FTLがタイムトラベルを意味するのはなぜですか？[複製]
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説明ありがとうございましたが、特殊相対性理論、ローレンツ変換、同時性の相対性を完全に理解するまで、答えは私には意味がないと思います。たぶん私が尋ねるべき質問は「絶対的な時間枠がないと信じるのはなぜか」ですが、それはこの質問を大きく変えるだろうと私は信じています。
これは削除しませんが、興味のある読者のために残して、重複としてフラグを立てます。たぶん、ここでの答えは私よりも彼らにとって意味があるでしょう。みなさん、乾杯
FTLは過去にさかのぼることが可能であることを意味することを読み続けていますが、これまで読んだすべての説明は、光の到着を観察者として認識するときに集中しているようです。人々が使っているタイムトラベルの定義がSFのものと違うのかもしれないので、私の理解がそこから来ているのかもしれません。
これが私がプログラマーとして考えていることです。誰かが私が誤解していることを素人の言葉で指摘してもらえますか？
グローバルステート
宇宙がコンピューターだったとしたら、それは絶えず変化しているグローバルな状態を持っていると思います。
状態の認識
この状態とその変化を知覚するために、私たちはそうするための道具を進化させてきました。その情報を転送する最速のものは光速で移動するため、私たちの認識は常に過去に起こったことです。常にラグがあり、イベントからの距離が大きいほど、ラグは大きくなります。
FTL
情報移動の状態、知覚、速度を確立したので、情報移動の既知の最大速度/光速度よりも速く移動する可能性があるとしましょう。
シナリオ1：過去の行動を観察する俳優
アクターは通常の速度でアクションを実行し、そのアクションの情報が到着するまでに（たとえば）最大10秒かかる場所に瞬時に移動し、10秒前からアクションを実行していることを確認します。タイムトラベルはありませんでしたが、単に情報転送の遅れがありました。
シナリオ2：異なるFTLの2人のアクター
激変的な出来事が地球上で起こります。遅いFTLアクターは、情報を転送するために遠方の惑星への旅行を開始します。時間が経過し、より高速なFTLトランスポートが作成され、情報を再度転送するために高速FTLアクターが送信されます。高速FTLは低速FTLの前に到着します。目的地にはすでにSlowFTLがもたらした情報があり、SlowFTLは情報をもたらしていた光の前を移動しました。
目的地は3回情報を取得しますが、それでも常に過去にあります。目的地が救助任務を開始し、即座に地球に助けを送ったとしても、大変動はすでに起こっていたでしょう。グローバルな状態はすでに変化していました。
回答
あなたの最初の間違いはここにあります：
宇宙がコンピューターだったとしたら、それは絶えず変化しているグローバルな状態を持っていると思います。
「宇宙」というものはありません。代わりに、時空と呼ばれるものがあります。これは、これまでに発生したすべてのイベントのコレクションです。リンカーン暗殺はイベントです。太陽の（将来の）爆発はイベントです。など。
あなたが「宇宙（今）」について話すとき、あなたが意味するのは、おそらく、「今」起こっているそれらの出来事のサブセットです。しかし、相対性理論の主な教訓は、どのイベントが「今」起こっているかについて、さまざまなオブザーバーが意見を異にすることです（いいえ、これは情報が移動するのにかかる時間とは関係ありません）。私は一杯のコーヒーを淹れます。それはイベントです。アルファケンタウリの近くに住む男がコーヒーを淹れます。それは別のイベントです。私はそれらの出来事が同時に起こったので、同じ宇宙の一部であると言います。アルファケンタウリの男は、彼が最初にコーヒーを淹れたと言います。他の誰かが私が最初に私のものを醸造したと言います。これらの2つのイベントは同じ宇宙の一部ですか？私によると、そうです。それらの人によると、いいえ。より客観的なオブザーバーによると、問題は不適切です。
光より速く移動する人は、両方のイベントに出席する可能性があります。私にとって、それは彼が同時に両方の場所にいることを意味します。それは意味がないので、彼は光より速く飛ぶことはできません。
ですから、ある瞬間に宇宙のようなものはありません。それはあなたの議論全体をつぼみに挟みます。人々が「宇宙の年齢」のようなことについて話すのを聞いたなら、これはあなたを驚かせるかもしれません。これは、実際には無視するのが最善であるが、シナリオでは無視できない多くのことを無視する非常に抽象的なモデルのコンテキストでのみ厳密に意味をなす概念です。
あなたが評価していないように見えるものは、同時性の相対性と呼ばれています。これは、お互いに動いている2人が、どちらのイベントが同時に発生するかについて意見が分かれていることを意味します。
瞬間的な移動とは、2つの同時イベント間の移動を意味するため、これは重要です。また、グローバル状態はすべての同時イベントの状態であるため、相互に移動するオブザーバーのグローバル状態は異なります。
アクターは通常の速度でアクションを実行し、そのアクションの情報が到着するまでに（たとえば）最大10秒かかる場所に瞬時に移動し、10秒前からアクションを実行していることを確認します。タイムトラベルはありませんでしたが、単に情報転送の遅れがありました。
さて、俳優は $(t,x)=(0,0)$ 瞬時にジャンプします $(t,x)=(0,10)$ここで、時間は秒で測定され、距離は光秒で測定されます。光は俳優に届きません$(10,10)$、 あなたが言うように。しかし、それは重要ではありません。
ここで、0.6 cで離れる女優がいて、俳優がジャンプした直後に彼女を殴るところだったとします。 $(0,10)$。彼女は瞬時にジャンプすることで衝突を回避することができますが、彼女は移動しているため、彼女にとって同時に起こることは俳優にとって同時に起こることとは異なります。彼女が瞬時に戻ってジャンプすると、彼女はに到着します$(-6,0)$ ジャンプする6秒前に俳優と衝突し、そもそもジャンプを妨げる可能性があります。
目的地が救助任務を開始し、即座に地球に助けを送ったとしても、大変動はすでに起こっていたでしょう。
目的地の人々が動いていたとしたら、彼らにとって同時に起こることは、地球にとって同時に起こることとは異なります。ですから、実際、彼らが瞬時に旅行できれば、大惨事の前に到着することができます。
Physics StackExchangeへようこそ。アルバート・アインシュタインの特殊相対性理論の原理に精通していますか？私は正直、FTL旅行とタイムトラベルの関係を完全には理解していませんが、特殊相対性理論が何が起こっているかの鍵です。簡単に言えば、特殊相対性理論は、観測者自身がどれだけ速く移動していても、観測者が同じ速度（299,792,458メートル/秒）で移動する光を測定すると仮定しています。これは奇妙に聞こえますが、これまでに行われたすべての信頼できる実験によって真実であることが裏付けられています。
この仮定は非常に重要な結果をもたらします。その中には、時間と距離に関する事実が、観測者の移動方法によって異なる可能性があるというものがあります。たとえば、私が同時に発生していると観察した2つのイベントは、私に比べて非常に速く移動している宇宙船の人によって、異なる時間に発生していると観察される場合があります。私たちのどちらも幻想を経験していません。イベントの順序は、採用する参照フレームに応じて実際に変わります。
FTL移動（特殊相対性理論では通常の状況では禁止されています）の場合を考えると、ある参照フレームの光速よりも速く移動しているオブジェクトは、別の参照フレームの時間に戻って移動していることがわかります。これが理にかなっている場合はお知らせください。あなたはおそらくこれについてあなた自身の研究をしたいと思うでしょう、それは非常に魅力的です。:)
いくつかの図でこれを説明しやすくなると思うので、ここにすでに存在するものに追加する答えがあります。
いくつかの時空図を検討します。時空図は、縦軸に時間、横軸に空間距離をとった、さまざまなイベントのレイアウトとその間の動きを示す図です。ただし、時空はイベントが固定されるピンボードのようなものではないことに注意してください。それよりも少し微妙です。これは、特定の時計と定規のセットによって行われた時間的および空間的測定を使用して、イベントの位置と時間をマップできるという考えの名前と考えてください。これは、特定の一連のイベントに対するこのような一連の測定の結果を示す図です。
ここでの動きは1つの空間次元にあります（たとえば、 $x$）表示する必要はありません $y$ そして $z$。「光信号」というラベルの付いた線は、左から右にズームする光のパルスを示しています。破線はで始まったものを示しています$A$ に行きました $B$光よりも速い（光よりもそこに到達するのに時間がかからなかったので、これを見ることができます）。注意：図はフラットです。線のレイアウトが与える可能性のある奥行きの印象は無視してください。それが目の錯覚であること。
次に、次の図に進みます。それを構築するために、特殊相対性理論の数学が必要になります。あなたがまだ主題に精通していないならば、あなたは私を信頼しなければならないでしょう。ローレンツ変換を使用して、これらの同じイベントが別の参照フレームでどのように測定されるかを発見します。具体的には、フレームが左から右に移動し、完全に許容される光速よりも遅い速度で移動することを検討してください。相対性理論によれば、そのようなイベントの枠組みがあります$A$ そして $B$ 同時で、別のフレームが少し速く移動します（ただし、光速よりは遅くなります）。 $B$ 前に起こります $A$。これには多少の慣れが必要ですが、それほど奇妙なことではありません。これは、同じ一連のイベントをプロットし、それらの空間的な位置とタイミングを新しいフレームで計算すると、図は次のようになることを意味します。
この図は、から移動したものに対して何か奇妙なことが起こっているに違いないことを示唆しています。 $A$ に $B$、なぜなら $B$ 前に起こっている $A$、しかし、これらのイベントは同じ場所ではないので、まだ逆説的なことは何もありません。議論は今、到着した人や物を仮定することによって続けられます$B$ 今の場所に向かって戻って移動します $A$、そして彼らは再び光よりも速く移動します。この復路を追加した図は次のとおりです。
今、私たちは誰かまたは何かで生まれました $A$ その後に行った $B$ に戻ってきました $C$彼らが自分の誕生前に存在していた場所。したがって、私たちはすべての有名な因果関係のパラドックスに入り、シナリオ全体が非常に信じ難いように見えると結論付けます。実際、宇宙が理にかなっている場合、この種のことはその中で起こり得ません。