световых,
частиц в тахионы путем непрерывного увеличения скорости. Но возможен
взгляд и с другой стороны.
   Подобно тому как нейтрино и фотоны уже при самом их рождении обладают
световой скоростью, тахионы должны иметь сверхсветовую скорость с самого
момента их появления. Это означает, что тахионы - частицы совершенно
нового типа. Они никогда не переходят через световой барьер на нашу,
досветовую, сторону. Они рождаются, живут и исчезают, всегда обладая
скоростью, большей скорости света. Впервые на это обстоятельство лет
двадцать назад обратил внимание советский физик Я. Терлецкий. Это
поставило проблему тахионов на твердую почву. После этого, собственно, и
началось серьезное изучение их свойств.
 
   Заметьте, обычные частицы приближаются к световому барьеру, когда их
скорость возрастает, а тахионы, наоборот,- при уменьшении скорости.
   Если на классной доске провести мелом вертикальную линию и считать, что
это световой барьер, то слева будет область досветовых частиц, справа -
область тахионов. На самом барьере масса и энергия очень велики, при
удалении от него вправо или влево они уменьшаются. Световой барьер
напоминает энергетическую горку со спусками в сторону меньших и больших
скоростей. Теряя энергию, обычная частица замедляется, а тахион, напротив,
ускоряется! Шарик из тахионного вещества, скатываясь с горки, теряет
скорость - тормозится, падающее сверху тахионное яблоко будет замедляться.
Зато сверхсветовая пуля под действием сопротивления воздуха должна, как
это ни удивительно...
   разгоняться! По сравнению с обычными частицами кинематические свойства
сверхсветовых частиц оказываются буквально вывернутыми наизнанку!
 
   Мир тахионов - своеобразный антимир скоростей, своего рода Зазеркалье.
Зазеркалье скоростей.
 
   Однако этим дело не кончается. У сверхсветовых частиц есть еще
несколько удивительных особенностей.


                   Скорость из ничего, частицы-призраки
                    и другие чудеса сверхсветового мира
 
   Знаменитый враль барон Мюнхгаузен однажды сам себя вытащил из болота за
волосы. Так сказать, приобрел скорость из ничего, без всякой внешней
силы,- с точки зрения физики*явление абсолютно невозможное. Но тахионы,
по-видимому, умеют это делать. Они способны самоускоряться.
   Например, если электрон движется в среде со скоростью, большей так
называемой фазовой скорости света (она равна скорости света в вакууме,
деленной на показатель преломления среды), то в этой среде возникает
специфическое электромагнитное излучение, называемое во всем мире
черенковским - по имени открывшего его советского физика П. Черенкова.
Тахионы, по-видимому, должны вызывать черенковское излучение даже в
вакууме, поскольку их скорость всегда больше скорости света. Это излучение
уменьшает энергию тахиона и, следовательно, увеличивает его скорость.
Иначе говоря, тахион самоускоряется - сам по себе, без всякой внешней
силы, разгоняется в пустом пространстве.
 
                    Ускоряться за счет потери энергии!
                     Опять все не так, "как у людей"!
 
   Правда, не все физики согласны с этим выводом. Некоторые из них
приводят соображения в пользу того, что тахионы все же не должны излучать
в вакууме. Пока не ясно, кто прав. Рассудить, наверное, сможет лишь
эксперимент. Предпринимавшиеся до сих пор поиски черенковского излучения
тахионов не увенчались успехом. Никаких излучений в вакууме не обнаружено.
Впрочем, неясно, были ли вообще там тахионы. Опыт ставился так, что если
бы удалось заметить излучение, тогда можно было бы с уверенностью говорить
о сверхсветовых частицах, излучение служило бы сигналом их присутствия.
Если же излучения нет, то вывод неоднозначен: либо тахионы не излучают,
либо их вообще не было в данном опыте. Так что окончательный ответ еще
впереди.
 
   Как уже говорилось выше, время жизни нестабильной частицы возрастает
при увеличении ее скорости. А вот пространственные размеры, ее длина в
направлении движения при этом уменьшаются - частица сжимается, становится
похожей на лепешку.
   Конечно, как и замедление времени, этот эффект становится заметным
только при очень больших скоростях.
   Так, летящий скоростной самолет по сравнению с его длиной на аэродроме
сжимается на величину, приблизительно в сотню тысяч раз меньшую толщины
человеческого волоса. Ракета, выводящая на орбиту спутник, сокращается в
своей длине примерно на один микрон. Другое дело, если бы она двигалась со
скоростью, равной половине скорости света или чуть больше. Тогда изменение
ее размеров составляло бы уже около десятка метров.
 
   Нельзя не признать, что с позиций обыденного опыта увеличение времени
жизни и сокращение длин движущихся предметов выглядят весьма непривычно.
Но еще удивительнее ведут себя сверхсветовые тела. Формулы теории
относительности предсказывают, что продольные размеры разгоняющегося
тахиона растут,- по отношению к неподвижному наблюдателю сверхсветовая
частица как бы распухает вдоль оси своего движения, а течение времени по
неподвижным часам резко убыстряется. В пределе, при бесконечно большой
скорости, тахион вытягивается по всей бесконечно длинной траектории. Его
масса и энергия при этом становятся равными нулю.
   Опять все наоборот по сравнению с обычными частицами!
 
   Отдав всю энергию, тахион становится безынерционной стру„й материи,
распределенной сразу вдоль всей своей траектории. Можно сказать и
подругому: тахион с бесконечной скоростью находится сразу во всех точках
своей траектории и проскакивает ее мгновенно. А это означает, что тахион
существует только в один-единственный момент, а в остальное время его
нельзя обнаружить ни в одной точке пространства. И может случиться так,
что, начав двигаться, находящийся в абсолютно пустом пространстве
наблюдатель вдруг обнаружит, что пространство вокруг него заполнено
тахионами.
   Число частиц оказывается зависящим от скорости наблюдателя. Изменяя
скорость ракеты, космонавт каждый раз будет видеть вокруг себя различную
плотность материи. Тахионы, как призраки в старом английском замке, то
исчезают, то вдруг вновь появляются будто из ничего. Согласитесь, эффект
более удивительный, чем "простая" зависимость длины предметов от скорости!
 
   Самоускорение, распухание, размазывание по всей траектории - это
действительно очень непривычные и странные свойства. Однако "странно" - не
значит "нельзя". К необычным явлениям и свойствам можно привыкнуть.
   Важно, что сами по себе они не противоречат фундаментальным законам
природы.
 
   Значительно более серьезные трудности связаны с беспричинными
сверхсветовыми процессами. Оказывается, и такие возможны для тахионов!
 
 
                           Проблема причинности 
 
   Первоначально физикам казалось, что вопиющим противоречием является уже
сам факт изменения временного порядка в процессах с тахионами.
   Ведь если, например, один наблюдатель зафиксировал, что тахион испущен
атомом урана и поглощен атомом серы, то другой наблюдатель может увидеть,
что атом серы поглощает тахион, который еще только будет испущен ураном.
Явная бессмыслица!
 
   Выход нашел работающий ныне в США пакистанский физик Сударшан.
   Он учел, что любому процессу с элементарными частицами всегда
соответствует обратный, в котором частицы заменены на античастицы. Такая
симметрия хорошо проверена на опыте.
   С формальной точки зрения прямой и обратный процессы можно объединить
вместе, если античастицы рассматривать как частицы, движущиеся обратно по
времени. А раз так, то допустимо считать, что второй наблюдатель увидит
процесс, в котором атом серы испускает антитахион, а атом урана его
поглощает. И никакого противоречия нет.
 
   Тем не менее если судить "по большому счету", то противоречия все же
остаются. Дело в том, что ни один сверхсветовой процесс нельзя изолировать
от окружающей "досветовой"
   обстановки. Это можно сделать лишь в теории, а в реальном мире всякое
явление бесконечным числом связей скреплено с окружающими телами.
   Полностью отгородиться от них невозможно. Так устроен мир.
Неисчерпаемость свойств и взаимосвязейодна из основных его характеристик.
   Поэтому изменение направления времени в сверхсветовом процессе
неизбежно приходит в противоречие со "стрелой времени", определяемой
движением досветовых тел и происходящими с ними событиями. При этом
возникают похожие на чудо ситуации, в которых нарушена причинная связь
событий. Следствие может опередить вызывающую его причину!
 
   Допустим, например, что охотник тахионной пулей поражает сидящую на
столбе ворону. Космонавт же в иллюминатор пролетающей мимо ракеты увидит,
что по какой-то непонятной причине из вороны вылетела тахионная пуля,
которая была поймана ружьем охотника. А главное, тот каким-то образом
заранее точно знал, в какую сторону и под каким углом ему следует
направить ствол ружья, чтобы поймать шарик тахионного вещества! Космонавту
все это покажется подлинным чудом.
 
   Как избавиться от нарушений причинности в процессах с тахионами -
остается неясным. Недавно итальянским физикам удалось показать, что
нарушение причинности всегда сопровождается нарушением законов сохранения
энергии и импульса. Другими словами, если требовать точного выполнения
этих законов, то нарушающие причинность взаимодействия просто не должны
осуществляться, и физическое тело по отношению к тахионам будет вести себя
как абсолютно прозрачное. К сожалению, это не устраняет всех противоречий.
Итальянские ученые предполагали, что тахион взаимодействует сразу со всем
телом.
   Однако если невозможно взаимодействие тахиона с телом как целым, то
может произойти взаимодействие с его частью или наоборот, и трудность с
причинностью остается.
 
   Результат итальянских физиков можно считать теоретическим
доказательством того, что в больших, макроскопических областях
пространства и времени тахионов нет, так как иначе нарушалась бы не только
причинность, но и законы сохранения энергии-импульса. И тахионы, если они
все же существуют в природе, по-видимому, не могут выходить за пределы
ультрамалых пространственно-временных областей, где нельзя установить
строгой временной последовательности событий. Зависимость временного
порядка от системы координат в этом случае уже не будет нарушать
причинность. Опыты с распадами элементарных частиц действительно
указывают, что в субмикроскопических областях, меньших 10" сантиметра и
1027 секунды, противопоставление прошлого и будущего становится весьма
неопределенным или же имеет смысл, весьма далекий от того, к чему мы
привыкли в нашем микромире.
 
   При этом, конечно, возникает вопрос - что же удерживает тахионы в
ультрамалых областях, не дает им разлетаться? Тахионы останутся там
запертыми, если, например, они - короткоживущие частицы и обладают
способностью самоускоряться. Их время жизни уменьшается с увеличением
скорости, поэтому, самоускоряясь, они будут распадаться почти сразу же
вблизи точки своего рождения. Могут быть и другие причины "пленения"
сверхсветового вещества - природа неистощима на выдумки.
 
   Как бы там ни было, в настоящее время нет никаких - ни философских, ни
"чисто физических" - запретов участию тахионов в явлениях микромира и
соответственно обращению там направления времени. А вот существуют ли они
на самом деле, такие удивительные объекты и явления,- здесь слово за
экспериментом.
 
 
                       Поиски сверхсветовых эффектов 
 
   Понятно, что обнаружить тахионы можно лишь по следам, которые они
оставляют в окружающем веществе.
   Но могут ли вообще частицы со столь необычными свойствами
взаимодействовать с обычным, досветовым, веществом наших приборов?
Некоторые в ученые считают, что не могут. Если это так, то тахионы -
ненаблюдаемые объекты, а досветовой и сверхсветовой миры оторваны один от
другого - у них просто нет точек соприкосновения.
   Трудно, однако, думать, что в природе, где все взаимосвязано и
взаимообусловлено, могут существовать материальные тела, которые ничем
себя не проявляют и принципиально ненаблюдаемы. Если же между тахионами и
досветовым веществом есть взаимодействие, то тахионы должны рождаться при
столкновениях досветовых частиц и можно попытаться зафиксировать их с
помощью имеющихся в нашем распоряжении средств.
 
   Таких опытов выполнено уже немало.
   В ряде случаев отмечались эффекты, которые в принципе можно было бы
приписать сверхсветовым частицам.
   Однако всегда удавалось найти и более привычные объяснения. Например,
английские физики изучали распространение ливней вторичных частиц,
образуемых в земной атмосфере высокоэнергетическими частицами космического
излучения. Во многих ливнях детекторы зафиксировали сигналы, значительно
опережающие приход лавины частиц. Этот результат можно объяснить,
допустив, что в ливне присутствуют частицы со скоростями намного большими,
чем у остальных. А поскольку скорость большинства частиц в ливне близка к
скорости света, это, казалось бы, подтверждает присутствие тахионов. К
сожалению, более детальный анализ показал, что, сделав некоторые
дополнительные предположения, не выходящие за рамки известной досветовой
физики, опережающие сигналы детектора можно объяснить причинами
технического характера - как неточные, ложные выбросы.
 
   Особенно часто сверхсветовые аномалии возникают в астрономических
наблюдениях, где детали движения изучаемых объектов бывают плохо известны.
Так, недавно в печати сообщалось о наблюдении астрофизиками
Массачусетсского технологического института в США сверхсветовых выбросов
из квазаров - излучающих огромную энергию космических объектов на краю
видимой нами части Вселенной.
   Из сравнения двух фотографий, сделанных с интервалом примерно в один
год, получен вывод, что выбросы удаляются от квазаров со скоростью, в
несколько раз превосходящей световую. Тем не менее последующий анализ
обнаружил такие особенности процессов, которые устранили противоречия с
"досветовой физикой". Сверхсветовой эффект оказался иллюзией.
 
   Интересный опыт по поиску тахионов в микропроцессах выполнили
американские физики. Они допустили, что тахионы взаимодействуют с
протонами, мезонами и другими ядерными частицами, но время их жизни
чрезвычайно мало. Поэтому следы их рождения можно заметить лишь по
специфическим искажениям распределений других частиц по импульсам и углам
вылета. При тщательной обработке экспериментальных данных действительно
обнаружены некоторые аномалии в распределениях вторичных частиц,
рождающихся в реакциях. Эти данные хорошо объяснялись, если предположить,
что сталкивающиеся досветовые частицы в ходе реакции обмениваются
тахионами с массой, несколько превышающей массу протона, и временем жизни
около 10"24 секунды. Однако и в этом случае однозначный вывод о рождении
тахионов сделать нельзя - результаты наблюдений можно объяснить и с
помощью известных теорий.
   По мнению выполнявших эксперимент физиков, такое объяснение более
сложно, но... срабатывает знаменитая "бритва Оккама" - принцип "не вводить
сущностей сверх необходимого".
 
   Были выполнены и другие эксперименты. Ни один из них не дал
убедительных доказательств существования в природе сверхсветовых явлений.
Но они не доказали и обратного, поскольку во всех опытах есть особенности,
которыми можно, хотя бы отчасти, объяснить их неудачу.
 
 
                              Каков же вывод!

   Мы видим, что невозможность изменить направление времени уходит своими
корнями в самые фундаментальные свойства материального мира -
неисчерпаемость его внутренних взаимосвязей и их причинную
обусловленность. В конечном счете именно эти свойства запрещают
путешествия в машине времени, о которых так часто рассказывается в
научно-фантастических романах. Наблюдать изменение порядка событий в
зависимости от скорости регистрирующих приборов, возможно, удастся лишь
внутри субмикроскопических интервалов.
 
   Что же касается сверхсветовых скоростей, то здесь дело сложнее,- вообще
говоря, они могут быть и в области макроскопических явлений. Не следует
забывать, что вывод об их связи с обращением времени получен на основе
формул теории относительности, которые могут оказаться несправедливыми
вблизи светового барьера, где концентрация энергии возрастает "почти до
бесконечности". Абсолютный нуль и бесконечность всегда были источниками
новых открытий. В окрестностях светового барьера, возможно, потребуется
обобщение теории, тогда условия причинности для сверхсветовых частиц могут
стать совсем иными.
   Хотя такая возможность сегодня кажется маловероятной, но все же...
Вешая знак "кирпич" на дорогах физики, следует быть осторожным. Наука не
раз демонстрировала нам, как переход в область новых явлений открывает
процессы, казавшиеся ранее совершенно недопустимыми.
 
 
                          Неисчерпаема, как Урал 
 
                    Рассказывает академик С. Вонсовский 
 
   В познании материи наука, и прежде всего физика XX века, шагнула очень
далеко и глубоко. Так, еще в тридцатые годы физики знали, что атомное ядро
построено из элементарных частиц, но таких частиц было обнаружено всего
три - протон, нейтрон и электрон. Теперь известны сотни элементарных
частиц. Получает экспериментальное подтверждение гипотеза о кварках - еще
более глубоких "кирпичиках мироздания", чем частицы, которые по инерции до
сих пор называют элементарными. Как они взаимодействуют, какие силы их
связывают - вот важнейшие фундаментальные вопросы современной физики, и,
думаю, к началу XXI века ученые смогут ответить на них.
 
   Физика многое уже знает, но еще больше ей предстоит узнать.
Неисчерпаема, как недра Урала, физика конденсированных сред - веществ
жидких и твердых. Из познания электронноядерной архитектуры таких веществ
и материалов люди уже извлекли много для себя полезного. Взаимосвязанность
структуры и свойств позволила нам и нашим современникам реально
использовать полупроводниковые материалы и сверхпроводники, жидкие
кристаллы, материалы с особыми магнитными свойствами.
 
   Еще недавно все наши воздействия на молекулярные структуры, как бы ни
были эти воздействия сильны, затрагивали в основном лишь наружные
электронные слои. Изучали отклики вещества на эти воздействия - делали
выводы о строении конкретных тел и материалов.
   Сегодня у физиков, занимающихся конденсированными средами, в меньшей,
правда, степени, чем у тех, кто изучает элементарные частицы, но тоже
появилась возможность "спуститься вглубь еще на один пролет", то есть
воздействовать на внутренние электронные слои и тем самым перестраивать
вещество более радикально. Могут при этом возникнуть деформирующие
эффекты, подобные тем, что происходят при эволюции звездного вещества.
Каков окажется практический исход такого воздействия, покажет будущее, но
человечество, как известно, фактически из всего умудряется извлечь
пользу... Словом, на очереди конструирование совсем другого вещества,
которого в земной природе и не существует вовсе. Уверен, что людям XXI
века с не меньшей пользой, чем сейчас, будет служить "опорный край
державы" - гордый и старинный Урал. Весь Урал - от Ямала до Аральских
прибрежий (полагаю. Аральское море удастся сохранить).
 
   В 60-х годах восторжествовала неправильная точка зрения, что Урал,
дескать, умер, исчерпал свои ресурсы.
   Тогда вовремя вмешался Уральский научный центр - наши ученые -
экономисты, геологи. Они доказали, что надо развивать исследования, прежде
всего геологические, и вширь и вглубь. И нашли новые ресурсы, и вновь
"поставили" на ноги обновленный, будто омоложенный Урал, который будет
работать на наших потомков.
 
 
                            Шаг к "массе покоя"
 
   Есть ли конечная масса покоя у нейтрино или же она равна нулю? Эта
проблема сейчас волнует не только специалистов по физике, но и астрономов
и философов.
   Знания о массе нейтрино помогут в решении фундаментальной проблемы:
 
   было ли начало и будет ли конец у Всел