Rốt cuộc thì ‘tachyons’ nhanh hơn ánh sáng có thể là điều không thể | H-care.vn

Theo hai nhà vật lý toán học, các hạt nhanh hơn ánh sáng hay còn gọi là “tachyons” về cơ bản có thể là điều không thể. Nếu họ đúng, lý thuyết mới của họ cũng sẽ ám chỉ rằng thời gian, rõ ràng là một trong những khía cạnh cơ bản nhất của tự nhiên, không gì khác hơn là một ảo ảnh.

Mặc dù người ta thường tin rằng thuyết tương đối của Einstein nói rằng không có gì có thể chuyển động nhanh hơn ánh sáng, nhưng điều đó không hoàn toàn đúng. Thuyết tương đối cấm vật chất bình thường đạt tới tốc độ ánh sáng, bởi vì nó sẽ cần năng lượng vô hạn.

Nhưng lý thuyết không loại trừ một lĩnh vực hạt có thể chỉ một đi nhanh hơn ánh sáng. Được các nhà vật lý gọi là “tachyons” vào những năm 1960, những cỗ máy siêu tốc hạ nguyên tử này thực sự cần một lượng năng lượng vô hạn để giảm tốc độ bằng tốc độ ánh sáng.

Tachyons phát sinh như những khả năng trong các lý thuyết vật lý suy đoán khác nhau, chẳng hạn như một số phiên bản của lý thuyết dây. Các nhà vật lý đã tìm kiếm chữ ký mong đợi của họ. Nếu chúng nằm trong số các hạt năng lượng cao va vào Trái đất từ ​​không gian, các tachyon sẽ tạo ra tín hiệu tương tự như tia vũ trụ, ngoại trừ chúng sẽ đến được các máy dò trên mặt đất trước các hạt thứ cấp mà chúng tạo ra trong khí quyển.

Tuy nhiên, tachyons chưa bao giờ được phát hiện, và giờ đây James Wheeler và Joseph Spencer của Đại học bang Utah nghĩ rằng họ biết tại sao.

không gian trừu tượng

Dòng lý luận của bạn là tinh tế. Wheeler nói: “Chúng tôi đã tham gia tính toán này được một năm rưỡi. Cặp đôi muốn hiểu các mô hình vật lý liên quan như thế nào đến các phép đo mà chúng tôi thực hiện.

Họ bắt đầu bằng cách tưởng tượng một vũ trụ chỉ có khoảng cách, không có chiều thời gian. Phép đo đơn giản nhất trong vũ trụ này là so sánh hai khoảng cách: và một cây gậy dài một mét phải bằng một nửa chiều dài của cây gậy hai mét, bất kể quan điểm của bạn là gì, cho dù bạn đang nhìn nó từ một góc độ khác hoặc từ một góc độ khác, địa điểm khác.

Tất cả những quan điểm này tạo thành một không gian trừu tượng phức tạp hơn, “không gian của các đối xứng đo lường”.

nón ánh sáng

Về mặt toán học, điều này trông rất giống “không gian pha”, là trung tâm của cơ học lượng tử và các lý thuyết vật lý khác. Không gian pha mô tả không chỉ vị trí của một vật thể mà còn cả động lượng của nó—nói chung là quỹ đạo của vật thể.

Trong mô hình của ông, tất cả các quỹ đạo được nhóm thành hai hình nón gặp nhau tại một điểm. Nó giống như một tập hợp các quỹ đạo đến từ quá khứ, đi qua một điểm trong hiện tại và lại hướng tới tương lai. Một cái gì đó tương đương với thời gian đã phát sinh.

Trên thực tế, tập hợp các quỹ đạo này bắt chước “hình nón ánh sáng” của thuyết tương đối, được vạch ra bởi các quỹ đạo trong không-thời gian của các hạt di chuyển lên tới và bao gồm cả tốc độ ánh sáng. Nón ánh sáng cũng phân chia quá khứ từ tương lai.

Trong thuyết tương đối, có thể hình dung các tachyon chuyển động bên ngoài hình nón ánh sáng. Nhưng trong mô hình Wheeler và Spencer, điều đó là không thể tưởng tượng được, vì hình nón thực sự được xác định bởi tập hợp tất cả các quỹ đạo khả dĩ.

thời gian bật lên

Tại sao không gian đối xứng phức tạp của anh ta lại có bất kỳ mối liên hệ nào với không gian và thời gian “thực” mà chúng ta đang sống? Lý do là nó liên kết không gian phi thời gian với một cái gì đó giống như không-thời gian quen thuộc của chúng ta, có nghĩa là hai mô tả này là tương đương nhau. Bất kỳ sự kiện nào có thể được mô tả bằng hình ảnh của không thời gian cũng có thể được mô hình hóa bằng một cấu trúc trong không gian phi thời gian.

Hậu quả có thể rất sâu sắc. Không gian phi thời gian không thể thay đổi, vì vậy điều đó có thể có nghĩa là vũ trụ của chúng ta mang tính quyết định, với tương lai được định sẵn.

Wheeler nghi ngờ rằng “thời gian” mà chúng ta cảm nhận tương ứng với khoảng cách từ một điểm cụ thể trong không gian bốn chiều phi thời gian mà ông đã lập mô hình. Nếu vậy, thời điểm đó có thể đánh dấu sự khởi đầu rõ ràng của thời gian trong vụ nổ Big Bang.

Nhà toán học Shahn Majid của Queen Mary, Đại học London, cũng đang nghiên cứu về câu hỏi làm thế nào thời gian có thể xuất hiện từ tính phi thời gian.

Ông tin rằng kết quả của Wheeler và Spencer bị hạn chế, bởi vì nó phụ thuộc vào một cách tiếp cận toán học cụ thể. Nhưng không loại trừ công việc. “Đó là gợi ý, và đưa ra câu trả lời chính xác [that time emerges]”anh ấy nói nhà khoa học mới. “Và bây giờ có một số cách tiếp cận cho câu hỏi này, có thể được liên kết với nhau. Dường như có một lý thuyết về thời gian đang nổi lên.”

Tham khảo: Tổng hợp học