Işık bariyerinin hızıyla sınırlı olmayan birkaç süper ışık olayını doğru şekilde anlayın
Chronicles tarafından yayınlanan ve ışığın hız sınırı ve sabit ışık hızından bahseden makalelerdeki yorumlarda sıklıkla şu soru sorulmaktadır: Işık hızı aşılamadığına göre, evrenin genişlemesi neden ışık hızını birkaç kez aşabilir? Bu çelişkili değil mi? Hem kuantum dolaşıklığı hem de solucan deliği geçişi ışık hızını birkaç kez aşmıyor mu ve teorik çarpıtma hızı da ışık hızından daha hızlı, bu bir çelişki değil mi?
Aslında bunun nedeni, herkesin ışığın hız sınırının gerçek anlamını anlamamış olmasıdır ve peki ya ışık hızını aşan diğer fenomenler. Anlarsanız, hiçbir çelişki olmadığını, mantıklı bir şey olduğunu hissedeceksiniz.
Sırasıyla ışık hızı bariyerini ve yukarıdaki dört süper ışık olayını tartışalım.
Her şeyden önce, Einstein'ın özel görelilik teorisinin temel içeriğinin ışık hızı ve ışık hızı teorisini göstermek olduğunu anlamalıyız.İşte yer alan ışığın hızı da sınırlıdır, yani dinlenme kütlesi olan nesneler.
Fotonların durağan kütlesi yoktur, ancak hareketli kütleleri vardır. Onun niteliği ışık hızıdır, bu da doğduğunda ışık hızında hareket edeceği ve ölmedikçe (absorbe edilinceye kadar) durmayacağı anlamına gelir. Bir vakumda ışığın hızı 299792458 m / s'dir ve bu, genellikle yaklaşık 300.000 km / s'dir ve bu, dünyada tanınan en hızlı hızdır.
Einstein'ın görelilik teorisi, durgun kütleye sahip tüm nesnelerin ışık hızına ulaşamayacağına, elektronların ve protonların kütleleri küçük olmasına rağmen ışık hızına ulaşamayacağına inanmaktadır.
Şu anda, ışık hızına paralel olabilen veya olabilen yerçekimi dalgaları ve nötrinolar keşfedildi. Yerçekimi dalgaları kütle maddesinin aktarımı değildir Kuantum mekaniği, yerçekiminin statik kütlesi olmayan parçacıklar olan gravitonlar tarafından iletildiğine inanır, ancak doğrulanmamıştır; nötrinoların sıfır kütle veya sıfır kütleye yakın olduğu kabul edilir. Bu iki şeyin ışık hızında mı yoksa ışık hızına sonsuz derecede yakın mı çalıştığı henüz doğrulanmadı.
Bir kütle nesnesi ışık hızına ulaşamaz çünkü hız ne kadar büyükse kinetik enerji o kadar büyük olur.Işık hızına ulaşırsa, dinamik kütlesi sonsuzluğa yönelir ve bir proton da evrenin kütlesinden daha büyük olur.Bu bir paradokstur ve bu imkansızdır. Başarıldı.
Aynı zamanda, yüksek hızlı hareketin yavaşlama etkisi vardır ve bu sayısız gerçekle doğrulanmıştır.
En popüler ve mükemmel test GPS konumlandırma sisteminin göreceli zaman genişletme etkisidir.Uydudaki zaman görelilik teorisine göre düzeltilmez ve ayarlanamazsa, doğru navigasyon ve konumlandırma elde edilemez.
Cetvelin yavaşlama etkisine göre, göreceli olarak daha hızlı bir koordinat sisteminde, zaman nispeten yavaş ve ışık hızına daha yakın, cetvelin yavaşlama etkisi o kadar belirgindir. Maddenin hareketi ışık hızına ulaştığında zaman duracak ve uzaysal mesafe sıfıra inecektir.
Bu da bir paradokstur, eğer kişi ışık hızında hareket eden bir uzay aracındaysa, 10 milyar yıl sonra herhangi bir yere varırsa, zamanın geçişini, yani 0.00001 saniyeyi hissetmez ve uzay gitmiş olur. Bu da bir paradoks değil mi?
Sorun şu ki, bu paradokslar hayal edilmiyor, karmaşık matematiksel mantıkla kanıtlanıyor .. 100 yıldır hiç kimse bu argümanı tersine çeviremedi.
Bu argümantasyon süreçlerine ve formüllerine gelince, onları burada tek tek kopyalamayacağım. İlgilenen arkadaşlar görelilik teorisine bakabilir veya bilgi arayabilir, her yerde var.
Bu, ışık hızına ulaşamayan sabit kütlesi olan nesnelerin temelidir. Öyleyse neden bu dünyada süper hız fenomeni var? Bu, ışık bariyerinin hızıyla çelişiyor mu?
Bu kaynayan süperuminal fenomeni analiz edelim. Özetle, esas olarak kozmik genişleme, kuantum dolanıklığı, solucan deliği geçişi ve warp navigasyonu vardır.
İlk iki fenomen gözlemlerle doğrulanmıştır veya hala daha ileri gösterme sürecindedir.İkinci ikisinin teorileri olmasına rağmen, gözlemsel deneylere dair kanıt yoktur ve hala bilimkurgu ve teorik tartışma aşamasındadırlar.
Bunları tek tek tartışalım.
Önce evrenin genişlemesinden bahsedeyim. Bu fenomen gözlemlerle de doğrulanmıştır ve evrenin genişlemesinin genel hızı ışık hızından çok daha fazladır.
Lütfen burada bahsedilen süper parlak genişlemenin, evrenin büyük ölçekte genel genişleme hızı olduğunu ve her bir galaksinin birbirinden ayrılma hızı veya galaksi maddesinin hızı değil, zaman ve uzayın kendisinin genişlemesi olduğuna dikkat edin.
Evrendeki insanlar, dünya, güneş ve Samanyolu gibi her şey, evrenin uzay ve zamanına gömülü olan şeylerdir.Zaman ve uzayın genişlemesi bu şeyler arasındaki mesafeyi genişletmiştir, ancak bu nesnelerin (maddenin) kendileri kinetik enerjileriyle hareket etmezler. Yani evrenin genişlemesi elbette görelilik ışık hızı bariyeri ile sınırlı değildir.
Tıpkı büyük bir evde olduğumuz gibi, evin kendisi zaman ve mekandır (lütfen bu zaman ve mekanda duvar, çatı gibi gerçek bir malzeme olmadığını hayal edin) Ev, tıpkı cep telefonunuzdaki bir resim gibi kendi kendine büyümüştür. Genişler ve insanlar ve içindeki nesneler arasındaki mesafe de ayrıdır.Bu insanlar ışık hızında mı hareket ediyor? Hayır, bu şeyler hala kendi faaliyet tarzlarında hareket ediyor ve evin genişlemesiyle hiçbir ilgisi yok.
Aslında, evrenin genişlemesi küçük ölçekte hızlı değildir. Evrenin genişlemesinin genel hızının hesaplanması, Hubble sabitine dayanmaktadır.
Hubble sabiti, gözlemlerle hesaplanan farklı mesafelerde galaksilerin bizi terk etme hızıdır. Evrenimizin genişlemesi tekbiçimli, izotropik ve mesafeyle orantılıdır.Bu nedenle, birkaç noktayı izleyerek, tüm evrenin genel genişleme durumunu biliyoruz.
Bu, evrenin genişlemesinin, tıpkı büyüyen bir balon gibi, büyük ölçekte tekdüze bir şekilde genişlediği ve model üzerindeki noktaların eşit olarak birbirinden ayrıldığı anlamına gelir.Herhangi bir noktadan (dünyayı yukarı, aşağı, sola ve sağa gözlemleyerek), tüm yönler aynı hızda uzaklaşıyor. Gidiyoruz ve yaklaştıkça yavaşlıyoruz ve daha hızlı ilerliyoruz.
Aslında, birbirine yakın galaksilerden yalnızca evrenin genişleme hızı görülemez, çoğu galaksi yerçekimi etkileşiminin etkisiyle hala birbirine yakındır.
Örneğin 2,5 milyon ışıkyılı uzaklıkta bulunan Andromeda Gökadası, bize saatte bir milyon kilometre hızla yaklaşıyor. 3-4 milyar yıl sonra Samanyolu, Andromeda Gökadası ile çarpışacak ve eliptik bir gökadaya dönüşecek.
Ancak evren bir bütün olarak genişliyor, bu da Hubble kırmızıya kayması ve Hubble sabitinden türetilebilir. Avrupa Uzay Ajansı tarafından 2013 yılında Planck uydu ölçümleri ile yapılan hesaplamaya göre Hubble sabiti 67.80 ± 0.77 (km / s) / Mpc'dir.
Mpc, milyon parseklik bir birimdir. Bir parsek, yaklaşık 3.26 ışıkyılıdır. Bu, bizden 3.26 milyon ışıkyılı uzaklıkta, galaksinin bizi terk etme hızının saniyede 67.8 kilometre, pozitif veya negatif 0.77 kilometre hata ile olduğu anlamına gelir.
Homojenlik, tekdüze genişleme ve mesafeyle orantılı genişleme hızı yasasına dayanan hesaplamalara göre, gözlemlenebilir evrenin yarıçapı 46,5 milyar ışıkyılı, yani 3,26 milyon ışıkyılı'nın 14263,8 katıdır.Bizden en uzak mesafe sadece 967.000 km / s'ye ulaştı, bu nedenle evrenin genel uzay genişlemesinin süperpozisyon hızının ışık hızının 3.22 katını aştığı sonucuna varıldı.
Son yıllarda ölçülen Hubble sabiti 70 km / Mpc'yi aştı ve genişleme ve istifleme hızı daha da hızlı oldu.
Daha sonra evrenin genişleme hızını çok yakın bir mesafeden tersine hesaplıyoruz.Yaklaştıkça azalan hız yasasına göre, evrenin genişleme hızı 1 ışıkyılı uzaklıkta saniyede sadece 2.08 santimetredir.
Yukarıda bahsedildiği gibi, evrenin yakın mesafeli ölçeğinde, gök cisimlerinin hareketi esas olarak yerçekimi tarafından sınırlandırılır, bu nedenle birbirlerine yakın veya uzak olmaları, çevreleyen gök cisimlerinin yerçekimi alanlarından etkilenir. Bu nedenle kısa mesafelerde ve küçük ölçeklerde evreni kısa sürede genişletmek anlamsızdır.
Evrenin genişlemesi ışık bariyerlerinin hızıyla sınırlı değildir. Aşağıda kuantum dolaşıklığından bahsedelim.
Bu alet çok gizemli bir şey ve çalışma mekanizması hala tartışılıyor ve derinlemesine inceleniyor.Kuantum dolanmasının transfer mekanizmasının nasıl çalıştığını kimse söyleyemez.
Kuantum dolaşıklığı, kuantum mekaniğinde, birkaç parçacığın birbiriyle etkileşime girdiğinde, genel özelliklere sahip olduğunu ve her parçacığın özelliklerinin ayrı ayrı tanımlanamayacağını açıklar.Bu, tamamen kuantum dünyasında, klasik mekanikte meydana gelen bir olgudur. Benzer bir fenomen bulunamıyor.
Genel özelliklere sahip bu tür bir kuantum, kuantum dolanıklığı veya kuantum dolanıklığı adı verilen dolaşık halin kuantumudur. Parçacıkların bölünmez doğası gereği, halihazırda dolaşık durumda olan bir çift parçacık yapay olarak ayrılırsa ve bunlardan biri Pluto gibi uzak bir yere gönderilirse, bunların dolaşık doğası değişmeyecektir.
Kuantumun belirsizlik ilkesine göre, gözlem kuantumun işleyişini değiştirecektir. Yeryüzündeki biri kalan parçacığı gözlemlerse, bu parçacık belirli bir hareket değişikliğine uğrayacak ve Plüton'daki dolaşık parçacık da aynı veya zıt değişime uğrayacaktır.
Dünya ile Plüton arasındaki mesafe yaklaşık 20.000 ışık saniyesidir, bu da ışık hızının 20.000 saniye sürdüğü ve bu dolanma değişiminin bir anda tamamlandığı anlamına gelir.Işık hızını kaç kez aşar?
Bu, ışık hızını aşan kuantum dolanmasının kökenidir. Ama dikkatinizi, gönderilen parçacığın yavaşça gönderilmesi gerektiğine çekmek isterim. Şimdi uzay aracı saniyede sadece bir düzine kilometre ve Plüton'a uçması yaklaşık 10 yıl alacak. Üstelik bu dolaşık durum bilgi taşıyamaz, statik kütleli madde transferi de değildir, bu nedenle ışık bariyerinin hızı ile sınırlandırılmaz.
Kuantum dolaşıklığı bir tür bilgiyi iletebilse bile, önce dolaşan parçacıkları hedefe göndermesi gerekir.Güncel insan havacılık teknolojisi ile insansız bir dedektörle 1 ışıkyıllık bir yere göndermek 17.000 yıldan fazla sürecektir. Işık düzeyinde bilgi aktarımını çözmek ancak bir rüya olabilir.
Solucan deliği, Einstein'ın kütleçekimsel alan denkleminin bir çözümüdür, yani yerçekimi alan denkleminden, böyle bir fenomenin evrende var olduğu sonucuna varmak zorundadır. Solucan deliği aynı zamanda Zaman Tüneli olarak da adlandırılan Einstein ~ Rosen Köprüsü olarak da adlandırılır.
Yerçekimi alanı denklemlerinden türetilen, kara delikler ve yerçekimi merceği tahminleri gibi doğrulanmış pek çok çözüm vardır, ancak bu solucan deliği şimdiye kadar keşfedilmiş ve doğrulanmamıştır.
Aslında, bir solucan deliği, bir uzay-zaman girdabının veya bir uzay-zaman tuzağının ortasında oluşan bir deliktir. Genel görelilik teorisine göre, evrendeki gök cisimleri, çevreleyen uzay-zamanın bükülmesine neden olacak, özellikle kara delikler, galaksiler, kuasarlar vb. Zaman ve uzayda çeşitli girdaplar ve tuzaklar belirir ve bir zaman ve uzay tüneli oluşturmak çok mümkündür.
Bu, girdabın merkezinde bir delik olan bir seldeki girdaba benziyor. Bazı girdap delikleri başka bir nehri veya uzaktaki bir su alanını bağlayacaktır. Aynı zamanda bir dağdan veya bir denizaltı tünelinden geçen bir araba veya tren gibidir, viraj alma ve tırmanma için zamandan tasarruf sağlar. Aynı şey uzay-zaman tüneli için de geçerlidir.Bu tünel, aralarında birkaç ışık yılı olan iki uzay-zamanı birbirine bağlayacaktır. Ortadan geçerseniz, normal navigasyonla asla ulaşılamayacak başka bir uzay-zamana çabucak ulaşacaksınız.
Bu şekilde, birkaç ışık yılı uzağa sadece birkaç saniye veya saatler veya günler içinde seyahat etmek mümkündür.
Bir bakıma ışık hızından daha hızlı ama aslında üzerinde bulunduğumuz uzay aracının hızı artmamış, nasıl gidilir ya da nasıl gidilir sadece bir kısayol, zamanı kısaltmak, dolayısıyla ışık hızıyla hiçbir ilgisi yok. ilişki.
Bu solucan deliğinin rüyası sadece bilim kurguda vardır, doğru olup olmadığı hala bilinmemektedir, keşfedilse bile, onu kullanmada hala birçok zorluk vardır. Örneğin, solucan deliklerinin kararlılığı ve yol açtıkları yerin sorunları zor noktalardır, bu yüzden onları burada tekrar etmeyeceğim.
Hızla yelkenle neler olup bittiğine bir göz atalım. Aslında, bu bir solucan deliğine biraz benzer, ancak aynı zamanda hareket hızını artırmak için zaman-uzay eğriliğinin etkisini de kullanır.
Zamanı ve mekanı bir kağıt parçası olarak düşünebiliriz ve bir karınca bu kağıdın arkasına tırmanmak zorundadır ve bu uzun zaman alacaktır. Ama kağıdın ortasında bir delik açarsanız, hepsi bir anda geçecektir.Bu yöntem, içinden geçmek için bir solucan deliği kullanmaktır;
Eğrilik navigasyonu, bu kağıt katlamayı kaldırmak ve bu katlamayı katlanmış bir fan gibi zaman ve uzayda katlamaktır. Vantilatörü açın, karıncaların bir uçtan diğer uca tırmanması uzun zaman alacaktır, ancak vantilatörü katladığınızda, sürünürler. Lütfen uzay-zamanın kağıt kalınlığı ve yelpaze kemikleriyle bir fan gibi olmadığını, ince parçalara katlanabileceğini unutmayın.
Bu fikir teorik olarak uygulanabilir, anahtar nokta zamanı ve mekanı bozabilecek bir warp motoruna sahip olmak. Ancak yerçekimi alanı teorisinde, uzay-zamanı çarpıtmak için çok büyük kütle ve enerji gerekir Bir dünya uzay-zamanı ne kadar eğebilir? Bir güneş enerjisi, zamanı ve mekanı ne kadar bozar? Öyleyse bu sorunların üstesinden nasıl gelineceği bilim adamları için bir baş ağrısıdır.
Ancak bazı bilim adamları güven dolu ... NASA detaylı bir plan hazırladı ve geliştirme deneyleri aşamasına girdi. Bilim kurgu ne zaman gerçek olacak, sabırla beklememiz gerekiyor.
Bu çalışma modunun ışık bariyerinin hızıyla da bir ilgisi yoktur, çünkü zaman ve uzay arasındaki bu tür bir gezinme biraz zıplamaya benzer, zaman ve uzay arasındaki boşluğu geçer, uzay aracının kendisi yüksek hızda değildir ve içinde oturan insanlar zaman genişlemesi yaşamazlar.
Bunlar, sıklıkla bahsettiğimiz süper ışık hızı hayal gücü türleridir. Anlıyor musunuz bilmiyorum. Bu süper ışık hızı fenomenlerinin ışık hızının sınırlandırılmasıyla hiçbir ilgisi yoktur. Bu nedenle, bu tür süper ışık hızı fenomenlerinin göreceli ışık hızı sınırlandırma teorisi ile hiçbir çelişki yoktur.
İşte bu, tartışmaya hoş geldiniz.
