Warum machen Quanteneffekte die Lichtgeschwindigkeitsbarriere nicht ungültig?

Es ist inzwischen allgemein bekannt, dass die Lichtgeschwindigkeitsbarriere für Quantenteilchen nicht gilt, und diese Eigenschaft macht die Konstruktion relativistischer Quantenfeldtheorien und anderer relativistischer Quantensysteme stark eingeschränkt. Das Argument, dass man Signale nicht schneller als Licht übertragen kann, ist in Ordnung, aber Teilchen sind nicht unbedingt Signale, denn wenn man hier ein Teilchen erzeugt und dort ein Teilchen misst, misst man vielleicht nicht das Teilchen, das man erzeugt hat, sondern ein anderes identisches Teilchen, das Sie aus dem Vakuum erzeugt haben.

Die relativistische Feldtheorie mit ihren überlichtschnellen Teilchen verlangt also, dass es keine einzigartigen Teilchen gibt, dass alle Teilchen identische Kopien haben. Darüber hinaus kann die schnellere als Lichtbewegung in verschiedenen Frames in der Zeit zurück sein, und eine Bewegung in der Zeit zurück bedeutet, dass jedes Teilchen einen Partner in der Zeit zurück haben muss, der als Antiteilchen bezeichnet wird.

Das Quantenfeld stellt die Lokalität wieder her. Obwohl sich Quantenteilchen also schneller als Licht ausbreiten können, können sich Informationen nicht schneller als Licht ausbreiten. Die Quantenfelder sind die Größen, die Ihnen sagen, welche Informationen Sie lokal durch Experimente gewinnen können. Die Teilchen in einer Hamilton-Formulierung sind nichtlokal mit den Quantenfeldern verbunden (aber die beiden sind einfacher in einer Teilchenweg-Integral-Formulierung verbunden).

Der Beweis, dass Quantenteilchen nicht auf weniger als Lichtgeschwindigkeit beschränkt werden können, ist einfach: Die Beschränkung, dass die Energie positiv ist, bedeutet, dass die Frequenz positiv ist, während die Beschränkung auf die Vorwärtsausbreitung innerhalb des Lichtkegels bedeutet, dass der Propagator außerhalb des zukünftigen Lichtkegels verschwindet, also insbesondere in die Vergangenheit. und es gibt keine Funktion, die in einer Halbebene verschwindet, deren Fourier-Transformation auch in einem großen unbegrenzten Bereich wie diesem verschwindet. Dies wird in dieser Antwort behandelt: die Kausalität und die Antiteilchen

Die Invariante der Lichtgeschwindigkeit ist notwendig, damit es "Quanteneffekte" gibt (wenn Sie damit Wahrscheinlichkeitsphänomene meinen).

Da die Lichtgeschwindigkeit unveränderlich ist, auf eine Rate von 1 l p pro 1 t p festgelegt ist und unterhalb der Planck-Skala keine Messungen möglich sind, muss daher jede Geschwindigkeit, die langsamer als c ist, als Wahrscheinlichkeit auf dieser Skala beschrieben werden.

Selbst wenn Sie die Position einer Wellenfront unabhängig vom Maßstab als glatt kontinuierlich darstellen, wenn Sie den glatten Pfad dieser Wellenfront auf Millimeterpapier überlagern, wobei jedes Quadrat 1 l p mal 1 t p beträgt, da die Steigung des Pfads die Geschwindigkeit ist , wird es bei Geschwindigkeiten unter c zunehmend vorkommen, dass zwei oder mehr aufeinanderfolgende Schritte vorwärts in der Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgende Schritte vorwärts in der Entfernung fallen können.

Alice würde, ohne den Anfangszustand des Systems zu kennen, beim Beobachten des Teilchens an einem bestimmten Punkt, selbst wenn sie seine Geschwindigkeit kannte, niemals sicher wissen können, wo sich das Teilchen zur nächsten Planck-Zeit befinden würde, weil es immer so sein würde sei eine Wahrscheinlichkeit von weniger als 100 %, dass sich das Teilchen um 1 l p relativ zu seinem Bezugssystem bewegen würde.

In Anbetracht dessen scheint es, dass die Invarianz von c tatsächlich dazu führt, dass Geschwindigkeiten, die langsamer als c sind, als Wahrscheinlichkeiten auf der Skala ausgedrückt werden, unterhalb derer die Beobachtung Unterschiede theoretisch nicht unterscheiden kann. Vielleicht scheint dies ein Zirkelschluss zu sein, aber bedenken Sie, dass sich die Planck-Länge auch ändern würde, wenn sich die maximal mögliche Geschwindigkeit ( c ) ändern könnte.

In Bezug auf die andere Antwort, die besagt, dass Quantenteilchen schneller als Lichtgeschwindigkeit sein können, bin ich mir nicht sicher, wie nützlich diese Antwort ist, selbst wenn sie wahr ist, da ein "Quantenteilchen", das sich schneller als Licht bewegt, nicht in derselben Kategorie von Dingen liegt wie alles andere, woran wir als "Teilchen" denken. Darüber hinaus scheint es angesichts der Arbeit von Joy Christian und John Bush et al. einige Debatten darüber zu geben, ob die Interpretation von QM genau das widerspiegelt, was tatsächlich hinter den Kulissen vor sich geht. Obwohl es keinen Zweifel an der Vorhersagegenauigkeit von QM gibt, ist das kosmologische Bild, das es zeichnet, keineswegs wissenschaftlich bewiesen, genauso wie die Lichtgeschwindigkeit.

Wenn wir uns nur auf eine Diskussion darüber beschränken, was direkt beobachtbar ist und was tatsächlich „Informationen“ ausmacht, können wir meines Erachtens einige semantische Verwirrung vermeiden. Wenn wir von „Geschwindigkeitsbarriere“ sprechen, beziehen wir uns auf eine Geschwindigkeit, mit der sich ein beobachtbares oder reales Objekt bewegen kann, und wir sollten alle imaginären oder virtuellen Dinge aus der Diskussion auslassen, die sich aus der Gleichung herausheben, wenn ein Effekt beobachtet werden kann .

Korrigieren Sie mich, wenn ich falsch liege, bitte.