Знание-сила, 2000 № 05-06 (875,876)

Интересную гипотезу о свойствах вакуумной среды высказал недавно американский физик Винтерберг. Обычно считается, что нерелятивистская физика — механика Ньютона, закон Кулона и так далее — является частным случаем более «глубокой», релятивистской, когда скорости тел много меньше скорости света. Винтерберг заметил, что в некоторых случаях, наоборот, более глубокими могут быть нерелятивисгские законы, приобретающие релятивистский вид, когда взаимодействующих частиц становится так много, что их уже можно рассматривать как непрерывную среду. Например, атомы и молекулы, из которых состоят окружающие нас твердые тела и жидкости, движутся медленно, а вот возникающая в результате их коллективных взаимодействий звуковая волна описывается уравнением, имеющим в точности такую же релятивистскую форму, как для световых волн. Согласно гипотезе Винтерберга, таким же образом и в вакуумной среде, состоящей из каких-то еще неизвестных нам медленно движущихся частиц, возникают волны «вакуумного звука» — света.

Твердые тела и жидкости бывают разными, поэтому и скорость звука в них разная, в то время как вакуум везде одинаков — и это объясняет загадку, почему скорость света всегда одна и та же и больше всех других. Из расчетов Винтерберга также следует, что при определенных условиях элементарные частицы можно рассматривать как «обертоны» вакуумных волн. Правда, его теория еще весьма несовершенна и содержит множество дополнительных предложений. Пока это только одна из моделей, подсказывающих, как может быть устроен фундамент нашего мира.

Опыт создания самых «крутых» теорий последнего столетия — квантовой механики, общей и специальной теории относительности — говорит о том, что для рождения свежих идей весьма полезно покопаться возле «шестого знака» уже известных истин.

Несмотря на их принципиальную важность, в специальной физической литературе почти нет работ по теории вакуума Профессионалы-физики отдают себе отчет в том, что для этого нужны какие-то принципиально новые идеи. Вместе с тем это излюбленная тема любителей физики, эксплуатирующих противоречивые, «взятые с потолка» гипотезы, которые никак нельзя назвать размышлениями возле шестого знака после запятой…

Быстрый и медленный свет

Распространение электромагнитных волн, казалось бы, заурядная и тоже вдоль и поперек изученная область. Однако и тут, если быть внимательным, удается найти удивительные явления, чреватые важными последствиями.

Эксперименты говорят о том, что скорость света в вакууме — 300 тысяч километров в секунду — самая большая из всех встречающихся в природе. Многочисленные попытки построить теорию со сверхсветовыми скоростями неизменно приводили к противоречиям — временной порядок событий, связанных сверхсветовым сигналом, зависит от того, как на эти события посмотреть. Например, если наблюдатель, стоящий рядом с охотником, фиксирует сначала выстрел и затем его результат — падающую со столба ворону, то пассажиры проезжающего мимо автобуса увидят все в обратном порядке — сначала гибель вороны и только потом услышат выстрел. Сверхсветовой пулей можно выстрелить в прошлое и убить самого себя еще в колыбели… Все это убеждает нас в невозможности передавать энергию со сверхсветовой скоростью. Тем более удивительны результаты опытов, выполненных водной американской и трех европейских лабораториях.

Электромагнитные сигналы передавались двумя путями — один сигнал (контрольный) непосредственно от источника к детектору, а на пути второго устанавливался поглотитель. Длина путей была в точности одинаковой. Оказалось, что часть сигнала, которая смогла пробиться сквозь поглотитель, всякий раз приходит к детектору с опережением. Ее скорость внутри поглотителя значительно превосходила световую. В экспериментах немецких физиков различие достигало почти полтора миллиона километров в секунду — скорость сигнала была в 4,7 раз больше скорости света в вакууме!

В чем тут дело, остается неясным. Споры вокруг «сверхбыстрого света» продолжаются уже несколько лет.

А недавно был обнаружен «сверхмедленный свет». О том, что в веществе свет движется медленнее, чем в пустоте, написано в любом учебнике физики. Многократно перерассеиваясь на атомах, он замедляется! Чем больше коэффициент преломления, тем замедление заметнее. В некоторых веществах скорость света уменьшается в несколько раз.

А можно ли замедлить свет до скорости пешехода? Казалось бы — нет, поскольку с увеличением рассеяния резко возрастает поглощение света и вещество с большим показателем преломления становится непрозрачным И, тем не менее, недавно группе американских физиков удалось замедлить свет до 17 метров в секунду, то есть до скорости велосипедиста, и есть возможность затормозить бег световых импульсов еще в несколько раз.

Природа оказалась неисчерпаемой не только вширь, но и вглубь, и за последним измеренным знаком нас ждет еще много удивительного…

Вещество — из света