Superlumínico
Un fenomen superlumínico (també cridat hiperlumínico) es referix a la propagació d'informació o matèria a una velocitat superior a c (velocitat de la llum). A voltes, el terme s'aplica també a casos en que no existix propagació real d'informació o material, pero existix una aparent propagació d'alguna de les dos a velocitats superiors a la llum, que també es discutixen en este artícul.
La teoria de la relativitat especial descriu consistentemente partícules que mai excedixen la velocitat de la llum, encara que el formalisme de la teoria dona per a preguntar-se com es vorien o quins efectes tindrien partícules hipotètiques, cridades taquiones la velocitat de les quals excedira la de la llum. L'existència de taquiones violaria la causalitat física i implicaria la possibilitat de viages en el temps. No obstant, no s'ha observat cap partícula taquiónica i el consens científic és que els taquiones no existixen. Per un atre costat, depén de l'hipòtesis de que extraordinàriament regions distorsionades de l'espai i temps podria permetre que si la matèria aplegue a llocs distants en menys temps de lo que ho faria la llum en el seu viage "sense distorsionar" l'espai-temps. Aparentment alguns tipos de fenomens superlumínicos no estan exclosos en el marc de la teoria de la relativitat general; no obstant, aquells no es produïxen baix les condicions usuals que hem pogut observar en la relació espai-temps formada per matèria ordinària. Alguns eixemples de fenomens superlumínicos són aquells associats a la mètrica de Alcubierre, el tubo de Krasnikov, els forats de cucs transitables, o algunes formes d'efecte túnel en mecànica quàntica.[1] Note's que dins de mijos materials és possible que partícules subatòmica sí es desplacen més ràpit que la velocitat de la llum en el mig, pero mai més ràpit que la llum en el buit.
Viage supralumínico de no-informació
[editar | editar còdic]En el context per a este artícul, es considera que la propagació superlumínica és la transmissió d'informació o de matèria a una velocitat superior a la de la llum en el buit, com és c = 299,792,458 m/s. Alguns processos semblen propagar-se més ràpit que c, pero sembla que no poden supondre la transmissió d'informació útil. En les seccions següents es donen eixemples d'estos fenomens.
Ademés, en alguns mijos materials, el front d'ona de la llum es propaga a una velocitat efectiva c/n < c (a on n és índex de refracció del mig), encara que atres partícules poden anar més ràpit que c/n, pero més llent que c (aixina i tot els fotons individualment sempre es propaguen a c per ser partícules sense massa). En eixes circumstàncies es produïx la cridada radiació de Cherenkov. Cap d'estos fenomens violen la relativitat especial o creen problemes en la causalitat, i estos no califiquen com a transmissió superlumínica.
Possibilitat de realisació
[editar | editar còdic]El viage o la comunicació superlumínicas són problemàtics en un univers consistent en la teoria de la relativitat d'Einstein. En un univers newtoniano hipotètic a on les lleis de Newton i les Transformacions de Galileo són exactes, lo següent seria cert: Les lleis de la Física serien les mateixes en qualsevol sistema de referència, encara que algunes lleis inclourien terminologia que involucre la velocitat de dit marc de referència. Les cantitats medides en diferents marcs de referència es relacionen per les transformacions de Galileo, encara que per a algunes cantitats la transformació serà més complicada que per a unes atres Les velocitats se sumen de forma llineal. En un marc de referència, un punt x correspon a la trayectòria x-vt, a on el marc es mou a una velocitat relativa (relativa al marc de referència original) cridada v. No hi ha res fonamental sobre la velocitat de la llum.
Tots els observadors coincidixen en les seues mides del temps, en atres paraules, es té un temps absolut. La simultaneidad és un concepte ben definit, en el que tots els observadors estarien d'acort en si dos events qualssevol són simultàneus.
No obstant, d'acort a la relativitat especial, lo que medim com a velocitat de la llum en el buit és en realitat la constant física c. Açò significa que tots els observadors, sense importar la seua acceleració o velocitat relativa, sempre voran que les partícules de massa zero (com el fotó o el gravitón) viagen a velocitat c. Açò significa que les mides de temps i velocitat en distints marcs ya no són idèntiques per a tots els observadors (espai i temps relatius al oberservador), sino per les Transformacions de Poincaré, lo que a la seua volta implica que:
- Per a accelerar un objecte de massa distinta a zero fins que tenda a c es necessitaria temps infinit en acceleració finita, o acceleració infinita en temps finito.
- De qualsevol manera, tal acceleració requerix energia infinita. Anar més allà de la llum en un espai homogéneu requeriria més que infinita energia, per lo que carix de sentit físic i matemàtic.
- Viajar més ràpit que la llum en un marc de referència inercial equivaldria a viajar cap a arrere (o alvance depenent del sentit) en el temps si s'observa des d'un marc referencial distint, pero igualment vàlit
Per açò, sembla que només existix un llimitat número de raons per a justificar el comportament superlumínico.
Opció A: Ignorar la Relativitat Especial
[editar | editar còdic]És la solució més senzilla, i és particularment popular en ciència ficció. Fenomens físics tals com la dilatació temporal, les lents gravitacionals[2] o l'existència d'ones gravitacionals[3] han segut verificats empíricament, de la qual cosa es infiere que l'univers es pot descriure raonablement per mig de la mecànica relativista d'Einstein, i no segons la mecànica newtoniana. No obstant, en l'actualitat carim d'una teoria completament satisfactòria per a descriure tots els fenomens físics, aixina la relativitat general i la mecànica quàntica són dos teories incompatibles, encara que abdós estan ben fonamentades i són molt precises, existixen situacions en que no descriuen la realitat de forma exacta,[4] i eixa és la raó per la qual actualment es busca una "teoria del tot" que generalisarien abdós teories de forma consistent. La relativitat especial sí ha segut integrada de manera consistent en la mecànica quàntica, en la cridada teoria quàntica de camps (que no inclou fenomens gravitacionals o sistemes de referència fortament accelerats). De fet, l'actual teoria quàntica de camps només és aplicable a un univers pla. No obstant, mides precises mostren que l'espai deixa de ser pla al voltant de grans masses gravitatorias.
Opció B: El buit de Casimir
[editar | editar còdic]El buit newtoniano s'assembla al buit quàntic predit per la teoria quàntica de camps. El buit quàntic té una energia associada a ell, cridada energia de buit, i esta pot varíar segons algunes circumstànciescita requerida. Quan disminuïx, la llum pot alcançar un valor superior a c. Dit buit pot ser produït en juntar (fins a separacions en escala atòmica) 2 plaques metàliques perfectament lijadas. Açò es diu el Buit de Casimir, i dels càlculsPlantilla:Quin es infiere que la llum reglotarà c en dit entorn. No obstant, açò no s'ha pogut verificar de forma experimental per les llimitacions tecnològiques actualscita requerida.
Les equacions d'Einstein sobre la relativitat especial supon de manera implícita el concepte d'homogeneïtat. L'espai és igual (homogéneu) en tots costats. En el cas del Buit de Casimir, açò és clarament violat, puix el valor de c dins del buit és distint al del restant de l'univers, la qual cosa altera les equacions de relativitat especialcita requerida. No obstant, en considerar que hi ha dos marcs de referència (el buit és un, el restant de l'univers és l'atre), les equacions de relativitat especial ya no s'apliquen puix ya no es pot supondre que existixca homogeneïtat en l'universcita requerida.
Dit en atres paraules, l'Efecte Casimir dividix l'espai en distints sectors homogéneus, cada u dels quals seguix les regles de la relativitat general a la seua manera.
Si ben lo anterior és, tècnicament parlant, anar més ràpit que la llum només és cert quan es compara en regions de l'espai disociadas del fenomen Casimir. No està clar si el buit de Casimir és estable baix les lleis de mecànica quàntica, i si es pot establir comunicació entre la regió de l'espai baix efectes de Casimir, i atres regions.
Opció C: Rebujar la causalitat
[editar | editar còdic]Una atra aproximació seria acceptar la relativitat especial, pero admetent que alguns mecanismes de la relativitat general, tals com els forats de cuc, permetrien viajar entre 2 punts donats sense recórrer l'espai intermig.
Mentres que açò soluciona la necessitat d'una acceleració infinita, encara carreja el problema de violar la causalitat i generar curves de temps tancades. La causalitat no es necessita en relativitat especial ni generalcita requerida, pero és considerada una propietat bàsica de l'univers, que no pot ser obviada. És per açò que molts Plantilla:Quantscientífics Plantilla:Quí esperen (i desigen) que la gravetat quàntica puga solucionar este clot. Una alternativa és supondre que si el viage en el temps fora possible, mai duria a ocasionar paradoxes. Açò es diu principi de autoconsistencia de Novikov.
Opció D: Rebujar la relativitat absoluta
[editar | editar còdic]Pel fort respal de les troballes empíriques cap a la relativitat especial, qualsevol modificació a esta deu ser molt sotil i difícil de medir. L'intent més conegut és la relativitat doblement especial, que planteja que la llongitut de Planck és la mateixa en qualsevol marc de referència. Este concepte s'associa en el treball de Giovanni Amelino-Camelia i João Magueijo.
Una conseqüència d'esta teoria és tindre una velocitat de la llum variable, a on la velocitat dels fotons canvia d'acort a l'energia, i inclús algunes partícules de massa zero podrien excedir c. Si ben evidència recent Plantilla:Quinposa sérios dubtes sobre esta teoria, alguns científicsPlantilla:Quí encara la consideren viable. No obstant, encara si fora certa, esta teoria seguix sent poc clara sobre si permetria que l'informació excedira c, i de totes formes, semblara no permetre que partícules en massa distinta de zero puguen viajar més ràpit que la llum.
Existixen teories especulatives que diuen que l'inèrcia es produïx per la massa combinada de l'univers (el Principi de Mach, per eixemple), la qual cosa implica que l'univers quet (en oposició al moviment inercial de les demés coses que hi ha en ell) és "preferit" per a portar a terme medicions comunes de les lleis de la naturalea (en atres paraules, que les lleis semblen ser com són perque les medim en el context del marc de referència triat, en este cas, l'univers).
Si açò es confirma, implicaria que la relativitat especial és una aproximació a una teoria més general, pero com per definició, esta confirmació es donaria únicament fora de l'univers observable, és difícil (per posar-ho d'alguna manera) imaginar, i molt més difícil construir experiments que comproven esta hipòtesis.
Opció I: Anar a un lloc a on la relativitat especial no rigga
[editar | editar còdic]Una opció molt popular en películes, jocs, séries i noveles de ciència ficció és supondre l'existència d'algun atre "lloc" (que usualment es denomina hiperespacio), al que es pot accedir des del nostre univers, i en el qual les lleis de la física i relativitat són distintes, poden ser distorsionades, manipulades o inclús no existixen, la qual cosa facilita el transport ràpit entre punts distants del univers sense necessitat d'usar molta energia o impuls per a tal fi.
Per a conseguir este viage, a sovint se supon que en el hiperespacio no afecta la relativitat especial, o que lo que en el nostre univers són 2 llocs molt lluntans, en este atre lloc poden perfectament ser llocs molt pròxims.
Llamentablement, este plantejament encara no ha segut propost de forma séria per cap branca de la ciència, encara que per una atra part tampoc s'ha pogut descartar la seua existència de forma teòricament concloentcita requerida.
Opció F: Anar més ràpit sense accelerar
[editar | editar còdic]A sovint se supon de forma implícita, que per a accelerar alguna cosa més allà de c, primer es deu passar per c (alguna cosa aixina com dir que per a anar a 100km/h, primer cal anar a 99km/h), trobant el problema de necessitar infinita energia. L'energia necessària per a accelerar aplega a formar una asíntota en acostar-se a la velocitat de la llum.
De forma pareguda a l'idea dels forats de cuc, pot existir un método per a canviar de velocitat de forma instantànea (o siga, sense accelerarPlantilla:Qué). Llavors, un objecte anant a més que c només podria necessitar energia comparable a la d'un objecte que va a menos que c. El problema residix en cóm "convéncer" a les partícules (i en ser humà que les "pilote") a moure's més ràpit que la llum sense accelerarPlantilla:Qué.
Opció G: Teixit Espai-Temps
[editar | editar còdic]Contrari a la creència popular, Einstein mai va dir que era impossible excedir la velocitat de la llum, sino que açò va ser inferido de les seues equacions. No obstant, ell no va tindre objeccions acceptant que el teixit espai-temps pot anar més ràpit que la llum.
Es hipotetiza que en ser creat l'univers, el teixit espai-temps viajava més ràpit que la llum. Per això, si poguérem manipular dit teixit, podríem excedir la velocitat de la llum. Miguel Alcubierre en el seu
mètrica teoriza que és possible "combar" l'espai-temps encollint-ho front a un mateixa, i expandint-ho darrere d'un. Desgraciadament, tal combamiento necessitaria l'emissió d'energia negativa (vore energia del buit)cita requerida , que no s'ha descobert o creat encara.
Opció H: Viajar distorsionant el Temps
[editar | editar còdic]Es pot aplegar a parts lluntanes de l'univers sense necessitat d'anar més ràpit que la llumcita requerida. El concepte és simple, si distorsionem el temps pel qual viagem, podem accelerar-ho o disminuir-ho al mateix tempscita requerida.
Eixemple: Una nau espacial viaja de la Galàxia A cap a la Galàxia B que està a 150 anys llum de distància. La nau viaja a la velocitat de la llum. Pero nosatres en observar a la nau fer el recorregut veem que va aplegar en sol 1 any.
Lo que va succeir va ser lo següent, la nau va viajar tot el recorregut accelerant el temps 150 voltes entorn seu, de modo que li prenc realment 150 anys aplegar a la Galàxia B, pero com solament va accelerar el temps en el seu recorregut, per al restant de l'univers va ser com si haguera viajat 150 voltes la velocitat de la llum.
Si ben el viajar accelerant el temps sembla poc útil, resulta extremadament important si dins de la mateixa nau el temps va ser disminuït 150 voltes per a anar concorde al restant de l'univers. En poques paraules, per al pilot i l'univers passe 1 any en aplegar a la Galàxia B, pero per a la nau varen ser 150 anys.
Vore també
[editar | editar còdic]Referències
[editar | editar còdic]- ↑ «Quàntum-tunnelling clave is measured using ultracold atoms» (en en-gb). Physics World. Consultat el 2022-11-03.
- ↑ «[1]». Consultat el 2022-03-07 (en és).
- ↑ «Colaboració científica LIGO - La ciència de el LSC». www.ligo.org. Consultat el 2022-03-07.
- ↑ «atra%20no%20lo%20ser%C3%ADa. Gravitació - Mecànica quàntica i Relativitat General». iac.és. Consultat el 2022-03-07.
Referències
[editar | editar còdic]
- Este artícul conté una traducció derivada de «Superlumínico» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.