El experimento publicado en la revista Nature fue diseñado para hacer realidad esta idea. Pero esta no es la llamada velocidad superluminal que viola la ley de causalidad (o la teoría de la relatividad) como la gente imagina. Para ilustrar este problema, echemos un vistazo a este experimento realizado por el científico chino Wang Lijun.
Los pulsos de luz son paquetes de ondas compuestos por ondas de luz de diferentes frecuencias, amplitudes y fases. La velocidad de cada componente del pulso de luz se llama velocidad de fase y la velocidad del pico del paquete de ondas se llama velocidad de grupo. En el vacío son iguales, pero en el medio sabemos que existen las siguientes velocidades y medios grupales.
Relación del índice de refracción:
vg = c/ng, ng = n ω(dn/dω)
Obviamente, en algunos casos (como A medio con fuerte dispersión anómala), que puede tener velocidades de grupo negativas. En este momento, el tiempo de propagación del pulso de luz en el medio es más corto que el tiempo de propagación en el vacío. Cuando la diferencia δ t = (L/V)-(L/C) alcanza un valor absoluto, "velocidad superligera". " se puede observar el fenómeno, es decir, "antes de que el pico del pulso de luz entre en el medio, ya hay un pico de pulso en el otro lado" (.
Entonces, esta velocidad superligera viola la ley de ¿Causalidad? Si examinamos cuidadosamente el experimento de Wang, encontraremos que El pulso de luz incidente aparece antes de que el pico del pulso incidente ingrese al medio, y el borde frontal del pulso incidente ha ingresado al medio antes (como se muestra en la figura), por lo tanto, el pulso saliente puede considerarse como la interacción entre el frente del pulso incidente y el medio. De hecho, el significado del experimento de Wang radica en la realización del fenómeno observable de la velocidad del grupo negativo, más que en el descubrimiento de la "velocidad superluminal". La velocidad de grupo negativa, tan promocionada por los medios, no puede entenderse aquí como la velocidad de la luz, ni tampoco como la velocidad de transferencia de energía. Por supuesto, este experimento en sí nos muestra que la comprensión de la humanidad sobre la luz está lejos de ser así. Basta con explicar este experimento utilizando la fórmula de la relación entre el índice de refracción y la velocidad del grupo. Incluye el efecto de la interferencia cuántica e implica la comprensión de la naturaleza de los experimentos sobre la velocidad de la luz sigue siendo un objetivo para los científicos. p>
Después de conocer este experimento, muchas personas se preguntarán si este efecto superluminal se puede utilizar para transmitir información. En el experimento de Wang, los pulsos superluminales no pueden transportar información útil, por lo que no hay transmisión de información superluminosa. La transmisión superligera de la misma energía también es imposible.
Existe otro fenómeno superligero que es igualmente sensacional como el experimento superligero: la teletransportación cuántica es la transmisión hiperespacial cuántica (o teletransportación cuántica). Este maravilloso fenómeno ha atraído la atención de la gente debido a su estrecha relación con la transmisión de información cuántica y la implementación de computadoras cuánticas. El llamado hiperespacio es el estado cuántico. La transmisión no tiene lugar en nuestro espacio habitual, por lo que no estará limitada por el. límite de velocidad de la luz. El estado cuántico se transmitirá instantáneamente del punto A al punto B (en realidad, la información del estado cuántico de la partícula en el punto A se extrae y se copia a la partícula en el punto B instantáneamente. (arriba). Este tipo de La transmisión de información cuántica no requiere tiempo y es realmente más rápida que la luz (lo que también puede entenderse como el efecto de la distancia). Durante el proceso de transmisión hiperespacial cuántica, las partículas A y B se relacionan mediante entrelazamiento cuántico y el estado cuántico pasa a través de ellas. Estado cuántico. La medición se confirma. Entonces, cuando se detecta el estado cuántico de la partícula A, la partícula A y la partícula B colapsan instantáneamente a sus respectivos estados propios, y luego el estado de la partícula B contiene la información de la partícula A. Esta transferencia de información es " velocidad superligera"
Sin embargo, si un observador quiere saber inmediatamente cuál es la información transmitida, es imposible, porque la partícula B todavía se encuentra en un estado de superposición cuántica en este momento, y su medición no puede ser Información completa. Debemos saber qué mediciones se realizaron en la partícula A, por lo que debemos informarle a la persona que mide la partícula A en este momento a través de métodos de transmisión de información reales (como llamadas telefónicas e Internet). En última instancia, no podemos obtener información cuántica más rápido. que la velocidad de la luz! El experimento de transmisión hiperespacial se realizó en 1997 (ver Nature, 390, 575.38 0997). En julio de 2011 se confirmó que los neutrinos viajan 7 kilómetros más rápido que la velocidad de la luz. los datos experimentales eran incorrectos).
Las dos soluciones de velocidad superligera mencionadas anteriormente aún se encuentran en las etapas de discusión teórica y experimental, y aún están lejos de ser prácticas. Y ambos involucran la naturaleza física, los fenómenos experimentales y sus explicaciones en debate.
Efecto Cherenkov
La velocidad de la luz es más lenta en un medio que en el vacío. Las partículas pueden viajar a través de un medio más rápido que la velocidad de la luz. En este caso se produce radiación, que es el efecto Cherenkov. Esta no es la velocidad de la superluz en el verdadero sentido. La velocidad de la superluz real se refiere a exceder la velocidad de la luz en el vacío.
Tercer observador
Si A se mueve hacia el este con una velocidad de 0,6c con respecto a C, y B se mueve hacia el oeste con una velocidad de 0,6c con respecto a C. Para C, A y La distancia entre B aumenta a un ritmo de 1,2c, y esta "velocidad" (la velocidad de dos objetos en movimiento en relación con un tercer observador) puede exceder la velocidad de la luz. Pero dos objetos no pueden moverse entre sí más rápido que la velocidad de la luz. En este ejemplo, en el sistema de coordenadas de A, la velocidad de B es 0,88c. En el sistema de coordenadas de B, la velocidad de A también es 0,88c.
Sombras y manchas
Agita tu mano debajo de la lámpara y descubrirás que la sombra es más rápida que la mano. La relación entre la velocidad de la sombra y la mano temblorosa es igual a la relación entre su distancia a la luz. Si agitas una linterna hacia la luna, es fácil hacer que el punto de luz que cae sobre la luna se mueva más rápido que la velocidad de la luz. Desafortunadamente, la información no puede viajar más rápido que la luz de esta manera.
La relación entre la velocidad de vibración de la sombra y la mano es de hecho igual a la relación entre la distancia entre ellas y la luz, pero la velocidad más rápida de la sombra no excederá la velocidad de la luz. Lo mismo ocurre con los puntos de luz. Supongamos que hay una pendiente con un ángulo de elevación de 60 grados y el objeto se mueve horizontalmente a una velocidad de 0,6 C. Entonces la velocidad teórica de proyección en la pendiente es 1,2 C. De hecho, la velocidad máxima de la sombra es c. El fenómeno es que la sombra no aparecerá en la proyección vertical del objeto, sino que se retrasará.
Cuerpo rígido
Si golpeas un extremo de un palo, ¿la vibración se transmitirá inmediatamente al otro extremo? ¿No proporciona esto una forma de comunicación más rápida que la luz? Desafortunadamente, los cuerpos rígidos ideales no existen. Las vibraciones se propagan a través de la varilla a la velocidad del sonido, que en última instancia es el resultado de interacciones electromagnéticas y no puede exceder la velocidad de la luz. Una pregunta interesante es, cuando sostienes el extremo superior de un palo verticalmente y de repente lo sueltas, ¿cuál comienza a caer primero, el extremo superior del palo o el extremo inferior del palo? La respuesta es el extremo superior. )
Velocidad de fase
La velocidad de fase de la luz en el medio puede exceder la velocidad de la luz en el vacío en algunas bandas de frecuencia. La velocidad de fase se refiere a la "velocidad de propagación" correspondiente al desfase de una onda sinusoidal continua (suponiendo que la señal se propaga durante mucho tiempo y alcanza un estado estable) después de propagarse una cierta distancia en el medio. Evidentemente, una simple onda sinusoidal no puede transmitir información. Para transmitir información, es necesario modular paquetes de ondas que varían lentamente en una onda sinusoidal. La velocidad de propagación de este paquete de ondas se llama velocidad de grupo y es menor que la velocidad de la luz. (Nota del traductor: la investigación de Sommerfeld y Brillouin sobre la propagación de pulsos en los medios demostró que un tiempo inicial [una señal que es 0 antes de un momento determinado] se propaga en el medio a una velocidad que no puede exceder la velocidad de la luz).
Galaxias Superluminales
La velocidad aparente de las galaxias que se mueven hacia nosotros puede exceder la velocidad de la luz. Esto es una ilusión porque no hay corrección para la disminución del tiempo desde la galaxia hasta nosotros.
Por ejemplo, si medimos una galaxia a 10 años luz de nosotros, su velocidad de desplazamiento es de 2/3 c y se dirige hacia la tierra.
La distancia medida actualmente es de 30 años luz, porque la galaxia alcanza exactamente 10 años luz cuando brilla.
Tres años después, cuando la galaxia alcanza los 8 años luz, la distancia aparente es tres veces la de 8 años luz, es decir, 24 años luz.
Como resultado, en tres años, la distancia aparente disminuyó en 6 años luz...
Cohete relativista
La gente en la Tierra vio el cohete moverse a 0,8 La velocidad de c está muy lejos y el reloj del cohete es más lento que el reloj de la Tierra, que es 0,6 veces mayor que el reloj de la Tierra. Si divides la distancia recorrida por el cohete por el tiempo en el cohete, obtendrás la "velocidad" de 4/3 C (aquí hay un problema. Primero, usando el cohete como marco de referencia, la velocidad del El cohete es 0. En este momento, solo puedes calcular la velocidad a la que el cohete se aleja de la Tierra.
El tiempo del sistema de referencia del cohete es 0,6 veces el de la Tierra, y la velocidad de la Tierra lejos del cohete = 0,6*0,8c/0,6=0,8c). Por lo tanto, la persona en el cohete se mueve a una velocidad "equivalente" a la velocidad de la luz. Para las personas que viajan en el cohete, el tiempo no se ha ralentizado, pero la distancia entre galaxias se ha reducido a 0,6 veces, por lo que también sienten que se mueven a una velocidad equivalente a 4/3 C. El problema aquí es que un sistema de coordenadas que divide la distancia por tiempo en otro sistema de coordenadas te da un número que no es la velocidad real.
La velocidad de propagación de la gravedad
La velocidad de propagación de la gravedad es la velocidad de la luz. En la teoría de la relatividad, la existencia de la gravedad es sólo el resultado de la curvatura del espacio-tiempo, no una fuerza real, y esta "consecuencia" se propaga a la velocidad de la luz.
Paradoja del EPR
En 1935, Einstein, Podolsky y Rosen publicaron un experimento mental que demostraba lo incompleto de la mecánica cuántica. Creen que existe un efecto de distancia evidente al medir dos partículas separadas en un estado entrelazado. Ebhard demostró que es imposible utilizar este efecto para transmitir información, por lo que no existe una comunicación más rápida que la luz. Pero todavía hay controversia sobre la paradoja del EPR.
Partículas virtuales
En la teoría cuántica de campos, la fuerza se transmite a través de partículas virtuales. Debido a la incertidumbre de Heisenberg, estas partículas virtuales pueden viajar más rápido que la luz, pero son sólo símbolos matemáticos y los viajes o las comunicaciones más rápidos que la luz aún no existen.
Túnel cuántico
El túnel cuántico es el efecto de las partículas que escapan de una barrera de potencial superior a su propia energía, algo imposible en la física clásica. Calcule el tiempo que le toma a la partícula viajar a través del túnel y encontrará que la velocidad de la partícula excede la velocidad de la luz.
Referencia: T. E. Hartmann, Journal of Applied Physics, 33, 3427 (1962)
Un grupo de físicos utilizó el efecto túnel cuántico para lograr un experimento de comunicación superligero: afirmaron que La Sinfonía nº 40 de Mozart se transmitió en 4,7c a través de una barrera de 11,4cm de ancho, lo que por supuesto ha causado una gran controversia. La mayoría de los físicos creen que es imposible utilizar este efecto cuántico para transmitir información más rápido que la luz debido a la incertidumbre de Heisenberg. Si este efecto se cumple, será posible utilizar un dispositivo similar para transmitir información al pasado en un sistema de coordenadas en movimiento de alta velocidad.
Ref: W. Heitmann y G. Nimtz, Phys Rev E48, 632 (1994); A. Enders y G. Nimtz, Phys Rev E48, 632 (1993)
Tao Zhexuan cree que los experimentos anteriores no son convincentes. Una señal tarda menos de 0,4 nanosegundos en recorrer una distancia de 11,4 cm a la velocidad de la luz, pero una simple extrapolación puede predecir una señal acústica de 1.000 nanosegundos. Por lo tanto, se necesitan experimentos con comunicaciones más rápidas que la luz o señales aleatorias de alta frecuencia a distancias más largas.
El efecto Hashemi
Cuando dos placas conductoras descargadas están muy juntas, se produce entre ellas una fuerza muy débil pero aún medible: es el efecto Casimi. El efecto Casimir es causado por la energía del vacío. Los cálculos de Scharnhorst mostraron que el fotón que se mueve lateralmente entre las dos placas de metal debe moverse ligeramente más rápido que la velocidad de la luz (para un espacio de un nanómetro, esta velocidad es 10-24 mayor que la velocidad de la luz). Bajo ciertas condiciones cosmológicas (como cerca de una cuerda cósmica [si existe]) este efecto sería mucho más pronunciado. Sin embargo, investigaciones teóricas posteriores muestran que es imposible utilizar este efecto para una comunicación más rápida que la luz.
Referencias: K. Scharnhorst, Physics Letters B236, 354 (1990) S. Ben-Menaheim, Physics Letters B250, 133 (1990). Aprendizaje avanzado). IAS SNS-AST-90-25 Barton amp; Scharnhorst, J Phys A26, 2037 (1993) Todavía no podemos entender la teoría de la velocidad de la superluz, pero ¿han visto los humanos inteligentes el misterio?
En primer lugar, debes comprender tus limitaciones como ser humano.
En el sistema inercial estático, nuestra comprensión del tiempo se acumula a través del desplazamiento de objetos en el mismo período de tiempo, pero no puede comenzar desde la unidad de tiempo más pequeña δ T. Pero como somos humanos, no dioses, debe haber un tiempo y un espacio que corresponda a nuestro pensamiento. Por ejemplo, Einstein propuso el principio de que la velocidad de la luz permanece constante. Podemos imaginar que la luz se convierte en un segundero y la luz pasa por un cuadrado por segundo, lo que significa que la velocidad de la luz permanece constante. De hecho, como observador en el marco de referencia, nuestra percepción del intervalo de tiempo δt es constante, y la velocidad constante de la luz se basa en la frecuencia constante de esta percepción.
Nuestra observación del sentimiento propio es continua y, de hecho, tiene frecuencia. Según la ecuación masa-energía de Einstein E = MC ^ 2, sabemos que la desaparición de la masa en reposo no significa vacío, simplemente se manifiesta en otras formas, por lo que debemos redefinir el significado de los números. Cuando un objeto alcanza la velocidad de la luz (aunque esto es teóricamente imposible), su horizonte de sucesos es tangente a nosotros. Según el principio de que la velocidad de la luz permanece constante, es decir, la velocidad de propagación de las ondas electromagnéticas permanece constante, sabemos que la frecuencia de observación en cada sistema de referencia está dominada por el observador. Aunque el observador observa constantemente, también sabe las cosas mediante la discriminación. Podemos dividir la llamada observación continua en tiempo de juicio, es decir, el intervalo de tiempo de juicio está sincronizado con la velocidad de la luz.
Cuando un objeto alcanza la velocidad de la luz, el intervalo de tiempo que hemos reconocido alcanza el rango 1:1. En este punto, un observador en nuestro marco de referencia no puede identificar objetos ni reaccionar ante el observador a la velocidad de la luz. Aunque el horizonte está separado en este momento, no lo consideramos como punto 0, sino como 1 en este momento. Es decir, el observador y el objeto se mueven paralelos a lo largo de la vista absoluta del espacio-tiempo en una proporción de 1, pero el objeto es paralelo a nuestro intervalo de tiempo de observación, por lo que no podemos obtener ninguna información relevante, pero eso no significa que el objeto no existe, por lo que en este momento lo tratamos como Make 1. Cuando un objeto continúa acelerándose, ¿el tiempo retrocede? La respuesta es obviamente no. Cuando tomamos 1 como punto, el efecto de la distancia, es decir, exceder la velocidad de la luz, se mueve al denominador, es decir, se convierte en un patrón 1/X (porque yo no lo hago). tenemos un método de cálculo relativo para transformar números, espero que los científicos discutan datos relevantes), momento en el que todavía no podemos observar o identificar objetos directamente. En este momento, nuestro segmento de observación de tiempo es 1 y el segmento de movimiento del objeto puede ser 2, lo que significa que perderemos un cuadro de observación. Pero bajamos inteligentemente la frecuencia, es decir, tomé una porción del movimiento del objeto y la probé una vez cada dos veces. Esto significa que hemos observado que los objetos son discontinuos. Quizás los objetos aparecen y desaparecen de repente. No sabemos por qué, pero de hecho, nuestras observaciones no pueden seguir el ritmo de la transformación espacio-temporal de los objetos.
Solemos pensar que nuestra lógica es que la materia no se creará de la nada, ni desaparecerá de la nada. La materia es continua, y el efecto de la distancia hará que esto se haga realidad, pero. el tiempo no regresará. Si lo consideramos como 1 punto, es fácil de entender.
La velocidad superluminal provoca muchos fenómenos, como los púlsares, que viajan más rápido que la velocidad de la luz (no rotación). Lo veremos como una forma de pulso. Desde nuestro marco de referencia, cuanto mayor es la frecuencia del púlsar, menor es su velocidad más allá de la velocidad de la luz, y cuanto menor es la frecuencia, mayor es su velocidad más allá de la velocidad de la luz. Un agujero negro es una estrella cuya velocidad es exactamente igual a la velocidad de la luz. Los seres humanos aún no han comprendido ni explicado completamente los mecanismos teóricos básicos, especialmente el estudio de las tres leyes de Newton: la mecánica del movimiento. Nuestro entendimiento siempre ha sido adicto a la investigación macro. En la dirección correcta, lo que debería desarrollarse es explicar completamente las raíces microscópicas esenciales de las tres leyes de Newton. Pero muchas personas desconocen las leyes de la ciencia y los detalles de la vida.
Al comienzo de nuestra investigación, solo procedía de un haz de luz, un haz de luz que atravesaba un vidrio. Luego descubra la naturaleza del movimiento material y la "velocidad". La luz que atraviesa el vidrio no es sólo el resultado de la refracción y la conservación del momento, sino también un proceso de cambio de velocidad. Y este proceso, sin darnos cuenta, nos permite vislumbrar la naturaleza microscópica de la "velocidad" del movimiento. Los factores externos siempre pueden cambiar el estado de las cosas a través de factores internos. Usamos esta idea como guía para romper con la naturaleza microscópica del movimiento material. La fuente de la "velocidad" del movimiento material debe tener causas internas, y sólo entonces podemos ver los fenómenos externos macroscópicos, fenómenos que pueden explicarse y verse mediante las tres leyes de Newton. Por supuesto, también puede haber fenómenos "extremos" más amplios que no pueden verse en las tres leyes de Newton.
Como estudio científico riguroso, nos resulta imposible demostrar nuestra teoría basándonos únicamente en el fenómeno de la luz que atraviesa el vidrio. Hemos estado buscando esto durante muchos años y hemos visto muchos fenómenos en experimentos básicos que pueden verificar los resultados. Finalmente, descubrimos el fenómeno de que los positrones y los electrones negativos se convierten instantáneamente en fotones de alta energía cuando entran en contacto. El proceso de aniquilación de positrones y positrones es un fenómeno muy obvio, que es causado por la destrucción y reorganización de una determinada estructura dentro de las partículas materiales. Esta es también la evidencia más favorable de que "los factores internos cambian los factores externos".
Por lo tanto, hemos explicado el misterio de la "velocidad" del movimiento material hasta cierto punto, y basándonos en este marco teórico básico, hemos derivado el "principio superligero del movimiento material" y explicado situaciones extremas La razón de la no conservación del impulso y de la temperatura de un millón de grados de la corona, el universo antes del Big Bang, en la singularidad del universo, explica el fenómeno del corrimiento al rojo del "espacio cósmico" y de los objetos en expansión en el universo, e incluso dedujo un método muy factible de "viajar en el tiempo y el espacio".
Libros recomendados: Stargate: el principio de velocidad superligera de las naves espaciales