Закони фізики передбачають, що у всесвіті ніщо не може перевищувати швидкість світла — з цим обмеженням стикається будь-який об’єкт, який має масу. Однак як і завжди, у будь-якому правилі є винятки, у цьому випадку — це так звані тахіони — гіпотетичні частинки, які завжди рухаються швидше за швидкість світла. Фізики не змогли довести, що тахіонів не може існувати, однак є вагомі підстави вважати, що це дійсно так.
Уявіть, ви плануєте подорожувати зі швидкістю вищою за швидкість світла, наприклад на ракеті. Після запуску зрештою ви починаєте рухатись та маєте супердосконалий двигун, що дозволяє вам постійно прискорюватись. На швидкостях, набагато нижчих за швидкість світла, це має сенс: щосекунди двигун дозволяє вам отримувати однакове прискорення та таке саме збільшення швидкості. Однак під час наближення до швидкості світла, процес навпаки сповільниться, тобто щоразу більша кількість енергії даватиме все менше і менше прискорення. Попри те, що двигуни працюватимуть на максимальних потужностях, ви наче й наближатиметесь до швидкості світла, але ніколи її не досягнете. У якийсь момент стане ясно, що для цієї мети знадобиться нескінченна кількість енергії, якої ви не маєте.
Відповідно до формули E = mc2, енергія — це ще й маса. Тобто чим швидше ви рухаєтесь, тим більше у вас кінетичної енергії, а відповідно й тим більша маса. Коли ви наближаєтеся до швидкості світла, то ваша маса зростає до нескінченної, тому такою має й бути енергія.
Тахіони, як обхідний шлях
У 1967 році, спираючись на дослідження, проведені десятиліттями, фізик Джеральд Фейнберг запропонував новий клас частинок: об’єкти з “уявною масою” (“уявний” тут означає математичний термін для кореня квадратного з -1.) Ці частинки, які він назвав тахіонами, фактично завжди змушені рухатись швидше за світло, і їм було б так само важко сповільнитись, як і нам прискоритись до швидкості світла.
Фейнберг не перший вчений, який розглядав можливість існування таких частинок, однак саме він ввів у обіг термін “тахіони”. Ейнштейн також “грався” з цією, однак виявив, що такі гіпотетичні частинки порушують “причинність”.
Причинність — фундаментальне правило, яке лежить в основі всього, що ми розуміємо про всесвіт. Простіше кажучи, це правило стверджує, що причини завжди мають передувати наслідкам. Це будь-які елементарні речі: ми маємо набрати номер, перш ніж почуємо гудок, або покласти шматочок сиру у рот перш ніж його з’їсти.
Порушення причинності
І ось якраз тахіони, можуть порушувати цю причинність. Для прикладу, уявіть ось такий експеримент:
Людина, яка знаходиться на Землі, планує надіслати сигнал за допомогою тахіона іншій людині, яка подорожує десь далі у всесвіті. З точки зору відправника з Землі, тахіони мчать до адресата швидше за світло, все йде нормально. Якщо адресат не рухається, то повідомлення надійде до нього за менший період часу, ніж це знадобилося б для світла. І якби людина у всесвіті навела б у цей час телескоп на людину з Землі, то могла б отримати тахіон раніше — до того, як взагалі б побачила сцену з тим, як це повідомлення відправляється.
Проблеми виникають саме під час руху адресата:
У теорії відносності, з точки зору нашого уявного адресата у всесвіті, він стоїть на місці, а Земля ніби віддаляється. Це спричиняє уповільнення часу в уяві адресата — все у Всесвіті (включно з тим, як натискається кнопка для передачі повідомлення з Землі) сповільнюється. Фактично, якщо отримувач рухається у всесвіті достатньо швидко, то зможе отримати тахіон і надіслати відповідь ще до того, як відправник сигналу взагалі його надішле. Тобто може надіслати сигнал назад у часі.
Якщо гіпотетично таке може відбуватись у реальності, можна стикнутися з безліччю протиріччь. Уявіть, ви зможете надіслати повідомлення, щоб запобігти зустрічі ваших бабусь і дідусів, а це означає, що ви ніколи не існуватимете. Але ж вам потрібно існувати, щоб надіслати це повідомлення?
Можна просто спричинити вибух, який знищить цей тахіонний передавач до того, як він надішле повідомлення. Ви навіть можете знищити себе у власному минулому. А оскільки ми живемо не у всесвіті, де такі протиріччя та порушення причинності реальні, здається дуже малоймовірним, що ці гіпотетичні тахіони все таки існують.
Джерело: Space