Знание-сила, 1997 № 04 (838)

Скорость света — предел лишь для материальных тел, а вот солнечный зайчик, который, наверное, каждый из нас пускал зеркальцем в детстве, может передвигаться с любой скоростью, лаже с бесконечной. Представьте себе, что вы «мазнули» световым пятном по стене соседнего дома. От зеркальца в вашей руке к стене бежит шток материальных частиц фотонов, там они отражаются обратно и попадают в ваш глаз. Весь процесс протекает со скоростью света. Вот зеркальце чуть-чуть поворачивается и процесс «туда—обратно» повторяется, но уже на другом участке стены. При этом по самой стене, его одного ее участка к другому, ничего не перетекает, никакой сверхсветовой информации с помощью светового зайчика передать нельзя. Светящиеся точки стены связаны между собой не непосредственно, а через зеркальце. Скорость бегущего по стене светового зайчика определяется лишь тем, насколько быстро поворачивается это зеркальце.

Со сверхсветовыми скоростями встречаются астрономы при наблюдении далеких объектов. Если судить по их изображениям в радиотелескопах, то некоторые из этих массивных тел тоже движутся быстрее света. Когда это явление было обнаружено впервые, оно было сенсацией. Я помню шумные споры сторонников и противников теории относительности. В руках последних был, казалось бы, неопровержимым аргумент — прямое экспериментальное измерение сверхсветовой скорости. Однако довольно скоро выяснилось, что удивительное явление опять- таки сродни солнечному зайчику и его сверхсветовое движение всего лишь - оптическая иллюзия.

А вот внутри вещества, в средах, и в самом деле возможны не только «зайчики», но и настоящие сверхсветовые процессы, переносящие информацию быстрее света. Дело в том, что запрет на обгон света имеет силу лишь в пустоте, в вакууме. Внутри вещества скорость света снижается, иногда в несколько раз. В начале нашей статьи уже говорилось, что световым фотонам, образно говоря, приходится маневрировать среди множества встречающихся на их пути атомов, и некоторые быстрые частицы — например, легкие и подвижные электроны — могут сделать это быстрее и поэтому обгоняют световой луч. Такие явления уже давно наблюдаются на опыте и никаких чудес с изменением хода истории при этом, понятно, не возникает.

Недавно в экспериментах, выполненных американскими и бразильскими учеными, была запущена первая сверхзвуковая «торпеда». Как и предсказывала теория, она прошла значительное расстояние, сохраняя свою сигарообразную форму. Правда, ее скорость превышала «звуковую» всего лишь на 0,24 процента, но, как говорится, лиха беда — начало!

Как видим, в природе есть место для сверхзвуковых и сверхсветовых решений уравнений и без какого-либо нарушения теории относительности.

• На верхнем рисунке — распространение обычного, диспергирующего звукового импульса. Нижний рисунок — распространение обгоняющей его «сверхзвуковой торпеды». Рисунки взяты из статьи Ян-Ю Лу, Я. Гринлифа и В. Родриеоса.

В последние годы, когда стало возможем издавать книги за свой счет, появилось немало брошюр и толстых монографий, авторы которых запросто толкуют о сверхсветовых скоростях, не зная, к каким чудовищным парадоксам это приводит. Современная физика — крепко сцементированная наука, и нельзя отбросить какой-либо из ее «краеугольных камней», не разрушив всего здания. Однако, как утверждается в одной из пьес Шекспира, на свете много есть такого, что и не снилось нашим мудрецам, и удивительные физические явления, в которых «свет бежит быстрее света», могут еще преподнести нам сюрпризы. •

ФОКУС

А все-таки оно вертится

Твердое внутреннее ядро, которое образовалось на ранних стадиях формирования Земли, было обнаружено сейсмическими методами еще в 1936 году. Шестьдесят лет спустя, на основе изучения сейсмических волн от землетрясений и атомных взрывов, которые пересекают планету с различными скоростями, была впервые вычислена скорость движения этой самой «внутренней» сферы Земли.

Анализ данных, которые накапливались на протяжении тридцати лет, позволил американским ученым Хиаодон1у Сонгу и Иолу Ричардсону из Колумбийского университета высказать утверждение, что внутреннее ядро вращается на 1,1 градус быстрее, чем мантия и кора со скоростью несколько десятков километров в год. Для сравнения: тектонические плиты перемещаются по поверхности Земли в сто тысяч раз медленнее.

Еще два года назад Гарри Глатцмайтер из Лос-Аламоса рассчитал, что железная сердцевина работает как часть огромного электромотора. Токи в миллиарды ампер текут между внутренним ядром и внешним жидким слоем вокруг него. В присутствии магнитного поля Земли (для его возникновения формирование внутреннего ядра было необходимым условием) этот ток создает огромную силу, действующую на сердцевину. И за год она проворачивается на несколько градусов больше, чем вся планета.