В отдаленном уголке теоретической физики уже несколько десятилетий существует еретическая идея: существование частиц, способных нарушать священный закон причинности и движущихся быстрее света. Являются ли тахионы, сущности никогда не наблюдались, но не были полностью заброшены, что теперь является новым исследованием (Я связываю это здесь) насильно возвращает его в центр внимания.
По мнению исследователей, Вселенная, в которой доминируют тахионы, может удивительным образом объяснить самые большие загадки космологии, от материи до темной энергии. Смелая гипотеза, которую еще предстоит проверить, но которая может открыть радикально новые взгляды на природу космоса. Научная фантастика или физика будущего?
Тахионы, «еретические» частицы
Тахионы — это гипотетические частицы, которые всегда движутся быстрее света, бросая вызов одному из столпов современной физики: теории относительности Эйнштейна. Вы знаете, что он говорит, да? Ничто не может превысить скорость света в вакууме, которая составляет примерно 300.000 XNUMX км в секунду. Это было бы нарушением il принцип причинностиили правило, согласно которому каждое следствие должно следовать за своей причиной.
Тем не менее, тахионы являются математически обоснованным решением уравнений относительности, даже если их существование предполагает парадоксы. По этой причине большинство физиков считают тахионы простой теоретической диковинкой, интеллектуальным упражнением, не имеющим реальности.
«Тахионная» модель Вселенной?
Исследование в препринте (поэтому еще не подвергнутое рецензированию) проливает новый свет на тахионы, помещенные в космологическую модель, в которой они составляют примерно 85% массы Вселенной, а не темной материи.
По расчетам исследователей, расширяющаяся Вселенная, наполненная тахионами, может сначала замедлить свое расширение, а затем снова ускориться. Поведение удивительно согласуется с наблюдениями за нашей Вселенной, которая, как мы знаем, в настоящее время находится в фазе ускоренного расширения, вызванного явлением известная как темная энергия.
Другими словами, «тахионная» модель потенциально могла бы объяснить и темную материю, и темную энергию, две величайшие загадки современной космологии, одним смелым махом полотенца. Гипотеза революционная, точнее, еретическая.
Да, а как насчет доказательств?
На этот раз я ожидаю комментаторов, которые действительно не любят теоретическую физику. И я делаю это, чтобы подтвердить очевидное: теория, какой бы увлекательной она ни была, действительна только в том случае, если она выдерживает сравнение с экспериментальными данными. Чтобы проверить свою идею, физики применили ее к наблюдениям сверхновых типа Ia, звездных взрывов, которые позволяют им реконструировать взаимосвязь между расстоянием и расширением Вселенной. Именно изучая эти сверхновые, в 90-е годы астрономы открыли ускоренное расширение космоса.
Что ж, тахионная модель оказалась столь же эффективной, как и стандартная (которая включает темную материю и темную энергию) в объяснении данных о сверхновых. Удивительный результат, учитывая неортодоксальную природу гипотезы.
Но это только начало. Сегодня у нас есть доступ к множеству данных о крупномасштабной Вселенной: от космического фонового излучения (эха Большого взрыва) до распределения галактик. Следующим шагом будет сравнение тахионной модели с этими все более точными и подробными наблюдениями. Выдержит ли он? Я сомневаюсь в этом, но дело не в этом.
Тахионы, красивая и добрая провокация
Модель тахионов вряд ли выдержит эти более строгие испытания, учитывая неправдоподобность самих тахионов. Но движение в новых направлениях, даже неортодоксальных, имеет фундаментальное значение в космологии: никогда не знаешь, когда может наступить поворотный момент. Космологи пытались понять темную материю в течение 50 лет и изучали темную энергию в течение 25 лет, но без убедительных результатов. Решения этих загадок, скорее всего, придут с неожиданных сторон.
В этом смысле тахионная модель является плодотворной провокацией, которая заставляет нас подвергнуть сомнению некоторые из наших наиболее глубоко укоренившихся фактов, таких как непреодолимый предел скорости света и принцип причинности. Даже если это окажется неправильным, это подтолкнет нас на неизведанные территории теоретической физики, где могут находиться ответы, которые мы ищем.
ТВ, улыбки и тахионы
История науки усеяна «еретическими» идеями, проложившими путь концептуальным революциям. Хотим ли мы поговорить о самой теории относительности, которая в прошлом веке казалась причудливой математической фантазией и вместо этого переопределила наше представление о пространстве, времени и гравитации?
Тахионы, которые сейчас находятся на периферии теоретической физики, однажды могут оказаться ключом к новому, более глубокому пониманию Вселенной. Или, возможно, они навсегда останутся увлекательным предположением, мысленным экспериментом, который напоминает нам, насколько более странной и удивительной может быть реальность, чем мы смеем себе представить.
В любом случае смелость бросать вызов догмам и исследовать невозможное остается двигателем научных открытий. Потому что, только ставя под сомнение нашу уверенность, мы можем надеяться открыть новые окна в космос. За одним из этих окон находится вселенная, скорость которой превышает скорость света, где прошлое и будущее размыты, а законы физики, какими мы их знаем, больше не действуют.
