Книга Сейчас. Физика времени - Ричард А. Мюллер

Время от времени та или иная команда ученых приходит к выводу, что обнаружила тахион, и делает соответствующее заявление. Так случилось в 2011 году, когда ЦЕРН[62] (Европейская организация по ядерным исследованиям, крупнейшая в мире лаборатория физики высоких энергий, которая расположена неподалеку от Женевы) сообщил, что ее физики наблюдали некоторые (не все) элементарные частицы нейтрино, двигавшиеся со скоростью больше скорости света. Заголовки в СМИ провозгласили тогда обнаружение тахионов-нейтрино открытием века. Меня это не взволновало. Такого рода эксперименты очень трудны для проведения и часто содержат систематические ошибки. И действительно, менее чем через год ЦЕРН выпустил второе заявление, которое снимало заявку на открытие и приписывало ошибку неисправному оборудованию.

Тахионы, если они действительно существуют (а мы в этом случае не обладаем свободой воли), должны иметь очень интересные свойства. Гамма-фактор γ на самом деле мнимое число (это квадратный корень из отрицательного числа[63]). Мы знаем, что энергия вещественна (из теоремы Эмми Нётер, см. главу 3). Так что для вещественной энергии E = γmc² масса также должна быть мнимой. Тахионы обладают мнимой массой. Это ничего, в главе 6 я покажу, что мнимые числа вообще-то не совсем мнимые: они в действительности существуют. Но, что еще более любопытно, по мере приобретения тахионами все более ускоряющейся сверхсветовой скорости, то есть по мере приближения ее к бесконечности, их энергия уменьшается! Тахионы с нулевой энергией будут двигаться с бесконечной скоростью. Энергия тахионов приближается к бесконечности по мере снижения скорости до скорости света. Такое поведение тахионов обратно поведению других частиц.

Кстати, в том деле с тахионным убийством Мэри была признана виновной. Когда судья объявил об этом, он объяснил, что не имел другого выбора. У него не было свободы воли, поэтому он поступал так, как заставляли его вести себя действующие на него силы.

* * *

В центре всех этих парадоксов находится трудный для понимания аспект одновременности. Гораздо легче воспринять идею о том, что время замедляется или что двигающийся объект становится короче, чем спокойно осознавать, что слово сейчас не имеет одного универсального значения.

Давайте посмотрим на другой парадокс: явление, когда отдаленные в пространстве объекты оказываются очень близко друг от друга за очень короткий интервал времени. Если расстояние разделить на наблюдаемое вами время, то скорость – то есть тот показатель, с которым отдаленный объект приблизился к другому, – может быть значительно выше скорости света. И это не противоречит теории относительности.

Глава 5
Предел скорости света, уловки скорости света
Расстояние между объектами вполне может изменяться быстрее скорости света…

Это корабль, который проскочил Дугу Кесселя меньше чем за 12 парсек![64]

Хан Соло[65] в фильме «Звездные войны»

Хотя никакой обычный объект (который может оказаться в состоянии покоя) не может двигаться быстрее скорости света, расстояние между нами и отдаленным объектом можно сократить со сколь угодно высокой сверхсветовой скоростью, не нарушая при этом законов теории относительности. Парадоксальное отличие скорости от скорости изменения расстояния окажется очень важным, когда я буду рассказывать о расширении Вселенной в корреляции с течением времени. Начну с тесной связи между ускорением и гравитацией.

Принцип эквивалентности Эйнштейна

Некоторых людей раздражают научно-фантастические фильмы, где астронавты разгуливают по своим космическим кораблям так, словно на них есть гравитация. В некоторых фильмах (таких как «2001 год: космическая одиссея» и «Интерстеллар») декорации кораблей дополнены вращающимися секциями, которые создают искусственное притяжение. (Следует отметить, что в этих фильмах правильно изображена скорость вращения кабин космических кораблей, при которой возможно возникновение практически земной гравитации.) Однако звездолет Enterprise в фантастической саге «Звездный путь» имеет внутреннюю силу тяжести безо всякого вращения. Это кое-кому не нравится, но не мне. Судя по всему, капитан звездолета Кирк располагает огромными запасами энергии в топливе из антивещества. Именно поэтому, как я полагаю, даже в глубинах Галактики ему ничего не стоит поддерживать ускорение корабля 1g, то есть такое же, как на Земле. Это позволяет капитану обеспечить на звездолете искусственную гравитацию. Ускорение может действовать на человека по направлению движения корабля или перпендикулярно ему, в зависимости от того, из какого иллюминатора он хочет окинуть взглядом межгалактическое пространство.

А вот одна любопытная вещь. Придавая себе ускорение 1g в течение года, вы в итоге превысите скорость света, если, конечно, законы классической физики верны. Вы можете достичь гигантской скорости! Выходит, в научно-фантастических фильмах о космических путешествиях есть здравый смысл.

На самом деле год, проведенный с ускорением 1g, не придаст вам скорости света из-за релятивистского эффекта. Мы же допустили постоянное ускорение 1g в земной системе отсчета. Чтобы получить сравнимую с земной силу притяжения, мы должны создать ускорение 1g в системе отсчета, совпадающей с собственной СО космического корабля. Если используем формулы теории относительности, окажется, что для достижения ускорения а в нашей системе отсчета ускорение по отношению к СО Земли составит а, деленное на куб гамма-фактора: a/γ³.