Юный техник, 2001 № 01

Изобретателей велосипеда не убавляется. Очередная новинка — велосипед деревянный. Полностью!

Из Москвы в Петербург уже курсирует скоростной поезд, сокративший время пребывания в пути с семи часов с минутами до четырех с половиной. И если сложить время, что требуется на путешествие к аэродрому, а оттуда обратно в город, то время и впрямь самолетное.

Скорость звука достигнута на земле уже в 1997 году. А как это выглядело со стороны — смотрите! А на снимке вверху — сама машина-рекордсмен.

Крыло дельтаплана можно приспособить даже к катамарану.

Действительно, некоторое время назад многие СМИ обошли сообщения о сенсационных экспериментах в институте NEC в Принстоне. Всех, пожалуй, переплюнуло Интернет-издание «Газета. ру», поместив на своих веб-страницах статью под названием «Эйнштейн переворачивается в гробу быстрее скорости света». В ней, в частности, сообщалось, что проведенными опытами разрушена теория относительности и человечество стоит на пороге создания машины времени и нуль-телепортации.

На самом деле американские физики поставили действительно красивый эксперимент, грамотно использовав свойства специально организованной оптической среды с весьма необычным коэффициентом преломления света. Среда эта, содержавшая атомы цезия, охлажденные почти до абсолютного нуля, позволила зафиксировать на выходе из установки появление импульса света еще до того, как он в нее попал. Получилось, что скорость распространения этого светового импульса (групповая скорость) оказалась выше скорости распространения света в вакууме — теоретически возможного предела.

Однако, разобравшись в сути этого «чуда», и наши, и зарубежные исследователи пришли к заключению, что основы современной физики все же остались непоколебимы — принцип относительности не опровергнут. Ученым из Принстона удалось лишь доказать, что распространением света можно манипулировать столь изощренными способами, что поразился бы сам Эйнштейн.

Вся хитрость состоит в том, что световой импульс в данном случае представляет собой суммарный ансамбль волн различной частоты. Поэтому следует различать разовую скорость отдельной волны-компоненты и так называемую групповую скорость импульса в целом. Когда такой «ансамбль» попадает в среду, где волны разной частоты преломляются неодинаково, с ним могут происходить интересные превращения. В частности, манипулируя отдельными компонентами светового импульса, его световую скорость можно замедлять. Именно такой эксперимент провели в 1999 году гарвардские физики, доведя скорость света всего лишь до 17 м/с. При желании можно и увеличить скорость светового импульса до, казалось бы, сверхсветовых величин (хотя на самом деле скорость каждой из компонент светового пучка не превышает «законные» 300 тыс. км/с).

Не погружаясь в дебри происходящих при этом процессов — для их понимания необходимы познания в специальных областях физики и математики, — отметим лишь результат.

Оказывается, при некоторых маневрах можно не только сохранить форму исходного импульса света, но и сместить его пик по времени таким образом, что, как говорят сами экспериментаторы, «казалось. пик импульса покидает оптическую ячейку до того, как в нее вошел». На самом же деле, полагает руководитель работ Л.Ванг, это лишь разновидность логической ошибки. Полученная в эксперименте групповая скорость светового потока была отрицательна, то есть имела противоположное направление!

Отсюда и ощущение, что импульс покинул камеру за одну 62-миллиардную долю секунды до входа в нее.

Далее, хотя проведенные эксперименты по «ускорению» светового импульса действительно весьма интересны, они не имеют отношения к теории относительности и не позволяют создать, скажем, сверхскоростные компьютеры, способные передавать и преобразовывать потоки информации со «сверхсветовыми» скоростями. Единственный вывод, который пока сделали физики — проведенные эксперименты могут стимулировать дискуссию о том, как правильно регистрировать появление световых сигналов на входе из оптической ячейки.

Более того, как пояснил собравшимся на семинаре ведущий научный сотрудник ФИАНа профессор В.Быков, теория относительности запрещает не все сверхсветовые движения, а лишь те, в которых проявляются причинно-следственные связи. Например, если положение и скорость того или иного тела являются причиной его появления в другой точке. Такие движения тел, согласно теории относительности, невозможны со сверхсветовой скоростью. А к ним, кстати, относятся все процессы, связанные с переносом информации и энергии.

Но имеются и движения другого рода. Скажем, если вы пускаете с помощью зеркала солнечный «зайчик» по стене соседнего дома, то теория относительности не запрещает вам перемещать этот зайчик со сверхсветовой скоростью. Все, как говорится, в ваших руках. Другое дело, сможете ли вы физически перемещать зеркало так, чтобы зайчик метался по стене «как угорелый», перепрыгивая даже световой барьер!

Ну а если говорить серьезно, то проявления подобных «Зайчиковых» эффектов имеют место как в природе, так и в экспериментах физиков. Теория их изложена в работах В.Гинзбурга, Б.Болотовского и других ученых. Особенно ярко подобные эффекты проявляются в активных средах, где происходит усиление тех или иных свойств светового луча. В частности, подобные эффекты наблюдались еще несколько лет назад в экспериментах, проведенных сотрудниками ФИАНа и ИОФАНа.

Эксперименты принстонских исследователей, очевидно, из того же ряда.

Эксперименты со светом сулят еще много интересного.

Законы преломления в волокне отличаются от тех, что имеют место в воздухе или вакууме.

Олег СЛАВИН

Художник Ю. САРАФАНОВ