Специальная теория относительности неприменима к сверхсветовым сигналам.
Мысленный эксперимент с тахионом
При внимательном рассмотрении доводов о сверхсветовой применимости теории относительности можно обнаружить серьёзные противоречия. Причём проблема СТО с движением сверхсветовых объектов во времени (в прошлое) оказывается исключительно внутренней проблемой самой СТО, вынужденно приводящей её к абсурдным выводам.
Вообще-то, это не должно вызывать удивления, поскольку СТО создавалась на базе строго досветовых постулатов. Чтобы увидеть, как возникают абсурды «машин времени», рассмотрим на рис.1 мысленный эксперимент с тремя инерциальными системами отсчёта А (Алиса), В (Боб) и С (Синди).
Система отсчета С – это лабораторная, условно неподвижная ИСО, относительно которой движутся две другие ИСО – А и В. Для чистоты эксперимента, исключения влияния на измерения этапов разгона и торможения создадим «предысторию» движения - будем считать, что изначально системы А и В находились в системе С на одной оси с некоторой точкой S в неподвижном состоянии на каком-то удалении друг от друга.
В какой-то момент времени они начали ускоренное движение по направлению друг к другу: А с правой стороны рисунка, В – с левой. По достижении постоянной относительной скорости 0,866с они продолжили равномерное прямолинейное движение. Такая скорость выбрана для простоты выкладок, поскольку лоренцев коэффициент в этом случае равен 2 и все лоренцевы эффекты вычисляются простым делением на 2. То есть, двукратными оказываются замедление времени и сокращение отрезков.
В некоторый момент времени системы А и В встречаются в точке S неподвижной системы С. В этот момент все три системы синхронизируют свои часы, обнуляя их показания. Затем системы А и В продолжают своё движение, теперь уже удаляясь друг от друга и от неподвижной в системе С точки S.
Предположим, что через 2 часа от начала разбегания системы А и В поравняются с неподвижными наблюдателями Е (Ева) и D (Денис), соответственно. В этот момент Боб из системы В отправляется с помощью тахионов сверхсветовой тахионный сигнал Алисе в систему А. Примем, что скорость этого сигнала (скорость тахионов) равна 10^100с. Опишем обстоятельства этого события, являющиеся безусловно очевидными – рис.2.
Поскольку система симметрична относительно точки S, для Евы и Дениса показания часов Алисы и Боба тождественны. Это так, поскольку, во-первых, они находятся на одинаковых расстояниях от S и, во-вторых, А и В находились в движении одинаковое время как по их собственным часам, так и по часам лаборатории C, Евы и Дениса. Это значит, что Алиса и Ева смотрят на одни и те же часы А, следовательно, показания они видят одинаковые: tA=tAE, где tA – показания часов Алисы с её точки зрения; tAE – показания часов Алисы с точки зрения Евы.
Соответственно, наблюдатели Боб и Денис тоже смотрят на одни и те же часы В и видят на них одни и те же показания: tB=tBD, где tB – показания часов Боба с его точки зрения; tBD – показания часов Боба с точки зрения Дениса.
Отсюда следует, что в этот момент времени по часам С лаборатории, когда поравнялись наблюдатели Алиса с Eвой и Виктор с Денисом, наблюдатели Алиса и Виктор видят каждый на своих часах одни и те же показания. Эти показания равны времени нахождения в пути каждого из них, то есть ровно 2 часа по их собственным часам (А и В).
В сущности, это стандартная, тривиальная ситуация как с позиций специальной теории относительности, так и с позиций классической, ньютоновой физики. Алиса (и Боб) двигалась до встречи с Евой (Денисом) 2 часа, поэтому её часы и показывают это время. Поскольку Алиса и Ева (или, соответственно, Боб и Денис) оказались в одной точке пространства и смотрели на одни и те же часы Алисы (Боба), то, естественно, они видели на них одни и те же показания - 2 часа.
С другой стороны, согласно формализму теории относительности, с точки зрения Алисы и Боба время в движущейся относительно них противоположной системе отсчета – В и А, соответственно, течёт с замедлением в 2 раза, согласно условиям нашей задачи. То есть:
-- с точки зрения Боба в системе Алисы прошел только 1 час времени и Алиса видит на своих часах время 1 час в момент, когда Боб поравнялся с Денисом. При этом, с той же точки зрения Боба, Алиса ещё не поравнялась с Евой.
-- с точки зрения Алисы, напротив, только 1 час времени прошел в системе Боба и теперь уже Боб видит на своих часах время 1 час в момент, когда Алиса поравнялась с Евой. С точки зрения Алисы, точно также, Боб ещё не поравнялся с Денисом.
С учетом этих обстоятельств, Боб уверен, что посланный им сверхсветовой сигнал прибудет к Алисе, когда её часы будут показывать 1 час. В этом и состоит фундаментальная причина передачи сигнала в прошлое, ведь по часам Боба прошло 2 часа, а сигнал поступил в точку пространства, где находится Алиса, во время 1 час по её часам.
Однако, наблюдатели Ева и Денис также присутствовали при отправке Бобом и получении Алисой сверхсветового сигнала. Наблюдатель Денис видел, что сигнал Бобом отправлен в 2 часа по собственным часам Боба. Точно в это же время по часам лаборатории С наблюдатель Ева увидела, что наблюдатель Алиса получила сверхсветовой сигнал от Боба, и показания часов Алисы при этом были равны 2 часам. Другими словами, наблюдатели Алиса и Ева согласованно утверждают, что сверхсветовой сигнал из В от Боба прибыл в А к Алисе ровно в 2 часа по часам Алисы.
Тем не менее, математики СТО описывают эту передачу сверхсветового сигнала именно как движение обратно во времени. Для наглядности этот факт изображается с помощью специальных пространственно-временных диаграмм рис.3:
На диаграммах показаны две системы отсчета А (Алиса) и В (Боб), аналогичные рассмотренным выше. На левой диаграмме показана картина с точи зрения системы Алисы, а на правой – Боба. В момент времени t1 по своим часам Алиса отправляет сверхсветовой сигнал Бобу, затем Боб в момент времени t3 по своим часам отправляет ответный сверхсветовой сигнал Алисе.
Как видим, возникает двусмысленная, странная ситуация. В проведённом выше анализе мы увидели, что Алиса получила сигнал в 2 часа, а не в 1 час, как считает Боб согласно диаграммам и приведённым выше рассуждениям. Выходит, что мнение наблюдателя В является иллюзией, ошибкой. Соответственно, и утверждение его о том, что сигнал был послан в прошлое наблюдателя А – тоже ошибка, иллюзия. Более того, наблюдатель В был уверен, что по часам А прошел только 1 час времени, поскольку его часы шли медленнее. То, что в момент времени 2 часа по часам В сверхсветовой сигнал (мгновенно) поступил к А, и на тех часах были показания 2 часа, означает ни что иное, как то, что часы А вовсе даже и не отстали от часов В, что бы тот ни думал по этому поводу!
Более того. На диаграммах рис.3 показан замкнутый цикл обмена сверхсветовыми сигналами. То есть, в ответ на полученный сверхсветовой сигнал от Алисы Боб посылает ей такой же сверхсветовой ответный сигнал. В образовавшемся замкнутом цикле есть переход в прошлое! То есть, возникает так называемый «парадокс дедушки» или петля времени. Парадокс - это мягко говоря. Для физики это явный абсурд: Алиса получает ответ от Боба на свой сверхсветовой сигнал до того, как она его отправила. Другими словами, Алиса получила ответ на своё послание, которого она не посылала. Но это только, если опираться на формализм теории относительности. Выше мы ясно видели: события происходили при одинаковых показаниях часов Алисы и Боба.
Есть и ещё одна «проблема». На диаграммах рис.1 и рис.2 в работе [1] показаны мировые линии тахионов, тангенс угла наклона которых равен скорости тахиона в долях от скорости света. Мы задали скорость тахионов почти мгновенную, но на диаграммах их скорость имеет существенно меньшие значения, причём разные для обеих систем отсчета. Почему так произошло? Всё дело в неприменимости диаграмм Минковского и уравнений специальной относительности к сверхсветовому движению.
На диаграммах мы видим ошибочные величины скоростей. Если вычислить эти скорости с помощью релятивистских формул сложения скоростей (тахиона и его системы отсчета), мы также не получим «быстрые» скорости. Причём, они будут отличаться и от скоростей, вычисленных на диаграммах. Но откуда такая уверенность, что именно диаграммы и формулы дают ошибочные результаты?
Во-первых, диаграммы и формулы относятся к одной и той же теории. Сам факт, что теория даёт различные результаты расчетов для одного и того же параметра, является признаком её ошибочности, неприменимости к этим расчетам.
Во-вторых, в нашем мысленном эксперименте есть объективно зафиксированные параметры. Ева и Денис могут с достоверностью определить скорость движения сигнала (тахионов). Часами и линейкой. Мнение Алисы и Боба в данном случае спорно, поскольку они обязаны учитывать релятивистские эффекты, которые, как указано, противоречивы. В-третьих, Алиса и Боб могут использовать для сигнализации «внешние» тахионы, то есть тахионы, испущенные неподвижными в С источниками.
Поравнявшись с таким источником, Боб «нажимает» на нём кнопку и отправляет сигнал. В этом случае учитывать релятивистские эффекты нет смысла: сигнал отправлен по часам Боба из точки пространства, где он находился в этот момент. Отсюда неизбежный вывод: скорость тахионного сигнала в этом эксперименте в точности равна заявленной – 10^100с, а противоречивые расчеты специальной относительности должны быть отброшены как ошибочные (диаграммы и формулы).
28.03.2015
Литература
1. http://samlib.ru/p/putenihin_p_w/sr65t.shtml
Полный текст статьи и иллюстрации (зеркала)
http://samlib.ru/p/putenihin_p_w/
https://cloud.mail.ru/public/8WpP/qeaUMAiGz
https://cloud.mail.ru/public/Hq7e/jZ9YZGJW9
https://yadi.sk/d/EZg36rrKmJDwk
http://fileload.info/users/putenikhin/