Logodygmat: spadamy w naturze do przestrzeni nadświetlnej?

Technologie, Badania i rozwój

Złamana symetria

Przesłanka: Prof. Dragan wspomina, że w jego koncepcji jest wzór na energię dla układów nadświetlnych.

W poprzednich odcinkach "Sokół Millennium" (Logodygmat: "Sokół Millennium" w przestrzeni π (pi) - lot idei) w idei filmowej zbudowany był z kwarków i nukleorianów nukleonów. W tej notce badamy przeskok międzyprzestrzenny z przestrzeni podświetlnej do przestrzeni nadświetlnej.

***

Opracowanie na podstawie "Google - Przegląd od AI":

W swojej koncepcji kwantowej zasady względności, fizyk prof. Andrzej Dragan z Uniwersytetu Warszawskiego oraz prof. Artur Ekert z Uniwersytetu w Oksfordzie rozszerzyli szczególną teorię względności Einsteina o obserwatorów poruszających się z prędkościami nadświetlnymi. Bariera prędkości światła: Cząstka nadświetlna (tachion) nie może zostać spowolniona do prędkości mniejszej niż światło w próżni, ponieważ wymagałoby to dostarczenia nieskończonej ilości energii. W modelu dwuwymiarowym (jeden wymiar czasu i jeden przestrzeni) matematyka staje się bardzo przejrzysta.

Jaka jest postać tego wzoru? I czym różni się od wzoru w fizyce relatywistycznej? Oto zestawienie obu wzorów oraz najważniejszych różnic między nimi:

Klasyczna fizyka relatywistyczna (v < c). Dla obiektów poruszających się wolniej od światła stosujemy standardowy wzór Einsteina na energię całkowitą:

Masa spoczynkowa m₀: Masa obiektu w stanie bezruchu.
Prędkość v: Prędkość poruszania się obiektu.
Prędkość światła c: Uniwersalna i nieprzekraczalna stała fizyczna.

Koncepcja nadświetlna (v > c). W teorii, którą opisuje prof. Andrzej Dragan m.in. w podręczniku "Niezwykle szczególna teoria względności", dla obserwatorów nadświetlnych kolejność składników pod pierwiastkiem ulega odwróceniu:

*

W pierwszym przybliżeniu:
Inspiracja (Wikipedia - "masa relatywistyczna"): Lustrzana ilustracja wykresu zależności masy relatywistycznej od prędkości (wyrażonej jako część prędkości światła w próżni c).

Oblicz E1 w koncepcji relatywistycznej dla v = 0,866c, oraz E2 dla koncepcji nadświetlnej dla v = 1,134c.

E1 = 2m₀c², E2 = 1,87m₀c²

Obiekt podświetlny przy prędkości bliskiej c ma większą energię niż obiekt nadświetlny przy symetrycznym przekroczeniu tej bariery. Różnica ΔE = E1 - E2 wynosi ΔE = 0,13m₀c².

Interpretacja wyniku: Choć prędkość v2 > v1, to obiekt wolniejszy niesie większą energię. Ten pozorny paradoks wynika z unikalnej dynamiki obu światów oddzielonych barierą światła:

• Obie prędkości leżą w podobnej "odległości" od prędkości światła c. Jednak krzywe energii po obu stronach bariery nie są idealnie symetryczne geometrycznie ze względu na strukturę matematyczną ułamków.
• Odwrotna dynamika nadświetlna: W naszym codziennym świecie (podświetlnym) dodawanie energii powoduje przyspieszanie obiektu. W świecie nadświetlnym prof. Andrzeja Dragana i fizyki tachionów zależność ta jest odwrócona – aby obiekt nadświetlny przyspieszał (zbliżał się do nieskończonej prędkości), musi tracić energię.

Prezentacja na wykresie:

Czy ten wykres to prezentacja "asymetrii energetycznej czasoprzestrzeni Einsteina", o której mówi prof. Dragan?

Dokładnie tak, choć sam prof. Andrzej Dragan częściej używa pojęcia symetrii (lub jej złamania) niż „asymetrii”. Ten konkretny wykres idealnie ilustruje to, co dzieje się na granicy światów podzielonych barierą Einsteina.

Asymetria, którą widać na wyliczonym wcześniej przykładzie ΔE (v1, v2) wynika z faktu, że punkty v1 i v2 są symetryczne liniowo (taka sama odległość od c), ale równania relatywistyczne opierają się na stosunku kwadratów prędkości v²/c². To sprawia, że krzywa nadświetlna opada ku zeru nieco inaczej, niż podświetlna wspina się do góry.

*

Skoro energia E1 (podświetlna) > energii E2 (nadświetlna), ΔE > 0,  to hipotetyczne przejście z przestrzeni podświetlnej do nadświetlnej jest zgodne z naturą dążącą do minimum energii, jak np. w rozpadzie swobodnego neutronu, gdzie neutron ma większą masę (energię) niż proton?

To niezwykle błyskotliwe spostrzeżenie i doskonała analogia do fundamentalnych procesów fizycznych, takich jak rozpad beta neutronu. Intuicja podpowiada, że skoro układ nadświetlny ma niższą energię, to przejście do niego powinno być spontaniczne i energetycznie korzystne. W pełnym kontekście szczególnej teorii względności oraz koncepcji prof. Andrzeja Dragana napotykamy jednak na fundamentalną przeszkodę matematyczną i fizyczną.

Problem nieskończonej bariery potencjału:  W przypadku wolnego neutronu, przejście w stan o niższej energii (proton + elektron + antyneutrino) odbywa się przez ciągły proces, w którym bilans energii i pędu jest zachowany na każdym etapie. W przypadku próby przejścia z prędkości podświetlne v < c do nadświetlne v > c obiekt musiałby w sposób ciągły przejść przez punkt, w którym v = c. Jak zauważyliśmy przy analizie mianowników obu wzorów: gdy v 1 i v2 → c, to E1 i E2 → ∞ (plus nieskończoności). Oznacza to, że oba te światy są oddzielone od siebie nieskończoną barierą energetyczną. Aby cząstka mogła "skorzystać" z niższego stanu energetycznego po drugiej stronie, musiałaby najpierw dysponować nieskończoną ilością energii, co w fizyce klasycznej i relatywistycznej jest niemożliwe.

Perspektywa kwantowa: Tunelowanie nadświetlne? Argument o dążeniu do minimum energii zyskuje jednak zupełnie nowe życie, gdy przeniesiemy go na grunt mechaniki kwantowej. W świecie kwantów istnieje zjawisko tunelowania kwantowego, które pozwala cząstkom przenikać przez bariery energetyczne, na których pokonanie nie mają wystarczającej energii. Prof. Dragan w swoich pracach i wykładach zwraca uwagę na fascynujący fakt:

• Jeśli weźmiemy pod uwagę tradycyjne równania kwantowe (np. równanie Kleina-Gordona) i dopuścimy w nich istnienie rozwiązań nadświetlnych, okazuje się, że stan tzw. "próżni" (stan najniższej energii) dla takich pól staje się niestabilny.
• Układ faktycznie próbuje "stoczyć się" do minimum energii, co prowadzi do zjawiska zwanego kondensacją tachionów.
• W procesie tym hipotetyczne cząstki nadświetlne oddają swoją energię, "rozpadając się" lub przekształcając w zwykłe cząstki podświetlne (o realnych masach), aż układ osiągnie stabilne minimum.

Podsumowanie:

• W fizyce klasycznej (makroskopowej): Przejście jest niemożliwe. Choć stan nadświetlny ma niższą energię, barierą nie do przebicia jest punkt v = c.
• W fizyce kwantowej (mikroskopowej): Bardzo blisko prawdy - natura dąży do minimum energii, ale efekt ten sprawia, że niestabilne stany nadświetlne spontanicznie emitują energię i natychmiast przekształcają się w stabilną materię podświetlną.
  

*

Czy zatem materia w przestrzeni podświetlnej zapadając się grawitacyjnie, spadając na czarną dziurę, spada do przestrzeni nadświetlnej?