Законы физики предусматривают, что во вселенной ничто не может превышать скорость света — с этим ограничением сталкивается любой объект, имеющий массу. Однако как и всегда, в любом правиле есть исключения, в этом случае это так называемые тахионы — гипотетические частицы, которые всегда двигаются быстрее скорости света. Физики не смогли доказать, что тахионов не может существовать, однако есть веские основания полагать, что это действительно так.
Представьте, вы планируете путешествовать со скоростью выше скорости света, например на ракете. После запуска вы начинаете двигаться при помощи суперсовершенного двигателя, который позволяет вам постоянно ускоряться. На скоростях, гораздо ниже скорости света, это имеет смысл: ежесекундно двигатель позволяет вам получать одинаковое ускорение и такое же увеличение скорости. Однако при приближении к скорости света процесс наоборот замедлится, то есть все большее количество энергии будет давать все меньше и меньше ускорения. Несмотря на то, что двигатели будут работать на максимальных мощностях, вы как будто приближаетесь к скорости света, но никогда ее не достигнете. В какой-то момент станет ясно, что для этой цели понадобится бесконечное количество энергии, которой у вас нет.
Согласно формуле E = mc2, энергия — это еще и масса. То есть чем быстрее вы двигаетесь, тем больше у вас кинетической энергии, а соответственно и тем больше масса. Когда вы приближаетесь к скорости света, то ваша масса растет до бесконечной, поэтому таковой должна быть энергия.
Тахионы, как обходной путь
В 1967 году, опираясь на исследования, проведенные десятилетиями, физик Джеральд Фейнберг предложил новый класс частиц: объекты с «мнимой массой» («мнимый» здесь означает математический термин для корня квадратного из -1.) Эти частицы, которые он назвал тахионами, фактически всегда вынуждены двигаться быстрее света, и им было бы так же тяжело замедлиться, как и нам ускориться к скорости света.
Фейнберг не первый ученый, рассматривавший возможность существования таких частиц, однако именно он ввел в обращение термин «тахионы». Эйнштейн также «игрался» с этой идеей, однако обнаружил, что такие гипотетические частицы нарушают «причинность».
Причинность – фундаментальное правило, лежащее в основе всего, что мы понимаем во вселенной. Проще говоря, это правило утверждает, что причины должны предшествовать последствиям. Это любые элементарные вещи: мы должны набрать номер, прежде чем услышим гудок, или положить кусочек сыра в рот, прежде чем его съесть.
Нарушение причинности
И вот как раз тахионы могут нарушать эту причинность. Например, представьте вот такой эксперимент:
Человек, находящийся на Земле, планирует послать сигнал с помощью тахиона другому человеку, который путешествует где-то дальше во вселенной. С точки зрения отправителя с Земли, тахионы мчатся к адресату быстрее света, все идет нормально. Если адресат не двигается, то сообщение поступит к нему за меньший период времени, чем это потребовалось бы для света. И если бы человек во вселенной навел бы в это время телескоп на человека с Земли, то мог бы получить тахион раньше — до того, как вообще увидел бы сцену с тем, как это сообщение отправляется.
Проблемы возникают именно во время движения адресата:
В теории относительности, с точки зрения нашего воображаемого адресата во вселенной, он стоит на месте, а Земля удаляется от него. Это приводит к замедлению времени в воображении адресата — все во вселенной (включая нажатие кнопки для передачи сообщения с Земли) замедляется. Фактически, если получатель движется по вселенной достаточно быстро, то сможет получить тахион и отправить ответ еще до того, как отправитель сигнала вообще его пришлет. То есть он может отправить сигнал обратно во времени.
Если гипотетически такое может происходить в реальности, можно столкнуться с множеством противоречий. Представьте, вы сможете отправить сообщение, чтобы предотвратить встречу ваших бабушек и дедушек, а это значит, что вы никогда не будете существовать. Но вам же нужно существовать, чтобы отправить это сообщение?
Можно просто вызвать взрыв, который уничтожит этот тахионный передатчик до того, как он отправит сообщение. Вы даже можете уничтожить себя в своем прошлом. А поскольку мы живем не во вселенной, где такие противоречия и нарушения причинности реальны, кажется, маловероятным, что эти гипотетические тахионы все же существуют.
Источник: Space