Новая физическая теория объясняет, почему путешествия во времени невозможны
Скользя в космосе, свет каждую секунду преодолевает 299 792 458 метров. Все меняется, когда эта волна электромагнетизма вынуждена преодолевать другие электромагнитные поля. Тогда скорость света может замедлиться. Мы видим это явление в преломлении света при его прохождении через стакан воды или даже в ослепительном разделении волн в радуге. Хотя физики могут описать эту задержку, используя уравнения света и электромагнетизма XIX века, еще предстоит адекватно отразить изменение скорости света в различных средах в контексте физических волн.
Три физика из Университета Тампере (Финляндия) предложили потенциальное решение этой проблемы и пересмотрели некоторые довольно фундаментальные принципы движения световой волны во времени и одном измерении пространства.
«Единственное предположение, которое мне требовалось, заключалось в том, что скорость волны постоянна. Тогда я подумал: а что, если она не всегда постоянна? Это оказался действительно хороший вопрос», — говорит первый автор исследования Матиас Койвурова.
Свет ведет себя одновременно как волна и как частица. В новых расчетах авторы предположили, что эта волна может менять свою скорость, а скорость света как частицы останется неизменной.
Отправьте космический корабль в глубины космоса на высокой скорости, и его пассажиры будут ощущать время и расстояние иначе, чем наблюдатели издалека. Этот контраст возникает благодаря теории относительности, которая снова и снова успешно проверялась на всех масштабах.
При сопоставлении ускоряющейся волны с постоянной скоростью света эффекты нового решения стандартного волнового уравнения выглядели точно так же, как те, что предлагаются теорией относительности. Это имеет глубокие последствия для дебатов о том, увеличивается или уменьшается импульс световой волны при переходе в новую среду.
«Мы показали, что с точки зрения волны с ее импульсом ничего не происходит. Другими словами, импульс волны сохраняется», — говорит Койвурова.
Независимо от того, что представляет собой волна, будь то электромагнитное поле, рябь на пруду или вибрация струны, в уравнении необходимо учитывать меры относительности и сохранения импульса, когда они набирают скорость.
Будь то бесстрашные космические путешественники, несущиеся к Альфе Центавра, или их скорбящая семья, медленно стареющая на Земле, часы тех и других отсчитывают их собственное время. Эти два времени могут не совпадать, но каждое из них надежно течет вперед внутри своей собственной структуры.
Любая физика, управляемая волнами, должна иметь строгое временнОе направление: волну не повернуть назад. Если это так, то наше коллективное путешествие по Вселенной — это действительно улица с односторонним движением. Научная статья с описанием исследования вышла в журнале Optica.
