Распространение электромагнитных волн, казалось бы, заурядная и тоже вдоль и поперек изученная область. Однако и тут, если быть внимательным, удается найти удивительные явления, чреватые важными последствиями.
Эксперименты говорят о том, что скорость света в вакууме — 300 тысяч километров в секунду — самая большая из всех встречающихся в природе. Многочисленные попытки построить теорию со сверхсветовыми скоростями неизменно приводили к противоречиям — временной порядок событий, связанных сверхсветовым сигналом, зависит от того, как на эти события посмотреть. Например, если наблюдатель, стоящий рядом с охотником, фиксирует сначала выстрел и затем его результат — падающую со столба ворону, то пассажиры проезжающего мимо автобуса увидят все в обратном порядке — сначала гибель вороны и только потом услышат выстрел. Сверхсветовой пулей можно выстрелить в прошлое и убить самого себя еще в колыбели… Все это убеждает нас в невозможности передавать энергию со сверхсветовой скоростью. Тем более удивительны результаты опытов, выполненных водной американской и трех европейских лабораториях.
Электромагнитные сигналы передавались двумя путями — один сигнал (контрольный) непосредственно от источника к детектору, а на пути второго устанавливался поглотитель. Длина путей была в точности одинаковой. Оказалось, что часть сигнала, которая смогла пробиться сквозь поглотитель, всякий раз приходит к детектору с опережением. Ее скорость внутри поглотителя значительно превосходила световую. В экспериментах немецких физиков различие достигало почти полтора миллиона километров в секунду — скорость сигнала была в 4,7 раз больше скорости света в вакууме!
В чем тут дело, остается неясным. Споры вокруг «сверхбыстрого света» продолжаются уже несколько лет.
А недавно был обнаружен «сверхмедленный свет». О том, что в веществе свет движется медленнее, чем в пустоте, написано в любом учебнике физики. Многократно перерассеиваясь на атомах, он замедляется! Чем больше коэффициент преломления, тем замедление заметнее. В некоторых веществах скорость света уменьшается в несколько раз.
А можно ли замедлить свет до скорости пешехода? Казалось бы — нет, поскольку с увеличением рассеяния резко возрастает поглощение света и вещество с большим показателем преломления становится непрозрачным И, тем не менее, недавно группе американских физиков удалось замедлить свет до 17 метров в секунду, то есть до скорости велосипедиста, и есть возможность затормозить бег световых импульсов еще в несколько раз.
Природа оказалась неисчерпаемой не только вширь, но и вглубь, и за последним измеренным знаком нас ждет еще много удивительного…
В лаборатории Стэнфордского университета на знаменитом ускорителе удалось получить вещество из свет? го бишь буквально из ничего. Действовать наоборот, то есть превращать вещество в энергию, ученые наловчились еще в тридцатые годы, сумев расщепить атом. В наши дни эта операция стала рутинной процедурой на АЭС. Теперь же в эксперименте, проведенном в Калифорнии, физики в лабораторных условиях сумели смоделировать принципы, по которым протекал Большой взрыв. Для этого они придумали изощренную схему соударения частиц. Благодаря ей энергия нарастала лавинообразно.
Вот как протекал эксперимент. Лазер мощностью 1000 миллиардов ватт направил световой луч на участок площадью всего в одну миллиардную долю квадратного сантиметра. Импульс длился лишь триллионную долю секунды. Плотность энергии была такова, что в этот миг ее хватило бы на то, чтобы покрыть потребность в электроэнергии на всей территории Северной Америки. И вот этот мощный лазерный луч столкнулся с электронным лучом, летевшим почти со световой скоростью, — его генерировал ускоритель.
С чем сравнить их столкновение? Представьте себе: шарик для игры в настольный теннис вдруг попадает в грузовик, мчащийся на него. Итак, удар, катаклизм, катастрофа. Испущенный лазером фотон тут же превратился в высоко заряженный гамма-квант. При следующем соударении с лазерными фотонами эта частица получила новый энергетический импульс и породила электрон-позитронную пару, то есть превратилась в вещество. Оно родилось из света, а значит — буквально из ничего.