Знание-сила, 1997 № 04 (838)

Наверное, все же — нет, ведь, как уже не раз говорилось выше, в этом случае можно было бы «обстрелять» прошлое, например, Наполеона на Бородинском поле, и изменить уже установившийся ход истории... Правда, подобные опасения целиком основаны на теории относительности, которая как раз и может нарушаться в новых явлениях. Некоторый, хотя и весьма небольшой шанс для этого все же есть... Помочь устранить сомнения может лишь эксперимент.

Но если тахионов — сверхсветовых частиц — не бывает, то что же описывают тогда сверхсветовые решения? Как ни странно, но именно сверхсветовые процессы, которые постоянно... происходят вокруг нас!

Скорость света — предел лишь для материальных тел, а вот солнечный зайчик, который, наверное, каждый из нас пускал зеркальцем в детстве, может передвигаться с любой скоростью, лаже с бесконечной. Представьте себе, что вы «мазнули» световым пятном по стене соседнего дома. От зеркальца в вашей руке к стене бежит шток материальных частиц фотонов, там они отражаются обратно и попадают в ваш глаз. Весь процесс протекает со скоростью света. Вот зеркальце чуть-чуть поворачивается и процесс «туда—обратно» повторяется, но уже на другом участке стены. При этом по самой стене, его одного ее участка к другому, ничего не перетекает, никакой сверхсветовой информации с помощью светового зайчика передать нельзя. Светящиеся точки стены связаны между собой не непосредственно, а через зеркальце. Скорость бегущего по стене светового зайчика определяется лишь тем, насколько быстро поворачивается это зеркальце.

Со сверхсветовыми скоростями встречаются астрономы при наблюдении далеких объектов. Если судить по их изображениям в радиотелескопах, то некоторые из этих массивных тел тоже движутся быстрее света. Когда это явление было обнаружено впервые, оно было сенсацией. Я помню шумные споры сторонников и противников теории относительности. В руках последних был, казалось бы, неопровержимым аргумент — прямое экспериментальное измерение сверхсветовой скорости. Однако довольно скоро выяснилось, что удивительное явление опять- таки сродни солнечному зайчику и его сверхсветовое движение всего лишь - оптическая иллюзия.

А вот внутри вещества, в средах, и в самом деле возможны не только «зайчики», но и настоящие сверхсветовые процессы, переносящие информацию быстрее света. Дело в том, что запрет на обгон света имеет силу лишь в пустоте, в вакууме. Внутри вещества скорость света снижается, иногда в несколько раз. В начале нашей статьи уже говорилось, что световым фотонам, образно говоря, приходится маневрировать среди множества встречающихся на их пути атомов, и некоторые быстрые частицы — например, легкие и подвижные электроны — могут сделать это быстрее и поэтому обгоняют световой луч. Такие явления уже давно наблюдаются на опыте и никаких чудес с изменением хода истории при этом, понятно, не возникает.

Недавно в экспериментах, выполненных американскими и бразильскими учеными, была запущена первая сверхзвуковая «торпеда». Как и предсказывала теория, она прошла значительное расстояние, сохраняя свою сигарообразную форму. Правда, ее скорость превышала «звуковую» всего лишь на 0,24 процента, но, как говорится, лиха беда — начало!

Как видим, в природе есть место для сверхзвуковых и сверхсветовых решений уравнений и без какого-либо нарушения теории относительности.

• На верхнем рисунке — распространение обычного, диспергирующего звукового импульса. Нижний рисунок — распространение обгоняющей его «сверхзвуковой торпеды». Рисунки взяты из статьи Ян-Ю Лу, Я. Гринлифа и В. Родриеоса.

В последние годы, когда стало возможем издавать книги за свой счет, появилось немало брошюр и толстых монографий, авторы которых запросто толкуют о сверхсветовых скоростях, не зная, к каким чудовищным парадоксам это приводит. Современная физика — крепко сцементированная наука, и нельзя отбросить какой-либо из ее «краеугольных камней», не разрушив всего здания. Однако, как утверждается в одной из пьес Шекспира, на свете много есть такого, что и не снилось нашим мудрецам, и удивительные физические явления, в которых «свет бежит быстрее света», могут еще преподнести нам сюрпризы. •

Твердое внутреннее ядро, которое образовалось на ранних стадиях формирования Земли, было обнаружено сейсмическими методами еще в 1936 году. Шестьдесят лет спустя, на основе изучения сейсмических волн от землетрясений и атомных взрывов, которые пересекают планету с различными скоростями, была впервые вычислена скорость движения этой самой «внутренней» сферы Земли.

Анализ данных, которые накапливались на протяжении тридцати лет, позволил американским ученым Хиаодон1у Сонгу и Иолу Ричардсону из Колумбийского университета высказать утверждение, что внутреннее ядро вращается на 1,1 градус быстрее, чем мантия и кора со скоростью несколько десятков километров в год. Для сравнения: тектонические плиты перемещаются по поверхности Земли в сто тысяч раз медленнее.

Еще два года назад Гарри Глатцмайтер из Лос-Аламоса рассчитал, что железная сердцевина работает как часть огромного электромотора. Токи в миллиарды ампер текут между внутренним ядром и внешним жидким слоем вокруг него. В присутствии магнитного поля Земли (для его возникновения формирование внутреннего ядра было необходимым условием) этот ток создает огромную силу, действующую на сердцевину. И за год она проворачивается на несколько градусов больше, чем вся планета.

На сегодняшний день точно установлено, что внутреннее ядро анизотропно — то есть время, необходимое сейсмическим волнам для того, чтобы пройти его вдоль оси север юг, меньше, чем требуется для путешествия по экваториальной пси. Хиаодонг Сонг и Нол Ричардсон считают, что различия в этих скоростях можно объяснить тем, что внутреннее ядро не просто состоит из железа, а имеет кристаллическую структуру. Именно в кристалле волны идут с разной скоростью в зависимости от ориентации осей. И недавно обнаружилось, что, по-видимому, так называемая быстрая ось внутреннего ядра отклонена на десять градусов от оси север—юг самой Земли. Но как измерить собственную скорость этого «волчка» внутри Земли? Сонг и Ричардсон предложили изучить записи сейсмических станций за максимально длительный период времени. Причем при их анализе учесть маршрут прохождения той или ином сейсмической волны, то есть насколько глубоко они «задевают» внутреннее ядро. Составив несколько пар: очаг землетрясения — станция, ученые получили любопытные данные. Например, с 1967 года около Южных Сандвичевых островов было тридцать восемь землетрясений с магнитудой в 5,5 баллов. Сейсмические волны, которые приходили на регистрирующую станцию на Аляске через внутреннее ядро, оказались на восемь секунд быстрее тех, которые его не задевали. А за двадцать восемь лет разница во времени прихода волн возросла на 0,4 секунды.