Uns wurde beigebracht, dass Lichtgeschwindigkeit unüberwindbar ist, aber wie wir wissen, hat kürzlich ein Experiment versucht, das Gegenteil zu zeigen.
Wenn sich das Experiment als richtig herausstellte und von anderen bestätigt wurde, würde es dann dazu führen, dass die Physik neu überdacht werden müsste? Welche anderen Konzepte sind grundlegend für die Physik, die, wenn sie widerlegt würden, ein radikales Umdenken erfordern würden?
Wenn dies zu jugendlich und/oder falsch informiert klingt, haben Sie bitte Verständnis dafür, dass ich ein Laie bin, der weder beruflich noch akademisch direkt mit Wissenschaft zu tun hat, und diese Frage aus Neugier gestellt wird. Ich habe eine Vorliebe für "wissenschaftliches Zeug" entwickelt und lese in letzter Zeit populärwissenschaftliche Literatur. Diese Frage wurde auch durch das ausgelöst, was Sheldon Cooper in einer der Folgen zu sagen hatte (ich sah mir eine Wiederholung an).
Ein ähnlicher grundlegender Eckpfeiler der Physik ist das Prinzip der Rotationsinvarianz. Angenommen, das Labor findet heraus, dass Neutrinos (oder irgendetwas anderes) andere Schwingungsraten haben, wenn sie in die NS-Richtung gehen als in die EW-Richtungen, in einem Vakuum, ohne Beziehung zu irgendetwas anderem. Das würde die Physik genauso kaputt machen wie Neutrinos, die schneller als Licht sind. Würde ein Labor dieses Ergebnis verkünden, würde man darüber lachen, aber die schnelleren als leichten Neutrinos sind in Bezug auf die Raumzeit dasselbe.
Es gibt keine veröffentlichten Tests der Rotationsinvarianz, die so gut sind wie die Tests der Relativitätstheorie, zum Teil, weil die Rotationsverletzung kontraintuitiv ist, sodass sich niemand darum kümmert. Aber für einen modernen Physiker sind Verletzungen der Relativitätstheorie auf genau die gleiche Weise kontraintuitiv.
Ein zweiter grundlegender Eckpfeiler ist die Translationsinvarianz. Dies ist das Prinzip, dass es keine Möglichkeit gibt, absolut zu sagen, wo Sie sich befinden, ohne relativ zu etwas anderem zu messen, das vorhanden ist. Wenn wir einen magischen Punkt finden würden – eine Position, an der zum Beispiel Myonen nicht zerfallen, und dieser Punkt nur irgendwo wäre, könnten Sie ihn nicht dazu bringen, sich zu bewegen, wäre dies eine Verletzung der Übersetzungsinvarianz. Die Translationsinvarianz ist sogar noch grundlegender als die Rotationsinvarianz.
Die Experimente, die Verletzungen davon zeigen würden, sind:
Wenn die Neutrino-Beobachtungen zutreffen, führen sie mit Sicherheit zu einer Verletzung des Schwerpunkterhaltungsgesetzes. Sie können den Massenschwerpunkt von etwas in eine Richtung verschieben, ohne etwas zu emittieren, indem Sie einfach superluminale Neutrinos in eine Richtung ausbreiten, sie in Photonen umwandeln und die Photonen in die andere Richtung zurücksenden.
Neben den Raum-Zeit-Symmetrien ist das andere unantastbare Grundprinzip die Quantenmechanik. Wenn Sie ein Teilchen finden, dessen Position und Impuls nicht ungewiss sind oder das nicht durch Wahrscheinlichkeitsamplituden beschrieben wird, dann brechen Sie die Quantenmechanik. Dies ist schwer vorstellbar, denn wenn ein Teil der Welt überlagert werden kann, ist es schwer zu sehen, wie ein anderer Teil die Überlagerung nicht durch Interaktion mit dem ersten Teil erhält. Aber die Prinzipien der Quantenmechanik erlauben eine Deformation mit Dekohärenz, und dies ergibt den Lindblatt-Formalismus für Dichtematrizen. Daher wird eine Verletzung der Quantenmechanik normalerweise als ein gewisses Maß an irreversibler Dekohärenz angesehen
Dies sind die wichtigsten experimentellen Tatsachen, auf denen die moderne Physik aufbaut, die von der modernen Physik nicht ohne weiteres berücksichtigt werden könnten. Die ersten vier sind ziemlich sicher, aber Hawking hat erst vor 10 Jahren versucht, irreversible Dekohärenz in der Physik der Schwarzen Löcher zu erreichen.
Setzt man diese zusammen, ergeben sich relativ plausible deduktive Wege, die zu den heute verwendeten relativistischen Feldtheorien führen. Wenn Sie einige Annahmen sowohl gravitativer als auch nicht-gravitativer Natur hinzufügen, stellen Sie fest, dass die Stringtheorie die richtige Gravitationstheorie sein sollte. Es gibt nichts unterhalb der Stringtheorie, also sind Sie in Bezug auf grundlegende Theorien fertig.
Die meisten Fortschritte in der Physik sind zunächst inkrementell, was Daten und Experimente betrifft. Theorien ändern sich nach neuen Daten, aber im Großen und Ganzen ändern sie sich, indem sie die alten Theorien als Grenzfälle für bestimmte Parameter der neuen Theorien oder Faltungen über die Variablen der neuen Theorien einbeziehen.
Die Liste von @Ronmaimon ist gültig, und wenn ein Experiment gegen eine dieser Bedingungen verstößt, müssten die Theorien neu gemischt / neu formuliert oder, wie in der Vergangenheit geschehen, das Phänomen durch neue Teilchen erklärt werden. Ich erinnere daran, dass das Neutrino entdeckt wurde, weil zum Beispiel Energie- und Impulserhaltung gelten mussten.
Das Standardmodell der Teilchenphysik muss in jede neue Theorie aufgenommen werden, da es eine Abkürzung für alle bisherigen Daten mit sehr wenigen dunklen Flecken ist (CP-Verletzung kommt in den Sinn). Incorporated schließt neue Sichtweisen auf die Daten nicht aus, nur dass es Konsistenz mit den alten geben sollte.
Wenn Strings die Theorie von allem sind, bringen sie uns andererseits viele unerforschte Dimensionen, und wenn wir es geschafft haben, solch komplizierte Theorien mit 3 + 1-Dimensionen zu haben, weiß Gott, was schlaue Theoretiker sich einfallen lassen, wenn sie versuchen, Verletzungen zu berücksichtigen, und Sie erforschen bereits Theorien , um diese superluminalen Neutrinos zu passen, wenn sie sich nicht als systematischer Fehler herausstellen.
Nicht sehr viel !
Der Rest der Physik muss noch funktionieren, denn die Feststellung, dass die Lichtgeschwindigkeit unter Umständen überschritten werden kann, ändert nicht plötzlich die Ergebnisse anderer Experimente oder lässt Perpetuum Mobiles arbeiten.
Es gab einige Entdeckungen, bei denen festgestellt wurde, dass Dinge, die klassischerweise „unmöglich“ waren, in der Quantentheorie funktionieren – was zu praktischen Entdeckungen geführt hat (wie SQUIDS oder sogar GMR-Festplatten). Obwohl es schwer vorstellbar ist, wie man das Internet mit oszillierenden Neutrinos praktisch beschleunigen könnte.
Bearbeiten: Das eigentliche Opera-Experiment sieht aus wie ein Fehler.
Aber stellen Sie sich vor, wenn entdeckt würde, dass Sie (zum Beispiel) ein Signal durch einen QM-Effekt schneller als Licht senden könnten – aber über eine Entfernung von <0,1 nm und nur unter einer Temperatur von 1 mK, was die Relativitätstheorie ungültig machen würde, aber keinen Einfluss auf den Tag hätte – täglichen Gebrauch der Relativitätstheorie in der Physik oder auf die Struktur des Universums.
Genauso wie ein winziger Unterschied in der Umlaufbahn des Quecksilbers die Newtonsche Mechanik auf den Kopf stellte und zu GR führte, aber keinen Einfluss auf die tagtägliche Verwendung der Newtonschen Mechanik zur Berechnung des Fluges von Kanonenkugeln hatte!
Ein Teil des Problems bei der Bestätigung physikalischer Theorien durch Experimente besteht darin, dass wir nicht alles wissen. Höchstwahrscheinlich gibt es bei den "Neutrino-Experimenten" unbedachte Umstände und Fehlergrenzen. Wenn in Experimenten solcher gut getesteter Theorien Diskrepanzen auftreten, bleiben strengere Tests, bevor ein Scheitern der Theorie in Betracht gezogen wird. Ganz zu schweigen davon, dass jede nachträglich überarbeitete Theorie zumindest auch der alten Theorie genügen muss.
Also, ja – bei genügend Beweisen, um eine Theorie zu stürzen, würden Physiker die fünf Stufen durchlaufen und schließlich keine andere Wahl haben, als nachzugeben – bei der Wissenschaft geht es um die Welt, nicht um das Ego.
QMechaniker
Albert
DWin
Johann Gross