วันพุธที่ 10 ตุลาคม พ.ศ. 2555

นักฟิสิกส์ขยายทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษไปครอบคลุมความเร็วเหนือแสง


wirtschaftsblatt.at
ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของ Albert Einstein ตั้งอยู่บนพื้นฐานที่ว่าผู้สังเกตในทุกๆ กรอบอ้างอิงเฉื่อย (inertial frame of reference หมายถึงกรอบอ้างอิงที่ไม่มีความเร่ง) จะวัดความเร็วของแสงในสุญญากาศได้เท่ากันเสมอ และแนวคิดกับสมการของมันก็พาไปสู่สัจธรรมข้อหนึ่งว่า “ไม่มีสิ่งใดเคลื่อนที่ผ่านกาลอวกาศได้เร็วกว่าความเร็วแสง” (ผลการทดลองที่หาญกล้ามาท้าทายไอน์สไตน์รอบล่าสุดก็พ่ายแพ้ปราชัยไปแล้ว)
เมื่อแทนค่าความเร็วที่เท่ากับหรือมากกว่าความเร็วแสงลงไปในสมการของทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ สมการของไอน์สไตน์จะพังทันที กลายเป็นหาคำตอบไม่ได้หรือ ถ้าเอาคำตอบออกมาได้ มันก็จะกลายเป็นของประหลาดที่เป็นไปไม่ได้ เช่น วัตถุที่มีมวลเป็นจำนวนจินตภาพ เป็นต้น
นักฟิสิกส์หลายคนพยายามใช้ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษอธิบายวัตถุหรืออนุภาคในจินตนาการที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเหนือแสง แต่นั่นก็ต้องใช้สมการทางฟิสิกส์อันซับซ้อนที่นอกเหนือกรอบคิดของทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ
James Hill และ Barry Cox แห่ง University of Adelaide ประเทศออสเตรเลีย ได้พิจารณาทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษอีกครั้งด้วยมุมมองใหม่ที่ไม่เหมือนใคร แล้วทั้งสองก็ได้ค้นพบว่า แท้จริงแล้วภายในกรอบคิดทางคณิตศาสตร์ที่ไอน์สไตน์เคยใช้พิสูจน์ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษเมื่อร้อยกว่าปีก่อน มันซ่อนคำตอบในการอธิบายวัตถุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเหนือแสงเอาไว้ด้วย
นักฟิสิกส์ทั้งสองคนได้จับเอากรอบคิดพื้นฐานของ Lorentz transformation มาสร้าง transformation แบบใหม่ขึ้นมาสองชุด ซึ่งของใหม่ที่สร้างขึ้นมานี้ก็ไม่ได้ขัดแย้งอะไรกับ Lorentz transformation ตัวเดิมเลย แต่เป็นการเสริมเติมเต็มซึ่งกันและกัน พวกเขาพบว่าในกรณีที่วัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเหนือแสง สมการดั้งเดิมของไอนสไตน์จะเปลี่ยนรูปแบบไป เช่น มวลของวัตถุไม่ได้เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ตามความเร็วที่เพิ่มขึ้น เป็นต้น
อนึ่ง แม้ว่าจะเปลี่ยนแปลงรูปไปอย่างไร สมการใหม่ก็แสดงให้เห็นชัดเจนว่าแนวคิดของสัมพัทธภาพพิเศษยังคงใช้การได้ที่ความเร็วเหนือแสง ไม่จำเป็นต้องพึ่งฟิสิกส์ซับซ้อนเหนือโลกหรือค่าที่เป็นไปไม่ได้ เช่น มวลจำนวนจินตภาพ ฯลฯ เลย
ทางเดียวที่จะพิสูจน์สมการของ James Hill และ Barry Cox ก็คือต้องหาวิธีสร้างหรือหาวัตถุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเหนือแสงให้ได้ก่อน ซึ่งนั่นเป็นคนละเรื่อง งานวิจัยนี้ไม่ได้บอกว่าเราจะต้องทำอย่างไรจึงจะไปถึงความเร็วนั้น อย่างน้อยก็ยังไม่ได้บอกในตอนนี้
งานวิจัยนี้ตีพิมพ์ใน Proceedings of the Royal Society A DOI: 10.1098/rspa.2012.0340
ที่มา - PhysOrgABC News

ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น