ЗНАК ВОПРОСА 2002 № 03 - Валерий Иванович Гуляев

Например, то, что причина обязательно должна предшествовать следствию, а прошлое — будущему. Такие выводы следуют из экспериментов даже тех ученых, которые на словах клянутся в своей преданности священной корове.

МАНИПУЛЯЦИИ

СО СКОРОСТЬЮ СВЕТА

Недавно группа физиков из научно-исследовательского института в Принстоне провела опыт, в котором использовались лазерный луч, камера с охлажденными атомами цезия и суперскоростной хронометр. Его результат взволновал научную общественность: луч прошел через камеру со скоростью, которая в 300 раз превысила скорость света. Это не первый случай, когда скорость света оказывалась в лабораторных условиях превзойдена, однако предыдущий рекорд составлял семь процентов.

Приведенные цифры на далекого от физики и космических скоростей человека сногсшибательного впечатления, возможно, не произведут. Но вот от чего ум действительно заходит за разум, так это от того, какую картину являл собой эксперимент. Ее описывает в журнале «Нейчер» руководитель группы доктор Ли Юнь Ван: передняя часть луча выскочила из атомной ловушки прежде, чем он в нее вообще вошел. То есть для наблюдателей получалось, что луч разогнался раньше, чем у него в принципе была возможность это сделать. Все равно как если бы человека, собравшегося выйти из дому, сначала увидели бы на улице, а уж потом входящим в лифт, чтобы спуститься вниз. Следствие обгоняет причину, прошлое тащится по стопам будущего.

Не кто иной, как сам Эйнштейн, утверждал, что, помимо прочего, скорость света не может быть превышена потому, что это означало бы перемещение из настоящего в прошлое. Доказывается утверждение следующим образом: когда мы смотрим на звезды, то в действительности видим не то, чем они являются сейчас, а некий образ прошлого, который свету пришлось нести до нас тысячелетия. Вот и получается, что, двигаясь быстрее света, мы оказываемся в прошлом.

Правда, и тут сторонники теории относительности пришли на помощь своему кумиру. В частности, на семинаре академика В. Гинзбурга прошло специальное заседание, на котором подробно разбирались сенсационные опыты с преодолением скорости света.

В конце концов, его участники пришли к заключению, что все на самом деле, конечно, не так. Американские физики поставили действительно красивый эксперимент, грамотно использовав свойства специально организованной оптической среды с весьма необычным коэффициентом преломления света. Среда эта, содержавшая атомы цезия, охлажденные чуть ли не до абсолютного нуля, позволила зафиксировать на выходе из установки появление импульса света еще до того, как он вошел туда. То есть получалось, что скорость распространения этого светового импульса (групповая скорость) оказалась выше скорости распространения света в вакууме — теоретически возможного предела.

Однако, разобравшись в сути этого «чуда», и наши и зарубежные исследователи пришли к заключению, что основы современной физики остались все же непоколебимыми — принцип относительности не опровергнут. Ученым из Принстона удалось лишь доказать, что распространением света можно манипулировать способами, которые могли бы удивить самого Эйнштейна.

Вся хитрость состоит в том, что световой импульс в данном случае представляет собой суммарный ансамбль волн различной частоты. Поэтому следует различать разовую скорость отдельной волны-компоненты и так называемую групповую скорость импульса в целом. Когда такой ансамбль попадает в среду, где волны разной частоты преломляются по-разному, с ним могут происходить интересные превращения. В частности, манипулируя отдельными компонентами светового импульса, его световую скорость можно замедлять. Именно такой эксперимент провели в 1999 году гарвардские физики, доведя скорость света всего лишь до 17 м/с. При желании можно и увеличить скорость светового импульса до. казалось бы, сверхсветовых величин. (Хотя на самом деле каждый из компонентов светового пучка не превышает «законные» 300 тыс. км/с.).

Не погружаясь в дебри происходящих при этом процессов — для их понимания необходимы познания в специальных областях физики и математики, — отметим лишь результат.

Оказывается, при некоторых маневрах можно не только сохранить форму исходного импульса света, но и сместить его пик по времени таким образом, чтобы, как говорят сами экспериментаторы, «казалось, пик импульса покидает оптическую ячейку до того, как в нее вошел». Однако, как полагает руководитель работ Л. Ван, это «лишь разновидность логической ошибки». На самом деле оказалось, что полученная в эксперименте групповая скорость светового потока была отрицательна, то есть имела противоположное направление! Отсюда и ощущение, что импульс покинул камеру за одну 62-миллиардную долю секунды до входа в нее.

Далее, хотя проведенные эксперименты по «ускорению» светового импульса действительно весьма интересны, они не имеют отношения к теории относительности и не позволяют создать, скажем, суперскоростные компьютеры, способные передавать и преобразовывать потоки информации со «сверхсветовыми» скоростями. Единственный вывод, который пока сделали физики, — проведенные эксперименты могут стимулировать дискуссию о том, как правильно детектировать появление световых сигналов на входе из оптической ячейки.

Более того, как пояснил собравшимся на семинаре ведущий научный сотрудник ФИАНа профессор В. Быков, теория относительности запрещает не все сверхсветовые движения, а лишь те, в которых проявляются причинно-следственные связи. Например. если положение и скорость того или иного тела являются причиной его появления в другой точке. Такие движения тел, согласно теории относительности, невозможны со сверхсветовой скоростью. А к ним, кстати, относятся все процессы, связанные с переносом информации и энергии.

СТРАННОСТИ

В ПРОСТРАНСТВЕ?

Казалось бы, все, инцидент «исчерпан». Однако разгоревшийся костер, похоже, просто так не загасить. Кое-кто вспомнил, что еще в первой половине XX века физик Эрвин Шредингер составил уравнения, в которых математически доказывается симметрия времени. Проще говоря, что оно параллельно течет в обе стороны — как в будущее, так и в прошлое. Хотя уравнений Шредингера (кстати, тоже не являвшегося сторонником эйнштейновской теории относительности) опровергнуть никто не смог, ученые-ортодоксы предпочитают о них лишний раз не вспоминать. Потому как если приложить их, например, к человеческой жизни, то выходит, что мы одновременно, с равной скоростью движемся и к своей смерти, и к своему рождению. Движемся по тому самому замкнутому кругу бытия, о котором, называя его «сансарой» и представляя в виде вертящегося на месте колеса, уже десятки веков говорят индусские и буддийские мудрецы.

Физика, таким образом, плавно перетекает в метафизику и мистику, что чрезвычайно раздражает задающих в современной науке тон материалистов. Тут стоит, пожалуй, вспомнить, что 350 лет назад в мистике был обвинен Исаак Ньютон. Старшие коллеги назвали открытый им закон всемирного тяготения оккультной чушью, не имеющей за собой никаких реальных доказательств.

В общем, сегодня закачались не только общепринятые представления о времени и максимально возможной скорости. С перемещением в пространстве тоже обнаружились странности.

С тем, что элементарные частицы, чьи размеры во много раз