Как достичь скорость света

Ошибка Эйнштейна, или Как достичь скорости света

Теория относительности Эйнштейна запрещает достижение любыми материальными телами скорости света или хотя бы околосветовых скоростей. Этот запрет и есть причина невозможности прорыва человечества в Дальний Космос, а также построение Машины Времени.
В этой статье мы предлагаем обсудить ОШИБОЧНОСТЬ В ЭТОМ ПУНКТЕ ТЕОРИИ ЭЙНШТЕЙНА.

На иллюстрации-Первая регистрация потока нейтрино в реальном времени

1.ЗАЧЕМ НАМ СКОРОСТЬ СВЕТА

4.БЕСТЕЛЕСНЫ ЛИ НЕЙТРИНО И ФОТОНЫ

6.СОМНЕНИЙ НЕТ:СКОРОСТЬ СВЕТА ДОСТИЖИМА МАТЕРИАЛЬНЫМИ ТЕЛАМИ, ОБЛАДАЮЩМИ МАССОЙ.

Исследователи из интернационального коллектива Лаборатории Гран Сассо (Gran Sasso Laboratory), расположенной недалеко от итальянского города Лаквилла (L’Aquila), на днях объявили, что им впервые удалось зарегистрировать в реальном времени поток низкоэнергетических нейтрино солнечного происхождения и рассчитать интенсивность, с которой нейтрино бомбардируют Землю. Кроме того, ученые получили еще одно весомое подтверждение эффекта “осцилляции нейтрино”, т.е. изменения свойств частицы во время полета.

1.ЗАЧЕМ НАМ СКОРОСТЬ СВЕТА.

Выше мы напомнили себе и читателю, что для полетов земных кораблей в Дальний Космос, межзвездных полетов, которые сделали бы земную цивилизацию подлинно космической, открыв возможности колонизации дальних планет по условиям обитания близких к земным, чего нет ни на одной из планет нашей Солнечной системы, к сожалению; а также для возможности вступить, наконец, в контакт с внеземными цивилизациями, несомненно обитающими в дальних мирах Космоса-нашей науке и технологиям необходимо найти способы достижения околосветовых скоростей. Иначе-никак. Иначе будем без конца запускать пилотируемые корабли в пространство именуемое околоземной орбитой. И это одна из причин утраты широкой публикой прежнего страстного внимания и интереса к сообщениям об очередных стартах космических кораблей на околоземную орбиту.

Вспомним несколько фактов из школьной физики.

Первая космическая скорость составляет 8 км/сек. Вторая космическая скорость-11 км/сек. И это, увы, предельная скорость космической техники в наше время.
Быстрее наши космические корабли лететь не могут, удерживаемые на этой ничтожной скорости силами земной гравитации.
Скорость же эта не просто мала, даже ничтожно-мала, а составляет причину трагического ограничения крыльев землян в нашу эпоху. Малая скорость-короткие расстояния от орбиты Земли, чуть выше стратосферы, и только. Из-за этого нашим кораблям не дано вырваться за пределы нашей солнечной системы и увидеть Дальний Космос.
Не дано встретиться с братьями по разуму, несомненно обитающими на далеких планетах в других звездных системах других галактик.

Достижение более высоких скоростей космических аппаратов, даже хотя бы в несколько раз, не говоря о световых скоростях и хотя бы с роботами вместо людей-космонавтов — представляло бы собой квантовый скачок в эволюции человечества, вхождение земной цивилизации в подлинно космическую эру-колонизации землянами далеких планет, превращения земного человечества в космическую сверхцивилизацию, одну из многих в Космосе.

Чтобы осуществить сей квантовый цивилизационный скачок, земная наука должна изыскать возможности достижения околосветовых скоростей. Это отдельная грандиозная по масштабу проблема проблем нашей цивилизации и она выходит далеко за рамки предмета нашей статьи. Но мы к этому аспекту-световых скоростей-еще вернемся в ходе изложения нашей концепции происхождения не только кавказского, но и других не менее загадочных национальных эпосов, полных буквальных совпадений друг с другом и странных ассоциаций и догадок, возможных уже только после полета Юрия Гагарина в космос, пока еще до сих пор самый ближний, но уже вхождения землян в космическую эру. Эти ассоциации и догадки ранее оставались сокрыты завесой полного непонимания и отнесения их в разряд сказок, фольклорных мотивов, а множество ученых историков, кавказоведов, специалистов в области мифологии и . т.д. изощрялись в зачастую тщетных попытках вразумительно объяснить для себя и читателей массу совершенно непонятных и абсурдно звучащих мест Эпоса. Ну, скажем, вроде того, что нарты обитали не только на суше, но и в море в подводных городах, и это при том, что на Кавказе нет и не было как будто никакого моря, а если бы и было, то все равно это сказки потому что нарты не могли быть амфибиями и никаких подводных городов тоже быть не может. Это уж совсем небывальщина. Но если в основе нартского эпоса-реальная история народов Кавказа, то как в описание этой истории, хотя бы и изрядно расцвеченной народной фантазией, могли прорасти столь неправдоподобные образцы »художественного вымысла», да еще этому верили и пересказывали многие поколения?!
Однако мы не желаем несправедливости в адрес историков и кавказоведов. Им необходимо воздать должное:при том, что их объяснения тех или иных текстов ,возможно, устарели и не отвечают современному уровню знаний и, скажем так, возможностей вариантов прочтения-их труды все равно бесценны для науки и сохранения культурного наследия. Эти многочисленные монографии и статьи насыщенны обильным фактологическим материалом, который еще послужит многим исследователям, в том числе и при построении собственных, отличных от авторов этих трудов, концепций. Наука в любом случае не стоит на месте.

Вот и мы вернемся после некоторого, на наш взгляд, необходимого отступления, к заявленной теме статьи. А именно:новой версии происхождения кавказского нартского эпоса.

Ожидания скорого прорыва в большой космос и начала экспансии землян -колонизации пригодных для обитания планет сначала в виде научных баз наподобие тех, что в Антарктиде, а вскоре и широкой массовой колонизации уступили место скучным однообразным сообщениям о »научных экспериментах на орбите» без уточнения их содержания. Но ни для кого не секрет, что космос-сфера интереса военных и взаимной слежки ведущих стран из всевидящих спутников-шпионов. Это тупик и рутина, застой в развитии, но разумеется, не вечный.

Что же из себя представляет скорость света? Она составляет около 300 тысяч км/сек. Триста тысяч км/сек против 8 и 11 км/сек сегодняшних космических кораблей Земли.

Теория относительности Эйнштейна запрещает достижение скорости света, исходя из знаменитой формулы:
Е=МС;,
где энергия Е физического тела равняется произведению массы M на квадрат скорости света С. Камнем преткновения на пути достижения околосветовых скоростей является эта знаменитейшая из формул физики. Это обескураживает. Неужели человечеству так навеки и остаться в непреодолимых тисках земного тяготения?! Никогда не вырваться к далеким звездным мирам? Не встретить подобных себе. Не получить новых импульсов к развитию, продолжая войны и конфронтации по поводу, а чаще без особых поводов просто от того что Земля стала слишком мала и тесна. А тут еще глобальное потепление с угрозой затопления десятков стран-не трудно себе представить к каким невиданным в истории войнам за те немногие территории, что еще пригодны для поселения миллионов разноязычных беженцев приведут радикальные климатические изменения и таяния арктических льдов. К таким катаклизмическим последствиям, против которых все революционные бури и две мировые войны 20 века, »железного века», покажутся не более чем увертюрой к настоящему Армагеддону.

Так что колонизация пригодных для жизни планет-не романтические сюжеты научной фантастики, но суровая необходимость, к которой уже изыскиваются первые подступы. Так, в США на уровне правительства ведутся финансирование и разработки возможностей создания первых баз на Луне, в перспективе-на Марсе. Речь уже идет о промышленной колонизации Луны в ближайшие годы для добычи из лунного грунта изотопа гелия-3, который, как просочилось в печати, может послужить сырьем для реакции управляемого термоядерного синтеза-рукотворного Солнца, неисчерпаемого источника энергии, то есть новой энергетики без нефти и газа. Но осуществлена ли реакция УТС-это вопрос. Иранский президент Ахмадинежад угрожал правительству США, размахивающим ядерной дубиной, тем, чтобы якобы иранские физики нашли решение этой эпохальной реакции, но его слова в СМИ объявили блефом. Это, однако, другая тема.Мы упомянули об этом, чтобы Фомы Неверующие из числа наших читателей не воспринимали тему колонизации Космоса как очень отдаленную либо вовсе невозможную в ближайшее тысячелетие перспективу. Она уже начала осуществляться, эта звездная мечта человечества.

Но как же скорость света? Запрет Эйнштейна на достижение световой и околосветовой скоростей все еще на повестке дня?

К счастью, нет. Выдвинуто немало гипотез и развернутых теорий против этого положения теории относительности.

Это и нашумевшие как в физике, так и в «эзотерических кругах» эксперименты советского астронома Николая Козырева в 70-е гг. уже опытным путем подтвердившие ограниченность формулы Эйнштейна лишь для определенных условий(в определенных «инерциальных системах отсчета» в терминологии самой же теории относительности).Так что А.Эйнштейн, вводя постулат о недостижимости скорости света любыми телами, кроме пучка фотонов, по сути противоречил ключевому положению собственной теории. Впрочем, он исходил из физики начала 20 века, и как ни далеко он прыгнул от ньютоновой физики 19 века, все же наука не стоит на месте, ныне на дворе-21 век.

Каждому веку-своя физика.

4. БЕСТЕЛЕСНЫ ЛИ НЕЙТРИНО И ФОТОНЫ?

Более того:на сегодняшний день существуют абсолютные доказательства неверности постулата Эйнштейна о недостижимости скорости света никакими телами во Вселенной, кроме световых фотонных пучков, лишенных массы.
А квазары? А нейтрино? И то и другое десятки лет изучаются в нащей стране. Квазары открыты в 70-х советскими астрономами В Пулковской обсерватории под Ленинградом. А нейтрино-наша вотчина, кавказская.Есть специальный научный город, специализирующийся уже с 70-х же по этой теме. Это научный населенный пункт с этим же необычным для населенных пунктов научным названием, именем элементарной физической частицы. Сенсационное открытие, впрочем, уже давно:нейтрино, являясь «кирпичиками»материи, отнюдь не бестелесны, а имеют пусть сверхмалую, но реальную массу. И в тоже время нейтрино остаются элементарными частицами, также как и фотоны, обладающие скоростью света, прорезающими нашу Вселенную в один миг, со скоростью трехсот тысяч километров в одну секунду.

Так что доказательства эти-не в плоскости теорий, а самые что ни на есть практические. Эти достижения не были возможны во времена Эйнштейна, поскольку тогда не было ни космических спутников и кораблей, ни Большого Космического Телескопа Хаббла, ни даже еще счетчика Гейгера.

Итак, первое из указанных доказательств неверности, или лучше сказать, ограниченности теории Эйншейна. Элементарные частицы, обладающие пусть сверхмалой, но физической массой, такие как нейтрино, несутся сквозь Космос со скоростью света. Более того:как недавно выяснилось, и сами фотонные частицытоже не безтелесны, как полагали во времена Эйнштейна. Получается уже полное зачеркивание формулы Е=MC; и рассыпание концепции, основанной на ложном представлении об отсутствии массы у фотонных частиц света!

Другое вопиющее доказательство ложности постулата Эйнштейна о недостижимости скорости света никакими телами, кроме якобы лишенных массы фотонов-это сенсационное открытие квазаров. Это крупные космические объекты в отличие от неразличимых даже в электронные микроскопы элементарных частиц атома. Квазары обитают в Дальнем Космосе, их разглядело дальновидящее око величайшего из изобретений минувшего века:Большой космический телескоп Хаббла.
Открытие квазаров-одно из блистательных достижений отечественной науки.
А теперь главное:квазары несутся по Космосу, разлетаясь друг от друга,со скоростью света и/или очень близкими к нему.

Читайте также  Как залечить царапины

6.СОМНЕНИЙ НЕТ:СКОРОСТЬ СВЕТА ДОСТИЖИМА МАТЕРИАЛЬНЫМИ ТЕЛАМИ, ОБЛАДАЮЩИМИ МАССОЙ

Теперь нет сомнений:скорость света и околосветовые скорости принципиально достижимы технической мыслью, ведь техника ничего не выдумывает и не изобретает того, чего не существует в природе или запрещается ее законами. Таким образом, достижение скоростей, много превышающих нынешние первую и вторую космические скорости-только вопрос времени, будем надеяться, не столь отдаленного, учитывая уровень и темпы развития науки и техники нашего времени.

А если это в принципе возможно, то почему не допустить того, что развитые цивилизации древних эр в истории Земли, с окрытых от нас песками Времени, когда-то владели этими знаниями и технологиями. Мы только пытаемся вспомнить. Дежавю.
Но мы можем не только допустить эту вполне логично звучащую гипотезу, но даже попытаться доказать её, основываясь на массиве артефактов и текстов.

Спросите Итана: как быстро можно достичь скорости света?


Для достижения скорости, близкой к скорости света, многоступенчатой ракете нужно было бы отбрасывать часть своей массы по мере увеличения скорости, как делает изображённая здесь ракета Super Haas

Допустим, вы хотите отправиться в межзвёздное путешествие и добраться до точки назначения как можно быстрее. Возможно, у вас не получится сделать это до завтра, но если бы у вас были все необходимые инструменты и технологии, а также немного помощи от относительности Эйнштейна – смогли бы вы добраться туда через год? А что насчёт приближения к скорости света? Именно об этом задаёт наш читатель свой вопрос на этой неделе:

Я недавно читала книгу, автор которой пытался объяснить парадокс близнецов, представляя космический корабль, 20 лет летящий с ускорением в 1 g, а затем возвращающийся назад. Возможно ли в течение такого времени поддерживать такое ускорение? Если, допустим, начать путешествие в первый день нового года и лететь с ускорением 9,8 метра в секунду в секунду, то, если верить расчётам, до конца года можно достичь скорости света. Как после этого дальше ускоряться?

Для путешествия к звёздам совершенно необходимо поддерживать такое ускорение.


Этот запуск космического корабля Колумбия в 1992 году показывает, что ракета ускоряется не мгновенно – ускорение занимает долгое время

Самые передовые ракеты и системы реактивного движения, созданные человечеством, недостаточно мощные для такой задачи, потому что они добиваются не такого уж большого ускорения. Впечатляющие они потому, что ускоряют огромную массу довольно продолжительное время. Но ускорение таких ракет, как Сатурн-5, Атлас, Фалькон и Союз не превышает ускорение какого-нибудь спортивного автомобиля: от 1 до 2 g, где g – 9,8 метра на секунду в квадрате. В чём разница между ракетой и спортивным автомобилем? Своего предела автомобиль достигнет секунд через 9, на отметке в 320 км/ч. Ракета же может ускоряться так гораздо дольше – не секунды или минуты, но четверть часа.


Самой первой с космического центра на мысе Кеннеди НАСА запустило ракету Аполло-4. Хотя она ускорялась так же, как спортивный автомобиль, её ключ к успеху был в длительной поддержке этого ускорения

Именно так мы можем преодолеть гравитационное притяжение Земли и выйти на орбиту, достичь других миров в нашей Солнечной системе или даже вырваться из солнечного притяжения. Но в какой-то момент и мы дойдём до предела – ускоряться можно ограниченное время из-за ограничений на количество переносимого топлива. Используемое нами ракетное топливо, к несчастью, чрезвычайно неэффективно. Вы видели знаменитое уравнение Эйнштейна, E = mc 2 , описывающее массу, как форму энергии, и то, что энергию можно хранить в виде материи. Наше замечательное ракетное топливо ужасно неэффективно.


Первый пробный запуск двигателя SpaceX Raptor в начале 2016

Используя химические реакции, топливо преобразует не более 0,001% своей массы в энергию, жёстко ограничивая максимальную скорость, доступную космическому кораблю. И именно поэтому для запуска 5 тонн полезного груза на геостационарную орбиту требуется ракета весом в 500 тонн. Ядерные ракеты были бы более эффективными, и превращали бы порядка 0,5% своей массы в энергию, но идеальным результатом было бы топливо из материи и антиматерии, достигающее 100% эффективности в превращении E = mc 2 . Если бы у вас была ракета определённой массы, неважно, какой, и всего 5% этой массы содержалось бы в антиматерии (а ещё 5% — в одноразовой материи), можно было бы контролировать аннигиляцию во времени. В результате вы получили бы постоянное и устойчивое ускорение в 1 g на гораздо большем промежутке времени, чем даст вам любое другое топливо.


Представление художника о реактивной системе движения с использованием антиматерии. Аннигиляция материи/антиматерии даёт высочайшую плотность физической энергии из всех известных веществ

Если вам требуется постоянное ускорение, то аннигиляция материи/антиматерии, составляющих несколько процентов от общей массы, позволит вам ускоряться с такой скоростью несколько месяцев подряд. Таким способом можно набрать до 40% скорости света, если вы потратите весь годовой бюджет США на создание антиматерии, и будете ускорять 100 кг полезного груза. Если вам нужно ускоряться ещё дольше, вам нужно увеличивать количество взятого с собой топлива. И чем больше вы будете ускоряться, чем ближе вы будете к скорости света, тем сильнее вам будут заметны релятивистские эффекты.


Как ваша скорость увеличивается со временем, если держать ускорение 1 g несколько дней, месяцев, лет или десятилетие

После десяти дней полёта с ускорением в 1 g вы уже минуете Нептун, последнюю планету Солнечной системы. Через несколько месяцев вы начнёте замечать замедление времени и сокращение расстояний. Через год вы наберёте уже 80% от скорости света; через 2 года вы подберётесь к 98% скорости света; через 5 лет полёта с ускорением в 1 g вы будете двигаться со скоростью в 99,99% от скорости света. И чем дольше вы будете ускоряться, тем ближе к скорости света вы подберётесь. Но никогда её не достигнете. Более того, с течением времени на это потребуется всё больше энергии.


На логарифмической шкале видно, что чем дольше вы будете ускоряться, тем ближе к скорости света вы подберётесь, но никогда её не достигнете. Даже через 10 лет вы подберётесь к 99,9999999% скорости света, но не достигнете её

На первые десять минут ускорения потребуется определённое количество энергии, и к окончанию этого срока вы будете двигаться со скоростью 6 км/с. Ещё через 10 минут вы удвоите скорость до 12 км/с, но на это потребуется в три раза больше энергии. Ещё через десять минут вы будете двигаться со скоростью 18 км/с, но на это потребуется в 5 раз больше энергии, чем в первые десять минут. Эта схема продолжит работать и дальше. Через год вы уже будете использовать в 100 000 раз больше энергии, чем в начале! Кроме того, скорость будет увеличиваться всё меньше и меньше.


Длины сокращаются, а время растягивается. На графике показано, как космический корабль, двигавшийся с ускорением в 1 g сто лет, может совершить путешествие почти до любой точки видимой Вселенной, и вернуться оттуда, на протяжении одной человеческой жизни. Но к моменту его возвращения на Земле пройдёт дополнительное время

Если вы хотите ускорять корабль весом в 100 кг в течение года при 1 g, вам потребуется 1000 кг материи и 1000 кг антиматерии. Через год вы будете двигаться со скоростью 80% от скорости света, но никогда её не превзойдёте. Даже если бы у вас было бесконечное количество энергии. Постоянное ускорение требует постоянного увеличения тяги, и чем быстрее вы двигаетесь, тем больше вашей энергии тратится на релятивистские эффекты. И пока мы не придумаем, как управлять деформацией пространства, скорость света останется окончательным ограничением Вселенной. Всё, что обладает массой, не сможет её достичь, а уж тем более, превзойти. Но если вы начнёте сегодня, то через год вы окажетесь там, куда ещё не добирался ни один макроскопический объект!

Итан Сигель – астрофизик, популяризатор науки, автор блога Starts With A Bang! Написал книги «За пределами галактики» [Beyond The Galaxy], и «Трекнология: наука Звёздного пути» [Treknology].

Придуман способ достижения скорости света

Межзвездные путешествия — непростая задача для будущих исследователей Вселенной. Из-за огромных расстояний, разделяющих звездные системы друг от друга, транспорту будущего придется научиться использовать неподвластные современному человеку физические силы. Но что, если все может оказаться гораздо проще, чем это считалось ранее? Как сообщает портал Universe Today, наши потомки смогут путешествовать между звездами на кораблях, движущихся сквозь время и пространство со скоростью света. Для того, чтобы претворить мечту человечества в реальность, транспортные средства будущего будут использовать гиперскоростные звезды и метеоры, ускоренные взрывами сверхновых. Так неужели мечта человечества о покорении Вселенной может однажды осуществиться?

Космические корабли будущего смогут использовать энергию сверхновых звезд

Можно ли долететь до других звезд?

Человек всегда мечтал покорить себе холодный и безжизненный космос, манящий своей недоступностью и таинственностью. Решив дать надежду человечеству, гарвардские профессора Манасви Лингам и Абрахам Леб провели любопытное исследование того, как межзвездные космические корабли могут использовать волны, вызванные взрывом сверхновых, по аналогии с парусными кораблями, использующих для своего движения силу ветра. Работая на взрывной силе далеких звезд, космический корабль будущего двигался бы при помощи легкого магнитного паруса. Генерируя движение таким необычным образом, кораблю будущего не понадобились бы двигатели или топливо для работы.

Известный проект Breakthrough Starshot, в рамках которого российский предприниматель Юрий Мильнер планирует совершить путешествие к звезде Альфе Центавра, будет разрабатывать самый быстрый космический аппарат в истории человечества. Известно, что аппарат под названием Starshot будет использовать для своего движения специальные лазеры, позволяющие ему достичь скорости, значительно превышающей ту, которая была бы возможна при использовании только солнечного излучения.

Проект Starshot, придуманный Юрием Мильнером и Стивеном Хокингом, сможеть достичь ближайшей к нам звезды за 20 лет

Согласно задумке Мильнера, мощные лазеры, ускоряющие устройство до 20% скорости от скорости света, помогут нам добраться до ближайшей к нам звездной системы всего лишь за четверть века. Однако специалисты из Гарвардского университета решили не останавливаться на данном показателе, придумав альтернативу дорогостоящей лазерной установки. Исследователи уверены, что легкие паруса с соответствующими параметрами могут достигать скоростей, близких к световым, если в относительной близости с механизмом будет расположен мощный источник энергии — сверхновая звезда. Согласно предварительным расчетам, подобный «серфинг на сверхновой» может происходить даже в случае, если звезда будет находиться и за многие миллионы километров от нас: энергии от взрыва нам все равно должно хватить для разгона небольшого космического паруса до релятивистских скоростей.

Читайте также  Как выиграть миллион рублей

Кстати говоря, вы можете найти еще больше полезных статей об астрономии в нашем официальном канале в Яндекс.Дзен.

Парус, использующий энергию сверхновой, может отличаться от других средств передвижения наличием сразу нескольких преимуществ: достигая скорости света, устройство не будет нуждаться в дорогостоящем оборудовании или в частом ремонте, однако и здесь будут иметься свои нюансы. Так, сверхновые в нашем уголке галактики взрываются не так часто, как того хотелось бы, а их появление мы можем высчитать лишь с неудобно большой погрешностью, которая порой доходит до нескольких миллионов лет.

Взрыв сверхновой звезды

Помимо всего прочего, существует также ряд инженерных и конструкторских проблем, которые нам будет необходимо решить до отправки аппарата в космос. Во-первых, нам нужно будет придумать особый высокоотражающий материал, способный излучать в космическое пространство излишки тепла и поступающего света. Во-вторых, нам также придется тщательно рассчитать путь устройства до тех пор, пока оно не попадет под зону взрыва сверхновой звезды. В-третьих, сам парус должен будет иметь какой-то особый тип экранирования, так как даже мельчайшая частица, врезавшаяся в аппарат на огромной скорости, будет способна нанести космическому устройству ряд серьезных повреждений.

А что думаете по этому поводу вы? Поделитесь своими идеями с единомышленниками в нашем Telegram-чате.

Несмотря на то, что нам еще только предстоит изучить способы решения подобных проблем, ученые настроены оптимистично. Известно, что ряд специалистов предлагает разрешить вставшие перед ними трудности при помощи создания не легких, а электрических парусов. Сможет ли Юрий Мильнер воспользоваться подобной технологией при отправке миссии Starshot, мы узнаем уже довольно скоро: известно, что миссия Breakthrough Starshot отправиться в свое эпическое космическое путешествие уже через 20 лет.

На чем свет стоит?

Теория Эйнштейна опровергнута: скорость света может быть превышена. Репортаж Адели Калиниченко из Европейского центра по ядерным исследованиям

На прошлой неделе физики Европейского центра по ядерным исследованиям CERN опровергли основное положение теории Эйнштейна, доказав, что скорость света может быть превышена

Адель Калиниченко, Женева

Что такое 60 наносекунд? Миг, который никто из людей не способен даже ощутить. Во всем мире найдется вообще всего три прибора, способных зафиксировать этот временной отрезок. И тем не менее именно эти наносекунды в буквальном смысле перевернули вверх тормашками жизнь физиков всего мира: как оказалось, нейтрино смогли на 60 наносекунд превысить скорость света.

Пробить Европу

Произошло это еще два года назад в ходе эксперимента на детекторе OPERA (Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus), который находится на глубине 1400 метров под итальянскими Апеннинами в подземной лаборатории Гран-Сассо. Именно сюда сквозь толщу земли прилетают пучки тау-нейтрино, создаваемые на протонном суперсинхротроне SPS в подземной лаборатории CERN, расположенной в 732 километрах. Поскольку тау-нейтрино свободно пролетают сквозь любую материю (к примеру, подсчитано, что сквозь наше тело ежедневно пролетает до 10 в 14-й степени нейтрино, порожденных Солнцем), ученые подсчитали, что этот путь они должны преодолеть примерно за 3 миллисекунды — как обычный фотон света. Но случилось непредвиденное: измерив время попадания нейтрино в мишень, исследователи вдруг обнаружили, что нейтрино прибыли раньше расчетного времени примерно на 60 наносекунд. Естественно, ученые сначала просто не поверили своим глазам: ведь еще со школьной скамьи всем нам прекрасно известно, что скорость света в вакууме, достигающая 299 792 458 метров в секунду, согласно специальной теории относительности Эйнштейна, является универсальной физической константой, то есть ничто и никогда не способно двигаться быстрее. Это предельная скорость движения частиц и распространения взаимодействий.

Поэтому исследователи решили перепроверить свои датчики, а потом повторили эксперимент — с тем же результатом. С тех пор прошло более двух лет непрерывной бомбардировки тау-нейтрино, и, как заявил Дарио Аутьеро, один из руководителей проекта OPERA, они зафиксировали свыше 16 тысяч событий превышения скорости света. Согласитесь, это уже не тот случай, от которого можно просто так отмахнуться.

И вот 23 сентября 2011 года в конференц-зале CERN профессор Дарио Аутьеро от лица международной команды исследователей прочитал специальный доклад, в котором он не только официально подтвердил результаты этого сенсационного эксперимента, но и поставил под сомнение сам фундамент современной науки — теорию Эйнштейна. (Интересная деталь: доклад Аутьеро подписали 174 ученых, тогда как в эксперименте участвовали 216 человек, вероятно, далеко не все ученые согласились подписаться под документом, который фактически выносит приговор одному из постулатов физики элементарных частиц.) Зато свое одобрение коллегам высказал лауреат Нобелевской премии 1976 года Самуэль Тинг, заведующий лабораторией физики высоких энергий Массачусетского технологического института.

Детектор OPERA (на фото) зафиксировал четкий след нейтрино раньше расчетного времени

Ошибки быть не может

Поскольку сам профессор Дарио Аутьеро отказался отвечать на какие-либо вопросы журналистов, специальный корреспондент «Огонька» решил попросить прокомментировать это событие Ставроса Катсаневаса, замдиректора французского Национального института ядерной физики и физики элементарных частиц, который также является участником эксперимента OPERA.

— Почему объявили об этих результатах именно сегодня?

— Мы отдавали себе отчет, какой это невероятный шок, когда вы сообщаете, что есть нечто, что летит быстрее света. Это настолько не укладывается в сознании, что мы обязаны были сделать бесконечное число проверок. Мы постоянно учитывали возможность «систематической ошибки», которую в качестве объяснения явления в первую очередь выдвигают скептики. Но проверять можно было действительно до бесконечности. И мы поняли, что пора остановиться, так как помимо нашей воли наши результаты стали просачиваться во вне нашего научного сообщества. Мы не хотели утечки информации до нашего собственного оглашения результатов. А она становилась неизбежной. Ясно было, что пришло время обнародовать наши результаты.

— Тем не менее скептики требуют новых проверок, но уже в других лабораториях мира.

— Я доверяю команде, с которой работал все это время. Наши предосторожности во время эксперимента были очень велики, и весь процесс проходил в высшей степени добросовестно, тщательно, то, что называется «на самом высоком уровне». Но я согласен с заявлением о том, что возможность так называемой систематической ошибки теперь желательно проверить в лаборатории Ферми близ Чикаго. Раньше можно было рассчитывать на действенное участие японских коллег, однако в настоящее время их исследования приостановлены в результате разрушений, случившихся во время землетрясения и цунами. Если и в лаборатории Ферми будет найдено реальное подтверждение наших результатов, то это можно будет считать эпохальным открытием для всей мировой науки.

— Если ваш опрокидывающий основы физики вывод подтвердится и скорость света — действительно не предел, что это даст человечеству?

— Любая теория создается как знаменитая русская кукла матрешка, когда внутри одной матрешки находится другая, поменьше. А потом еще поменьше. И еще. Но сразу увидеть, сколько их внутри и какие они, невозможно. Пока мы открыли только первую матрешку. Закон науки: от общего к частностям, от большого к малому. Видите ли, мы никогда до этого не проверяли теорию Эйнштейна в кинетических условиях. А теперь мы проверяем то, что до нас никто не проверял. И если результат получился таким, значит, не надо пугаться и говорить, что этого не может быть. Надо искать научную истину.

— В вашем эксперименте участвовали российские ученые?

— У нас очень хорошие отношения с Дубной. В составе нашей группы есть немало российских физиков. Мой коллега Александр Ольшевский, руководивший российскими коллегами, очень много сделал для успеха всего эксперимента.

— А что планируете сделать на следующем этапе программы?

— Еще и еще раз с помощью мирового научного сообщества проверить и перепроверить наши результаты.

— Ну, а потом, если не ошиблись?

Нейтринная бомба

Досье

Нейтрино — сверхлегкие элементарные частицы, которые из-за малого размера практически не взаимодействуют с обычной материей (или, как говорят физики, участвуют только в слабом и гравитационном взаимодействиях). Впервые были описаны в работах итальянца Энрико Ферми. Сегодня физики разделяют три типа нейтрино: электронное нейтрино, мюонное нейтрино и тау-нейтрино (друг от друга они отличаются характеристиками заряда). Последний тип нейтрино был открыт в 1975 году на коллайдере SPEAR (Stanford Positron Electron Accelerating Ring) в лаборатории Стэнфордского центра линейного ускорителя в США: в ходе эксперимента пучок протонов направлялся на вольфрамовую мишень, а одним из продуктов распада ядер атомов вольфрама и стали тау-нейтрино (и за это открытие была присуждена Нобелевская премия по физике 1995 года).

Целью же эксперимента OPERA стало наблюдение за процессом осцилляции нейтрино, то есть превращение одного типа нейтрино в другое.

— Начинать переосмысливать законы физики молекулярных частиц и астрофизики, космологии и всего, если хотите, мироздания.

Великий запрет снят

Еще в 1930 году в Лондоне на банкете, устроенном в честь Альберта Эйнштейна, Бернард Шоу сказал: «Птолемей создал универсум, который просуществовал 1400 лет. Ньютон создал универсум, который просуществовал 300 лет. Эйнштейн создал еще один универсум, и я не могу сказать вам, как долго он будет существовать».

Детектор OPERA зафиксировал четкий след нейтрино (на фото) раньше расчетного времени

Что ж, получается, что сегодня и универсум Эйнштейна заканчивает свое существование? Однако не стоит так торопиться.

Дело в том, что специальная теория относительности (СТО) гласит, что мы живем в четырехмерном пространстве и не можем в рамках этого пространства преодолеть скорость света. В то же время СТО не отрицает само по себе существование частиц, способных двигаться со сверхсветовой скоростью. Причем для таких частиц, существующих пока лишь в теории, придумали даже специальное название — тахионы. Правда, их существование физики признают с одной оговоркой: тахионы не могут двигаться медленнее скорости света. При этом зависимость энергии частиц от скорости получается обратной: чем больше энергия, тем ближе скорость тахионов к скорости света.

А для объяснения феномена тау-нейтрино ученые из CERN уже выдвинули первые рабочие гипотезы, подтверждающие положения СТО. Например, одна из гипотез гласит, что тау-нейтрино стало причиной «короткого замыкания» между мирами, благодаря чему они и сократили свой путь.

Читайте также  Как делать цветы из шаров

Кстати, ученые уже не раз фиксировали случаи превышения скорости света — например, 23 февраля 1987 года во время знаменитой вспышки сверхновой звезды SN1987A в Большом Магеллановом облаке. Тогда были зарегистрированы и нейтрино, которые пришли за несколько часов до светового импульса. Однако раз нейтрино и свет, проведя в пути 170 тысяч лет, разошлись не более чем на несколько часов, ученые сделали вывод, что скорости у них очень близки и различаются не более чем на миллиардные доли. Эксперимент же OPERA показывает в тысячи раз более сильное расхождение.

Но пока даже самые отъявленные революционеры из OPERA не спешат прогнозировать, в какую сторону может повернуть наука. Дело в том, что современная физика базируется не только на теории Эйнштейна, но и на квантовой механике, также возникшей в начале XX столетия. И попытка совместить эти две теории, создав Общую теорию всего (или Стандартную модель физики), является сегодня самой амбициозной задачей всех ученых мира. И кто знает, может быть, именно отмена Великого запрета Эйнштейна как раз и сможет помочь ученым сделать то, до чего у самого Альберта Эйнштейна так и не дошли руки?

Почему нельзя превысить скорость света, и почему она именно такая

Эйнштейн однажды назвал скорость света «пределом скорости Вселенной». Он утверждал, что путешествие со скоростью, превышающей световую, нарушит принцип причинности. А это то же самое, что попадание пули в цель до того, как был спущен курок.

Даже ускорение до скорости света нарушило бы определенные фундаментальные энергетические условия. Однако благодаря этому стало бы возможным так называемое «путешествие во времени».

Что такое скорость света

Скорость света (или скорость фотона) в почти идеальном вакууме составляет ровно 299 792 458 м/с. Мы воспринимаем фотоны (свет), движущимися с такой скоростью, потому что они безмассовые или не имеют «веса», хотя и обладают кинетической энергией.

Фотон — частица света, квант электромагнитной (световой) энергии. Фотон является самой распространённой частицей во Вселенной.

Каждая частица в нашей Вселенной (включая фотоны) движется или «плывет» через то, что ученые называют «полем Хиггса». В результате этого взаимодействия частицы приобретают свою массу. Различные частицы взаимодействуют с полем Хиггса с разной силой, поэтому некоторые частицы тяжелее (имеют большую массу), чем другие. Фотоны также проходят сквозь поле Хиггса, но совершенно не взаимодействуют с ним, поэтому не имеют никакой массы.

Поскольку фотоны не взаимодействуют с полем Хиггса, значит их ничего не ограничивает в скорости. Они могут двигаться с максимально возможной скоростью — своей собственной «световой» скоростью.

Почему скорость света не меньше и не превышает 299 792 458 м/с?

Потому, что эта точная скорость является фундаментальной константой нашей Вселенной. Именно такой максимальный показатель скорости был «установлен» после Большого взрыва. Есть и другие константы, благодаря которым Вселенная существует именно в таком виде: гравитационная постоянная, масса покоя протона и электрона, ускорение свободного падения и пр. За каждой константой закреплены определённые цифры, и будь они иными, то мир бы выглядел совсем иначе.

Почему ничего, кроме света, не может набрать такую скорость

Частицам, имеющим массу, требуется энергия для ускорения. Чем ближе к световой скорости приближается частица, тем больше энергии требуется, чтобы перемещаться быстрее. Это связано с тем, что сами частицы становятся более массивными по мере увеличения скорости. Короче говоря, чем быстрее вы движетесь, тем тяжелее становитесь. На малых скоростях это практически неощутимо, но при приближении к скорости света это становится резко заметным.

Получается, что если вы хотите ускорить хотя бы один электрон до световой скорости, вам потребуется бесконечное количество энергии, поскольку электрон становится бесконечно тяжелым. У света нет массы, поэтому такой проблемы у него не возникает.

Во всей Вселенной не хватит энергии, чтобы разогнать хотя бы один электрон до скорости света.

Как выглядит скорость света для самого света

Один из методов, который Эйнштейн использовал для формулирования своей специальной теории относительности, заключался в мысленной визуализации того, как Вселенная будет выглядеть с точки зрения фотона. Эйнштейн считал, что существование для фотона выглядело бы очень странно. Например, если бы вы были фотоном, время не имело бы для вас значения. Казалось бы, что все происходит мгновенно.

Проведём небольшой мысленный эксперимент. Действующие лица:

  1. Обычный фотон, зародившийся на поверхности звезды в другой галактике на расстоянии около 4 миллиардов световых лет от Солнечной системы.
  2. Наблюдатель на Земле, который во что бы то ни стало хочет увидеть свет именно с этим фотоном.

Человеку на Земле придётся ждать ровно 4 миллиарда лет пока фотон долетит до его сетчатки. Для фотона же всё выглядит так: в одно мгновение он был создан, а в следующее он отражается или поглощается поверхностью глазного яблока. Фотон не пережил течения времени — его рождение и смерть произошли мгновенно.

Корабли, разгоняющиеся до скорости света, так и останутся фантастикой

Скорость света можно воспринимать как «бесконечную скорость». Распространенное заблуждение — думать, что световая скорость такая же, как и любая другая конечная скорость. Скорость света конечна только с точки зрения наблюдателя; с точки зрения фотона она бесконечна. Если вы двигаетесь со скоростью, равной скорости света, вы можете отправиться куда угодно ровно за ноль секунд.

Ничто не может двигаться быстрее света, потому что скорость света можно рассматривать как бесконечную. Достичь или превзойти эту константу означало бы движение со скоростью бесконечно км/ч.

Почему скорость света предельная?

20 век стал веком невиданных открытий и совершений. Одним из таких открытий стало изобретение специальной и общей теорий относительности (СТО и ОТО), довольно точно объяснивших многие физические явления. Однако теория относительности тяжело воспринимается, поскольку противоречит здравому смыслу. Например, двигаясь со скоростью света, длина тела будет уменьшаться в направлении движения, время для тела полностью остановится, а так же оно будет иметь бесконечную массу. Именно поэтому, для тел, что имеют массу покоя, скорость света является не достижимым барьером. Но является ли это таковым на самом деле? Давайте порассуждаем.

В настоящее время, удалось разогнать протоны при помощи ускорителей частиц до скоростей очень близких к световым, буквально до скорости света отделяют лишь сотые доли процента. При этом, чтобы разогнать ещё сильнее протон, придётся приложить многократно больше энергии, и даже при этом не удастся разогнать его до ровно световой скорости. Что подтверждает теорию относительности. Но, почему именно скорость света является предельной? Потому, что скорость света – это самая быстрая из известных человеку скоростей. Сами протоны в некотором роде разгоняются благодаря свету, то есть электромагнитных волн, которые образуют электромагнитное поле движущиеся со скоростью света. Это поле толкает протон вперед. Вот простая аналогия: вы на машине на идеально ровной дороге толкаете тележку, ваша предельная скорость равняется 40 км/час. Значит, и у тележки 40 км/час будет предельной скоростью. Большую скорость она не сможет приобрести. А теперь представьте, что у вашей машины не хватает сил разогнать её до 40 км/час, тележка очень большая и тяжёлая. Тогда вы зовёте двух своих друзей на таких же машинах, с такой же максимальной скоростью как у вас. Вместе вам удаётся разогнать тележку до 39,99 км/час. Затем вы зовёте ещё десяток своих друзей с такими же машинами, скорость тележки уже 39,9999. Вы зовёте ещё и ещё друзей, но скорость тележки никогда не доходит до 40 км/час. Вот смысл разгона протона (или любой другой заряженной частицы) в электромагнитном поле. Просто не хватает сил, передать всю кинетическую энергию электромагнитного поля частице. Всегда есть потери. Именно поэтому, скорость света является предельной, именно поэтому требуется бесконечное число кинетической энергии электромагнитного поля, что бы добиться скорости света. Однако, здесь рассматривалось лишь толкание. Но ведь двигаться, возможно, не только благодаря толканию, но и благодаря собственной энергии. Как наша машина, двигается благодаря сгоранию топлива, что двигает колёса. Или ракета, которая движется за счёт мощной струи плазмы. Давайте поподробнее рассмотрим этот случай.

У нас имеется ракета, скорость струи пламени у неё пусть будет равно 5 км/с. Означает, ли это, что скорость ракеты будет ограничена лишь 5 км/с? Нет, и всё благодаря ускорению! В начальный момент времени, скорость ракеты равна нулю. Она включает двигатель, вырывается пламя на 1 секунду, затем затухает. Её скорость становится равной 5 км/с. Через секунду пламя вновь разгорается, и вновь через секунду тухнет. Скорость ракеты была 5 км/с, но после второго запуска стала уже равной 10 км/с. Почему так получилось? Потому, что ракета имела скорость с предыдущего запуска двигателя, эта скорость сложилась со скоростью нового запуска. И так можно наращивать скорость до тех пор, пока не иссякнет топливо у ракеты. В данном случаи не может быть предел скорости. Он ограничен лишь источником энергии или количеством топлива. Проблема в том, что топливо имеет массу, для того, чтобы поддерживать ускорение, нужно много топливо, которое нужно тоже перемещать. Используя формулу Циалковского, можно рассчитать, что для достижения скорости света отношение полезной нагрузки + конструкция аппарата + топливо к полезной нагрузки + конструкция составит 2,71^3000 для самого мощного существующего электрического ракетного двигателя. Это фантастически много! Для того, чтобы разогнать одну тонну потребуется масса топлива во много раз превышающую массу Солнца. Поэтому, в настоящее время невозможно двигаться быстрее скорости света. Нужен практически неиссякаемый источник энергии, либо сверхмощное топливо, либо принципиально новый тип двигателя. Возможно в будущем, они будут созданы или открыты. А пока, что можно лишь мечтать о перемещении со скоростью света, либо выше.

Всё выше написанное касается скорости света в вакууме. Если же свет перемещается в какой-либо среде, его скорость падает, становится меньше предельной. Существует эффект Вавилова-Черенкова — это свечение, вызываемое в прозрачной среде заряженной частицей, которая движется со скоростью, превышающей фазовую скорость распространения света в этой среде. Очень красивое явление, наблюдал его своими глазами.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: