Wenn (und das ist ein großes Wenn) morgen in einem wiederholbaren Experiment eines Partikels, das sich schneller als $ c $ bewegte, eine $ 70 \ Sigma $ -Erkennung durchgeführt wurde, dann wäre eines von mehreren Dingen wahr .

1) Wir müssten zu dem Schluss kommen, dass $ c $ tatsächlich nicht die begrenzende Geschwindigkeit der Informationsübertragung ist. alles, was auf dieser Annahme basiert, müsste verschrottet werden (so ziemlich die gesamte Physik auf Forschungsebene); und wir müssten von vorne anfangen, selbst die Mathematik zu entwickeln, die es uns ermöglicht, das Universum neu zu beschreiben.

2) Wir wären gezwungen zu folgern, dass $ c $ ist nicht die Grenzgeschwindigkeit der Informationsübertragung; Wir würden annehmen, dass die spezielle Relativitätstheorie und alles, was darauf basiert, die im Sonderfall wirksame Theorie viel breiterer physikalischer Gesetze und Verhaltensweisen ist. und wir müssten einen Weg finden, die Relativitätstheorie (und im Grunde alles, was darauf beruht) zu modifizieren, damit dieses Teilchen kausal existieren kann und dennoch alles andere, was wir sehen, grundsätzlich unter der Idee funktioniert, dass $ c $ das ist maximale Geschwindigkeit.

3) Wir finden einen Weg, dieses Teilchen zu verwenden, um mit der Vergangenheit und Zukunft zu kommunizieren, schneller als das Licht zu reisen, und dann gehen wir jede Nacht nach Hause und lachen darüber Einstein.

4) Wir führen das Experiment tausende Male in verschiedenen Labors durch, finden das gleiche Ergebnis und gehen dann zurück und stellen fest, dass die Theorie einen fundamentalen Fehler aufweist. Sobald der Fehler behoben ist, sehen wir, dass wir tatsächlich kein superluminales Partikel beobachten.

5) Wir entdecken auch fliegende Schweine, ständige Bewegung und dass wir wirklich kann glauben, dass es keine Butter ist. Dann wache ich aus meinem Albtraum auf.

Mein Geld ist auf (4), wobei (2) eine knappe Sekunde ist (obwohl (5) schon einmal passiert ist).

Hinweis: Bei dieser Antwort wird davon ausgegangen, dass die angegebene Geschwindigkeit $ c $ die angenommene Höchstgeschwindigkeit ist. die Geschwindigkeit eines masselosen Teilchens im Vakuum. Aus diesem Grund habe ich keine Option "Wir stellen fest, dass das Photon nicht masselos ist und dann die EM ändern muss" eingefügt.

Aber was wäre, wenn wir morgen ein Teilchen X beobachten würden, das sich mit einer Geschwindigkeit V> c bewegt?

Wir hätten die erste Beobachtung eines Tachyons gemacht.

In der speziellen Relativitätstheorie hätte ein Teilchen, das schneller als Licht ist, einen raumartigen Vierimpuls, im Gegensatz zu gewöhnlichen Teilchen, die einen zeitlichen Vierimpuls haben. Es hätte auch eine imaginäre Masse. Da es auf den raumartigen Teil des Energie-Impuls-Diagramms beschränkt ist, konnte es nicht auf subluminale Geschwindigkeiten verlangsamt werden.

Ich möchte mit der bereits umfassenden Antwort von Jims Bond fortfahren. Nehmen wir an, wir hätten einen schlüssigen Beweis für unsere Beobachtung eines $ V>c $ und wir hätten eine Alternative (5) von Jims Antwort ausgeschlossen. Ich stimme Jim zu, dass die nächstwahrscheinlichste Alternative von Jim ist:

2) Wir wären gezwungen zu folgern, dass $ c $ nicht die begrenzende Geschwindigkeit der Informationsübertragung ist; Wir würden annehmen, dass die spezielle Relativitätstheorie und alles, was darauf basiert, die effektive Spezialfalltheorie viel breiterer physikalischer Gesetze und Verhaltensweisen ist. und wir müssten einen Weg finden, die Relativitätstheorie (und im Grunde alles, was darauf beruht) zu modifizieren, damit dieses Teilchen kausal existieren kann und dennoch alles andere, was wir sehen, grundsätzlich unter der Idee funktioniert, dass $ c $ das ist Maximale Geschwindigkeit.

Bevor wir dies tun, ist die erste Frage, die ich stellen würde, und der erste Test, über den ich nachdenken würde, , wie sich unser beobachteter $ V $ zwischen verschiedenen Trägheitsbeobachtern transformiert ? Vielleicht wird das Transformationsgesetz getestet und als von der Lorentz-Transformation vorgesehen befunden. Es ist durchaus möglich und ich sollte in der Tat das wahrscheinlichste Ergebnis denken. Dies bedeutet, dass einige Beobachter sehen, wie sich das Teilchen rückwärts bewegt. Dies würde bedeuten, dass die Transformationen und Kinematiken der speziellen Relativitätstheorie immer noch funktionieren könnten, vermutlich könnte die allgemeine Relativitätstheorie immer noch funktionieren (das Äquivalenzprinzip würde immer noch sinnvoll lokale Minkowskian-Nachbarschaften eines Raumzeitereignisses implizieren), aber es würde mindestens drei alternative Konsequenzen geben, die ich mir vorstellen kann :

1. Wir haben grundsätzlich die Beobachtung tachyon wie in Alfreds Antwort. Darüber hinaus gibt es jetzt einige kausale Zusammenhänge in unserem Universum, die auf die Zeit zurückweisen. Wir müssten erklären, wie es ist, dass die meisten Kausalzusammenhänge in der Physik nach vorne weisen, wobei die Wirkung nach der Ursache kommt, aber für diese bestimmten Teilchen kann dies umgekehrt werden;

2. Die beobachtete Ausbreitung ist real und mit $ V>c $, aber die Folge von Ereignissen, aus denen die beobachtete Ausbreitung des "Partikels" besteht, ist nicht kausal . Ich denke hier an ein physikalisches Phänomen, das ich "mexikanische Welle nach vorheriger Absprache" nenne. Ein Beispiel für ein Phänomen in dieser Kategorie ist das Streichen eines Laserpointers über die Mondoberfläche von der Erde aus, sodass der Punkt mit mehr als $ c $ gewobbelt wird (dies geschieht, wenn Sie den Laserpointer so streichen, dass er eckig ist Geschwindigkeit ist größer als etwa 45 Grad pro Sekunde). Es ist möglich, dass unser beobachteter $ V>c $ eine Version davon ist. Hier beinhaltet der physikalische Prozess eine Vorprogrammierungsphase , in der benachbarte Prozesse, die Punkte in der Raumzeit erreichen, vorprogrammiert sind, um zu "vorher festgelegten" Zeiten in der Zukunft ausgelöst zu werden, so dass, wenn sie dies tun Feuer, der Effekt ist, dass benachbarte Prozesse schnell hintereinander feuern, so dass der experimentelle Effekt darin besteht, dass sich ein Prozess schneller als $ c $ ausbreitet. Der Teil der "Vorprogrammierung" des Prozesses erfolgt jedoch subluminal, und daher weisen Ursache-Wirkungs-Beziehungen während der gesamten Vorprogrammierung für alle Beobachter immer nach vorne, während sich die beobachtete Ausbreitung zeitlich rückwärts auszubreiten scheint.

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Nun kommen wir zu der bösen Alternative: Es wird beobachtet, dass sich das $ V $ unseres Partikels auf eine Weise transformiert, die sich von der Lorentz-Transformation unterscheidet. Vielleicht ist sogar diese neue Geschwindigkeit $ V $ selbst unveränderlich! Wir wissen, dass $ c $ experimentell invariant ist, und dies setzt die Form der Lorentz-Transformation unter sehr grundlegenden Annahmen wie dem Relativitätsprinzip von Galileo und den kopernikanischen Begriffen der räumlichen Isotropie und Homogenität. Wenn sich das beobachtete $ V>c $ auf eine andere Weise transformiert als durch die Lorentz-Transformation mit unveränderlicher Geschwindigkeit $ c $ vorhergesagt, dann impliziert dies, dass einige unserer sehr grundlegenden Annahmen über das Universum in einigen Fällen falsch sind. Galileos Prinzip könnte falsch sein. Homogenität kann selbst in kleinen Maßstäben falsch sein. Die Isotropie könnte fehlerhaft sein. Eine dieser Grundannahmen muss brechen.

Der mögliche Raum für das in der Antwort von WetSavannaAnimal erwähnte böse alternative Szenario wurde in diesem Artikel ausführlich ausgearbeitet. Als das OPERA-Experiment aufgrund einer fehlerhaften Kabelverbindung schneller als leichte Neutrinos zu sein schien, konnte berechnet werden, dass dies unmöglich war, da der dort vorhandene Raum für Lorentz-Invarianzverletzungen vorhersagen würde, dass die Neutrinos Vakuum-Cherenkov-Strahlung und emittiert hätten Infolgedessen hätte das Energiespektrum auf eine Weise beeinflusst werden müssen, die nicht gesehen wurde, siehe hier.