Д-р Ал-оВ
И ещё раз о «СТО»
Группа исследователей, работающих с детектором OPERA (Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus), обнаружила, что мюонные нейтрино способны двигаться быстрее скорости света (препринт статьи доступен на сайте arXiv.org). Свои результаты исследователи доложили 23 сентября 2011 года, в CERN. Физики подчёркивают, что устройство их эксперимента крайне простое, поэтому есть вероятность, что полученные ими результаты верны. Детектор OPERA находится на глубине 1400 метров под итальянскими Альпами в подземной лаборатории Гран-Сассо (Laboratori Nazionali del Gran Sasso). Сюда прилетают пучки тау-нейтрино, создаваемые протонным суперсинхротроном (SPS) в ЦЕРНе, расположенном в 732 километрах. Этот путь частицы проходят примерно за 3 миллисекунды.

Путь частиц из Женевы в Гран-Сассо (иллюстрация CERN).
Исследователи в течение двух лет проводили эксперименты и заметили, что нейтрино прибывают в детектор раньше расчётного времени – примерно на 60 наносекунд (всего было зафиксировано порядка 16 тысяч таких событий, происходящее можно было считать статистически значимым). Длину пути, который проходят частицы, можно замерить с точностью ±20 сантиметров, а со временем движения ошибка не превышает ±10 наносекунд.
Полученный результат шокировал исследователей. «Поначалу мы пытались найти объяснение увиденному. Затем начали искать тривиальные ошибки, за ними сложные ошибки и, наконец, совсем уж неприличные эффекты. Но ничего обнаружить не удалось», – клянётся профессор Антонио Эредитато (Antonio Ereditato) из университета Берна. «Моя мечта, чтобы другой, независимый эксперимент получил тот же результат. Тогда я смогу вздохнуть с облегчением», – говорит Эредитато. (Только две лаборатории во всём мире способны на это: американская Fermilab и японская T2K. Но первая не обладает оборудованием, чтобы обеспечить необходимую, как у европейцев, точность измерений, а вторая стоит после цунами и землетрясения.)
Это уже далеко не первый эксперимент, противоречащий основе и СТО, и ОТО – постулату о непреодолимости скорости света. Незадолго до этого Гюнтер Нимц (Guenter Nimtz) и Альфонс Штальхофен (Alfons Stahlhofen) из университета Кобленц (University of Koblenz) объявили о том, что им удалось зафиксировать у фотонов скорость, превышающую скорость света. Они пропускали фотоны через две призмы, соединённые друг с другом в виде сэндвича. Когда призмы раздвигали на некоторое расстояние, большинство фотонов отражались от первой призмы и улавливались детектором. Но некоторые из фотонов проходили через пространство, разделяющее призмы («туннель»). При этом они отражались и достигали детектора одновременно с отражёнными от первой призмы фотонами. Так как эти редкие фотоны должны были пройти большее расстояние, чем остальные, учёные считают, что они двигались в «туннеле» со скоростью, превышающей скорость света.
А ещё раньше был эксперимент Лиджнуна Вонга, которому удалось наблюдать «сверхсветовую скорость» лазерного импульса (подробнее). Все эти и многие другие подобные сообщения, как правило, встречаются, что называется «в багинеты», и это легко понять. Точно такая же реакция была и на появление СТО, её маститые физики начала 20-го века встречали точно так же, как их потомки встречают опровержение.
Это не удивительно. Любой исследователь (я, конечно, не имею в виду спекулянтов от науки) сперва убеждается в справедливости своих гипотез сам и только потом начинает убеждать других и поэтому он очень нелегко воспринимает крушение своей точки зрения, требует всё новых и новых доказательств, тем более, если на «старой базе» основано так много, как в случае СТО. Однако, у научных теорий есть только два варианта будущего:
превращение в «очевидность», как, например, периодическая система элементов Менделеева, или радикальное преобразование вплоть до полного забвения, как это произошло с флогистоном. И эта судьба зависит от «фундамента», даже если автор теории о нём не подозревает. Именно так произошло с периодической системой элементов. Для Менделеева это была гениальная догадка, так как он даже не подозревал, что в основе его системы лежит структура атома, зато теперь никому и в голову не придёт усомниться в системе. Поэтому, вместо того, чтобы ломать бумажные копья или не допускать публикаций (что, увы, бывает), лучше лишний раз повторить эксперимент, а в интерпретации попытаться начинать «ab ovo». Применительно к электромагнетизму таким «яйцом», видимо, являются уравнения Максвелла. Поэтому имеет смысл повнимательнее рассмотреть первые же их интерпретации. Не исключено, что именно здесь кроется «развилка», где мог быть выбран другой путь.
Известно, что уравнения Максвелла можно представить не только в «дифференциальной форме» (популярной в среде физиков-теоретиков), но и в «интегральной форме» (популярной у физиков-прикладников). Не менее известно и то, что в электродинамике вообще можно обойтись без уравнений Максвелла и решать все возникающие задачи с помощью фундаментальных законов природы (типа Кулона, Ампера и др.), но самое интересное то, что современные физики-теоретики настолько «увлеклись» формально полевыми подходами, что совсем «забыли» какие цели ставил перед собой Джеймс Максвелл, создавая свои уравнения, которые помимо его воли сегодня приняли «характер гламура».
Дело в том, что единственная цель, которую ставил Максвелл, состояла в описании «электромагнитных колебаний» и не более того. Именно поэтому, сразу же после публикации Максвелла (с его механическими аналогиями со скоростью звука) и возникли разнообразные спекуляции касательно эфира, как «среды», необходимой для распространения электромагнитных волн, что в конечном итоге привело к кризису физики конца 19-го века. «Математическая красота» уравнений Максвелла очаровала сначала Оливера Хевисайда и он всю свою жизнь посвятил «прикладным приложениям» электродинамики и формальным математическим методам, облегчающим получение решений различных задач.
Та же «красота» очаровала и Эйнштейна, который впоследствии «создал» свои «теории относительности», которые, как тогда казалось, позволяли преодолеть кризис в электродинамике. Тот же Эйнштейн подлил масла в огонь старого противостояния между Гюйгенсом и Ньютоном касательно «корпускулярно-волнового дуализма» света, который впоследствии был переоткрыт Луи де Бройлем для материальных микрочастиц. Следует отметить, что сегодня и корпускулярно-волновой дуализм, и концепция «фотона», предложенного Эйнштейном, также подвергаются жёсткой критике как со стороны альтернативщиков, так и со стороны «профессионалов» (число выступающих в явном виде хоть и не велико, но ведь многие им сочуствуют). Таким образом, в основе современного кризиса электродинамики лежит до сих пор нерешённый вопрос о «тождестве» представления электромагнитных волн и их корпускулярных аналогов – фотонов.