Знание-сила, 1997 № 04 (838)
Шрифт:
Можно было бы не поверить опытам, посчитав, что тут мы имеем дело с какой-то экспериментальной погрешностью. Поначалу большинство физиков именно так к ним и относились — такого не может быть потому, что этого не может быть никогда! Однако после того как наблюдения были подтверждены физиками нескольких лабораторий - в США, Германии, Австрии, Италии,— сомневаться в их достоверности не приходится.
Американские физики изучали рассеяние света очень тонкими экранами. Их измерения показали, что свет преодолевает экран со скоростью, которая в 1,7 раза больше вакуумной, считавшейся до сих пор Максимально возможной. Как говорится,
Еще большую скорость наблюдали немецкие физики в опытах с прохождением микроволнового электромагнитного излучения внутри волновода. Это устройство представляет собой металлическую трубу квадратного сечения. Если в ней имеется суженный участок, в сечении которого нельзя уложить целое число полуволн, то он отражает приходящую к нему радиоволну подобно зеркалу. Пройти сквозь него удается лишь очень небольшому числу волн. Этот участок волновода играет такую же роль, что и экран в оптических опытах американцев. Так вот, у немецких физиков микроволновое излучение преодолевало барьер двенадцатисантиметровой толщины со скоростью, в 4,7 раза превосходящей скорость света в вакууме!
Недавно таким образом со скоростью, вчетверо превосходящей световую, удалось передать не отдельный импульс, а целиком всю сороковую симфонию Моцарта.
И уж, казалось бы, совсем невозможный результат: когда в волноводе устроили два суженных участка-барьера, разделенных большим участком с нормальной толщиной, то оказалось, что время его прохождения электромагнитной волной равно нулю — все равно, что его не было! Как говорится в одной из статей, в принципе можно послать мгновенный сигнал с одного конца вселенной на другой. Такое не приходило в голову даже писателям-фантастам. Вывод, конечно, более чем странный, заставляющий подозревать, что что-то туг неладно...
• Приближаясь к световому порогу со стороны до или сверхсветовых скоростей, тело увеличивает свою массу и энергию до бесконечности. Ни одно тело не может пробить энергетическую «стенку».
• Рассеиваясь и отражаясь веществом, волна быстро затухает, тем не менее успевает просочиться на некоторую глубину.
Придется ли съесть шляпу?
Как же все это объяснить? Кризис принципа причинности (можно влиять на прошлое), катастрофа теории относительности. Именно так и пишут об этих экспериментах в некоторых журналах.
Следует, однако, быть осторожным Прежде чем можно будет с уверенностью объявить о фиаско теории, которая вместе с квантовой механикой лежит в фундаменте современной физической науки, нужно внимательно изучить, а нельзя ли все же каким-то образом уладить «скандал» миром и объяснить удивительные факты, не выходя за рамки известных нам законов.
Когда я впервые узнал об опытах со сверхсветовым туннелированием, мне показались приемлемыми два объяснения. Прежде всего следует принять во внимание, что запирание волны в волноводе и отражение ее экраном в опытах американских
Детектор зафиксирует приход волнового импульса в тот момент, когда почувствует максимум его фронтальной интенсивности, а у прошедшего сквозь экран импульса он сдвинут в сторону детектора (ведь задняя-то его часть обрезана — погашена вторичными процессами!). В результате этот волновой импульс будет зафиксирован раньше импульса-близнеца, который шел к своему детектору без всяких препятствии. Со стороны это выглядит так, как будто препятствие — экран или сужение волновода — ускоряет, подталкивает волновой импульс. Правда, интенсивность его при этом, конечно, значительно снижается — ведь проходит только его фронтальная часть. (Поэтому, чтобы передать сигнал через «всю вселенную», о чем говорилось выше, потребовался бы импульс фантастически огромной интенсивности!)
• Схема эксперимента с экраном и двумя фотодетекторами.
Если не принять во внимание «выедания» задней части импульса, то мы просто неправильно измерим его скорость — подобно тому, как если бы сравнивали скорости двух бегунов, просто деля пробегаемое ими расстояние на время и забыв при этом, что один из них бежит честно, от линии старта, а другой — от дерева, на десяток метров ближе к финишу. Судью, который забудет об этом обстоятельстве, заведомо отправят «на мыло».
Сдвиг времени при прохождении экрана можно объяснить еще и тем, что любой импульс представляет собой определенную суперпозицию, сумму в одних местах гасящих, в других усиливающих друг друга плоских волн. На современном языке — фотонов. Каждый из них, согласно квантовым законам, имеет вероятность оказаться за экраном. Выше уже говорилось об этом. Складываясь, они образуют новый импульс, но положение его, понятно, уже сдвинуто на толщину экрана. И опять близнецы- импульсы оказываются в неравном положении.
Подобные объяснения можно найти во многих журнальных статьях. По-видимому, это — первое, что приходит в голову каждому физику Однако более внимательное изучение убеждает в несостоятельности таких простых объяснений. Прежде всего, им противоречит опыт с симфонией Моцарта. Поскольку всякая информация, в том числе и музыкальная,— это последовательность следующих друг за другом импульсов, то, продираясь сквозь препятствие, они должны были сильно исказиться — ведь от каждого из них остается лишь малая фронтальная часть. Почему же тогда музыкальные мелодии остаются узнаваемыми? Загадкой остается и опыт с мгновенным проскоком радиоволны через протяженную, длиной в десятки сантиметров, промежуточную часть волновода.