С.А. Семиков - Космические лучи - путь к звёздам

Космические лучи - потоки высокоэнергичных заряженных частиц, приходящих на Землю из космического пространства, - представляют собой одну из величайших загадок природы. Учёные до сих пор не могут уверенно объяснить, откуда в космосе берутся частицы таких колоссальных энергий, что их достижение проблематично даже для современных мощнейших ускорителей. Существует, правда, много гипотез о том, что космические лучи рождают вспышки сверхновых, что частицы ускоряются облаками межзвёздного газа и т.д. Однако все они требуют введения достаточно сложных, спорных механизмов, вряд ли реализуемых в природе. Вот почему не меньше прав на существование имеет гипотеза, по которой космические лучи обладают искусственным, техногенным происхождением, являясь продуктом деятельности иных цивилизаций. Такая гипотеза выглядит тем более естественной, что высокоэнергичные частицы космического излучения издавна сравнивали с частицами, получаемыми в ускорителях (см. Б. Росси, "Космические лучи", М., 1966).

Если это так, то каков же смысл кому-то запускать в пустое космическое пространство сверхэнергичные частицы, космические лучи? В первую очередь напрашивается такой ответ - это лучи межзвёздной связи. За счёт огромной скорости и энергии поток таких частиц можно очень точно направить на нужный объект - диаграмма направленности космолучевого излучателя должна быть гораздо острее, чем у любого радиоизлучателя. Кроме того, благодаря огромной энергии и разреженности межзвёздного газа космические лучи, в отличие от радиоизлучения, будут гораздо меньше поглощаться и рассеиваться в пути. Но, возможно, это ещё не главные достоинства космических лучей в качестве средства связи. Все знают, что основная проблема для межзвёздной связи - это огромные расстояния и малость в масштабе космоса скорости радиолуча. Из-за этого сообщения из одной звёздной системы в другую шли бы годы и столетия. Ведь радиолуч движется в космосе со скоростью света. Согласно теории относительности ничто в мире и не может двигаться быстрее света. Но в последние десятилетия уверенность в этом ослабла.

Появились данные, говорящие о движении со скоростями большими скорости света C. Так, в опытах с радиолокацией Венеры было обнаружено, что радиолуч дополнительно приобретает скорость источника - радиолокационной станции. За счёт этого, как показал Б. Уоллес, расстояния, определяемые советскими и американскими станциями, систематически различались на величину, предсказываемую классическим законом сложения скоростей источника и испущенного им света. Точно так же несоответствия в теоретических и радиолокационных данных о положениях аппаратов "Пионер" легко объясняются как результат зависимости скорости радиосигнала от скорости испустившего его источника. Выходит, даже сам свет может двигаться в вакууме быстрее света - со скоростью большей C=300000 км/с, если он испущен движущимся источником. А значит, реально нет светового барьера - ограничения на движение со скоростью большей C.

О том же говорят и непосредственные измерения скорости частиц космического излучения и частиц в ускорителях. Так, если для измерения скорости частиц применять не релятивистские формулы, дающие на основании известной энергии частицы скорость всегда меньшую C, а непосредственно делить путь частицы L на время пути T, то порой находимая таким образом скорость V=L/T заметно превосходит скорость света C. Например, английские физики не раз фиксировали сигналы, заметно опережающие приход ливня вторичных частиц, движущихся с околосветовыми скоростями (Барашенков В.С. "Вселенная в электроне", М., 1988). Тот же результат давали и датчики, помещённые на разной высоте, если поделить расстояние L меж ними на время T между моментами регистрации ими одной и той же лавины частиц. Наконец, даже известные измерения продления времени жизни быстро движущихся мезонов в космических ливнях, проходящих неожиданно большие расстояния L, можно истолковать не релятивистским растяжением времени жизни мезонов из T в T'=L/V, где V - порядка скорости света C, а огромной скоростью V частицы, которая много больше световой, при неизменном времени жизни мезона T.

способы измерения скорости частицы:

вверху - релятивистский, внизу - классический

Даже в существующих наиболее мощных земных ускорителях-синхротронах, возможно, давно получены электроны, движущиеся со сверхсветовыми скоростями. В самом деле, если непосредственно поделить путь частицы, проходимый ею за один оборот и равный длине кольца ускорителя πD, на период изменения ускоряющего поля T, равный периоду обращения частицы, то при известных диаметрах синхротронов в сотни метров и применяемой частоте ускоряющего поля f=1/T в 3-30 МГц, получим скорости электронов V= πDf порядка двух-десяти скоростей света. Это согласуется и с оценками скорости частиц по их энергиям, если искать скорости по классической формуле E=MV²/2. В самом деле, уже для электронов с энергией в несколько MэВ, скорость должна многократно превышать световую, поскольку для электрона величина MС²=0,5 MэВ.

Таким образом, если на основании экспериментальных данных допустить ошибочность формул СТО и особенно формулы E=MС², заменив её классической E=MV²/2, то окажется, что частицы вполне могут лететь со сверхсветовой скоростью. Если пересчитать по известной энергии частиц космических лучей их скорости, они окажутся в десятки и сотни раз больше световой.

Именно поэтому такие космические лучи представляли бы собой наиболее удобный канал связи в космосе, поскольку позволяли бы передавать сообщения между звёздами за времена не в года, а в считанные дни и часы. Ещё Циолковский отмечал, что радиосвязь - это не лучший способ передачи сигналов в космосе, и со временем будут открыты гораздо более быстрые среды, сигналы, движущиеся со скоростями многократно превышающими световую. Именно таким посредником и оказываются, судя по всему, космические лучи. Передатчик космических лучей, по всей видимости, должен состоять из источника частиц, затем устройства, модулирующего их поток по плотности, дабы закодировать в нём полезный сигнал, и, наконец, мощного линейного ускорителя, разгоняющего частицы до сверхсветовых скоростей и выстреливающего их в космическое пространство. Передатчик должен быть точно нацелен на приёмник, который представляет собой детектор соответствующих частиц космического излучения. По всей видимости, именно такие лучи связи иных цивилизаций мы и воспринимаем как космические лучи. Именно в этом разгадка их огромной энергии, а также путь к созданию на Земле аналогичных устройств приёма и передачи на гигантские межзвёздные дистанции.

Но одной только космосвязью использование космических лучей не исчерпывается. По всей видимости, сверхэнергичные частицы можно применять и в качестве рабочего вещества в звездолётах. Как известно, эффективность использования массы рабочего вещества в ракетах пропорциональна скорости выброса реактивной струи. Поэтому использование частиц, вылетающих из дюз корабля со скоростью, многократно превышающей световую, позволяло бы кораблям летать с минимальным запасом топлива и весьма большим эффективным грузом. Кроме того, если ошибочна теория относительности, стало бы возможно придавать кораблям и сверхсветовую скорость. Итак, использование сверхэнергичных частиц решило бы все проблемы межзвёздных перелётов и межзвёздной связи. В целом же наблюдаемые нами космические лучи - это просто лучи межзвёздной связи и выхлопы, реактивные струи далёких межзвёздных кораблей.

Космолучевой двигатель должен, по всей видимости, тоже представлять собой мощный ускоритель, питаемый электрической энергией от корабельного реактора. Прообразом таких двигателей являются уже существующие экспериментальные корабли с электрическими плазменными и ионными двигателями, а также ядерные ракетные двигатели. Однако их разработка во многом тормозится использованием химических ракетных двигателей и отсутствием достаточно мощных и компактных источников питания (см. Гильзин К.А. Электрические межпланетные корабли. М., 1970 и Гэтланд К. Космическая техника. М., 1986).

Проекты устройств для межзвёздной сверхсветовой связи и сверхсветовых космолучевых двигателей, так же как и гипотеза об искусственной природе космических лучей, могут показаться фантастикой. Однако есть некоторые экспериментальные данные, говорящие о том, что эта фантастика, возможно, не так уж далека от реальности. Так, известный российский специалист по космическим лучам и солнечной активности С.Э. Шноль в ряде экспериментов обнаружил правильные периодические вариации в ходе ядерных распадов - хрестоматийном примере совершенно случайного процесса. Но ведь на ход распада, как известно, способны влиять космические лучи. И потому регулярные вариации в спектрах распадов, как предполагает Шноль, вызваны космофизическими причинами - вероятней всего, вариациями плотности потоков космических лучей. Эти эксперименты дают ключ к расшифровке сигналов космолучевой связи, к обнаружению в них системы, смысла. Если всё это так, то недалеко то время, когда и мы сможем уйти к звёздам и присоединиться к межзвёздному содружеству. В конце концов, полезно вспомнить, что и во времена Циолковского, когда люди только-только начинали строить самолёты, его проекты создания космических кораблей казались несбыточной мечтой.

источник: