Сейчас. Физика времени - Ричард А. Мюллер

Кажущийся странным вывод теории относительности о том, что порядок событий может меняться для разных систем отсчета, открывает перед нами новую сторону действительности: глубокие вопросы причинности и свободы воли. Эти вопросы можно инсценировать историей о тахионном убийстве.

Тахион – это гипотетическая частица, которая двигается со скоростью больше скорости света. Примечательно, что теория относительности не отрицает возможности движения частиц с такими скоростями. Она говорит только, что лишенные массы частицы должны двигаться со скоростью света, а частицы, обладающие ненулевой массой, не могут двигаться с такой скоростью (поскольку гамма-фактор тогда составлял бы бесконечность и они обладали бы бесконечной энергией). Уравнения теории относительности не отрицают принципиального существования скоростей больше скорости света.

Как можно заставить что-то двигаться со скоростью больше скорости света, не минуя саму скорость света? А для этого нужно, чтобы это что-то родилось на сверхсветовой скорости. Почему бы и нет? Фотоны не разгоняются до скорости света – они обладают этой скоростью с момента своего создания. Возможно, мы могли бы создать и тахион, который с момента своего образования двигался со скоростью больше скорости света. Это не противоречило бы теории относительности. И это как раз то представление, которое разделяют физики, жаждущие обнаружить тахион.

Откройте тахион, докажите, что он существует, и вы впишете свое имя в анналы физики. Однако, несмотря на общее оживление относительно таких поисков, я много лет назад отказался от идеи обнаружить тахион. Причины моего убеждения граничат с религией. Я верю, что обладаю свободой воли и что существование тахионов противоречило бы ей. Позвольте объяснить все по порядку.

Представьте, что Мэри стоит в 12 метрах от Джона. В ее руках тахионное ружье, которое стреляет тахионными пулями, движущимися со скоростью 4с, то есть в четыре раза быстрее света. Она стреляет. Свет движется со скоростью 0,3 м/нс (наносекунда – одна миллиардная доля секунды), соответственно, тахионы летят со скоростью 1,2 м/нс. Всего за 10 наносекунд тахионная пуля достигает сердца Джона и убивает его. Давайте предположим, что он умирает моментально.

Мэри подвергают суду. Она не отрицает очевидных фактов, однако настаивает, что может оспаривать обвинение в любой системе отсчета, которую выберет. Судья знает, что все системы отсчета равноценны, поэтому соглашается с Мэри. Она выбирает СО, движущуюся с половинной скоростью света, ½с. Поскольку эта система отсчета движется медленнее, чем свет, с точки зрения теории относительности она вполне правомерна.

В земной системе отсчета два события (выстрел из ружья и удар пули) разделены +10 наносекундами. Как я показываю в Приложении 1, те же два события, описанные в системе отсчета, которая движется с половинной скоростью света, будут иметь разделение во времени −15,5 нс. Отрицательный знак означает, что они будут происходить в обратной последовательности. Пуля войдет в сердце жертвы до того, как Мэри выстрелит! У Мэри абсолютное алиби. Когда она нажимала на курок, Джон был уже мертв. Нельзя убить мертвого человека. Мэри ожидает, что суд ее оправдает.

Пример с тахионным убийством строится на том же принципе относительности, что и породившие сомнения парадоксы с близнецами и фермером с его шестом и сараем. Если два события достаточно разделены в пространстве и не очень отличны по времени, всегда будут существовать такие системы отсчета, в которых порядок событий может стать обратным. Такие отдаленные события – «пространственноподобные». Два события, которые происходят рядом, но разделены по времени, называются «времениподобными». Порядок пространственноподобных событий зависит от системы отсчета; порядок времениподобных событий от СО не зависит.

И вновь за подробными вычислениями я отсылаю вас к Приложению 1.

Возможна ли в принципе история с тахионным убийством? Как может быть правильным расчет на основании половинной скорости света, если он приводит к таким абсурдным последствиям? Означает ли это, что тахионов не существует или что теория относительности – бессмыслица? А если тахионы действительно будут обнаружены?

Одним из возможных решений парадокса о тахионном убийстве может быть утверждение, что в том мире, где есть ружья, стреляющие тахионами, у Мэри нет свободы воли. Даже несмотря на то что она нажала на курок после смерти Джона, у нее не было вариантов, поскольку без свободы воли наличие у человека выбора иллюзорно. Все действия Мэри возникают под воздействием сил и влияния, происходящих извне. Джон умер в связи с тем, что нажатие Мэри на курок было неизбежно. Неизбежность физических законов создала картину стрельбы и смерти, и порядок происхождения этих событий уже не важен. В том, что мир управляется причинно связанными между собой физическими уравнениями, нет никакого парадокса. История с Мэри и Джоном представляет проблему, только если мы будем думать, что у людей есть свобода воли, и если вы будете считать, что Мэри могла решить не стрелять из ружья. Если же руководствоваться исключительно законами физики, Мэри просто делает то, что заставляют ее делать различные силы и влияния.

Вот поэтому я и не ищу тахионы. Думаю, что обладаю свободой воли. В физике ничто не противоречит этому, во всяком случае пока тахионы не существуют (и пока верны уравнения теории относительности). Разумеется, вполне возможно, что моя собственная свобода воли – всего лишь иллюзия, и я всего лишь комбинация сложных молекул, реагирующих на локальные воздействия. В этом случае, если бы я обнаружил тахион, то испытывал бы дискомфорт от того, что не мог приписать бы себе это открытие. Хотя и вошел бы в историю физики. Открытие было бы не мое.

С другой стороны, можно назвать интригующим обстоятельством то, что с научной точки зрения теория свободы воли вполне опровержима. Я расскажу о том, что подразумевается под опровержением, когда мы будем обсуждать стрелу времени. Сейчас могу лишь утверждать одно: ученые обычно соглашаются, что какая-то теория научна, если автор может ее опровергнуть[61]. Некоторые теории типа «разумного замысла» не отвечают этому условию. А вот теория о наличии у нас свободы воли как раз ему соответствует. Она содержит в себе как минимум одно поддающееся опровержению утверждение о том, что тахионов не существует.

Тахионный парадокс не работает, когда речь идет о скоростях ниже скорости света. Я показываю в Приложении 1, что если два события разделены пространственным интервалом D и временным интервалом T, тогда D/T меньше скорости света (то есть пуля движется со скоростью меньше скорости света, и два события становятся времениподобными) и порядок событий будет одинаковым во всех системах отсчета. Если вы выстрелите в кого-то настоящей пулей, смена систем отсчета не поможет вам в деле об убийстве. Во всех СО вы выстрелите раньше, чем умрет жертва.