Время может иметь три измерения. Но тогда пространство будет не трёхмерным, а одномерным. Такой взгляд на устройство космоса способен объяснить странности квантовой механики, например нахождение частицы в двух местах одновременно. Он также даёт основания для гипотетических частиц, движущихся быстрее света.
Если бы вы смогли путешествовать быстрее света, то картина Вселенной выглядела бы совершенно иначе. Этот ответ может неожиданно пролить свет на тайны квантовой механики.
Законы Вселенной и теория относительности
Наша Вселенная подчиняется определённым законам, которые пришли из разных областей физики. Однако иногда эти правила противоречат друг другу или плохо согласуются. А в других случаях они и вовсе кажутся появившимися «из ниоткуда», без ясного объяснения.
Одним из таких наборов правил является специальная теория относительности Альберта Эйнштейна. Она утверждает, что время и пространство связаны в единую четырёхмерную ткань — пространство-время. В ней три измерения принадлежат пространству, а одно — времени. Время занимает особое положение: мы можем двигаться только в сторону будущего. В пространстве же у нас есть свобода перемещения в любом направлении. Кроме того, специальная теория относительности накладывает ограничение — движение в пространстве-времени не может превышать скорость света, равную примерно 380 тысячам километров в секунду.
Квантовая механика и её странности
Квантовая механика, напротив, описывает поведение субатомных систем, то есть частиц меньше атома. И её правила кажутся крайне странными. Например, частица может существовать сразу в нескольких местах. При этом мы никогда точно не знаем, где она окажется. Чтобы объяснить такие явления, пришлось ввести особое понятие — корпускулярно-волновой дуализм. Согласно этой идее, частицы — это не просто точки. Скорее, это волны вероятности, которые распространяются в пространстве. В тех местах, где волна достигает максимума, мы имеем большую вероятность обнаружить частицу. А там, где волна минимальна, шансы увидеть её почти равны нулю.
Эти законы допускают и ещё более необычное поведение. Так, квантовая запутанность позволяет одной частице мгновенно влиять на другую, что явно нарушает ограничение скорости света из теории относительности.
Что если двигаться быстрее света?
Чтобы разобраться в этих противоречиях, исследователи из Варшавского и Оксфордского университетов предложили задать иной вопрос. Каким был бы мир, если бы можно было двигаться быстрее света? С точки зрения специальной теории относительности это невозможно. Нельзя разогнаться от меньшей скорости до скорости света, а затем и превысить её. Но те же законы допускают обратный вариант. Объекты могут изначально существовать быстрее света, и тогда они уже никогда не смогут замедлиться ниже этого предела.
По мнению учёных, для таких «сверхсветовых» наблюдателей связь между временем и пространством меняется местами. Вместо трёх пространственных измерений и одного временного они видят три измерения времени и всего одно измерение пространства. Это означает, что частицы движутся сразу по нескольким траекториям. Иными словами, они устремляются одновременно в несколько будущих.
С нашей привычной «медленной» точки зрения такие объекты уже не выглядят как частицы. Они скорее ведут себя как волны. Подумайте об этом. Если бросить мяч, он полетит по одной траектории. Но если этот мяч упадёт в пруд, то волны на воде пойдут во все стороны сразу.
Последствия и гипотеза тахионов
Учёные полагают, что такой сдвиг в восприятии может объяснить загадки квантовой механики. Запутанность, случайные вероятности, волновая природа частиц и другие странные эффекты могут оказаться естественным следствием сверхсветовой перспективы. Вместо того чтобы появляться «из ниоткуда», как это принято в квантовой теории, эти явления наконец получают возможное основание.
Более того, в таком подходе само понятие частицы теряет смысл. Можно говорить только о полях — волнах, которые пронизывают всё пространство и время. Учёные отмечают, что многие физические теории, особенно касающиеся процессов в самой ранней Вселенной, уже используют поля с характеристиками, выходящими за пределы скорости света.
Однако вопрос о том, могут ли отдельные частицы — гипотетические тахионы — действительно двигаться быстрее света, остаётся открытым. Их существование поставило бы под угрозу фундаментальные понятия: причинность и привычное движение времени от прошлого к будущему. Но квантовая механика уже нарушает эти привычные рамки. Поэтому вполне возможно, что Вселенная действительно работает по этим непривычным и нелогичным для нас правилам. Нам лишь остаётся найти связь и понять её.
