Тахион – это такая гипотетическая частица. Которая в теории движется быстрее скорости света. И следовательно путешествует назад во времени. Существование тахионов допускается уравнениями специальной теории относительности Эйнштейна. Однако несмотря на все поиски никаких тахионов ученым обнаружить до сих пор не удалось.
Странный тахион
Любые другие элементарные частицы, которые двигаются медленнее, чем свет, называются тардионами (или брадионами). К ним относятся любые обыкновенные известные частицы с ненулевой массой покоя. Частицы с нулевой массой покоя, фотоны, называют люксонами. Они двигаются точно со скоростью света.
Тахион был впервые предложен в качестве одной из элементарных частиц с весьма странными свойствами физиком Арнольдом Зоммерфельдом. А свое название он получил в 1967 году от Джеральда Фейнберга. Связано оно с греческим словом tachys, что означает «быстрый».
Существование тахионов, как уже писалось выше, вполне допускается математикой специальной теории относительности. Одним из основных уравнений которой является следующее:
E = m / √ (1 – v 2 / c 2)
где E – масса-энергия частицы, m – масса покоя, v – скорость, с – скорость света. Из этого уравнения следует, что для тардионов (частиц обычного вещества) E увеличивается с увеличением v и становится бесконечным, когда v = c. Таким образом предотвращается ускорение частицы, которая изначально медленнее света, до скорости света и выше.
За барьер нельзя
А вот как быть с частицами, для которых v всегда больше c? В этом случае v 2 / c 2> 1. Так что знаменатель в приведенном выше уравнении является мнимым числом – квадратным корнем из отрицательного действительного числа. Если m имеет действительное значение, E является мнимым, что физикам трудно проглотить, потому что E является измеримой величиной. Однако, если m принимает мнимое значение, тогда (поскольку одно мнимое число, деленное на другое, является действительным), E действительно. Следовательно, тахионы разрешены при следующих условиях:
а) они никогда не пересекают световой барьер;
б) они имеют воображаемую массу покоя (что физически более приемлемо, поскольку массу покоя никогда не останавливающегося объекта нельзя измерить напрямую).
Как бы это странно не звучало, тахионы замедлялись бы, если бы набирали энергию. И ускорялись бы, если бы ее теряли. Это приводит к проблеме. Потому что в случае заряженных тахионов, которые движутся быстрее скорости света в окружающей среде, они будут постоянно терять энергию даже в вакууме. Из-за черенковского излучения. Это заставило бы их набирать скорость и терять энергию с еще большей скоростью. Это приводило бы к еще большему ускорению. И так далее. В конечном итоге это привело бы к неуправляемой реакции с высвобождением невероятно большого количества энергии.
Парадокс времени
Что еще более тревожно, так это то, что тахион, как кажется, будет вызывать парадокс времени. Из-за своей способности переносить информацию в прошлое. Предположим, что некая Маша Воробьева, находящаяся на Земле и некто Петя Самосвалов, находящийся на планете, вращающейся вокруг Сириуса, решили пообщаться через Ватсап, использующий так называемый тахионный интернет. Они заранее договариваются, что, когда Петя получит сообщение от Маши, он немедленно ей ответит. Маша обещает отправить сообщение Пете ровно в полдень, если только если не получит сообщение от Пети к 10 часам утра.
Загвоздка состоит в том, что оба сообщения, будучи сверхсветовыми, отправляются в прошлое. Если Маша отправит свое сообщение в полдень, ответ Пети никак не может быть получен ей до 10 часов утра. То есть возникнет парадокс причинности.
Несмотря на многочисленные поиски, тахион сих пор не обнаружен. То же самое верно и в отношении другой гипотетической частицы, превышающей скорость света, называемой диббук (на иврите «блуждающий дух»). Считается, что она могла бы иметь отрицательную массу, энергию и импульс. Диббуки, предложенные Раймондом Фоксом из Израильского технологического института, очень странны. И, что интересно, тоже не избегают проблемы причинности, которую демонстрирует тахион.