Тахион - не просто плод научной фантастики.
Путешествия со скоростью, превышающей скорость света, и путешествия во времени могут быть реальными для тахионов. Если в чем и преуспевает научная фантастика, так это в том, что она позволяет нам восхищаться нарушением физических законов Вселенной.
Тахионы - одни из самых интересных элементов, вытекающих из общей теории относительности Эйнштейна. Теория 1905 года основана на двух постулатах:
- ничто с массой не движется быстрее скорости света;
- физические законы остаются незменными во всех неинерциальных системах отсчета.
Важным следствием специальной теории относительности является тот факт, что пространство и время объединены в единое целое пространство-время. Это означает, что путешествие частицы со скоростью связано с ее путешесвтиемво времен.
Сам термин "Тахион" появился в научной литературе в 1967 году в статье "Существование частиц со скоростью превышающей скорость света". Предположили, что тахионные частицы возникнут из квантового поля с “мнимой массой”, объясняя, почему первый постулат специальной теории относительности не ограничивает их скорость.
Это привело бы к появлению во Вселенной двух типов частиц: брэйдионов, которые движутся медленнее света и составляют всю материю, которую мы видим вокруг, и тахионов, движущихся быстрее света.
Одно из ключевых различий между этими типами частиц заключается в том, что, когда энергия добавляется к брэйдионам, они ускоряются. Но с тахионами, по мере удаления энергии, их скорость увеличивается.
Парадоксы
Чтобы понять, почему тахион - парадоксальная частица, рассмотрим пример двух наблюдателей.
На борту космического корабля, который вращается вокруг Земли находится Дмитрий Иванович (ДИ), а на Земле сидит Юрий Бенедиктович (ЮБ). И вот они общаются, отправляя сообщения с тахионами.
ДИ посылает согнал на ЮБ, который движется быстрее света в кадре ДИ, но назад во времени относительно ЮБ. Затем ЮБ отправляет ответ в соответствии с приказом, который движется быстрее света в его кадре, но в обратном направлении во времени в кадре ДИ. ДИ может получить ответ до отправки исходного сигнала.
Что если этот ответный сигнал скажет "Не посылать никаких сигналов"? Тогда ДИ не посылает исходный сигнал, и тогда ЮБ не на что отвечать и он никогда не пошлет тахионный сигнал, который говорит не посылать никаких сигналов.
Так что тахионы не только нарушают причинно-следственную связь, они открывают дверь к серьезным логическим парадоксам.
Есть предположения о том, как можно было бы избежать этих парадоксов. Конечно, самое простое решение состоит в том, что тахионов не существует.
Менее суровое предположение состоит в том, что наблюдатели в разных системах отсчета не могут определить разницу между излучением и поглощением тахионов.
Внезапно! Анекдот:
Бармен: Мы тахионы не обслуживаем!
Заходит как-то тахион в бар...
Это означает, что тахион, путешествующий назад во времени, всегда может быть интерпретирован как тахион, движущийся вперед во времени, потому что получение тахиона из будущего всегда создает один и тот же тахион и отправляет его вперед во времени.
Другое предположение состоит в том, что тахионы не похожи ни на одну другую частицу, о которой мы знаем, в том, что они не взаимодействуют и никогда не могут быть обнаружены или наблюдаемы. Это означает, что тахионная система связи, используемая ДИ и ЮБ в приведенном выше примере, не может существовать.
В том же духе другие исследователи говорят, что тахионами невозможно управлять. Поступление и испускание тахионов просто происходят случайным образом. Таким образом, нет никакого способа отправить тахион с сообщением, нарушающим причинно-следственную связь.
Что тахионы действительно демонстрируют, так это важность воображения в наших постоянных поисках понимания Вселенной. Возможно, их не существует, а если и существуют, то у нас может не быть надежды когда-либо измерить их.