През 1907 г. Алберт Айнщайн представи мисловен експеримент, който – в типичния за Айнщайн стил – продължава да предизвиква вълнение и повече от век по-късно. В него той предложи технология, наречена „тахионен антителефон“, която би могла да изпраща съобщения с скорост, по-голяма от тази на светлината, в миналото.

Ако тази технология наистина работеше, тя би породила някои невероятни парадокси, като дори би направила възможно пренаписването на вашите минали действия. Но има един проблем: все още търсим тахионите – хипотетичните частици, по-бързи от светлината, които биха били в основата на тахионния антителефон. Въпреки това, това не означава, че трябва да се откажем от мечтите си за пътуване във времето; мисловният експеримент все още ни помага да разберем границите на физиката – и би могъл да пренапише това, което знаем за начина, по който функционира Вселената.

В теорията на специалната относителност Айнщайн показа, че електрони и други частици, които в началото се движат по-бавно от скоростта на светлината, никога не могат да бъдат ускорени до скорост, по-голяма от тази на светлината, обяснява д-р Робърт Ерлих, почетен професор по физика в университета „Джордж Мейсън“, който изследва тахионите.

„Причината е, че ускорението би изисквало безкрайно количество енергия“, казва Ерлих. „Но Айнщайн изрично не изключи съществуването на частици, които винаги се движат по-бързо от светлината. Това е уловката.“

Има една фундаментална частица, чиято маса е трудно да се определи и която, в зависимост от тази маса, би могла да се движи по-бързо от светлината, добавя Ерлих. Тя се нарича неутрино и е неутрално заредена частица, произвеждана от звездите. През 2011 г. резултатът от един широко оспорен експеримент за кратко накара някои членове на физическата общност да повярват, че са наблюдавали частици, движещи се по-бързо от светлината, въпреки че оттогава насам тези открития бяха широко оспорени. Но може да има и друг път към откриването на такива частици.

Ерлих е автор на статия, в която използва близка супернова, избухнала през 1987 г., наречена SN 1987, за да определи по-точно масите на неутрино, наблюдавани по време на събитието. В момента той подава статията за рецензиране. Изследването е част от по-широка поредица от работи на Ерлих, посветени на „свръхсветлинните“ или по-бързи от светлината неутрино, които все още са теоретични, но представляват научен интерес за него.

„Ако една супернова излъчи своите неутрино в много, много кратък импулс, тогава промяната във времето на пристигане на различните неутрино ни дава информация за масата на неутриното“, казва Ерлих. Преди четиридесет години три детектора наблюдаваха неутрино, идващи от суперновата в секундите след експлозията, но четвърти, по-малък детектор, улови кратък импулс от пет неутрино около пет часа по-рано.

Забележително е, че този четвърти детектор беше разположен под Мон Блан в Алпите, което, според Ерлих, го е направило по-добре защитен от фоновото лъчение (или смущения) в сравнение с останалите три използвани детектора. Въпреки това Ерлих предупреждава, че повечето физици не вярват, че неутрината се излъчват в кратък период от време, дори когато става дума за СН 1987. Той също така признава, че повечето други физици смятат, че откритието при Мон Блан не е свързано с това събитие. Ако се установи, че неутрината са свързани със суперновата, това би помогнало да се определи масата ѝ — но има и други обяснения за неутрината, като например суперновата да е „избухнала“ (излъчила) два пъти, признава той.

SN 1987 е избухнала само на около 168 000 светлинни години от Земята. Това е далеч за нас, но в космически мащаби е близо: тя се е случила в една от най-близките до нашата галактики, наречена Големият Магеланов Облак. Ерлих казва, че идеалният вариант би бил да се случи друга супернова наблизо, за да се потвърдят резултатите. Но има един проблем: подобни експлозии в близост до нас се случват средно само два пъти на век. Като алтернатива, той казва, че е възможно физиците да измерят масата на неутрино на Земята„

Тахионите са достатъчно сложна тема сами по себе си, но и представата за устройство, което може да комуникира с миналото, също е трудна. Въпреки това, това е тема, тясно свързана с изследванията на д-р Барак Шошани, доцент по физика в канадския университет „Брок“. От 2019 г. насам той посвещава голяма част от работата си на пътуването във времето и на движението с скорост, по-голяма от тази на светлината. Шошани проявява особен интерес към понятието за причинно-следствена връзка – например какво би се случило, ако теоретично можехме да изпратим съобщение назад във времето.

Шошани обяснява, че по-голямата част от рецензираните му научни трудове в тази област представляват поредица от мисловни експерименти, целящи да тестват границите на физиката. „Никой от тях не разглежда нещо, което може да съществува в нашата вселена въз основа на познатата към момента физика“, казва той. „Идеята обаче е, че чрез изследването на тези модели можем да научим повече за ограниченията на настоящите теории и да разберем по-добре времето и причинно-следствената връзка, дори ако самите модели са нереалистични.“

В ежедневието причинно-следствената връзка функционира по следния начин: едно събитие поражда следствие — например, когато съборим чаша от масата и видим как тя пада и след това се разбива на земята. Но — както показват всички най-добри филми за пътуване във времето — нарушаването на нашата линейна времева линия напълно обърква причинно-следствената връзка.

Често цитиран пример за проблеми с причинно-следствената връзка е, теоретично, използването на пътуване във времето, за да може човек да се върне в миналото и да убие собствените си родители или баба и дядо, като по този начин направи невъзможно самото раждане на убиеца. Тази ситуация е известна като парадокс — проблем, при който две неща, които не могат да бъдат верни едновременно (съществуването или несъществуването на убиеца), всъщност съществуват едновременно.

Къде тогава „тахионният антителефон“ става парадоксален? Това е устройство, което изглежда нарушава законите на физиката, тъй като комуникацията не може да се движи по-бързо от светлината, ако се спазват правилата на специалната теория на относителността на Айнщайн, които обясняват как се управляват пространството и времето и как те се отнасят едно към друго. В поредица от лекции, публикувани в SciPost Physics Lectures Notes през 2019 г., Шошани проучи какво би се случило, ако се опитате да изпратите съобщение в миналото, използвайки подобно устройство.

„Казано по-просто, да приемем, че имате възможност да изпратите съобщение от 2027 г. към 2026 г.“, казва Шошани. „Решавате да проведете следния експеримент: ако получите съобщение през 2026 г., няма да изпратите такова през 2027 г., а ако не получите съобщение през 2026 г., ще изпратите такова през 2027 г. Тъй като съобщението, което изпращате през 2027 г., е същото, което получавате през 2026 г., това очевидно е парадокс; съобщението се изпраща, ако и само ако не бъде изпратено.“

Макар че възможността да се осъществи връзка с миналото звучи като нещо, което би трябвало да има практическо приложение, тъй като частиците, на които се основава този феномен – тахионите – не са доказани, към момента това няма никакво влияние върху нашия живот, казва Шошани. Например, няма предвидим начин да се създадат подобрени комуникационни устройства, използващи все още несъществуващите тахиони.

„Ще са необходими изключително високи стандарти за доказателство, за да се приемат тахионите като реални частици“, добавя Шошани. „Тези частици са забранени от квантовата теория на полето, която е една от фундаменталните теории на съвременната физика и която е проверена експериментално с изключително висока прецизност“, казва той. „Тахионите никога не са били наблюдавани в нито един експеримент. Ако наистина съществуват, тогава ще трябва да пренапишем – или поне значително да модифицираме – нашите настоящи физични теории, но няма причина да предполагаме, че съществуват.“

Засега изглежда, че тахионите и тахионните антителефони са просто мисловни експерименти, но учените продължават да ги изучават, за да проучат границите на физиката. Макар че е малко вероятно някога да използвате такова устройство, за да общувате с миналото, все пак е забавно да си представите как бихте могли да преодолеете границите на времето. Стига, разбира се, да не се изтриете случайно от времевата линия.

Снимка: Unsplash

Виж още: Фирма, която търси потънали кораби с ИИ, плаща до 500 000 долара годишно за съвременен пират