Vũ trụ trông như thế nào khi phá vỡ tốc độ ánh sáng?
Mới đây, các nhà nghiên cứu từ Ba Lan và Singapore đã đưa ra một hệ thống lý thuyết ánh sáng mới không mâu thuẫn với thuyết tương đối hẹp của Einstein.
Không gì có thể đi nhanh hơn ánh sáng. Đó là một quy tắc vật lý trong thuyết tương đối hẹp của Einstein. Một cái gì đó diễn ra càng nhanh, viễn cảnh bị đóng băng thời gian càng gần với sự bế tắc.
Đi nhanh hơn, bạn sẽ gặp các vấn đề với việc đảo ngược thời gian, làm rối tung các khái niệm về quan hệ nhân quả.
Nhưng các nhà nghiên cứu từ Đại học Warsaw (Ba Lan) và Đại học Quốc gia Singapore hiện đã vượt qua ranh giới của thuyết tương đối để đưa ra hệ thống không mâu thuẫn với lý thuyết vật lý hiện tại, thậm chí có thể mở đường cho những lý thuyết mới, theo Sciencealert.
Nghiên cứu mới đặt ra ý tưởng trái với lý thuyết ba chiều không gian và một chiều thời gian mà chúng ta đều quen thuộc. (Ảnh: Sciencealert).
Nghiên cứu mới
Theo đó, ý tưởng được đưa ra là một “phần mở rộng thuyết tương đối hẹp” kết hợp ba chiều thời gian với một chiều không gian duy nhất (“1+3 không-thời gian”). Điều này trái với lý thuyết ba chiều không gian và một chiều thời gian mà chúng ta đều quen thuộc.
Thay vì tạo ra bất kỳ mâu thuẫn logic lớn nào, nghiên cứu mới bổ sung thêm bằng chứng, chứng minh ý tưởng rằng các vật thể có thể di chuyển nhanh hơn ánh sáng mà không vi phạm hoàn toàn các định luật vật lý hiện có.
“Không lý do cơ bản nào giải thích việc những người quan sát chuyển động liên quan đến các hệ vật lý (được mô tả với vận tốc lớn hơn tốc độ ánh sáng) lại không bị ảnh hưởng bởi nó”, nhà vật lý Andrei Dragan, Đại học Warsaw ở Ba Lan, nói.
Nghiên cứu mới này dựa trên công trình nghiên cứu trước đây của một số nhà nghiên cứu cho rằng quan điểm siêu sáng có thể giúp liên kết cơ học lượng tử với cơ học của thuyết tương đối hẹp - 2 nhánh vật lý không thể dung hòa thành một lý thuyết bao quát, mô tả lực hấp dẫn giống như cách chúng ta giải thích các lực khác.
Các hạt không còn có thể được mô hình hóa thành các vật thể dạng điểm trong khuôn khổ này - giống như cách chúng ta có thể làm trong viễn cảnh 3D của vũ trụ thông thường (ngoài thời gian).
Thay vào đó, để hiểu những gì người quan sát có thể nhìn thấy và cách một hạt siêu sáng có thể hoạt động, các nhà nghiên cứu chuyển sang các loại lý thuyết trường làm nền tảng cho vật lý lượng tử.
Dựa trên mô hình mới này, các vật thể siêu sáng sẽ trông giống một hạt đang giãn nở như bong bóng trong không gian - tương tự một làn sóng trong trường. Mặt khác, đối tượng tốc độ cao sẽ trải qua một số mốc thời gian khác nhau.
Dù vậy, tốc độ ánh sáng trong chân không sẽ không đổi ngay cả đối với những người quan sát đi nhanh hơn nó, điều này bảo toàn một trong những nguyên tắc cơ bản của Einstein - một nguyên tắc trước đây chỉ được nghĩ đến liên quan đến những người quan sát đi chậm hơn tốc độ ánh sáng
“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. Vì vậy, thuyết tương đối đặc biệt mở rộng của chúng tôi dường như không phải là một ý tưởng xa vời”, nhà vật lý Andrei Dragan nói.
Nghiên cứu mới trả lời nhiều câu hỏi, nhưng cũng đặt ra câu hỏi mới. (Ảnh: Independent).
Nhiều câu hỏi được đặt ra
Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu thừa nhận rằng việc chuyển sang mô hình không - thời gian 1+3 sẽ đặt ra một số câu hỏi mới, đồng thời trả lời những câu hỏi khác. Họ gợi ý cần phải mở rộng thuyết tương đối hẹp để kết hợp các hệ quy chiếu nhanh hơn ánh sáng.
Điều này có thể bao gồm việc vay mượn từ lý thuyết trường lượng tử, sau đó kết hợp các khái niệm từ thuyết tương đối hẹp, cơ học lượng tử và lý thuyết trường cổ điển (nhằm mục đích dự đoán cách các trường vật lý tương tác với nhau).
Nếu các nhà vật lý đúng, tất cả hạt của vũ trụ sẽ có những tính chất khác thường trong thuyết tương đối hẹp mở rộng.
Một trong những câu hỏi mà nghiên cứu đặt ra là liệu chúng ta có thể quan sát hành vi mở rộng này hay không. Nhưng việc trả lời sẽ mất rất nhiều thời gian và cần nhiều nhà khoa học hơn.
“Việc phát hiện ra một hạt cơ bản mới bằng thực nghiệm đơn thuần là khả thi đối với một nhóm nghiên cứu lớn sử dụng các kỹ thuật thí nghiệm mới nhất. Thành tựu này xứng đáng với giải thưởng Nobel. Tuy nhiên, chúng tôi hy vọng sẽ áp dụng kết quả của mình để hiểu rõ hơn về hiện tượng phá vỡ đối xứng tự phát, liên quan đến khối lượng của hạt Higgs và các hạt trong mô hình chuẩn, nhất là trong vũ trụ sơ khai”, nhà vật lý Krzysztof Turzyński, Đại học Warsaw (Ba Lan), nói.
NASA phát hiện hành tinh có sự sống như trái đất
Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) ngày 5/12 thông báo rằng chương trình không gian Kepler đã khẳng định một hành tinh nằm trong vùng "có thể có sự sống".
Xem mưa sao băng đẹp nhất năm vào sáng 14/12
Trận mưa sao băng đẹp nhất trong năm Geminids (Song Tử) sẽ có thời điểm cực đại vào ngày 13 và 14/12 và đây sẽ là thời điểm lý tưởng nhất để người yêu thiên văn Việt Nam quan sát.
Chiều nay, Trái đất đi đến điểm viễn nhật, "bỏ rơi" sao mẹ
Các tính toán cho thấy thời điểm chính xác mà Trái đất đi vào điểm viễn nhật là 7 giờ sáng theo giờ GMT, tương ứng với 14 giờ chiều 4-7 theo giờ Việt Nam.
Hướng dẫn chụp ảnh hiện tượng mưa sao băng
Khác với các hiện tượng thiên văn khác như Nhật thực, Nguyệt thực hay sao chổi - Mưa sao băng là một hiện tượng xảy ra với tần suất khá nhiều và dễ gây hứng thú cho những người chưa từng được quan sát.
Vì sao thiên hà của chúng ta có tên gọi Milky Way?
Chúng ta có rất nhiều tên gọi không chính thức cho các cảnh quan vũ trụ. Thỉnh thoảng chúng được đặt tên theo hình dạng mà ta nhìn thấy, ví dụ Tinh vân Đầu Ngựa.
Mất bao lâu để đến được hệ sao khác ngoài Hệ Mặt trời?
Một nhóm các nhà vật lý quyết định ước tính xem chúng ta mất bao nhiêu thời gian để đến được các hệ sao khác trong Dải Ngân hà bằng các tàu vũ trụ hiện có.
