Probabil cea mai cunoscută consecinţă a teoriei relativităţii restrânse a lui Einstein este aceea că nimic nu poate să călătorească cu o viteză mai mare decât cea a luminii, c. Doi fizicieni australieni au extins teoria şi pentru viteze superluminice.
Potrivit echivalenţei formulei masă-energie, E= mc2 un obiect care călătoreşte cu viteza c ar trebui să aibă masă infinită şi i-ar trebui o cantitate infinită de energie ca să atingă viteza c. De-a lungul ultimei sute de ani, numeroase teste experimentale ale relativităţii speciale i-au confirmat validitatea.
În prezent, doi fizicieni – James Hill şi Barry Cox de la Universitatea Adelaide din Australia, au arătat că teoria relativităţii restrânse a lui Einstein poate fi extinsă logic pentru a permite mişcarea cu viteze mai mari decât cea a luminii. Ei se grăbesc să menţioneze că descoperirea lor nu contrazice în niciun fel teoria originală, ci doar oferă un nou unghi de vedere asupra acesteia.
Această diagramă 3D arată relaţia dintre trei viteze diferite: v, u şi U, unde v este viteza unui al doilea observator măsurată de un prim observator, u este viteza unei particule aflate în mişcare măsurate de al doilea observator, iar U este viteza relativă a particulei în raport cu primul observator. Credit: Hill and Cox. ©2012 The Royal Society.
„Din câte ştiu aceasta este prima extensie naturală, logică a teoriilor lui Einstein”, a spus Hill. ”Cu siguranţă nu l-am depăşit pe Einstein. Cele două teorii sunt în întregime compatibile.”
Au mai existat alte sugestii pentru obiecte care să depăşească c – tahionii, spre exemplu – dar aceste mişcări superluminice necesită matematici complicate, precum mase imaginare şi fizică complicată pentru a asigura rezultate reale care să aibă sens. Spre deosebire de aceste cazuri, propunerea lui Hill şi Cox se naşte din aceeaşi structură matematică ca şi teoriile lui Einstein.
După cum explică fizicienii în lucrarea lor, transformarea Lorentz este folosită în mod obişnuit în relativitatea restrânsă pentru a pune în acord diferite observaţii făcute de diferiţi observatori în sisteme de referinţă diferite şi se aplică vitezelor relativiste care sunt mai mici decât viteza luminii. În acest caz oamenii de ştiinţă au propus două noi transformări care sunt complementare cu transformarea lui Lorentz pentru a explica diferite observaţii, iar cele două noi transformări se aplică vitezelor relativiste mai mari decât viteza luminii. Fizicienii nu sunt siguri care dintre cele două transformări este cea corectă şi nu ignoră posibilitatea ca ambele transformări să fie la fel de plauzibile, dacă dintr-un anume motiv teoria lui Einstein se desparte în două variaţii la viteza luminii.
Cele două noi transformări se aplică vitezelor care se află între viteza luminii, c şi infinitate (neincluzând-o pe niciuna). La fel ca şi transformarea Lorentz din relativitatea restrânsă a lui Einstein, propusele extensii se anulează exact la viteza luminii, dând naştere unei singularităţi. Trecerea prin viteza luminii nu este definită.
Drept rezultat, singularitatea formează un fel de limită în aşa fel încât toate sistemele de referinţă inerţiale se împart într-unul dintre cele două sisteme relative la sistemul aflat în repaus: sistemele cu viteze relative mai mici decât c şi sistemele cu viteze relative mai mari decât c. Fizicienii explică faptul că nu există nicio metodă obiectivă de a identifica dacă un sistem de referinţă anume este în setul de sisteme subluminic sau superluminic, în afară de raportarea la un sistem de referinţă în repaus arbitrar.
Deşi teoriile nu pot explica ce se întâmplă la viteza c, oamenii de ştiinţă sunt de părere că un obiect care traversează „bariera luminii” ar putea avea parte de nişte consecinţe foarte interesante. Ei compară nivelul nostru de înţelegere din prezent în legătură cu această barieră, cu cea despre un obiect care traversa pentru prima dată bariera sunetului, un eveniment a cărui posibilitate era aprig disputată înainte de a se petrece în 1947.
„Oamenii se întrebau ce se va întâmpla”, a spus Hill. ”Ne vom dezintegra cu toţii? Va fi avionul distrus? S-a dovedit până la urmă că trecerea prin viteza sunetului a condus la un mare boom. Eu cred că trecerea prin viteza luminii va fi mai interesantă. Am o presimţire că lumea se va schimba într-un mod dramatic pe măsură ce vom trece prin viteza luminii. Se pot întâmpla tot felul de lucruri. Timpul şi spaţiu ar putea face schimb de locuri.”
Hill crede că un experiment pentru o asemenea ispravă nu este în afara posibilităţilor.
„Cred că este doar o chestiune de timp”, a spus el. „Ingeniozitatea umană aşa cum o ştim va face asta posibil, însă probabil va implica un mecanism de transport total diferit faţă de orice ne imaginăm în prezent."
Traducere realizată de Răzvan Gavrilă după Physicists extend special relativity beyond the speed of light, cu acordul editorului.
