Πώς θα έβλεπαν τον κόσμο παρατηρητές που κινούνται με ταχύτητα μεγαλύτερη αυτής του φωτός στο κενό; Είναι προφανές πως τα πράγματα θα φαίνονται πολύ διαφορετικά σε σχέση με αυτό που βιώνουμε τώρα- και θεωρητικοί από τα πανεπιστήμια της Βαρσοβίας εκτιμούν ότι «θα έπρεπε να περιμένουμε να δούμε όχι μόνο φαινόμενα που λαμβάνουν χώρα ταυτόχρονα, χωρίς ντετερμινιστικό αίτιο, μα επίσης σωματίδια που ταξιδεύουν ταυτόχρονα σε διαφορετικές πορείες».
Η ίδια η έννοια του χρόνου θα άλλαζε εντελώς: Ένας «υπερφωτονικός» κόσμος θα έπρεπε να χαρακτηρίζεται με βάση τρεις διαστάσεις χρόνου και μια διάσταση χώρου, και θα έπρεπε να περιγράφεται στη γνωστή στους επιστήμονες «γλώσσα» της θεωρίας πεδίου. Όπως προκύπτει, ωστόσο, η υποθετική παρουσία τέτοιων, υπερφωτονικών παρατηρητών, δεν οδηγεί σε κάτι που δεν στέκει από άποψης λογικής- οπότε και προκύπτει με τη σειρά του το συμπέρασμα ότι υπερφωτονικά αντικείμενα μπορεί να υπάρχουν όντως.
Στις αρχές του 20ού αιώνα ο Άλμπερτ Αϊνστάιν άλλαξε τον τρόπο με τον οποίο αντιλαμβανόμαστε τον χρόνο και τον χώρο. Στον τρισδιάστατο χώρο προστέθηκε μια τέταρτη διάσταση, ο χρόνος, και οι έννοιες του χώρου και του χρόνου, που μέχρι τότε θεωρούνταν ξεχωριστές, άρχισαν να εκλαμβάνονται ως κάτι ενιαίο. «Στην ειδική θεωρία της σχετικότητας που δημιούργησε το 1905 ο Άλμπερτ Αϊνστάιν, ο χρόνος και ο χώρος διαφέρουν μόνο σε επίπεδο σημαδιού/σχήματος σε κάποιες εξισώσεις» λέει ο καθηγητής Αντρέι Ντραγκάν, φυσικός στο Πανεπιστήμιο της Βαρσοβίας.
Ο Αϊνστάιν βάσισε την ειδική θεωρία της σχετικότητας σε δύο υποθέσεις: Την αρχή της σχετικότητας του Γαλιλαίου και τη στθαερά της ταχύτητας του φωτός. Όπως υποστηρίζει ο Ντραγκάν, η πρώτη αρχή είναι κρίσιμης σημασίας, κάτι που οδηγεί στην υπόθεση πως σε κάθε αδρανειακό σύστημα οι νόμοι της Φυσικής είναι οι ίδιοι, και όλοι οι αδρανειακοί παρατηρητές είναι ίσοι. «Κατά κανόνα η αρχή αυτή ισχύει για παρατηρητές που κινούνται ο ένας σχετικά με τον άλλο σε ταχύτητες μικρότερες από αυτήν του φωτός (c) . Ωστόσο δεν υπάρχει θεμελιώδης λόγος για να μην υπόκεινται σε αυτήν παρατηρητές που κινούνται, σε σχέση με τα περιγραφόμενα φυσικά συστήματα, με ταχύτητες μεγαλύτερες από αυτήν του φωτός» λέει ο Ντραγκάν.
Τι συμβαίνει όταν υποθέσουμε- τουλάχιστον θεωρητικά- ότι ο κόσμος μπορεί να παρατηρηθεί από ένα υπερφωτονικό πλαίσιο αναφοράς; Υπάρχει μια περίπτωση κάτι τέτοιο να επέτρεπε τις βασικές αρχές της κβαντομηχανικής στην ειδική θεωρία της σχετικότητας- και υπόθεση αυτή, από τον Ντραγκάν και τον καθηγητή Αρτούρ Έκερτ, από το Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης, παρουσιάστηκε για πρώτη φορά στο «Quantum principle of relativity» που δημοσιεύτηκε δύο χρόνια πριν στο New Journal of Physics.
Αυτό που εξετάστηκε ήταν η απλουστευμένη περίπτωση δύο οικογενειών παρατηρητών σε έναν χωροχρόνο που αποτελείται από δύο διαστάσεις: Μία χωρική και μία χρονική. Στην τελευταία τους δημοσίευση στο Classical and Quantum Gravity, με τίτλο «Relativity of superluminal observers in 1+3 spacetime» μια ομάδα 5 φυσικών πάρει παραπέρα, παρουσιάζοντας συμπεράσματα για τον πλήρη χωροχρόνο, των τεσσάρων διαστάσεων.
Οι ερευνητές αρχίζουν από την έννοια του χωροχρόνου που αντιστοιχεί στη φυσική μας πραγματικότητα: Τρεις χωρικές διαστάσεις και μια χρονική. Ωστόσο από την οπτική γωνία του υπερφωτονικού παρατηρητή, μόνο μια διάσταση αυτού του κόσμου διατηρεί χωρικό χαρακτήρα- αυτή στην οποία μπορούν να κινούνται τα σωματίδια. «Οι άλλες τρεις διαστάσεις είναι χρονικές διαστάσεις» εξηγεί ο Ντραγκάν. «Από την οπτική γωνία ενός τέτοιου παρατηρητή, το σωματίδιο “γερνά” ανεξάρτητα στον καθένα από τους τρεις χρόνους. Μα από τη δική μας οπτική φαίνεται σαν μια ταυτόχρονη κίνηση προς όλες τις κατευθύνσεις του χώρου...τη διάδοση ενός κβαντομηχανικού σφαιρικού κύματος που σχετίζεται με ένα σωματίδιο» σχολιάζει ο καθηγητής Κριστόφ Τουρτσίνσνκι, ένας εκ των συντελεστών του επιστημονικού άρθρου.
Αυτό, εξηγεί ο Ντραγκάν, είναι σύμφωνο με την αρχή του Χόιχενς, βάσει της οποίας κάθε σημείο στο οποίο φτάνει ένα κύμα μετατρέπεται στην πηγή ενός νέο σφαιρικού κύματος. Η αρχή αυτή αρχικά ίσχυε μόνο για το κύμα του φωτός, μα η κβαντομηχανική την πήγε παραπέρα, σε όλες τις άλλες μορφές ύλης.
Όπως δείχνουν οι ερευνητές, για να συμπεριληφθούν στην «εξίσωση» υπερφωτονικοί παρατηρητές, απαιτείται η δημιουργία ενός νέου ορισμού ταχύτητας και κινηματικής. «Αυτός ο νέος ορισμός διατηρεί την απαίτηση της σταθεράς της ταχύτητας του φωτός στο κενό, ακόμα και για υπερφωτονικούς παρατηρητές» λένε οι ερευνητές. «Ως εκ τούτου, η επεκταθείσα γενική σχετικότητά μας δεν φαντάζει ως μια ιδιαίτερα εξωφρενική ιδέα».
Οπότε πώς αλλάζει η περιγραφή του κόσμο στον οποίο υπάρχουν υπερφωτονικοί παρατηρητές; Ο κόσμος σε αυτή την περίπτωση γίνεται μη ντετερμινιστικός: Τα σωματίδια αρχίζουν να κινούνται προς πολλές κατευθύνσεις ταυτόχρονα αντί για μία τη φορά. Οπότε σε αυτή την περίπτωση τα σωματίδια φαίνονται να αποκτούν ασυνήθιστες ιδιότητες- και προκύπτει το εξής ερώτημα: Ισχύει και το αντίθετο; Μπορούμε να εντοπίσουμε σωματίδια που θα ήταν «συνηθισμένα/ φυσιολογικά» για υπερφωτονικούς παρατηρητές, πχ σωματίδια που κινούνται σε υπερφωτονικές ταχύτητες σε σχέση με εμάς;
«Δεν είναι τόσο απλό» λέει ο Τουρτσίνσκι. «Και μόνο η πειραμτική ανακάλυψη ενός νέου θεμελιώδους σωματιδίου είναι ένα κατόρθωμα αντάξιο βραβείου Νόμπελ, και θα χρειαζόταν μια μεγάλη ερευνητική ομάδα που θα χρησιμοποιούσε τις πιο σύγχρονες πειραματικές τεχνικές».