¿Qué tipo de teorías CLÁSICAS permitirían la existencia de partículas superlumínicas verdaderas (no aparentes) (más allá de la velocidad de la luz, BSOL) de acuerdo con la causalidad? Quiero decir, ¿los objetos clásicos supraluminales causales están prohibidos en alguna teoría? Tenga en cuenta que los "prejuicios"/hipótesis para esta pregunta son:
1er. Ansatz de clasicismo. Una teoría clásica se define como una teoría que contiene (probablemente) SR como límite (de baja energía, o algún otro parámetro). No lo limito a la invariancia habitual de Lorentz. Entonces, quizás, el término "clásico" debería complementarse con invariancia clásica (grupo).
2do. Hipótesis de causalidad. Causalidad en el sentido físico habitual, es decir, todo efecto está precedido por alguna causa.
3er. Superluminalidad. BSOL "definición": una partícula superlumínica es cualquier objeto que puede viajar a mayor velocidad que la luz (conocida) "en el vacío", es decir , sin violar las dos hipótesis anteriores, a saber, "clasicismo" y "causalidad".
Entonces, mi pregunta también se puede formular de la siguiente manera: ¿podemos construir una teoría física "sensata" donde los 3 postulados anteriores se cumplan?
En el contexto de la relatividad 3+1, con c como velocidad invariante es imposible. Pero, ¿toda teoría con verdadera superluminalidad es necesariamente una teoría que viola la causalidad (CV)?
Las partículas superlumínicas (las llamamos elvisebrions) son posibles si existe un sector oculto que no es invariante de Lorentz o es invariante de Lorentz pero con una velocidad límite diferente. Discutimos esta posibilidad de una manera bastante entretenida en https://arxiv.org/abs/2107.10739 (Relativity 4-ever?).
Por cierto, la hipótesis del taquión fue sugerida por primera vez mucho antes por Lev Yakovlevich Shtrum en 1923 (ver el artículo anterior y las referencias en él).
Zurab Silagadze.
Buena pregunta.
No entiendo muy bien las posibilidades de violación de Lorentz, así que solo intentaré comentar sobre las teorías invariantes de Lorentz.
Los artículos clásicos son Tolman 1917, Bilaniuk 1962 y Bilaniuk 1969. Bilaniuk 1969 se puede encontrar fácilmente en línea buscando en Google y ofrece una buena descripción general. Tolman propuso una paradoja de causalidad que involucra a los taquiones, conocida como el antiteléfono de Tolman. Bilaniuk et al. afirmó resolver los problemas de causalidad, básicamente diciendo que cuando hacemos una transformación de Lorentz que da como resultado que un taquión retroceda en el tiempo, lo reinterpretamos como una antipartícula que avanza en el tiempo. Algunas personas hoy en día parecen creer que esto resolvió las paradojas, pero la opinión mayoritaria parece ser que no fue así. No creo que los resuelva. Su descripción involucra procesos tales como un taquión cuya línea de universo es un segmento de línea que conecta los eventos A y B, y para los cuales los observadores tanto en A como en B creen que transmitieron el taquión en lugar de recibirlo.
Es posible tener dos taquiones con sus cuatro impulsos elegidos de manera que el total de cuatro impulsos sea cero. Esto significa que cualquier teoría que involucre taquiones permite que pares de ellos aparezcan o desaparezcan espontáneamente. En una teoría clásica, parece difícil reconciliar estos eventos espontáneos con la causalidad. En la interpretación de Bilaniuk, las tasas de emisión en un marco corresponden a las tasas de absorción en otro marco. Una vez más, esto es difícil de reconciliar con la causalidad.
Báez da un punto de vista más moderno. La ecuación de onda para un campo taquiónico tiene soluciones de energía real más soluciones de energía imaginaria que explotan exponencialmente. Las soluciones exponenciales son claramente no físicas, pero si las excluye, no obtiene la unicidad y la existencia de soluciones para los problemas de Cauchy. En mi opinión, la unicidad y la existencia de soluciones a los problemas de Cauchy es una buena definición de causalidad.
Báez, http://math.ucr.edu/home/baez/physics/ParticleAndNuclear/tachyons.html
Bilaniuk, Deshpande y Sudarshan, '"Meta" Relatividad', Am J Phys 30 (1962) 718
Bilaniuk y Sudarshan, "Partículas más allá de la barrera de la luz", Phys. Hoy 22, 43 (1969)
RC Tolman, La teoría de la relatividad del movimiento (Berkeley, 1917), pág. 54
Más rápido que la luz...
Conozco (de hecho, todavía estoy estudiando) diferentes extensiones de la relatividad. Algunas opciones surgen naturalmente:
1) Sí, Ben... La Meta-relatividad de Sudarshan (y Recami) es una "opción", un tanto anticuada. Problemas: todavía no se han observado taquiones en la naturaleza.
artículo de metarelatividad artículo de metarelatividad 2012
2) La relatividad extendida de Carlos Castro/Matej Pavsic en espacios C ofrece otra posibilidad. Puedes tener diferentes tipos de velocidad en el espacio C. Entonces, el truco que se usa allí para evitar el límite de velocidad de la luz es agregar "grados de libertad adicionales" que viven en el espacio C. ¡Tenga en cuenta que también mantiene la noción de relatividad invariante! Problemas: aparentemente no hemos descubierto ningún indicio experimental del espacio C. Relatividad en espacios C: revisión
3) Recientemente discutí otra opción en mi blog, algo bastante desconocido para muchos físicos (o descuidado) y algo que los escritores de ciencia ficción no entienden. Hipertiempo. Si tiene dimensiones temporales "nuevas" y diferentes velocidades de la luz, o incluso si tiene varias veces y la misma velocidad invariable, puede modificar el límite de velocidad de la luz. Es el hipertiempo y no el hiperespacio lo que hace posible un movimiento más rápido que la luz. Tenga en cuenta que incluso puede mantener una noción de velocidad invariable. relatividad cristalina
Problema: aparentemente, la simetría de Lorentz aún se mantiene en cualquier experimento, por lo que las métricas kalitzinianas (métricas semiriemannianas) aún no han aparecido en Nature (incluso la hipótesis del cuasi-cristal del espacio-tiempo es una locura, pero el propio Wilczek o Petr Jizba han propuesto ideas similares. .) i) Cristales de tiempo ii) Cristales de tiempo II iii) Cristal mundial
4) El truco de la relatividad general a través de agujeros de gusano (es decir, conexiones topológicas no triviales entre dos puntos en el espacio-tiempo) oa través de motores warp de Alcubierre. Problema: inestabilidades cuánticas conocidas y violaciones de las condiciones de energía débil.
agujeros de gusano alcubierre drive
Hace algún tiempo, incluso se criticó algo como la Condición de Energía Débil (creo que ahora no existe tal oposición a WEC), pero creo que el problema principal es, por supuesto, la teoría cuántica (algo que abandoné en la pregunta original y que merecería investigación/hilo adicional para cualquiera de estas 4 opciones o respuestas).
¿Qué pasa con la clasicidad? Con un análisis cuidadoso, las 4 opciones anteriores pueden considerarse "clásicas".
¿Qué pasa con la causalidad? Nadie entiende qué es el tiempo y un cambio en nuestra noción de simetría fundamental y lo que significa "un reloj" debería evitar los problemas de causalidad. De hecho, con múltiples dimensiones similares al tiempo, es difícil evaluar si las violaciones de causalidad que causan en el tiempo 1d podrían ocurrir en el tiempo 2d... Y no estoy seguro de cómo las teorías multitemporales pueden evitar la causalidad, pero creo que podría ser posible. Tenga en cuenta que ha habido estudios de mecánica con múltiples tiempos en la literatura reciente.
Xaltar
riemannio
Pedro Kravchuk
riemannio
Jim
b_jonas