Роман Подольный - Чем мир держится?

Существование отрицательной массы поставило бы науку перед рядом серьезнейших проблем. То, что при этом оказались бы возможны (не будем входить в подробности, почему именно) температуры ниже абсолютного нуля, — мелочь рядом с путаницей, которая может возникнуть с самым важным научным законом, гласящим, что причина всегда предшествует следствию.

Вероятнее всего, что именно к возможности отрицательной массы и придется отнести слово «никогда» в заголовке последнего большого раздела книги. Весьма вероятно также, что оно относится и к гипотетическим объектам, ставшим предметом следующей главы — тахионам, частицам, двигающимся быстрее света. Тахионы как будто не имеют прямого отношения к проблеме гравитации. Правда, в некоторых сомнительных гипотезах гравитации их привлекают для объяснения «причины тяготения». Частицы «тахионного газа» играют роль придуманных Лесажем и упомянутых в первом разделе книги частиц, подталкивающих тяготеющие тела друг к другу.

Однако современная, разрабатываемая десятками физиков гипотеза тахионов родилась на фундаменте специальной теории относительности, а та ведь очень тесно связана с теорией гравитации.

Главное же — «сверхсветовые» экскурсы физиков, даже если они приведут в тупик, показывают возможности современной теории, в частности ее умение обходить ею же установленные запреты. Опять-таки в этом разделе мы заглядываем в будущее, а уж к этому процессу предположение о тахионах, верно оно или неверно, со всей очевидностью имеет отношение.

Вернемся снова к «парадоксу парадоксов» Нильса Бора: великая истина — это истина, противоположность которой — также великая истина.

Теория относительности Эйнштейна решительно утверждает: по мере приближения скорости любого «предмета» — от элементарной частицы до звездолета — к скорости света масса этого «предмета» будет расти в такой степени, что один какой-нибудь атом может достичь массы целой галактики. Да и как же иначе, если со скоростью растет энергия, а следовательно, и масса тела.

Итак, скорость света в природе — предел всех возможных скоростей. Роль этого положения для наших представлений о мироздании невозможно переоценить. Недаром же световыми годами исчисляют земные ученые расстояния до звезд и галактик. И именно в «световой барьер» упираются даже в самых смелых расчетах будущие скорости любых будущих космических кораблей.

…В древности верили, что где-то на краю света стоит столб с надписью «дальше некуда». По отношению к возможной скорости путешествий в космосе ту же роль играет положение теории относительности о предельности скорости света. Именно оно заставляет астрономов с грустью говорить о годах пути до ближайших звезд и многих тысячелетиях, которые пройдут в дороге к звездам дальним. Из этого же положения следует немалое число парадоксов, но дело сейчас не в них. Современная физика сумела как будто перехитрить сама себя. Едва физики успели сделать общепринятым запрет на сверхсветовые скорости, как им (конечно, не всем физикам) понадобилось атаковать этот запрет. И самое, пожалуй, парадоксальное, что атакуют они его, как уже говорилось, под знаменем той теории относительности, которая сама же запрет ввела.

Теоретики, поддерживающие идею о тахионах, позволили себе по-новому посмотреть на ситуацию. Частица не может «перешагнуть» через световой барьер? Да, это правило остается неколебимым. Но почему бы не представить себе, что есть в нашем мире частицы, которые с самого начала своего находятся уже по другую сторону этого барьера, частицы-аристократки, наделенные от рождения сверхсветовой скоростью, недоступной всяким там протоном, электронам, сигма-минус гиперонам и прочим плебеям обыденного физического мира?!

Для этого предположения не понадобилось так уж много фантазии. Ведь еще в школе мы знакомимся с частицами, от рождения наделенными способностью двигаться со скоростью света. Это кванты электромагнитной энергии, к числу которых принадлежат и частицы видимого света — фотоны, и радиоволны и т. д. «Зато» такие кванты не могут двигаться ни с какой другой скоростью, а в состоянии покоя (будь оно для них возможно — как будто можно остановить на лету луч света, сохранив его при этом) фотоны и их родственники не имеют массы вообще: как выражаются физики, масса покоя фотона равна пулю. Вот какую цену приходится платить за достижение светового барьера! Цена за «жизнь» по другую сторону этого барьера еще дороже. Сверхсветовые частицы обречены существовать (если, конечно, они существуют) с массой, представляющей собой мнимую величину. Когда школьная алгебра сообщала нам о том, что нельзя извлечь корень квадратный из отрицательного числа, а потому все числа, в состав которых в качестве множителя входит пресловутое i (корень квадратный из минус единицы), — мнимые, это, оказывается, имело, неведомо даже для авторов учебников, прямое отношение к проблеме сверхсветовых скоростей.

Мнимость величины массы за световым барьером не стала у теоретиков непреодолимым препятствием для самого существования сверхсветовых частиц. Больше того! По мнению доктора физико-математических наук В. Барашенкова, теория относительности не только не запрещает существование частиц, движущихся со сверхсветовыми скоростями, она оказывается без этих частиц неполной, односторонней (как елка, пушистая лишь с одного боку).

Первые предполагаемые жильцы области за световым барьером свое имя тахионов получили от греческого «тахис» — быстрый. Их довольно подробно описали, составив длинный список особых примет. И приметы эти, действительно, чрезвычайно особые. Даже у пресловутых античастиц куда меньше отличий от частиц обычных. Посудите сами. Досветовые частицы с ростом энергии увеличивают свою скорость. Тахионы как раз наоборот. Они тем быстрее, чем меньше энергии содержат. Грубо говоря, если тахионы «подталкивать», подбавляя энергии, они будут тормозиться; напротив, попытка остановить их, отнимая энергию, приведет к увеличению скорости. Достаточно чуть подумать, чтобы понять: иначе и быть не может. Для тахионов световой барьер также непреодолим, как для знакомых нам тел, только непреодолим «сверху». Обычным частицам мешает перемахнуть через него то обстоятельство, что с приближением к барьеру фантастически вырастает масса-энергия частиц; то же должно происходить и с тахионами при их приближении к скорости света, только они ведь идут к ней «тормозя», и именно замедление тут требует энергии.

Мало того, возможна ситуация, в которой тахион окажется частицей с отрицательной кинетической энергией. Это уже пострашнее, чем мнимая масса. Потому что всякое тело, рождающее тахионы и теряющее их, будет тем самым все набирать и набирать энергию, черпая ее буквально из ничего. Тем самым в наше распоряжение поступит что-то вроде вечного двигателя, но он, увы, запрещен законами природы. Теоретики, занимающиеся тахионами, сумели, правда, найти способ, благодаря которому тахионы можно всегда считать частицами с положительной энергией и их источник вечным двигателем не окажется.