ทำไม FTL จึงหมายถึงการเดินทางข้ามเวลา? [ซ้ำ]
แก้ไข:
ขอบคุณทุกคนสำหรับคำอธิบาย แต่ฉันคิดว่าจนกว่าฉันจะรวบรวมทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษการแปลงลอเรนซ์และทฤษฎีสัมพัทธภาพพร้อมกันอย่างเต็มที่คำตอบจะไม่สมเหตุสมผลสำหรับฉัน บางทีคำถามที่ฉันควรถามคือ "ทำไมเราถึงเชื่อว่าไม่มีกรอบเวลาที่แน่นอน" แต่นั่นจะเปลี่ยนคำถามนี้มากเกินไปฉันเชื่อ
ฉันจะไม่ลบสิ่งนี้ แต่ปล่อยไว้สำหรับผู้อ่านที่สนใจและตั้งค่าสถานะว่าเป็นการหลอกลวง บางทีคำตอบที่นี่อาจจะเข้าท่ากว่าสำหรับฉัน ไชโยทุกคน
ฉันอ่านมาตลอดว่า FTL หมายถึงการเดินทางย้อนเวลากลับไปได้ แต่คำอธิบายทั้งหมดที่ฉันอ่านจนถึงตอนนี้ดูเหมือนจะให้ความสำคัญกับการที่เรารับรู้การมาถึงของแสงในฐานะผู้สังเกตการณ์ บางทีคำจำกัดความของการเดินทางข้ามเวลาที่ผู้คนใช้อาจแตกต่างจากใน Sci-Fi ดังนั้นความไม่เข้าใจของฉันอาจมาจากที่นั่น
นี่คือสิ่งที่ฉันคิดในฐานะโปรแกรมเมอร์ ใครช่วยชี้ให้เห็นในแง่ของคนธรรมดาว่าฉันเข้าใจผิด?
สถานะทั่วโลก
ฉันคิดว่าจักรวาลเป็นคอมพิวเตอร์มันมีสภาวะโลกที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา
การรับรู้ของรัฐ
เพื่อที่จะรับรู้สถานะนี้และการเปลี่ยนแปลงของมันเราได้มีการพัฒนาโดยใช้เครื่องใช้ในการทำเช่นนั้น การรับรู้ของเรามักจะเกิดขึ้นในอดีตเสมอเพราะสิ่งที่เร็วที่สุดในการถ่ายโอนข้อมูลนั้นเดินทางด้วยความเร็วแสง มีความล่าช้าอยู่เสมอและยิ่งระยะห่างจากเหตุการณ์มากเท่าใดความล่าช้าก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น
FTL
ตอนนี้เราได้กำหนดสถานะการรับรู้และความเร็วของการเดินทางข้อมูลแล้วสมมติว่าเรามีความเป็นไปได้ที่จะเดินทางเร็วกว่าความเร็วสูงสุดที่ทราบในการเดินทางข้อมูล / ความเร็วแสง
สถานการณ์ที่ 1: นักแสดงสังเกตการกระทำในอดีต
นักแสดงดำเนินการด้วยความเร็วปกติเดินทางไปยังสถานที่ที่ข้อมูลของการกระทำนั้นจะเกิดขึ้นทันที (สมมติว่า) จะมาถึงไม่เกิน 10 วินาทีและเห็นว่าตัวเองกำลังดำเนินการตั้งแต่ 10 วินาทีที่แล้ว ไม่มีการเดินทางข้ามเวลา แต่เป็นเพียงความล่าช้าในการถ่ายโอนข้อมูล
สถานการณ์ที่ 2: นักแสดงสองคนที่ FTL ต่างกัน
เหตุการณ์หายนะเกิดขึ้นบนโลก นักแสดง FTL ที่ช้าเริ่มเดินทางไปยังดาวเคราะห์ที่ห่างไกลเพื่อถ่ายโอนข้อมูล เวลาผ่านไปและมีการขนส่ง FTL ที่เร็วขึ้นและนักแสดง FTL ที่รวดเร็วจะถูกส่งไปเพื่อถ่ายโอนข้อมูลอีกครั้ง Fast FTL มาถึงก่อนช้า FTL ปลายทางมีข้อมูลที่ Slow FTL กำลังนำมาและ Slow FTL เดินทางไปข้างหน้าซึ่งกำลังนำข้อมูลมาด้วย
ปลายทางจะได้รับข้อมูล 3 ครั้ง แต่แม้จะอยู่ในอดีตเสมอ แม้ว่าปลายทางจะติดตั้งภารกิจช่วยเหลือและส่งความช่วยเหลือไปยังโลกในทันที แต่ความหายนะก็ยังคงเกิดขึ้นแล้ว สภาพโลกได้เปลี่ยนไปแล้ว
คำตอบ
ข้อผิดพลาดแรกของคุณอยู่ที่นี่:
ฉันคิดว่าจักรวาลเป็นคอมพิวเตอร์มันมีสภาวะโลกที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา
ไม่มีสิ่งที่เรียกว่า "จักรวาล" แต่กลับมีสิ่งที่เรียกว่ากาลอวกาศซึ่งเป็นแหล่งรวบรวมเหตุการณ์ทั้งหมดที่เคยเกิดขึ้น การลอบสังหารลินคอล์นเป็นเหตุการณ์ การระเบิดของดวงอาทิตย์ (อนาคต) เป็นเหตุการณ์ และอื่น ๆ
เมื่อคุณพูดถึง "จักรวาล (ตอนนี้)" สิ่งที่คุณหมายถึงน่าจะเป็นส่วนย่อยของเหตุการณ์เหล่านั้นที่กำลังเกิดขึ้น "ตอนนี้" แต่บทเรียนหลักของทฤษฎีสัมพัทธภาพคือผู้สังเกตการณ์ต่าง ๆ จะไม่เห็นด้วยว่าเหตุการณ์ใดกำลังเกิดขึ้น "ตอนนี้" (และไม่เกี่ยวข้องกับระยะเวลาที่ข้อมูลในการเดินทาง) ฉันชงกาแฟหนึ่งหม้อ นั่นคือเหตุการณ์ ผู้ชายที่อาศัยอยู่ใกล้ Alpha Centauri ชงกาแฟหนึ่งหม้อ นั่นเป็นอีกเหตุการณ์หนึ่ง ฉันว่าเหตุการณ์เหล่านั้นเกิดขึ้นในเวลาเดียวกันดังนั้นจึงเป็นส่วนหนึ่งของจักรวาลเดียวกัน ผู้ชายใน Alpha Centauri บอกว่าเขาชงกาแฟก่อน ผู้ชายอีกคนบอกว่าฉันชงของฉันก่อน ทั้งสองเหตุการณ์เป็นส่วนหนึ่งของจักรวาลเดียวกันหรือไม่? ตามฉันใช่ ตามที่คนเหล่านั้นไม่ ตามผู้สังเกตการณ์ที่มีวัตถุประสงค์มากขึ้นคำถามนั้นไม่เหมาะสม
คนที่เดินทางเร็วกว่าแสงสามารถเข้าร่วมได้ทั้งสองเหตุการณ์ สำหรับฉันนั่นหมายความว่าเขาอยู่ทั้งสองที่ในเวลาเดียวกัน นั่นไม่สมเหตุสมผลดังนั้นเขาจึงไม่สามารถบินได้เร็วกว่าแสง
ดังนั้นจึงไม่มีสิ่งที่เรียกว่าจักรวาลในช่วงเวลาหนึ่งซึ่งจะทำให้การโต้แย้งของคุณหมดไปในตา สิ่งนี้อาจทำให้คุณประหลาดใจหากคุณเคยได้ยินผู้คนพูดถึงเรื่องต่างๆเช่น "อายุของจักรวาล" นั่นเป็นแนวคิดที่ให้ความรู้สึกอย่างเข้มงวดเฉพาะในบริบทของแบบจำลองที่เป็นนามธรรมเท่านั้นที่เพิกเฉยต่อหลาย ๆ สิ่งซึ่งในความเป็นจริงแล้วบางครั้งก็ถูกเพิกเฉย แต่ไม่สามารถละเลยได้ในสถานการณ์ของคุณ
สิ่งที่คุณดูเหมือนจะไม่ชื่นชมเรียกว่าทฤษฎีสัมพัทธภาพพร้อมกัน หมายความว่าคนสองคนที่เคลื่อนไหวด้วยความเคารพซึ่งกันและกันไม่เห็นด้วยกับเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นพร้อมกัน
นี่เป็นสิ่งสำคัญเนื่องจากการเดินทางทันทีหมายถึงการเดินทางระหว่างสองเหตุการณ์พร้อมกัน นอกจากนี้เนื่องจากรัฐทั่วโลกเป็นรัฐที่มีเหตุการณ์พร้อมกันทั้งหมดผู้สังเกตการณ์ที่เคลื่อนไหวโดยสัมพันธ์กันจะมีสถานะทั่วโลกที่แตกต่างกัน
นักแสดงดำเนินการด้วยความเร็วปกติเดินทางไปยังสถานที่ที่ข้อมูลของการกระทำนั้นจะเกิดขึ้นทันที (สมมติว่า) จะมาถึงไม่เกิน 10 วินาทีและเห็นว่าตัวเองกำลังดำเนินการตั้งแต่ 10 วินาทีที่แล้ว ไม่มีการเดินทางข้ามเวลา แต่เป็นเพียงความล่าช้าในการถ่ายโอนข้อมูล
ตกลงนักแสดงเริ่มต้นที่ $(t,x)=(0,0)$ และกระโดดไปที่ $(t,x)=(0,10)$โดยที่เวลาวัดเป็นวินาทีและระยะทางเป็นวินาทีแสง แสงจะไม่ส่องถึงนักแสดงจนกว่า$(10,10)$, ตามที่คุณพูด. อย่างไรก็ตามนั่นไม่ใช่ประเด็น
ตอนนี้สมมติว่ามีนักแสดงหญิงที่ย้ายออกไปที่ 0.6 c และนักแสดงเกือบจะชนเธอทันทีหลังจากที่เขากระโดดไปที่ $(0,10)$. เธอสามารถหลีกเลี่ยงการปะทะกันได้โดยการกระโดดทันที แต่เนื่องจากเธอเคลื่อนไหวในสิ่งที่พร้อมกันสำหรับเธอจึงแตกต่างจากสิ่งที่นักแสดงพร้อมกัน เมื่อเธอกระโดดกลับทันทีเธอก็มาถึง$(-6,0)$ และชนกับนักแสดง 6 วินาทีก่อนที่เขาจะกระโดดซึ่งอาจป้องกันไม่ให้เขากระโดดตั้งแต่แรก
แม้ว่าปลายทางจะติดตั้งภารกิจช่วยเหลือและส่งความช่วยเหลือไปยังโลกในทันที แต่ความหายนะก็ยังคงเกิดขึ้นแล้ว
หากผู้คนที่อยู่ปลายทางเคลื่อนไหวสิ่งที่เกิดขึ้นพร้อมกันสำหรับพวกเขานั้นแตกต่างจากสิ่งที่เกิดขึ้นพร้อมกันสำหรับโลก ดังนั้นหากพวกเขาสามารถเดินทางได้ทันทีพวกเขาจะมาถึงก่อนที่จะเกิดภัยพิบัติ
ยินดีต้อนรับสู่ Physics Stack Exchange คุณคุ้นเคยกับหลักการของทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของ Albert Einstein หรือไม่? ฉันไม่เข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างการเดินทาง FTL และการเดินทางข้ามเวลาด้วยตัวเองโดยสุจริต แต่ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษเป็นกุญแจสำคัญของสิ่งที่เกิดขึ้น กล่าวอย่างง่ายที่สุดทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษตั้งสมมติฐานว่าผู้สังเกตจะวัดแสงเพื่อเดินทางด้วยความเร็วเท่ากัน (299,792,458 เมตรต่อวินาที) ไม่ว่าผู้สังเกตการณ์จะเดินทางเร็วแค่ไหนก็ตาม สิ่งนี้ฟังดูแปลก แต่เกิดขึ้นจริงจากการทดลองที่น่าเชื่อถือทุกครั้งที่ดำเนินการจนถึงปัจจุบัน
สมมุติฐานนี้มีผลที่สำคัญมากในบรรดาข้อเท็จจริงเกี่ยวกับเวลาและระยะทางอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับลักษณะที่ผู้สังเกตเคลื่อนไหว ตัวอย่างเช่นเหตุการณ์สองเหตุการณ์ที่ฉันสังเกตว่าเกิดขึ้นพร้อมกันอาจสังเกตได้ว่าเกิดขึ้นในเวลาที่ต่างกันโดยบุคคลในยานอวกาศที่เดินทางเร็วมากเมื่อเทียบกับฉัน เราทั้งคู่ไม่ได้พบกับภาพลวงตา ลำดับของเหตุการณ์จะเปลี่ยนแปลงไปตามกรอบอ้างอิงที่คุณนำมาใช้
เมื่อพิจารณากรณีของการเดินทาง FTL (ซึ่งสัมพัทธภาพพิเศษห้ามในสถานการณ์ปกติ) จะเห็นว่าวัตถุใด ๆ ที่เดินทางเร็วกว่าความเร็วแสงในกรอบอ้างอิงหนึ่งกำลังเดินทางย้อนเวลากลับไปในกรอบอ้างอิงอื่น โปรดแจ้งให้เราทราบหากสิ่งนี้สมเหตุสมผล คุณอาจต้องการทำวิจัยของคุณเองเกี่ยวกับเรื่องนี้มันน่าสนใจมาก :)
ฉันคิดว่าแผนภาพสองสามแผนจะช่วยให้อธิบายได้ง่ายขึ้นมากดังนั้นนี่คือคำตอบที่จะเพิ่มให้กับสิ่งที่มีอยู่แล้ว
เราจะพิจารณาแผนภาพกาลอวกาศบางส่วน แผนภาพกาลอวกาศคือแผนภาพที่แสดงเค้าโครงของเหตุการณ์ต่างๆและการเคลื่อนไหวระหว่างกันโดยมีเวลาบนแกนตั้งและระยะห่างเชิงพื้นที่บนแกนนอน แต่สิ่งสำคัญคือต้องจำไว้ว่ากาลอวกาศไม่เหมือนกับพินบอร์ดที่เหตุการณ์ถูกตรึงไว้ มันละเอียดกว่านั้นเล็กน้อย คิดว่ามันเป็นชื่อของเราสำหรับแนวคิดที่ว่าเราสามารถกำหนดตำแหน่งและเวลาของเหตุการณ์โดยใช้การวัดระยะเวลาและระยะห่างที่ทำโดยชุดนาฬิกาและไม้บรรทัดที่กำหนด นี่คือแผนภาพที่แสดงผลลัพธ์ของชุดการวัดดังกล่าวสำหรับชุดเหตุการณ์บางอย่าง:
การเคลื่อนไหวที่นี่อยู่ในมิติเชิงพื้นที่เดียว (พูดว่า $x$) ดังนั้นเราจึงไม่จำเป็นต้องแสดง $y$ และ $z$. เส้นที่มีข้อความว่า "สัญญาณไฟ" จะแสดงการซูมของแสงจากซ้ายไปขวา เส้นประแสดงบางสิ่งที่เริ่มต้นเมื่อ$A$ และไปที่ $B$เร็วกว่าแสง (คุณสามารถเห็นสิ่งนี้ได้เนื่องจากใช้เวลาในการเดินทางน้อยกว่าที่แสงจะถ่ายได้) หมายเหตุแผนภาพแบน: พยายามละเว้นความประทับใจใด ๆ ที่เค้าโครงของเส้นอาจให้ ว่ามันเป็นภาพลวงตา
ตอนนี้เราไปที่แผนภาพถัดไป ในการสร้างมันเราจะต้องใช้คณิตศาสตร์ของทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ คุณจะต้องเชื่อใจฉันถ้าคุณยังไม่คุ้นเคยกับเรื่องนี้ เราใช้การแปลงลอเรนซ์เพื่อค้นหาว่าเหตุการณ์เดียวกันนี้จะวัดได้อย่างไรในกรอบอ้างอิงอื่น เพื่อความเฉพาะเจาะจงให้พิจารณาเฟรมที่เคลื่อนที่จากซ้ายไปขวาด้วยความเร็วที่น้อยกว่าแสง ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพมีกรอบสำหรับเหตุการณ์เช่นนี้$A$ และ $B$ จะพร้อมกันและอีกเฟรมหนึ่งเคลื่อนที่เร็วขึ้นเล็กน้อย (แต่ยังน้อยกว่าความเร็วแสง) ซึ่ง $B$ จะเกิดขึ้นก่อน $A$. สิ่งนี้ต้องใช้ความคุ้นเคยบ้าง แต่ก็ไม่ได้แปลกประหลาดเกินไป หมายความว่าถ้าเราพล็อตเหตุการณ์ชุดเดียวกันโดยมีตำแหน่งที่ตั้งและระยะเวลาที่กำหนดไว้ในเฟรมใหม่แผนภาพจะมีลักษณะดังนี้:
แผนภาพนี้ให้คำใบ้ว่าจะต้องมีสิ่งแปลก ๆ เกิดขึ้นสำหรับสิ่งที่ย้ายมา $A$ ถึง $B$, เพราะ $B$ กำลังเกิดขึ้นก่อน $A$แต่เนื่องจากเหตุการณ์เหล่านี้ไม่ได้อยู่ในสถานที่เดียวกันเราจึงไม่ได้รับอะไรที่ขัดแย้งเกินไป ตอนนี้การโต้เถียงดำเนินต่อไปโดยสมมติว่าบุคคลหรือสิ่งของที่มาถึง$B$ ตอนนี้เดินทางกลับไปยังที่ตั้งของ $A$และพวกมันเดินทางเร็วกว่าแสงอีกครั้ง นี่คือแผนภาพที่เพิ่มการเดินทางกลับนี้:
ตอนนี้เรามีใครบางคนหรือบางสิ่งที่เกิดที่ $A$ จากนั้นก็ออกไป $B$ และกลับมาที่ $C$ที่พวกเขาอยู่ก่อนเกิด ดังนั้นเราจึงเข้าสู่ความขัดแย้งทางเวรกรรมที่มีชื่อเสียงทั้งหมดและเราสรุปได้ว่าสถานการณ์ทั้งหมดดูไม่น่าเชื่ออย่างยิ่งและแน่นอนว่าถ้าจักรวาลมีความหมายสิ่งแบบนี้ก็จะไม่เกิดขึ้นในนั้น