¿Por qué viajar más rápido que la luz me hace “retroceder en el tiempo”?

Gracias por la solicitud de A2A, Nupul Kukreja.

La buena respuesta de Eric Pepke lo capta todo. Permítanme resumir algo de lo que dijo y agregar un poco de cosas.

En pocas palabras, es incorrecto extrapolar la ecuación de dilatación del tiempo tal como es, interpretar que el tiempo invertirá la dirección en el punto de cruce ‘c’. En realidad se vuelve imaginario.

Pero entonces, ¿cómo se convirtió esta noción en un axioma de ciencia ficción popular después de todo? Se trata de simultaneidad. Considere una señal que sale del punto A y llega al punto B a la velocidad ‘ a ‘. Un observador inercial en el marco de observación en reposo con respecto a los puntos A y B observa la señal que llega a B después de que sale de A. Esto define nuestra flecha del tiempo , la dirección del pasado hacia el futuro.

Ahora, se puede demostrar que si a <c , para todos los observadores inerciales, A tiene que preceder necesariamente a B. Esto está en la base del ” principio de causalidad ” (que se sabe que la causa precede al efecto y puede influir en el efecto a una velocidad limitada por la velocidad de la luz). Sin embargo, si a> c , se puede demostrar que el tiempo total necesario para llegar a B es negativo según lo medido por ciertos observadores inerciales que viajan con respecto a nuestra configuración, es decir, para estos observadores, la señal alcanzaría B antes de que se fuera en A. No todos los observadores inerciales ven esta inversión de dirección, y solo aquellos que se mueven a ciertas velocidades específicas ven esto. Conocido popularmente como el antitelefónico taquiónico, este experimento mental demostró que un viaje más rápido que la luz implica una violación de la causalidad y una inversión del tiempo. Por lo tanto, podría usar un taquión (partícula más rápida que la luz) para hacer una señal en el tiempo. Sin embargo, se puede demostrar que los taquiones no pueden existir, construyendo paradojas de comunicación bidireccionales similares en espíritu a la paradoja del abuelo. Citando el extracto de Benford et al., Mencionado en el artículo wiki sobre antitelefón taquiónico,

Las paradojas de la comunicación hacia atrás en el tiempo son bien conocidas. Suponga que A y B firman el siguiente acuerdo: A enviará un mensaje a las tres en punto si y solo si no recibe uno a la una en punto. B envía un mensaje para llegar a A a la una en punto inmediatamente después de recibir uno de A a las dos en punto. Entonces el intercambio de mensajes tendrá lugar si y solo si no tiene lugar. Esta es una paradoja genuina, una contradicción causal

Es en este sentido que un viaje más rápido que la luz implica un viaje hacia atrás en el tiempo: una construcción puramente hipotética que puede dar como resultado paradojas lógicas y, por lo tanto, simplemente inviables. Si fueras un taquión ficticio, llegarías a tu destino antes de abandonar la fuente.

Una vez más, el viaje más rápido que la luz parece ser un requisito para un mecanismo hipotético de viaje en el tiempo que involucra agujeros de gusano. Dado que incluso la luz no puede escapar de la gravedad del agujero negro, uno necesariamente necesita ser más rápido para escapar de la singularidad. Este es nuevamente otro axioma inviable que sirve para ser un buen forraje para la fantasía ociosa de la ciencia ficción.

Eso es. Solo quería terminar esto señalando algo que pensé que era interesante en este contexto: ¿Sabías que las curvas cerradas en forma de tiempo (el tiempo regresa a sí mismo) son soluciones hipotéticas viables para las ecuaciones de relatividad general?

El tiempo es algo muy extraño, ¿no?

La idea más básica es así. Cuando un reloj pasa rápido en relación con usted, lo mide como cada vez más lento. Cuando comienza a moverse en c (que no puede, por supuesto, de hecho nunca puede acercarse más a c en un sentido particular), se detiene. Uno podría imaginar que si pudieras hacerlo más rápido, comenzaría a retroceder. Una gran cantidad de SF mediocre se basa en esto, y tiene sentido, excepto que es incorrecto e ingenuo.

Hay una cantidad llamada gamma que, a medida que las cosas se aceleran, se acerca asintóticamente al infinito a medida que la velocidad se aproxima a c . La dilatación del tiempo proviene de esto. Uno podría imaginar que en c la función no está definida, pero se acerca a ∞ o -∞, dependiendo de qué lado. El tiempo transcurrido es el recíproco de esto, por lo que está bien, y el tiempo iría hacia atrás. Tiene sentido con una función como 1 / x.

El problema es que gamma no funciona así. Funciona así, con esos cuadrados y raíces cuadradas:


Va al infinito como v va a c . Pero para v más grande que c , es imaginario, no negativo.

Sin embargo, hay una forma un poco más sofisticada y tiene que ver con el problema de la simultaneidad. Digamos que hay un evento A que ocurre en algún lugar en algún momento, y un evento B que ocurre algún tiempo después. Por ejemplo, escribo esta publicación, y alguien en India la lee más tarde. Siempre que “más tarde” y “más temprano” se definan con más tiempo del que llevaría un poco de tiempo entre ellos, todo está bien. El pasado es siempre el pasado, y el futuro es siempre el futuro. Podemos hablar sobre la flecha del tiempo y la causalidad y cosas así. Diré que los eventos están separados por una velocidad menor que c . Esto se llama un intervalo temporal entre los dos eventos, porque hay tiempo más que suficiente que espacio entre ellos.

Cuando dos eventos A y B a distancia aparecen simultáneamente para cualquier observador, entonces otro observador verá A antes de B, y otro verá B antes de A. Esto está bien si las señales viajan a no más de c , porque simplemente no hay forma en que una señal puede pasar de A a B o de B a A en ese tiempo. Entonces no hay preocupaciones sobre la causalidad, porque son totalmente independientes.

Pero digamos que podría enviar una señal más rápido que c . Luego, algunos observadores medirían la señal saliendo y llegando al mismo tiempo. Algunos incluso lo medirían llegando antes de irse. Mediante una disposición cuidadosa de las estaciones de retransmisión, moviéndose a diferentes velocidades en diferentes direcciones, puede llevar la señal del receptor al remitente antes de que incluso la hayan enviado.

Esta es la parte de la relatividad que confunde a las personas. La luz no es un límite de velocidad. No hay un policía espacial que te diga que no puedes ir más rápido. Es que, no importa qué tan rápido viaje, la luz siempre parecerá viajar a la misma velocidad, en relación con usted. Es el espacio y el tiempo los que se doblan a tu alrededor cuando te acercas a la velocidad de la luz.
Entonces, si va a .9999c, puede llegar a lugares en cuestión de semanas que están a muchos años luz de distancia. Pero para aquellos que lo observan en su hogar, todavía parecerá que le tomará tantos años llegar allí.

También tuve la misma confusión hasta hace unos días. Siempre asumimos que el tiempo es igual en todas partes. Podemos visualizar fácilmente tres coordenadas de espacio (x, y, z), y es fácil entender que el hecho de que la velocidad no necesita ser la misma en todas partes y puede ser diferente. Lo mismo se aplica al tiempo. El tiempo es la cuarta dimensión, y no es lo mismo en todas partes . Es como el espacio. En las coordenadas espaciales, por ejemplo, puede ir del polo norte al polo sur y luego regresar al polo norte. Lo mismo se aplica al tiempo. Lo siguiente es, “¿cómo se determina la velocidad del tiempo?”. La relatividad general establece que el espacio y el tiempo no son independientes y que están relacionados. Si te mueves más rápido, la velocidad del tiempo se vuelve más lenta (según las ecuaciones). Entonces, según la velocidad con la que se mueven los objetos, diferentes objetos tendrán una velocidad de tiempo diferente. No es lo mismo y es relativo al igual que la velocidad relativa. Es difícil de tragar, pero esto ha sido confirmado por varios experimentos, y demuestran que las ecuaciones son correctas. Esa es la teoría de la relatividad, y también es posible retroceder en el tiempo (al igual que el ejemplo del polo norte y el polo sur) teóricamente si su velocidad es más rápida que la luz. ¡Esto simplemente me voló la cabeza!

Mire “Teoría de la relatividad de Albert Einstein” en YouTube -.

Esto le explicará todo el pensamiento de una manera v.gud … con ejemplos de gud

No retrocederías en el tiempo … Pero estarías en el futuro …
Cuando un objeto viaja más rápido que la velocidad de la luz o simplemente a velocidades muy altas, la dilatación del tiempo y la contracción de la longitud (a lo largo de la dirección de desplazamiento) se aplican a un objeto.
Entonces, si viaja a altas velocidades, la velocidad del flujo de tiempo sería más lenta para usted que para las personas que trabajan en la papelería. Entonces, cuando te detienes después de viajar a la velocidad de la luz, habría transcurrido menos tiempo para ti que las personas que estaban en la papelería empujándote hacia el futuro.

Es más probable que deje de existir en el universo conocido que retroceda en el tiempo, dado que la luz se mueve a velocidades relativas al observador. Sin observador, sin velocidad. Sin velocidad, sin observador.

Sin todas las explicaciones ahogadas del peaple a las que les gusta presumir, si viajas más rápido que la velocidad de la luz, efectivamente llegas al punto B antes de abandonar el punto A. En el sentido del tiempo lineal, no viajas de regreso a la realidad espacial-temporal.

No te verás venir hacia ti. Verás exactamente lo contrario. Digamos que vas más rápido que la velocidad de la luz y aterrizas en un planeta. Verá la proyección más cerca del planeta primero. Cuanto más cerca estén de la planta, menos tiempo les llevará llegar al planeta.

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