和一个时间维度。

An illustration of spacetime

如图:正如我们所看到的,宇宙有三个空间维度和o只有一次

Sir Isaac Newton

对于超光速观察者来说,牛顿的物理理论(如图)已经失效了

然而,在他们的新论文中,德拉甘、埃克特教授和他们的同事们更进一步——考虑了超光速观察者在四维时空上的影响。

该团队从与我们的物理现实相对应的时空概念开始——它有三个空间维度,只有一个时间维度。

然而,他们说,从超光速观察者的角度来看,世界只有一个维度会保留空间特征——粒子可以沿着这个维度移动。

德拉甘教授解释说:“其他三个维度是时间维度。”

论文的合著者、华沙大学物理学家Krzysztof turzyzynski教授补充说:“从这样一个观察者的角度来看,粒子在三次中的每一次都独立地‘衰老’。

“但从我们的角度来看,它看起来像是在空间的各个方向上同时运动——也就是说,与粒子相关的量子力学球形波的传播。”

An illustration of Schrödinger's cat

Schrödinger的猫是一个关于量子叠加的奇怪的思想实验

根据研究人员的说法,考虑到超光速观察者,需要为运动学和速度创建新的定义。

德拉甘教授说:“这个新定义保留了爱因斯坦关于真空中光速恒定的假设,即使对超光速观察者也是如此。因此,我们扩展的特殊相对似乎并不是一个特别奢侈的想法。”

此外,研究小组表示,考虑到超光速观察者,需要一个不确定的世界——在这个世界中,粒子根据叠加的量子原理,同时沿着多条轨迹运动,而不是一条轨迹。

德拉根教授补充说:“对于一个超光速的观察者来说,经典的牛顿点粒子不再有意义,场成为唯一可以用来描述物理世界的量。”

随着他们最新的研究完成,研究人员现在正寻求应用他们的结果来更好地理解赋予粒子质量的希格斯粒子机制。

该研究的全部结果发表在《经典与量子引力》杂志上。

文章链接:https://www.480520.com/news/show/108612/
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