В 2011 году физики из европейской организации по ядерным исследованиям ЦЕРН (англ. CERN) сделали одно из величайших заявлений в своей области, сообщив, что нейтрино, как наблюдалось, добирались из Швейцарии в Италию быстрее, чем свет.
Хотя впоследствии заявление было опровергнуто, это был не первый и не последний раз, когда утверждалось, что этим плохо изученным частицам удавалось преодолеть великий космический предел скорости.
При обсуждении утверждений такого рода часто фигурировало выражение, что «путешествие со скоростью, превышающей скорость света, превратит нейтрино в тахионы». Итак, что же такое тахионы и существуют ли они, пусть даже и не в виде нейтрино?
В попытках понять Вселенную
Привычная Вселенная состоит из безмассовых частиц, таких как фотоны, которые могут двигаться со скоростью света в вакууме, и частиц с массой, которые всегда движутся медленнее. Существенной особенностью специальной теории относительности Эйнштейна является то, что по мере увеличения скорости объектов, наделенных массой, увеличивается и их масса. В повседневных условиях увеличение настолько мало, что его невозможно заметить, но частицы, разогнанные до скорости, близкой к скорости света, могут во много раз увеличить массу покоя.
Исходя из теории Эйнштейна, все, что имеет массу и движется со скоростью света, было бы бесконечно массивным, что невозможно. Однако в 1960-х годах физики начали рассматривать возможность существования частиц, которые всегда движутся быстрее скорости света. Для них препятствием будет замедление до скорости света и, в конечном итоге, ниже ее. В 1967 году американский физик Джеральд Фейнберг придумал обозначение для таких гипотетических частиц, назвав их тахионами.
Когда появился термин тахион, то некоторые «нефизики» решили, что тахионы были обнаружены или, по крайней мере, появились убедительные доказательства их существования. Только вот это не соответствует действительности.
Гипотетические тахионы
Однако отсутствие доказательств существования тахионов не помешало физикам посвятить немало времени попыткам выяснить, какими бы они были, если бы существовали. Эта история чем-то напоминает работу с математическими моделями червоточин (кротовых нор) и белых дыр.
Важно отметить, что если тахионы существуют, они не только могут двигаться быстрее скорости света, но и всегда так делают. Для них было бы так же невозможно замедлиться до скорости ниже светового барьера, как для нас невозможно достичь скорости выше его. Как ни странно, они также должны терять энергию по мере движения — замедление до скорости света требовало бы немало энергии.
Также предполагалось, что тахионы имеют «мнимую массу». Может показаться, что кто-то, говорящий об этом, разыгрывает не очень убедительную шутку, но на самом деле мнимая масса — гораздо более распространенное понятие в физике, чем тахионы. Например, известно, что поля имеют мнимую массу, вопрос в том, могут ли частицы тоже иметь мнимую массу. Скорее нет, но если бы частицы с мнимой массой действительно существовали, то они двигались бы быстрее света и, следовательно, были бы тахионами. Более поздние исследования возможности существования тахионов предполагают, что они обладают реальной массой.
В любом случае, большинство физиков относят тахионы к категории вещей, «о которых интересно думать, но вряд ли они существуют». Тем не менее остается убежденное меньшинство сторонников существования тахионов, и время от времени публикуются статьи, претендующие на роль источника доказательств.
Ежегодно публикуются тысячи статей, в которых фигурирует термин «тахион», и хотя многие из них описывают «безтахионные» модели, другие серьезно относятся к этой возможности. Вот, например, исследование возможности существования червоточин, поддерживаемых материей, состоящей из тахионов. Как вам?
Возможно, тахионы существуют, но у нас нет возможности их обнаружить или взаимодействовать с ними. Это приводит к философским вопросам вроде знаменитого: «Если дерево падает в лесу, издаст ли оно звук, если вокруг никто его не услышит?»
А если тахионы существуют?
Более интересная возможность заключается в том, что тахионы существуют, и физики в конечном итоге обретут способность не просто взаимодействовать с ними, но и контролировать их. В конечном итоге это может привести к движению быстрее скорости света или, возможно, даже к путешествию во времени. Из этих идей получается великолепная (и ужасная) научная фантастика, но все это крайне спекулятивно.
Идея использования тахионов для отправки сообщений со скоростью, превышающей скорость света, немного ближе к реальности. Именно здесь умы людей колебались между утверждением о том, что нейтрино опережают свет, и его разоблачением. Однако даже это противоречило бы причинно-следственной связи и натолкнулось бы на «парадокс убитого дедушки», с которым сталкиваются почти все концепции путешествия во времени.
Однако, учитывая то, как физика удивила всех, в том числе самых именитых практиков, за последнее столетие, полностью отмахиваться от идеи существования тахионов не стоит. Это, пожалуй, может быть даже небезопасно.
