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 Вселенной. Если вездесущее нейтрино имеет массу, не равную нулю, то средняя плотность вещества во Вселенной окажется во многие миллионы раз больше, чем принято считать сегодня.
А ведь именно эта величина определяет, хватит ли силы гравитации, чтобы остановить процесс расширения Вселенной, или же ей предстоит расширяться вечно. Возможно, измерив массу нейтрино, ученые остановятся на модели осциллирующей Вселенной, в которой периоды расширения сменяются периодами сжатия и которая может существовать вечно,- тогда, естественно, вопрос о начале и конце Вселенной вообще не возникнет.
Теоретики, которые еще сравнительно недавно высказывали предположение, что масса нейтрино измеряется сотнями электрон-вольт (это в тысячи раз меньше массы электрона), сейчас склоняются к тому, что нейтрино имеет (если имеет) массу покоя не больше чем 40-50 электронвольт.
Для того чтобы измерить массу нейтрино, экспериментаторам приходится преодолевать необычайные трудности; нейтрино не зря называют всепроникающей частицей - вероятность ее взаимодействия с веществом крайне мала. Проблема массы нейтрино обсуждается экспериментаторами уже несколько десятилетий, до сих пор лучшим - вернее, пока единственным - способом измерения ее принято считать исследование энергетического спектра бета-распада трития (тритий - это сверхтяжелый водород, его ядро содержит два нейтрона и один протон).
Ядро трития радиоактивно, распадаясь, оно превращается в дочернее ядро гелия-3, при этом испускается электрон и антинейтрино. Заметим сразу, что масса антинейтрино равна массе нейтрино, а ядро гелия-3 отличается от ядра трития тем, что в нем два протона и один нейтрон. Вылетающие при бетараспаде трития электроны могут иметь самую разную энергию, как говорят специалисты, у них есть непрерывный энергетический спектр. Значит, нужно точно знать разницу в массе начального и конечного продуктов - разницу между массой трития и массой гелия-3 и энергию электрона. Первые такие измерения были проделаны на массспектрометрах еще в 1975 году, и разница оказалась 18000 электрон-вольт.
В течение последующих десяти лет измерения разности масс трития и гелия проводили неоднократно, и исследователи получали разные значения: 18588+7, 185734=4 и 18584+3 электрон-вольт. Это довольно большой разброс в данных, его нельзя было считать удовлетворительным, тем более что масса самого нейтрино может быть равна нескольким электрон-вольтам, то есть соизмерима с ошибкой эксперимента.
Недавно в Институте химической и биологической физики АН Эстонской ССР предложили новую методику для измерения разности масс трития и гелия. Эстонские физики получили для разности масс тритий-гелий величину 18599+1 электрон-вольт. Такая высокая точность уже может оказаться достаточной для определения массы нейтрино. Но чтобы дать окончательный ответ на вопрос, есть ли масса покоя у нейтрино, остается еще очень трудный этап экспериментаторам нужно точно измерить энергию тех малоэнергичных электронов, которые вылетают при бета-распаде вместе с нейтрино. Итак, осталось совсем немного.
Комплексоны - препараты будущего
Это произошло в одном из совхозов Крымской области. На сотнях гектаров виноградные лозы стали табачного цвета, пожухли. Плантации поразил извечный губитель садов и виноградников - хлороз. Болезнь эта обычно развивается на почвах, где растениям не хватает микроэлементов - железа, марганца, меди. Ведь именно они способствуют образованию хлорофилла.
Избавиться от напасти всегда было очень трудно, приходилось вырубать деревья и лозы.
На этот раз все произошло иначе.
В совхоз прибыли доктор химических наук Нина Дятлова и доктор биологических наук Людмила Островская. Они приняли участие в спасении плантаций.
С вертолета виноградники были обработаны специальным препаратом. Прошло немного зремени, и виноградники зазеленели, листья стали свежими, упругими, словно их окропили живой водой.