Thế giới của chúng ta sẽ được cảm nhận như thế nào bởi những người quan sát chuyển động nhanh hơn ánh sáng trong chân không? Theo các nhà lý thuyết từ các trường đại học Warsaw và Oxford, quan điểm như vậy sẽ khác với những gì chúng ta gặp hàng ngày, với sự hiện diện của không chỉ các hiện tượng tự phát mà còn cả các hạt di chuyển đồng thời trên nhiều con đường.

Hơn nữa, chính khái niệm về thời gian sẽ bị biến đổi hoàn toàn — một thế giới siêu sáng sẽ phải được đặc trưng bằng ba chiều thời gian và một chiều không gian và nó sẽ phải được mô tả bằng ngôn ngữ quen thuộc của lý thuyết trường. Nó chỉ ra rằng sự hiện diện của những người quan sát siêu sáng như vậy không dẫn đến bất cứ điều gì mâu thuẫn về mặt logic, hơn nữa, rất có thể các vật thể siêu sáng thực sự tồn tại.

“Vào đầu thế kỷ 20, Albert Einstein đã định nghĩa lại hoàn toàn cách chúng ta cảm nhận thời gian và không gian. Không gian ba chiều đã đạt được chiều thứ tư - thời gian, và các khái niệm về thời gian và không gian, cho đến nay vẫn tách biệt, bắt đầu được coi là một tổng thể. Trong thuyết tương đối hẹp do Albert Einstein xây dựng năm 1905, thời gian và không gian chỉ khác nhau về dấu trong một số phương trình,” giáo sư Andrzej Dragan, nhà vật lý thuộc Khoa Vật lý của Đại học Warsaw và Trung tâm Công nghệ Lượng tử của Đại học Warsaw giải thích. Đại học Quốc gia Singapore .

Einstein đặt thuyết tương đối đặc biệt của mình dựa trên hai giả định – nguyên lý tương đối của Galileo và tính không đổi của tốc độ ánh sáng. Như Andrzej Dragan lập luận, nguyên tắc đầu tiên là rất quan trọng, nguyên tắc này giả định rằng trong mọi hệ thống quán tính, các định luật vật lý đều giống nhau và tất cả những người quan sát quán tính đều bình đẳng.

Thông thường, nguyên tắc này áp dụng cho những người quan sát đang chuyển động tương đối với nhau ở tốc độ nhỏ hơn tốc độ ánh sáng (c). Tuy nhiên, không có lý do cơ bản nào giải thích tại sao những người quan sát chuyển động liên quan đến các hệ vật lý được mô tả với tốc độ lớn hơn tốc độ ánh sáng lại không phải tuân theo nó, Dragan lập luận.

Điều gì xảy ra khi chúng ta giả định – ít nhất là về mặt lý thuyết – rằng thế giới có thể quan sát được từ các hệ quy chiếu siêu sáng? Có khả năng điều này sẽ cho phép kết hợp các nguyên lý cơ bản của cơ học lượng tử vào thuyết tương đối hẹp. Giả thuyết mang tính cách mạng này của Giáo sư Andrzej Dragan và Giáo sư Artur Ekert từ Đại học Oxford đã được trình bày lần đầu tiên trong bài báo “Nguyên lý lượng tử của thuyết tương đối” đăng hai năm trước trên Tạp chí Vật lý Mới .

Ở đó, họ xem xét trường hợp đơn giản hóa của cả hai họ người quan sát trong một không-thời gian bao gồm hai chiều: một chiều không gian và một chiều thời gian. Trong ấn phẩm mới nhất của họ “Thuyết tương đối của các nhà quan sát siêu sáng trong không thời gian 1 + 3”, một nhóm gồm 5 nhà vật lý đã tiến thêm một bước – trình bày các kết luận về không thời gian bốn chiều đầy đủ. Các tác giả bắt đầu từ khái niệm không-thời gian tương ứng với thực tại vật chất của chúng ta: với ba chiều không gian và một chiều thời gian.

Tuy nhiên, từ quan điểm của người quan sát siêu sáng, chỉ có một chiều của thế giới này giữ lại đặc tính không gian, chiều mà các hạt có thể di chuyển dọc theo đó.

Giáo sư Andrzej Dragan giải thích: “Ba chiều còn lại là chiều thời gian.

“Từ quan điểm của một người quan sát như vậy, hạt “già đi” một cách độc lập trong mỗi ba lần. Nhưng từ quan điểm của chúng tôi – những người ăn bánh mì được chiếu sáng – nó trông giống như một chuyển động đồng thời theo mọi hướng của không gian, tức là sự lan truyền của sóng cầu cơ học lượng tử liên kết với một hạt,” Giáo sư Krzysztof Turzyński, đồng tác giả của bài báo, nhận xét.

Theo giải thích của Giáo sư Andrzej Dragan, nó phù hợp với nguyên lý của Huygens đã được hình thành từ thế kỷ 18, theo đó mọi điểm mà một sóng đạt tới sẽ trở thành nguồn của một sóng hình cầu mới. Nguyên tắc này ban đầu chỉ áp dụng cho sóng ánh sáng, nhưng cơ học lượng tử đã mở rộng nguyên tắc này cho tất cả các dạng vật chất khác.

Như các tác giả của ấn phẩm đã chứng minh, việc đưa các quan sát viên siêu sáng vào mô tả đòi hỏi phải tạo ra một định nghĩa mới về vận tốc và động học. – Định nghĩa mới này bảo toàn định đề của Einstein về sự không đổi của tốc độ ánh sáng trong chân không ngay cả đối với những người quan sát siêu sáng – các tác giả của bài báo chứng minh. “Do đó, thuyết tương đối đặc biệt mở rộng của chúng tôi dường như không phải là một ý tưởng đặc biệt ngông cuồng,” Dragan nói thêm.

Làm thế nào để mô tả về thế giới mà chúng tôi giới thiệu các nhà quan sát siêu sáng thay đổi? Sau khi tính đến các giải pháp siêu sáng, thế giới trở nên không xác định, các hạt – thay vì từng hạt một – bắt đầu di chuyển dọc theo nhiều quỹ đạo cùng một lúc, theo nguyên lý chồng chất lượng tử.