Không gì có thể đi nhanh hơn ánh sáng. Đó là một quy tắc vật lý dệt thành kết cấu của thuyết tương đối đặc biệt của Einstein. Một cái gì đó diễn ra càng nhanh thì viễn cảnh bị đóng băng thời gian càng gần với sự bế tắc.

Đi nhanh hơn, và bạn sẽ gặp 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 ở Ba Lan và Đại học Quốc gia Singapore hiện đã vượt qua ranh giới của thuyết tương đối để đưa ra một hệ thống không mâu thuẫn với vật lý hiện tại và có thể mở đường cho những lý thuyết mới.

Những gì họ đã đưa ra là một “phần mở rộng thuyết tương đối hẹpCái kết hợp ba chiều thời gian và một chiều không gian (“1 + 3 không-thời gian”), không giống như ba chiều không gian và một chiều thời gian mà tất cả chúng ta đều quen thuộc.

Thay vì tạo ra bất kỳ mâu thuẫn logic lớn nào, nghiên cứu mới này bổ sung thêm bằng chứng ủng hộ 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 có lý do cơ bản nào giải thích tại sao những người quan sát chuyển động trong mối quan hệ với các hệ vật lý được mô tả với vận tốc lớn hơn tốc độ ánh sáng lại không phải chịu nó,” nhà vật lý Andrei Dragan nóitừ Đại học Warsaw ở Ba Lan.

Nghiên cứu mới này dựa trên công việc trước bởi một số nhà nghiên cứu tương tự, những người cho rằng quan điểm siêu sáng có thể giúp kết nối cơ học lượng tử với cơ học của Einstein Thuyết tương đối hẹp Hai nhánh vật lý hiện không thể dung hòa thành một lý thuyết toàn diện 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, như chúng có thể làm trong viễn cảnh của một vũ trụ ba chiều 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 hành xử, chúng ta cần 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 như một hạt đang giãn nở như bong bóng trong không gian — không khác gì một làn sóng trong trường. Mặt khác, một đối tượng tốc độ cao sẽ trải qua một số khoảng thời gian khác nhau.

Tuy nhiên, tốc độ ánh sáng trong chân không sẽ không đổi ngay cả đối với những nhà quan sát di chuyển nhanh hơn nó, bảo toàn một trong những nguyên tắc cơ bản của Einstein – một nguyên tắc mà trước đây chỉ được nghĩ đến liên quan đến những nhà quan sát di chuyển chậm hơn tốc độ ánh sáng. (giống như tất cả chúng ta).

“Định nghĩa mới này duy trì giả thuyết của Einstein về sự không đổi của tốc độ ánh sáng trong chân không ngay cả đối với những người siêu quan sát,” kéo nói.

“Vì vậy, tỷ lệ đặc biệt mở rộng của chúng tôi nghe có vẻ không phải là một ý tưởng đặc biệt xa hoa.”

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu thừa nhận rằng việc chuyển sang mô hình không-thời gian 1+3 đặt ra một số câu hỏi mới, ngay cả khi nó trả lời những câu hỏi khác. Họ cho rằng việc mở rộng thuyết tương đối hẹp để kết hợp các hệ quy chiếu nhanh hơn ánh sáng là cần thiết.

Điều này có thể bao gồm việc vay từ lý thuyết trường lượng tử: sự kết hợp của 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 các 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 rất nhiều nhà khoa học.

“Khám phá thực nghiệm trừu tượng về một hạt cơ bản mới là một thành tựu xứng đáng với giải thưởng Nobel có thể đạt được trong một nhóm nghiên cứu lớn sử dụng các kỹ thuật thí nghiệm mới nhất,” nhà vật lý Krzysztof Torzynski nóitừ Đại học Warsaw.

“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 khác trong mẫuđặc biệt là trong vũ trụ sơ khai.

Nghiên cứu đăng trên Lực hấp dẫn cổ điển và định lượng.