Энергия является исходным материалом и «строительными кирпичиками» удивительного многообразия всех материальных элементов и систем, начиная от мельчайших атомов и кончая громадными звездами, начиная от элементарных частиц и кончая гигантской Вселенной, начиная от неживого вещества и кончая живым существом, начиная от неразумного кварка и кончая человеческим мозгом.
В связи с этим возникает вполне уместный вопрос: почему одна и та же энергия принимает различные формы? Почему в одних случаях энергия остается чистой энергией, а в других случаях превращается в вещество или антивещество? От чего непосредственно такого рода состояние материи зависит? Чтобы дать на этот вопрос исчерпывающий ответ, мы обязаны ввести в рассмотрение не только досветовые, но и сверхсветовые скорости.
Для сверхсветовых скоростей уравнения оказываются неприемлемыми, ибо выражаются они мнимыми числами. Однако отношение массы к длине или к объему всегда остается реальным числом. Поэтому для решения поставленной выше проблемы мы введем здесь понятие плотности массы. Плотностью p принято называть количество массы, заключенной в единице объема. Она вычисляется как отношение массы тела (или частицы) M к его объему V:
р = M/V (6)
Из уравнений (3) и (8) видно, что релятивистская масса и масса покоя всегда имеют одинаковые знаки как для досветовых, так и для сверхсветовых скоростей. Анализ уравнений
показывает, что то же самое можно сказать и о категориях энергии, плотности, длины и времени. Из уравнений (3) и (8) также видно, что если та или иная материальная частица движется со скоростью света, то ее масса покоя обязана быть равна нулю.
Поэтому световые скорости принадлежат миру поля и чистой энергии. Из уравнений (2) и (3) видно, что с ростом досветовой скорости положительная энергия вещества возрастает, а отрицательная энергия антивещества уменьшается. Если бы устойчивое движение энергоантивещества с досветовой скоростью было возможно, то в целях экономии энергии оно имело бы тенденцию непрерывно увеличивать свою досветовую скорость.
С асимптотическим приближением скорости энергоантивещества к световой скорости его отрицательная энергия неограниченно уменьшалась бы, асимптотически приближаясь к отрицательной бесконечности и непрерывно излучая неограниченное количество положительной энергии, что практически невозможно.
Если бы энергоантивещество достигло световой скорости, то оно превратилось бы в чистую энергию, что также свидетельствует о невозможности устойчивой формы существования энергоантивещества при досветовых скоростях. Поэтому досветовые скорости принадлежат только лишь миру вещества, обладающего положительной массой покоя. Специальная теория относительности достоверно установила, что передача и прием вещественных сигналов со сверхкритической скоростью не представляется возможным.
Если бы сверхсветовая скорость вещества существовала в нашей Вселенной на самом деле, то мы рано или поздно обнаружили бы ее, ибо вещественные приборы в принципе могут зарегистрировать любые формы изменения положительной энергии. Поэтому сверхсветовые скорости могут принадлежать только лишь миру антивещества, обладавшего отрицательной массой покоя.
Античастицы, обладающие отрицательной массой покоя и движущиеся со сверхсветовой скоростью, принято называть тахионами. Мы называем их энергоантичастицами, так как они представляют собой энергетическую противоположность частиц. Зависимость релятивистской энергии Е от отношения скоростей v/c при постоянном, но не равном нулю, значении энергии покоя Eo изображена графически на рис. 7.
Из него видно, что скорость движения v = с для любой весомой частицы является не только энергетически самой невыгодной, но и практически непреодолимой, ибо движение тела с такой скоростью требует бесконечно больших энергетических затрат, если даже его масса покоя будет сколь угодно малой, но не равной нулю, величиной. Поэтому скорость v = с принято называть барьерной, критической или резонансной, а не предельной.
Резонансной мы называем эту скорость по следующей причине: как видно из рис. 7, если скорость весомой частицы пересекает критическую скорость, то ее энергия ведет себя так же, как ведет себя амплитуда обобщенной координаты в теории незатухающих колебаний при прохождении через главный резонанс. Условие, которое требует бесконечно большого количества энергии для прохождения весомой частицы или весомого тела через критическую скорость, мы называем энергетическим или скоростным барьером.
