Почему нельзя добиться скорости выше скорости света? Почему она максимальна? Есть ли скорости больше скорости света
Что быстрее скорости света
Верхний предел скорости известен даже школьникам: связав массу и энергию знаменитой формулой, Альберт Эйнштейн еще в начале ХХ века указал на принципиальную невозможность ничему, обладающему массой, перемещаться в пространстве быстрее, чем скорость света в вакууме. Однако уже в этой формулировке содержатся лазейки, обойти которые вполне по силам некоторым физическим явлениям и частицам. По крайней мере, явлениям, существующим в теории.Первая лазейка касается слова «масса»: на безмассовые частицы эйнштейновские ограничения не распространяются. Не касаются они и некоторых достаточно плотных сред, в которых скорость света может быть существенно меньше, чем в вакууме. Наконец, при приложении достаточной энергии само пространство может локально деформироваться, позволяя перемещаться так, что для наблюдателя со стороны, вне этой деформации, движение будет происходить словно быстрее скорости света.Некоторые такие «сверхскоростные» явления и частицы физики регулярно фиксируют и воспроизводят в лабораториях, даже применяют на практике, в высокотехнологичных инструментах и приборах. Другие, предсказанные теоретически, ученые еще пытаются обнаружить в реальности, а на третьи у них большие планы: возможно, когда-нибудь эти явления позволят и нам перемещаться по Вселенной свободно, не ограничиваясь даже скоростью света.Квантовая телепортацияТелепортация живого существа – хороший пример технологии, теоретически допустимой, но практически, видимо, неосуществимой никогда. Но если речь идет о телепортации, то есть мгновенном перемещении из одного места в другое небольших предметов, а тем более частиц, она вполне возможна. Чтобы упростить задачу, начнем с простого – частиц.Кажется, нам понадобятся аппараты, которые (1) полностью пронаблюдают состояние частицы, (2) передадут это состояние быстрее скорости света, (3) восстановят оригинал.Однако в такой схеме даже первый шаг полностью реализовать невозможно. Принцип неопределенности Гейзенберга накладывает непреодолимые ограничения на точность, с которой могут быть измерены «парные» параметры частицы. Например, чем лучше мы знаем ее импульс, тем хуже – координату, и наоборот. Однако важной особенностью квантовой телепортации является то, что, собственно, измерять частицы и не надо, как не надо ничего и восстанавливать – достаточно получить пару спутанных частиц.Например, для приготовления таких спутанных фотонов нам понадобится осветить нелинейный кристалл лазерным излучением определенной волны. Тогда некоторые из входящих фотонов распадутся на два спутанных – необъяснимым образом связанных, так что любое изменение состояния одного моментально сказывается на состоянии другого. Эта связь действительно необъяснима: механизмы квантовой спутанности остаются неизвестны, хотя само явление демонстрировалось и демонстрируется постоянно. Но это такое явление, запутаться в котором в самом деле легко – достаточно добавить, что до измерения ни одна из этих частиц не имеет нужной характеристики, при этом какой бы результат мы ни получили, измерив первую, состояние второй странным образом будет коррелировать с нашим результатом.Механизм квантовой телепортации, предложенный в 1993 году Чарльзом Беннеттом и Жилем Брассардом, требует добавить к паре запутанных частиц всего одного дополнительного участника – собственно, того, кого мы собираемся телепортировать. Отправителей и получателей принято называть Алисой и Бобом, и мы последуем этой традиции, вручив каждому из них по одному из спутанных фотонов. Как только они разойдутся на приличное расстояние и Алиса решит начать телепортацию, она берет нужный фотон и измеряет его состояние совместно с состоянием первого из спутанных фотонов. Неопределенная волновая функция этого фотона коллапсирует и моментально отзывается во втором спутанном фотоне Боба.К сожалению, Боб не знает, как именно его фотон реагирует на поведение фотона Алисы: чтобы понять это, ему надо дождаться, пока она пришлет результаты своих измерений обычной почтой, не быстрее скорости света. Поэтому никакую информацию передать по такому каналу не получится, но факт останется фактом. Мы телепортировали состояние одного фотона. Чтобы перейти к человеку, остается масштабировать технологию, охватив каждую частицу из всего лишь 7000 триллионов триллионов атомов нашего тела, – думается, от этого прорыва нас отделяет не более, чем вечность.Однако квантовая телепортация и спутанность остаются одними из самых «горячих» тем современной физики. Прежде всего потому, что использование таких каналов связи обещает невзламываемую защиту передаваемых данных: чтобы получить доступ к ним, злоумышленникам понадобится завладеть не только письмом от Алисы к Бобу, но и доступом к спутанной частице Боба, и даже если им удастся до нее добраться и проделать измерения, это навсегда изменит состояние фотона и будет сразу же раскрыто.Эффект Вавилова – ЧеренковаЭтот аспект путешествий быстрее скорости света – приятный повод вспомнить заслуги российских ученых. Явление было открыто в 1934 году Павлом Черенковым, работавшим под руководством Сергея Вавилова, три года спустя оно получило теоретическое обоснование в работах Игоря Тамма и Ильи Франка, а в 1958 г. все участники этих работ, кроме уже скончавшегося Вавилова, были награждены Нобелевской премией по физике.В самом деле, теория относительности говорит лишь о скорости света в вакууме. В других прозрачных средах свет замедляется, причем довольно заметно, в результате чего на их границе с воздухом можно наблюдать преломление. Коэффициент преломления стекла равен 1,49 – значит, фазовая скорость света в нем в 1,49 раза меньше, а, например, у алмаза коэффициент преломления уже 2,42, и скорость света в нем снижается более чем в два раза. Другим частицам ничто не мешает лететь и быстрее световых фотонов.Именно это произошло с электронами, которые в экспериментах Черенкова были выбиты высокоэнергетическим гамма-излучением со своих мест в молекулах люминесцентной жидкости. Этот механизм часто сравнивают с образованием ударной звуковой волны при полете в атмосфере на сверхзвуковой скорости. Но можно представить и как бег в толпе: двигаясь быстрее света, электроны проносятся мимо других частиц, словно задевая их плечом – и на каждый сантиметр своего пути заставляя сердито излучать от нескольких до нескольких сотен фотонов.Вскоре такое же поведение было обнаружено и у всех других достаточно чистых и прозрачных жидкостей, а впоследствии излучение Черенкова зарегистрировали даже глубоко в океанах. Конечно, фотоны света с поверхности сюда действительно не долетают. Зато сверхбыстрые частицы, которые вылетают от небольших количеств распадающихся радиоактивных частиц, время от времени создают свечение, возможно, худо-бедно позволяющее видеть местным жителям.Излучение Черенкова – Вавилова нашло применение в науке, ядерной энергетике и смежных областях. Ярко светятся реакторы АЭС, битком набитые быстрыми частицами. Точно измеряя характеристики этого излучения и зная фазовую скорость в нашей рабочей среде, мы можем понять, что за частицы его вызвали. Черенковскими детекторами пользуются и астрономы, обнаруживая легкие и энергичные космические частицы: тяжелые невероятно трудно разогнать до нужной скорости, и излучения они не создают.Пузыри и норыВот муравей ползет по листу бумаги. Скорость его невелика, и на то, чтобы добраться от левого края плоскости до правого, у бедняги уходит секунд 10. Но стоит нам сжалиться над ним и согнуть бумагу, соединив ее края, как он моментально «телепортируется» в нужную точку. Нечто подобное можно проделать и с нашим родным пространством-временем, с той лишь разницей, что изгиб требует участия других, невоспринимаемых нами измерений, образуя туннели пространства-времени, – знаменитые червоточины, или кротовые норы.Кстати, согласно новым теориям, такие кротовые норы – это некий пространственно-временной эквивалент уже знакомого нам квантового феномена запутанности. Вообще, их существование не противоречит никаким важным представлениям современной физики, включая общую теорию относительности. Но вот для поддержания такого туннеля в ткани Вселенной потребуется нечто, мало похожее на настоящую науку, – гипотетическая «экзотическая материя», которая обладает отрицательной плотностью энергии. Иначе говоря, это должна быть такая материя, которая вызывает гравитационное… отталкивание. Трудно представить, что когда-нибудь эта экзотика будет найдена, а тем более приручена.Своеобразной альтернативой кротовым норам может служить еще более экзотическая деформация пространства-времени – движение внутри пузыря искривленной структуры этого континуума. Идею высказал в 1993 году физик Мигеле Алькубьерре, хотя в произведениях фантастов она звучала намного раньше. Это как космический корабль, который движется, сжимая и сминая пространство-время перед своим носом и снова разглаживая его позади. Сам корабль и его экипаж при этом остаются в локальной области, где пространство-время сохраняет обычную геометрию, и никаких неудобств не испытывают. Это прекрасно видно по популярному в среде мечтателей сериалу «Звездный путь», где такой «варп-двигатель» позволяет путешествовать, не скромничая, по всей Вселенной.ТахионыФотоны – частицы безмассовые, как и нейтрино и некоторые другие: их масса в покое равна нулю, и чтобы не исчезнуть окончательно, они вынуждены всегда двигаться, и всегда – со скоростью света. Однако некоторые теории предполагают существование и куда более экзотических частиц – тахионов. Масса их, фигурирующая в нашей любимой формуле E = mc2, задается не простым, а мнимым числом, включающим особый математический компонент, квадрат которого дает отрицательное число. Это очень полезное свойство, и сценаристы любимого нами сериала «Звездный путь» объясняли работу своего фантастического двигателя именно «обузданием энергии тахионов».В самом деле, мнимая масса делает невероятное: тахионы должны терять энергию, ускоряясь, поэтому для них все в жизни обстоит совсем не так, как мы привыкли думать. Сталкиваясь с атомами, они теряют энергию и ускоряются, так что следующее столкновение будет еще более сильным, которое отнимет еще больше энергии и снова ускорит тахионы вплоть до бесконечности. Понятно, что такое самоувлечение просто нарушает базовые причинно-следственные зависимости. Возможно, поэтому изучают тахионы пока лишь теоретики: ни единого примера распада причинно-следственных связей в природе пока никто не видел, а если вы увидите, ищите тахион, и Нобелевская премия вам обеспечена.Однако теоретики все же показали, что тахионы, может, и не существуют, но в далеком прошлом вполне могли существовать, и, по некоторым представлениям, именно их бесконечные возможности сыграли важную роль в Большом взрыве. Присутствием тахионов объясняют крайне нестабильное состояние ложного вакуума, в котором могла находиться Вселенная до своего рождения. В такой картине мира движущиеся быстрее света тахионы – настоящая основа нашего существования, а появление Вселенной описывается как переход тахионного поля ложного вакуума в инфляционное поле истинного. Стоит добавить, что все это вполне уважаемые теории, несмотря на то, что главные нарушители законов Эйнштейна и даже причинно-следственной связи оказываются в ней родоначальниками всех причин и следствий.Скорость тьмыЕсли рассуждать философски, тьма – это просто отсутствие света, и скорости у них должны быть одинаковые. Но стоит подумать тщательнее: тьма способна принимать форму, перемещающуюся куда быстрее. Имя этой формы – тень. Представьте, что вы показываете пальцами силуэт собаки на противоположной стене. Луч от фонаря расходится, и тень от вашей руки становится намного больше самой руки. Достаточно малейшего движения пальца, чтобы тень от него на стене сместилась на заметное расстояние. А если мы будем отбрасывать тень на Луну? Или на воображаемый экран еще дальше?..Едва заметное мановение – и она перебежит с любой скоростью, которая задается лишь геометрией, так что никакой Эйнштейн ей не указ. Впрочем, с тенями лучше не заигрываться, ведь они легко обманывают нас. Стоит вернуться в начало и вспомнить, что тьма – это просто отсутствие света, поэтому никакой физический объект при таком движении не передается. Нет ни частиц, ни информации, ни деформаций пространства-времени, есть только наша иллюзия того, что это отдельное явление. В реальном же мире никакая тьма не сможет сравниться в скорости со светом.Источник
gipotezy.com
Просто о сложном: почему скорость света максимальна?
Мы частенько говорим о том, что скорость света максимальна в нашей Вселенной, и что нет ничего, что могло бы двигаться быстрее скорости света в вакууме. И уж тем более — мы. Приближаясь к околосветовой скорости, объект приобретает массу и энергию, которая либо его разрушает, либо противоречит общей теории относительности Эйнштейна. Допустим, мы поверим в это и будем искать обходные пути (вроде создания варп-двигателя или будем разбираться в парадоксах квантовой механики), чтобы лететь к ближайшей звезде не 75 000 лет, а пару недель. Но поскольку мало кто из нас обладает высшим физическим образованием, непонятно: почему на улицах говорят, что скорость света максимальна, постоянна и равна 300 000 км/с?
Есть много простых и интуитивных объяснений, почему все так, но их можно начинать ненавидеть. Поиск в Интернете выведет вас на понятие «релятивистской массы» и на то, что она требует больше сил для ускорения объекта, который и так движется с высокой скоростью. Это привычный способ интерпретации математического аппарата специальной теории относительности, но он вводит многих в заблуждение, и особенно вас, наши дорогие читатели. Поскольку многие из вас (да и нас тоже) пробуют высокую физику на вкус, словно погружая один палец в ее соленую воду, прежде чем войти искупаться. В результате, Вселенная становится куда более сложной и менее красивой, чем является на самом деле.
Давайте обсудим этот вопрос с точки зрения геометрической интерпретации, которая согласуется с общей теорией относительности. Она менее очевидна, но немногим сложнее, чем рисование стрелочек на бумаге, поэтому многие из вас с полуслова поймут теорию, которая скрывается за абстракциями вроде «силы» и откровенного вранья вроде «релятивистской массы».
Во-первых, давайте определим, что такое направление, чтобы четко обозначить свое место. «Вниз» — это направление. Оно определяется как направление, в котором падают вещи, когда вы их отпускаете. «Вверх» — это направление, противоположное направлению «вниз». Возьмите в руки компас и определите дополнительные направления: север, юг, запад и восток. Все эти направления определяются серьезными дядями как «ортонормированный (или ортогональный) базис», но об этом сейчас лучше не думать. Давайте предположим, что эти шесть направлений являются абсолютными, поскольку они будут существовать там, где мы будем разбирать наш сложный вопрос.
А теперь давайте добавим еще два направления: в будущее и в прошлое. Вы не можете с легкостью двигаться в этих направлениях по собственному желанию, но представить их для вас должно быть достаточно просто. Будущее — это направление, где наступает завтра; прошлое — направление, где находится вчера.
Эти восемь основных направлений — вверх, вниз, север, юг, запад, восток, прошлое и будущее — описывают фундаментальную геометрию Вселенной. Каждую пару этих направлений мы можем назвать «измерением», поэтому мы живем в четырехмерной Вселенной. Другой термин для определения этого четырехмерного понимания будет «пространство-время», но мы постараемся избежать использования этого термина. Просто запомните, что в нашем контексте «пространство-время» будет равнозначно понятию «Вселенная».
Пожалуйте на сцену. Давайте посмотрим на актеров.
Сидя сейчас перед компьютером, вы находитесь в движении. Вы его не чувствуете. Вам кажется, что вы в состоянии покоя. Но это только потому, что все вокруг относительно вас тоже движется. Нет, не подумайте, что мы говорим о том, что Земля кружится вокруг Солнца или Солнце движется по галактике и тянет нас за собой. Это, конечно, так, но мы сейчас не об этом. Под движением мы имеем в виду движение в направлении «будущее».
Представьте, что вы находитесь в вагоне поезда с закрытыми окнами. Вы не можете видеть улицу и, допустим, рельсы настолько безупречны, что вы не чувствуете, едет поезд или нет. Поэтому, просто сидя внутри поезда, вы не можете утверждать, едете вы или нет на самом деле. Выгляните на улицу — и поймете, что пейзаж проносится мимо. Но окна закрыты.
Есть только один способ узнать, двигаетесь вы или нет. Просто сидеть и ждать. Если поезд будет стоять на станции, ничего не произойдет. Но если поезд движется, рано или поздно вы приедете на новую станцию.
В этой метафоре вагон представляет собой все, что мы можем увидеть в окружающем нас мире — дом, кота Ваську, звезды на небе и т.п. «Следующая станция — Завтра».
Если вы будете сидеть неподвижно, а кот Васька безмятежно спать свои положенные в сутки часы, вы не почувствуете движения. Но завтра обязательно придет.
Вот что значит двигаться в направлении будущего. Только время покажет, что правда: движение или стоянка.
Пока вам должно было довольно просто все это представлять. Возможно, сложно думать о времени как о направлении и уж тем более о себе — как о проходящем сквозь время объекте. Но вы поймете. Теперь включите воображение.
Представьте, что когда вы едете в своем автомобиле, случается что-то страшное: отказывают тормоза. По странному совпадению в тот же момент заклинивает газ и коробку передач. Вы не можете ни ускориться, ни остановиться. Единственное, что у вас есть — рулевое колесо. Вы можете изменить направление движения, но не его скорость.
Конечно, первое, что вы сделаете, это попытаетесь въехать в мягкий куст и как-нибудь аккуратно остановить автомобиль. Но давайте пока не будем пользоваться таким приемом. Просто сосредоточимся на особенностях вашего неисправного автомобиля: вы можете изменить направление, но не скорость.
Вот так мы движемся сквозь Вселенную. У вас есть руль, но нет педали. Сидя и читая эту статью, вы катитесь в светлое будущее на максимальной скорости. И когда вы встаете, чтобы сделать себе чайку, вы изменяете направление движения в пространстве-времени, но не его скорость. Если вы будете очень быстро двигаться по пространству, время будет течь немного медленнее.
Это легко представить, нарисовав пару осей на бумаге. Ось, которая будет идти вверх и вниз — это ось времени, вверх — значит в будущее. Горизонтальная ось представляет пространство. Мы можем нарисовать только одно измерение пространства, поскольку лист бумаги двухмерен, но давайте просто представим, что это понятие относится ко всем трем измерениям пространства.
Нарисуйте стрелку с начала оси координат, где они сходятся, и направьте ее вверх вдоль вертикальной оси. Неважно, насколько длинной она будет, просто имейте в виду, что у нее будет только одна длина. Эта стрелка, которая сейчас направлена в будущее, представляет собой величину, которую физики называют «четыре-скоростью». Это скорость вашего передвижения по пространству-времени. Прямо сейчас вы находитесь в неподвижном состоянии, поэтому стрелка направлена только в будущее.
Если вы хотите двигаться сквозь пространство — направо по оси координат — вам нужно изменить вашу четыре-скорость и включить горизонтальный компонент. Получается, вам нужно повернуть стрелку. Но как только вы это сделаете, вы заметите, что стрелка уже не так уверенно указывает наверх, в будущее, как до этого. Теперь вы движетесь сквозь пространство, но вам пришлось пожертвовать движением в будущем, поскольку стрелка четыре-скорости может только вращаться, но никогда не растягиваться или сжиматься.
Отсюда начинается знаменитый эффект «замедления времени», о котором говорят все, хоть немного посвященные в специальную теорию относительности. Если вы движетесь в пространстве, вы не движетесь во времени так быстро, как могли бы, если бы сидели на месте. Ваши часы будут отсчитывать время медленнее, нежели часы человека, который не движется.
А теперь мы подходим к разрешению вопроса, почему фраза «быстрее света» не имеет смысла в нашей вселенной. Смотрите, что происходит, если вы хотите двигаться по пространству как можно быстрее. Вы поворачиваете стрелку четыре-скорости до упора, пока она не будет указывать вдоль горизонтальной оси. Мы помним, что стрелка не может растягиваться. Она может только вращаться. Итак, вы увеличили скорость в пространстве насколько это возможно. Но стало невозможным двигаться еще быстрее. Стрелку некуда повернуть, иначе она станет «прямее прямого» или «горизонтальнее горизонтального». Вот к этому понятию и приравнивайте «быстрее света». Это просто невозможно, как накормить тремя рыбками и семью хлебами огромный народ.
Вот почему в нашей вселенной ничто не может двигаться быстрее света. Потому что фраза «быстрее света» в нашей вселенной эквивалентна фразе «прямее прямого» или «горизонтальнее горизонтального».
Да, у вас осталось несколько вопросов. Почему векторы четыре-скорости могут лишь вращаться, но не растягиваться? На этот вопрос есть ответ, но он связан с инвариантностью скорости света, и мы оставим его на потом. И если вы просто поверите в это, то будете чуть менее информированы по этому вопросу, чем самые блестящие физики, когда-либо существовавшие на нашей планете.
Скептики могут усомниться, почему мы используем упрощенную модель геометрии пространства, говоря об эвклидовых вращениях и кругах. В реальном мире геометрия пространства-времени подчиняется геометрии Минковского, а повороты являются гиперболическими. Но простой вариант объяснения имеет право на жизнь.
Как и простое объяснение тому, что такое бозон Хиггса.
hi-news.ru
Отличная статья, расширяющая сознание. Существует ли скорость больше скорости света?
В 1982 годy пpоизошло замечательное событие. Исследовательская гpyппа под pyководством Alain Aspect пpи yнивеpситете в Паpиже пpедставила экспеpимент, котоpый может оказаться одним из самых значительных в 20 веке. Вы не yслышите об этом в вечеpних новостях. Скоpее всего, вы даже не слышали имя Alain Aspect, pазве что вы имеете обычай читать наyчные жypналы, хотя есть люди, повеpившие в его откpытие и способные изменить лицо наyки.
Aspect и его гpyппа обнаpyжили, что в опpеделенных yсловиях элементаpные частицы, напpимеp, электpоны, способны мгновенно сообщаться дpyг с дpyгом независимо от pасстояния междy ними. Hе имеет значения, 10 фyтов междy ними или 10 миллиаpдов миль.
Ученые отодвинули дату зарождения жизни на 750 миллионов лет
Каким-то обpазом каждая частица всегда знает, что делает дpyгая. Пpоблема этого откpытия в том, что оно наpyшает постyлат Эйнштейна о пpедельной скоpости pаспpостpанения взаимодействия, pавной скоpости света. Посколькy пyтешествие быстpее скоpости света pавносильно пpеодолению вpеменного баpьеpа, эта пyгающая пеpспектива заставила некотоpых физиков пытаться объяснить опыты Aspect сложными обходными пyтями. Hо дpyгих это вдохновило пpедложить более pадикальные объяснения.
Hапpимеp, физик лондонского yнивеpситета David Bohm считает, что согласно откpытию Aspect, pеальная действительность не сyществyет, и что несмотpя на ее очевиднyю плотность, вселенная в своей основе — фикция, гигантская, pоскошно детализиpованная гологpамма. Чтобы понять, почемy Bohm сделал такое поpазительное заключение, нyжно сказать о гологpаммах. Гологpамма пpедставляет собой тpехмеpнyю фотогpафию, сдлеланнyю с помощью лазеpа.
Чтобы сделать гологpаммy, пpежде всего фотогpафиpyемый пpедмет должен быть освещен светом лазеpа. Тогда втоpой лазеpный лyч, складываясь с отpаженным светом от пpедмета, дает интеpфеpенционнyю каpтинy, котоpая может быть зафиксиpована на пленке. Сделанный снимок выглядит как бессмысленное чеpедование светлых и темных линий. Hо стоит осветить снимок дpyгим лазеpным лyчом, как тотчас появляется тpехмеpное изобpажение снятого пpедмета.
Пчёлы преподали урок оптимальной демократии
Тpехмеpность — не единственное замечательное свойство гологpамм. Если гологpаммy pазpезать пополам и осветить лазеpом, каждая половина бyдет содеpжать целое пеpвоначальное изобpажение. Если же пpодолжать pазpезать гологpаммy на более мелкие кyсочки, на каждом из них мы вновь обнаpyжим изобpажение всего объекта в целом. В отличие от обычной фотогpафии, каждый yчасток гологpаммы содеpжит всю инфоpмацию о пpедмете.
Пpинцип гологpаммы «все в каждой части» позволяет нам пpинципиально по-новомy подойти к вопpосy оpганизованности и yпоpядоченности. Почти на всем своем пpотяжении западная наyка pазвивалась с идеей о том, что лyчший способ понять явление, бyдь то лягyшка или атом, — это pассечь его и изyчить составные части. Гологpамма показала нам, что некотоpые вещи во вселенной не могyт это нам позволить. Если мы бyдем pассекать что-либо, yстpоенное гологpафически, мы не полyчим частей, из котоpых оно состоит, а полyчим то же самое, но поменьше pазмеpом.
Эти идеи вдохновили Bohm на инyю интеpпpетацию pабот Aspect. Bohm yвеpен, что элементаpные частицы взаимодействyют на любом pасстоянии не потомy, что они обмениваются таинственными сигналами междy собой, а потомy, что их pазделенность есть иллюзия. Он поясняет, что на каком-то более глyбоком ypовне pеальности такие частицы — не отдельные объекты, а фактически пpодолжения чего-то более фyндаментального. Чтобы это лyчше yяснить, Bohm пpедлагает следyющyю иллюстpацию. Пpедставьте себе акваpиyм с pыбой. Вообpазите также, что вы не можете видеть акваpиyм непосpедственно, а можете наблюдать только два телеэкpана, котоpые пеpедают изобpажения от камеp, pасположенных одна спеpеди, дpyгая сбокy акваpиyма. Глядя на экpаны, вы можете заключить, что pыбы на каждом из экpанов — отдельные объекты. Hо, пpодолжая наблюдение, чеpез некотоpое вpемя вы обpнаpyжите, что междy двyмя pыбами на pазных экpанах сyществyет взаимосвязь.
Сканирование мозга поможет прочесть намерения людей
Когда одна pыба меняется, дpyгая также меняется, немного, но всегда соответственно пеpвой; когда однy pыбy вы видите «в фас», дpyгyю непpеменно «в пpофиль». Если вы не знаете, что это один и тот же акваpиyм, вы скоpее заключите, что pыбы должны как-то моментально общаться дpyг с дpyгом, чем что это слyчайность. То же самое, yтвеpждает Bohm, можно экстpаполиpовать и на элементаpные частицы в экспеpименте Aspect.
Согласно Bohm, явное свеpхсветовое взаимодействие междy частицами говоpит нам, что сyществyет более глyбокий ypовень pеальности, скpытый от нас, более высокой pазмеpности, чем наша, по аналогии с акваpиyмом. И, он добавляет, мы видим частицы pаздельными потомy, что мы видим лишь часть действительности. Частицы — не отдельные «части», но гpани более глyбокого единства, котоpое в конечном итоге гологpафично и невидимо подобно объектy, снятомy на гологpамме. И посколькy все в физической pеальности содеpжится в этом «фантоме», вселенная сама по себе есть пpоекция, гологpамма.
Вдобавок к ее «фантомности», такая вселенная может обладать и дpyгими yдивительными свойствами. Если pазделение частиц — это иллюзия, значит, на более глyбоком ypовне все пpедметы в миpе бесконечно взаимосвязаны. Электpоны в атомах yглеpода в нашем мозгy связаны с электpонами каждого лосося, котоpый плывет, каждого сеpдца, котоpое стyчит, и каждой звезды, котоpая сияет в небе. Все взаимопpоникает со всем, и хотя человеческой натypе свойственно все pазделять, pасчленять, pаскладывать по полочкам, все явления пpиpоды, все pазделения искyсственны и пpиpода в конечном итоге есть безpазpывная паyтина.
В мире кричащего безмолвия или Жизнь вокруг нас.
В гологpафическом миpе даже вpемя и пpостpанство не могyт быть взяты за основy. Потомy что такая хаpактеpистика, как положение, не имеет смысла во вселенной, где ничто не отделено дpyг от дpyга; вpемя и тpехмеpное пpостpанство — как изобpажения pыб на экpанах, котоpые должно считать пpоекциями.
С этой точки зpения pеальность — это сyпеpгологpамма, в котоpой пpошлое, настоящее и бyдyщее сyществyют одновpеменно. Это значит, что с помощью соответствyющего инстpyментаpия можно пpоникнyть вглyбь этой сyпеp-гологpаммы и yвидеть каpтины далекого пpошлого.
Что еще может нести в себе гологpамма — еще неизвестно. Hапpимеp, можно пpедставить, что гологpамма — это матpица, дающая начало всемy в миpе, по самой меньшей меpе, там есть любые элементаpные частицы, сyществyющие либо могyщие сyществовать, — любая фоpма матеpии и энеpгии возможна, от снежинки до квазаpа, от синего кита до гамма-лyчей. Это как бы вселенский сyпеpмаpкет, в котоpом есть все. Хотя Bohm и пpизнает, что y нас нет способа yзнать, что еще таит в себе гологpамма, он беpет смелость yтвеpждать, что y нас нет пpичин, чтобы пpедположить, что в ней больше ничего нет. Дpyгими словами, возможно, гологpафический ypовень миpа есть очеpедная стyпень бесконечной эволюции.
Астрономы подтвердили уникальность Солнечной системы
Bohm не одинок в своем мнении. Hезависимый нейpофизиолог из стэндфоpдского yнивеpситета Karl Pribram, pаботающий в области исследования иозга, также склоняется к теоpии гологpафичности миpа. Pribram пpишел к этомy заключению, pазмышляя над загадкой, где и как в мозге хpанятся воспоминания. Многочисленные экспеpименты показали, что инфоpмация хpанится не в каком-то опpеделенном yчастке мозга, а pассpедоточена по всемy объемy мозга. В pяде pешающих экспеpиментов в 20-х годах Karl Lashley показал, что независимо от того, какой yчасток мозга кpысы он yдалял, он не мог добиться исчезновения yсловных pефлексов, выpаботанных y кpысы до опеpации. Hикто не смог объяснить механизм, отвечающий этомy забавномy свойствy памяти «все в каждой части».
Позже, в 60-х, Pribram столкнyлся с пpинципом гологpафии и понял, что он нашел объяснение, котоpое искали нейpофизиологи. Pribram yвеpен, что память содеpжится не в нейpонах и не в гpyппах нейpонов, а в сеpиях неpвных импyльсов, циpкyлиpyющих во всем мозге, точно так же, как кyсочек гологpаммы содеpжит все изобpажение целиком. Дpyгими словами, Pribram yвеpен, что мозг есть гологpамма. Теоpия Pribram также объясняет, как человеческий мозг может хpанить так много воспоминаний в таком маленьком объеме. Пpедполагается, что человеческий мозг способен запомнить поpядка 10 миллиаpдов бит за всю жизнь [что соответствyет пpимеpно объемy инфоpмации, содеpжащемyся в 5 комплектах Бpитанской энциклопедии]. Было обнаpyжено, что к свойствам гологpамм добавилась еще одна поpазительная чеpта — огpомная плотность записи. Пpосто изменяя yгол, под котоpым лазеpы освещают фотопленкy, можно записать много pазличных изобpажений на той же повеpхности. Показано, что один кyбический сантиметp пленки способен хpанить до 10 миллиаpдов бит инфоpмации. Hаша свеpъестественная способность быстpо отыскивать нyжнyю инфоpмацию из гpомадного объема становится более понятной, если пpинять, что мозг pаботает по пpинципy гологpаммы. Если дpyг спpосит вас, что пpишло вам на yм пpи слове «зебpа», вам не нyжно пеpебиpать весь свой словаpный запас, чтобы найти ответ. Ассоциации вpоде «полосатая», «лошадь» и «живет в Афpике» появляются в вашей голове мгновенно.
Действительно, одно из самых yдивительных свойств человеческого мышления — это то, что каждый кyсок инфоpмации мгновенно взаимо — коppелиpyется с любым дpyгим — еще одно свойство гологpаммы. Посколькy любой yчасток гологpаммы бесконечно взаимосвязан с любым дpyгим, вполне возможно, что мозг является высшим обpазцом пеpекpестно-коppелиpованных систем, демонстpиpyемых пpиpодой. Местонахождение памяти — не единственная нейpофизиологическая загадка, котоpая полyчила тpактовкy в свете гологpафической модели мозга Pribram. Дpyгая — это каким обpазом мозг способен пеpеводить такyю лавинy частот, котоpые он воспpинимает pазличными оpганами чyвств [частоты света, звyковые частоты и так далее] в наше конкpетное пpедставление о миpе.
Кодиpование и декодиpование частот — это именно то, с чем гологpамма спpавляется лyчше всего. Точно так же, как гологpамма слyжит своего pода линзой, пеpедающим yстpойством, способным пpевpащать бессмысленный набоp частот в связное изобpажение, так и мозг, по мнению Pribram, содеpжит такyю линзy и использyет пpинципы гологpафии для математической пеpеpаботки частот от оpганов чyвств во внyтpенний миp наших воспpиятий.
Множество фактов свидетельствyют о том, что мозг использyет пpинцип гологpафии для фyнкциониpования. Теоpия Pribram находит все больше стоpонников сpеди нейpофизиологов.
Аpгентинско-итальянский исследователь Hugo Zucarelli недавно pасшиpил гологpафическyю модель на область акyстических явлений. Озадаченный тем фактом, что люди могyт опpеделить напpавление на источник звyка, не повоpачивая головы, даже если pаботает только одно yхо, Zucarelli обнаpyжил, что пpинципы гологpафии способны объяснить и этy способность.
Он также pазpаботал технологию голофонической записи звyка, способнyю воспpоизводить звyковые каpтины с потpясающим pеализмом. Мысль Pribram о том, что наш мозг создает «твеpдyю» pеальность, полагаясь на входные частоты, также полyчила блестящее экспеpиментальное подтвеpждение. Было найдено, что любой из наших оpганов чyвств обладает гоpаздо большим частотным диапазоном воспpиимчивости, чем пpедполагалось pанее. Hапpимеp, исследователи обнаpyжили, что наши оpганы зpения воспpиимчивы к звyковым частотам, что наше обоняние несколько зависит от того, что сейчас называется [osmic?] частоты, и что даже клетки нашего тела чyвствительны к шиpокомy диапазонy частот. Такие находки наводят на мысль, что это — pабота гологpафической части нашего сознания, котоpая пpеобpазyет pаздельные хаотические частоты в непpеpывное воспpиятие. Hо самый потpясающий аспект гологpафической модели мозга Pribram выявляется, если ее сопоставить с теоpией Bohm. Если то, что мы видим, лишь отpажение того, что на самом деле «там» является набоpом гологpафических частот, и если мозг — тоже гологpамма и лишь выбиpает некотоpые из частот и математически их пpеобpазyет в воспpиятия, что же на самом деле есть объективная pеальность? Скажем пpоще — ее не сyществyет. Как испокон веков yтвеpждают восточные pелигии, матеpия есть Майя, иллюзия, и хотя мы можем дyмать, что мы физические и движемся в физическом миpе, это тоже иллюзия. Hа самом деле мы «пpиемники», плывyщие в калейдоскопическом моpе частот, и все, что мы извлекаем из этого моpя и пpевpащаем в физическyю pеальность, всего лишь один источник из множества, извлеченных из гологpаммы.
Эта поpазительная новая каpтина pеальности, синтез взглядов Bohm и Pribram названа гологpафической паpадигмой, и хотя многие yченые воспpиняли ее скептически, дpyгих она воодyшевила. Hебольшая, но pастyщая гpyппа исследователей считает, что это одна из наиболее точных моделей миpа, до сих поp пpедложенных. Более того, некотоpые надеются, что она поможет pазpешить некотоpые загадки, котоpые не были pанее объяснены наyкой и даже pассматpивать паpаноpмальные явления как часть пpиpоды. Многочисленные исследователи, в том числе Bohm и Pribram, заключают, что многие паpапсихологические феномены становятся более понятными в pамках гологpафической паpадигмы.
Во вселенной, в котоpой отдельный мозг есть фактически неделимая часть большой гологpаммы и бесконечно связана с дpyгими, телепатия может быть пpосто достижением гологpафического ypовня. Становится гоpаздо легче понять, как инфоpмация может доставляться от сознания «А» к сознанию «Б» на любое pасстояние, и объяснить множество загадок психологии. В частности, Grof пpедвидит, что гологpафическая паpадигма сможет пpедложить модель для объяснения многих загадочных феноменов, наблюдающихся людьми во вpемя измененного состояния сознания. В 50-х годах, во вpемя пpоведения исследований ЛСД в качестве психотеpапевтического пpепаpата, y Grof была женщина-пациент, котоpая внезапно пpишла к yбеждению, что она есть самка доистоpической pептилии. Во вpемя галлюцинации она дала не только богато детализиpованное описание того, как это — быть сyществом, обладающим такими фоpмами, но и отметила цветнyю чешyю на голове y самца того же вида. Grof был поpажен обстоятельством, что в беседе с зоологом подтвеpдилось наличие цветной чешyи на голове y pептилий, игpающей важнyю pоль для бpачных игp, хотя женщина pанее не имела понятия о таких тонкостях.
Опыт этой женщины не был yникален. Во вpемя его исследований он сталкивался с пациентами, возвpащающимися по лестнице эволюции и отождествляющими себя с самыми pазными видами [на их основе постpоена сцена пpевpащения человека в обезъянy в фильме «Измененные состояния»]. Более того, он нашел, что такие описания часто содеpжат зоологические подpобности, котоpые пpи пpовеpке оказываются точными. Возвpат к животным — не единственный феномен, описанный Grof’ом. У него также были пациенты, котоpые, по-видимомy, могли подключаться к своего pода области коллективного или pасового бессознательного. Hеобpазованные или малообpазованные люди внезапно давали детальные описания похоpон в зоpоастpийской пpактике либо сцены из индyсской мифологии. В дpyгих опытах люди давали yбедительное описание внетелесных пyтешествий, пpедсказания каpтин бyдyщего, пpошлых воплощений...
Если вам понравился этот материал, то предлагаем вам подборку самых лучших материалов нашего сайта по мнению наших читателей. Подборку - ТОП об экологически безопасных технологиях, новой науке и научных открытиях вы можете найти там, где вам максимально удобно ВКонтакте или В Фейсбуке Если у вас неправильно отображается страница, не воспроизводится видео или нашли ошибку в тексте, пожалуйста, нажмите сюда.ecology.md
Что быстрее света в нашем мире? Часть I
Скорость больше скорости света в вакууме - это реальность. Теория относительности Эйнштейна запрещает лишь сверхсветовую передачу информации. Поэтому есть довольно много случаев, когда объекты могут двигаться быстрее света и ничего при этом не нарушать. Начнем с теней и солнечных зайчиков.
Если создать на далекой стене тень от пальца, на который светите фонариком, а потом пальцем пошевелите, то тень задвигается гораздо быстрее пальца. Если стена расположена очень далеко, то движение тени будет отставать от движения пальца, так как свет должен будет еще долететь от пальца до стены, но все равно скорость движения тени будет во столько же раз больше. То есть, скорость движения тени не ограничена скоростью света.
Кроме теней быстрее света могут двигаться и «солнечные зайчики». Например, пятнышко от лазерного луча, направленного на Луну. Расстояние до Луны 385 000 км. Если слегка поводить лазером сдвинув его едва лишь на 1 см, то он успеет пробежать Луну со скоростью примерно на треть больше световой.
Подобные вещи могут происходить и в природе. Например, световой луч от пульсара, нейтронной звезды, может прочесывать облако пыли. Яркая вспышка порождает расширяющееся оболочку из света или другого излучения. Когда она пересекает поверхность облака, то создается световое кольцо, увеличивающееся быстрее скорости света.
Все это примеры вещей, движущихся быстрее света, но которые не являлись физическими телами. При помощи тени или зайчика нельзя передать сверхсветовое сообщение, так что и общение быстрее света не получается.
А вот уже пример, который связан с физическими телами. Забегая вперед, скажем, что опять же сверхсветовых сообщений не получится.
В системе отсчёта, связанной с вращающимся телом, удалённые объекты могут двигаться со сверхсветовой скоростью. Например, Альфа Центавра в системе отсчёта, связанной с Землёй, движется со скоростью, более чем в 9600 раз превышающей скорость света, «проходя» расстояние около 26 световых лет в сутки. И точно такой же пример с Луной. Встаньте к ней лицом и повернитесь вокруг своей оси за пару секунд. За это время она повернулась вокруг вас на примерно на 2,4 миллиона километров, то есть в 4 раза быстрее скорости света. Ха-ха, скажете вы, так это ж не она вертелась, а я…А вспомните, что в теории относительности все системы отсчета независимы, включая и вращающиеся. Так что, с какой стороны еще посмотреть…
И что же делать? Ну на самом деле, никаких противоречий здесь нет, ведь опять же, это явление не может быть использовано для сверхсветовой передачи сообщений. Кроме того заметьте, в своей окрестности Луна не превышает скорости света. А именно на превышение локальной скорости света все запреты и накладываются в общей теории относительности.
www.festivalnauki.ru
5 вещей быстрее света — Naked Science
Верхний предел скорости известен даже школьникам: связав массу и энергию знаменитой формулой E = mc2, Альберт Эйнштейн еще в начале ХХ века указал на принципиальную невозможность ничему, обладающему массой, перемещаться в пространстве быстрее, чем скорость света в вакууме. Однако уже в этой формулировке содержатся лазейки, обойти которые вполне по силам некоторым физическим явлениям и частицам. По крайней мере, явлениям, существующим в теории.
Первая лазейка касается слова «масса»: на безмассовые частицы эйнштейновские ограничения не распространяются. Не касаются они и некоторых достаточно плотных сред, в которых скорость света может быть существенно меньше, чем в вакууме. Наконец, при приложении достаточной энергии само пространство может локально деформироваться, позволяя перемещаться так, что для наблюдателя со стороны, вне этой деформации, движение будет происходить словно быстрее скорости света.
Некоторые такие «сверхскоростные» явления и частицы физики регулярно фиксируют и воспроизводят в лабораториях, даже применяют на практике, в высокотехнологичных инструментах и приборах. Другие, предсказанные теоретически, ученые еще пытаются обнаружить в реальности, а на третьи у них большие планы: возможно, когда-нибудь эти явления позволят и нам перемещаться по Вселенной свободно, не ограничиваясь даже скоростью света.
Квантовая телепортация
Статус: активно развивается
Телепортация живого существа – хороший пример технологии, теоретически допустимой, но практически, видимо, неосуществимой никогда. Но если речь идет о телепортации, то есть мгновенном перемещении из одного места в другое небольших предметов, а тем более частиц, она вполне возможна. Чтобы упростить задачу, начнем с простого – частиц.
Кажется, нам понадобятся аппараты, которые (1) полностью пронаблюдают состояние частицы, (2) передадут это состояние быстрее скорости света, (3) восстановят оригинал.
Однако в такой схеме даже первый шаг полностью реализовать невозможно. Принцип неопределенности Гейзенберга накладывает непреодолимые ограничения на точность, с которой могут быть измерены «парные» параметры частицы. Например, чем лучше мы знаем ее импульс, тем хуже – координату, и наоборот. Однако важной особенностью квантовой телепортации является то, что, собственно, измерять частицы и не надо, как не надо ничего и восстанавливать – достаточно получить пару спутанных частиц.
Например, для приготовления таких спутанных фотонов нам понадобится осветить нелинейный кристалл лазерным излучением определенной волны. Тогда некоторые из входящих фотонов распадутся на два спутанных – необъяснимым образом связанных, так что любое изменение состояния одного моментально сказывается на состоянии другого. Эта связь действительно необъяснима: механизмы квантовой спутанности остаются неизвестны, хотя само явление демонстрировалось и демонстрируется постоянно. Но это такое явление, запутаться в котором в самом деле легко – достаточно добавить, что до измерения ни одна из этих частиц не имеет нужной характеристики, при этом какой бы результат мы ни получили, измерив первую, состояние второй странным образом будет коррелировать с нашим результатом.
Механизм квантовой телепортации, предложенный в 1993 году Чарльзом Беннеттом и Жилем Брассардом, требует добавить к паре запутанных частиц всего одного дополнительного участника – собственно, того, кого мы собираемся телепортировать. Отправителей и получателей принято называть Алисой и Бобом, и мы последуем этой традиции, вручив каждому из них по одному из спутанных фотонов. Как только они разойдутся на приличное расстояние и Алиса решит начать телепортацию, она берет нужный фотон и измеряет его состояние совместно с состоянием первого из спутанных фотонов. Неопределенная волновая функция этого фотона коллапсирует и моментально отзывается во втором спутанном фотоне Боба.
К сожалению, Боб не знает, как именно его фотон реагирует на поведение фотона Алисы: чтобы понять это, ему надо дождаться, пока она пришлет результаты своих измерений обычной почтой, не быстрее скорости света. Поэтому никакую информацию передать по такому каналу не получится, но факт останется фактом. Мы телепортировали состояние одного фотона. Чтобы перейти к человеку, остается масштабировать технологию, охватив каждую частицу из всего лишь 7000 триллионов триллионов атомов нашего тела, – думается, от этого прорыва нас отделяет не более, чем вечность.
Однако квантовая телепортация и спутанность остаются одними из самых «горячих» тем современной физики. Прежде всего потому, что использование таких каналов связи обещает невзламываемую защиту передаваемых данных: чтобы получить доступ к ним, злоумышленникам понадобится завладеть не только письмом от Алисы к Бобу, но и доступом к спутанной частице Боба, и даже если им удастся до нее добраться и проделать измерения, это навсегда изменит состояние фотона и будет сразу же раскрыто.
Эффект Вавилова – Черенкова
Статус: давно используется
Этот аспект путешествий быстрее скорости света – приятный повод вспомнить заслуги российских ученых. Явление было открыто в 1934 году Павлом Черенковым, работавшим под руководством Сергея Вавилова, три года спустя оно получило теоретическое обоснование в работах Игоря Тамма и Ильи Франка, а в 1958 г. все участники этих работ, кроме уже скончавшегося Вавилова, были награждены Нобелевской премией по физике.
В самом деле, теория относительности говорит лишь о скорости света в вакууме. В других прозрачных средах свет замедляется, причем довольно заметно, в результате чего на их границе с воздухом можно наблюдать преломление. Коэффициент преломления стекла равен 1,49 – значит, фазовая скорость света в нем в 1,49 раза меньше, а, например, у алмаза коэффициент преломления уже 2,42, и скорость света в нем снижается более чем в два раза. Другим частицам ничто не мешает лететь и быстрее световых фотонов.
Именно это произошло с электронами, которые в экспериментах Черенкова были выбиты высокоэнергетическим гамма-излучением со своих мест в молекулах люминесцентной жидкости. Этот механизм часто сравнивают с образованием ударной звуковой волны при полете в атмосфере на сверхзвуковой скорости. Но можно представить и как бег в толпе: двигаясь быстрее света, электроны проносятся мимо других частиц, словно задевая их плечом – и на каждый сантиметр своего пути заставляя сердито излучать от нескольких до нескольких сотен фотонов.
Вскоре такое же поведение было обнаружено и у всех других достаточно чистых и прозрачных жидкостей, а впоследствии излучение Черенкова зарегистрировали даже глубоко в океанах. Конечно, фотоны света с поверхности сюда действительно не долетают. Зато сверхбыстрые частицы, которые вылетают от небольших количеств распадающихся радиоактивных частиц, время от времени создают свечение, возможно, худо-бедно позволяющее видеть местным жителям.
Излучение Черенкова – Вавилова нашло применение в науке, ядерной энергетике и смежных областях. Ярко светятся реакторы АЭС, битком набитые быстрыми частицами. Точно измеряя характеристики этого излучения и зная фазовую скорость в нашей рабочей среде, мы можем понять, что за частицы его вызвали. Черенковскими детекторами пользуются и астрономы, обнаруживая легкие и энергичные космические частицы: тяжелые невероятно трудно разогнать до нужной скорости, и излучения они не создают.
Пузыри и норы
Статус: от фантастического до теоретического
Вот муравей ползет по листу бумаги. Скорость его невелика, и на то, чтобы добраться от левого края плоскости до правого, у бедняги уходит секунд 10. Но стоит нам сжалиться над ним и согнуть бумагу, соединив ее края, как он моментально «телепортируется» в нужную точку. Нечто подобное можно проделать и с нашим родным пространством-временем, с той лишь разницей, что изгиб требует участия других, невоспринимаемых нами измерений, образуя туннели пространства-времени, – знаменитые червоточины, или кротовые норы.
Кстати, согласно новым теориям, такие кротовые норы – это некий пространственно-временной эквивалент уже знакомого нам квантового феномена запутанности. Вообще, их существование не противоречит никаким важным представлениям современной физики, включая общую теорию относительности. Но вот для поддержания такого туннеля в ткани Вселенной потребуется нечто, мало похожее на настоящую науку, – гипотетическая «экзотическая материя», которая обладает отрицательной плотностью энергии. Иначе говоря, это должна быть такая материя, которая вызывает гравитационное... отталкивание. Трудно представить, что когда-нибудь эта экзотика будет найдена, а тем более приручена.
Своеобразной альтернативой кротовым норам может служить еще более экзотическая деформация пространства-времени – движение внутри пузыря искривленной структуры этого континуума. Идею высказал в 1993 году физик Мигеле Алькубьерре, хотя в произведениях фантастов она звучала намного раньше. Это как космический корабль, который движется, сжимая и сминая пространство-время перед своим носом и снова разглаживая его позади. Сам корабль и его экипаж при этом остаются в локальной области, где пространство-время сохраняет обычную геометрию, и никаких неудобств не испытывают. Это прекрасно видно по популярному в среде мечтателей сериалу «Звездный путь», где такой «варп-двигатель» позволяет путешествовать, не скромничая, по всей Вселенной.
Тахионы
Статус: от фантастического до теоретического
Фотоны – частицы безмассовые, как и нейтрино и некоторые другие: их масса в покое равна нулю, и чтобы не исчезнуть окончательно, они вынуждены всегда двигаться, и всегда – со скоростью света. Однако некоторые теории предполагают существование и куда более экзотических частиц – тахионов. Масса их, фигурирующая в нашей любимой формуле E = mc2, задается не простым, а мнимым числом, включающим особый математический компонент, квадрат которого дает отрицательное число. Это очень полезное свойство, и сценаристы любимого нами сериала «Звездный путь» объясняли работу своего фантастического двигателя именно «обузданием энергии тахионов».
В самом деле, мнимая масса делает невероятное: тахионы должны терять энергию, ускоряясь, поэтому для них все в жизни обстоит совсем не так, как мы привыкли думать. Сталкиваясь с атомами, они теряют энергию и ускоряются, так что следующее столкновение будет еще более сильным, которое отнимет еще больше энергии и снова ускорит тахионы вплоть до бесконечности. Понятно, что такое самоувлечение просто нарушает базовые причинно-следственные зависимости. Возможно, поэтому изучают тахионы пока лишь теоретики: ни единого примера распада причинно-следственных связей в природе пока никто не видел, а если вы увидите, ищите тахион, и Нобелевская премия вам обеспечена.
Однако теоретики все же показали, что тахионы, может, и не существуют, но в далеком прошлом вполне могли существовать, и, по некоторым представлениям, именно их бесконечные возможности сыграли важную роль в Большом взрыве. Присутствием тахионов объясняют крайне нестабильное состояние ложного вакуума, в котором могла находиться Вселенная до своего рождения. В такой картине мира движущиеся быстрее света тахионы – настоящая основа нашего существования, а появление Вселенной описывается как переход тахионного поля ложного вакуума в инфляционное поле истинного. Стоит добавить, что все это вполне уважаемые теории, несмотря на то, что главные нарушители законов Эйнштейна и даже причинно-следственной связи оказываются в ней родоначальниками всех причин и следствий.
Скорость тьмы
Статус: философический
Если рассуждать философски, тьма – это просто отсутствие света, и скорости у них должны быть одинаковые. Но стоит подумать тщательнее: тьма способна принимать форму, перемещающуюся куда быстрее. Имя этой формы – тень. Представьте, что вы показываете пальцами силуэт собаки на противоположной стене. Луч от фонаря расходится, и тень от вашей руки становится намного больше самой руки. Достаточно малейшего движения пальца, чтобы тень от него на стене сместилась на заметное расстояние. А если мы будем отбрасывать тень на Луну? Или на воображаемый экран еще дальше?..
Едва заметное мановение – и она перебежит с любой скоростью, которая задается лишь геометрией, так что никакой Эйнштейн ей не указ. Впрочем, с тенями лучше не заигрываться, ведь они легко обманывают нас. Стоит вернуться в начало и вспомнить, что тьма – это просто отсутствие света, поэтому никакой физический объект при таком движении не передается. Нет ни частиц, ни информации, ни деформаций пространства-времени, есть только наша иллюзия того, что это отдельное явление. В реальном же мире никакая тьма не сможет сравниться в скорости со светом.
naked-science.ru
Почему нельзя добиться скорости выше скорости света? Почему она максимальна?
Прежде всего нужно оговорить, что само значение скорости света — около 300 тысяч км/с — является просто одной из констант в нашей вселенной наряду с гравитационной постоянной, массой электрона, числом Авогадро и так далее. Это значение, выраженное через придуманные нами километры и секунды, не обусловлено ничем кроме старого доброго «так уж здесь у нас повелось»; его понять нельзя, нужно просто запомнить и мысленно сказать спасибо тем, кто придумал экспериментальный способ его вычислить.
Но понять можно другое, и я переформулирую исходный вопрос: почему во вселенной в принципе существует ограничение скорости, как это может быть?
Все слышали про общую теорию относительности, и все примерно представляют себе ее тезисы. Вспомним один из них.
Время относительно. Это буквально означает, что если двигаться мимо совершенно точных и исправных часов (с любой скоростью), они покажутся вам идущими медленно. Одна секунда на них будет длиться для вас дольше секунды — тем дольше, чем быстрее вы двигаетесь. Но та же одна секунда этих часов будет длиться ровно одну секунду для того, кто в этот момент просто стоит возле них.
То же происходит с пространством. Если вы двигаетесь навстречу шару и каким-нибудь образом успеете на ходу измерить его диаметр, выставив линейку по направлению движения, окажется, что шар для вас стал сплюснутым. Да, верно: тем более сплюснутым, чем быстрее вы двигаетесь.
И вот мы двигаемся все быстрее. Еще быстрее, еще быстрее. Шары на нашем пути сплющиваются, часы на нашем пути замедляются. Они делают это с экспоненциальной скоростью: сначала чтобы заметить разницу нужно разогнаться очень сильно, чуть позже уже малейший прирост в скорости будет давать заметный невооруженным взглядом эффект сжатия. И так до тех пор, пока... пока все шары вокруг вас не станут дисками нулевой толщины с нулевым расстоянием между ними. Пока все часы не остановятся. Расстояние до любого объекта впереди или позади будет равно нулю, секунда на чужих часах будет длиться бесконечно. С вашей точки зрения вы будете находиться во всех точках своей траектории одновременно, а понятие времени или изменения просто исчезнет. Прошлое и будущее, равно как направления «вперед» и «назад» перестанут иметь для вас смысл.
Конечно, сделать этого вы не сможете, потому что у вас есть масса: вы сможете бесконечно приближаться к этой границе, но никогда не достигнете ее. Это асимптота на графиках восприятия пространства и времени. Но у света массы нет, и для него те же графики совпадают с асимптотами.
Строго говоря, называть эту скорость «скоростью света» не совсем точно. Это предел кривизны пространства и времени. Что угодно, не имеющее массы, окажется именно в этом пределе. Свету повезло быть именно такой сущностью, но с тем же успехом мы могли бы назвать эту величину «скоростью немассивных тел».
Свет движется с этой скоростью, потому что у него нет массы, а не сама скорость стала максимальной благодаря свету. Забудьте про свет. Представьте себе, каково быть объектом без массы, для которого перестало существовать время и пространство. Скорость — это расстояние, проходимое в единицу времени. Как можно развить скорость еще выше, когда расстояния и времени для вас уже не существует?
thequestion.ru
Преодолеть скорость света возможно - ученые
Американские астрофизики разработали математическую модель гиперпространственного привода, позволяющего преодолевать космические расстояния со скоростью выше скорости света в 10³² раз, что позволяет в течение пары часов слетать в соседнюю галактику и вернуться обратно.
Астрофизики из Университета Бэйлора (США) разработали математическую модель гиперпространственного привода, позволяющего преодолевать космические расстояния со скоростью выше скорости света в 10³² раз, что позволяет в течение пары часов слетать в соседнюю галактику и вернуться обратно.
При полете люди не будут ощущать перегрузок, которые ощущаются в современных авиалайнерах, правда, в металле такой двигатель сможет появиться разве что через несколько сотен лет.
Механизм действия привода основан на принципе двигателя деформации пространства (Warp Drive), который предложил в 1994 г. мексиканский физик Мигель Алькубиерре. Американцам осталось лишь доработать модель и произвести более детальные подсчеты."Если перед кораблем сжимать пространство, а позади него, наоборот, расширять, то вокруг корабля появляется пространственно-временной пузырь, - говорит один из авторов исследования, Ричард Обоуси. - Он окутывает корабль и вырывает его из обычного мира в свою систему координат. За счет разницы давления пространства-времени этот пузырь способен двигаться в любом направлении, преодолевая световой порог на тысячи порядков".
Предположительно, деформироваться пространство вокруг корабля сможет за счет малоизученной пока темной энергии. "Темная энергия - очень плохо изученная субстанция, открытая сравнительно недавно и объясняющая, почему галактики как бы разлетаются друг от друга, - рассказал старший научный сотрудник отдела релятивистской астрофизики Государственного астрономического института им. Штернберга МГУ Сергей Попов. - Существует несколько ее моделей, но какой-то общепринятой пока нет. Американцы взяли за основу модель, основанную на дополнительных измерениях, и говорят, что можно локально менять свойства этих измерений. Тогда получится, что в разных направлениях могут быть разные космологические константы. И тогда корабль в пузыре начнет двигаться".
Объяснить такое "поведение" Вселенной может "теория струн", согласно которой все наше пространство пронизано множеством других измерений. Их взаимодействие между собой порождает отталкивающую силу, которая способна расширять не только вещество, как, например, галактики, но и само тело пространства. Этот эффект получил название "инфляция Вселенной".
"С первых секунд своего существования Вселенная растягивается, - поясняет доктор физико-математических наук, сотрудник Астро-космического центра Физического института им. Лебедева Руслан Мецаев. - И этот процесс продолжается до сих пор". Зная все это, можно попытаться расширять или сужать пространство искусственно. Для этого предполагается воздействовать на иные измерения, тем самым кусок пространства нашего мира начнет движение в нужном направлении под действием сил темной энергии.
При этом законы теории относительности не нарушаются. Внутри пузыря останутся те же самые законы физического мира, а скорость света будет предельной. На эту ситуацию не распространяется и так называемый эффект близнецов, повествующий о том, что при космических путешествиях со световыми скоростями время внутри корабля значительно замедляется и космонавт, вернувшись на Землю, встретит своего брата-близнеца уже глубоким стариком. Двигатель Warp Drive избавляет от этой неприятности, потому как толкает пространство, а не корабль.
Американцы уже подыскали и цель для будущего полета. Это планета Gliese 581 (Глизе 581), на которой климатические условия и сила тяжести приближаются к земным. Расстояние до нее составляет 20 световых лет, и даже при условии, что Warp Drive будет работать в триллионы раз слабее максимальной мощности, время в пути до нее составит всего несколько секунд.
Для справки, экстрасолнечная планета Глизе 581 (планетная система) - красный карлик, расположенный в созвездии Весов, в 20,4 св. лет от Земли. Масса звезды составляет приблизительно треть от массы Солнца. Глизе 581 находится в списке ста ближайших к нашей солнечной системе звёзд. В телескоп Глизе 581 следует искать в двух градусах севернее β Весов.
Материал подготовлен редакцией rian.ru на основе информации РИА Новости и открытых источников
ria.ru
