¿El viaje superlumínico implica viajar en el tiempo?

Uno no puede viajar hacia atrás en el tiempo.

Los datos físicos que tenemos hasta ahora concuerdan completamente con la teoría especial de la relatividad. Esto significa que no puede viajar más rápido que la velocidad de la luz y que solo puede acercarse a ella como un límite. No notará un cambio en su reloj de ninguna manera medible dentro de su sistema de viaje.

Sí, esto sería sólo su impresión. Por ejemplo, cuando te estás alejando de mí, tu reloj va más lento desde mi punto de vista y el mío va más lento desde tu punto de vista. Esto se debe a que a medida que te alejas de mí, la distancia entre nosotros aumenta y la luz necesita más tiempo para alcanzarte (y esta afirmación es obviamente simétrica cuando intercambiamos tú y yo). En consecuencia, la imagen que verás de mí se distorsionará en el tiempo y parecerá que estoy haciendo todo más lento.

Si viajaras a la velocidad de la luz relativa a mí (ten en cuenta que esto no se puede lograr físicamente, pero podemos discutir esto de forma puramente teórica), entonces toda mi luz que podría llegar a ti se origina en un momento de mi historia y, en consecuencia, Les parecería que mi reloj se ha detenido por completo.

Finalmente, si te estuvieras moviendo superlumínicamente, la luz que emití cuando nos encontramos y cualquier luz que emita en el futuro nunca te alcanzará (simplemente es demasiado lenta en comparación con tu velocidad). Por otro lado, a medida que te alejas, la luz que emití en el pasado (y que ya ha viajado cierta distancia) tiene la posibilidad de alcanzarte. Y cuanto más te alejes, la luz más vieja de mí verás. Su impresión será que mi reloj está retrocediendo. Pero este no es el final de la historia. Porque si te estuvieras acercando a mí a velocidades superlumínicas, te parecería que mi reloj avanza como de costumbre. Hasta el punto en que nuestras líneas de palabras se encuentran. Aquí hay un boceto rápido.

La línea discontinua eres tú (el observador superlumínico), la línea vertical es el yo (el observador de pie) y las líneas de 45 grados son rayos de luz que emití en varios eventos. Tenga en cuenta que primero me verá viajando hacia adelante en el tiempo hasta el evento etiquetado como 6 y desde el evento etiquetado como 7 en adelante me verá retrocediendo a mi pasado.

Diagrama del espacio-tiempo que muestra cómo un viaje más rápido que la luz permitiría viajar en el tiempo

Dado que eso rompería muy directamente la causalidad, este es un gran argumento de por qué no puedes hacerlo.

Así que traté de hacer un diagrama para aclararme con más precisión cómo sería:

Fuente SVG .

Leyenda:

• puntos:
  • A: La nave espacial parte de la Tierra moviéndose hacia C más despacio que la luz. Tenga en cuenta que la trayectoria de la nave espacial de A a C coincide con su eje de tiempo (porque x = 0 en todo momento) y no se indica lo contrario.
  • B: La Tierra envía un taquión (partícula de fantasía que viaja más rápido que la luz) a C. Este se mueve más rápido que la luz (inclinación entre la de los dos rayos de luz negra) pero parece avanzar en el tiempo de acuerdo con la Tierra (permanece por encima de su azul). eje espacial)
  • C: El taquión enviado desde la Tierra llega a la nave espacial, y luego la nave espacial envía inmediatamente un taquión de regreso a D. Una vez más, parece avanzar en el tiempo de acuerdo con la nave espacial (permanece sobre el eje espacial rojo de la nave espacial).
  • D: El taquión enviado desde la nave espacial llega a la Tierra antes de que la Tierra envíe el primer taquión.
• líneas:
  • negro: rayos de luz de B y C
  • azul: ejes de espacio y tiempo de la Tierra en B
  • rojo: ejes de espacio y tiempo de la nave espacial en C
  • magenta: taquiones enviados de B a C y de C a D

Entonces vemos que si pudiéramos enviar partículas más rápido que la luz, incluso si nos parece que se mueven hacia adelante en el tiempo, sería posible enviar mensajes en el tiempo (a un punto espacio-temporal similar al tiempo) desde otro marco inercial de referencia.

La Tierra observa que el taquión de la nave espacial viaja hacia atrás en el tiempo desde C a D hasta el final. Esto es posible debido a la suposición fundamental de que las leyes de la Física son las mismas para todos los marcos inerciales. Entonces, si la Tierra puede enviar taquiones "hacia adelante en el tiempo según la Tierra", entonces la nave espacial también debe poder enviar taquiones "hacia adelante en el tiempo según la nave espacial".

Por el contrario, la nave espacial observa que C sucedió antes que B, es decir, ve que el taquión de Earch retrocede en el tiempo. Este ya es un problema de causalidad más simple de observar, pero quería mostrar el "envío de mensaje al pasado" completo en un solo diagrama. Para ver ese problema de causalidad más simple en el diagrama, solo tiene que agregar una línea de tiempo constante (paralela a x de la nave espacial), esto se hace, por ejemplo, en: http://www.physicsmatt.com/blog/2016/8 /25/por-que-ftl-implica-viajes-en-el-tiempo

Una forma de explicar por qué la Tierra y la nave espacial no están de acuerdo si ciertos taquiones se mueven hacia adelante o hacia atrás en el tiempo es que los eventos de taquiones están separados como en el espacio y, por lo tanto, pueden ser observados en diferentes órdenes por diferentes observadores.

Variantes de la historia para hacer las cosas más dramáticas:

• La Tierra tiene un detector de taquiones que detona una bomba nuclear y pulveriza la instalación de envío de taquiones cuando se recibe un taquión. Entonces, ¿cómo se puede enviar el taquión, si la instalación fue bombardeada en el pasado?
• en lugar de enviar un taquión, envías a todo el científico que presionó el botón de enviar taquiones. Luego se conocen a sí mismos.

Más tarde vi este video exagerado de bling bling con un diagrama similar: https://youtu.be/an0M-wcHw5A?t=1075 Why Going Faster-Than-Light Leads to Time Paradoxes de Cool Worlds (2022)