Teori fisika baru yang liar menjelaskan mengapa perjalanan waktu tidak mungkin dilakukan: ScienceAlert

Cahaya meluncur dengan mudah melintasi seluruh ruang hampa, menempuh jarak konstan 299.792.458 meter per detik. Tidak lebih, tidak kurang.

Ini semua berubah ketika gelombang elektromagnetisme tersebut dipaksa berinteraksi dengan medan elektromagnetik yang mengelilingi potongan materi. Saat melewati rawa ini, kecepatan cahaya secara keseluruhan bisa melambat hingga relatif merangkak.

Kita melihat fenomena ini dalam pembelokan cahaya ketika melewati segelas air, atau bahkan dalam pemisahan gelombang yang mempesona dalam pelangi.

Sedangkan fisikawan dapat menggambarkan penundaan ini dengan menggunakan Persamaan abad kesembilan belas Mengenai cahaya dan elektromagnetisme, mereka belum mampu menangkap secara memadai perubahan kecepatan cahaya yang tiba-tiba antara berbagai media dalam pengukuran gelombang fisik.

Tiga fisikawan dari Universitas Tampere telah menemukan solusi potensial untuk masalah ini, namun sebelumnya mempertimbangkan kembali beberapa prinsip dasar tentang perkembangan gelombang cahaya melalui waktu dan satu dimensi ruang.

“Pada dasarnya, saya menemukan cara yang sangat elegan untuk menurunkan persamaan gelombang standar dalam dimensi 1+1,” Dia berkata Penulis pertama studi ini, Mattias Koivurova, sekarang berada di Universitas Eastern Finland.

“Satu-satunya asumsi yang saya butuhkan adalah bahwa kecepatan gelombang adalah konstan. Lalu saya berpikir: Bagaimana jika kecepatan gelombang tidak selalu konstan? Ternyata itu adalah pertanyaan yang sangat bagus.”

Kecepatan cahaya – atau c jika kita menggunakan singkatannya – adalah batas global bagi informasi yang bergerak dalam ruang hampa. Meskipun materi dapat secara efektif memperlambat keseluruhan penerbangan suatu partikel, teori relativitas khusus mengatakan bahwa sifat dasar ini tidak dapat benar-benar berubah.

Namun, fisika terkadang membutuhkan imajinasi sesekali untuk menjelajahi area baru. Jadi Koivurova, bersama rekannya Charles Robson dan Marco Ornigotti, mengesampingkan fakta yang tidak menyenangkan ini untuk mempertimbangkan konsekuensi persamaan gelombang standar di mana gelombang cahaya acak dapat dipercepat.

Pada awalnya, solusi mereka tidak masuk akal. Hanya ketika mereka menambahkan kembali kecepatan konstan sebagai kerangka acuan barulah potongan-potongan itu saling klik.

Kirimkan pesawat ruang angkasa ke kedalaman ruang angkasa dengan cepat, dan penumpangnya akan merasakan waktu dan jarak yang berbeda dibandingkan pengamat yang mengamati perjalanan mereka dari jauh. Paradoks ini muncul berkat relativitas, sebuah teori yang telah berhasil diuji berulang kali pada semua skala.

Dengan membingkai gelombang yang berakselerasi melawan kecepatan cahaya yang konstan, efek aneh dari solusi baru tim terhadap persamaan gelombang standar tampak persis seperti yang ditimbulkan oleh relativitas. Investigasi mereka berdampak besar pada… Kontroversi apakah momentum gelombang cahaya Menambah atau mengurangi ketika disilangkan ke media baru.

“Apa yang kami tunjukkan adalah, dari sudut pandang gelombang, tidak ada yang terjadi pada momentumnya. Dengan kata lain, momentum gelombang itu kekal,” Dia berkata Koivurova.

Apa pun gelombangnya, apakah itu dalam medan elektromagnetik, riak di kolam, atau getaran di bawah tali, pengukuran relativitas dan kekekalan momentum harus diperhitungkan ketika gelombang memperoleh kecepatan. Generalisasi ini mempunyai konsekuensi lain yang cukup menonjol, meski agak mengecewakan.

Entah itu penjelajah ruang angkasa kita yang pemberani yang meluncur menuju Alpha Centauri dengan kecepatan sangat rendah, atau keluarga mereka yang berduka yang perlahan-lahan menua di Bumi, setiap jam mereka terus berdetak pada… Waktu yang tepat. Kedua waktu tersebut mungkin berbeda dalam jangka waktu satu detik, namun masing-masing merupakan ukuran yang dapat diandalkan untuk mengukur berlalunya tahun dalam kerangkanya sendiri.

Jika semua gelombang juga mempunyai arah relativitas waktu yang tepat, kata fisikawan, maka ilmu fisika apa pun yang diatur oleh gelombang harus mempunyai arah waktu yang ketat. Sesuatu yang tidak dapat dibalikkan pada satu bagian saja.

Hingga saat ini, persamaan tersebut hanya diselesaikan untuk satu dimensi ruang (dan waktu). Eksperimen juga harus dilakukan untuk melihat apakah pandangan gelombang ini benar.

Jika demikian, maka perjalanan kolektif kita melintasi alam semesta benar-benar merupakan jalan satu arah.

Penelitian ini dipublikasikan di optik.