Юный техник, 2006 № 01

Дело в том, что Вэбб экспериментально обнаружил: характеристики излучения квазара, расположенного на расстоянии 12 млрд. световых лет от Солнечной системы, заметно расходятся с расчетными. Он повторил свои измерения несколько раз. А потом их проанализировал Дэйвис, который пришел к неутешительному для физиков-консерваторов выводу: в течение тех миллиардов лет, которые световое излучение шло к Земле, либо менялся заряд электрона, либо постоянная с.

Непостоянство заряда электрона разрушило не только большую часть современных теорий, но даже классическую термодинамику, отменив ее второй постулат, который в популярной формулировке говорит о невозможности самопроизвольной передачи тепла от более холодного тела к более горячему. Поэтому теоретик решил пока эту константу не подвергать сомнению, а посмотреть, могла ли действительно меняться скорость света. Ведь постоянство скорости света — постулат более поздней специальной теории относительности (СТО) Эйнштейна — уже не раз подвергался критике. В свое время, а именно в 20–30 е годы прошлого столетия, решающим экспериментом, доказавшим справедливость СТО, признан описываемый в любом учебнике физики для средней школы опыт Майкельсона Морли.

Однако истрачены уже тонны бумаги (немало ее, кстати, исписано одним из авторов знаменитого опыта) на доказательства, показывающие, что вывод, к которому пришел Эйнштейн, из того опыта вовсе не следовал. И вообще число критиков этого эпизода в истории науки в паши дни продолжает увеличиваться в геометрической прогрессии.

Масла в огонь споров теоретиков подлили со своей стороны экспериментаторы. А именно группа физиков из Федеральной политехнической школы Лозанны продемонстрировала движение светового (электромагнитного) импульса вперед-назад по экрану, во время которого происходило уменьшение и увеличение скорости света.

Она, по словам исследователей, может быть уменьшена более чем в три раза! И примерно во столько же раз ее удалось и ускорить, то есть добиться значительного превышения пад каноническим значением — 300 000 000 метров в секунду. Причем если прежние успешные попытки замедления света, как уже говорилось, имели место при определенных условиях, например, в сильно охлажденных газах, то нынешняя удалась швейцарским физикам Люку Тьювенацу, Мигелю Гонзалесу Херраоцу и Кванг-Ионг Сонгу при комнатной температуре благодаря подручным средствам (оптическому волокну) и примененному ими методу так называемою вынужденного обратного бриллюэновского рассеяния или рассеяния Мандельштама — Бриллюэна.

При вынужденном бриллюэновском рассеянии, поясняют авторы публикации, луч лазера создает периодические области с переменным коэффициентом преломления, то есть дифракционную решетку, на которой значительная часть его световой энергии рассеивается обратно. Таким образом достигается замедление света в одном отдельно взятом оптическом волокне…

В общем, шуму все это в научной печати уже наделало немало. Хотя бы потому, что многие понимают: если окажется, что скорость света и в самом деле не постоянна, это подкосит не только специальную теорию относительности. Например, есть предположение, что скорость света постоянно снижается с момента Большого взрыва (не исключено, что в момент «творения» она была бесконечно большой). А это, в свою очередь, ведет к пересмотру основ всей современной космогонии.

Далее, фундаментальные физические константы входят во все уравнения, описывающие поведение нашего мира. Непостоянство же даже одной из них может вызвать эффект домино — еще вчера респектабельные теории завтра превратятся в интеллектуальную труху. Физикам придется не просто «латать дыры», но создавать новые парадигмы, формулировать иные постулаты и строить очередные теории.

Не забывайте, ведь под вопросом теперь еще и постоянство заряда электрона, а значит, и второго начала термодинамики. А на нем, кроме всего прочего, напомним, зиждется и запрет на создание вечного двигателя.

Впрочем, о перспективах вечных двигателей мы расскажем как нибудь в другой раз. Сейчас же скажем, что опыт Вэбба и его интерпретацию Дэйвисом, а также эксперименты швейцарских физиков наверняка ждет шквал критики. Но пока теоретики готовятся к схватке, военные думают, как использовать новые эффекты. Замедление прохождения света может быть очень полезным в устройствах для оптической обработки информации, полагают они. И американское агентство перспективных оборонных разработок DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) уже выделило миллионы долларов на проект под названием «Использование замедленного света в оптических волокнах» (Application of Slow Light in Optical Fibers).

Физики из Лозанны полагают, что их метод может быть также применен для генерирования высокоточного микроволнового сигнала в новых беспроводных коммуникационных сетях, а также для повышения качества передачи информации между спутниками и Землей.

С. НИКОЛАЕВ, научный обозреватель «ЮТ»

ПО СЛЕДАМ СЕНСАЦИЙ

… И «вечный двигатель» возможен?

Как известно, французская Академия наук еще сто с лишним лет назад, во второй половине XIX столетия, прекратила рассмотрение заявок па изобретение perpetuum mobile — вечного двигателя. Главная причина такова: академики были уверены, что изобретатели, полагающие, что они научились получать энергию из ничего, обманывают и себя и других, поскольку при этом должен нарушаться один из основных законов физики, называемый вторым началом термодинамики.

В самом деле, это правило гласит, что «с течением времени уровень энтропии, или хаоса, во всякой закрытой системе будет либо нарастать, либо оставаться прежним». Говоря проще, при комнатной температуре кружка с кипятком наверняка остынет, слегка нагрев окружающий воздух, но сама она никогда не нагреется сильнее за счет общего охлаждения окружающей среды.

Этот простой постулат, сформулированный в 1850 году немецким физиком Р.Клаузиусом, еще говорит о том, что энергию нельзя взять ниоткуда — ее можно только потратить или перевести из одного вида в другой. Например, из тепловой в кинетическую.

Кстати, этот способ превращения энергии человек освоил лучше всего. Именно он лежит в основе тепловых машин нашего времени, будь то паровоз, автомобиль, реактивный самолет или атомный котел АЭС…

Впрочем, есть в этом законе одна щелочка, в которую и норовят проникнуть некоторые хитроумные изобретатели. Первым на ее существование указал блестящий английский ученый-теоретик XIX столетия Дж. Максвелл.

«Вот если бы, — предположил он, — существовал некий демон, который бы, находясь меж двух сосудов, пропускал бы из одного в другой только быстро движущиеся, то есть высокоэнергичные, частицы и не пускал медленные, то можно было бы добиться в этих сосудах сколь угодно большой разницы температур. И следовательно, из них можно было бы выкачать сколько угодно энергии. Хотя этот научный парадокс получил в свое время большую популярность, «демона Максвелла» за прошедшие века никто так и не обнаружил.

Очередную попытку предприняли в 70-х годах прошлого столетия. Именно тогда ученые открыли, сначала для себя, а потом уж и для всех нас, новое пространство, названное наномиром. Оказывается, в мире, измеряемом нанометрами, то есть миллионными долями миллиметра, многие законы большого мира уже не действуют.