Нищо не може да се движи по-бързо от светлината. Това е правило на физиката, вплетено в самата структура на специалната теория на относителността на Айнщайн. Колкото по-бързо се движи нещо, толкова повече се приближава до перспективата за спиране на времето.

Ако се ускори още повече, ще се сблъскате с проблеми, свързани с обръщането на времето, което ще обърка представите за причинно-следствената връзка.

Но в изследване, публикувано в края на миналата година, учените разшириха границите на относителността, за да стигнат до система, която не противоречи на съществуващата физика и дори може да посочи пътя към нови теории.

Изследователите от Варшавския университет в Полша и Националния университет на Сингапур разработиха "разширение на специалната теория на относителността", което съчетава три времеви измерения с едно пространствено измерение ("1+3 пространство-време"), за разлика от трите пространствени измерения и едно времево измерение, с които всички сме свикнали.

Вместо да създава големи логически несъответствия, изследването добавя още доказателства в подкрепа на идеята, че обектите може би са в състояние да се движат по-бързо от светлината, без да нарушават напълно настоящите закони на физиката.

"Няма фундаментална причина, поради която наблюдателите, движещи се спрямо описаните физични системи със скорости, по-големи от скоростта на светлината, да не са подложени на него", казва физикът Анджей Драган от Варшавския университет в Полша.

Това изследване се основава на предишна работа на някои от същите изследователи, според която свръхсветлинните перспективи биха могли да помогнат за свързването на квантовата механика със специалната теория на относителността на Айнщайн - два клона на физиката, които понастоящем не могат да бъдат съгласувани в една всеобхватна теория, която описва гравитацията по същия начин, по който обясняваме другите сили.

В тази рамка частиците вече не могат да бъдат моделирани като точкови обекти, както бихме могли да направим в по-прозаичната 3D (плюс време) перспектива на Вселената.

Вместо това за да разберем какво могат да видят наблюдателите и как може да се държи една свръхсветлинна частица, ще трябва да се обърнем към теориите на полето, които са в основата на квантовата физика.

Въз основа на този модел свръхсветлинните обекти биха изглеждали като частици, които се разширяват като балон в пространството - не по-различно от вълна в поле. От друга страна, високоскоростният обект би "преживял" няколко различни времеви линии.

Въпреки това скоростта на светлината във вакуум би останала постоянна дори за наблюдателите, които се движат по-бързо от нея, което запазва един от фундаменталните принципи на Айнщайн, за който досега се е мислило само по отношение на наблюдателите, които се движат по-бавно от скоростта на светлината (като всички нас).

"Тази нова дефиниция запазва постулата на Айнщайн за постоянство на скоростта на светлината във вакуум дори за свръхсветлинни наблюдатели", казва Драган.

"Затова нашата разширена специална относителност не изглежда като особено екстравагантна идея."

Въпреки това изследователите признават, че преминаването към модела 1+3 пространство-време повдига някои нови въпроси, макар и да дава отговори на други. Те предполагат, че е необходимо разширяване на специалната теория на относителността, за да се включат референтни рамки, които са по-бързи от светлината.

Това може да включва и заимстване от квантовата теория на полето: комбинация от концепции от специалната теория на относителността, квантовата механика и класическата теория на полето (която има за цел да предскаже как физическите полета ще взаимодействат помежду си).

Ако физиците са прави, всички частици на Вселената ще имат необикновени свойства в разширената специална относителност.

Един от въпросите, повдигнати от изследването, е дали някога ще можем да наблюдаваме това разширено поведение - но отговорът на този въпрос ще изисква много повече време и много повече учени.

"Самото експериментално откриване на нова фундаментална частица е подвиг, достоен за Нобелова награда и осъществим в голям изследователски екип, използващ най-новите експериментални техники", казва физикът Кшищоф Туржински от Варшавския университет.

"Въпреки това се надяваме да приложим резултатите си за по-добро разбиране на явлението спонтанно нарушаване на симетрията, свързано с масата на частицата на Хигс и други частици в Стандартния модел, особено в ранната Вселена."

Изследването е публикувано в Classical and Quantum Gravity.

Източник: Science Alert