Le monde plus vite que la lumière.. la recherche d'une vitesse qui transcende le temps et l'espace
Peut-être qu'au cours des 100 dernières années, aucun homme au monde n'a acquis une renommée et un élan médiatique comme Albert Einstein, le propriétaire de la coiffure en désordre et de la vieille pipe à fumer, et personne ne savait si les plus grandes découvertes de la science moderne étaient dirigées vers lui. ou s'il était celui qui le cherchait, réalisé ou non.
C'est le soleil d'été de 1902 qui jetait ses chauds rayons sur les rues suisses de Berne ; La place que ce jeune scientifique rêvait et aspirait à travailler en tant qu'expert technique à l'Office fédéral de la propriété intellectuelle, qui s'appelle en argot "l'Office des brevets".
En 1905, Einstein a obtenu un doctorat de l'Université de Zurich, coïncidant avec l'obtention de la nationalité suisse, mais ce n'était pas le plus grand qu'il ait connu cette année-là, que les historiens appellent l'année du miracle (Annus Mirabilis).
Einstein n'aurait pas fait passer ces recherches scientifiques sans examen minutieux.Le fruit de ses connaissances approfondies et approfondies a été la publication de 5 articles de recherche, dont le plus célèbre était sa célèbre théorie de la "relativité restreinte" qui a changé notre vision de l'univers pour toujours.
L'équation la plus célèbre formulée par Einstein dans sa théorie de la relativité restreinte, qui stipule que le produit de la masse multiplié par le carré de la vitesse de la lumière est égal à son énergie, connue sous le nom de principe d'équivalence masse-énergie ; Le coefficient de la vitesse de la lumière représente la pierre angulaire de la loi, en supposant que l'univers a une vitesse maximale, qui est la vitesse de la lumière, et tout dépassement de cette vitesse conduira à l'effondrement de l'univers sur lui-même, ou dans d'autres mots l'effondrement de ces lois qui décrivent le mécanisme du travail de l'univers.
Estimation quantique.. le premier calcul de la vitesse de la lumière
Einstein n'a pas été le premier homme à calculer la vitesse de la lumière, il a été précédé par des décennies de tentatives diverses par divers scientifiques, dont le premier était l'astronome danois "Ole Römer" au 17ème siècle, qui travaillait à l'Observatoire astronomique de Paris. tout en travaillant pour collecter des observations sur Io, la quatrième plus grande lune.Big Jupiter. Romer a remarqué que lorsque la Terre est à son point le plus proche de Jupiter, une éclipse de Io se produit environ 11 minutes plus tôt que prévu sur la base de la période orbitale moyenne sur de nombreuses années d'observation, et au point le plus éloigné de Jupiter - c'est-à-dire après 6 mois et demi - une éclipse se produit Une autre pour la même lune, mais elle se produit 11 minutes plus tard que prévu.
Bien sûr, il n'était pas du tout évident de connaître la raison de l'apparition de ce décalage horaire, étant donné que les règles newtoniennes classiques interdisaient de traiter la lumière comme autre chose qu'instantanée. La vieille croyance était que la lumière était trop rapide pour être mesurée. , ou que sa vitesse était infinie et qu'elle ne peut être abandonnée sous aucune méthodologie de mesure.
En observant le mouvement d'une des lunes de Jupiter, Romer a remarqué que sa période de rotation varie tous les six mois, ce qui l'a amené à estimer la vitesse de la lumière.
Il a peut-être fallu un certain temps pour surmonter ces postulats, mais l'expérience de Romer a ouvert une porte à la question : pourquoi ce décalage horaire s'est-il produit entre les dates des deux éclipses lorsque la position de la Terre avec Jupiter a changé ? La réponse, bien sûr, est : parce que la lumière a une vitesse finie et qu'il faut du temps pour parcourir une distance entre deux points quelconques.
Et si la vitesse de la lumière a effectivement une limite, quelle est cette limite ? Cela a incité le mathématicien néerlandais "Christian Huygens" à étudier la question dans le cadre de ses calculs astronomiques.Ces calculs ont abouti à une vitesse de 210 000 kilomètres par seconde, soit 30% de moins que la vraie vitesse de la lumière. La raison du mauvais résultat était la dépendance de Huygens à des nombres d'observation inexacts pour le moment de l'éclipse, ainsi que sa connaissance inexacte des dimensions des orbites des planètes, mais c'était la première réponse qui donne une estimation quantitative de la vitesse de lumière.1
Théorie électromagnétique.. Quatre lois de la relation entre l'électricité et les aimants
Avec le développement des instruments de mesure au cours des décennies suivantes, la précision a augmenté et les résultats se sont approchés du nombre correct pour la vitesse de la lumière, mais le moment décisif n'est venu qu'entre les mains du mathématicien écossais "James Maxwell" au milieu du 19e siècle. , il a créé la théorie de l'électromagnétisme et formulé ses fameuses quatre lois pour expliquer la relation entre les deux forces Électricité et magnétisme.
Maxwell a découvert qu'un changement dans le champ électrique créerait un champ magnétique, et vice versa. Cela signifie que les ondes électriques sont capables de produire des ondes magnétiques, qui à leur tour produisent des ondes électriques pour produire à nouveau des ondes magnétiques, et la boucle continue ainsi.
Physiquement, les deux types d'ondes peuvent être représentés comme perpendiculaires l'un à l'autre, de sorte que l'angle entre le trajet de l'onde électrique et le trajet de l'onde magnétique est de 90 degrés, et de cette façon ces ondes peuvent se déplacer et se déplacer dans l'espace et partout.
L'espace-temps, le tissu de l'univers qui se courbe davantage autour des objets les plus
massifs, qui est un autre concept de gravité
Lorsque Maxwell a voulu calculer la vitesse de ces ondes électromagnétiques combinées, il a découvert que les chiffres étaient très similaires à ceux que les scientifiques avaient trouvés avant lui lors du calcul de la vitesse de la lumière. Et cela semblait plus excitant maintenant, alors il a conclu que la lumière pourrait être dans son essence uniquement des ondes électromagnétiques.2
Quand Einstein a été introduit plus tard au début du XXe siècle, il n'était pas du tout concerné par la vitesse de la lumière, mais était plutôt impliqué dans la représentation de l'univers dans un cadre physique plus cohérent que dans la physique classique. Einstein a réalisé la véritable relation entre le temps et l'espace, qui représentent le tissu cosmique, les définissant avec un terme combiné avec "l'espace-temps", et ici un problème est apparu à l'horizon !
Nous avons toujours réalisé que le temps est différent de l'espace dans son origine mathématique, car l'espace est une unité de mesure en mètres ou en pieds, tandis que le temps est sa deuxième unité de mesure, et ces deux unités sont complètement différentes l'une de l'autre. Il lui fallait donc maintenant trouver un lien et une relation pour traduire le mouvement entre l'espace et le temps, autrement dit ; A quoi correspond un mètre d'espace dans le temps, et quel est le « taux de transformation » nécessaire entre eux ?
C'est ce qui l'a poussé à chercher dans les anciennes équations cette étrange équation, et il n'est pas resté longtemps jusqu'à ce qu'il trouve ce qu'il voulait après avoir appliqué sa relativité restreinte aux équations de Maxwell, et il a trouvé que cette équation est égale à la vitesse de la lumière dans un vide complètement, soit 300 000 kilomètres par seconde. Ici, il devint clair pour lui que l'image finie du tissu cosmique est liée par une quantité égale à la vitesse de la lumière, et rien ne peut dépasser cette quantité avec sa vitesse.
La barrière de vitesse maximale... Faut-il y croire ?
Son état est comme le cas de ceux qui ont glorifié avant lui, les yeux l'attendent pour tout dérapage et erreur, et cette situation s'est poursuivie d'hier à aujourd'hui, sachant que tous ceux qui ont connu Einstein se sont rendus compte que l'homme est difficile à atteindre, et ses anciennes victoires renouvelées étonnent encore la communauté scientifique à ce moment, mais cela n'empêche pas certains de reconsidérer certaines questions critiques, dont la première est la limite de la vitesse maximale de l'univers.
En fait, Einstein n'était pas intéressé à connaître l'importance de la vitesse de la lumière pour lui-même, et il n'était pas concerné par cela en premier lieu, mais la coïncidence des nombres résultant des calculs est ce qui l'a amené à dire que la La valeur du "taux de transformation" - que nous avons mentionné plus tôt - est égale à la valeur de la vitesse de la lumière, et donc c'est Rien ne peut bouger et se déplacer au-delà de cette vitesse et de cette valeur.
Le tunnel de vers, une hypothèse avancée par les cosmologistes pour voyager dans le temps plus vite que la lumière
Les scientifiques indiquent que la lumière est capable d'atteindre cette valeur car elle est constituée de particules élémentaires sans masse appelées photons, et tout autre corps ou particule avec une masse lui est impossible d'atteindre cette vitesse, et dans les meilleures possibilités, elle ne peut qu'être approchée.
Il peut s'agir simplement de calculs qui concordent avec des données qui étaient auparavant supposées sur la base de certains faits, mais si les données changent, les résultats changeront-ils ? Alors certains demandent. Par conséquent, ce qui empêche la preuve ou la négation de la prédiction des théories d'Einstein est l'expérience théorique ou pratique. Nous passons ici en revue les propositions « théoriques » les plus importantes à cet égard au cours des dernières décennies.
"Warp Engine"... la voie des vaisseaux spatiaux
Dans un article de recherche présenté par le physicien mexicain "Miguel Alcubierre" en 1994 intitulé "Warp Engine.. Ultra-fast Travel within General Relativity", dans lequel il proposait une méthodologie différente du schéma traditionnel de déplacement et de navigation dans l'espace lointain à haute vitesses, sans violer aucune des règles physiques de l'univers. Dans son introduction, Alcubierre dit : « Il est bien connu que dans le cadre de la relativité générale, il est possible de déformer le tissu de l'espace-temps de manière à permettre un vaisseau spatial pour voyager très vite.
Cette distorsion est causée par une onde qui crée une contraction dans l'espace devant lui et se dilate derrière lui, puis le vaisseau spatial entrera à l'intérieur de cette onde, connue sous le nom de bulle de distorsion, et cette bulle explosera à grande vitesse sans le vaisseau spatial devant se déplacer.
Cette bulle d'espace-temps peut voyager dans l'espace à des vitesses dépassant de loin la vitesse de la lumière, et le voyage du vaisseau spatial y sera implicite.
Alcubierre compare ce processus à l'ère post-cosmique et au processus de son expansion, car l'univers se dilate à des vitesses supérieures à la vitesse de la lumière. S'il y avait deux observateurs dans un espace au sein de cette expansion, il serait facile de dire que ces observateurs se déplacent à une vitesse supérieure à la vitesse de la lumière, mais ce n'est pas vrai, car ils sont toujours dans les limites cosmiques qui empêchent cette , et ce que nous voyons est une violation de la vitesse de la lumière est la vitesse de l'expansion de l'univers même.4
Le Warp Engine crée une distorsion de bulle dans l'espace-temps lorsqu'il se déplace dans l'univers
Pour parvenir à un tel modèle, nous devons comprendre "l'effet Casimir", en bref, une force physique qui se produit à une échelle microscopique dans un espace très étroit. Cela semble être une définition compliquée, mais on peut donner un exemple facile à comprendre. Si nous plaçons deux plaques opposées non chargées séparées par une distance très limitée - peut-être quelques micromètres - dans le vide, alors il y a une force d'attraction limitée qui résulte de ces plaques.
Les scientifiques pensent que l'utilisation de cette force renforcerait l'idée de créer un moteur de distorsion en tirant le vaisseau spatial vers l'avant en rétrécissant l'espace-temps lui-même.
Sur le plan pratique, une équipe de scientifiques dirigée par le Dr Harold White, physicien et ingénieur à la NASA, a proposé une structure pour les moteurs de distorsion qui peut être créée dans le monde réel et utilisée pour explorer l'effet Casimir. Cela semble être un petit pas, mais c'est un pas grand et possible, comme il l'a décrit, et cela peut nous ouvrir des horizons futurs pour mettre en œuvre ce que le physicien "Alcobierre" a publié pour les voyages dans l'espace.6
Matière étrange et trous de ver... Transport dans le temps et dans l'espace
Les tunnels de vers ne sont rien d'autre qu'un ensemble de solutions et de sorties des équations d'Einstein pour la théorie de la relativité générale, une découverte conjointe entre Einstein lui-même et le physicien américain "Nathan Rosen" en 1935. Ils en ont extrait un modèle "théorique" de ponts astronomiques reliant deux points séparés par de grandes distances dans l'espace-temps. Ils les ont appelés "ponts Einstein-Rosen" avant que le nom ne soit changé plus tard en tunnels ou trous de ver
Les physiciens théoriciens pensent que ce moyen de transport est capable de diriger n'importe quel objet vers des points très éloignés à des vitesses supérieures à la vitesse de la lumière, à condition que le mouvement ne soit pas dans le référentiel local, c'est-à-dire que le mouvement soit dans l'espace-temps tissu, qui est ce que ces trous de ver fournissent exactement comme méthode de distorsion "moteur"", qui a été mentionnée ci-dessus.
À l'origine de leur existence, ils sont comme des trous noirs, où les déductions mathématiques ont été la première preuve de leur existence, bien que les trous noirs aient été suivis d'une surveillance directe par des radiotélescopes de haute technologie et documentés au cours des deux dernières années, et cela n'a pas arrivé avec des trous de ver jusqu'à ce moment. .
Le trou noir, l'un des deux trous de ver de l'autre côté de l'univers
Beaucoup - y compris les théoriciens de la théorie des trous de ver eux-mêmes - pensent que de tels ponts cosmiques ne sont pas possibles, en plus d'être très dangereux car ils sont instables, ce qui signifie qu'ils s'effondrent soudainement et se décomposent sans préavis.
En décrivant le trou de ver, il a deux orifices, dont l'un est un trou noir et l'autre un trou blanc, et ce malgré le fait que les trous blancs n'ont pas été découverts jusqu'à présent, mais l'autre est issu des déductions du théorie de la relativité présentée par le physicien autrichien "Ludwig Flam".
Ces deux cratères ou entrées relient deux points distants de l'univers par un pont tapissé de "matière étrange", et l'effet de cette substance agit à l'opposé de l'effet des matériaux naturels car il contient une densité d'énergie négative et une grande pression négative. Au lieu d'attirer les choses vers lui, il les fait repousser, et la raison de sa nécessité est qu'il maintient le trou de ver ouvert et étendu sans s'effondrer et se contracter sur lui-même.
Succession d'effets.. intrication quantique et transition instantanée
Lorsque nous parlons de voyager plus vite que la vitesse de la lumière, nous ne pouvons pas négliger la physique quantique - ou la mécanique quantique comme on l'appelle - dans ce petit monde où la logique des lois diffère et les calculs diffèrent. La théorie de l'intrication quantique est l'un de ces phénomènes étranges et passionnants qui occupent une grande place parmi les physiciens quantiques.
Cette théorie suppose deux corps au niveau du monde quantique, c'est-à-dire très petits, avec une relation quantique entre eux avec la vitesse, la position, la quantité de mouvement, le spin et d'autres propriétés, et ils sont affectés par le même effet. les propriétés de l'autre, c'est pourquoi on parle d'intrication quantique.
Cette branche de la physique concerne le monde subatomique. Et parce que son application est très difficile, ses hypothèses sont souvent adoptées théoriquement et mathématiquement sans recourir à l'application directe faute de machine et de moyens. Dans un article de recherche de 1935, Einstein, Rosen et le physicien russe Boris Podolsky ont présenté une étude sur la relation entre les états quantiques et ont découvert que lorsque deux particules sont étroitement liées, elles perdent leur état quantique individuel et partagent à la place un seul état unifié. Etat.
L'intrication quantique est une relation entre deux objets dans le monde quantique avec la vitesse, la position, l'élan et le spin
De plus, le facteur de distance n'est pas important dans cette théorie, c'est-à-dire que peu importe son importance, les résultats seront les mêmes. Le scientifique allemand Erwin Schrödinger - l'un des fondateurs de la physique quantique - estime que l'intrication quantique est l'axe le plus fondamental du monde quantique et que l'existence d'une telle théorie s'écarte complètement de la méthodologie classique de la pensée.
Tant que la transmission et l'effet sont instantanés, alors il est impératif que les informations envoyées entre deux points voyagent à une vitesse supérieure à la vitesse de la lumière, et de cette façon nous briserons une des principales règles de l'univers. Ce n'est pas si simple, et Einstein a déjà fait référence à ce dilemme, le décrivant comme "un travail terrible à distance".
Bien qu'il n'y ait pas encore de solution claire à ce dilemme, on peut dire : tout comme l'intrication quantique adopte la propriété de transmission instantanée, elle préserve également le principe de causalité, ce qui signifie que rien ne se passe sans cause.
Si un observateur d'un corps quantique suit son état, il ne réalisera pas l'effet sur celui-ci jusqu'à ce qu'il obtienne des informations pour comparer cet effet de l'observateur émetteur, et cette information n'arrivera qu'après que la distance se soit déplacée à une vitesse ne dépassant pas la vitesse de la lumière. Par conséquent, beaucoup pensent qu'une telle méthode est toujours verrouillée sur la vitesse de la lumière, malgré sa communication instantanée apparente.
Tachyons..Particules ultra-flexibles
En 1967, un physicien américain de l'Université de Columbia, Gerald Feinberg, a publié un article de recherche intitulé "La possibilité de particules existantes plus rapides que la lumière", passant en revue des particules imaginaires qui ont des propriétés différentes et utilisant la théorie de la relativité restreinte, qui est la première fois que apparaît le terme « tachyon », qui signifie en grec particule ultrafine, très agile.
Feinberg a émis l'hypothèse qu'il existe deux types de particules subatomiques, dont l'une est les paradiodes, qui représentent tout ce qui concerne la masse du monde visible.
Quant à l'autre type, les tachyons diffèrent de leurs homologues en ce qu'ils perdent de l'énergie au lieu d'en gagner lorsque leur vitesse augmente, et pour cette raison ils peuvent théoriquement franchir la vitesse de la lumière, mais ils devraient plutôt toujours être dans cette plage de vitesse et au dessous de.
Les tachyons sont des particules qui perdent de l'énergie à mesure que leur vitesse augmente, ce qui leur permet théoriquement de dépasser la vitesse de la lumière
Lorsque l'on parle de tachyons ou de particules tectoniques, certains peuvent imaginer qu'il s'agit d'une sorte de fantaisie ou que c'est l'une des fantaisies des auteurs de science-fiction dans leur quête pour créer une nouvelle excitation, mais la question a des dimensions scientifiques bien plus que cela, comme les tachyons ne violent théoriquement pas les lois de la relativité tant qu'il adhère à la condition d'une augmentation infinie de l'énergie avec une augmentation de la vitesse.
Mais ce qui contredit en réalité l'existence des tachyons, c'est qu'ils contredisent essentiellement l'un des principes physiques, qui est la causalité dont nous avons parlé plus tôt, car bien sûr ils sont capables de briser la constante d'espace-temps qui relie le tissu cosmique, qui est, la valeur de la vitesse de la lumière, et donc capable de voyager dans le temps vers le passé, et automatiquement nous trouverons Nous sommes confrontés au fameux "paradoxe du grand-père".
En conclusion, le seuil de la vitesse de la lumière est encore un rêve difficile pour les physiciens qui rêvent de briser la fourche de la théorie de la relativité d'Einstein, et c'est peut-être l'ambition que visent les astronautes pour ceux qui veulent atteindre les extrémités de l'univers et ses bords d'une galaxie à l'autre, compte tenu de ce que permet son âge limité.
Travailler sous l'égide des principes de la relativité générale ne permettra pas l'existence de particules qui pénètrent la constante cosmologique de la vitesse de la lumière dans le vide, et la seule solution est de contourner ces équations. Au lieu que le référentiel soit local, il sera à plus grande échelle, c'est-à-dire dans le tissu cosmique lui-même en y provoquant une distorsion, comme le font aussi bien les trous de ver que l'opérateur d'Alcubierre, et alors l'espace-temps nous donnera l'opportunité de se déplacer à des vitesses dépassant la vitesse de la lumière plusieurs fois, tout comme cela se produit actuellement dans l'expansion de l'univers qui dépasse la vitesse de la lumière.
Sources:
[1] Editeurs du site (date inconnue). Ole Romer et la vitesse de la lumière. Extrait de : https://www.amnh.org/learn-teach/curriculum-collections/cosmic-horizons-book/ole-roemer-speed-of-light
[2] Sitter, Powell (2020). Pourquoi la vitesse de la lumière est-elle la même ? Extrait de : https://www.space.com/speed-of-light-properties-explained.html
[3] Alcubierre, Miguel (2000). Document de recherche : Moteur de torsion : Voyage ultrarapide dans la relativité générale. Département de physique et d'astronomie, Université du Pays de Galles.
[4] Même source.
[5] Hall, Jessica (2021). Les scientifiques n'ont pas "fabriqué" une chaîne de bulles, mais ils sont plus près d'en tester une. Extrait de : https://www.extremetech.com/extreme/329631-scientists-havent-created-a-warp-bubble-but-theyre-a-bit-closer-to-testing-one
[6] Clark, Aubrey (2022). Avons-nous trouvé le moteur de distorsion ? Les scientifiques expliquent comment cela se produit. Extrait de : https://www.sciencetimes.com/articles/35310/20220101/warp-bubble-found-scientists-explain-how-this-works.htm
[7] Tillman, Nola (2022). Qu'est-ce que la théorie du trou de ver ? Extrait de : https://www.space.com/20881-wormholes.html
[8] Starr, Powell (2021). Qu'est-ce que l'intrication quantique ? Extrait de : https://www.livescience.com/what-is-quantum-entanglement.html
[9] Editeurs du site (date inconnue). La communication quantique est-elle plus rapide que la vitesse de la lumière ? Extrait de : https://quantumxc.com/blog/is-quantum-communication-faster-than-the-speed-of-light/#:~:text=No%20real%20information%20is%20passed%20when% 20the %20enchevêtrement%20particules%20affectent%20chaque%20autre.&text=Le%20résultat%20fin%20est%20toujours,que%20la%20vitesse%20de%20lumière.%E2%80%9D
[10] Lee, Robert (2021). Tachyons : faits sur ces particules plus rapides que la lumière. Extrait de : https://www.space.com/tachyons-facts-about-particles
http://www.portail-amazigh.com/2020/01/Cuisine-tunisienne-traditionnelle.html