Wie führt ein Teleporter logischerweise zu Zeitreisen? [abgeschlossen]

Dies ist eine der besten Erklärungen, die ich je gelesen habe, mit freundlicher Genehmigung von Wikipedia . Es handelt sich eher um FTL-Kommunikation als um reine Teleportation, aber das Prinzip ist dasselbe.

Numerisches Beispiel mit bidirektionaler [schneller-als-Licht]-Kommunikation

Stellen Sie sich als Beispiel vor, dass Alice und Bob an Bord von Raumschiffen sind, die sich mit einer relativen Geschwindigkeit von 0,8 c träge bewegen. Irgendwann passieren sie direkt nebeneinander, und Alice definiert die Position und den Zeitpunkt ihres Passierens an Position x = 0, Zeit t = 0 in ihrem Rahmen, während Bob es an Position x′ = 0 und definiert Zeit t′ = 0 in seinem Rahmen (beachten Sie, dass sich dies von der Konvention unterscheidet, die im vorherigen Abschnitt verwendet wurde, wo der Ursprung der Koordinaten das Ereignis war, dass Bob ein Tachyon-Signal von Alice erhielt). In Alices Rahmen bleibt sie an der Position x = 0 in Ruhe, während Bob sich bei 0,8c in die positive x-Richtung bewegt; in Bobs Rahmen bleibt er an der Position x′ = 0 in Ruhe, und Alice bewegt sich bei 0,8c in die negative x′-Richtung. Jeder hat auch einen Tachyon-Sender an Bord seines Schiffes, der Signale aussendet, die sich um 2 bewegen.

Wenn Alices Uhr anzeigt, dass 300 Tage vergangen sind, seit sie neben Bob vorbeigekommen ist (t = 300 Tage in ihrem Rahmen), verwendet sie den Tachyon-Sender, um eine Nachricht an Bob zu senden, in der sie sagt: „Ugh, ich habe gerade schlechte Garnelen gegessen“. Bei t = 450 Tagen in Alices Rahmen berechnet sie, dass das Tachyon-Signal, da es sich seit 150 Tagen bei 2,4 °C von ihr wegbewegt, nun an der Position x = 2,4 × 150 = 360 Lichttage in ihrem Rahmen sein sollte, und Da Bob 450 Tage lang bei 0,8 °C von ihr weggefahren ist, sollte er sich jetzt auch in ihrem Rahmen an Position x = 0,8 × 450 = 360 Lichttage befinden, was bedeutet, dass dies der Moment ist, in dem das Signal Bob einholt. In ihrem Frame empfängt Bob also Alices Nachricht bei x = 360, t = 450. Aufgrund der Auswirkungen der Zeitdilatation altert Bob in ihrem Frame um den Faktor [Formel] langsamer als sie ., in diesem Fall 0,6, so dass Bobs Uhr nur anzeigt, dass 0,6 × 450 = 270 Tage vergangen sind, wenn er die Nachricht erhält, was bedeutet, dass er sie in seinem Rahmen bei x ′ = 0, t ′ = 270 erhält.

Als Bob Alices Nachricht erhält, verwendet er sofort seinen eigenen Tachyon-Sender, um eine Nachricht an Alice zurückzusenden, in der es heißt: "Don't eat the shrimp!" 135 Tage später in seinem Rahmen, bei t′ = 270 + 135 = 405, berechnet er, dass das Tachyon-Signal, da es sich seit 135 Tagen bei 2,4c in Richtung −x′ von ihm wegbewegt, nun an Position x sein sollte ′ = –2,4 × 135 = –324 Lichttage in seinem Rahmen, und da Alice 405 Tage lang bei 0,8 ° C in Richtung – x gereist ist, sollte sie sich jetzt an Position x ′ = –0,8 × 405 = –324 befinden auch Lichttage. In seinem Rahmen erhält Alice seine Antwort also bei x ' = -324, t ' = 405. Die Zeitdilatation für Trägheitsbeobachter ist symmetrisch, daher altert Alice in Bobs Rahmen langsamer als er, also um den gleichen Faktor von 0,6 Alices Uhr sollte nur diese 0 anzeigen. 6×405 = 243 Tage sind vergangen, als sie seine Antwort erhält. Dies bedeutet, dass sie eine Nachricht von Bob erhält, in der es heißt: "Don't eat the shrimp!" nur 243 Tage, nachdem sie an Bob vorbeigekommen war, während sie die Nachricht mit der Aufschrift "Ugh, ich habe gerade schlechte Garnelen gegessen" nicht senden sollte, bis 300 Tage vergangen waren, seit sie an Bob vorbeigekommen war, also stellt Bobs Antwort eine Warnung vor ihrer eigenen Zukunft dar.

Mein Verständnis dessen, was hier passiert, ist, dass sowohl für Alice als auch für Bob die andere Person aufgrund der Auswirkungen der Zeitdilatation "langsamer altert". Dieser Effekt ist symmetrisch, so dass etwas entgegen der Intuition Bob für Alice jünger erscheint, während Alice für Bob jünger erscheint.

Da jede Person in der "Vergangenheit" der anderen existiert - jünger erscheint -, wenn Sie eine Nachricht von einer zur anderen senden, wird sie dort ankommen, bevor Sie sie aus Ihrem Bezugsrahmen gesendet haben. Ersetzen Sie „FTL-Kommunikation“ durch „Teleportation“ oder einfach nur „FTL-Reisen“ und das Paradoxon ist dasselbe.

Ich glaube an das obige Beispiel, dass die angegebenen Geschwindigkeiten von Alice und Bob so schnell sind (0,8 C), um die Auswirkungen der Relativitätstheorie zu übertreiben und sie leichter verständlich zu machen. Aber das Paradoxon gilt immer noch für triviale Geschwindigkeiten.

Das Problem ist, dass dank der Relativitätstheorie und allem, was sie mit sich bringt, Dinge, die gleichzeitig in einem Referenzrahmen auftreten, NICHT gleichzeitig in allen Referenzrahmen (oder sogar den meisten von ihnen) auftreten. Das Gedankenexperiment „Licht im Zug“ ist nur ein Versuch, dies zu beweisen, aber wir werden damit aufhören und es als wahr akzeptieren.

Nehmen wir an, ich habe zwei synchronisierte Uhren auf der Erde und auf dem Mars. Wenn wir ein Raumschiff haben, das schnell genug in Richtung vom Mars zur Erde fliegt, scheint die Uhr auf dem Mars hinter der Erduhr zu laufen. Je schneller das Raumschiff reist, desto weiter hinter der Marsuhr erscheint (Stunden, Tage, sogar JAHRE, wenn Sie schnell genug sind).

Wenn Sie sich also entscheiden, (sofort) von der Erde zum Raumschiff und dann zum Mars zu teleportieren, werden Sie sehen, wie langsam diese Uhr lief. Aber wurden die Uhren nicht aus der Perspektive von Erde und Mars synchronisiert? Sie teleportieren also einfach (sofort) zurück zur Erde und sind wieder dort angekommen, wo Sie angefangen haben, aber in der Vergangenheit.

Ich habe betont, dass die Marsuhr um Jahre (Jahrtausende, beliebig viel Zeit) hinter der Erduhr erscheinen kann, damit Sie wissen, dass die Zeit, die es braucht, bis Informationen zwischen Erde und Mars übertragen werden (wie bei einem Teleskop), keine Rolle spielt.

Jetzt fasse ich das Gedankenexperiment „Licht im Zug“ wieder zusammen, indem ich einfach wieder Erde/Mars verwende. Angenommen, wir haben einen Sendeturm auf halber Strecke zwischen Erde und Mars, der um genau 17:00 Uhr eine Fernsehsendung ausstrahlt. Auch hier sind die Uhren auf jedem Planeten synchronisiert. Der Sendeturm ist genau auf halber Höhe platziert, damit alle gleichzeitig die Show genießen können.

Aber nehmen wir an, wir sind auf unserem superschnellen 0,99c-Raumschiff. Wir reisen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit vom Mars zur Erde. Aus unserer Perspektive fühlen wir uns jedoch ziemlich stationär, und es sind Erde und Mars und die Sendestation, die mit nahezu Lichtgeschwindigkeit an uns vorbeisausen. Da sich Licht in jedem Bezugssystem mit der gleichen Geschwindigkeit fortbewegt (was nicht auf Ton zutrifft), wird die Sendung aus unserer Sicht Schwierigkeiten haben, den Mars zu erreichen. Da der Mars bei 0,99 °C vor der Sendung wegzulaufen scheint und die Sendung nur bei c laufen kann, würde es 100-mal länger als gewöhnlich dauern, bis das Signal den Mars erreicht. Aus unserer Sicht scheint die Erde ihr Signal fast doppelt so schnell zu empfangen. Aber da wir wissen, dass die Show um 17:00 Uhr beginnt, muss das Signal den Mars um 17:00 Uhr erreichen, und daher müssen die Uhren des Mars langsam laufen. Aber nur aus unserer Sicht.

Schlussbemerkung: Ich glaube, Sie können sofort teleportieren, ohne Zeitreisen zuzulassen, wenn Sie sich auf einen einzigen Referenzrahmen (z. B. unser Sonnensystem) einigen, um sich sofort darin teleportieren zu können. Die einzige Folge davon ist, dass die Teleportation nicht sofort von allen Referenzrahmen angezeigt wird. Aus der Perspektive unseres gleichen Raumschiffs wird es eine ganze Weile dauern, bis Menschen, die sich „sofort“ von der Erde zum Mars teleportieren, und Menschen, die sich vom Mars zur Erde teleportieren, auftauchen, bevor sie gehen.

EDIT: Ich glaube, ich habe einige Zahlen durcheinander gebracht. Der Zeitunterschied zwischen Mars und Erde wäre dank Längenkontraktion und Zeitdilatation und dergleichen nicht annähernd 100x. Aber abgesehen von den tatsächlichen Zahlen bleibt meiner Meinung nach alles andere richtig.

FTL führt nicht zu Zeitreisen, wenn es einen bevorzugten absoluten Bezugsrahmen gibt – ein „Äther“-Äquivalent – ​​an dem FTL (oder sofortiger Transport) gemessen wird.

Fehlt das, ist FTL relativ zu Ihrem aktuellen Bezugsrahmen. Und wenn Sie sich "normal" bewegen, müssen Zeit und Raum über einen rotationsähnlichen Mechanismus ein wenig ineinander übergehen.

Sie sagen „zur gleichen Zeit“ an zwei weit voneinander entfernten Orten, aber wie messen wir das? In der Relativitätstheorie gibt es die Zukunft (Dinge, die Licht von jetzt an erreichen kann), die Vergangenheit (Dinge, von denen Licht Sie hätte erreichen können) und anderswo.

Wenn wir eine "in diesem Moment"-Ebene durch die Raumzeit definieren, ändert sich, wenn Sie den Winkel verschieben, den diese Ebene durch die Raumzeit schneidet. Wenn Sie sich in Richtung Alpha Centauri bewegen, bewegt sich die „gleiche Zeit“ dort in der Zeit rückwärts, relativ zu der „stationären“ relativ zu Alpha Centauri. Sie senden also "sofort" eine Nachricht in Ihrem aktuellen Frame an Alpha Centauri, und dann senden sie eine Nachricht zurück, und sie kommt in Ihrer Vergangenheit an .

Wir können dies vermeiden, indem wir einen absoluten Bezugsrahmen erfinden, an dem "die gleiche Zeit" gemessen wird. Dazu müsste der größte Teil der Physik neu aufgebaut und unsere aktuelle Physik irgendwie als Sonderfall abgeleitet werden.

Das Problem ist, dass Sie einfach wissen, wie spät es auf der Erde ist, Sie nicht wissen, wie spät es 30 Lichtsekunden entfernt ist, da die Antwort darauf von Ihrem Trägheitsbezugssystem abhängt. Es könnte irgendwo zwischen 11:59:30 und 12:00:30 liegen (aus der Sicht der Erde, die nicht unbedingt mit Ihrer übereinstimmt, da Sie sich möglicherweise in Bezug auf die Erde bewegen). Sie können also in einen Bezugsrahmen eintreten, in dem 12:00:00 Uhr auf der Erde 11:59:45 Uhr an Ihrem Zielort ist, und sich dorthin teleportieren. Dann verbringst du 10 Sekunden damit, deinen Bezugsrahmen zu ändern, danach ist es 11:59:55, wo du bist, aber jetzt ist es wegen deines neuen Bezugsrahmens 11:59:40 auf der Erde. Dann teleportierst du dich zurück und kommst 20 Sekunden vor deiner Abreise an.

Dies ist eine lustige Frage. Ich sehe es so: Sowohl Zeit- als auch Entfernungsreisen müssen wahrgenommen werden, um gemessen zu werden, und das gemessene Ergebnis hängt davon ab, aus welcher Perspektive Sie es betrachten möchten.

Zeit.
Wenn Sie derjenige sind, der die Änderung der Zeit wahrnimmt, werden Sie immer von Ihrem eigenen jetzt aus messen. Auch wenn du in deine eigene Vergangenheit zurückgehst, bist du auch in deiner eigenen Gegenwart, weil du dich an deine Vergangenheit erinnerst, als du sie das erste Mal wahrgenommen hast. Wenn Sie alleine reisen, kann niemand außer Ihnen die Zeit aus Ihrer eigenen Perspektive messen.

Jemand, der deine zeitliche Veränderung zu deiner eigenen Vergangenheit beobachtet, in die du nicht zurückkehrst, wird wahrnehmen, dass du aus seiner eigenen Zeit verschwindest. Wenn Sie zu Ihrem zeitlichen Ausgangspunkt zurückkehren, werden sie überhaupt keine Zeitveränderung für Sie wahrnehmen können, und es ist gut so, als ob nichts passiert wäre, obwohl Sie für Sie eine Zeitveränderung erlebt haben.

Distanz. Für die Entfernung gelten die gleichen Bedingungen wie für die Zeit, mit einem wichtigen Unterschied: Sie können physisch nicht gleichzeitig an einem vorherigen Ort und einem nachfolgenden Ort sein, wie Sie es bei Zeitreisen können. Daher würden Sie denken, dass sowohl Sie als auch ein externer Beobachter Ihre Abstandsänderung gleichzeitig mit den gleichen Ergebnissen wahrnehmen können. Wir wissen jedoch, dass dies nicht stimmt, da die Lichtgeschwindigkeit begrenzt ist und Sie mit zwei verschiedenen Perspektiven jeweils unterschiedliche Messungen der zurückgelegten Entfernung vornehmen. Die aus Ihrer Perspektive zurückgelegte Strecke wird anders sein als die des anderen Beobachters. Einstein nannte dies die Relativität der Gleichzeitigkeit.

Erklärungen zu Ihrer vorgeschlagenen Frage, die besagen, dass Sie in der Vergangenheit wieder auftauchen, sehen die Antwort nur aus der Perspektive von jemandem, der vom vergangenen Zeitpunkt aus wahrnimmt. Wenn Sie von Ihrer eigenen Zeitlinie aus messen, werden Sie wissen, dass Sie sich in Ihrer Gegenwart befinden, die im Vergleich zu Ihrem Startmesspunkt irgendwann in Ihrer Zukunft liegt.

FTL-Reisen sind Zeitreisen, wie einige Beobachter sehen. Betrachten Sie dieses Experiment.

Joe ist ein friedlicher Kerl, aber er sieht eine Fernsehsendung, die ihm sagt, dass Menschen auf dem Mars Cooties haben. Joe ist jetzt radikalisiert, also steckt er eine Bombe in seinen FTL-Teleporter, schickt ihn zum Mars und sprengt ihn.

Sally, eine Beobachterin in einem Raumschiff, das über dem Mars schwebt, sieht diese Abfolge von Ereignissen: Zuerst erscheint eine Bombe, die den Mars zerstört, und später erreicht sie Licht von der Erde und zeigt Joe, wie er das Fernsehprogramm sieht. Joes Maschine scheint die Bombe in die Vergangenheit zu schicken.

Aus diesem Grund sind FTL und Zeitreisen zutiefst irrationale Konzepte – wenn sie existieren, zerstören sie die Kausalität, und ein großer Teil des rationalen Denkens und der Wissenschaft ergibt keinen Sinn mehr.

Das ist die Bedeutung der Relativität: Es gibt keinen speziellen, privilegierten Bezugsrahmen. Wir befinden uns auf einem Planeten, der sich bewegt, um einen Stern herum, der sich bewegt, und die Galaxie bewegt sich. Nichts steht still. Kausalität bedeutet, dass jede Ursache vor ihrer Wirkung steht, egal wer sie beobachtet. Dies muss für alle Beobachter gelten, egal wie sie sich bewegen. Dies ist nur möglich, wenn sich nichts schneller als das Licht bewegt.

Joes FTL-Teleporter verschwindet in einem Hauch von Logik. Jetzt muss er seine Bombe auf eine Rakete schicken, die langsamer als das Licht fliegt, und Sally wird den Raketenstart sehen, bevor der Mars explodiert. Jeder wird sehen, dass die Ursache vor der Wirkung eingetreten ist.

Die einfache Wahrheit ist, dass man, um eine Zeitmaschine zu erfinden, auch ein Teleportationsgerät erfinden muss.

Hier ist der Grund.

Angenommen, Sie erfinden eine Zeitreisemaschine und stellen sie in Ihrem Wohnzimmer auf und entscheiden, dass Sie sechs Monate zurückgehen müssen, weil Sie Ihren Jahrestag vergessen haben und die Frau Sie seitdem verarscht.

Sie steigen also ein, wählen das Datum zurück, lehnen sich zurück und drücken GO.

Puff, du springst sechs Monate zurück. Dann bist du sofort tot. Wieso den?

Denn vor sechs Monaten befand sich die Erde auf der anderen Seite der Sonne. Du bist in der Zeit zurückgekehrt, aber nicht im Weltraum. Du bist in einem Vakuum wieder aufgetaucht.

Wenn Sie also eine Zeitmaschine erfinden, müssen Sie sich nicht nur in der Zeit bewegen, sondern auch an einem anderen Ort wieder auftauchen ... alias ... teleportieren.

OK, also was ist andersherum.

Wenn ich mich beispielsweise vom Mond zur Erde teleportieren möchte und ich vom Mond aufschaue und die Stelle sehe, an der ich landen möchte. Ich kann mich nicht einfach dematerialisieren und an dieser Stelle wieder auftauchen. Wieso den? Weil der Punkt, den ich sehe, nicht im selben Zeitrahmen liegt wie ich. Licht braucht Zeit, um mich zu erreichen. Die Erde hat sich also etwas mehr bewegt und gedreht, als ich sehen oder messen kann. Wenn ich an dieser Stelle landen will, muss ich mich durch den Weltraum bewegen und auch ein wenig in der Zeit zurückgehen, um "die Erde zurückzusetzen".

All dies wird natürlich noch komplizierter durch die Tatsache, dass Sie die Ankunftsgeschwindigkeiten anpassen müssen und unglaubliche Genauigkeiten benötigen, um nicht 1 mm zu niedrig zu materialisieren.