Эти теоретические частицы игнорируют основную структуру причины и следствия. Если ученые когда-нибудь докажут, что они реальны, тахионы разрушят наше понимание реальности.
Специальная теория относительности Эйнштейна учит нас, что ничто не может ускоряться выше скорости света. Но что, если, когда вы родились, вы уже двигались быстрее света? Как это будет выглядеть? Оказывается, тип частицы, которая могла бы привести к такому странному обстоятельству, уже имеет имя: тахион, и его существование не только нарушило бы наше понимание физики, но и наше понимание реальности, какой мы ее знаем.
Правила путешествия быстрее скорости света
Скорость света — настоящий предел. Когда объекты движутся быстрее, они получают больше энергии. Но теория относительности говорит нам, что масса и энергия — это одно и то же (помните знаменитую формулу E=mc2). Поэтому, поскольку объекты движутся быстрее, они также становятся более массивными. Это не особо заметно, пока вы не приблизитесь к скорости света, и в этом случае ваш энергетический (и массовый) шар выйдет из-под контроля. Объект, приближающийся к скорости света, набирает бесконечное количество массы, для толкания которого потребуется бесконечное количество энергии — следовательно, все массивные объекты навсегда ограничены скоростями ниже скорости света. Единственное, что может двигаться со скоростью света, — это безмассовые частицы, такие как фотоны, переносчики света.
Но теория относительности также говорит нам, что у этих знакомых законов есть странное зеркальное отражение. Если бы на сцене появилась частица особого типа, уже движущаяся быстрее света, то она была бы вынуждена всегда двигаться со скоростью света — навсегда. Для замедления такой частицы также потребуется бесконечная скорость. Все известные частицы во Вселенной движутся со скоростью света или ниже нее. Однако гипотетическая тахионная частица может превзойти скорость света. Одна проблема: его существование переписало бы настолько фундаментальный аспект нашей физической вселенной, что мы обычно даже не думаем об этом.
Тахионы не подчиняются причинно-следственной логике…
Основной проблемой здесь является причинно-следственная связь. Проще говоря, причинность — это принцип, согласно которому все имеет причину, каждая причина ведет к следствию и каждое следствие возникает из причины. Причинно-следственная связь лежит в основе всего, что мы испытываем в повседневной жизни. Например, если я хочу налить кофе в кружку (следствие), мне придется перелить кофе из кофейника в кружку (причина). Если я вижу разбитое окно, я не думаю, что оно появилось таким образом по волшебству; вместо этого я начинаю искать бейсбольный мяч, который мой ребенок только что бросил на заднем дворе.
Причинность обеспечивает логическую упорядоченность всех событий в нашей жизни. Так мы понимаем течение времени. Причины приводят к следствиям, которые, в свою очередь, становятся новыми причинами, ведущими к новым следствиям, и так далее, от прошлого к будущему. Прошлое содержит все причины, которые привели к настоящей реальности, а будущее полно множества возможных последствий, основанных на настоящих причинах. Эта непрерывная цепь причин и следствий образует основную структуру опыта.
Однако тахионы разрывают эту цепочку.
… Или Скорость Света
Специальная теория относительности не просто говорит нам об ограничениях скорости во Вселенной. Это также говорит нам о взаимосвязи между причиной и следствием во Вселенной. Поскольку скорость света является предельным пределом скорости в космосе, это также самый быстрый из возможных способов, с помощью которого одна причина приводит к следствию, потому что это самая быстрая скорость, которую может двигаться что-либо.
Если я хочу похлопать тебя по плечу, мне придется подойти к тебе и протянуть руку. Самое быстрое, что я могу сделать, — это скорость света. Если ты рядом, я могу относительно быстро похлопать тебя по плечу. Если ты далеко, мне сначала нужно доехать до тебя. Другими словами, скорость света ограничивает то, какие эффекты я могу оказывать во Вселенной; чем дальше находятся другие объекты, тем больше времени мне понадобится, чтобы добиться эффекта.
Если бы тахионы существовали, они бы полностью разрушили наше понимание реальности.
Ограничение скорости движущихся объектов также накладывает ограничение на скорость причинности. Если что-то находится слишком далеко и у меня нет времени до него добраться, то я никогда не смогу на это повлиять, потому что скорость света запирает меня. Например, если вы переместитесь в галактику Андромеды, 2,5 миллиона света лет назад, и я хотел похлопать тебя по плечу, но у меня было всего полтора часа, чтобы добраться туда, мне не повезло. Я не могу похлопать вас по плечу, и моя цель не может привести к такому результату.
Однако с тахионами эти правила можно нарушить.
Частица, путешествующая во времени
Поскольку тахионы движутся быстрее света, можно создать сценарии, в которых причина и следствие не подчиняются своему обычному, разумному порядку. Например, допустим, я сижу на Земле, а вы в космическом корабле где-то далеко. У каждого из нас есть специальный передатчик, который может отправлять и принимать тахионы со скоростью, превышающей скорость света (как в любом научно-фантастическом сериале).
Я посылаю вам сообщение, и оно достигает вас быстрее света. Это означает, что если ваш телескоп направлен на меня, вы получите сообщение до того, как увидите, что я его отправляю, потому что свет от меня, достигающий вашего телескопа, ограничен, ну, скоростью света! Затем вы можете составить ответное сообщение и отправить его мне; Опять же, я получу сообщение до того, как вы увидите, как я отправляю исходное сообщение — это означает, что вы фактически отправляете свой ответ назад во времени — специальный трюк, доступный только с помощью тахионных частиц, скорость которых превышает скорость света.
Это все еще странно, но это не нарушает причинно-следственную связь — пока. Итак, начнем возиться с реальностью. В рамках этой воображаемой установки давайте представим, что мой тахионный передатчик имеет механизм самоуничтожения, но только в том случае, если он получает секретное закодированное сообщение. Вы случайно знаете это секретное послание. Когда вы получите мое сообщение и ответ, вы отправите сигнал самоуничтожения на мой передатчик.
Поскольку тахионы могут двигаться быстрее света, ваш ответ на мое первоначальное сообщение фактически приходит до того, как я что-либо отправил. Но ваш ответ приказал моему передатчику самоуничтожиться, что сделало невозможным отправку моего сообщения. Но единственным способом получить сигнал самоуничтожения было отправить мне сообщение... а вам ответить.
Что он? Я отправил свое сообщение или мой передатчик самоуничтожился? Это парадокс, вызванный наличием тахионов, скорость которых превышает скорость света, и которые нарушают нормальный порядок причин и следствий. Поскольку тахионы могут путешествовать в прошлое, они могут вызывать последствия, которые происходят раньше, чем их причины, что приводит к разного рода нелепым парадоксальным сценариям.
Могут ли существовать тахионы?
У нас нет доказательств того, что тахионов не существует. В самой теории относительности нет ничего, что исключало бы их возможность. Но если бы они существовали, они бы полностью разрушили наше понимание реальности. Физика рухнет, поскольку физика – это история причины и следствия на фундаментальном уровне. Но физика была бы не одинока. Все наше понимание реальности и существования основано на причинно-следственной связи, на причинно-следственных отношениях. Тахионы разрушают эти отношения; с появлением тахионов эффекты больше нельзя связать с причинами, а причины могут привести к следствиям как в будущем, так и в прошлом. Логический поток времени превратился бы в запутанный, бессмысленный беспорядок.
Конечно, наше фундаментальное понимание реальности может быть ошибочным, и возможность существования тахионов может стать первым шагом в переписывании наших основных предположений. Или, может быть, просто может быть, мы живем в рациональной, упорядоченной Вселенной, и нам придется делать все медленнее скорости света — нравится нам это или нет.
No comments:
Post a Comment