criterios hipotéticos para FTL no paradójico

Muchas preguntas de ciencia ficción aquí se descarrilan por quejas de que la versión propuesta de FTL rompe la causalidad. Sin embargo, existen conceptos FTL seguros para la relatividad . ¿Qué rango de condiciones permiten FTL (movimiento, teletransportación o comunicación) pero no viajes en el tiempo?

Las paradojas temporales que he visto se basan en el intercambio FTL entre marcos de referencia relativistas . (editar: ver la actualización a continuación) Los problemas ocurren cuando el diferencial entre los marcos de tiempo es mayor que el tiempo de viaje. ¿Es eso correcto? Si es así, podemos evitar la paradoja al requerir velocidades más bajas (FTL y/o referencia).

Además, esas paradojas usan marcos de referencia que se alejan unos de otros. Si los marcos de referencia se mueven uno hacia el otro, ¿todavía ocurre la paradoja?

Mi objetivo es establecer parámetros para FTL tolerante a la física, de modo que las respuestas futuras no tengan que criticar las curvas temporales cerradas.

Aquí hay un ejemplo que creo que debería funcionar:

  • los barcos pueden desplazarse hacia y desde el "hiperespacio", pero el viaje aún requiere la hora local (como mínimo, horas por año luz más algunos gastos generales, incluso si no se mueve).
  • las naves no pueden entrar o salir del hiperespacio a una velocidad real alta (>1% c) en relación con algún centro de masa local (por ejemplo, el núcleo galáctico). Tecnoparloteo sobre el espacio fluídico no lineal disponible si es necesario.
  • naves separadas entran en instancias separadas del hiperespacio, no pueden intercomunicarse.

ACTUALIZAR:

En el artículo " Sharp Blue ", los diagramas muestran la transformación de Lorentz como una inclinación de los ejes del espacio-tiempo, y se supone que FTL es instantáneo. Pero el FTL no instantáneo también tendría una pendiente, y parece que la paradoja podría evitarse si el FTL es más pronunciado que el ángulo de dilatación.

Matemáticamente: la pendiente de dilatación en función de la velocidad (relativa) del marco va de f(0)=0 a f(c)=1, mientras que la pendiente de FTL en función de la velocidad de desplazamiento va de f(c)=1 a f( infinito)=0. Necesitaría actualizar mi geometría analítica para cancelar los términos, pero tales valores son determinables. ¿Por qué no es válido este enfoque?

CONCLUSIÓN:

La respuesta de Dan Smolinske explica por qué mi pensamiento es incorrecto: incluso si los puntos finales de la FTL no experimentan la paradoja directamente, un observador relativista que viaja cerca de un punto final sí lo hace.

La respuesta de celtschk proporciona una solución: requiere un marco de referencia principal, como el éter en Lorentz Ether Theory . Las matemáticas de Lorentz son más complejas que las de Einstein (Occam's Razor FTW) pero sus resultados son indistinguibles para velocidades inferiores a c . Solo difieren durante FTL; el éter puede prevenir la paradoja.

+1 Como descarrilador principal (realmente no debería juntar las etiquetas 'FTL' y 'basado en la ciencia' si se necesita evitar el descarrilamiento), agradezco la pregunta y espero analizar las respuestas hasta que sean realmente buenas, o realmente muy asustado. :)
Relatividad, causalidad, FTL: elige dos.
Realmente desearía poder responder a esta pregunta, pero me he quedado atascado en cómo dos marcos de referencia pueden coincidir en la velocidad de la luz cuando uno de ellos va más rápido. No puedo decir si la tendencia continuará o si los ejes deberían invertirse.
Aquí estaba mi intento de un sistema: worldbuilding.stackexchange.com/questions/9029/… Si alguien (@SerbanTanasa) quiere tomar otra oportunidad para romperlo...

Respuestas (6)

El viaje en el tiempo debido a FTL se deriva directamente de la relatividad de la simultaneidad: en diferentes marcos, el orden temporal de los eventos es diferente. Esto es cierto para todos los eventos que son similares al espacio entre sí, lo que significa que necesita FTL para pasar de un evento a otro. Entonces, si desea resolverlo con demoras, entonces las demoras deben ser para que termine sin viajar FTL en absoluto. Tenga en cuenta, por cierto, que también la unidad de Alcubierre no está libre de posibles paradojas de viajes en el tiempo.

FTL sin paradojas de viaje en el tiempo se puede lograr de dos maneras:

  • Restrinja FTL a un marco preferido para que no sea posible ir al pasado en ese marco (lo que evita bucles temporales cerrados y, por lo tanto, paradojas)
  • Permitir el viaje en el tiempo, pero inventar un mecanismo que evite las paradojas (los mecanismos principales son un universo autoconsistente y múltiples líneas de tiempo).

Como marco preferido, una opción obvia sería el resto del marco del fondo cósmico de microondas (que, por cierto, también es el marco con respecto al cual se mide la edad del universo). Las posibles explicaciones para tal marco preferido incluyen

  • La relatividad podría no ser fundamental. Mientras que para la física sabemos que se mantiene, podría haber un nivel más profundo donde no se mantiene, y los viajes FTL podrían necesitar ese nivel más profundo (por ejemplo, el subespacio de Star Trek podría considerarse un nivel más profundo).
  • La relatividad es fundamental, pero la tecnología FTL depende de fenómenos preexistentes (por ejemplo, algunos campos que llenan espacios) que tienen un marco preferente. Es decir, mientras que en principio tu tecnología FTL permitiría viajar en el tiempo, en la práctica no lo hace porque dependes de los recursos existentes que fijan un cierto marco de referencia.
¿Qué significa 'restringir ftl a un marco preferido'? Casi por definición, cualquier objeto ftl tiene su propio marco...
@SerbanTanasa: Significa que hay un marco de referencia preferido global , en relación con el cual funciona su unidad FTL y desde el cual no puede pasar al pasado. Un ejemplo de tal marco sería el marco del éter en la teoría del éter de Lorentz.
Pero si estás ftl en relación con un cuadro, ¿no hay siempre al menos otro cuadro con el que también estás ftl en relación?
El punto es que en ese marco específico, no puedes retroceder en el tiempo. Por supuesto, se le ve como si fuera FTL en otros fotogramas (de hecho, en todos los demás fotogramas), y en las coordenadas de otros fotogramas incluso se puede ver que retrocede en el tiempo. Lo importante es que en este marco específico, no puedes retroceder en el tiempo, y eso significa que no puedes entrar en tu pasado absoluto. Y es por eso que necesita un marco preferido: porque no puede evitar retroceder en el tiempo en todos los marcos, pero en un marco preferido, puede hacerlo. Todas las paradojas implican ir FTL en dos marcos diferentes.
pero una vez que has acelerado, estás en un marco diferente, ¿no? Simplemente no puedo asimilar el 'marco preferido global' en este contexto.
Estás en un marco diferente. Pero lo que sea que habilite FTL en ese escenario todavía está en el mismo marco que antes. Por ejemplo, el hecho de que te muevas en relación con la tierra no cambia la forma en que se mueve la tierra. Entonces, a cualquier cosa que dependa del movimiento de la tierra no le importa qué tan rápido te muevas. Por ejemplo, a pesar de la relatividad, todas las personas estarán de acuerdo si eres más rápido que el sonido, porque la atmósfera determina un marco, y por los efectos de ser más rápido que el sonido, la velocidad en ese marco de referencia cuenta, y en ningún otro. Piense en el marco de referencia preferido como "atmósfera cósmica".
Si entiendo correctamente, la existencia de este marco de referencia absoluto preferido ni siquiera necesita ser detectable con la tecnología actual del mundo real. La relatividad aún se mantendría como una aproximación del universo, solo que en ciertos casos no más allá de sus parámetros, de la misma manera que la mecánica newtoniana fue reemplazada por la relatividad. Si es así, ¿podemos suponer que este marco preferido se adjunta a cada artículo de FTL aquí y terminar con él?
@FooBar: Bueno, haría una restricción: "Para cada artículo de FTL a menos que haya una razón en contra ". Una razón en contra sería que el autor de la pregunta lo establece explícitamente (en realidad podría querer hacer posible el viaje en el tiempo), o porque especifica explícitamente un mecanismo que no lo tiene (como el motor de Alcubierre o el motor warp de Star Trek; este último se usa explícitamente para viajar en el tiempo en Star Trek IV), a menos que el autor indique explícitamente que no quiere tiempo viajar.
@SerbanTanasa Como crítico de FTL, ¿está satisfecho con esta respuesta?
@FooBar No puedo decir que lo soy. No estoy convencido de que sea posible un marco "preferido" o, de ser así, que pueda mantenerse con éxito. Sin embargo, es la mejor respuesta hasta ahora. Voté a favor.
physics.stackexchange.com/questions/16596/… La teoría del éter de Lorentz es físicamente indistinguible de la relatividad, excepto que existe un marco de referencia preferido. Si sale del espacio normal y viaja a través de este éter indetectable, el FTL seguro de causalidad puede ser internamente consistente.
El "marco de referencia preferido" dificulta la ruptura de la causalidad, pero no las previene. Aunque hacer dos señales FTL en diferentes marcos de referencia es la forma más fácil de usar FTL para cerrar un bucle de causalidad, se puede hacer con solo una señal FTL y luego otra señal que no sea FTL, siempre que esa segunda señal sea lo suficientemente rápida como para volver. antes de que se agote el tiempo ganado. Entonces, FTL saltando a una estrella cercana en el marco CMB y luego transmitiendo una señal a la velocidad de la luz de regreso a Sol en el marco de referencia de Sol podría hacer que esa señal llegue antes de que te vayas.
@smithkm: No, definitivamente no es posible. Pero si quiere convencerme de lo contrario, siéntase libre de dibujar un diagrama de espacio-tiempo con su supuesta violación de causalidad.
Entonces, según tengo entendido, hay un marco de referencia preferido en el que ningún viaje puede retroceder en el tiempo. Pero, ¿cómo impide esto que alguien vaya a su pasado absoluto? En particular, ¿cuál es la diferencia entre un marco CMB donde el viaje hacia atrás es imposible y nuestro marco CMB actual con FTL sin restricciones agregado? ¿En qué se diferencia hacer imposible el viaje hacia atrás en un marco CMB de un FTL estándar que viola la causalidad?
Por ejemplo, digamos que estoy en la Tierra. Me "teletransporto" a Vulcano a través de un agujero de gusano. ¿Cómo la existencia de este marco "sin viajes en el tiempo" me impide hacer el truco con las bocas de los agujeros de gusano acelerados?
@ Obie2.0: La diferencia son las leyes de la física. Si no está en el marco de referencia preferido, encontrará que no se pueden alcanzar ciertas velocidades FTL; ese límite dependería de la dirección y le permitiría determinar directamente la velocidad absoluta en relación con el marco de referencia preferido. La física de los agujeros de gusano, si ese universo permite los agujeros de gusano, probablemente sería muy diferente de lo que predice la Relatividad General; pero eso no es una sorpresa, ya que la Relatividad General no conoce un marco de referencia preferido.
Para la segunda opción (el viaje en el tiempo en principio sería posible, pero en la práctica no), simplemente no tendrías la tecnología necesaria para hacer el truco del agujero de gusano.

En el artículo "Sharp Blue", los diagramas muestran la transformación de Lorentz como una inclinación de los ejes del espacio-tiempo, y se supone que FTL es instantáneo. Pero el FTL no instantáneo también tendría una pendiente, y parece que la paradoja podría evitarse si el FTL es más pronunciado que el ángulo de dilatación.

Matemáticamente: la pendiente de dilatación en función de la velocidad (relativa) del marco va de f(0)=0 a f(c)=1, mientras que la pendiente de FTL en función de la velocidad de desplazamiento va de f(c)=1 a f( infinito)=0. Necesitaría actualizar mi geometría analítica para cancelar los términos, pero tales valores son determinables. ¿Por qué no es válido este enfoque?

Considere una situación con tres entidades. A y B están en reposo entre sí y están extremadamente separados (digamos a lo largo de una galaxia, miles de años luz). D se mueve a una fracción significativa de c en relación con ambos, pero está mucho más cerca de B (dentro de 1 año luz).

Si su sugerencia funcionó, ahora puede violar la causalidad usando B como un relevo entre A y D. La comunicación A <-> B puede ser instantánea ya que están en reposo. Incluso si la comunicación B <-> D está ligada a la luz, el resultado general de la comunicación A <-> B <-> D será más rápido que su límite FTL "seguro", lo que resulta en una paradoja.

Gracias. Me pregunto si la mera (posibilidad de) existencia de observadores relativistas es suficiente para causar una paradoja, estén o no directamente involucrados.
Es una paradoja complicada, literalmente estaba pensando en eso ayer (antes de esta pregunta), que es donde se me ocurrió ese ejemplo. Nunca me gustó cuando se explica matemáticamente, pero finalmente pude idear algunos escenarios en los que la paradoja lógica era obvia para mí sin que solo fuera el resultado de números impares conectados a una fórmula. Aparte, encuentro que la idea de que los observadores relativistas causen violaciones de la causalidad tiene paralelos interesantes con el efecto del observador cuántico.

Cualquier viaje más rápido que la luz creará paradojas.

El artículo al que se vinculó sobre marcos de referencia relativistas establece explícitamente que:

Uno de los aspectos más llamativos de la relatividad especial es que viajar más rápido que la luz equivale a viajar en el tiempo.

Esto es para cualquier grado de viaje más rápido que la luz, es solo que cuanto más rápido vas, más obvios son los problemas.

No creo que puedas evitar esto, pero por el bien de tu historia, es posible que tengas que ignorarlo, pero siempre y cuando lo ignores de manera consistente y te asegures de establecer tus "reglas" de FTL antes que tú. confíe en ellos como un punto de la trama, debería estar bien.

Recuerdo un episodio de Star Trek: The Next Generation en el que usaron un micro salto warp para crear la ilusión de que una nave estaba en dos lugares al mismo tiempo: la luz de la ubicación original seguía llegando a la nave enemiga durante unos segundos. después del salto. Debido a que encajaba con los parámetros ya establecidos del motor warp de Star Trek (o al menos no lo contradecía demasiado), sintió que era un resultado lógico y que realmente sucedería, en lugar de resaltar la paradoja en el corazón de el problema.

Mi configuración de FTL favorita tiene una forma de evitar esto al tener literalmente incorporada la evitación de paradojas. Su motor FTL o su mensaje FTL simplemente no funcionará, o simplemente no se enviará, si se mueve en esa dirección o envía mensajes que esa persona puede crear. una paradoja del tiempo. La evitación de paradojas se reduce al nivel cuántico, por lo que no es una cosa humana o de dispositivo humano.

Por lo tanto, podría saltar a un billón de años luz de distancia sin problemas, siempre que esté causalmente desconectado del punto de partida. Así que muuuucho fuera podría estar bien, mientras que cuanto más te acercas (digamos dentro de la galaxia) más difícil se vuelve, hasta que se vuelve literalmente imposible.

que ajuste es ese?

Crea una sociedad para que tus personajes interactúen y se haya dedicado a construir un estilo de vida y un entorno que facilite el viaje en el tiempo. La sociedad gasta su tiempo, energía y recursos viviendo de una manera que es fácilmente intercambiable a lo largo del tiempo y, en esencia, terraforma el espacio físico que ocupan para viajar en el tiempo.

Fuera de la cabeza, uno necesitaría una cantidad extraordinaria de clones haciendo exactamente lo mismo todos los días como parte de una colmena. Sus vidas de colmena consistentes están constantemente diseñando su entorno físico durante un período de tiempo inconcebiblemente largo específicamente para eliminar contaminantes paradójicos. Esencialmente usando las vidas de trillones o más esclavos clonados enjambres a lo largo de milenios para pavimentar carreteras de agujeros de gusano a prueba de paradojas a través del espacio/tiempo.

Un poco de formato y un vistazo rápido al texto ayudarían a la legibilidad.

No hay problema de causalidad con la unidad de Alcubierre. Como todas las métricas, toda la materia permanece dentro del cono de luz y no hay curvas temporales cerradas involucradas. Una modificación de esa métrica involucra curvas temporales cerradas, pero es un espacio-tiempo diferente. Una variedad de teoremas y conjeturas probablemente hacen que sea imposible pasar de un espacio-tiempo de Alcubierre a una versión que violaría la causalidad (principalmente relacionada con el desplazamiento hacia el azul de los campos entrantes, la divergencia de la energía del vacío y la no unicidad de la evolución del espacio-tiempo). Esos mismos teoremas también se aplican a los agujeros de gusano, por cierto.

El punto es que este tipo de FTL en realidad no es más rápido que la luz. El objeto dentro no se mueve más rápido que la luz. En el caso de la unidad de Alcubierre, no se mueve en absoluto. La nave espacial simplemente se sienta en el mismo punto del espacio-tiempo mientras que el espacio-tiempo a su alrededor hace todo el trabajo. Esto está relacionado con el hecho de que, por ejemplo, en la expansión cosmológica, los objetos pueden alejarse de nosotros más rápido que la velocidad de la luz (fue esta observación la que llevó a la idea de esto).

No es que la pulsión de Alcubierre no tenga problemas, pero la causalidad no está entre ellos.

Violar la causalidad con el impulso de Alcubierre es tan fácil como detener el vuelo FTL, dar la vuelta (a una velocidad inferior a la luz convencional), acelerar (de una manera normal, no FTL) y volver a FTL. No es el único vuelo FTL el que rompe la causalidad, siempre es una secuencia de vuelos FTL.
La única violación de la causalidad que he visto en relación con el impulso de Alcubierre implica una transformación directa de la métrica. ¿Tienes una referencia para este método?
Una búsqueda rápida en Internet arrojó esta página que describe los problemas en detalle. Tenga en cuenta que estos problemas son completamente independientes del método de viaje FTL, siempre que respete el principio de relatividad. Ese es el punto: no importa de qué manera obtenga viajes FTL. El problema de causalidad no es un problema del método específico, sino que es causado por el hecho mismo de que estás viajando FTL. Entonces, incluso si inventa algún tipo de magia para viajar FTL, siempre que esa magia respete la relatividad, permite viajar en el tiempo.
Me refiero a un artículo científico real. Todo ese tipo de problema implica salirse del cono de luz, lo cual no es el caso para ese tipo de FTL. Como se dijo, tales cosas realmente suceden en la expansión del universo sin ningún problema relacionado con la causalidad.
Dudo que encuentre un artículo científico para esto por la misma razón que no encontrará un artículo científico sobre por qué no funciona una máquina de movimiento perpetuo. Tenga en cuenta que fuera de la "burbuja de deformación", el espacio-tiempo sigue siendo (aproximadamente) Minkowski, y eso es lo que cuenta (si tiene en cuenta el interior, de hecho obtendrá un CTC, pero no en el viaje individual, sino en la combinación de ambos viajes). De todos modos, ¿conoces algún artículo científico que cubra cómo iniciar/detener un viaje a Alcubierre? Porque si no haces eso, por supuesto no producirás una paradoja (pero tampoco un método de viaje útil).
Tenga en cuenta también que en el enlace que di, el hecho de que el viaje cambia el espacio-tiempo a lo largo del viaje se tiene en cuenta explícitamente.
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