Новый взгляд на тахионы: как будущее влияет на настоящее

Тахионы — гипотетические частицы, которые всегда движутся быстрее света. До недавнего времени считалось, что они не вписываются в специальную теорию относительности. Однако, согласно новой статье , опубликованной в журнале Physical Review D, эти сверхсветовые частицы не только не противоречат теории, но и позволяют лучше понять её причинно-следственную структуру.

Профессор Анджей Драган из Варшавского университета и Национального университета Сингапура вместе с коллегами отмечают: "Движение со скоростями, превышающими скорость света, является одной из самых противоречивых тем в физике. Гипотетические частицы, которые могут двигаться с такими скоростями, называемые тахионами, долгое время считались 'исчадиями ада' современной физики."

До недавнего времени было известно по крайней мере три причины, по которым тахионы не могли существовать в рамках квантовой теории. Во-первых, предполагалось, что основное состояние тахионного поля нестабильно, что привело бы к образованию лавин из таких частиц. Во-вторых, изменение инерциального наблюдателя должно было бы привести к изменению числа наблюдаемых частиц, что противоречит основам квантовой механики. В-третьих, энергия сверхсветовых частиц могла принимать отрицательные значения.

Эти трудности имели общую причину. Ученые выяснили, что граничные условия, определяющие ход физических процессов, включают не только начальное, но и конечное состояние системы. Для расчета вероятности квантового процесса с участием тахионов необходимо знать не только его прошлое начальное состояние, но и будущее конечное состояние. Включив этот факт в теорию, все ранее упомянутые сложности исчезли, и теория тахионов стала математически непротиворечивой.

"Идея о том, что будущее может влиять на настоящее, а не только настоящее на будущее, не нова в физике," говорит профессор Драган. "Однако до сих пор этот взгляд считался, в лучшем случае, неортодоксальной интерпретацией некоторых квантовых явлений. На этот раз мы пришли к этому выводу благодаря самой теории."

Для того чтобы сделать место для тахионов, ученые расширили пространство состояний. Они также предсказывают, что расширение граничных условий имеет свои последствия: появляется новый вид квантовой запутанности, смешивающий прошлое и будущее, который отсутствует в обычной теории частиц.

Авторы статьи также поднимают вопрос о том, являются ли тахионы чисто математической возможностью или такие частицы могут быть наблюдаемы в будущем. "Тахионы не только возможны, но и являются необходимым компонентом процесса спонтанного нарушения симметрии, ответственного за формирование материи," утверждают ученые. "Эта гипотеза предполагает, что возбуждения поля Хиггса до спонтанного нарушения симметрии могли двигаться со сверхсветовыми скоростями в вакууме."

Таким образом, новый подход к теории тахионов может не только пролить свет на фундаментальные вопросы физики, но и привести к революционным открытиям в области квантовой механики и космологии.