Bedeutet superluminales Reisen eine Reise in die Vergangenheit?

Man kann nicht in der Zeit zurückreisen.

Die uns bisher vorliegenden physikalischen Daten stimmen vollständig mit der speziellen Relativitätstheorie überein. Das bedeutet, dass Sie nicht schneller als die Lichtgeschwindigkeit reisen können und dass Sie sich ihr nur als Grenze nähern können. Sie werden in Ihrem Reisesystem keine messbare Änderung Ihrer Uhr bemerken.

Ja, das wäre nur Ihr Eindruck. Wenn Sie sich zB von mir entfernen, dann geht Ihre Uhr aus meiner Sicht langsamer und meine aus Ihrer Sicht langsamer. Denn wenn du dich von mir entfernst, vergrößert sich der Abstand zwischen uns und das Licht braucht länger, um dich zu erreichen (und diese Aussage ist offensichtlich symmetrisch, wenn wir mich und dich vertauschen). Folglich wird das Bild, das Sie von mir sehen, zeitlich verzerrt sein und ich werde alles langsamer zu tun scheinen.

Wenn Sie relativ zu mir mit Lichtgeschwindigkeit gehen würden (beachten Sie, dass dies physikalisch nicht erreichbar ist, aber wir können dies rein theoretisch diskutieren), dann stammt alles Licht von mir, das Sie erreichen könnte, von einem Moment in meiner Geschichte und folglich von ihr scheint Ihnen, dass meine Uhr vollständig stehen geblieben ist.

Schließlich, wenn Sie sich superluminal bewegen würden, wird das Licht, das ich aussendete, als wir uns trafen, und jedes Licht, das ich in Zukunft aussenden werde, Sie niemals erreichen (es ist einfach zu langsam im Vergleich zu Ihrer Geschwindigkeit). Andererseits hat das Licht, das ich in der Vergangenheit ausgesendet habe (und das bereits eine gewisse Strecke zurückgelegt hat), wenn Sie sich entfernen, eine Chance, Sie einzuholen. Und je weiter du dich bewegst, desto älteres Licht von mir wirst du sehen. Ihr Eindruck wird sein, dass meine Uhr rückwärts geht. Aber dies ist nicht das Ende der Geschichte. Denn wenn Sie sich mir mit Überlichtgeschwindigkeit näherten, würde es Ihnen so vorkommen, als würde meine Uhr wie gewohnt vorgehen. Bis zu dem Punkt, an dem sich unsere Wortleitungen treffen. Hier ist eine schnelle Skizze.

Die gestrichelte Linie ist Sie (der superluminale Beobachter), die vertikale Linie ist ich (der stehende Beobachter) und die 45-Grad-Linien sind Lichtstrahlen, die ich bei verschiedenen Ereignissen aussendete. Beachten Sie, dass Sie mich zuerst bis zum Ereignis mit der Bezeichnung 6 in der Zeit vorwärts reisen sehen und ab dem mit der Bezeichnung 7 bezeichneten Ereignis sehen Sie, wie ich zurück in meine Vergangenheit gehe.

Raum-Zeit-Diagramm, das zeigt, wie schneller als Licht eine Reise in die Vergangenheit ermöglichen würde

Da dies sehr direkt die Kausalität brechen würde, ist dies ein gutes Argument dafür, warum Sie es nicht tun können.

Also habe ich versucht, ein Diagramm zu machen, um mir genauer zu verdeutlichen, wie das gehen würde:

SVG-Quelle .

Legende:

• Punkte:
  • A: Das Raumschiff verlässt die Erde und bewegt sich langsamer als Licht auf C zu. Beachten Sie, dass die Flugbahn des Raumschiffs von A nach C mit seiner Zeitachse zusammenfällt (weil x = 0 zu allen Zeiten) und nicht anders angegeben ist.
  • B: Die Erde sendet ein Tachyon (Fantasieteilchen, das sich schneller als Licht bewegt) an C. Dieses bewegt sich schneller als das Licht (Neigung zwischen der der beiden schwarzen Lichtstrahlen), aber es scheint sich entsprechend der Erde in der Zeit vorwärts zu bewegen (bleibt über seinem Blau Raumachse)
  • C: Das von der Erde gesendete Tachyon erreicht das Raumschiff, und dann sendet das Raumschiff sofort ein Tachyon zurück zu D. Wieder scheint es sich gemäß dem Raumschiff in der Zeit vorwärts zu bewegen (es bleibt über der roten Raumachse des Raumschiffs).
  • D: Das vom Raumschiff zurückgesendete Tachyon erreicht die Erde, bevor die Erde das erste Tachyon gesendet hat
• Linien:
  • schwarz: Lichtstrahlen von B und C
  • blau: Raum- und Zeitachse der Erde bei B
  • rot: Raum- und Zeitachse des Raumschiffs bei C
  • Magenta: Tachyonen, die von B nach C und von C nach D gesendet werden

Wir sehen also, dass, wenn wir Teilchen schneller als Licht senden könnten, selbst wenn sie sich zeitlich vorwärts zu bewegen scheinen, es möglich wäre, Nachrichten von einem anderen Inertialsystem in der Zeit zurück zu senden (zu einem zeitähnlichen Raumzeitpunkt). Referenz.

Die Erde beobachtet, wie das Raumschiff Tachyon in der Zeit rückwärts von C nach D reist. Dies ist aufgrund der Grundannahme möglich, dass die Gesetze der Physik für alle Inertialsysteme gleich sind. Wenn also die Erde Tachyonen "entsprechend der Erde zeitlich vorwärts" senden kann, dann muss das Raumschiff auch in der Lage sein, Tachyonen "entsprechend dem Raumschiff zeitlich vorwärts" zu senden.

Umgekehrt beobachtet das Raumschiff, dass C vor B passiert ist, dh es sieht, wie sich das Tachyon von Earch zeitlich rückwärts bewegt. Dies ist bereits ein einfacher zu beobachtendes Kausalitätsproblem, aber ich wollte die vollständige "Nachricht an die Vergangenheit senden" in einem einzigen Diagramm zeigen. Um dieses einfachere Kausalitätsproblem im Diagramm zu sehen, müssen Sie nur eine konstante Zeitlinie (parallel zu x des Raumschiffs) hinzufügen, dies geschieht beispielsweise unter: http://www.physicsmatt.com/blog/2016/8 /25/warum-ftl-zeitreisen-impliziert

Eine Möglichkeit zu erklären, warum die Erde und das Raumschiff nicht übereinstimmen, wenn sich bestimmte Tachyonen zeitlich vorwärts oder rückwärts bewegen, ist, dass die Tachyon-Ereignisse räumlich getrennt sind und daher von verschiedenen Beobachtern in unterschiedlicher Reihenfolge beobachtet werden können.

Varianten der Geschichte, um die Dinge dramatischer zu machen:

• Die Erde hat einen Tachyon-Detektor, der eine Atombombe zündet und die Tachyon-Sendeeinrichtung pulverisiert, wenn ein Tachyon empfangen wird. Wie kann also das Tachyon verschickt werden, wenn die Anlage in der Vergangenheit mit Atomwaffen bombardiert wurde?
• Anstatt einen Tachyon zu senden, schicken Sie den gesamten Wissenschaftler, der auf die Schaltfläche „Tachyon senden“ gedrückt hat, herum. Sie treffen sich dann.

Ich habe später dieses übertriebene Bling-Bling-Video mit einem ähnlichen Diagramm gesehen: https://youtu.be/an0M-wcHw5A?t=1075 Why Going Faster-Than-Light Leads to Time Paradoxes von Cool Worlds (2022)