Математика относительностиАбсолютное движение и абсолютная неподвижность и эксперименты Майкельсона и МорлиДве Вселенных по обе стороны скорости света Люксоны, тардионы и тахионы Связь массы и радиуса частиц в преобразованиях Лоренца Фицджеральд предположил, что предметы уменьшаются в длине в направлении своего движения Эквивалентность массы и энергии с позиций Эйнштейна Все это заставило Эйнштейна пересмотреть законы движения и притяжения. Другими словами, он представил Вселенную, в которой результаты экспериментов Майкельсона—Морли были ожидаемыми. Однако и этим дело не заканчивается. Заметьте: уравнение Лоренца предполагает некое значение М, которое больше нуля. Это верно для большинства частиц, с которыми мы знакомы, и для всех объектов, от атомов до звезд, состоящих из таких частиц. Однако существуют нейтрино и антинейтрино, для которых масса в состоянии покоя, или масса покоя равна нулю. Это относится и к фотонам. Такие частицы движутся в вакууме со скоростью света — при условии, что это действительно вакуум. С момента своего образования они начинают двигаться с этой скоростью, без какого бы то ни было поддающегося измерению периода ускорения. Мы можем спросить, допустимо ли говорить о «массе покоя» фотона или нейтрино, если они никогда не бывают неподвижными, а существуют только пока движутся (в отсутствие препятствующей им материи) с постоянной скоростью 186 280 миль в секунду. Физики О.М. Биланюк и Э.Ч. Дж. Сударшан предложили называть М «собственной массой». Для частицы с массой больше нуля собственная масса равна массе, полученной при таком измерении, когда частица находится в состоянии покоя относительно прибора и наблюдателя, ведущего измерения. Для частицы с массой равной нулю собственная масса находится путем косвенных рассуждений. Биланюк и Сурадшан также предложили называть частицы, собственная масса которых равна нулю, люксонами (от латинского слова, обозначающего «свет»), поскольку они перемещаются со скоростью света, тогда как частицы с собственной массой большей нуля будут называться тардионами, поскольку они движутся со скоростью меньшей скорости света, или субсветовой. В 1962 году Биланюк и Сударшан начали размышлять над следствиями скоростей, превышающих скорость света (суперсветовых скоростей). Любая частица, движущаяся со скоростью, превышающей скорость света, будет иметь мнимую массу. То есть их масса будет равна какой-либо обычной величине, умноженной на корень квадратный из —1. Например, предположим, что какая-то частица движется со скоростью вдвое большей скорости света, так что в уравнении Лоренца v = 2с. В этом случае M` = M (-3)^(-1/2). Это означает, что во время движения ее масса будет равна какой-то собственной массе (М), деленной на квадратный корень из -3. Поскольку любая величина, включающая в себя квадратные корни из отрицательных чисел называется мнимой, мы приходим к выводу, что частицы со сверхсветовой скоростью должны иметь мнимую собственную массу. Обычные частицы в нашей обычной Вселенной всегда имеют массы, которые равны нулю или положительны. Мнимая масса в нашей Вселенной не может иметь никакого смысла. Означает ли это, что частицы, движущиеся быстрее скорости света, не могут существовать? Не обязательно. Допустив существование мнимых собственных масс, мы можем заставить такие частицы соответствовать всем уравнениям специальной теории относительности Эйнштейна. Однако такие частицы обладают парадоксальным свойством: чем медленнее они движутся, тем большей энергией обладают. Эта ситуация прямо противоположна той, что существует в нашей Вселенной, — и, возможно, именно в этом заключается смысл мнимой массы. Частица с мнимой массой ускоряется тогда, когда встречает сопротивление, и замедляется тогда, когда ее подталкивает какая-то сила. По мере уменьшения энергии она движется все быстрее и быстрее, так что при нулевой энергии она движется с бесконечной скоростью. По мере возрастания энергии она замедляется все сильнее, пока, с приближением ее энергии к бесконечности, почти не замедляется до скорости света. Такие частицы, движущиеся быстрее скорости света, американский физик Джеральд Фейнберг назвал тахионами, от греческого слова, означающего «быстрые».
|
|
|