可以讓時間倒流的超光速粒子:我們對快子了解多少?

超自然現象探索官 2024-05-16 08:03:07

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自然界中不存在取之不盡、用之不竭的能源。然而,在基本粒子物理學的超現代理論中,具有虛質量的粒子的突然誕生是允許的,這些粒子在出現的那一刻立即具有超過光障的速度。這些是微觀世界中尚未通過實驗發現的奇妙物體——快子。

虛數質量

愛因斯坦的狹義相對論認爲光速是具有靜止質量的物體的極限速度。當這些物體接近光速時,它們的質量急劇增加,這需要花費巨大的能量。但當物體到達光柵時,質量通常會變得無限大。然後能量就會變得無限,這本身是不可能的。

純粹假設的快子粒子的運動速度總是比真空中的光速快。理論上,這些可能是不同的粒子,其主要特征是超光速運動和質量的存在。但哪一個呢?相應的理論爲我們提供了一個虛數質量,由純虛數(實部爲零的複數)表示。

1967 年,傑拉爾德·範伯格首次將此類粒子命名爲快子。他相信它們出現在想象質量領域。通過這種方式,他們能夠規避狹義相對論對真空中超光速運動的禁令。或者,作爲最後的手段,他們可以按這個速度立即出生。

快子能量

量子場論作爲主要物理理論之一(將粒子視爲滲透到整個宇宙的波擾動)認爲每個粒子必須有自己的場。例如,光子是電磁場中的擾動,電子是電場中的擾動,誇克是誇克場中的擾動,等等。但由于快子是假設的粒子,所以快子場並不是一切都那麽簡單和明確。如果範伯格描述的擾動發生在田野中,那麽田野就會不穩定。

如果快子真的存在,那麽除了超光速之外,它們還將具有其他奇妙的特性。因此,如果給它們添加能量,它們根本不會像普通粒子那樣加速,而是會減速。事實是,對于普通物質來說,光速是上限,對于快子來說,光速是下限。因此,在他的例子中,需要無限的能量才能將快子減速到“可悲的”光速。快子的能量越少,其速度越快。能量越接近零,速度就越接近無窮大。

由于其超光速運動,我們無法看到快子。但當它到達我們身邊的那一刻,我們會看到它分裂成兩個獨立的圖像——一個立即到達,另一個朝相反的方向消失。

倒計時

快子最奇怪的特性是它能夠回到過去。如果一個普通的大質量物體達到光速,時間就會停止。畢竟,物體在空間中移動得越快,它在時間上移動的速度就越慢。而如果超過這個速度,隨著時間的推移會發生什麽?它會開始倒流嗎?是的,一些快子對于觀察者來說似乎是在時間上倒退。

回到過去會出現一個悖論,這導致大多數科學家對快子持懷疑態度。時間旅行違反了因果關系原則:結果不能先于行動。光速也稱爲因果速度。這個悖論只有在快子存在的情況下才能解決,但我們無法以任何方式控制它們。我們將無法選擇如何以及何時發射或接收快子。

而這一切的發生純屬偶然。也就是說,我們不能創造這種悖論發生的條件。也許我們根本無法看出發送和接收快子之間的區別。盡管它們可能根本不與普通物質相互作用。那麽我們將無法觀察或記錄它們,更不用說向過去發送信號了。

超光速推進

盡管快子是假設的粒子,但一些中微子是首先考慮其作用的。只是現在它們不再被認爲是無質量的。而且它們以接近光速移動。有一次甚至宣布發現了超光速中微子。

這發生在歐洲核子研究中心和格蘭薩索國家實驗室 2011 年的聯合實驗中。噪音很大,但隨後的測試表明,真空中中微子的表觀超光速運動是由于設備缺陷造成的反常結果。

科學家們甚至無法理解如何在自然界中通過實驗發現快子,但他們仍在嘗試發展快子理論。他們描述了黑洞與快子場可能的相互作用,並考慮了它們可能是暗物質或暗能量的可能性。他們甚至在超新星遺迹中尋找它們。

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超自然現象探索官

簡介:致力于超自然現象、星球科普、天體物理學、天文學