Según la relatividad, ¿qué sucedería si un haz de información sin masa viajara más rápido que la luz? ¿Cómo impactaría esto en el espacio-tiempo?

En la relatividad especial, la simultaneidad es relativa. Esto significa que dos eventos separados espacialmente que son simultáneos para usted no serán simultáneos para algún otro observador que se mueva a una velocidad constante en relación con usted. En el caso de una señalización más rápida que la luz, siempre existirá algún marco de referencia en el que la señal llegó antes de ser enviada. Es decir, la señal se transmitió en el tiempo.

Puede pensar “¿y qué?” O tal vez “¡eso sería increíble!” Sin embargo, esto lleva a algunas dificultades lógicas. Suponga que envía un mensaje a su amigo, en algún lugar distante, más rápido que la luz. Luego, tu amigo te repite este mensaje, también más rápido que la luz. Mediante un esquema como este, puede transmitir un mensaje a su propio pasado. Pero, ¿qué pasa si el mensaje es “no enviar un mensaje”? Si eres una persona obediente (o mejor aún, una computadora confiable programada para seguir instrucciones), entonces no enviarás un mensaje. Pero, por lo tanto, no recibirá un mensaje que le indique que no lo haga. Por lo tanto, enviará un mensaje. Por lo tanto, no … Es una versión no violenta de la famosa “paradoja del abuelo”.

Si hacemos una suposición, por ejemplo, las señales pueden transmitirse más rápido que la luz y llegar a alguna paradoja o contradicción lógica, entonces esa es una buena razón para pensar que la suposición fue incorrecta.

Estrictamente hablando, según la relatividad, un “haz de energía sin masa” (supongo que un paquete de fotones) viajará exactamente a la velocidad de la luz. El espacio-tiempo define qué tan rápido puede viajar la información / energía, por lo que no hay respuesta a su pregunta tal como la formuló. Pero hay casos en que las partículas pueden exceder la velocidad de la luz, en ese caso forman una especie de boom supersónico llamado radiación de Cherenkov. Es un resplandor azul brillante que verías en el agua en un reactor nuclear debido a que los neutrones rápidos se desaceleran a velocidades subluminales.

Bien, entonces, debido a la geometría del espacio-tiempo, obtienes esta “velocidad invariante” que denotamos como c , que en cierta forma razonable de pensar representa la velocidad límite de información en el universo.

Por lo tanto, no existe tal cosa, incluso “hipotéticamente”, como un “haz de información sin masa que viaja más rápido que la velocidad de la luz”.

Esta velocidad invariante es el límite de la velocidad relativa, que es lo que tienen las partículas masivas. Tenga en cuenta que eso significa un límite “asintótico”, es decir, “puede acercarse lo que quiera, pero nunca puede llegar allí”, no el sentido cotidiano de “límite”, donde pensaría que significa “puede ir esto rápido, pero no más rápido “.

Las partículas sin masa, por otro lado, tienen que ir a la velocidad c , ¡no tienen otra opción! No se aceleran a la velocidad c , simplemente van en c de principio a fin. Debido a que c es la velocidad invariante / absoluta, van a esta velocidad en cada cuadro de referencia, y de la misma manera no tienen marco de referencia propio: no experimentan tiempo, por lo que no “experimentan” nada. Toda su “vida útil” consiste en un solo evento, es decir, la emisión y la absorción tienen lugar simultáneamente en lo que a ellos respecta.

Los fotones son los cuantos de luz (y la radiación electromagnética en general), por lo que también llamamos a esta velocidad invariante “la velocidad de vacío de la luz” o, de manera equivalente, “velocidad de fotones”.

Ahora, cuando haces preguntas como “¿qué dice la física que sucedería si la física no fuera cierta”, realmente no hay ninguna respuesta significativa! Es como preguntar “si las vacas fueran toronjas, ¿qué serían los erizos?”

No soy tan bueno en relatividad; pero a lo mejor de mi conocimiento: mientras que la velocidad de fase puede exceder la velocidad de la luz, la velocidad de grupo (pulsos y, por lo tanto, información) no puede.

Entonces, ¿por qué asumir una suposición errónea a priori?

Leí recientemente (en el último mes, creo) que alguien había desarrollado un material en el que la velocidad de la luz del grupo es aproximadamente 300 veces la velocidad de la fase (pero en la dirección opuesta).

Un fotón se considera a menudo como un portador sinusoidal cuya amplitud está modulada por una envoltura aperiódica. La combinación a veces se llama explosión . La velocidad del portador se llama velocidad de fase; La velocidad de la envolvente se denomina velocidad de grupo. Normalmente, ambas velocidades coinciden.

Las ecuaciones de Maxwell solo limitan la velocidad de fase. En ausencia de materiales exóticos, Einstein no hizo distinción entre las velocidades de grupo y de fase. Parecía que nada, incluida la información, podía exceder a c, y eso es lo que él planteó.

Algunos han dicho en Quora que el transportista, no el sobre, contiene información, por lo que el límite de velocidad en la información se mantiene. Pero otros han informado recientemente (pero antes) de pulsos de luz que son más cortos que la longitud de onda de los fotones, recortando efectivamente las longitudes de los fotones.

Si el anuncio es confirmado por otros, entonces podría ser posible enviar información, codificada como longitudes de ráfaga, más rápido que la luz a través de este material (aunque no a través del espacio). No estoy seguro de si la propagación hacia atrás plantea un problema, pero parece que podría.

Según la relatividad, esto no puede suceder.

Eso es todo.

La relatividad no puede decirte nada más. Te ha dicho que esto es imposible. Eso es.

Current Physics cierra la puerta allí: ya no tenemos nada sensato que decir.

La analogía que me gusta usar es que esta pregunta es exactamente análoga a la pregunta:

¿Qué dicen las reglas del monopolio que sucedería si atacas al otro jugador con un sable de luz?

Nada sensato que decir: has roto las reglas y, por lo tanto, las reglas ya no pueden ayudarte.

Creo que las implicaciones serían las mismas que si la Luna estuviera hecha de queso verde y sus cráteres fueran corrales de unicornio.

No tiene mucho sentido especular sobre las consecuencias de una premisa falsa / imposible.

More Interesting

¿Por qué no podemos ver las cosas claramente en nuestros teléfonos con luz brillante? ¿No se supone que ayuda más luz?

¿Qué pasaría si hoy se descubriera un viaje ligero?

¿Algo que viaja a la velocidad de la luz vive para siempre, de modo que la luz en el universo vive para siempre, incluso después de que toda la materia en el universo haya muerto?

¿Puede algo ser más rápido que la luz?

La NASA encontró recientemente una galaxia distante a 60 millones de años luz de la Tierra. como puede ser esto posible?

¿Por qué la velocidad de todos los colores de la luz es la misma en el aire?

Si una nave se encuentra a 20 años luz de la Tierra y viaja al 50% de la velocidad de la luz, ¿cuánto tardaría una onda de radio en llegar a la Tierra como se percibe en la nave espacial?

"Flash", el personaje cómico puede correr a una velocidad de 800-900 millas por hora, que es apenas la velocidad del sonido. Aún así, experimenta una ralentización del tiempo. ¿Cómo?

¿Por qué la velocidad de la luz parece la misma para todos los observadores?

¿Qué pasaría si una hormiga te golpeara a la mitad de la velocidad de la luz?

He leído que algunas galaxias muy muy distantes se están alejando con la velocidad de la luz, ¿es posible?

Richard Muller: ¿Hay algo que pueda moverse más rápido que la luz?

Si viajo más rápido que la luz, ¿me volvería invisible porque la luz no podría alcanzarme?

Si el Flash te pasa a la velocidad de la luz y grita, ¿lo oirías de inmediato? ¿Cuánto tiempo pasaría antes de escuchar el grito?

¿Cuál es la velocidad del tiempo o cómo se decidió el lapso de un segundo?