تعرف كيف سيبدو الكون إذا تجاوزنا سرعة الضوء؟

علوم

لا شيء بإمكانه تجاوز سرعة الضوء.. فما مدى غرابة الكون إذا تجاوزنا سرعة الضوء

2 كانون الثاني 2023 00:56

لا شيء بإمكانه تجاوز سرعة الضوء. هذه قاعدة فيزيائية محبوكة في نسيج النسبية الخاصة لأينشتاين. فكلما سار شيء ما بسرعة أكبر، اقترب إلى طريق مسدود من منظور توقف الوقت.

انطلق بسرعة أكبر، وستواجه مشكلات تتعلق بعكس الوقت، والعبث بمفاهيم السببية.

النظريات الجديدة

لكن باحثين من جامعة وارسو في بولندا وجامعة سنغافورة الوطنية دفعوا الآن حدود النسبية للتوصل إلى نظام لا يتعارض مع الفيزياء الحالية، وقد يمهد هذا الطريق إلى نظريات جديدة.

وما توصلوا إليه هو "امتداد للنسبية الخاصة" يجمع بين ثلاثة أبعاد زمنية وبُعد فراغ واحد ("1 + 3 زمكان")، على عكس مفهوم الأبعاد المكانية الثلاثة والبعد الزمني الواحد الذي اعتدنا عليه.

الأشياء تتحرك بسرعة أكبر من الضوء دون كسر قوانين الفيزياء

وعوضاً عن إنشاء أي تناقضات منطقية كبيرة، تضيف هذه الدراسة الجديدة مزيداً من الأدلة لدعم فكرة أن الأشياء قد تكون قادرة على التحرك بسرعة أكبر من سرعة الضوء من دون كسر قوانين الفيزياء الحالية تماماً.

وفي هذا قال عالم الفيزياء أندريه دراغان من جامعة وارسو في بولندا: "ما من سبب جوهري يمنع المراقبين الذين يتحركون بالنسبة للأنظمة الفيزيائية الموصوفة ذات السرعات الأكبر من سرعة الضوء من الخضوع لها".

لا يمكن نمذجة الجسيمات ككائنات شبيهة بالنقاط

تستند هذه الدراسة الجديدة إلى العمل السابق الذي أجراه بعض الباحثين والذي يفترض أن المنظورات الأسرع من الضوء قد تساعد في ربط ميكانيكا الكم بنظرية النسبية الخاصة لأينشتاين - وهما فرعان من فروع الفيزياء لا يمكن حالياً التوفيق بينهما في نظرية شاملة واحدة تصف الجاذبية بالطريقة التي نفسر بها القوى الأخرى.

ولم يعد من الممكن نمذجة الجسيمات ككائنات شبيهة بالنقاط في هذا الإطار، كما هو الحال في منظور الكون ثلاثي الأبعاد (بالإضافة إلى بعد الزمن) الدنيوي.

كيف يتصرف الجسم الأسرع من الضوء؟

ولفهم ما قد يراه المراقبون وكيف يمكن أن يتصرف الجسيم الأسرع من الضوء، نحتاج إلى اللجوء إلى أنواع النظريات الميدانية التي تدعم فيزياء الكم.

بناءً على هذا النموذج الجديد، ستبدو الأجسام الأسرع من الضوء مثل جسيم يتمدد كفقاعة عبر الفضاء - لا يختلف عن الموجة الممتدة عبر الحقل. من ناحية أخرى، سيختبر الجسم عالي السرعة عدة جداول زمنية مختلفة.

ومع ذلك، ستبقى سرعة الضوء في الفراغ ثابتة حتى بالنسبة لأولئك المراقبين الذين يسيرون أسرع منها، وهو ما يحافظ على أحد المبادئ الأساسية لأينشتاين - وهو مبدأ جرى التفكير فيه سابقاً فقط فيما يتعلق بالمراقبين الذين يسيرون أبطأ من سرعة الضوء (مثلنا جميعاً).

وقال دراغان: "يحافظ هذا التعريف الجديد على افتراض آينشتاين بشأن ثبات سرعة الضوء في الفراغ حتى بالنسبة للمراقبين الأسرع من الضوء"، مضيفاً: "لذلك، لا تبدو نظرية النسبية الخاصة الممتدة كفكرة مبالغ فيها".

ضرورة توسيع نظرية النسبية الخاصة الممتدة

ومع ذلك، أقر الباحثون بأن التحول إلى نموذج 1 + 3 للزمكان يثير بعض الأسئلة الجديدة، حتى عندما يجيب على أسئلة أخرى. واقترحوا أن توسيع نظرية النسبية الخاصة لدمج إطارات مرجعية أسرع من الضوء أمر ضروري.

وقد يتضمن ذلك الاقتراض من نظرية المجال الكمومي: مزيج من مفاهيم النسبية الخاصة وميكانيكا الكم ونظرية المجال الكلاسيكية (التي تهدف إلى التنبؤ بكيفية تفاعل المجالات الفيزيائية مع بعضها بعضاً).

وإذا كان الفيزيائيون على حق، ستتمتع جسيمات الكون جميعاً بخصائص غير عادية في النسبية الخاصة الممتدة.

وأحد الأسئلة التي أثارها البحث هو إن كنا سنكون قادرين على مراقبة هذا السلوك الممتد أم لا - لكن الإجابة على ذلك ستتطلب وقتا كثيرا والكثير من العلماء.

وأوضح عالم الفيزياء كرستوف تورزنسكي من جامعة وارسو: "الاكتشاف التجريبي المجرد لجسيم أساسي جديد هو انجاز يستحق جائزة نوبل ويمكن تحقيقه في فريق بحث كبير يستخدم أحدث التقنيات التجريبية."

وأعرب عن أمله في "تطبيق نتائجنا على فهم أفضل لظاهرة كسر التناظر التلقائي المرتبط بكتلة جسيم هيغز والجسيمات الأخرى في النموذج القياسي، وخاصة في بدايات الكون".


المصدر: Classical and Quantum Gravity