Нелокальность - [35]

Локальность спасает физику от сумасшествия

Эйнштейн разрабатывал теорию относительности, размышляя о том, что именно означает локальность для наших измерений времени и длины. Эта теория содержит положения, которые укрепляют позиции локальности. Прежде всего, она подразумевает, что ничто не может двигаться быстрее, чем свет. Технически теория не запрещает движение со скоростью выше скорости света как таковое. Она только говорит, что свет перемещается с одной и той же скоростью для всех наблюдателей. Однако в большинстве случаев это требование преобразуется в глобальное ограничение скорости. Если бы вы могли догнать свет, то, как размышлял Эйнштейн еще подростком, вам бы показалось, что свет остановился — он бы перестал двигаться относительно вас с той же скоростью, что и относительно всех остальных. Независимо от того, как быстро вы движетесь, как стараетесь, вам его не догнать. Это так же бесполезно, как искать, где кончается радуга.

На практике, если вы пытаетесь разогнать какой-нибудь объект до скорости света, некий надзиратель будто жмет на тормоза, так что приходится прикладывать все больше усилий за каждую прибавку к скорости. Именно поэтому современные ускорители частиц должны быть такими гигантскими. Крошечная разница между 99,9999% скорости света (скорость частиц в старом ускорителе «Тэватрон» в Fermilab[13]) и 99,999999% (скорость частиц в Большом адронном коллайдере) превращается в десятикратную разницу в энергии. Для того чтобы достичь скорости света, потребовалось бы бесконечное количество энергии.

•

Глобальный предел скорости исключает бесконечно быстрые нелокальные силы, которые постулировал Ньютон. Больше того, как просвещенный родитель, который не просто придумывает домашние правила, но и обстоятельно объясняет их смысл, теория относительности не просто запрещает движение со сверхсветовой скоростью, но и четко разъясняет, почему это было бы так проблематично.

Прежде всего превышение предела скорости привело бы к нарушению причинно-следственных связей. У разных людей были бы разногласия не только по поводу того, что такое «сейчас», но и по поводу того, что такое «раньше» и «позже». Чтобы понять почему, вернемся в режим операционального мышления Эйнштейна и спросим себя: «Каким образом я узнаю́, в каком порядке происходят события?» Нам необходимо наблюдать эти события, используя свет или какой-то другой «зонд», которому требуется время для прохождения через пространство. Если события происходят настолько быстро друг за другом, что свет не может дойти до нас за промежуток времени между ними, то наблюдения за этими событиями могут противоречить друг другу и у людей возникнут разногласия не только в том, как быстро происходили события, но и в том, что, в сущности, произошло.

Например, вернемся к сценарию с поездом и на этот раз предположим, что мы бросаем мяч со скоростью выше скорости света в сторону поезда, который удаляется от нас. Мяч догоняет поезд, пробивает дыру в последнем вагоне, летит через весь поезд и вылетает из его передней части. По крайней мере, так будет казаться вам. Пассажир в поезде, возможно, увидит что-то иное. Свету требуется время, чтобы достичь глаз пассажира от места резкого вторжения мяча и от места его вылета, а тем временем поезд продолжает двигаться вперед, так что свет, идущий от последнего вагона поезда, должен преодолеть бо́льшую дистанцию, чем свет от передней части поезда. Следовательно, пассажир мог увидеть, как мяч пробивает стенку первого вагона прежде, чем он пробьет стенку заднего. Фактически, вся последовательность событий была бы инвертирована: мяч летит назад, из последнего вагона поезда прямо к вам в руки, готовые его поймать. Даже если пассажир осознает, что не все то правда, что кажется ею, и учитывает, что свету нужно время для распространения, он думает, что события происходят в обратном порядке. И так как точка зрения пассажира абсолютно равнозначна вашей собственной, вы оба правы. Когда объекты перемещаются быстрее света, порядок событий объективно неоднозначен.

Такое обращение причин и следствий — это не просто взрыв мозга, но и разрушение теории. Это все равно что перемещение назад во времени. Передавая сигналы через наблюдателей, которые перемещаются быстрее света или взаимодействуют нелокально, вы могли бы отправить сообщение в свое собственное прошлое. Эйнштейн осознал это еще в 1907 г. «Используя сверхсветовые скорости,мы могли бы телеграфировать в прошлое», — заметил он на одной конференции. Эта перспектива казалась ему веселой, но писателям-фантастам было виднее. Они уже строили сюжеты на основе того ящика Пандоры, который открывают путешествия во времени. Пожалуй, самый первый пример, написанный в 1881 г. американским писателем Эдвардом Пейджем Митчеллом, рассказывает историю путешественника во времени, спасающего осажденный в XVI в. голландский город Лейден, используя свои исторические знания о том, что произошло, таким образом создавая причинно-следственную петлю: путешественник становился ответственным за каждое событие, которое он помнит. Более поздние сюжеты обыгрывали возвращение в прошлое и предотвращение своего собственного рождения путем убийства дедушки или другого предка. Ну а в реальной жизни физики и философы стали считать путешествия во времени совершенно невозможными. Если законы физики не делают ничего другого, они должны по крайней мере предотвращать логические противоречия. Непреодолимый предел скорости делает именно это.