Из школьного курса физики все мы знаем, что ни одно тело не может двигаться быстрее света. Скорость света в вакууме, величина С – около 300000 км/сек – наибольшая из всех известных нам скоростей перемещения материальных тел или передачи сигналов.
        Лишь одна частица – нейтрино движется в пространстве с этой скоростью, полет всех других известных частиц медленнее.
        Но, с другой стороны, «световой барьер» всего лишь экспериментальный факт, теоретически никак не обоснованный. Может быть, в природе существуют и более быстрые частицы, а мы их просто еще не обнаружили – допущение не такое уж крамольное. Физикам, во всяком случае теоретикам, частицы сверхсветового вещества понадобились уже сейчас.

        Свойства сверхбыстрых.

        Частицы, движущиеся со скоростями, большими, чем скорость света, принято сейчас называть тахионами – от греческого слова «тахис», что означает «быстрый», «стремительный». Досконально изучить свойства таких частиц можно будет, конечно, лишь после того, как их откроют в эксперименте. Однако некоторые особенности этих частиц можно предсказать теоретически, на основе уже известных нам физических законов. Один из таких законов – взаимозависимость массы и скорости частиц.
        При обычных условиях этот эффект чрезвычайно мал, и мы просто не замечаем, однако если скорость тела становится сравнимой со скоростью света, то масса тела начинает расти, и дальнейшее увеличение скорости требует затрат все большей и большей энергии. Образно говоря, приближаться к световому барьеру частице так же трудно, как трудно подниматься на крутую гору путнику, у которого за плечами рюкзак, тяжелеющий с каждым метром подъема. Чтобы достичь скорости света, разгоняя, например, легкие электроны, пришлось бы затратить бесконечно большое количество энергии...
        Это, казалось бы, исключает надежды на открытие сверхсветовых частиц. Но в действительности отсюда следует лишь невозможность превращения обычных, досветовых частиц в тахионы путем непрерывного увеличения скорости. Подобно тому как нейтрино и кванты света, фотоны, уже при самом их рождении обладают скоростью света, тахионы должны иметь сверхсветовую скорость с самого момента рождения. Это означает, что тахионы – частицы совершенно нового типа, они никогда не переходят через световой барьер на нашу досветовую (по скорости) сторону. Они рождаются, живут и исчезают в процессах распада и поглощения, всегда имея скорость больше скорости света.
        Как и у обычных частиц, масса тахионов вблизи светового барьера возрастает, но по ту сторону барьера зависимость массы от скорости оказывается совершено иной. У обычных частиц масса и энергия возрастают при ускорении, у тахионов же, наоборот, и масса и энергия с увеличением скорости уменьшаются. Теряя энергию, тахион ускоряется! Шарик из тахионного вещества, скатываясь с горки, будет замедляться. Падающее сверху тахионное яблоко как будто спускается на парашюте (если сила притяжения больше сопротивления среды). Зато сверхсветовая пуля под действием сопротивления воздуха должна... разгоняться. Мир тахионов своего рода зазеркалье, антимир. Зазеркалье скоростей. В этом антимире наши представления о кинематике окажутся буквально вывернутыми наизнанку. Однако этим дело не кончается, сверхсветовым частицам должны быть свойственны еще несколько удивительных особенностей. Об одной из них – чуть подробнее.

        Эффект самоускорения.

        Если электрон, протон или какая-либо другая заряженная частица движется в среде со скоростью больше так называемой фазовой скорости света (равной С, поделенному на показатель преломления среды), то в этой среде возникает своеобразное электромагнитное излучение, названное излучением Вавалова-Черенкова. Тахионы, видимо, должны вызывать такое излучение всегда – не только в любой среде, но и в вакууме, поскольку скорость тахиона всегда больше скорости света.
        Черенковское излучение уменьшает энергию тахиона и, следовательно, увеличивает его скорость. Другими словами, тахионы обладают способностью самоускоряться. Несложные расчеты показывают, что тахионы должны терять почти всю свою энергию и становиться безынерционными объектами с практически бесконечной скоростью, пройдя от точки своего рождения всего лишь сотые доли миллиметра.
        Правда, не все физики согласны с этим выводом. Некоторые из них, основываясь на теории относительности, доказывают, что черенковского излучения в вакууме тахионы все же не должны возбуждать. Однако не известно, насколько правомочны постулаты теории относительности при сверхсветовых скоростях...
        Кто прав в этом вопросе и могут ли существовать в природе самоускоряющиеся тела – рассудить, наверное, сможет лишь эксперимент.

        Сжатое пространство, замедленное время.

        Научная фантастика уже приучила читателей к мысли о том, что внутри космической ракеты, несущейся к дальним мирам, время течет относительно медленнее, чем на «неподвижной» Земле. Сюжет о возвращающемся домой космонавте (еще достаточно юном) и его постаревшем сильнее брате-близнеце уже успел стать литературным штампом. Этот «парадокс близнецов» – частный случай изменения пространственных и временных масштабов при переходе от одной движущейся системы координат к другой.
        Мы еще не можем проверить его на близнецах-братьях, но в мире элементарных частиц эффект замедления времени – экспериментально установленный факт. Благодаря этому эффекту мы знакомы с космическими мезонами. Быстрый мю-мезон, живущий в связанной с ним неподвижной системе координат лишь миллионные доли секунды, успевает пройти сквозь всю атмосферу – от верхних ее слоев, где он рождается из космических лучей, до уровня моря. Пространственные размеры  мю-мезона при этом сжимаются в направлении его движения, и по мере приближения скорости мезона к скорости света эта частица становится все более похожей на бесконечно тонкую лепешку.
        Как поведет себя близ светового барьера тахион? Вероятно, когда скорость частицы ненамного больше скорости света, тахион должен сплющиваться и при этом становиться долгожителем. Но как мы уже знаем, чтобы затормозить тахион, ему надо добавить энергии. (Все наоборот!) Продольные размеры тахионов будут все больше и больше расти (тахионы как бы распухают в направлении своего движения), а течение времени будет для них резко убыстряться. И если тахионы – нестабильные, распадающиеся частицы, время их жизни будет тем меньше, чем больше их скорость. Но вспомним об эффекте самоускорения. Очевидно, тахионы должны распадаться почти сразу же после рождения и вблизи места рождения. Следовательно, наблюдать такие частицы будет крайне трудно.

        Еще немного парадоксов.

        Зависимость размеров и времени жизни частиц от их скорости это, конечно, удивительное явление. Однако еще поразительнее зависимость направления физического процесса, в котором участвуют сверхсветовые частицы, от выбора системы координат. Так, если в одной системе координат атом А испускает тахион, а атом В его поглощает, то в системе координат, движущейся с другой скоростью, этот процесс может выглядеть как переход сверхсветовой частицы от атома В к атому А.
        Зависимость направления физических процессов от выбора системы координат приводит к эффектам, в которых оказывается нарушенной причинная связь явлений. Следствие может опередить вызывающую его причину! Допустим, например, что охотник поражает тахионным лучом сидящую на столбе ворону. Космонавт же в иллюминатор пролетающей ракеты увидит, что по какой-то непонятной причине из вороны вылетел тахионный луч, который был пойман ружьем охотника. (При этом охотник каким-то образом заранее точно узнал, в какую сторону и под каким углом ему следует направить ствол ружья, чтобы поймать тахионный «зайчик».) Даже космонавту это показалось бы чудом.
        Каким образом устранить подобные нарушения причинно-временных связей, остается пока не ясным. Скорее всего дело здесь в том, что тахионы, если они все же существуют в природе, в силу каких-то, еще неведомых нам законов не могут входить в пределы ультрамалых пространственных областей, и если время жизни тахионов исчезающе мало, то в больших, макроскопических областях пространства вероятность порожденных тахионами нарушений причинности явлений будет близка к нулю.
        Что же касается очень малых пространственных областей, то здесь временной порядок событий, возможно, вообще нельзя установить или же он имеет смысл, весьма отличный от того, к какому мы привыкли в нашем макромире. Некоторые опыты с распадающимися элементарными частицами указывают, что, действительно, в субмикроскопических областях пространства и времени нельзя однозначно отделить прошлое от будущего.
        Парадоксальность свойств тахионов (с точки зрения привычных для нас представлений) сама по себе еще, конечно, не означает, что существование таких частиц в принципе невозможно. За последние годы экспериментальная физика преподнесла нам немало сюрпризов, существенно изменивших многие наши, казалось бы, самые незыблемые и изначальные представления. Существуют тахионы или нет – это прежде всего вопрос эксперимента. Именно поэтому физики разных стран организуют очень сложные эксперименты, цель которых – поиск тахионов. Как и другие частицы, тахионы ищут в космических лучах и в опытах на ускорителях.

        Поиски тахионов.

        Прежде всего возникает вопрос, а могут ли вообще частицы со столь необычными свойствами взаимодействовать с обычным, досветовым веществом? Некоторые физики считают, что не могут. Если это так, то тахионы представляют собой ненаблюдаемые объекты, а досветовой и сверхсветовой миры оказываются оторванными 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 не наблюдаемы.
        Если же допустить, что между тахионами и обычным веществом возможно взаимодействие, то тахионы, как и античастицы, должны рождаться в реакциях, происходящих при столкновениях досветовых частиц. И если так, то можно попытаться зафиксировать их с помощью имеющихся в нашем распоряжении приборов.
        В двух недавних экспериментах удалось заметить эффекты, которые можно приписать сверхсветовым частицам.
        Английские физики Р. Клай и П. Кроух изучали распространение ливней вторичных частиц, образуемых в земной атмосфере высокоэнергетическими частицами космического излучения. Исследовали 1307 ливней – наиболее интенсивных, которые образованы космическими частицами с энергией, по крайней мере в десять тысяч раз больше той, которую можно получить с помощью самых мощных современных ускорителей. Лавина частиц, образующих фронт такого ливня, движется со скоростью, близкой к скорости света, и дает отчетливый импульс в регистрирующих приборах на поверхности Земли.
        Во время этой работы детектирующие устройства зафиксировали частицы, значительно опережающие фронтальный импульс. Число таких частиц оказалось намного больше возможных статистических погрешностей эксперимента.
        Результаты этого опыта проще всего объяснимы, если допустить, что среди ливневых частиц были частицы, движущиеся со сверхсветовыми скоростями. Они опережают лавину ливневых частиц и первыми попадают в регистрирующие устройства. Можно, конечно, предложить и другие объяснения наблюдаемого эффекта, но во всех других объяснениях количество дополнительных допущений и предположений оказалось намного больше.
        Совсем иной метод применили для поиска тахионов американские физики А. Глисон, М. Гундцик и Е. Сударман. Они предположили, что тахионы сильно взаимодействуют с протонами, мезонами и другими частицами, но время жизни тахионов чрезвычайно мало. Поэтому тахионы могут лишь на очень короткое время появляться в процессах взаимодействия досветовых частиц и сразу же поглощаться этими частицами (или же исчезать в результате распада).
        Теория допускает, что появление тахионов при взаимодействии досветовых частиц приведет к определенным и характерным искажениям в спектрах распределения ядерных частиц по импульсам и углам разлета *. Более того, положение и форма этих искажений зависят от времени жизни, массы, электрического заряда и других характеристик тахионов.
        При изучении экспериментальных распределений рассеянных частиц в ядерных реакциях действительно были обнаружены аномалии, которые хорошо объясняются, если допустить, что сталкивающиеся частицы обмениваются заряженными и нейтральными тахионами с массой, несколько превышающей массу протона, и временем жизни около 10^-24 сек. Эти аномалии не зависят от энергии сталкивающихся частиц и наблюдаются во многих реакциях. Интерпретировать их в рамках современной теории, не учитывающей тахионы, довольно сложно и, главное, объяснение получается неоднозначным.
        Теперь вы, наверное, понимаете, зачем физикам нужны тахионы.

        Вопрос остается открытым.

        Конечно, и опыты Клая с Кроухом, и результаты, полученные американскими физиками, еще нельзя считать доказательством существования сверхсветовых частиц. Для однозначного ответа нужны значительно более полные экспериментальные данные и их всесторонний теоретический анализ.
        Тем более не должен рассматриваться как обескураживающий отрицательный результат многих других попыток обнаружить сверхсветовое вещество **. Во всех этих попытках были методические просчеты, которыми можно, хотя бы отчасти, объяснить неудачу эксперимента.
        Так, в одном из опытов регистрировали случаи поглощения тахиона протоном или электроном. Первоначально покоившиеся частицы должны были получить от тахионов импульсы, которые физики намеревались зарегистрировать. Опыты проводили глубоко под землей, при практически полном отсутствии фона космических лучей. Точность измерений была очень высокой. Тем не менее не удалось обнаружить ни одного случая поглощения тахионов, и последовал вывод о том, что если тахионы и существуют, то их взаимодействие с досветовым веществом исключительно слабо – приблизительно в 10^29 раз слабее, чем взаимодействие протона с электроном. Но возможна другая, более логичная интерпретация результатов: если нет специальных источников тахионов, плотность их очень мала, как мала, например, плотность световых квантов в темной комнате.
        Таким образом, ответ на вопрос, существуют ли в природе тахионы, пока не получен. Это предстоит еще выяснить.
        Вряд ли нужно много говорить о том, насколько важным для современной науки стало бы обнаружение таких частиц. Даже если они существуют лишь в ультрамалых пространственных областях, где-то глубоко в недрах материи, их открытие скажется не только на всей физике микромира, но и на наших представлений о вселенной. По расчетам академика М.А. Маркова, свойства вселенной очень тесно связаны со свойствам процессов, разыгрывающихся в субмикроскопических пространственно-временных масштабах. Не исключено, что частицы, которые мы называем сейчас «элементарными», на самом деле заключают внутри себя целые миры.

Примечания.

* - Подробнее об этих методах исследования рассказано в статье «Антиводород. Охота за антитритонами» – см. «Химию и жизнь», 1975, № 1.

** - О других опытах по поискам тахионов см. статью автора в журнале «Успехи физических наук», 1974, № 9.

Киржниц Д.А., Сазонов В.Н., Сверхсветовые движения и специальная теория относительности (вводная статья). В книге «Эйнштейновский сборник. 1973», М., Наука, 1974, стр. 84-111.

Bilaniuk O.M., Sudarshan E.C.G., Particles Beyond the Light Barrier. Physics Today, 1969, 22, 43.
Биланюк О., Сударшан Е., Частицы за световым барьером (Перевод Урнова А.М.). В книге «Эйнштейновский сборник. 1973», М., Наука, 1974, стр. 112-133.

Feinberg G., On the Possibility of Faster than Light Particles. Phys. Rev., 1967, 159, 1089.
Фейнберг Дж., О возможности существования частиц, движущихся быстрее света (Перевод Волкова Е.И. и Шевелько В.П.). В книге «Эйнштейновский сборник. 1973», М., Наука, 1974, стр. 134-177.

Csonka P.L. Nucl. Phys., 1970, B21, 436.
Чонка П.Л., Причинность и сверхсветовые частицы (Перевод Волкова Е.И.). В книге «Эйнштейновский сборник. 1973», М., Наука, 1974, стр. 178-189.

Воронов Г.С., "И снова тахионы... Новая гипотеза о природе тахионов и их роли в космологической эволюции" // Химия и жизнь, 1979, № 9, стр. 12-13.
Сворень Р.А., Покушение на световой барьер // Наука и жизнь, 1979, № 12, стр. 7-16.
Шуринов Б.А., Сверхсветовая скорость и парадигма А.И. Вейника (Выдержки из книги Шуринов Б.А., «Парадокс ХХ века», М., Международные отношения, 1990).


Справка:

Барашенков Владилен Сергеевич (1929-2004), доктор физико-математических наук (1963), профессор (1969), с 1976 года начальник сектора математического моделирования объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ, г. Дубна).


Дополнение.



        «Тахионы» - так называется большая статья в журнале «Успехи физических наук»*. Ее автор - доктор физико-математических наук В.С. Барашенков, заместитель директора лаборатории ядерных реакций в Объединенном институте ядерных исследований (г. Дубна).
        Автор реферата прежде всего должен по просить у автора статьи «Тахионы» извинения - на случай, если что-то в рассуждениях и аналогиях популярного рассказа о тахионах покажется ученому поверхностным либо просто неверным.
        Проблема так сложна, что популярное изложение ее вынуждает порою к чрезмерным, вероятно, упрощениям и рискованным аналогиям.
        Итак, тахионы. Название, как полагается в науке, греческое, и значит оно всего лишь «быстрый». Но в том-то и суть, что здесь это не просто «быстрый». Так назвали частицы, движущиеся быстрее, чем свет.
        Но... сегодня во всех энциклопедиях, справочниках и учебниках написано, что скорость света (ее обозначают латинской буквой С) - высшая из возможных скоростей.
        Большей скорости просто невозможно достигнуть. Потому что, согласно законам теории относительности А. Эйнштейна, по мере приближения скорости любого тела к скорости света масса этого тела растет, растет, растет, так как вместе со скоростью тела растет и его энергия. Не буду приводить расчеты и формулы. Достаточно сказать, что, по одной из гипотез, целая галактика может родиться из всего лишь одной элементарной частицы (протона, например), разогнанной до 300 000 километров в секунду... Вот сколько «родится» здесь добавочной массы - согласно закону об эквивалентности массы и энергии.
        Так что же - существование тахионов доказывает, что правы противники теории относительности? Нет! Гипотеза о тахионах появилась в рамках той самой теории относительности, которая ввела запрет на скорости, большие C. Что ж, левая рука не знает, что делает правая?
        Знает. Только делает по-другому. С тахионами проблему решили так. Запрет на достижение скоростей, больших C, наложен на обычные частицы, движущиеся с досветовыми скоростями. А тахионы, если они есть, должны быть частицами необычными. Они могут двигаться быстрее света, потому что не могут двигаться медленнее или точно с той же скоростью. Они никогда не подходили «снизу» к роковому барьеру, который физики обозначают буквой C, потому что сразу оказались за ним, выше него. (Возможно ли это? В принципе да. Ведь не удивляемся же мы тому, что фотоны, частицы света, рождаются сразу со скоростью, равной C.) Мало того. Чтобы тахионы не подошли к этому барьеру C, так сказать, «сверху», чтобы они не снизили скорость до C, пришлось наделить их еще одним свойством. Представьте себе: вот летит тахион в пространстве, со всей сверхсветовой скоростью натыкаясь на встречные атомы и теряя при этом энергию, - ну точно человек, проталкивающийся сквозь толпу. Казалось бы, естественно, чтобы тахион замедлился. Но нет. Он ускорится! А если каким-нибудь способом добавлять тахиону энергию? Его скорость станет меньше. Но для того чтобы снизить скорость до близкой к C величины, этой энергии понадобится так много, что до барьера тахиону добраться трудно. Итак, чем тахион быстрее, тем он беднее энергией.
        Впрочем, чего, кроме парадоксов, ждать от частицы, масса которой, по всем данным, должна представлять собой мнимую величину? В самом точном математическом смысле. В формуле, по которой должна определяться масса тахиона, в числе прочего приходится извлекать квадратный корень из отрицательного числа, что, как мы все знаем со школьной скамьи, невозможно.
        Значит, невозможны и тахионы? А вот это уже не обязательно. Физика знает почти столь же парадоксальные ситуации. В. Барашенков напоминает, что, например, у фотона масса покоя равна нулю и тем не менее фотон реален. И в эксперименте, продолжает ученый, у тахионов (если они существуют) удастся измерять время существования, наблюдать вполне реальные энергию, импульс.
        Можно, подражая стилю писателя Феликса Кривина, автора юмористических миниатюр, отметить, что только мнимым величинам удается обогнать свет, реальные же довольствуются тем, что следуют за ним.
        Можно очередной раз восхититься тем, как современная физика обращается со здравым смыслом. Но не будем забывать, что это не наука зачеркивает здравый смысл, это сегодняшний здравый смысл выступает против себя вчерашнего. Хватит тут нам банального примера с вращением Солнца вокруг Земли?
        Тахионы появились - разумеется, как частицы гипотетические - по двум главным причинам. Потому, что они оказались теоретически возможны. Потому, что оказались нужны.
        Размышлять о тахионах начали, как мы видели, поняв, что теория не налагает на них прямого запрета.
        А искать их в экспериментах стали тогда, когда исследователи встретились с загадками, к которым в качестве отгадки вполне подошли бы тахионы.
        Например, наблюдающие за мощным небесным радиоисточником - квазаром ЗС-279 - американские астрофизики полагают, что столкнулись с ситуацией, в которой сигналы передаются со скоростью примерно в десять C. Очень возможно, что тут какая-то ошибка наблюдения. Но сколько уже раз в истории науки предполагаемые ошибки оборачивались открытиями! (Не будем только забывать, что гораздо чаще они так и оставались ошибками.)
        Экспериментаторы пытались получить тахионы на мощных ускорителях. Но обычные частицы, что бы с ними на этих ускорителях ни проделывали, отказывались рождать тахионы (или ученые не умели эти тахионы ловить). Не нашли тахионы и в космических лучах. Между тем, по одной из гипотез, самые обыкновенные фотоны, частицы света, должны распадаться на тахионы и антитахионы. При этом получается, что Вселенная буквально насыщена, битком набита тахионами. Значит, все дело, может быть, в том, что мы не умеем их ловить, регистрировать, как совсем недавно не умели ловить нейтрино, еще раньше - позитроны, нейтроны, а еще раньше - даже обыкновенные радиоволны? Но если так, нельзя ли кое-что о реальных, а не просто теоретических тахионах узнать косвенными методами? Было высказано, например, предположение, что глубинное тепло Земли - результат поглощения потока тахионов ее недрами. Выделяемое нашей планетой тепло известно - можно посчитать, каким должен быть поток тахионов, чтобы дать столько энергии...
        Впрочем, для глубинного тепла Земли находят обычно другие источники. Эта же попытка, по-моему, интересна прежде всего самою мыслью о возможности еще неведомых, но гигантских по значению факторов нашего земного существования.
        В конечном счете экспериментаторы а) сказали, что не нашли тахионов, и б) описали, какими должны быть тахионы, - исходя именно из того, что их не поймали.
        Одни специалисты пришли к выводу, что тахион живет всего-навсего 10^–24, то есть триллионную долю триллионной доли секунды. Живи он хоть немного дольше - успел бы попасть в приборы.
        Другие поместили глубоко под землей счетчики, которые, в частности, должны были зарегистрировать все случаи движения протонов или электронов, вызванные попаданием в них тахионов.
        Таких случаев не было. Подсчитали, что если все-таки тахион иногда поглощается атомом, то никак не чаще чем раз в 10^29 (то есть в 100 триллионов квадрильонов) лет.
        Надо сказать, что и сверхмизерная «продолжительность» жизни тахиона и сверхредкая возможность его поглощения определены на основе идеи о вездесущности тахионов. Но даже если эти частицы и есть реально, это ведь еще не означает, что верна именно та из «подгипотез», которая утверждает, что они есть всюду. Может быть, ученые со своими счетчиками похожи порою на людей, которые охотятся в Сахаре на белых медведей? Может, тахионы ищут не там?
        Наконец, среди гипотез, признающих существование тахионов, имеется и такая. Есть-то они есть, но никак и ни при каких условиях не взаимодействуют с обычными, «досветовыми» частицами. В этом случае всякие поиски тахионов просто бесполезны. Нам нечем поймать, обнаружить, увидеть, исследовать сверхсветовые частицы. Нечем!
        Если тахионы - «неощутимки», то все в природе - для нас - обстоит так, как будто их и вовсе нет. Но вот если тахионы все-таки взаимодействуют с обычным веществом, то тут-то и начинается подлинная фантастика. Потому что сам факт существования тахионов приводит к странным вещам, которые в определенных условиях должны происходить и со временем, и с причинно-следственной связью, той самой связью, на которой держится наш огромный мир.
        Вся статья В. Барашенкова поражает воображение читателя-нефизика. Поражает фантастическими и в то же время строго рассчитанными гипотезами. И вот наступает момент, когда мы вместе с автором углубляемся в область, уже хорошо освоенную... литературой. Разумеется, той ее частью, которая зовется научной фантастикой. Речь идет о возможности путешествия в прошлое — правда, только для элементарных частиц. И - в итоге - о возможности того, что причина и следствие поменяются местами во времени. И мы увидим следствие, которое приходит раньше, чем вступила в действие причина, его породившая. Фантастика придумала много способов разрешить этот парадокс или хотя бы как-то обойти его.
        В одном из произведений Станислава Лема его герой выясняет, что Шекспира никогда не было. Но не может же мировая литература потерпеть такой урон! И кто-то отправляется в XVI век с томиком Шекспира, чтобы там переписать его пьесы из книги и опубликовать их. Перед нами - петля времени, больше всего похожая на змею, кусающую собственный хвост.
        Но в статье В. Барашенкова петля времени, правда в микромире, описана во вполне научных терминах и изображена графически как вещь, естественным образом вытекающая из определенных теоретических предпосылок.
        Представьте себе, что радиопередатчик отправляет сигнал, по которому должен быть приведен в действие излучатель тахионов. Излучатель получает сигнал, включается и посылает в ответ тахион. Тахион приходит и, в свою очередь, включает этот радиопередатчик. Причем если источник тахионов в этой системе координат движется (о том, какую роль здесь играет система координат, - чуть дальше), то радиопередатчик оказывается включен «ответным» тахионом, в тот самый первый раз (!) и посылает именно тот самый сигнал, который привел в действие излучатель тахионов.
        Так возникает петля времени - при условии, повторяю, что источник тахионов подвижен в данной системе координат.
        Но, как следует из формул, никакие превращения системы координат не нужны для образования петли времени, если таким образом окажутся связаны друг с другом два источника тахионов. Каждый новый сигнал будет получен не позже, как следовало бы, а раньше предыдущего.
        Ситуация, которая выглядит иллюстрацией к известной английской эпиграмме, переведенной Маршаком:
                Сегодня в полдень пущена ракета,
                Она летит куда скорее света
                И долетит до цели в семь утра
                Вчера...
        Эту эпиграмму не раз использовали как иллюстрацию к положениям теории относительности, запрещающим движение быстрее света. Теперь наука готовится совершить новый «поворот все вдруг» (есть такой военно-морской термин). И старая шутка насчет того, что в каждой шутке есть доля правды, работает с прежней силой.
        Тридцать строчек назад мы подошли к самому трудному для меня в этой статье вопросу - о том, что происходит с явлением при перемене системы координат, перемене точки отсчета. Боюсь, что здесь придется прежде всего взяться за оружие из арсенала сравнении.
        Если вы возьмете в руки обычную карту восточного полушария, то Индия и Аравия окажутся где-то посередине. Если вместо этого поглядеть на карту полушария северного, то в центре будет полюс, а Аравия и часть Индии будут видны сбоку. На глобусе легко заметить, что Австралия гораздо больше Гренландии, но на карте в проекции Меркатора Австралия изображается гораздо меньшей, чем ледяной остров.
        Но эти примеры годятся лишь для сравнения. Потому что карта, в какой бы проекции она ни была сделана, не может изменить подлинного вида и расположения самих островов, полуостровов, частей света.
        Другое дело - физические системы координат. Принцип относительности, который начал разрабатывать еще Галилей, развил Эйнштейн и продолжают углублять нынешние физики, предусматривает зависимость картины мира от положения наблюдателя в системе координат. Одно дело, если он движется вместе с физической системой, в которой находится, другое - если она движется по отношению к нему. Предположим, что вы идете по дороге вдоль экватора с запада на восток. Если построить систему координат, в которой Земля неподвижна, вы двигаетесь со скоростью 5 километров в час. Если взять за точку отсчета центр планеты, к вашей скорости надо прибавить скорость вращения точек поверхности Земли вокруг оси. Если же взять, так сказать, солнечную систему координат, то одним из слагаемых скорости человека окажется скорость движения планеты вокруг Солнца. А кто нам мешает добраться до Сириуса и сделать точкой отсчета его центр?
        Мы двигаемся вместе с тем участком Земли, на котором живем, - именно поэтому человеку столько тысячелетий казалось, что Солнце вращается вокруг его планеты.
        До самой же сути того, что происходит при перемене системы координат, я, пожалуй, и доходить здесь не буду.
        Задача научно-популярной литературы не в том, чтобы заменить литературу научную, а в том, чтобы дать читателю представление о проблемах науки, - она не доказывает, а показывает. Вы тут можете довериться автору, принять его точку зрения, но не больше. Ведь и для ученых убедительны эксперименты и формулы, а не сам по себе популярный рассказ о них. Позволю себе такое сравнение. Вы посмотрели кинофильм об операции на сердце - значит ли это, что вы сможете сами ее сделать?
        Человек, который по-настоящему понимает современную научную теорию, относится к человеку, создавшему ее, как хирург, делающий операцию на сердце, к хирургу, эту операцию разработавшему А читатель популярной статьи, если продолжить этот ряд сравнений, здесь занимает место телезрителя. Автор же статьи оказывается только телеоператором.
        (Я - в этом качестве - выбираю точки зрения, с которых показываю операцию.)
        Так вот, тахион при переходе к другой системе координат может оказаться в ней частицей с отрицательной энергией, а также может двигаться обратно во времени из будущего в прошлое.
        Но такого не должно быть. Так нельзя. Посудите сами. Любое физическое тело, испускающее тахионы с отрицательной энергией, немедленно превратится в вечный двигатель - его энергия будет расти с каждым ушедшим тахионом.
        Есть и другие следствия из такой ситуации, противоречащие как теоретической, так и, по-видимому, реальной картине мира.
        Что же делать? Как одновременно учесть и явствующее из формул возможно и проверенное самой жизнью нельзя?
        Однако ведь и сами тахионы - частицы, которые сразу возможны и невозможны, воплощение парадоксальности современной физики. (И только ли современной? Когда Ньютон открыл закон всемирного тяготения, его любимый ученик, Коте, тогда уже профессор физики, писал, что он еще понимает, как Солнце может притягивать Землю, но не может себе представить, чтобы Земля с той же силой притягивала Солнце.) Сама мысль, что скорость света абсолютна, что она предел возможных скоростей, казалась недавно парадоксом. Теперь отыскивают скорости, большие С, и нелепыми кажутся именно эти поиски. Привычный парадокс становится истиной, хотя на самом деле ею - на новом витке развития науки - может быть, уже стал новый парадокс.
        Физики находят из безвыходного положения выход, достойный Козьмы Пруткова: пишут на клетке слона «буйвол» и приказывают не верить глазам своим. Они называют эту операцию принципом реинтерпретации (переистолкования). Вот он в изложении В. Барашенкова.
        «При любом взаимодействии частица, имеющая отрицательную энергию и движущаяся в конечном (начальном) состоянии реакции обратно во времени, должна интерпретироваться как соответствующая античастица, имеющая положительную энергию и движущаяся вперед во времени в начальном (конечном) состоянии реакции».
        Прекрасный принцип, позволяющий как будто сразу покончить и с отрицательной энергией, и с движением назад во времени, причем сразу, так сказать, одним ударом.
        Раз частица с отрицательной энергией нам неудобна, примем ее за античастицу с положительной энергией. Раз нельзя двигаться из будущего в прошлое, будем считать, что эта античастица двигается во времени в обычном направлении.
        Не столько в оправдание, сколько для иллюстрации такого приема стоит сказать, что аналогичным способом решил когда-то в своей теории проблему позитрона знаменитый Дирак. Он предложил рассматривать позитрон, то есть частицу с массой электрона, но заряженную положительно, просто-напросто как пустое место, дырку на сплошном фоне обычных электронов с отрицательным зарядом.
        Но и принципу реинтерпретации не удается все-таки окончательно уничтожить возможность того, что направление времени изменится, что причина и следствие обменяются местами - хотя бы дли наблюдателя.
        Вот какой пример приводится в статье В. Барашенкова.
        Представим себе, что два атома, атом A и атом B, обмениваются тахионами. При этом атом, испустивший тахион, двигается по закону отдачи, как пушка после выстрела.
        Неподвижный наблюдатель скажет, что тахион испускается атомом A. поглощается же атомом B. Подвижный наблюдатель - что дело обстоит как раз наоборот, что испускает атом B, поглощает атом A.
        Благодаря принципу реинтерпретации каждый из наблюдателей зафиксирует, что налицо движение частицы с положительной энергией и в обычном направлении времени.
        Теперь, пишет В. Барашенков, поставим между атомами A и B экран, поглощающий тахион, с щелью, которую будем время от времени открывать и закрывать. Оба наблюдателя заметят связь между открыванием щели и движением атома B.
        Для неподвижного наблюдателя тут все будет в порядке. Тахион, выпущенный атомом A, прошел через щель и возбудил атом B. Но подвижный наблюдатель порядка тут не увидит: для него щель будет каждый раз открываться после того, как атом B сдвинется с места. При этом атом B должен восприниматься как излучающий тахионы спонтанно, то есть самопроизвольно, под влиянием только внутренних причин.
        Но ведь щель в противотахионном экране можно открывать в какой угодно последовательности; можно, например, передать с ее помощью по азбуке Морзе сонет Шекспира. Что должен подумать человек, который, зарегистрировав самопроизвольные движения атома, получает запись сонета Шекспира? Ему остается признать, что щель и заслонка на ней управляют движениями атома, движение заслонки - причина, движение атома - следствие, причем причина имеет место после следствия...
        Предложены учеными и некоторые другие ситуации для тахионов, в которых с законом причинности тоже не все благополучно.
        Из этого можно, с одной стороны, сделать простой вывод, о котором я уже говорил и который делают многие ученые: тахионов или нет, или их взаимодействие с обычными частицами невозможно (и наши атомы A и B просто не будут двигаться, поскольку не смогут ни испускать, ни поглощать тахионы).
        Другие ученые предлагают усложнить само представление о причинности, как уже усложнилось в современной физике представление о массе, скажем, или о симметрии материи, или о многом другом. Появилось даже весьма гипотетическое понятие об опережающей каузальности (от латинского слова «кауза» - причина), когда следствие вправду происходит раньше причины.
        Однако никакие самые тонкие эксперименты не показали нам пока, что такое явление возможно. А критерий истинности теории - в конечном счете эксперимент.
        Сам В. Барашенков полагает, что если тахионы существуют и связанные с ними парадоксы имеют место, то сфера их проявления - ультрамалые пространства и сверхкраткие временные интервалы; тахионы появляются и проявляют себя там, где расстояния меньше 10^–16 сантиметра, а время реакции между частицами не превышает 10^–26 секунды. Стоит ли иметь сверхсветовые скорости, чтобы прилагать их в таком масштабе?
        Но, во-первых, силы, сжимающие атомное ядро, действуют тоже на очень маленьких расстояниях, однако лишь благодаря им мир - и каждый из нас - не взрывается. И, может быть, тахионы (если они есть) играют в нашей Вселенной не менее важную роль. Но, во-вторых, теоретически изучаемые на тахионах парадоксы еще могут пригодиться на практике.
        Неужели человечество будет вечно мириться с тем, что скорость света для него, как для любого камня или обычной элементарной частицы, крайний предел?
Может быть, и этот парадокс будет когда-нибудь разрешен.
        Гипотезы о тахионах - лучшее доказательство беззаветной отваги теоретиков, берущихся за решение проблем, которые еще недавно их собственная наука ставила под запрет - не в меньшей степени, чем путешествие в прошлое.
        И напоследок еще одна аналогия - для ситуации, в которой частицы не могут двигаться со скоростью, меньшей C, и при этом проникают в прошлое.
        У каждого современного самолета есть пока что не только максимальная, но и минимальная скорость, не может он, скажем, делать в час меньше сотни километров. А на большой скорости он способен, вылетев из одного пункта в полдень по местному времени, прилететь в другой в десять утра - опять же по местному времени. Тоже получается что-то похожее (но только похожее) на путешествие в прошлое.

Примечание.

Барашенков В.С., "Тахионы. Частицы, движущиеся со скоростями больше скорости света", УФН, 1974, т.114, вып.1, с.133-149.

См. статью Корухов В.В., "Теоретические и методологические аспекты
кинематики тахионов", журнал «Гуманитарные науки в Сибири», 1994, № 1, стр. 25-31.
http://www.philosophy.nsc.ru/PUBLICATION/KORUKHOV/tach94.htm