Лента: Вопросы и комментарии

Разберёмся со следующими высказываниями.

"В рамках СТО возможность сверхсветового движения эквивалентна возможности путешествий во времени. (И нарушение причинности считается доказательством невозможности того и другого.)" https://habr.com/ru/post/237071/

"Получается, что движение со сверх-световой скоростью, эквивалентно перемещению во времени, а оно тянет за собой кучу парадоксов. Таким образом, проблема космических путешествий не в том, что мы не умеем искривлять пространство-время или строить сверх-световые двигатели, а в том, что даже теоретическая возможность таких перемещений подрывает все причинно-следственные связи." https://habr.com/ru/post/169347/

Заметим ещё, что в рамках общей теории относительности (ОТО), даже без телепортации или сверхсветового движения, аналогичные парадоксы возникают при путешествии через очень специфическим образом искривлённое псевдориманово пространство. Эмпирически такого рода метрика впрочем никогда и нигде доселе не наблюдалась. Да и выживание физического путешественника в подобном процессе представить затруднительно. Парадоксы общей теории относительности, появляющиеся, если принимать её за точную и окончательную истину, далее не рассматривается. Но они свидетельствуют, что проблема глубже, что простым запретом на любые способы передачи информации со сверхсветовой скоростью она всё равно не решается, а связана, по-видимому, с приблизительностью и неточностью наших базовых представлений о пространстве-времени как непрерывном геометрическом континууме.

Здесь нас интересуют прежде всего вопросы, имеющие отношение к запутанным квантовым состояниям и квантовой телепортации этих состояний в случае отдалившихся друг друга частиц. Допустимо ли телепортацию объяснять прямым "нелокальным" (с точки зрения геометрического понимания пространства) и практически мгновенным взаимодействием? Тут вполне можно ограничиться специальной теорией относительности (СТО) в плоском псевдоэвклидовом пространстве.



Разберёмся с вышеприведённой картинкой. В самой нижней точке человечек считается покоящимся относительно основной системы координат. Он некоторое время бездвижно ждёт на месте, т.е. перемещается лишь по вертикальной оси, изображающей время. Затем человечек моментально, за нулевое время, телепортируется в отдалённую точку по горизонтальной оси, изображающей пространство (для простоты, берётся лишь одно пространственное измерение). Телепортацию можно рассматривать как предельный случай движения со сверхсветовой скоростью.

После совершения телепортации человечек, опять-таки, некоторое время ждёт. Затем садится в ракету и разгоняется до скорости, на которой начинают сказываться релятивистские эффекты. И далее, двигаясь на этой скорости, он решает повторить трюк с телепортацией – таким образом, чтобы отправиться в собственное прошлое, в самую нижнюю точку.

Ключевой момент, благодаря которому парадокс становится возможным – предположение о том, что телепортация выполняется по линии одновременности той системы отсчёта, в которой путешественник покоится. Если теория относительности идеально отражает геометрическую сущность пространства-времени, то все инерциальные системы отсчёта, по идее, равноправны, и тогда нет оснований предпочесть какую-то одну, избранную. Если законы физики действуют одинаково во всех инерциальных системах отсчёта, тогда и телепортация работает в рамках законов, и естественно полагать, что во всех случаях она выполняется по линии одновременности, или, вернее, в пространстве одновременности, если у него более чем одно измерение.

После перемещения в прошлое человечек встретит самого себя прежнего и получит возможность поменять ход дальнейших, но уже как бы состоявшихся, событий. В этом-то и усматривается нарушение принципа причинности.


Одновременными для инерциальной системы отсчёта в СТО считаются события, сигнал от которых дошёл бы до наблюдателя с задержками равными времени на прохождение расстояния лучём света, если бы таковой был испущен и двигался через вакуум без помех. Когда человечек садится в ракету и разгоняется до большой скорости, его линия одновременности наклоняется относительно той, что была до разгона. Его "снимок" картины мира в каждый момент времени теперь составляется иначе: одновременными для него выглядят события, которые в основной системе отсчёта таковыми не выглядят. Пространственные расстояния во вселенной, относительно которой человечек разогнался, сокращаются (вплоть до нуля в недостижимом пределе скорости света – и тогда исчезает, становится нулевым и собственное время, затрачиваемое на перемещение). Но сокращённые расстояния – вовсе не сжатая в гармошку та же самая картина вселенной. Сокращёнными оказываются расстояния между событиями прошлого (остающимися позади по направлению полёта) и событиями будущего (впереди) – если смотреть из системы отсчёта вселенной, где эти события не одновременны. Точно так же ракета будет выглядеть сокращённой для обитателей планет, мимо которых она пролетает; но моментальный снимок её для них будет составлен из событий по линии длины ракеты, которые в системе самой ракеты не одновременны.

И потому нет, например, ничего странного в том, что если ракета пролетает через сопоставимый с ней по длине тоннель, то для неё тоннель будет выглядеть сократившимся, и ракета ни в какой момент не вместится в тоннель целиком; в системе же отсчёта тоннеля ракета в какой-то момент поместится внутри целиком. Если в этот момент закрыть оба конца тоннеля, чтобы ракета оказалась в ловушке, то в системе ракеты последовательность событий будет иной: сперва закроется выход из тоннеля, а вход закроется лишь после столкновения с воротами на выходе.

Такой же взаимный характер приобретёт наблюдаемое замедление времени при движении относительно друг друга со скоростями, достаточно высокими, чтобы релятивистские эффекты стали заметными. Однако практический полёт к отдалённым звёздам предполагает разгон ракеты – состояние, когда инерциальная система отсчёта не остаётся одной и той же, но изменяется в каждый момент времени. В пределах ракеты действует сила ускорения. Между тем вселенная будет пребывать в той же инерциальной системе отсчёта, и никто никакой силы ускорения не ощутит. Именно эта асимметрия отвечает за то, что по совокупности полёта, по возвращении ракеты в изначальную инерциальную систему отсчёта, она затратит гораздо меньше собственного времени.


Итак, понятно, что телепортация выполняемая в пространстве одновременности текущей системы отсчёта действительно приводит к нарушению принципа причинности. От такого рода телепортации даже не просто следует отказаться, но, сверх того, саму относительную одновременность в виде пространственного среза надо рассматривать как явление умозрительное, не имеющее особого скрытого смысла, помимо идеи теоретического учёта времени, требуемого на передачу информации кратчайшим путём со скоростью света.

Каким, в таком случае, способом, могла бы выполняться телепортация, чтобы не нарушать принцип причинности?


Самый очевидный вариант – избрание некоей абсолютной системы отсчёта и выполнение телепортации всегда в её пространственном срезе одновременности. По существу это – отказ от фундаментальных принципов теории относительности. Опытно наблюдаемый релятивизм тогда пришлось бы осмысливать как некий эпифеномен. Логически такое понимание, по-видимому, вполне возможно, по крайней мере в том или ином приближении к экстремальным величинам. Оно эквивалентно эмуляции физики с теорией относительности на процессоре компьютера, обладающем абсолютным временем.

В высшей степени сомнительна, однако, сама идея централизации всех процессов в "Абсолюте". Отказ от автономного и распределённого характера процессов в онтологии мироздания, на который указывает идея теории относительности, неизбежно ставит под вопрос способность "Абсолюта" к неограниченному масштабированию при увеличении количества объектов в мире; во всяком случае, в рамках дискретной логики, без непрерывностей и актуальных бесконечностей (которые влекут противоречия и способны обессмыслить всё, что угодно).


Другое, гораздо более интересное решение не требует отказа от парадигмы относительности. Его суть в том, что условием телепортации является лежащая в основе явлениям квантовой запутанности субстанциальная связь между частицами. Онтологический статус этой связи – на одном уровне с организацией структуры самого пространства. И тогда под общей теорией относительности мыслимой в искривлённом псевдоримановом пространстве, лежит более глубокий уровень понимания, связанный не с непрерывным геометрическим пространством, а с дискретной сетью связей между частицами – как в их проявленном "реальном" состоянии, так и в непроявленном, о котором свидетельствуют "виртуальные" частицы, теоретические представления, подобные "морю Дирака", а также т.н. "рождение" и "уничтожение" частиц в квантовой физике (переходы между проявленным и непроявленным состояниями).

Телепортация через геометрически нелокальные связи (но субстанциально локальные! само понятие локальности меняется) не влечёт нарушения принципа причинности. Это гарантируется собственная история частицы в направлении которой осуществляется телепортация и синхронность историй обоих частицы как следствие связи между ними. Коль скоро частица прибыла в место назначения некоторым естественным путём, то телепортироваться в собственное прошлое невозможно. Неизбежность коллапса волновой функции, т.е. разрыв связи при определённых условиях, служит, по-видимому, гарантией от нежелательных последствий, ограничивает возможности телепортации.

Телепортация через субстанциальные связи, в отличие от телепортации через "Абсолют", снимает все вопросы о механизме выбора точки назначения. Нет нужды указывать "Абсолюту" координаты или направление с расстоянием, куда хотелось бы переместиться. Точка назначения определяется местонахождением сцепленной частицы, причём совершенно независимо от метрики пространства-времени.