нейтрино     Говорят, нейтрино могут двигаться быстрее скорости света, что противоречит специальной теории относительности Эйнштейна.  Чтобы в этом разобраться, нужно выяснить, что такое нейтрино. А также, что такое свет, движение, скорость, теория относительности, и почему в соответствии с ней нельзя набрать скорость больше световой.  Единственное, что здесь не нужно объяснять – это кто такой был Эйнштейн, ведь все знают, что это тот самый дядька, имя и фото которого используют, когда надо привести пример гениального физика. Итак, возьмемся за теории и разнесем их в пух и прах.

     Нейтрино, значит, говорят, могут лететь быстрее скорости света? А что такое эти нейтрино? Начнем издалека.

     Лет так 80-90 назад (а может, и больше) оказалось, что электроны, вылетающие при бета-распаде, имеют сплошной энергетический спектр. Проще говоря, энергия электронов, вылетающих из ядра радиоактивного атома, может принимать любое значение в некоторых рамках. В этом не было бы ничего криминального, конечно, если бы как раз в то время не была в особой моде только что народившаяся квантовая теория. Она утверждает, что в ядре (да и вообще в атоме) частицы могут занимать только определенные энергетические уровни, то есть энергия частицы может принимать только определенный набор значений. Обладать энергией, промежуточной между двумя соседними значениями из этого набора, частицы не могут. Скажем, при альфа-распаде так и происходит, то есть энергетический спектр альфа-частиц не сплошной, а дискретный.

     Налицо было неразрешимое расхождение теории с экспериментом. Точнее, оно конечно же, разрешимое: достаточно было просто признать, что квантовые представления не всегда приложимы к реальному миру. Но такое решение почему-то не устраивало сторонников квантовой теории. Некоторые ученые со вздохами говорили, что об этом лучше не думать, а Паули даже готов был выкинуть за борт закон сохранения энергии, лишь бы объяснить все в квантовых рамках. Он, наверное, так и сделал бы, но нашелся выход полегче: нейтрино. Очень мало или ничего не весящая нейтральная частица, которая, мол, и уносит часть энергии, недостающей электрону до следующего значения энергии из дискретного набора. Частица эта должна обладать огромной проникающей способностью, пролетать сквозь планеты и звезды без особых проблем.

     Вам это ничего не напоминает? Эфира, теплорода, флогистона? Некая ненаблюдаемая в прямых экспериментах штуковина, нужная для того, чтобы объяснить новые явления в рамках старой модели. Скажем, эфир: объяснить электромагнитные явления при помощи представлений об упругих «механических» (!) колебаниях некой неощутимой среды, проникающей собою всю Вселенную. Теплород – объяснение тепловых явлений через простейшие представления о химических веществах: некая невесомая «жидкость», прямо ненаблюдаемая, но проникающая собой все предметы, и придающая им теплоту. Флогистон – тоже невесомая жидкость, но в отличие от теплорода ответственная не за тепловые явления, а за возникновение пламени.

     Не поймите неправильно автора этой статьи – он человек очень широких взглядов, и совсем не считает, что закон сохранения энергии нужно сделать священной коровой, неприкосновенной для критики. В конце концов, это тоже всего лишь идея-модель, с помощью которой просто удобно решать задачи. И появился он на свет каких-нибудь пару-тройку сотен лет назад. Да, в свое время он был полезен для отфутболивания изобретателей вечных двигателей. Но может, и ему пора уже было на покой. Скажем, некоторые ученые считают законы сохранения просто следствием (неочевидным для простых смертных) однородности и изотропности пространства. Отказавшись от законов сохранения, можно было бы начать продумывать эксперимент по определению степени неоднородности и неизотропности нашего пространства. Представляете себе, в нашей Вселенной нашлись бы выделенные направления или места? Своего рода VIP-зоны и дороги в пространственно-временном континууме?.. Да и пару проектов вечного двигателя удалось бы, может, запатентовать…

     Однако, справедливости ради, зададимся вопросом: ну почему Паули решился было отбросить в сторону именно закон сохранения, а не квантовую теорию? Да потому что он был одним из ее создателей, — ответит какой-нибудь разочарованный жизнью мизантроп. И, кто знает, может быть, он будет прав.

     В жизнеописаниях многих великих ученых, изменивших научные взгляды своего времени, общим местом является борьба ученого-новатора с отжившими предрассудками старой парадигмы. Здесь в ход обычно идут данные экспериментов, противоречащие прежним теориям. Сторонники старого не сдаются без боя, и пытаются «за уши» притянуть какое-то объяснение для неудобных фактов, только бы не менять ничего в своих, уже устаревших представлениях. Так сторонники Птолемеевской геоцентрической системы насаживали один эпицикл на другой, лишь бы не отказываться от идеи о круговом движении планет по небу вокруг Земли. Под конец для описания движения десятка небесных тел требовалось порядка пятидесяти «небесных сфер», а новые данные, несогласующиеся с теорией, все продолжали поступать из обсерваторий. При всем этом идеи Коперника так и оставались научной «ересью» многие десятилетия.

     Да, ученым-новаторам приходится несладко. Надо иметь медный лоб и железные нервы, чтобы пробиться сквозь упорное сопротивление ретроградов. Далеко не всем «новаторам» дано дожить до победы их образа мыслей, но некоторым это все-таки удается.

     Но стоит только новой теории занять свое место под Солнцем, стать общепринятой, — как те же самые ярые «новаторы» превращаются в не менее ярых консерваторов. И вот они уже готовы принять на веру сколь угодно несуразное объяснение любому экспериментальному факту, противоречащему их (уже не новой) теории, — лишь бы это объяснение укладывалось в ее рамки.

     Мы привыкли посмеиваться над наукой Средних веков, и считаем крайне наивными представления о четырех элементах (земля, вода, воздух, огонь), баланс которых, как полагали древние, и создает все многообразие явлений во Вселенной. Идеи теплорода и флогистона, по сути дела, возникли в рамках этой средневековой модели, «уши которой растут» еще от Аристотеля. Однако, кто знает, не будут ли наши потомки так же посмеиваться над нами за нынешние потуги втиснуть всю гамму мировых явлений в прокрустово ложе так называемых «четырех фундаментальных взаимодействий» (гравитация, электромагнитное, сильное и слабое). Впрочем, уже сейчас поразительна самоуверенность, с которой многие из нас полагают, будто ничего, кроме известного современной науке, быть не может. И это при том, что все мы знаем, сколько раз и сколькие поколения ученых ошибались на этот счет.

     Современная физика элементарных частиц своим состоянием сильно напоминает потуги сторонников геоцентрической модели с помощью новых и новых эпициклов подогнать свое решение под ответ, то есть под данные экспериментов (по крайней мере для непредвзятого взгляда непосвященного профана-дилетанта). Между тем, вполне вероятно, что проблема не в количестве разных «цветов» и «ароматов» кварков, а в том, что мы просто не учитываем каких-то фундаментальных свойств нашего мира. Скажем, какого-то неизвестного еще науке вида взаимодействия, или еще неизвестных нам присущих материи принципиальных особенностей, настолько же основополагающих, как корпускулярно-волновой дуализм…

     Конечно, мало кто рискнет утверждать, что нейтрино на самом деле не существуют. В конце концов, в экспериментах чему-то на старте всегда соответствуют что-то на финише, — значит, скорее всего, что-то вылетело из старта и долетело до финиша. Нейтрино ли это, так как мы его понимаем сейчас, или что-то другое, не так уж важно. Важно, что таким образом можно передавать сигналы, — причем передавать сквозь многокилометровую толщу скальной породы. Здесь уже на первый план выступают возможные применения, среди которых, как несложно догадаться, в первую очередь всех интересуют применения военные. Например, с помощью нейтрино, если бы удалось их приручить, можно было бы держать связь с подводными лодками, находящимися глубоко под водой.

     Или, допустим, если немного помечтать, — представим себе, что нейтрино и впрямь могут двигаться слегка быстрее света. Что это дает в плане военных применений? Рассмотрим  для примера авиацию. Уже запланированный к созданию в ближайшие десятилетия реактивный самолет шестого поколения должен будет сражаться в условиях применения импульсного оружия. То есть, оружия, удар которого распространяется со скоростью света, и неважно какой длины волны будет излучение – световое или СВЧ. От такого удара нельзя будет уклониться! Его вообще нельзя заметить – до того, как этот удар на нас обрушится. Ведь если скорость света – предельная во вселенной, то никаким образом предупреждение о летящем в нашу сторону смертоносном излучении не сможет обогнать это самое излучение. И фронт электромагнитной волны,  наносящий поражающий удар, – и есть самое первое возможное известие о том, что по нам выстрелили.

     Сейчас трудно судить, как изменится картина боевых действий в связи с применением импульсного оружия. (Однако очевидно, что такое оружие уже не фантастика, а реальность. Для примера можно вспомнить не только забавные сообщениях о лазерных «атаках» на гражданские самолеты, но  и новейший марсоход «Любопытство», оснащенный лазером для дробления в целях исследования камней, мимо которых ему придется проезжать.) Можно предположить, что возрастет роль дальнего предупреждения о приближении самолетов противника, за которыми, видимо, должны будут следить спутники. Ведь следить за ними придется с помощью тех же электромагнитных волн, а следовательно, находясь в прямой видимости, и тем самым напрашиваясь на импульсный удар. Спутник должен будет предупредить наши самолеты о приближении противника до того, как он появится из-за горизонта. Решать исход боя в такой войне, скорее всего, будут уже наносекунды. Здесь могли бы пригодиться сигналы, движущиеся быстрее света.

     Ну, и в совсем уж фантастическом ключе: по современным представлениям, нейтрино обладают феноменальной проникающей способностью. Если бы мы научились ими управлять, с их помощью можно было бы направить нашим антиподам поражающий импульс прямо сквозь Землю, не утруждая  себя посылкой дорогостоящих ракет. Да еще и со сверхсветовой скоростью…

     Итак, есть ли нейтрино или их нет, но эксперименты CERNа крайне интересны. Чтобы продолжить их обсуждение, после разговора о нейтрино нам нужно будет затронуть и тему теории относительности.

GD Star Rating
loading...
Быстрее скорости света. Часть 2: Нейтрино, 9.0 out of 10 based on 3 ratings

Добавить комментарий