fengzhi2008 发表于 2012-10-15 18:26:21

狭义相对论数学变换导出惊人超光速旅行方程


人类能否发现超光速旅行终极奥秘呢?这将使得恒星际的旅行变得不再漫长据国外媒体报道,人类能否进行超光速旅行呢?研究人员发现根据爱因斯坦的时空理论,没有任务物体可以运动得比光速还快,但我们只需要改变规则就能实现超光速旅行。应用数学家将爱因斯坦的狭义相对论进行了扩展,使之可以在光速的定义之外正常解释。在此之前,爱因斯坦的著名时空理论并不允许物体的移动速度比光还快,这位来自澳大利亚阿德莱德大学的研究人员创建了新的公式来描述超光速旅行。爱因斯坦的狭义相对论解释了相对于观察者参考系中运动和速度之间的关系。
此外,相对论还推出时间膨胀的效应,表明如果速度越接近光速,那么时间膨胀的效应就越明显,也就是说相对于超光速旅行者而言,其自身的时钟变慢了。如果两个观察者相对速度接近光速的话,那么狭义相对论可能会出现不自洽。根据著名的质能方程E = mc²,如果一个物体的运动速度趋向于逼近光速,那么其质量也将无限增大,因此也需要一个无穷大的能量使得物体的运动速度达到光速。
来自同一大学数学科学学院的的教授吉姆·希尔(Jim Hill)和巴里·考克斯(Barry Cox)博士发展了一种新的方法来扩展爱因斯坦的理论,使得可能将其应用范围扩大至超光速限制之外。吉姆·希尔教授认为目前存在许多能进行超光速旅行的构想,但是并没有潜在的证据显示这种途径是否可行。就在去年,位于瑞士边境线上的欧洲核子研究中心对撞机实验结果发现中微子的速度或比光速还快。
基于这点,我们开始思考如何从数学和物理的角度处理这个问题,目前我们已经成功地扩展了狭义相对论的应用范围,可以将该理论适用在超光速的解释上。我们的方法是爱因斯坦相对论在自然和逻辑上的扩展,并不需要虚数或者更复杂的物理公式。实现了将狭义相对论公式定义在相对速度无限的范围内,即在此区间内物体的相对运动速度可以不受光速限制,也就是说该理论可以用于描述物体的相对运动速度超过光速时所发生的事件。
然而,不论是爱因斯坦的方程组还是新的扩展理论都不能用于描述物体本身运动速度超过光速时的情况。巴里·考克斯博士认为我们是数学家,而不是物理学家,因此我们已经从理论数学的角度来处理这个问题。然而,证明物体相对运动速度可以超过光速,那将是彻底的改变。在我们的论文中并不是尝试和解释如何做到比光速还快的运动途径,只是从变换运动方程角度入手来达到超光速的目的。他们的突破性研究已经刊登在英国皇家学会Proceedings A 会志(涵盖数学、物理学和工程学)上。
除了对物体相对运动速度在方程层面上或将允许超光速旅行的研究,来自德国波恩大学的研究小组也提出了一种测试理论,或将证明我们已知的宇宙是否是一个虚拟的由能量晶格所组成的“现实仿真”。波恩大学物理学家西拉·比恩(Silas Beane)和他的同事们认为无论多么复杂的模型都会有限制性因素存在,任何一个宇宙模型都必须有其限制因素,然而,我们生存的宇宙是否是真实的呢?
物理学家们认为有一种方法可以确定,我们要做的是找出建立宇宙模型的限制性条件。许多研究人员试图在难以置信的尺度上来研究模拟宇宙。计算机模拟技术已经可以再现量子色动力学,该理论描述了夸克胶子间强相互作用的理论,夸克和胶子的结合形成质子和中子,进而形成原子核。通过模拟该尺度的物理过程或多或少等价于对宇宙本身运作机制的模拟。
但即便是如此微小的量子世界,所面临的数学问题也是相当困难,尽管使用世界上最强大的超级计算机,物理学家们还只能模拟毫微微尺度(10负15次方米)上的问题,并且这种模拟的主要问题是需在离散的三维晶格上叠加时间轴。这意味着如果宇宙是虚拟仿真的,在晶格框架下或将阻断宇宙高能粒子频谱,并受到GZK极限的制约。

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