Скоростите които се научаваме да използваме всеки ден са направо шашардисващи. Преди някакви 300 години те са били невъзможни дори за умовете на най-големите мечтатели. Така нашият астронавт от високоскоростното бъдеще наистина ще наблюдава как вселената се променя. Затворен в пашкула на космическия си кораб, лицето му ще си остава същото когато се оглежда в огледалото, но нито мястото, нито изгледът, времето, дължината или цвета на вселената ще отговарят на онова, което виждат останалите на Земята.
Пътуването с близка до светлинната скорост ще позволи на бъдещите пътешественици да отидат до която и да е точка почти без да остареят. И без да се нарушават каквито и да било закони на физиката. Така че не е нужно да се телепортираме, да надвишаваме скоростта на светлината или да вършим нещо друго, което науката е забранила. Можем да се подчиняваме на правилата и въпреки това да пътуваме къде ли не, дори до други галактики.
Единственият недостатък на далечните пътувания с високи скорости – Земята ще бъде с ери по-стара, когато се върнем. Потомците ни ще са еволюирали.Те вече няма да бъдат хора. Вицовете ни няма да ги разсмиват. Ще искаме да им разкажем на всички за Андромеда, но за тях думите ни ще звучат като маймунски звуци. Новите обитатели на Земята накрая може би просто ще свият рамене и ще ни изядат.
Лош ден по сегашните ни стандарти. И все пак бихте ли се съгласили да се качите в Светлинната совалка, дори само за да видите с очите си как на Земята са минали цели епохи?
Не се заблуждавайте по увода обаче. Следва квантова механика на светлината и макар да окастря поста си от формули и трудно изговарящи се имена на опитни постановки и теории, уверявам ви, че следват неща, които ще са интересни на ограничен брой хора.
Нека разгледаме обаче въпросът какво всъщност е светлината.
В Стандартния Модел, По Който Действат Нещата, фундаменталната единица на светлината е фотонът (картинката горе) – носеща сила частица, видим сигнал, че електромагнетизмът си върши работата. Фотоните се създават, когато един електрон прескочи от по-висока към по-ниска орбита около ядрото на атома, при което изпускат енергия; фотоните изчезват, когато срещнат и възбудят някой друг електрон. При срещата с друго тяло фотонът действа като лишен от маса куршум, който не тежи и чиято енергия зависи от цвета му.
Докато фотоните се движат към своето местоназначение, те могат да се визуализират най-добре като вълни от енергия, като магнитни полета, чието трептене е под прав ъгъл спрямо електрическите. Всяко поле създава следващото и комбинираната електромагнитна вълна се движи по тях с прочутата си скорост.
Още ли е така? През последните години различни учени дадоха повод за бомбастични заглавия (“Замразена светлина!”), след като успяха да намалят скоростта на светлината. Голямо постижение! Винаги сме знаели, че забавянето на светлината е възможно. Тя автоматично забавя движението си, когато преминава през прозрачна среда. Някои частици са в състояние да се движат дори по-бързо от светлината в един или друг материал. Възбудените от мощни магнитни полета електрони в близост до някои масивни звезди (или пулсари), (синхротронния процес) могат да се понесат през газовата мъглявина, по-бързо отколкото я преминава светлината. Когато се случи подобно нещо и частиците преодолеят “светлинната бариера”, се наблюдава прекрасна синя вълна (тюркоазена някъде), наречена лъчение на Черенков (или Забранено лъчение).
При определени условия, например при материали с изключително висока оптическа плътност като кондензатите Бозе – Айнщайн, скоростта на светлината може да бъде забавена почти до спиране.
“Замразената светлина” представлява всъщност процеса на “вграждане” на характеристиките на фотона (като например дължината на вълната му) върху материала – характеристики, които могат да се освободят по-късно при подходящо стимулиране. Но оригиналният фотон не увисва в пространството като герой от рисувано филмче, останал във въздуха зад ръба на пропастта, след като е разбрал, че е прекалил с тичането. Скоростта им е намалена до 60 км/ч – недостатъчно, за да останеш в скоростното платно. Като се изключат подобни състояния, към господстващото положение на светлината във вакуум никога не е било отправяно сериозно предизвикателство.
И тук идва ред на откаченото.
То започва в странния свят на квантовата механика – царство, в сравнение с което пътешествията на Алиса приличат на безобидна разходка в парка. Квантовата теория е умопомрачителна къщичка на шантавостта, в която малки частици могат едновременно да съществуват и да не съществуват, да се появяват в реалния свят само когато някой погледне към тях. Дръжте се – става още по-откачено.
Мнозина учени приемат “многословното” обяснение на квантовите феномени. Те смятат, че съществува отделна вселена за всяка възможност. Идеята е, че ако мерите електрон, трябва да го принудите да направи избор – например в какво състояние да е, къде съществува или как се движи. Всъщност това не е правилно – не електронът е направил избор, а вие изведнъж сте влезли във вселената, където той съществува в онова състояние, в което го наблюдавате. Вашето друго “аз” съществува в отделна вселена, в която наблюдавате електрона в различно състояние на различно място. (И може би в онази алтернативна вселена сте се оженили за любимата си знаменитост или за футболния защитник.) Обезкуражените от толкова много реалности терористи са създали също толкова отвлечени алтернативи на обяснението им, но нито една от тях не е станала общоприета.
През 1935 г. Трима физици - Алберт Айнщайн, Борис Подолски и Нейтън Роузен – написали прочулата се статия по един аспект от квантовата теория, който е шантав дори според квантовите стандарти. Разглеждайки предвиждането, че създадените заедно (“свързани”) и впоследствие разделени частици могат по някакъв начин да знаят какво правят останалите, тримата авторитети възразяват, че подобно свързано поведение трябва да се дължи на “локални” ефекти, вместо на някакво “призрачно действие от разстояние”. Статията била толкова добре приета, че синхронизираните квантови минали състояния започнали да се наричат АПР-корелации.
Това е един от документираните случаи, в които Айнщайн е допуснал грешка. През 1981 г. Други трима, но вече френски учени извършили поразителни демонстрации на тези корелации, довели до нова вълна от реинтерпретиране на квантовата механика. Треската стигна връхната си точка през 1997 г., когато един професор по физика от университета в Женева създаде двойка свързани фотони и ги пусна да преминат поотделно по дълги оптични нишки. Когато един от тях попадне върху огледалата на устройството и е принуден да направи случаен избор в каква посока да продължи, неговият двойник на 11 километра от него винаги действал в унисон и вземал същото решение.
В случая ключовата фраза в “в унисон”. Реакцията на близнака е била най-малко 10 000 пъти по-бърза (тестовата граница на експеримента), отколкото е необходимо да измине светлината за тези 11 километра. Как тогава единият близнак “знае” какво прави другият? Поведението на двойката по подразбиране трябвало да бъде едновременно. И наистина, квантовата теория предсказва, че свързаната частица “знае” какво прави нейният двойник и моментално действа според това “знание”, дори ако двете частици се намират в различни галактики, разделени на милиарди светлинни години помежду си.
Странно? Изключително важно? Да, и ще повече. Последствията са с такова огромно значение, че накараха някои физици да започнат трескаво търсене на спасителни изходи. През 2001г. Изследователят от NIST Дейвид Уайнлънд обяви елиминирането на една от основните критики към френския и швейцарския експеримент – че и двата са се провалили, тъй като не успели да регистрират достатъчен брой събития, което подвело експериментаторите да виждат само онези двойки, които действали в унисон. Няма място за никакви спорове. Фантастичното поведение е факт. Реалност. Но как е възможно едно материално тяло моментално да диктува на друго как трябва да действа или съществува, когато са разделени на големи или дори невъобразими разстояния? Този въпрос е затворена кутия без ключ. Малцина физици смятат, че за всичко е виновно някакво досега неизвестно взаимодействие, сила или измерение.
Това е положението. Очевидно частици и фотони (материя и енергия) предават информация през цялата вселена. Моментално. Скоростта на светлината вече не е граница. Физиците казват, че това не нарушава принципите на относителността – не можем да изпращаме информация по-бързо от светлината, тъй като пращането й се управлява от случайността и е неконтролируемо: как ще изпратите данни ако медията (независимо дали става дума за светлина или звук) “действа както си знае” и не е под ваше влияние? Тук обаче се движим по тънката граница на проблема какво точно е информация. Нещо се предава мигновено и последствията от този факт ще резонират в науката и философията през идните десетилетия.
Ами това е.
Благодаря за вниманието.
