Действительно ли скорость передвижения материальных объектов во Вселенной ограничена скоростью света?

Наш корреспондент взял интервью на эту тему у ведущего научного сотрудника Института теоретической и экспериментальной физики и Государственного астрономического института им. Штернберга доктора физико-математических наук С. И. Блинникова.

- Сергей Иванович, вам приходится иметь дело с расстояниями, измеряемыми миллиардами километров, мегапарсеками и миллиардами световых лет. Сможет ли человечество когда­нибудь добраться до звёзд, чёрных дыр, галактик, квазаров и других любопытнейших объектов Вселенной, или скорость света, преодолеть которую мы не сумеем, положит предел этому стремлению?

– Ближайшие звёзды – те, что мы видим невооружённым глазом на ночном небе – находятся от нас на расстояниях, измеряемых временем от нескольких единиц до десятков и сотен световых лет. Так что даже со скоростью света лететь придётся десятки или сотни лет (по земному календарю) в один конец, а реально и больше, поскольку даже теоретически на разгон и торможение корабля времени уйдёт немало, а сама скорость света, по Эйнштейну, является непреодолимым препятствием. К ней можно бесконечно приближаться, а вот достичь её, а тем более превысить – нельзя, специальная теория относительности не разрешает.

– Но неужели изобретатели и фантазёры всех стран будут спокойно взирать на такой тупик и парадокс?

– Фантасты обычно пишут о переходе в некое «гиперпространство», которое помогает преодолеть предельную скорость света. Это не совсем беспочвенная фантазия. Нечто подобное (так называемые «wormholes» – «червоточины» в пространстве¬времени) обсуждается в серьёзных научных журналах такими маститыми специалистами, как Игорь Новиков, Кип Торн и Стивен Хокинг. Если такие «червоточины» в пространстве¬времени реально существуют (что далеко не факт), то они могли бы служить и как гипертоннели в пространстве, и как машины времени. Но это другая история. Возвращаясь к идее межзвёздных и галактических полётов, вспомним, что нам вовсе не нужно преодолевать скорость света. Для любого звездолётчика его собственное время идёт тем медленнее, чем ближе его скорость к скорости света, вплоть до почти полной остановки времени вообще. По этому собственному времени до далёких звёзд в принципе можно долететь и за год, и за неделю. Надо только разогнаться.

– Однако способны ли на это космические корабли при всей их будущей модернизации, даже если на них установить ядерные источники энергии?

– Источником энергии для достижения околосветовых скоростей могут послужить не только ядерные процессы типа реакций деления ядер, но и значительно более мощные термоядерные реакции или реакции аннигиляции. Кстати, антиводород в экспериментах учёными уже получен, причём во вполне ощутимых количествах. Он аннигилирует с обычным веществом, выделяя чудовищную энергию, и хранить его удаётся только в вакууме, в магнитных ловушках. Термоядерная энергетика тоже имеет перспективу, и на окончательную разработку термоядерных реакторов выделены огромные средства. Технически разогнаться до околосветовой скорости трудно, но в не таком уж отдалённом будущем это станет возможно, и замедление времени в звездолёте относительно Земли – это тоже не фантастика. Эффект Лоренц­замедления времени (или «Доплер­эффект второго порядка») давно проверен, и не только при наблюдении самых точных часов в природе – радиопульсаров. Он учитывается и в конструкциях всех современных ускорителей, ведь собственное время даже таких тяжёлых частиц, как протоны, ускоренных до энергий в триллионы электрон­вольт, замедляется в тысячи раз. При этом нам, покоящимся наблюдателям, кажется, что время жизни нестабильных частиц увеличивается в те же тысячи раз. Это явление давно наблюдалось по времени жизни мюонов (тяжёлых электронов) в космических лучах. В покое мюоны распадаются за пару микросекунд, а в полёте живут в тысячи раз дольше. Замедление времени и делает скорость света предельной. Если её достичь, то до галактики М31 в Андромеде можно долететь по собственному времени за ноль секунд. А если её превзойти, то мы туда долетим раньше, чем вылетели! Такая чепуха (парадокс по¬научному) невозможна – вот вам и предел. Все эти сверхсветовые перемещения по «червоточинам» пространства¬времени приводят к аналогичным парадоксам, и серьёзные физики, упомянутые выше, обсуждают, можно ли таких парадоксов избежать. Если нельзя, то это скорее всего значит, что и «червоточины» в природе не существуют.

– Но это теоретический выход из тупика! Где же, по¬вашему, находится реальный выход? Как преодолеть скорость света?

– Давайте порассуждаем. Электрические сигналы можно реально передавать в специальных экспериментах со скоростью, в четыре раза превышающей скорость света. К такому выводу пришли недавно (в сентябре 2002 года) учёные из Университета Теннеси. Им удалось превзойти скорость света на дистанции, составляющей 120 метров. Учёные Джереми Манди и Билл Робертсон сконструировали гибридный кабель, составленный из чередующихся кусков коаксиальных кабелей двух разных типов, с различным электрическим сопротивлением. Затем его подключили к двум генераторам сигналов, один из которых генерировал волны высокой частоты, а другой – низкой. При интерференции возникали электрические импульсы, наблюдавшиеся на осциллографе. Скорость передачи импульса в их экспериментах достигала 4 млрд. км в час (более 1 млн. км в секунду). Как сообщает Cnews, по мнению авторов открытия, создание дальней сверхсветовой связи пока всё равно не представляется возможным, поскольку чем выше скорость передачи сигнала, тем сильнее он ослабевает и искажается.

– А о создании сверхсветового космического флота они, очевидно, рекомендуют и не мечтать?

– Мечтать всё¬таки надо, но осуществлять мечты лучше в соответствии с законами природы. Пока, конечно, не стоит говорить о нарушении законов (и постулатов) теории относительности, а эти законы и постулаты запрещают перемещение не только физических тел, но и информации со скоростью быстрее световой. Но реальные процессы, вроде волновых процессов со сверхсветовой скоростью, как в упомянутом эксперименте, вовсе не запрещены. Например, я как­то «открыл» в своих численных расчётах, что фронт горения в некоторых областях сверхновых звёзд может двигаться не только быстрее звука, но и быстрее света. Беру «открытие» в кавычки, так как этот факт обнаружил за полвека до меня мой учитель академик Я. Б. Зельдович. Пояснить это можно на таком мысленном эксперименте: берём стеклянную кольцевую трубу с гремучим газом и в центре кольца ставим мощный лазер на быстро вращающейся турели. Пусть лазерные импульсы поджигают гремучий газ, как только луч лазера достигает трубы. При быстром вращении лазера на турели луч может бежать по трубе со скоростью больше световой – и тогда фронт волны горения – пламя (реальный физический процесс!) будет тоже сверхсветовым. Ни одна частица при этом не является сверхсветовой!

– Разве учёные из Теннеси получили не другой эффект?

– Эксперимент в Теннеси хитрее, но наблюдают там всё¬таки аналогичный эффект. Вот так и «обходят» световой барьер без нарушений принципов теории относительности Эйнштейна.

– Всё равно человечество не успокоится, пока не добьётся сокращения времени полётов в космосе до сроков, соизмеримых с жизнью отдельного человека, по отсчёту земного наблюдателя.

– Конечно! Но способы преодоления огромных космических пространств могут быть разные. Так вот, если нельзя физически превысить скорость света, то нельзя ли повысить саму скорость света? Оказывается, согласно последним разработкам космологов, скорость света в течение миллиардов лет развития Вселенной могла быть непостоянной. Если такая гипотеза верна, то на ранних стадиях развития Вселенной скорость света была неизмеримо выше, а потом неуклонно падала, причём в разных частях Вселенной по¬разному. Что, если земной космический флот найдёт во Вселенной такие «оазисы», где скорость света, скажем, будет не 300 тыс. км/сек., а во много раз больше? И что, если таких «сверхсветовых оазисов» во Вселенной будет много? Тогда «повышенная» скорость света станет союзницей путешественников по Вселенной и звездолётчики смогут использовать скорости, близкие к новой скорости света. Физика этого не запрещает. Космические корабли будущего смогут летать в этом случае во много раз быстрее обычной скорости света.

Но даже если областей космоса с повышенной скоростью света рядом с нами не окажется, летать по Галактике с обычными околосветовыми скоростями будет не так уж и плохо. Поперечник нашего галактического диска приблизительно оценивается в 100 тысяч световых лет. За земной исторический период от неандертальца до современного цивилизованного человека, оцениваемый антропологией примерно в 200 тысяч лет, гипотетический околосветовой звездолёт какой­нибудь древней галактической цивилизации, отправившийся во времена неандертальцев к нам с другого края Галактики, вполне успел бы пересечь Млечный Путь и застать нашу современную цивилизацию. Причём экипаж этого корабля¬пришельца даже не успел бы в полёте состариться, хотя на Земле за время его полёта сменились бы целые эпохи.

– Получается, что всё¬таки есть некоторая, пусть и слабая пока, надежда на реальные путешествия по Вселенной со скоростями больше скорости света?

– Будущее всё прояснит и расставит по своим местам, но хочется верить, что разум, сформировавшийся за миллионы лет у нас на Земле в виде человечества, способен преодолеть всё, что мешает ему стать явлением космическим, в том числе и запрет на быстрый полёт в Большой Космос.

http://www.divesa.ru/