Упрощенная теория струн
В 1994 году профессор доктор Гюнтер Нимц и его коллега Хорст Айхманн провели в Hewlett-Packard новаторские эксперименты, включавшие передачу информации быстрее скорости света. Они успешно передали сигнал на очень короткое расстояние со скоростью в 4.7 раза выше скорости света благодаря явлению, называемому квантовым туннелированием. Этот замечательный результат вызвал бурные дискуссии среди ученых, однако его по-прежнему можно воспроизвести.
БЫСТРЕЕ СВЕТА?
Как бы невероятно это ни звучало, в 1999 году я присутствовал при том, как профессор доктор Нимц передавал АМ-модулированный микроволновый сигнал 40-й симфонии Моцарта через двойную призму Бозе со скоростью, превышающей скорость света в 4.7 раза.
Как веб-мастер новостного сайта, посвященного научной фантастике, назвал «Музей будущего», я постоянно искал интригующие темы. Однажды я наткнулся на статью о докторе Нимце и загадочных процессах сверхсветового квантового туннелирования. Заинтригованный, я обратился к нему, и он любезно согласился продемонстрировать свой эксперимент.
Ниже приведен отрывок из оригинальной статьи, которую я написал об эксперименте Нимца 9 сентября 1999 года под названием Передача сигналов быстрее света:
«Встретившись с профессором доктором Нимцем впервые, я увидел его новый эксперимент по туннелированию. Как неспециалист, я не могу сразу же приступить к глубокой научной интерпретации его эксперимента, но я добросовестно попытаюсь осмыслить то, что я увидел сегодня, и постараюсь поделиться своими идеями и вопросами, а также сделать данные доступными по мере их поступления».
«Я впервые представляю здесь эксклюзивные для всего мира фотографии новой экспериментальной установки профессора Нимца».
В этом эксперименте квантово-туннелированный сигнал измерялся по сравнению с сигналом, проходящим через обычное лабораторное пространство. Чтобы продемонстрировать это, доктор Нимц использовал осциллограф и детекторный диод для точного измерения времени туннелирования.
Моцарт со скоростью в 4.7 раза превышающей скорость света
Предвидя возможные вопросы в будущем, шесть лет назад я подготовил короткое видео, включающее последнюю сохранившуюся запись сверхсветовой передачи Моцарта.
Технические вопросы
В августе 2023 года я переписывался с Хорстом Айхманном, инженером, стоящим за экспериментом по квантовому туннелированию, и соавтором профессора Нимца по различным связанным статьям. Я спрашивал о модуляции и обнаружении синхронизации сигнала. Он предоставил следующую информацию:
«Во время наших измерений времени я создал импульсный модулятор, оснащенный специализированной фильтрацией, что позволило добиться частоты повторения 13 МГц и времени нарастания около 500 пикосекунд. Сигнал АМ обеспечивает легко обнаруживаемую и измеряемую трассу благодаря быстрому детекторному диоду в сочетании с достаточно быстрым осциллографом».
Если мы действительно признаем существование сверхсветовых эффектов, возникающих в результате квантового туннелирования, то можно сделать вывод, что это явление позволяет частице войти в строго локализованное тахионное состояние на очень короткий промежуток времени.
Сверхсветовое туннелирование было успешно выполнено сотни раз в лабораториях по всему миру, что демонстрирует его применимость в повседневных технологиях. Например, сканер отпечатков пальцев на вашем смартфоне использует квантовое туннелирование. Вы можете не думать об этом, но это просто работает!
Считыватели отпечатков пальцев и квантовое туннелирование
Когда квантовое туннелирование происходит с помощью красной лазерной указки (работающей на частоте в несколько сотен терагерц), из-за высокой частоты исчезающее тахионное поле распространяется всего на несколько пикометров.
В ходе экспериментов Нимца он использовал частоту 8.7 ГГц, которая по совпадению совпадала с длиной волны излучения гелия-3. Эта конкретная частота позволяла обнаруживать его эванесцентное поле на расстоянии нескольких сантиметров между призмами. (Так уж получилось, что микроволновый излучатель, имевшийся в университетской лаборатории, работал на этой частоте.)
Интересно, что, по-видимому, чем ниже используемая частота, тем обширнее распространяется исчезающее поле от барьера.
Репликации (это отличная тема для вашего Проект научной ярмарки!)
Недавно этот новаторский эксперимент был повторен Питер Элсен и Саймон Тебек, которые представили свои выводы на «Молодежь forscht», престижный студенческий физический конкурс в Германии в 2019 году. Их работа принесла им первую премию Рейнланд-Пфальца, а также премию Heraeus для Германии.
Ссылки:
Сверхсветовое туннелирование: победители конкурса «Jugend forscht».
Победители конкурса «Jugend forscht» встретились с канцлером Германии
Что такое брана? (Краткий обзор топологии и теории струн)
Правило, что ничто не может двигаться быстрее света, имеет малоизвестное исключение: затухающие волны. Были предприняты различные попытки объяснить это явление.
Мое объяснение простое: фотон — это наименьшая возможная единица топологии, геометрии, измерения, информации, энергии или чего угодно. Топологически фотон — это нульмерная точка в пространстве; это квант нулевого (0) измерения.
В завораживающем балете квантового туннелирования этот фотон, этот чистый потенциал, преодолевает барьер. При этом он трансформируется; когда точка переходит из одной локальности в другую, она становится линией — струной. Именно эта струна, эта тонкая нить, находит свое место в великом повествовании теории струн. Внезапно мы вышли из эфирного царства нульмерности в осязаемую реальность одномерного объекта.
В лексиконе теоретической физики мы могли бы также называть эту одномерную струну «браной», существующей в ограниченном одномерном пространстве, лишенном ткани времени.
Что такое брана?
В области струнной и квантовой теории, 1-брана представляют собой одномерные «объекты или волны», которые пересекают пространство-время — не по классическим законам, а подчиняясь принципам квантовая физика. Когда мы рассматриваем одномерное пространство, мы опускаем четвертое измерение — время.
В этом контексте фотоны или струны могут двигаться сверхсветово. Это не просто абстрактная математическая идея; она отражает нашу реальность.
Мимолетные волны возникают в результате повторного входа фотонов в четырехмерную неквантовую реальность, что позволяет нам наблюдать сверхсветовое движение фотона, преодолевающего барьер.
Это космос, Джим, но не такой, каким мы его знаем.
Альберт Эйнштейн объяснил свою специальную теорию относительности с помощью геометрии математика Германа Минковского, который объединил пространство и время в четырехмерный пространственно-временной континуум.
В своей общей теории относительности Эйнштейн использовал риманову геометрию — раздел, включающий концепцию искривленного пространства, — чтобы описать, как масса и энергия искажают пространство-время.
Эта "топология«Модель искривленного пространства» с давних времен неизменно вызывает у нас интерес.
Сфера существует в 3 и 4 измерениях. В нуль- и одномерных мирах сфера (и время) не существуют, поскольку эти измерения не обладают необходимой структурой для определения «поверхности» или «объема», не говоря уже о «времени».
Настало ли «время» выйти за рамки сферы Римана в нашем понимании космоса?
Нажмите здесь, чтобы прочитать «Сверхсветовой», часть 3:
Освобождение разума: бросают ли волны человеческого мозга вызов скорости света?
Серия «Сверхсветовой»:
1. Открытие мозговых волн, превышающих скорость света: иллюстрированное путешествие
2. Ученые раскрывают ошеломляющую топологию пространства, преодолевая ограничения скорости света!
3. Освобождение разума: бросают ли волны человеческого мозга вызов скорости света?
4. Раскрытие тайны сознания, движущегося быстрее света