De ce comunicarea cu viteze superluminice încalcă legea cauzei și efectului.


Comunicarea instantanee ar permite transmiterea de mesaje în trecut

Dacă am comunica prin mesaje cu un prieten aflat într-o călătorie către cea mai apropiată stea, Proxima Centauri, și am deține o știință secretă prin care comunicarea se poate face instantaneu, atunci am avea parte de paradoxuri, cum ar fi primirea răspunsului la un mesaj pe care încă nu l-am trimis. Legea cauzei și efectului ar fi răsturnată, iar universul nu ar mai avea sens. Iată de ce.


Transferul informației într-un univers relativist

Să ne imaginăm următoarea situație: Maria, prietena lui Florin, pleacă într-o călătorie către steaua Proxima Centauri, cea mai apropiată stea de sistemul nostru solar, aflată la circa 4,2 ani-lumină.

Atât Maria, cât și Florin au instalate camere video în nava spațială (Maria, plecată în călătorie) și în camera de lucru (Florin, care a rămas pe Terra), care le permite să-și vadă unul altuia ceasurile care măsoară trecerea timpului în cele două locuri (pe Terra și pe nava spațială). Ceasurile au fost sincronizate, desigur, pe Pământ, înainte ca Maria să-și înceapă călătoria.

Maria începe călătoria. Nu vom lua în calcul accelerația, pentru a elimina complicații nenecesare. Aceasta se deplasează cu 0,87c, o viteză enormă, dar într-un exercițiu mental ne permitem :)

Cei doi vor observa cum, după ce Maria începe călătoria, pe măsură ce trece timpul, diferența dintre timpul citit pe ceasul fiecăruia și ceasul celuilalt este din ce în ce mai mare. Este firesc, de vreme ce informația privind timpul celuilalt (imaginea cu ceasul celuilalt) va călători cu viteza luminii, c, dar dat fiind faptul că distanța este din ce în ce mai mare, va fi o întârziere din ce în ce mai mare în primirea datelor.

Ce vede Florin?

Florin, rămas pe Terra, se uită la cele două ceasuri:
- când ceasul lui arată 2 secunde, ceasul Mariei va arăta 1 secundă.
- când ceasul lui arată 4 secunde, ceasul Mariei va arăta 2 secunde.
- când ceasul lui arată 6 secunde, ceasul Mariei va arăta 3 secunde.
- când ceasul lui arată 8 secunde, ceasul Mariei va arăta 4 secunde.

Ați înțeles logica. La fiecare 2 secunde de pe ceasul lui, apare o întârziere de o secundă pe ceasul Mariei. Încă o dată, este normal, informația despre ceasul Mariei călătorește o distanță din ce în ce mai mare, pe măsură ce cei doi se depărtează unul de altul.

Ce vede Maria?

Maria, aflată în naveta spațială, călătorind cu 0,87c, va avea exact aceeași experiență, pentru că, din perspectiva ei, poate considera că ea stă pe loc, iar Terra se deplasează (din nou, nu luăm în calcul accelerația necesară desprinderii din câmpul gravitațional al Terrei):
- când ceasul ei arată 2 secunde, ceasul lui Florin va arăta 1 secundă.
- când ceasul ei arată 4 secunde, ceasul lui Florin va arăta 2 secunde.
- când ceasul ei arată 6 secunde, ceasul lui Florin va arăta 3 secunde.
- când ceasul ei arată 8 secunde, ceasul lui Florin va arăta 4 secunde.

Situațiile sunt perfect simetrice. Viteza este relativă, așa că putem spune ori că Maria se depărtează cu 0,87c de Florin ori că Florin se depărtează cu 0,87c de Maria.


Comunicarea instantanee și efectele ei

Bun. Acum vom vedea cum comunicarea instantanee dintre cei doi duce la paradoxuri nerezolvabile, încălcând principiul cauzei și efectului. Cu alte cuvinte, dacă ar fi posibilă comunicarea instantanee pe distanțe lungi, atunci am putea vedea întâi efectul, iar abia apoi s-ar manifesta și cauza. De exemplu, și această situație va fi prezentată mai jos, am putea răspunde la o solicitare care nu a fost trimisă.

Florin transmite un mesaj către Maria când ceasul lui indică „secunda 4”. Pe monitorul din camera de lucru a lui Florin unde este afișat ceasul Mariei va vedea „secunda 2”. Mesajul lui Florin spune: „La două secunde după primirea acestui mesaj, răspunde cu „OK””.

Asta înseamnă că Maria va primi mesajul (instantaneu) în „secunda 2”, timpul de pe ceasul Mariei afișat pe monitorul lui Florin în momentul în care acesta transmite mesajul.

Maria așteaptă două secunde (de la secunda 2 la secunda 4) și transmite mesajul de răspuns: „OK”.

Dar ce vede Maria pe cele două ceasuri în momentul în care primește mesajul? Ceasul ei, din nou, indică secunda 2, dar ceasul lui Florin, afișat pe monitorul ei, va indica „secunda 1”. Așadar, din perspectiva Mariei, mesajul lui Florin a fost trimis în secunda 1.

Când Maria trimite mesajul ei (instantaneu) de răspuns în secunda 4 (după ceasul ei), va vedea afișat pe monitorul ei care arată timpul lui Florin „secunda 2”. Așadar Florin primește mesajul de răspuns în secunda 2, după ceasul lui.

Simetrie perfectă. Întreaga poveste cu mesajele este surprinsă în imaginea de la începutul articolului.

Dar am ajuns la un paradox! Florin a trimis mesajul inițial când ceasul lui indica „secunda 4” și a primit răspunsul („OK”) când ceasul lui indica „secunda 2. Așadar, Florin a primit mesajul de răspuns (secunda 2) înainte să-l trimită (secunda 4)!

Dacă ar fi posibilă comunicarea instantanee între cei doi, lucrurile nu ar mai avea nicio logică, lumea ar fi de neînțeles, cu răspunsuri la solicitări încă neformulate și comunicări în trecut.


Și Einstein s-a gândit la acest paradox

Nu sunt eu, desigur, primul care s-a gândit la asta. Doar m-am cocoțat pe umerii giganților :)

În fapt, Albert Einstein a prezentat în 1907 experimentul mental despre modul în care semnalele mai rapide decât lumina pot duce la un paradox al cauzalității, care a fost descris de Einstein și Arnold Sommerfeld în 1910 ca un mijloc de „a telegrafia în trecut”.

Același experiment mental a fost descris și de fizicianul american Richard Chace Tolman în 1917. Ca urmare, paradoxul prezentat mai sus este cunoscut și sub denumirea de „Paradoxul lui Tolman”.

Un dispozitiv capabil să „telegrafieze în trecut” a fost mai târziu numit și „antitelefon tahionic” de către astrofizicianul și autorul de literatură SF Gregory Benford, tot de origine americană. Tahionii sunt particule ipotetice, fără bază experimentală, care ar călători mai repede decât lumina.

Așadar, conform înțelegerii actuale a fizicii, comunicarea mai rapidă decât viteza luminii nu este posibilă, fără a încălca principiul cauzei și efectului.

 

În timp, pe scientia.ro am publicat o sumedenie de articole în care am explicat subtilitățile universului nostru. Iată câteva exemple:
Accelerația într-un câmp gravitațional nu este reală
De ce în vid, corpuri cu mase diferite cad cu aceeași viteză
Curbarea spațiu-timpului poate fi vizualizată ca o cădere a spațiului către centrul de masă


Credit imagine: YouTube

Write comments...
symbols left.
You are a guest ( Sign Up ? )
or post as a guest
Loading comment... The comment will be refreshed after 00:00.

Be the first to comment.


Dacă găsești site-ul util, ne poți ajuta cu o DONAȚIE