[вернуться к содержанию сайта]
Путешествия во времени часто связывают со сверхсветовыми скоростями у гипотетических частиц-тахионов и вообще с энергичными частицами в ускорителях (см. ТМ 2010 №3). А в космосе, где гигантские скорости обычны, реально наблюдают своеобразные машины времени в форме пульсаров и барстеров, ускоряющих, замедляющих и обращающих вспять видимый порядок событий.
Впервые с изменением длительности процессов в космосе физики столкнулись, обнаружив красное смещение в спектрах галактик. Световые волны, излучаемые атомом,– это пример строго периодичного процесса. Уже Э. Хаббл, открыв растяжение периода световых колебаний в галактиках, понимал, что причина его не в доплер-эффекте. Скорее дело в эффекте Ритца, из которого следует значение прироста периода света и длительности вспышек сверхновых в галактиках, в зависимости от их расстояний (см. ТМ 2010 №12). Если свет с ближней стороны галактики снижает частоту, то с обратной – увеличивает, как в сказке про Алису в Стране чудес, где одна сторона гриба уменьшала масштаб, а обратная – наращивала. Ярко это проявилось в ядрах галактик, где эффект Ритца экстремально повышает темп процессов и частоту света. Но астрономы интерпретируют эту иллюзию по гипотезе невидимых чёрных дыр. Как отметил физик В.Б. Брагинский, его коллегам астрофизикам, увидевшим ничто, да ещё на таком расстоянии, позавидовал бы даже Белый Король из сказки про Алису.
Напомним, эффект Ритца возникает от обгона одними лучами света, получившими добавочно скорость звезды,– других, согласно Баллистической Теории Ритца (БТР) (рис. 1). В итоге ход событий виден замедленным, ускоренным или обращённым вспять, как при перемотке фильма. Аналогия с фильмами и в том, что источник для этого должен достичь критического ускорения. Кроме сторонников теории Ритца, никто не ожидал такого эффекта в космосе (ТМ 2013 №1). Для астрономов встретить зеркальный порядок событий, скажем, у экзопланет с обратным вращением, было не менее странно, чем машину времени или обратный ход событий – для Алисы в Зазеркалье. Обращение времени проявилось и в умножении изображений (ТМ 2011 №6). Как в фильмах о полётах во времени, можно видеть много изображений звезды, прибывших из разных времён.
Ярко эффект проявился у барстеров. Вспышки этих космических объектов длительностью в секунды и мощностью 1030 Вт идут в рентгеновском диапазоне. Астрофизики долго придумывали механизм генерации звездой столь кратких энерговыбросов. А в баллистической теории всё просто: барстеры – это обычные двойные звёзды, у которых эффект Ритца при ускорении звёзд сжимает длительность вспышек и наращивает частоту излучения, преобразуя их видимый свет в невидимое рентгеновское излучение. Как Чеширский Кот, звезда исчезает, еле заметно подмигивая. Период вспышек меняется порой на 50%: чем ярче разгорается барстер, тем чаще вспышки. На деле вспышки следуют с постоянным периодом обращения звёзд, но их общее ускоренное движение в поле третьей звезды, по эффекту Ритца учащает вспышки и делает звёзды ярче. Рекорд принадлежит быстрому барстеру MXB 1730-335, c периодом вспышек в минуты, вдобавок быстро меняющимся. Эффект Ритца и обращение времени подтверждается и двойной структурой вспышек (ТМ 2013 №1), обычной для рентгеновских источников типа MXB 1636-53.
Похожие вариации открыты у пульсаров, скажем, у T5X2. Учащение вспышек сопровождается пропорциональным ростом яркости вспышек и частоты света (рис. 2). А у пульсара GX 1+4 за два десятилетия период плавно сократился в два раза, а затем с той же скоростью вырос. Это казалось немыслимо: пульсар, вспышки которого объясняют быстрым вращением звезды, почему-то ускорил его в полтора раза, а затем настолько же замедлил. Если учесть гигантскую энергию вращения пульсара, непонятен её стремительный рост, а затем быстрое падение: всё равно как если б у поезда без двигателя и тормозов скорость вдруг рекордно выросла, а затем упала. Если причина в эффекте Ритца, то наблюдается лишь иллюзорное убыстрение-замедление процессов, типа доплеровской вариации частоты света и звука при сближении источника и приёмника. Новый эффект позволяет построить своего рода “машину времени” – трансформатор Ритца, меняющий масштаб времени лазерных импульсов – их длительность, яркость и частоту света (см. ТМ 2011 №6).
Рис. 2. Изменение периода P вспышек у пульсара GX 1+4 и у объекта T5X2 от движения по орбите и ритц-эффекта.
В космосе временные трюки – дело обычное. Например, галактики мы наблюдаем не в настоящем состоянии, а такими, какими те были миллионы и миллиарды лет назад, т.е. видим далёкое прошлое. И даже одну галактику мы видим в разные моменты: её ближние участки – на 100 тысяч лет более молодыми, чем дальние. Если разные участки звезды или галактики посылают свет к Земле с разной скоростью, а галактика или звезда движется, тогда лучи света от разных участков увидим с ещё большей задержкой, достигающей миллионов лет. За это время галактики и звёзды так сместятся на небе, что их изображения растянутся, словно от них тянутся два огненных следа (ТМ 2012 №6). И точно, открыто, что на следе (джете), вытянутом в одну сторону, звёзды летят к Земле (судя по синему смещению), а на обратном следе – от Земли (судя по красному смещению). У галактики “Стадион” (LEDA 074886) от растяжения форма вообще стала аномальной (рис. 3). Выходит, космические картины – это лишь видимость, типа дошедших из прежних эпох фильмов с искажениями, ускоренными и смазанными изображениями.
Все эти эффекты возникают от приобретения светом скорости выше номинальной. Возможны в космосе и сверхсветовые частицы: их не раз регистрировали в космических лучах. Природа этих лучей – загадка, ибо неизвестны источники, сообщающие элементарным частицам и ядрам их гигантские энергии, которые столь велики, что частица весом в триллионы триллионов раз меньше теннисного мяча, порой обладает той же кинетической энергией.
В Специальной Теории Относительности (СТО) частицы космических лучей считают миниатюрными машинами времени. Ведь по эффекту замедления времени для частиц на околосветовых скоростях все процессы растянуты. Поэтому рой частиц (ливень), у которых, как у роя подёнок-однодневок, вся жизнь длится с нашей точки зрения мгновение, становится долгожителем. По теории Ритца частицы пролетают больший путь, чем свет, за счёт сверхсветовой скорости, а не удлинения времени жизни. И точно, такие частицы-тахионы в космолучах не раз регистрировали. Но эти данные не принимали всерьёз, считая тахионы чепухой – выходцами с того света, призрачными существами по ту сторону светового барьера.
Скорость фронта космического ливня можно измерить по задержке между моментами его регистрации разнесёнными детекторами на поверхности Земли. При этом для самых энергичных ливней задержки нет, словно они падают отвесно, как обычные ливни, хотя ливни из космоса должны хлестать со всех сторон. Наклонное падение подтверждают и прямые измерения угла прихода ливней по форме пятна сработавших детекторов (примерно так и угол падения луча фонарика можно определить по форме светового пятна). Поэтому синхронную регистрацию проще объяснить сверхсветовой скоростью ливней, вмиг достигающих всех детекторов.
Видимо, поэтому в космических лучах присутствуют и ядра трансурановых элементов, типа сиборгия. Хотя время их жизни – обычно не более нескольких минут, ядра пролетают до Земли сотни световых лет. Выходит, частицы летели в миллионы раз быстрее света. Остаётся гадать об их источниках. Возможно и искусственное их создание в чужих ускорителях (ТМ 2014 №6). У сверхсветовых частиц-тахионов ход времени считали обратным, но это столь же нелепо как обращение времени в сверхзвуковом самолёте. По одной из гипотез время считают обратным и для античастиц – частиц-антиподов, тоже обычных в космосе.
Да и в земных ускорителях возможны сверхсветовые частицы. Их регистрировали и по черенковскому излучению, и прямыми замерами скорости. Достаточно вспомнить измерения скорости нейтрино в эксперименте OPERA (ТМ 2011 №11). Получается, и земные ускорители разгоняют частицы до сверхсветовых скоростей, но об этой прозаичной вещи физики не подозревали, как мольеровский герой, не ведавший, что всю жизнь говорил прозой. Причина – в обработке данных по формулам СТО. Времяпролётным методом (TOF-детекторами), измеряют скорости лишь сравнительно медленных частиц-ионов, скажем в установке ALICE. Если б физики провели замеры для электронов, их бы ждал сверхбольшой сюрприз.
Считалось, что период обращения частиц в ускорителях-синхротронах равен периоду T колебаний ускоряющего поля или меньше. Находя скорость V частиц как отношение длины L кольца ускорителя к периоду T поля, получали скорость V=L/T меньше С. На деле период обращения частиц может быть меньше периода T. Ведь и качели можно раскачивать через раз, через два и т.д., но с низкой эффективностью. Если же воздействовать на сверхсветовые частицы точно с частотой их вращения, то ускорители будут работать с меньшей затратой энергии, став незаменимым орудием для техники будущего – сверхсветовых космических кораблей и сверхсветовой связи (ТМ 2014 №6). Примерно так и турбореактивные двигатели оказались эффективней поршневых, позволив пробить звуковой барьер (330 м/с), казавшийся прежде столь же неприступным как световой. Ещё эффективней ракетные двигатели, реализующие первую космическую скорость (8 км/с). Такую же революцию в ракетостроении произведут сверхсветовые и гиперсветовые двигатели (V>300 тыс. км/с) с ещё большим КПД. Сверхсвет-корабль, построенный по формулам БТР, позволит одолеть тьму космоса так же, как русский богатырь Пересвет победил Челубея и тьму татар.
Гиперсветовые частицы и их излучение, неся сообщения, достигнут других звёзд не за годы, как свет, а за часы. Наблюдая звёздные системы в телескопы с большой задержкой во времени, мы сможем сообщить их обитателям о событиях их прошлого по гиперсвязи, получая взамен сведения о прошлом Земли. А корабль, уносящийся от Земли со сверхсветовой скоростью, сможет при постоянном её мониторинге, как “машина времени”, собрать по пути всю историю мира и переслать её на Землю. Такой метод наблюдений прошлого предлагал уже астроном К. Фламмарион.
Рис. 4. Расположение звёзд на небесной сфере для неподвижного звездолёта (а) и их кажущиеся смещения в сторону апекса для летящего со скоростью V звездолёта (б).
Кстати, для таких наблюдений не обязателен мощный телескоп. Ведь в космосе действует эффект звёздной аберрации: от сложения скорости света и относительной скорости звезды та видна в чуть смещённом положении (рис. 4). В итоге, на летящей с околосветовой скоростью ракете звёзды “сходятся” к точке апекса, расположенной прямо по курсу корабля. А за кормой корабля звёзды расходятся от антиапекса, и изображения увеличены, как в телескопе. Правда, эффект Доплера при удалении снижает яркость и частоту света. Зато в апексе яркость увеличена, и можно изучать звёзды с планетами даже в телескоп малой светосилы, но большого увеличения. Красочная картина сбора и иллюзорной вспышки звёзд по курсу корабля при переходе в “гипердрайв” показана в фильме “Звёздные войны” (рис. 5): по мере разгона звёзды убегают не за корму, а вперёд, словно ракета летит задом-наперёд, снова как в сказке про Алису. Эти эффекты разобраны в книгах пионера космической навигации В.П. Селезнёва и В.Н. Дёмина – “Мироздание постигая”, “К звёздам быстрее света”.
Рис. 5. Вид звёздного неба из кабины звездолёта в момент гиперпрыжка.
Обнаружить сверхсветовую скорость излучения, испущенного электронами в ускорителе SLAC, пытался американский физик Б. Браун, сравнив моменты прибытия к детекторам электронов со скоростью V и испущенного ими света, по теории Ритца обретающего скорость C’=C+V (рис. 6). Однако электроны и свет достигали детекторов почти без задержки T, словно скорость света и электронов ограничена значением C. При этом отдельно не измерялась ни скорость света, ни скорость электронов. Но классическая оценка скорости V по измеренному гигантскому импульсу mV электронов в 20000 раз превосходит C. Тогда скорость синхротронного излучения от электронов C’=20001C почти совпадёт со скоростью электронов V=20000C. Оттого и электроны, и их излучение прибывали к детекторам синхронно, подтвердив сверхсвет.
Итак, сверхсветовые ускорители, похоже, давно работают, но эффективность их мала, так как ускоряющее поле представлено случайным набором гармоник-мод. Если одна из них синхронная, то есть совпадают скорости частиц и ускоряющей волны (в линейных ускорителях), либо их частоты (в циклических), тогда частицы ускоряются. Ускорение банча частиц случайными волнами столь же малоэффективно как разгон бочки хаосом волн на поверхности моря. Если же верно подобрать частоту, то эффективность ускорителей можно существенно повысить, так что ускорители удастся уместить даже в космическом корабле в качестве реактивных двигателей для достижения сверхсветовых скоростей.
Летающий с околосветовой скоростью транспорт тоже считали аналогом машины времени. Ведь по теории относительности, пока на Земле идут века, на ракете пройдут мгновения. Часто это иллюстрируют примером из “Алисы в стране чудес”, где у Шляпника всегда 6 часов, словно Кэрролл описывал полёты во времени, как полагают научные фантасты, скажем в фильме “Последняя Мимзи Вселенной” и в цикле К. Булычёва об Алисе. В итоге считали, что и на скорости света космонавты смогут при жизни достичь звёзд, удалённых на сотни и тысячи световых лет: чем выше скорость и импульс корабля, тем медленней тянется на нём время. Кстати, при заданном импульсе по БТР, где нет замедления времени, для космонавта полёт продлится столько же, сколько по СТО. Но и по земным часам пройдёт столько же времени, раз по теории Ритца у ракеты не время замедлено, а скорость сверхсветовая. Поэтому космонавты, летая меж звёзд и применяя теорию относительности, не знали б, что идут на сверхсвете, объясняя всё эффектом сокращения расстояний меж звёздами с точки зрения космонавта. Теория относительности абсолютизирует субъективные ощущения наблюдателя, как космология Птолемея. Для таких субъективных “путешествий во времени” не нужна и машина времени: время и так пролетает быстро или медленно, в зависимости от условий. Поэтому сам Эйнштейн иллюстрировал относительность времени на примере сидения на раскалённой сковородке или с красивой девушкой. Время тянется или бежит, хотя истинное время течёт стабильно, с постоянной скоростью.
Так неужели машина времени, придуманная Г. Уэллсом, невозможна? Ведь уравнения физики допускают изменение знака времени и скорости его хода. А в физике всё, что не запрещено, происходит. Единственное ограничение – второе начало термодинамики, по которому энтропия (мера хаоса) со временем растёт. Поэтому обратный ход времени, снижающий энтропию, считали нереальным. В том числе необратимость связана с трением: всё на свете портится от трения: вещи изнашиваются, энергия переходит в тепло, скорости выравниваются. Но есть процессы, где тепло локально переходит в энергию, а трение упрочняет поверхности. Такие нарушения 2-го закона термодинамики наблюдались и для наночастиц. В космосе трения почти нет, и там всюду – примеры почти вечных движений и обратимости событий. Кроме того, второй закон, как показал Больцман,– не строгий: события могут пойти вспять, да только шанс уж очень мал, и на практике мы не видим, чтобы разбитая посуда сама чинилась, а тепло переходило в работу. Но в космосе, который вечен, рано или поздно реализуется любая возможность. Эти редкие отклонения от равновесия называют флуктуациями, и накопитель флуктуаций мог бы обращать процессы вспять. Правда, кроме механического трения и энтропии, есть ещё радиационное трение при излучении. С ним Ритц и связывал необратимость, впервые рассмотрев возможность обращения порядка событий и прихода информации из будущего.
Итак, хотя теоретически машина времени возможна, пока удалось наблюдать лишь иллюзорные эффекты изменения хода времени. Но перспективы, открытые баллистической теорией, позволяют восстановить классическую науку далёкого прошлого и построить технику далёкого будущего, заглянув за его горизонт.
С. Семиков
Дата установки: 20.12.2015
[вернуться к содержанию сайта]
