Недавние прорывы в теории тахионов, гипотетических частиц, движущихся быстрее света, позволили разрешить прошлые противоречия. Учёные включили в граничные условия не только прошлое, но и будущее состояние частиц. Это привело к созданию новой теории квантовой запутанности и предположению о ключевой роли тахионов в формировании материи.
Долгое время считалось, что тахионы не вписываются в специальную теорию относительности. Однако публикация физиков из Варшавского и Оксфордского университетов показала несостоятельность многих предубеждений. Оказывается, тахионы не только не противоречат теории, но и позволяют лучше понять ее причинно-следственную структуру.
Сверхсветовое движение и “enfant terrible” физики
Гипотеза о существовании сверхсветовых частиц, названных тахионами (от греческого “tachys” – быстрый), всегда вызывала острые дискуссии в физическом сообществе. До недавнего времени их считали не более чем математической абстракцией, не имеющей отношения к реальности.
Преодолевая барьеры: квантовая механика и тахионы
Существовало как минимум три аргумента против существования тахионов в рамках квантовой теории.
Во-первых, основное состояние тахионного поля считалось нестабильным, что привело бы к лавинообразному образованию этих частиц.
Во-вторых, изменение инерциальной системы отсчета должно было бы приводить к изменению количества наблюдаемых частиц, что абсурдно (не может же количество предметов меняться от того, кто на них смотрит!).
В-третьих, энергия сверхсветовых частиц могла бы принимать отрицательные значения.
Решение найдено: будущее влияет на прошлое?
Группа учёных из Польши и Великобритании, возглавляемая Анджеем Драганом, обнаружила общий корень всех этих проблем. Оказалось, что “граничные условия”, определяющие протекание физических процессов, должны включать в себя не только начальное, но и конечное состояние системы. Другими словами, для расчета вероятности квантового процесса с участием тахионов необходимо знать не только его прошлое, но и будущее!
Результаты исследования, опубликованные в престижном журнале Physical Review D, свидетельствуют о том, что после учёта этого факта все противоречия исчезают, а теория тахионов становится математически непротиворечивой.
“Это как в рекламе – один простой трюк решает все ваши проблемы”, – шутит Анджей Драган. “Идея о том, что будущее может влиять на настоящее, а не наоборот, не нова для физики. Однако до сих пор она оставалась лишь неортодоксальной интерпретацией некоторых квантовых явлений. На этот раз мы пришли к такому выводу, исходя из самой теории. Чтобы освободить место для тахионов, нам пришлось расширить пространство состояний”.
Взгляд в будущее: последствия и перспективы
Расширение граничных условий имеет и другие следствия. В теории появляется новый тип квантовой запутанности, смешивающий прошлое и будущее, который отсутствует в традиционной физике элементарных частиц.
Остаётся открытым вопрос, являются ли описанные таким образом тахионы чисто математической абстракцией или же однажды их удастся обнаружить экспериментально. По мнению авторов исследования, тахионы не просто возможны, но и необходимы для спонтанного нарушения симметрии, ответственного за образование материи.
Эта гипотеза предполагает, что возбуждения поля Хиггса до момента спонтанного нарушения симметрии могли двигаться со сверхсветовыми скоростями в вакууме.
Исследование тахионов открывает перед нами захватывающие перспективы и может привести к пересмотру основ современной физики.
Читайте также: Как путешествовать во времени, не нарушая физики Эйнштейна
