Сверхвет и Принцип Причинности

artyom_ferrier — 07.03.2019

Я уже говорил в этом блоге, что очень уважаю Эйнштейна, Минковского, Лоренца и прочих выдающихся научных ребят, но меня не устраивает запрет на превышение скорости света, который будто бы вводит Специальная Теория Относительности. Если вдруг не говорил - то скажу.

Впрочем, чем больше я читал материалов по теме — тем больше у меня сомнения, что она его вводит.

Самого Эйнштейна — нет, я не читал. Я владею рядом современных европейских языков, совсем чуточку латынью и санскритом (в начале письма поставить «Vale, jivaloka”), но Эйнштейн пишет по-физически (или по-математически). А этими языками я в такой мере не владею. Я мозг боюсь сломать, если начну вникать в его формулы и уравнения. Но заранее готов поверить, что там всё предельно корректно, ответственно, на высшем научном уровне.

Но я пытался понять саму суть, почему конкретно нельзя летать (или передавать информацию) быстрее света (если СТО это действительно утверждает), почитывая разные статьи, написанные на более понятных мне языках, чем физический или математический. И у меня сложилось стойкое ощущение, что иные популяризаторы СТО (и ОТО) — видят в ней что-то очень своё, а не то, что имел в виду Эйнштейн (и что понимают другие великие физики, но только сказать не могут так, чтобы это понимали и такие профаны, как я).

Вот я читаю объяснения, почему сверхсвестовые скорости невозможны. Потому, что они, якобы, нарушают фундаментальный Принцип Причинности. Который я искренне уважаю и который гласит, грубо говоря, что причина какого-либо изменения мира предшествует следствию. Иначе б она не была причиной, in the first place.

Читаю:

«Если допустить сверхсветовые скорости, то представим себе сверхсветовую пулю, которой охотник стреляет в медведя. Тогда мы увидим, как сначала медведь падает, а только потом увидим, как охотник вскидывает ружьё».

Ну да. Если пуля сверхсветовая и охотник находится дальше от нас, чем медведь. Так и увидим. А звук выстрела — мы ещё позже услышим, если вовсе. И что?

«И тогда нарушится принцип причинности».

А вот это — с какого боку? Нет, с причиной и следствием в реальности — всё в порядке (не считая того, что браконьерство предосудительно в любом случае, сверхзвуковыми пулями или обычными). Сначала выстрел — потом попадание.

Весь разговор только о том, как мы(!) это увидим. Но это не влияет на то, как оно было на самом деле. Это может влиять лишь на нашу реконструкцию событий. Которая будет правильной, если мы осознаём различия в скорости распространения объектов и сигналов.

Вот мы привыкли к тому, что гром доходит до нас с изрядным опозданием вслед за вспышкой молнии, хотя порождающее их явление — одно и то же. Нас это не шокирует, поскольку мы знаем, что свет распространяется существенно быстрее звука. Если появится нечто, что распространяется быстрее света — ну, примем к сведению. Что вот сначала мы будем каким-то образом фиксировать приход этого сигнала, а потом только видеть картинку. И в любом случае наше восприятие явления — не влияет на то, как оно на самом деле происходит.

В другом разъяснении пишут: «Если бы мы могли обогнать свет, то, отойдя от Земли на соответствующее расстояние, сумели бы увидеть прошлое, заснять его и вернуться с фильмом на Землю. А это, согласитесь, абсурд».

Почему? Я на это очень надеюсь, что когда-нибудь мы сумеем по-быстренькому метнуться на пару тысяч световых лет от Земли и, вооружившись хорошим объективом, заснять Битву при Акции. Это будет интересная документалка.

Но каким, бога ради, образом, это нарушит какие-то фундаментальные законы? То, что мы будем видеть своё прошлое (как сейчас наблюдаем чужое, всяких там звёзд и галактик), не означает даже того, что звездолёт вернётся в прошлое. Нет, он вернётся в настоящее (ну, плюс время в пути туда-обратно). Но — с фильмом о прошлом. Поди фигово.

Иные же утверждают, что если звездолёт пойдёт быстрее света, то, значит, будет обгонять свет, исходивший от него же, когда он в будущем окажется в передней позиции, и таким образом увидит своё будущее.

О да. Именно по этой причине пилоты сверхзвуковых самолётов имеют привычку обгонять звуковую волну, а потом останавливаться и слушать свои разговоры в будущем. Ну, увидеть-то, понятно, невозможно, поскольку свет они не обогнали, а услышать — вполне. Почему нет, следуя той же логике? В чём принципиальное различие между светом и звуком, кроме как в скорости распространения?

Или — всё-таки пилоты не могут услышать себя будущих? Или всё-таки такое допущение — несколько софистично, а в реальности всё, что за кормой — прошлое, независимо от скорости движения объекта по отношению к скорости распространения волны сигнала, который он источает?

Говорят ещё, что на околосветовых скоростях время замедляется, а на полной световой — и вовсе останавливается. А значит выше — точно нельзя, ибо невозможно ещё больше ужать ноль.

Но, насколько я понял, это замедление предполагается не как абсолютное, а с точки зрения наблюдателя.

То есть, вот стартовал кораблик с Земли, начал разгоняться, и наблюдатель, оставшийся на Земле, будет видеть его как нарастающее по тормознутости слайдшоу.

Мне почему-то кажется, что он его с некоторых пор вообще видеть не будет. Даже в очень мощный телескоп.

С некоторых пор — он его только по радио слышать будет. И на всё более длинных волнах. Со всё меньшей частотой. Покуда там и длина волны не станет в миллиарды километров, и частота наногерцовая, такого порядка.

Ну, Доплеровское смещение же. Чем быстрее источник сигнала удаляется от приёмника — тем ниже воспринимаемая частота по сравнению с исходной. Ибо свет (вообще ЭМИ) — это в действительности последовательность импульсов, волн, испускаемых не постоянно-ровно, а вот с некоторой частотой (в зависимости от места на шкале). И если источник убегает — промежутки между этими импульсами становятся длиннее по времени, частота падает (красное смещение).

К слову Доплер вот был — понятный физик, заботливый об аудитории вроде меня. Старая школа. И раз предположив эту свою теорию волнового сдвига — проверил на практике. Напихал на открытую платформу поезда музыкантов, велел брать определённые ноты, а потом замерил, как нота воспринимается при приближении платформы и при удалении. Ну и подтвердилось, что в первом случае тон (частота) выше, а при удалении - ниже. И со светом та же фигня.

Современные же учёные — они какие-то слишком «теоретические». Всё строят какие-то умозрительные модели, уравнения пишут, об которые мозги поломаешь — нет, чтоб эмпирически проверить. Набрать тоже телегу с музыкантами да направить, скажем, к горизонту событий чёрной дыры. И посмотреть, как они там дудеть будут.

Ведь в действительности у этого мира лишь две по-настоящему фундаментальные проблемы. Белые пятна в понимании чёрных дыр — и засилье хреновых музыкантов. Я вот вообще думаю, что это просто качественно сделанные алиенами Сферы Дайсона для сбора энергии звёзд. Ну и надо проверить. Может, и среди алиенов найдутся поклонники нашей попсы — да и наладится контакт.

Впрочем, я немного отвлёкся. Итак, насколько понимаю, при удалении звездолёта от Земли на действительно приличной скорости — мы не просто события на том звездолёте будем видеть в сильно замедленном режиме, мы любые сигналы от него будем получать в час по чайной ложке. А со временем — раз в миллиард лет, в триллион лет, вплоть до бесконечности.

То есть, можно считать, что мы никогда их не получим.

Но в чём проблема-то? Главное, чтобы все живы-здоровы были.

Вот уйдёт он на полсотни световых лет — да вернётся. Десять минут туда, десять обратно. А волны от него, когда он в космосе болтался — вроде как должны вернуться к Земле в течение максимум полусотни лет, то есть, сообразно его максимальному удалению. Поскольку скорость распространения ЭМИ постоянная в заданной среде, тут не поспоришь.

Но в действительности волны, когда он удалялся от Земли — будут иметь такую частоту, что за пятьдесят лет не поймаешь. То есть, фактически, они на Земле зафиксированы в ближайшие пятьдесят лет не будут. Будут восприниматься как вечная пустота между гребнями.

Как это возможно? Ну, растянул он пространство своим движением. Не для всего мира, конечно. И не для Земли. И не для себя. А только вот для тех волн, которые излучал по ходу. И через то пространство, которое создал звездолёт для них — они реально будут идти миллиарды лет до Земли. Так что, мы их, можно считать, не зарегистрируем.

Однако, думается, эту печаль можно пережить. Когда эсминец бороздит океанский простор — поднимаемые им волны тоже обычно не фиксируются на берегу. Только близлежащими буями, предупреждающими о цунами. Но вот ходят же как-то кораблики по морю.

Поэтому я вообще не очень понимаю этой озабоченности тем, как скоростной межзвёздный перелёт будет выглядеть с точки зрения наблюдателя. Ну, если это будет выглядеть так, что покажется ему невероятным — в общем-то, его проблемы. Главное, повторю, чтобы на борту все живы-здоровы были.

Тут ещё может быть такой феномен, что на обратном пути звездолёт «увидит» сам себя в прошлом. Поскольку обогнал свой свет. Но я думаю, что к этому зрелищу можно привыкнуть. Поначалу, конечно, будет немножко диковинно, но — привыкнут. Ведь в конце концов, мы же не сходим с ума, когда, возвращаясь на машине из леса, видим на грунтовке собственные следы?

И опять же, имея высокую скорость, никто не будет видеть картинку такой, какой она исходила от источника. Вот как по мере удаления звездолёта волны сигналов от него растягивались (если смотреть с Земли) — по мере сближения они наоборот будут сжиматься.

И тут есть реальная опасность. Ибо чем короче волна (выше частота, это монопенисуально) — тем выше удельная энергия электромагнитного потока, как оно ощущается при встрече.

Это будет касаться и света звёзд, включая родную, к которой звездолёт возвращается. Его скорость будет вкладываться в энергетику встречи со светом. И при действительно хорошей скорости — весь основной спектр звезды будет ощущаться как гамма. А это может быть не очень приятное ощущение, поскольку она и «калорийная», и очень «проникучая». Тот ещё жесткач может получиться.

Да, это породит некоторые проблемы. Намедни в «сценарии» фантастического кинца я навесил на звездолёт щиты, отражающие гамму любой мощности (и как они чуть не спалили жизнь на планете, которую собирались колонизировать), но на самом деле, думается, над таким материалом придётся поработать. Пока что мы и графен ещё толком не научились делать, хотя прогресс имеется.

Впрочем, когда человечество ставит перед собой какие-то задачи — рано или поздно оно их решает. Если, конечно, заранее не опускает руки, убедив само себя в принципиальной невозможности решения.

И в любом случае все теории нуждаются в практической проверке. А то мы много раз воображали себе нечто одно, строя очень убедительные математические модели, и в каких-то пределах теории работали, но потом выяснялось, что за гранью этих пределов действуют уже совершенно другие принципы.

Вот если быстро ехать на мотоцикле без обтекателя — можно замёрзнуть от встречного ветра. А если выйти покурить из спускаемой с орбиты капсулы при торможении в стратосфере - наоборот, согреешься. Хотя, казалось бы, воздух там довольно прохладный.

Или, скажем, вот Аристотель утверждал, что два камня будут падать на землю с разной скоростью, в зависимости от массы.

Правда, я не нашёл, как это конкретно формулировал и обосновывал Аристотель — но смысл, вроде, такой.

И я когда в школе учился, услышав это, подумал: «Они чего, совсем, что ли, дурные и ленивые были, эти великие эллинские мыслители? Да возьми — и проверь. Берёшь два камня, большой и маленький, берёшь двух рабов, роняешь им булыжники с одинаковой высоты на ногу, и засекаешь, какой раньше заорёт».

Получалось, что первый чел, который додумался до простейшей экспериментальной проверки (правда, без рабов) — был Галилей спустя почти пару тысячелетий. До того — как-то довольствовались теоретическими соображениями Аристотеля.

И Галилей установил, что, вне зависимости от массы, два камня, отпущенные одновременно, достигают земли тоже одновременно. Ну, практически одновременно, поскольку ясно, что имеется сопротивление воздуха, и более массивный предмет будет «ломать» его успешней, хотя тут, конечно, и от аэродинамики зависит.

Но на Луне — два одновременно брошенных камня будут падать, конечно, с одинаковой скоростью. Тут Галилей прав.

А вот если бросать камни не одновременно, а поочерёдно — принципиально прав будет Аристотель. Более крупный — упадёт быстрее. Не то, чтобы прямо на глаз была заметна разница, но — быстрее. Ведь не только Луна его к себе притягивает, но и он Луну — тоже. И делает это с большей силой, чем лёгкий камень.

И тут задаёшься вопросом: а точно ли Аристотель довольствовался одной теорией, точно ли не проводил описанного эксперимента с рабами? Но, наверное, поочерёдно с двумя камнями и с одним рабом, поскольку важно было соблюсти ровно такое же время прохождения нервного сигнала от ступни к мозгу.

Если так — остаётся поражаться тому, насколько высокоточные были у эллинов рабы, чтобы можно было поймать этот момент встречного «подпрыгивания» Земли к камню.

И как бы там ни было с научными развлечениями древних эллинских мыслителей (надеюсь, ни один раб не получил при этом травмы), но мы сейчас, для испытаний сверхсветовых кораблей, имеем роботов и хреновых музыкантов. С их помощью мы и можем выяснить, что конкретно происходит на больших скоростях у тех же чёрных дыр и что вообще такое чёрные дыры на самом деле.

Мы, правда, не имеем покамест сверхсветовых кораблей (и околосветовых не имеем) — но вот над этим и надо поработать. Над приручением больших энергий.

А не утверждать голословно, будто бы некое нужное нам явление нарушит Принцип Причинности.

Да даже если мы научимся путешествовать во времени и чего-то там подкручивать в прошлом — это не нарушит Принцип Причинности. Это просто будет создавать (или открывать) новые ответвления от временной прямой, расходящиеся с «магистральной», с той, откуда мы прибыли. Но череда событий на этой новой дорожке — будет вполне себе соблюдать причинно-следственные связи, включая и те причины, которые привнесены были нашим приходом из будущего. Из другого будущего, нежели то, по которому пойдёт развитие благодаря нам. Это-то понятная фигня.

А вот почему невозможны сверхсветовые или мгновенные взаимодействия в трёхмерном пространстве — это не совсем понятно. И квантовые физики, вроде, обнадёживают, что очень даже возможны. Что им удавалось «поженить» квантики, потом разлучить (хотя это жестоко, но наука требует жертв), и если что-то сделать с одним (уж не знаю, как они их там мучают), то другой в точности копирует ту же смену состояний. Причём, мгновенно, а не так, будто бы получил сигнал со скоростью света.

И это реально внушает оптимизм. Получается, если мы разнесём такие квантики далеко в пространстве — то это вроде как проволоку натянем. И сможем передавать по ней информацию мгновенно. А где передача информации — там, в перспективе, и телепортация.

P-s.: К слову, быть может, если б эти великие физики начала двадцатого века не выводили свои теории так, чтобы их можно было интерпретировать как абсолютный запрет на сверхсветовые межзвёздные полёты — то и Гитлер бы войну не развязал. Если б удалось его убедить, что жизненное пространство для арийской расы проще заполучить в Туманности Андромеды, а не на Востоке. И там его по-любому больше — стоит только вложиться в науку.

Оставить комментарий

Популярные посты:

scribonianus

Типография Грин Принт

reineke_fuchs

Лиза и Дуняша - летний зной

inna1903gr

Спокойствие. Только спокойствие

kolibry108

О, спорт!

matsam

Крым

loring_loring

Таватуй 03 07 2024

obezzyann

Очевидность

id77

Прикольные животинки :-)

seregalab

Стариков в окопах не хватает! На Украине ведут переговоры с ЕС "Вертать в

• Ранее
• Архив