超光速运动引发时空维度反转：三维时间与一维空间的新理论探索

超光速运动可能会导致空间和时间的维数发生逆转。

我们很难想象三个维度的时间。但如果宇宙中存在能够以超过光速移动的星际旅行者，那么在他们眼中很可能就是这样的情况。不仅如此，他们还会发现空间只剩下一维了。

近日，华沙大学和牛津大学的一些理论物理学家表示，如果我们能够以超过光速（）的速度运动，那么我们不仅可以看到一些没有确定性原因的自发现象，还可以发现粒子跟随多路径同步移动。

同时，我们也会发现我们的时间观念会发生根本性的改变。在超光速世界中，时间将具有三个维度，而空间只有一个维度。这种令人难以置信的现象可以用场论来解释。尽管对于生活在正常世界的我们来说这似乎很奇怪，但对于以超光速旅行的观察者来说，这一切似乎都是合乎逻辑的。更重要的是，超光速运动本身是合乎逻辑的，而且可能是真实的。

上世纪初，爱因斯坦彻底改变了我们对时间和空间的理解。以前，人们认为三维空间和一维时间是相互独立的；但从那时起，人们开始意识到空间和时间实际上是一个整体。

爱因斯坦的狭义相对论是基于伽利略的相对论原理和光速恒定原理。在这里，相对性原理就显得尤为重要。相对性原理认为，所有惯性系统中的物理定律都是相同的，所有惯性观察者的地位都是平等的。该原理通常适用于以低于光速移动的观察者。但从根本上讲，它并不排除观察者在物理系统中以超光速移动的适用性。

那么，当观察者在移动速度超过光速的参考系中移动时，他们会看到什么呢？一些科学家认为，在这种情况下，量子力学的基本原理有可能与狭义相对论相融合。

这个改变游戏规则的假设是大约两年前首次提出的。当时，研究人员研究了两组观察者在具有一维时间和一维空间的简化版时空中可能遇到的情况。最近，五位物理学家以此为基础，解释了观察者在四维时空中可能看到的奇迹。

研究人员认为，在以超光速运动的观察者眼中，原来的三维空间将只剩下一个维度，即沿着粒子运动方向展开的维度。这个四维时空的其他三个维度都会让位于时间。研究人员解释说，在超光速旅行者的眼中，粒子将在三个不同的时间维度中独立演化。在我们正常的眼睛看来，它就像是在空间的各个方向上同时移动。

在量子力学中，这种情况可以用粒子的球面波来解释。惠更斯原理指出，波到达的每一点都可以成为新的波源。该原理最初仅适用于光波，但量子力学将其扩展到所有形式的物质波。

为了了解超光速观察者所看到的情况，研究人员重新定义了速度和运动的概念。但他们表示，即便如此，爱因斯坦关于真空中光速恒定的假设仍然被保留。因此，他们对狭义相对论的扩展似乎并不是一个特别激进的想法。

具体来说，在超光速旅行者眼中，世界将展现出不确定的一面。基于量子力学的叠加原理，超光速旅行者眼中的粒子将同时沿着多条轨迹运动，而不是只沿着一条轨迹运动。

对于超光速观察者来说，粒子将不再是点状的，只有“场”才能定量地描述物理世界。研究人员表示，普遍认为量子理论的底层假设是最基本的，不能从较低层次的事物中推导出来。新的研究结果表明，通过扩展相对论获得的量子论的解释力可以自然地扩展到一维空间和三维时间的统一，并且这种扩展得到的结论与量子场论的结论是一致的。假设相符。

在狭义相对论的扩展理论中，所有粒子都具有非凡的性质。但反之亦然吗？我们能否检测到相对于超光速观察者而言“正常”的粒子？如果存在这样的粒子，那么它相对于我们的运动速度必定超过光速。

这并不容易。但研究人员并不是发现新的基本粒子，而是希望了解质量是如何产生的。质量的产生与希格斯玻色子有关，超光速现象看起来可能在希格斯玻色子机制中发挥一定作用。

参考

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