Сверхсвет и принцип причинности

[sharp]

Время от времени как в литературе, так и на форуме попадается утверждение, что сверхсветовая связь нарушает принцип причинности и якобы могла бы дать возможность передавать сигналы в прошлое (обеспечить прием сигнала раньше, чем он был отправлен).

Однако логика таких утверждений непонятна. Предположим, станция А отправляет сверхсветовой сигнал кораблю В, движущемуся со скоростью 0,9с, находящемуся на расстоянии 1 а.е. Корабль В по получении отправляет сверхсветовой сигнал точно такого же содержания, добавляя к тексту послания текущее время по своим локальным часам.

ЭМ-сигнал идет 8 минут в один конец, следовательно время отклика для ЭМ сигнала 16 минут. Пусть сверхсветовая передача имеет скорость 3с. Тогда время отклика сверхсвета - 5 минут. То есть, в любом случае, с точки зрения наблюдателя на станции А сигнал пришел позже, чем был отправлен! Может ли кто-то показать расчеты, по которым сигнал мог бы прийти раньше отправки?

Возможно, парадокс на самом деле имеет несколько иной вид? Скажем, если станция А отправляет несколько последовательных сигналов, они могут вернуться на станцию не в том порядке, в котором были отправлены? В таком случае, это просто парадокс, происходящий с сигналами, но реального парадокса причинности никоим образом не происходит.

[аФон+]

Время от времени как в литературе, так и на форуме попадается утверждение, что сверхсветовая связь нарушает принцип причинности и якобы могла бы дать возможность передавать сигналы в прошлое (обеспечить прием сигнала раньше, чем он был отправлен). Однако логика таких утверждений непонятна.

Вот пояснение

Причина этого кроется в том, что в специальной теории относительности нет строгого математического обоснования (базирующегося, скажем, на уравнениях Максвелла для электромагнитного поля) невозможности передачи сигналов со скоростью больше с. Такая невозможность в СТО устанавливается, можно сказать, чисто арифметически, исходя из эйнштейновской формулы сложения скоростей, но фундаментальным образом это подтверждается принципом причинности. Сам Эйнштейн, рассматривая вопрос о сверхсветовой передаче сигналов, писал, что в этом случае "...мы вынуждены считать возможным механизм передачи сигнала, при использовании которого достигаемое действие предшествует причине. Но, хотя этот результат с чисто логической точки зрения и не содержит в себе, по-моему, никаких противоречий, он все же настолько противоречит характеру всего нашего опыта, что невозможность предположения V > с представляется в достаточной степени доказанной". Принцип причинности - вот тот краеугольный камень, который лежит в основе невозможности сверхсветовой передачи сигналов. И об этот камень, по-видимому, будут спотыкаться все без исключения поиски сверхсветовых сигналов, как бы экспериментаторам не хотелось такие сигналы обнаружить, ибо такова природа нашего мира.

Подробнее см.: http://www.nkj.ru/archive/articles/5459/ (Наука и жизнь, ВОЗМОЖНА ЛИ СВЕРХСВЕТОВАЯ СКОРОСТЬ?)

относительность одновременности приводит к тому, что следствие может возникнуть раньше причины при переходе в иную ИСО, но это проблема СТО (в СЭТ таких ограничений нет, ибо одновременность там абсолютная)

[аФон+]

Возможно, парадокс на самом деле имеет несколько иной вид?

Вот пример, обсуждавшийся ранее

А как тогда нарушается причинность?Вы в 10 часов по местному времени включили передатчик и гиперконвертер, сигнал пошел, происходит свертка пространства и через пять, скажем, минут его получают на Альфа-Центавра.

Ну мы же только что это на предыдущей странице разбирали. Найдется система отсчета, из которой увидят, что сигнал сначала получают на Альфе, а лишь потом включают передатчик и передают.
В СТО - это нарушение причинности
В СЭТ - это несинхронность СТО-шных часов.

[sharp]

Найдется система отсчета, из которой увидят, что сигнал сначала получают на Альфе, а лишь потом включают передатчик и передают.

Ага, понятно. То есть, нарушение причинности является мнимым. Оптической иллюзией, скажем так. То есть, из наблюдающей СО может показаться, что причинность нарушена, но в СО Земли или СО Альфа Центавра она нарушена не будет.

[аФон+]

То есть, из наблюдающей СО может показаться, что причинность нарушена,

Можно упростить пример. Пусть есть длинная платформа АБ. В точке А находится вход в телепорт, а в точке Б выход.
Войдя в А Вы мгновенно выходите из Б.
Пусть длинный корабль пролетает мимо этой платформы по направлению БА, на корабле увидят по своим часам (со световой синхронизацией), стоящим вдоль корабля, что выход из точки Б произошел РАНЬШЕ, чем вход в телепорт А

но в СО Земли или СО Альфа Центавра она нарушена не будет.

Причинность (по часам со световой синхронизацией) может оказаться нарушена и в ИСО платформы АБ, если она движется с высокой скоростью относительно АСО эфира в сторону БА. Здесь также выход из Б будет по времени раньше, чем вход в А. Виной всему световая синхронизация часов, такие часы не синхронны  (в мгновенной синхронизации, каковой по сути и является вход-выход через телепорт, видна их несинхронность)

[electric]

Можно упростить пример. Пусть есть длинная платформа АБ. В точке А находится вход в телепорт, а в точке Б выход.
Войдя в А Вы мгновенно выходите из Б.
Пусть длинный корабль пролетает мимо этой платформы по направлению БА, на корабле увидят по своим часам (со световой синхронизацией), стоящим вдоль корабля, что выход из точки Б произошел РАНЬШЕ, чем вход в телепорт А

И если в корабле есть свой телепорт БА, переносящий мгновенно (в системе координат корабля), то если в его вход в точке Б войдёте выйдя из выхода первого телепорта, то окажетесь в точке А до (по любым часам) входа в ней в первый телепорт. Сверхсветовые перемещения без нарушения причинности возможны только при существовании некоторой выделенной системы координат.

[sharp]

Войдя в А Вы мгновенно выходите из Б.

Предлагаю пока обсуждать не сверхсветовое перемещение, а только сверхсветовую связь. Предположим, материальные объекты им ЭМ-волны перемещаются в рамках ОТО, но удалось приспособить некие частицы (тахионы или еще какие-то) для создания сверхсветового канала передачи данных.

Как в этом случае следует поставить эксперимент, чтобы он нарушил принцип причинности?

Пусть длинный корабль пролетает мимо этой платформы по направлению БА, на корабле увидят по своим часам (со световой синхронизацией), стоящим вдоль корабля, что выход из точки Б произошел РАНЬШЕ, чем вход в телепорт А

Корабль наблюдает события не в том порядке, в котором они произошли. Но нарушением принципа причинности это не является.
Звук от летящего на вас сверхзвукового объекта тоже доходит до вас в инвертированном порядке.

[sharp]

переносящий мгновенно

По условию в первом посте, не мгновенно, а 3*с. И строго говоря, речь не о телепортации, а о передаче сигнала.

то окажетесь в точке А до (по любым часам) входа в ней в первый телепорт.

Обоснуйте, пожалуйста, почему до? По часам пункта А это должно быть уже после, пусть и на бесконечно малый промежуток времени.

[electric]

Извиняюсь, но по запросу в гугле "причинность скорость света" по первой же ссылке есть объяснение, а на форуме уже есть тема.

[Вы]

Лучше задаться обратным вопросом: какой эксперимент смог бы подтвердить наличие противоречий, в наблюдаемых последовательностях событий ? Нарушение принципа причинности неверифицируемо. Тем более, если речь идет о пространственно-подобном интервале. Если бы будущее одной точки данной мировой линии совпадало с прошлым другой точки данной мировой линии, она была бы замкнута (т.е. ее существование физически неверифицируемо, никаким экспериментом). Это временная петля.
Если бы эти точки принадлежали разным мировым линиям, которые "связаны мгновенностью" (вроде квантовой сцепленности), то какие вообще парадоксы могут тут быть ? Никаких.
Парадоксы возникают только при нулевом пространственном интервале и не нулевом временном, они неверифицируемые. А при не нулевом пространственном интервале, никаких парадоксов нет.
Сверхсветовая связь (без телепортов или иной мгновенной передачи именно материи-энергии),  никаких противоречий не порождает. Мгновенный обмен информацией, вроде отложенного выбора спутанности/неспутанности, между парами ранее спутанных фотонов, никаких противоречий не порождает. Это мгновенная связь между событиями (точками разных мировых линий), разделенными пространственно-временным интервалом, без передачи какой-либо материи или энергии.
Мгновенная связь непротиворечива, т.е. возможна. И теоретически вполне верифицируема, т.е. обнаружима экспериментально.

[Юрий Б.]

Время от времени как в литературе, так и на форуме попадается утверждение, что сверхсветовая связь нарушает принцип причинности и якобы могла бы дать возможность передавать сигналы в прошлое (обеспечить прием сигнала раньше, чем он был отправлен).

Однако логика таких утверждений непонятна. Предположим, станция А отправляет сверхсветовой сигнал кораблю В, движущемуся со скоростью 0,9с, находящемуся на расстоянии 1 а.е. Корабль В по получении отправляет сверхсветовой сигнал точно такого же содержания, добавляя к тексту послания текущее время по своим локальным часам.

ЭМ-сигнал идет 8 минут в один конец, следовательно время отклика для ЭМ сигнала 16 минут. Пусть сверхсветовая передача имеет скорость 3с. Тогда время отклика сверхсвета - 5 минут. То есть, в любом случае, с точки зрения наблюдателя на станции А сигнал пришел позже, чем был отправлен! Может ли кто-то показать расчеты, по которым сигнал мог бы прийти раньше отправки?

Возможно, парадокс на самом деле имеет несколько иной вид? Скажем, если станция А отправляет несколько последовательных сигналов, они могут вернуться на станцию не в том порядке, в котором были отправлены? В таком случае, это просто парадокс, происходящий с сигналами, но реального парадокса причинности никоим образом не происходит.

Допустим, с Земли передается сигнал, который распространяется мгновенно (супертахионный).

Сигнал принят на борту досветового планетолётоносца "Величие", который находится в рейсе и имеет высокую скорость относительно Солнечной Системы, так что его система координат сильно "наклонена" по отношению к солнечной.

С Земли выпущен "мгновенный" пучок супертахионов, т.е. который направлены строго горизонтально на диаграмме пространство-время, по земному времени сигнал принимается в тот же момент, как был испущен.

Однако с системе отсчета "Величия" точка выпускания сигнала находится в будущем относительно точки его приема.

Получив тахионограмму, экипаж сразу же отправляет ответ.

Т.к. системы отсчета равноправны и передатчик устроен точно так же - он передает сигнал мгновенно - время приема ответа на Земле по часам "Величия" совпадает со временем передачи.

То есть раньше, чем с Земли на планетолётоносец был передан первый сигнал.

[Юрий Б.]

Корабль наблюдает события не в том порядке, в котором они произошли. Но нарушением принципа причинности это не является.
Звук от летящего на вас сверхзвукового объекта тоже доходит до вас в инвертированном порядке.

В СТО речь идет о координатах событий, не о перемещениие каких-либо объектов или сигналов между ними.

Теория относительности - это теория о сетках КООРДИНАТ, а не о физических принципах, по которым тела меняют свои координаты.

Если в одной ИСО между точками пространства-времени А и Б разница во временных координатах, выраженная в секундах, меньше расстояния в них, выраженном в световых секундах - тогда в другой ИСО эти события меняются местами.

То есть, если в одной ИСО событие Б произошло через 0.5 секунды после события А на расстоянии 1 световой секунды от него - то в другой ИСО событие Б предшествует событию А, независимо от того, движется ли между ними что-либо, или нет.

[Юрий Б.]

Лучше задаться обратным вопросом: какой эксперимент смог бы подтвердить наличие противоречий, в наблюдаемых последовательностях событий ?

Любой эксперимент, доказывающий верность СТОшных, а не классических преобразований координат, например вот этот.
 

Сверхсветовая связь (без телепортов или иной мгновенной передачи именно материи-энергии),  никаких противоречий не порождает.

Порождает.

Если существует способ сверхсветового движения - тогда, если с точки зрения одного наблюдателя космический корабль присуствовал сначала на праздовании события А - а через 0.5 секунды на праздновании события Б на расстоянии 1 световой секунды --- с точки зрения другого наблюдателя время, когда произошло событие Б - раньше вренени, когда произошло событие А.

Два наблюдателя расходятся во мнениях, какое событие было раньше - А или Б - речь идет о времени свершения самих событий, а не о том, перемещалось ли между ними что-либо или нет.

А если перемещалось - если с точки зрения первого наблюдателя все нормально - экипаж сверхсветового корабля сначала отмечал событие А; потом - событие Б - то с точки зрения второго экипаж сверхсветового корабля сначала отмечал событие Б; потом - событие А. Дело в том, что наблюдатели расходятся во мнении, какое событие было раньше - А или Б (речь идет о времени свершения самих событий, а не о том, перемещалось ли между ними что-либо или нет).

И с точки зрения одного из двух наблюдателей экипаж космического корабля, присутствовавший сначала при событии А, потом при событии Б - перемещался во времени, ибо один из двух наблюдателей считает, что Б предшествовало А.

Такое имеет место только для событий А и Б, расстояние между которыми в пространстве (в световых секундах) больше, чем расстояние между ними по времени (в секундах). Только в противоположном случае два наблюдателя могут расходиться во мнении об интервале времени между событиями, но не расходится отношении порядка событий.

При этом, если экипаж корабля и наемные наблюдатели получат возможность обмениваться сигналами со скоростью выше с, то это противоречие вылезет наружу в виде того, что земляне будут получать ответ от экипажа раньше, чем отправят вопрос.

[аФон+]

Корабль наблюдает события не в том порядке, в котором они произошли. Но нарушением принципа причинности это не является.Звук от летящего на вас сверхзвукового объекта тоже доходит до вас в инвертированном порядке.

Вы путаете отдельного наблюдателя (смотрящего за самолетом) и наблюдение из ИСО её средствами наблюдения (датчики и часы) расставленные вдоль всей ИСО.
У нас из корабля наблюдают именно нарушение причинности, потому что события фиксируют часами корабля, оказавшимися в тех же самых точках, в которых фиксируемое событие

[аФон+]

Обоснуйте, пожалуйста, почему до? По часам пункта А это должно быть уже после, пусть и на бесконечно малый промежуток времени.

Ответ зависит от теории, в рамках которой рассматривается эксперимент. Согласно СТО часы в А и Б синхронны (запущены, например, импульсами света выпущенными из середины АБ) и поэтому СТО не может предсказать, что это будет до А.

Однако, если опираться на эфирную теорию СЭТ, признающую АСО, то поскольку корабль движется в направлении БА, то из эфира видно, что свет выпущенный из середины АБ, сначала достигает точки Б и только потом А, часы А всегда отстают от Б. Поэтому при мгновенном перемещении между входом-выходом телепорталов, часы А будут показывать меньшее время, нежели Б, то есть по часам А событие происходит раньше

[sharp]

Извиняюсь, но по запросу в гугле "причинность скорость света" по первой же ссылке есть объяснение, а на форуме уже есть тема.

Ссылка содержит логические ошибки.
А в теме на форуме высказываются точно такого же плана аргументированные сомнения в нарушении причинности.

В общем, всем спасибо, ответ на вопрос получен. Сверхсвет мог бы дать иллюзию нарушения причинности (что-то вроде оптической иллюзии в пространстве-времени). Но подлинного нарушения причинности он дать не может.

[Незван]

Сверхсвет мог бы дать иллюзию нарушения причинности (что-то вроде оптической иллюзии в пространстве-времени). Но подлинного нарушения причинности он дать не может.

Да какая же иллюзия?! Вот тут у нас настоящее Кровавое Мясное Бодалово.

[Вы]

Ссылка содержит логические ошибки.
А в теме на форуме высказываются точно такого же плана аргументированные сомнения в нарушении причинности.

В общем, всем спасибо, ответ на вопрос получен. Сверхсвет мог бы дать иллюзию нарушения причинности (что-то вроде оптической иллюзии в пространстве-времени). Но подлинного нарушения причинности он дать не может.

Вы поступили мудро, предложив закрыть тему, т.к. нашли то, что искали. 

Если существует способ сверхсветового движения - тогда,

Причем здесь движение ? Передача сигнала не обязательно предполагает передачу материи или энергии. Это всего-лишь корреляция пары событий на пространственно-подобном интервале.

Два наблюдателя расходятся во мнениях, какое событие было раньше - А или Б - речь идет о времени свершения самих событий, а не о том, перемещалось ли между ними что-либо или нет.

И что ? Обычная относительность одновременности. В одной ИСО сначала лампочка загорается в одном месте, потом детектор света срабатывает в другом. В другой ИСО последовательность событий обратная. И где противоречие с принципом причинности ?

При этом, если экипаж корабля и наемные наблюдатели получат возможность обмениваться сигналами со скоростью выше с, то это противоречие вылезет наружу в виде того, что земляне будут получать ответ от экипажа раньше, чем отправят вопрос.

Только в других ИСО, т.к. интервал пространственно-подобный, банальная относительность одновременности. Представьте себе ящик с радиоактивным изотопом, стоящим от Вас в 1 метре (парсеке). Распад считается истинно случайным событием. Пусть с распадом одного из ядер изотопа, Вы на расстоянии 1 метр(парсек) его фиксируете, мгновенно (в вашей ИСО). И где противоречие ? В других ИСО сначала Вы фиксируете распад, потом он происходит, в других ИСО наоборот. И где нарушение принципа причинности ? Как Вы можете помешать распаду изотопа, заранее получив сигнал о его распаде (или наоборот) ? Никак.
Противоречие может иметь место только в одном случае - когда следствие исключает причину: человек убивает себя молодым или убивает своего дедушку и т.п. Именно поэтому, оно логически противоречиво, и следовательно, физически не верифицируемо, не обнаружимо, никаким экспериментом.
На пространственно-подобных интервалах (Ваши примеры, пример с изотопом и т.д.), никаких противоречий нет. Кроме упомянутых Вами банальных инверсиях последовательности событий, что никоим образом не является противоречием.

[jet]

Лучше задаться обратным вопросом: какой эксперимент смог бы подтвердить наличие противоречий, в наблюдаемых последовательностях событий ? Нарушение принципа причинности неверифицируемо.

Таких экспериментов с нелокальностью было много. Причинность не нарушается, хотя квантовое состояние частиц изменяется мгновенно на любом расстоянии.

[аФон+]

Обычная относительность одновременности. В одной ИСО сначала лампочка загорается в одном месте, потом детектор света срабатывает в другом. В другой ИСО последовательность событий обратная. И где противоречие с принципом причинности ?

Относительность одновременности СТО никогда не приводит к нарушению причинности (в досветовых скоростях).
Если в одной ИСО Вы нажали выключатель, а потом включилась лампочка, то такая последовательность - сначала  причина, потом следствие, будет во всех ИСО, будет меняться промежуток времени между действиями при переходе в иные ИСО, но последовательность сохранится для причинно связанных событий.