Przeskocz do treści

Delta mi!

Loading

O tym, czego nie ma

Szybciej niż światło?

Stanisław Mrówczyński

o artykule ...

  • Publikacja w Delcie: kwiecień 1996
  • Publikacja elektroniczna: 20-03-2011

Niezależność prędkości światła od układu odniesienia, czyli jej niezmienniczość, jest fundamentem, na którym zbudowana jest teoria względności. Pojawia się naturalne pytanie, czy mogą istnieć obiekty – zwane tachionami – poruszające się szybciej niż światło? A zatem, czy prędkość światła jest tylko prędkością niezmienniczą, czy też i maksymalną?

obrazek

Energia cząstki o masie math wzrasta z jej prędkością math zgodnie ze wzorem

display-math

gdzie c jest prędkością światła. Nie można więc przyspieszyć cząstki do prędkości większej niż c, gdyż wymagałoby to przejścia przez nieskończenie wysoką barierę energii przy math Niektórzy wyciągają stąd wniosek, że tachiony istnieć nie mogą. Przypomina to jednak rozumowanie pewnego indyjskiego mędrca, który sądził, że nikt nie żyje na północ od Himalajów, gdyż człowiek nie zdoła przejść przez tak wielkie góry. Mędrzec nie zauważył, że ludy zamieszkujące Azję Środkową bynajmniej nie musiały przeprawiać się przez Himalaje. Podobnie jest z tachionami, które, jeśli istnieją, zawsze poruszają się prędzej niż światło. Ich energie i pędy określałyby zaś wzory:

display-math

Przeciw istnieniu tachionów wytoczono jednak bardzo poważny argument. Okazuje się, że tachion poruszający się do przodu w czasie w jednym układzie odniesienia, może poruszać się do tyłu w czasie w innym. Wyobraźmy sobie, że w układzie math emitowany jest tachion w chwili math z punktu math Tachion podróżuje z prędkością math aż do momentu, kiedy jest absorbowany. Jego czterowektor położenia ma więc postać math

Popatrzmy na tachion z układu math który porusza się względem math z prędkością math W chwili początkowej układy pokrywały się. Czasową składową czterowektora położenia tachionu mierzonego w układzie math otrzymujemy dzięki transformacji Lorentza jako

display-math

gdzie

display-math

Widzimy, że jeśli math to math czyli w układzie math tachion porusza się do tyłu w czasie. To zaś może prowadzić do paradoksów przyczynowych.

Oto jeden z nich.

Zapalony konstruktor buduje karabin strzelający tachionami. Wystrzela pocisk, który lecąc w przeszłość dosięga i zabija jego dziadka, nim ten zdążył począć ojca konstruktora. Mordując dziadka konstruktor unicestwia ojca, więc i sam nie może istnieć. Kto zatem jest mordercą? Cały ten galimatias wynikł z pogwałcenia fundamentalnej zasady przyczynowości, która orzeka, że przyczyna zawsze poprzedza skutek.

Znaleziono rozwiązanie takich paradoksów, opierające się na obserwacji, że tachion poruszający się do tyłu w czasie niesie ujemną energię. Dzieje się tak dlatego, że czterowektor położenia math transformuje się tak samo jak czterowektor pędu math W związku z tym zaproponowano przyjęcie następującego postulatu, zwanego regułą reinterpretacji: tachion z ujemną energią, poruszający się do tyłu w czasie, jest antytachionem poruszającym się do przodu w czasie. Dzięki niej wszystkie obiekty poruszają się zawsze do przodu w czasie, co pozwala uniknąć paradoksów przyczynowych.

Cena za takie rozwiązanie jest jednak wysoka. Co jest przyczyną, a co skutkiem, można określić jedynie w danym układzie odniesienia. To, co nazywamy przyczyną w jednym układzie, może być skutkiem w innym. Emisja tachionu dla jednego obserwatora jest absorpcją antytachionu dla drugiego. Zasada przyczynowości traci więc swój absolutny charakter. Nie jest to jednak nieszczęście. Wszak teoria względności usunęła z fizyki absolutny czas i absolutną przestrzeń, więc i relatywizacja pojęć przyczyny i skutku wydaje się być w duchu teorii względności.

Niestety, w związku z postulatem reinterpretacji pojawia się poważny problem, tzw. paradoks wolnej woli. Przyjmijmy, że obserwator math poruszający się względem obserwatora math wysyła tachion do math Jak już widzieliśmy, można tak dobrać prędkości tachionu math i względną obserwatorów mathże obserwator math będzie sądził, że to on wysłał antytachion do math nie zaś, że otrzymał tachion od math A zatem, obserwator math ma ograniczoną wolę – wysyła antytachion do math tylko dlatego, że math przesłał do niego tachion.

Trudno taką sytuację pogodzić ze zdrowym rozsądkiem. Tachionów jednak nie udało się dotychczas zarejestrować, więc tymczasem, nie ma się czym martwić.

Notice: Undefined index: story_alias_uuid in /home/misc/deltami/public_html/ui/inc/site_php_include/index.inc on line 23 Notice: Undefined index: story_alias_uri in /home/misc/deltami/public_html/ui/inc/site_php_include/index.inc on line 24