Вселенная. Что быстрее скорости света
Самой быстрой частицей во вселенной является фотон – частица света, которая может лететь со скоростью почти 300.000.000 метров в секунду . Но в нашем мире существуют явления, которые могут не только догнать эту частицу, но и перегнать ее . Что может быть быстрее света? Давайте разберемся. С вами канал “ Вселенная ”.
Что такое тень? Если немного углубиться в суть вопроса, то можно сделать вывод, что тень – это, грубо говоря, темнота, а темнотой называют отсутствие света . Но насколько быстро может двигаться темнота или тень?
Представьте, что у вас есть супермощный фонарь, который может осветить Луну, находящуюся на расстоянии 380.000 километров от вас . Свет будет добираться до Луны чуть больше 1 секунды. А теперь представьте, что пред фонарем пролетела птица. Насколько быстро будет двигаться тень, ведь ей не нужно лететь на саму Луну ?
Определенно скорость тени в таком случае будет больше скорости света, но измерить ее скорость не представляется возможным.
Большой взрыв.
В момент образования нашей вселенной космос расширялся со скоростью превышающую скорость света . Поскольку вселенная не является просто пустым пространством, она может и сегодня расширяться быстрее скорости света, так как ни один материальный объект не нарушает световой барьер .
Объекты могут удаляться друг от друга на скорости больше световой, но сами они развить ее не могут. Расстояние между ними увеличивается, как если бы вы зажали кнопку пробела в ворде.
Гравитация.
На сегодняшний день ученым известно, что гравитация точно двигается со скоростью света, но в теории она может быть даже быстрее . Давайте вспомним черные дыры и что они делают с материей.
Любой объект во вселенной, оказавшийся в области горизонта событий, неспособен выйти за него , как и сам свет, точнее, его частицы – фотоны. Это может быть доказательством того, что гравитация быстрее света .
Квантовая запутанность.
Два электрона, которые находятся близко друг к другу могут вибрировать в унисон. Если вы разделите их, то появится невидимая веревка , которая соединяет эти электроны, даже если они будут разделены многими световыми годами.
Если вы будете покачивать один электрон, то другой почувствует эту вибрацию быстрее, чем скорость света . Эта теория достаточно проста, можете почитать о ней в интернете. В оригинальном варианте этого эксперимента в основе теории лежит положение спина, вверх или вниз, но в моей интерпретации суть не меняется.
Ни один объект во вселенной не способен превысить скорость света даже в вакууме из-за своей массы. Все эти примеры не являются объектами, их можно назвать явлениями даже связь электронов. Если вы хотите узнать, какие ныне недоказанные объекты могут быть быстрее света, пишите в комментарии.
Что вы думаете по этому поводу? Можем ли мы найти вещи быстрее света?
Если вам понравилась статья и вы хотите отблагодарить автора, то не забудьте поставить лайк и подписаться на канал.
Источник
Как Вселенная расширяется быстрее скорости света?
Науке известно, что ничто не может двигаться быстрее скорости света . Но как так получается, что многие звёзды, галактики и скопления галактик удаляются от нас со скоростью большей, чем скорость света?
Как же это работает?
- Например, мы находимся в какой-то галактике и видим, что все другие галактики от нас улетают.
- Если мы перелетим в соседнюю галактику, то всё будет происходит таким же образом.
Отсюда можно сразу сделать вывод:
Чем дальше галактика — тем быстрее она удаляется. Если мы перелетим в другое место, то картина расширения не изменится.
Более наглядно эту ситуацию можно описать, представив себе воздушный шарик. Если взять шарик и наклеить на него изображения галактик, то, при надувании, галактики начнут равноудаляться друг от друга.
Как и любая аналогия, данная аналогия с шариком имеет свои недостатки. У многих сразу может возникнуть резонный вопрос «А где находится центр расширения?». Можно ответить на этот вопрос, что те кто живут на шарике не могут обнаружить его центра, поскольку не могут выйти за пределы своего шарика.
Где центр расширения?
Если бы в действительности у нашей Вселенной был центр расширения, то мы бы наблюдали некий «сквозняк».
В действительности такую картину мы не наблюдаем. Отсюда можно предположить, что центра расширения нет, либо центр расширения находится в другом измерении. Некоторые могут сказать, что возможно центром расширения нашей Вселенной является наша Земля, но научно доказать такое не представляется возможным.
Область наблюдения
Из всего этого следует очень интересный вывод. Поскольку нам известен конечный возраст Вселенной (
13.8 млрд. лет), и поскольку свет может распространяться с конечной скоростью, нам доступна какая-то конечная область, также называемая Наблюдаемая Вселенная .
У нас нет никаких оснований предполагать, что Вселенная заканчивается на границе наблюдаемой части.
Принято считать, что на больших масштабах Вселенная плоская и однородная. Поэтому мы судим о всей Вселенной исходя из того относительно небольшого участка, который мы наблюдаем.
Конечна ли Вселенная?
Поспешу вас огорчить, но у нас нет однозначного ответа на этот вопрос. И причина всё та же: нам для наблюдения доступна только малая часть от всей Вселенной. Также, мы не можем сказать, насколько Вселенная больше той области, которую мы можем сейчас наблюдать.
Как Вселенная расширяется быстрее скорости света?
Вернёмся к нашему главному вопросу. Представьте, что вы стоите на бесконечной плоской металлической поверхности в резиновых сапогах и напротив вас стоит какой-то предмет. Если начать пропускать ток через эту металлическую поверхность, то метал начнёт нагреваться, а следовательно расширяться, тем самым удаляя от вас этот предмет. Чем дальше будет предмет, тем быстрее он будет отдаляться и, в конечном счете, он будет удаляться быстрее скорости света.
Аналогичным образом от нас удаляются звёзды и галактики, свет от некоторых из них не может успеть долететь до нас и, скорее всего, никогда не долетит.
Канал не позиционирует себя как источник стопроцентно правдивой информации, а лишь претендует быть таковым.
Источник
masterok
masterok Мастерок.жж.рф
Хочу все знать
Верхний предел скорости известен даже школьникам: связав массу и энергию знаменитой формулой, Альберт Эйнштейн еще в начале ХХ века указал на принципиальную невозможность ничему, обладающему массой, перемещаться в пространстве быстрее, чем скорость света в вакууме. Однако уже в этой формулировке содержатся лазейки, обойти которые вполне по силам некоторым физическим явлениям и частицам.
По крайней мере, явлениям, существующим в теории.
Первая лазейка касается слова «масса»: на безмассовые частицы эйнштейновские ограничения не распространяются. Не касаются они и некоторых достаточно плотных сред, в которых скорость света может быть существенно меньше, чем в вакууме. Наконец, при приложении достаточной энергии само пространство может локально деформироваться, позволяя перемещаться так, что для наблюдателя со стороны, вне этой деформации, движение будет происходить словно быстрее скорости света.
Некоторые такие «сверхскоростные» явления и частицы физики регулярно фиксируют и воспроизводят в лабораториях, даже применяют на практике, в высокотехнологичных инструментах и приборах. Другие, предсказанные теоретически, ученые еще пытаются обнаружить в реальности, а на третьи у них большие планы: возможно, когда-нибудь эти явления позволят и нам перемещаться по Вселенной свободно, не ограничиваясь даже скоростью света.
Телепортация живого существа – хороший пример технологии, теоретически допустимой, но практически, видимо, неосуществимой никогда. Но если речь идет о телепортации, то есть мгновенном перемещении из одного места в другое небольших предметов, а тем более частиц, она вполне возможна. Чтобы упростить задачу, начнем с простого – частиц.
Кажется, нам понадобятся аппараты, которые (1) полностью пронаблюдают состояние частицы, (2) передадут это состояние быстрее скорости света, (3) восстановят оригинал.
Однако в такой схеме даже первый шаг полностью реализовать невозможно. Принцип неопределенности Гейзенберга накладывает непреодолимые ограничения на точность, с которой могут быть измерены «парные» параметры частицы. Например, чем лучше мы знаем ее импульс, тем хуже – координату, и наоборот. Однако важной особенностью квантовой телепортации является то, что, собственно, измерять частицы и не надо, как не надо ничего и восстанавливать – достаточно получить пару спутанных частиц.
Например, для приготовления таких спутанных фотонов нам понадобится осветить нелинейный кристалл лазерным излучением определенной волны. Тогда некоторые из входящих фотонов распадутся на два спутанных – необъяснимым образом связанных, так что любое изменение состояния одного моментально сказывается на состоянии другого. Эта связь действительно необъяснима: механизмы квантовой спутанности остаются неизвестны, хотя само явление демонстрировалось и демонстрируется постоянно. Но это такое явление, запутаться в котором в самом деле легко – достаточно добавить, что до измерения ни одна из этих частиц не имеет нужной характеристики, при этом какой бы результат мы ни получили, измерив первую, состояние второй странным образом будет коррелировать с нашим результатом.
Механизм квантовой телепортации, предложенный в 1993 году Чарльзом Беннеттом и Жилем Брассардом, требует добавить к паре запутанных частиц всего одного дополнительного участника – собственно, того, кого мы собираемся телепортировать. Отправителей и получателей принято называть Алисой и Бобом, и мы последуем этой традиции, вручив каждому из них по одному из спутанных фотонов. Как только они разойдутся на приличное расстояние и Алиса решит начать телепортацию, она берет нужный фотон и измеряет его состояние совместно с состоянием первого из спутанных фотонов. Неопределенная волновая функция этого фотона коллапсирует и моментально отзывается во втором спутанном фотоне Боба.
К сожалению, Боб не знает, как именно его фотон реагирует на поведение фотона Алисы: чтобы понять это, ему надо дождаться, пока она пришлет результаты своих измерений обычной почтой, не быстрее скорости света. Поэтому никакую информацию передать по такому каналу не получится, но факт останется фактом. Мы телепортировали состояние одного фотона. Чтобы перейти к человеку, остается масштабировать технологию, охватив каждую частицу из всего лишь 7000 триллионов триллионов атомов нашего тела, – думается, от этого прорыва нас отделяет не более, чем вечность.
Однако квантовая телепортация и спутанность остаются одними из самых «горячих» тем современной физики. Прежде всего потому, что использование таких каналов связи обещает невзламываемую защиту передаваемых данных: чтобы получить доступ к ним, злоумышленникам понадобится завладеть не только письмом от Алисы к Бобу, но и доступом к спутанной частице Боба, и даже если им удастся до нее добраться и проделать измерения, это навсегда изменит состояние фотона и будет сразу же раскрыто.
Эффект Вавилова – Черенкова
Этот аспект путешествий быстрее скорости света – приятный повод вспомнить заслуги российских ученых. Явление было открыто в 1934 году Павлом Черенковым, работавшим под руководством Сергея Вавилова, три года спустя оно получило теоретическое обоснование в работах Игоря Тамма и Ильи Франка, а в 1958 г. все участники этих работ, кроме уже скончавшегося Вавилова, были награждены Нобелевской премией по физике.
В самом деле, теория относительности говорит лишь о скорости света в вакууме. В других прозрачных средах свет замедляется, причем довольно заметно, в результате чего на их границе с воздухом можно наблюдать преломление. Коэффициент преломления стекла равен 1,49 – значит, фазовая скорость света в нем в 1,49 раза меньше, а, например, у алмаза коэффициент преломления уже 2,42, и скорость света в нем снижается более чем в два раза. Другим частицам ничто не мешает лететь и быстрее световых фотонов.
Именно это произошло с электронами, которые в экспериментах Черенкова были выбиты высокоэнергетическим гамма-излучением со своих мест в молекулах люминесцентной жидкости. Этот механизм часто сравнивают с образованием ударной звуковой волны при полете в атмосфере на сверхзвуковой скорости. Но можно представить и как бег в толпе: двигаясь быстрее света, электроны проносятся мимо других частиц, словно задевая их плечом – и на каждый сантиметр своего пути заставляя сердито излучать от нескольких до нескольких сотен фотонов.
Вскоре такое же поведение было обнаружено и у всех других достаточно чистых и прозрачных жидкостей, а впоследствии излучение Черенкова зарегистрировали даже глубоко в океанах. Конечно, фотоны света с поверхности сюда действительно не долетают. Зато сверхбыстрые частицы, которые вылетают от небольших количеств распадающихся радиоактивных частиц, время от времени создают свечение, возможно, худо-бедно позволяющее видеть местным жителям.
Излучение Черенкова – Вавилова нашло применение в науке, ядерной энергетике и смежных областях. Ярко светятся реакторы АЭС, битком набитые быстрыми частицами. Точно измеряя характеристики этого излучения и зная фазовую скорость в нашей рабочей среде, мы можем понять, что за частицы его вызвали. Черенковскими детекторами пользуются и астрономы, обнаруживая легкие и энергичные космические частицы: тяжелые невероятно трудно разогнать до нужной скорости, и излучения они не создают.
Вот муравей ползет по листу бумаги. Скорость его невелика, и на то, чтобы добраться от левого края плоскости до правого, у бедняги уходит секунд 10. Но стоит нам сжалиться над ним и согнуть бумагу, соединив ее края, как он моментально «телепортируется» в нужную точку. Нечто подобное можно проделать и с нашим родным пространством-временем, с той лишь разницей, что изгиб требует участия других, невоспринимаемых нами измерений, образуя туннели пространства-времени, – знаменитые червоточины, или кротовые норы.
Кстати, согласно новым теориям, такие кротовые норы – это некий пространственно-временной эквивалент уже знакомого нам квантового феномена запутанности. Вообще, их существование не противоречит никаким важным представлениям современной физики, включая общую теорию относительности. Но вот для поддержания такого туннеля в ткани Вселенной потребуется нечто, мало похожее на настоящую науку, – гипотетическая «экзотическая материя», которая обладает отрицательной плотностью энергии. Иначе говоря, это должна быть такая материя, которая вызывает гравитационное. отталкивание. Трудно представить, что когда-нибудь эта экзотика будет найдена, а тем более приручена.
Своеобразной альтернативой кротовым норам может служить еще более экзотическая деформация пространства-времени – движение внутри пузыря искривленной структуры этого континуума. Идею высказал в 1993 году физик Мигеле Алькубьерре, хотя в произведениях фантастов она звучала намного раньше. Это как космический корабль, который движется, сжимая и сминая пространство-время перед своим носом и снова разглаживая его позади. Сам корабль и его экипаж при этом остаются в локальной области, где пространство-время сохраняет обычную геометрию, и никаких неудобств не испытывают. Это прекрасно видно по популярному в среде мечтателей сериалу «Звездный путь», где такой «варп-двигатель» позволяет путешествовать, не скромничая, по всей Вселенной.
Фотоны – частицы безмассовые, как и нейтрино и некоторые другие: их масса в покое равна нулю, и чтобы не исчезнуть окончательно, они вынуждены всегда двигаться, и всегда – со скоростью света. Однако некоторые теории предполагают существование и куда более экзотических частиц – тахионов. Масса их, фигурирующая в нашей любимой формуле E = mc2, задается не простым, а мнимым числом, включающим особый математический компонент, квадрат которого дает отрицательное число. Это очень полезное свойство, и сценаристы любимого нами сериала «Звездный путь» объясняли работу своего фантастического двигателя именно «обузданием энергии тахионов».
В самом деле, мнимая масса делает невероятное: тахионы должны терять энергию, ускоряясь, поэтому для них все в жизни обстоит совсем не так, как мы привыкли думать. Сталкиваясь с атомами, они теряют энергию и ускоряются, так что следующее столкновение будет еще более сильным, которое отнимет еще больше энергии и снова ускорит тахионы вплоть до бесконечности. Понятно, что такое самоувлечение просто нарушает базовые причинно-следственные зависимости. Возможно, поэтому изучают тахионы пока лишь теоретики: ни единого примера распада причинно-следственных связей в природе пока никто не видел, а если вы увидите, ищите тахион, и Нобелевская премия вам обеспечена.
Однако теоретики все же показали, что тахионы, может, и не существуют, но в далеком прошлом вполне могли существовать, и, по некоторым представлениям, именно их бесконечные возможности сыграли важную роль в Большом взрыве. Присутствием тахионов объясняют крайне нестабильное состояние ложного вакуума, в котором могла находиться Вселенная до своего рождения. В такой картине мира движущиеся быстрее света тахионы – настоящая основа нашего существования, а появление Вселенной описывается как переход тахионного поля ложного вакуума в инфляционное поле истинного. Стоит добавить, что все это вполне уважаемые теории, несмотря на то, что главные нарушители законов Эйнштейна и даже причинно-следственной связи оказываются в ней родоначальниками всех причин и следствий.
Если рассуждать философски, тьма – это просто отсутствие света, и скорости у них должны быть одинаковые. Но стоит подумать тщательнее: тьма способна принимать форму, перемещающуюся куда быстрее. Имя этой формы – тень. Представьте, что вы показываете пальцами силуэт собаки на противоположной стене. Луч от фонаря расходится, и тень от вашей руки становится намного больше самой руки. Достаточно малейшего движения пальца, чтобы тень от него на стене сместилась на заметное расстояние. А если мы будем отбрасывать тень на Луну? Или на воображаемый экран еще дальше.
Едва заметное мановение – и она перебежит с любой скоростью, которая задается лишь геометрией, так что никакой Эйнштейн ей не указ. Впрочем, с тенями лучше не заигрываться, ведь они легко обманывают нас. Стоит вернуться в начало и вспомнить, что тьма – это просто отсутствие света, поэтому никакой физический объект при таком движении не передается. Нет ни частиц, ни информации, ни деформаций пространства-времени, есть только наша иллюзия того, что это отдельное явление. В реальном же мире никакая тьма не сможет сравниться в скорости со светом.
Источник