Связь быстрее света - Faster-than-light communication

Сверхсветовая коммуникация это гипотетический процесс, в котором Информация отправляется в быстрее света (FTL) скорости. Текущий научный консенсус состоит в том, что связь со скоростью, превышающей скорость света, невозможна, и на сегодняшний день это не было достигнуто ни в одном эксперименте.

Сверхсветовая коммуникация невозможна^[1] потому что в Лоренц-инвариантный теория, это может быть использовано для передавать информацию в прошлое. Это противоречит причинность и приводит к логические парадоксы.^[2]

Был предложен или изучен ряд теорий и явлений, связанных со сверхсветовой коммуникацией, в том числе тахионы, квантовая нелокальность, и червоточины.

Предлагаемые механизмы

Тахионы

Тахионные частицы гипотетические частицы, которые движутся быстрее света. Они позволили бы сверхсветовую коммуникацию, и по этой причине многие считают, что их не существует.^[2] Напротив, тахионные поля - квантовые поля с мнимой массой - безусловно, существуют и обладают сверхсветовой групповая скорость при некоторых обстоятельствах. Однако такие поля имеют просвет скорость сигнала и не допускайте сверхсветовой коммуникации.^[3]

Квантовая нелокальность

Квантовая механика нелокальна в том смысле, что удаленные системы могут быть запутанный. Запутанные состояния приводят к корреляциям в результатах измерений, в противном случае случайных, даже если измерения производятся почти одновременно и в очень удаленных точках. Невозможность сверхсветовой коммуникации привела к тому, что Эйнштейн, Подольский и Розен предположили, что квантовая механика должна быть неполной (см. Парадокс ЭПР ).

Однако сейчас хорошо известно, что квантовая запутанность не позволяет никакому влиянию или информации распространяться сверхсветовым образом. Технически Постулат микроскопической причинности из аксиоматическая квантовая теория поля подразумевает невозможность сверхсветовой коммуникации с использованием каких-либо явлений, поведение которых может быть описано ортодоксальной квантовой теорией поля.^[4] Частным случаем этого является теорема о запрете общения, что предотвращает общение с помощью квантовая запутанность составной системы, разделенной между двумя пространственно-подобными наблюдателями. Некоторые авторы утверждали, что использование теоремы об отсутствии связи для вывода о невозможности сверхсветовой связи является круговым, поскольку теорема об отсутствии связи предполагает, что система является составной.^[5]

Червоточины

Если червоточины возможны, то через них можно было бы передавать обычные подсветовые методы связи для достижения сверхсветовых скоростей передачи. Принимая во внимание огромную энергию, которая, как предполагают современные теории, потребуется для открытия червоточины, достаточно большой, чтобы пропустить через нее космический корабль, вполне возможно, что построить кротовые норы только атомного масштаба будет целесообразно, ограничивая их использование исключительно передачей информации. Некоторые гипотезы образования червоточин не позволят им когда-либо превратиться в «временные дыры», обеспечивая сверхсветовую коммуникацию без дополнительных осложнений, связанных с возможностью коммуникации с прошлым.^{[нужна цитата ]}

Вымышленные устройства

Ультраволна и гиперволна

Термины «ультраволна» и «гиперволна» использовались несколькими авторами, часто взаимозаменяемыми, для обозначения связи со скоростью, превышающей скорость света. Примеры включают:

Э. Э. Смит использовал термин "ультраволна" в своем Ленсман серии, для волн, которые распространяются через субэфир и могут быть использованы для оружия, связи и других приложений.
В Айзек Азимов с Фонд серии, «ультраволна» и «гиперволна» используются взаимозаменяемо для представления сверхсветовой среды связи. В гиперволновое реле также особенности.
в Звездный путь вселенная подпространство осуществляет сверхсветовую связь (подпространственное радио) и путешествует (варп-привод ).
В Города в полете серия по Джеймс Блиш отличался ультраволновой связью, в которой для передачи информации использовалось известное явление фазовой скорости, что на самом деле невозможно. Ограничения фазовой скорости сверх скорости света позже привели его к разработке коммуникатора Дирака.
Ларри Нивен использовал гиперволна в его Известное пространство серия как термин для FTL-метода связи. В отличие от гипердвигателя, который двигал корабли с конечной сверхсветовой скоростью, гиперволна была по существу мгновенной.
В Ричард К. Морган с Такеши Ковач романы человеческие колонии на далеких планетах поддерживают связь с Землей и друг с другом через гиперпространственное литье, технология, которая перемещает информацию "... настолько почти мгновенно, что ученые до сих пор спорят о терминологии".

Тахионоподобный

В Коммуникатор Дирака особенности в нескольких работах Джеймс Блиш, особенно его рассказ 1954 года "Звуковой сигнал ". Как упоминалось в названии, любое активное устройство получало сумму всех переданных сообщений в универсальном пространстве-времени за один импульс, так что демультиплексирование давало информацию о прошлом, настоящем и будущем.

Ansible

Более позднее устройство было анзибль придуманный Урсула К. Ле Гуин и широко использовался в ней Хайнский цикл. Как и устройство Блиша, он обеспечивал мгновенную связь, но без неудобных звуковых сигналов.

Анзибль также является важным элементом сюжета, почти MacGuffin, в Элизабет Мун с Война Ватты серии. Большая часть сюжетной линии вращается вокруг различных сторон, атакующих или ремонтирующих анзибл, а также вокруг внутренней политики ISC (InterStellar Communications), которая владеет монополией на ансибл-технологию.^[6]

Квантовая запутанность

В Эрнест Клайн роман Армада инопланетные захватчики обладают технологиями мгновенной «квантовой связи» с неограниченным радиусом действия. Люди реконструируют устройство по захваченной технологии пришельцев.^[7]
в Массовый эффект серии видеоигр, мгновенное общение возможно с помощью коммуникаторов квантовой запутанности, размещенных в комнатах связи звездолетов.
в Аватар непрерывность, связь быстрее скорости света через тонкий контроль состояния запутанных частиц возможна, но для практических целей чрезвычайно медленная и дорогая: при скорости передачи трех бит информации в час и стоимости 7500 долларов за бит она используется только для сообщений с наивысшим приоритетом.^[8]
Чарльз Стросс книги Сингулярное небо и Железный восход использовать "причинные каналы", которые используют запутанные частицы для мгновенной двусторонней связи. Этот метод имеет недостатки в том, что запутанные частицы можно расходовать, а использование движения со скоростью, превышающей скорость света, разрушает запутанность, так что один конец канала должен переноситься со скоростью ниже скорости света. Это делает их дорогими и несколько ограничивает их полезность.
В Лю Цысинь роман Проблема трех тел, инопланетные трисолараны, готовясь вторгнуться в Солнечную систему, используют устройство с характеристиками Ansible для связи со своими соратниками на Земле в режиме реального времени. Кроме того, они используют на Земле шпионские / саботажные устройства, называемые «Софонами», которые посредством проникновения могут получать доступ к любому виду сохраненной в электронном виде и визуальной информации, взаимодействовать с электроникой и передавать результаты обратно в Трисолярис в режиме реального времени посредством квантовой запутанности. Используемая технология представляет собой «одиночные протоны, которые были развернуты из одиннадцати пространственных измерений в двухмерные, запрограммированы, а затем повторно свернуты», и, таким образом, Софоны остаются необнаружимыми для людей.

Психические ссылки

Экстрасенс ссылки, обычно относящиеся к лженаука,^[9]^[10] были описаны как объяснимые физическими принципами или необъяснимые, но они утверждают, что они действуют мгновенно на больших расстояниях.

в Звездные врата В телесериалах персонажи могут мгновенно общаться на больших расстояниях, передавая свое сознание другому человеку или находясь где-нибудь во вселенной, используя "Древний камни связи ". Неизвестно, как действуют эти камни, но технология, описанная в шоу, обычно вращается вокруг червоточины для мгновенной телепортации, сверхсветового, искривления пространства, а иногда и вокруг квантовые мультивселенные.

В Роберт А. Хайнлайн с Время для звезд, двойная телепатия использовался для поддержания связи с далеким космическим кораблем.

Питер Ф. Гамильтон с Трилогия Бездны показывает психические связи между несколькими телами, одновременно занятыми некоторыми персонажами.

Другие устройства

Подобные устройства присутствуют в работах многих других, таких как Фрэнк Герберт^[11] и Филип Пуллман, который назвал его магнитный резонатор.^[12]

Энн МакКэффри с Хрустальный певец В сериале появилось устройство мгновенной связи, питаемое редким «Черным кристаллом» с планеты Баллибран. Черные кристаллы, вырезанные из одного и того же месторождения полезных ископаемых, можно было «настроить» так, чтобы они мгновенно сочувственно вибрировали друг с другом, даже когда они разделены межзвездными расстояниями, обеспечивая мгновенную телефонную передачу голоса и данных. Аналогичным образом в Грегори Киз ' серии Эпоха безрассудства, «эфирные шрайберы» используют две половины одного «колокольчика» для общения, чему способствует научная алхимия.^[13] Хотя скорость связи важна, также важен тот факт, что сообщения не могут быть услышаны, кроме как слушателям с частью того же оригинального кристалла.

Стивен Р. Дональдсон, в его Цикл разрыва, предложил аналогичную систему, Симбиотическая передача кристаллического резонанса, технология явно недоступного типа, но очень сложная в изготовлении и ограниченная текстовыми сообщениями.

В рассказе »Со сложенными руками "(1947), автор Джек Уильямсон, мгновенная связь и передача энергии через межзвездное пространство возможны с помощью того, что называется родомагнитные волны.

В Иван Ефремов Роман 1957 года Туманность Андромеды, устройство для мгновенной передачи информации и материи стало реальным благодаря использованию «биполярной математики» для исследования использования векторов антигравитационной тени через нулевое поле и антикосмос, что позволяет им установить контакт с планетой Эпсилон Тукана.

В Кордвейнер Смит с Инструментальность романы и рассказы, межпланетные и межзвездная связь обычно передается с планеты на планету, предположительно со сверхсветовой скоростью для каждой стадии (по крайней мере, между солнечными системами), но с кумулятивной задержкой. Для срочной связи существует «мгновенное сообщение», которое фактически мгновенно, но очень дорого.^[14]

В Говард Тейлор серия веб-комиксов Schlock Mercenary сверхсветовая связь осуществляется через гиперсеть, аналог Интернета, охватывающий всю галактику. Через гиперсеть связь и данные проходят через наноскопические червоточины с использованием обычных электромагнитных сигналов.

Смотрите также

Рекомендации

^ Перковиц, Сидней (2011). Медленный свет: невидимость, телепортация и другие тайны света. Всемирный научный. п. 108. ISBN 978-1-84816-753-7. Отрывок страницы 108
^ ^а ^б Типлер, Пол А .; Ллевеллин, Ральф А. (2008). Современная физика (5-е изд.). Нью-Йорк: W.H. Freeman & Co. стр.54. ISBN 978-0-7167-7550-8. ... так что существование частиц v> c ... названных тахионами ... поставило бы относительность с серьезными ... проблемами бесконечных энергий творения и парадоксов причинности.
^ Лиза Рэндалл, Искаженные проходы: разгадывая тайны скрытых измерений Вселенной, стр.286: «Сначала люди думали о тахионах как о частицах, движущихся быстрее скорости света ... Но теперь мы знаем, что тахион указывает на нестабильность в теории, которая его содержит. К сожалению для поклонников научной фантастики, тахионы не реальны. физические частицы, которые появляются в природе ".
^ Eberhard, Phillippe H .; Росс, Рональд Р. (1989), «Квантовая теория поля не может обеспечить связь быстрее света», Основы письма по физике, 2 (2): 127–149, Bibcode:1989ФОФЛ ... 2..127Е, Дои:10.1007 / BF00696109, S2CID 123217211
^ Peacock, K.A .; Хепберн Б. (1999). «Возникновение сигнального вопроса: квантовая сигнализация и динамика многочастичных систем». Материалы собрания Общества точной философии. arXiv:Quant-ph / 9906036. Bibcode:1999квант.ч..6036P.
^ Луна, Элизабет (Сентябрь 2004 г.). Торговля в опасности (масс. ppb. ред.). Дель Рей. п. 111. ISBN 0-345-44761-1. Атака на межсистемные ансиблы просто ... немыслима
^ Бенджамин, Гарфилд (2016). Киборг-субъект: реальность, сознание, параллакс. https://books.google.com.au/books?isbn=1137584491: Palgrave Macmillan. п. 28. ISBN 978-1-137-58448-9.CS1 maint: location (связь)
^ Аватар Джеймса Кэмерона: руководство по выживанию для активистов - стр. 156-157
^ Хайнс, Теренс. (2003). Лженаука и паранормальные явления. Книги Прометея. С. 117–145. ISBN 1-57392-979-4
^ Диаконис, Перси. (1978). Статистические проблемы исследования ESP. Science New Series, Vol. 201, № 4351. С. 131–136.
^ Герберт, Франк (Апрель 1970 г.) [1970 г.]. Порка Звезда. Журнал Worlds of If.
^ Пуллман, Филипп (2 октября 2001 г.) [2000]. Янтарная подзорная труба (Его «Темные материалы», 3-е издание, изд.). Нью-Йорк: Дель Рей. п.156. ISBN 0-345-41337-7. Что ж, в нашем мире есть способ взять обычный магнитный камень и спутать все его частицы, а затем разделить его на две части, чтобы обе части резонировали вместе.
^ Киз, Дж. Грегори (4 марта 2009 г.). Тени Бога. ООО Рэндом Хаус. ISBN 9780307559609. Получено 15 марта 2014. Мой эфир-шрайбер был потерян, когда нас захватила Коуэта.
^ Смит, Кордвейнер. «На грозовой планете» (февраль 1965 г.), гл. XII, стр. 148–149 в: Дозуа, Гарднер, изд. (28 октября 2014 г.). Современные классические рассказы о научной фантастике. Нью-Йорк: Пресса Святого Мартина. С. 94–163. ISBN 9781466884472. Получено 14 августа 2015. Коммуникатор был из тех, что устанавливают на кораблях-формовщиках рядом с пилотом. Арендной платы за один из них было достаточно, чтобы любое планетарное правительство пересмотрело свой годовой бюджет. ... Она нажала кнопку. "Мгновенное сообщение." ... Кашер, зная цену такого рода связи, почти почувствовал, что он видит, как артериальный поток денег выходит из бюджета Хенриады, когда машины проносятся по галактике, находят Миццера и возвращаются с ответом.

[1] Перковиц, Сидней (2011). Медленный свет: невидимость, телепортация и другие тайны света. Всемирный научный. п. 108. ISBN 978-1-84816-753-7. Отрывок страницы 108

[Tipler-2] а ^б Типлер, Пол А .; Ллевеллин, Ральф А. (2008). Современная физика (5-е изд.). Нью-Йорк: W.H. Freeman & Co. стр.54. ISBN 978-0-7167-7550-8. ... так что существование частиц v> c ... названных тахионами ... поставило бы относительность с серьезными ... проблемами бесконечных энергий творения и парадоксов причинности.

[Randall-3] Лиза Рэндалл, Искаженные проходы: разгадывая тайны скрытых измерений Вселенной, стр.286: «Сначала люди думали о тахионах как о частицах, движущихся быстрее скорости света ... Но теперь мы знаем, что тахион указывает на нестабильность в теории, которая его содержит. К сожалению для поклонников научной фантастики, тахионы не реальны. физические частицы, которые появляются в природе ".

[Eberhard-4] Eberhard, Phillippe H .; Росс, Рональд Р. (1989), «Квантовая теория поля не может обеспечить связь быстрее света», Основы письма по физике, 2 (2): 127–149, Bibcode:1989ФОФЛ ... 2..127Е, Дои:10.1007 / BF00696109, S2CID 123217211

[Peacock-5] Peacock, K.A .; Хепберн Б. (1999). «Возникновение сигнального вопроса: квантовая сигнализация и динамика многочастичных систем». Материалы собрания Общества точной философии. arXiv:Quant-ph / 9906036. Bibcode:1999квант.ч..6036P.

[vatta1-6] Луна, Элизабет (Сентябрь 2004 г.). Торговля в опасности (масс. ppb. ред.). Дель Рей. п. 111. ISBN 0-345-44761-1. Атака на межсистемные ансиблы просто ... немыслима

[7] Бенджамин, Гарфилд (2016). Киборг-субъект: реальность, сознание, параллакс. https://books.google.com.au/books?isbn=1137584491: Palgrave Macmillan. п. 28. ISBN 978-1-137-58448-9.CS1 maint: location (связь)

[8] Аватар Джеймса Кэмерона: руководство по выживанию для активистов - стр. 156-157

[9] Хайнс, Теренс. (2003). Лженаука и паранормальные явления. Книги Прометея. С. 117–145. ISBN 1-57392-979-4

[10] Диаконис, Перси. (1978). Статистические проблемы исследования ESP. Science New Series, Vol. 201, № 4351. С. 131–136.

[star-11] Герберт, Франк (Апрель 1970 г.) [1970 г.]. Порка Звезда. Журнал Worlds of If.

[amber-12] Пуллман, Филипп (2 октября 2001 г.) [2000]. Янтарная подзорная труба (Его «Темные материалы», 3-е издание, изд.). Нью-Йорк: Дель Рей. п.156. ISBN 0-345-41337-7. Что ж, в нашем мире есть способ взять обычный магнитный камень и спутать все его частицы, а затем разделить его на две части, чтобы обе части резонировали вместе.

[13] Киз, Дж. Грегори (4 марта 2009 г.). Тени Бога. ООО Рэндом Хаус. ISBN 9780307559609. Получено 15 марта 2014. Мой эфир-шрайбер был потерян, когда нас захватила Коуэта.

[14] Смит, Кордвейнер. «На грозовой планете» (февраль 1965 г.), гл. XII, стр. 148–149 в: Дозуа, Гарднер, изд. (28 октября 2014 г.). Современные классические рассказы о научной фантастике. Нью-Йорк: Пресса Святого Мартина. С. 94–163. ISBN 9781466884472. Получено 14 августа 2015. Коммуникатор был из тех, что устанавливают на кораблях-формовщиках рядом с пилотом. Арендной платы за один из них было достаточно, чтобы любое планетарное правительство пересмотрело свой годовой бюджет. ... Она нажала кнопку. "Мгновенное сообщение." ... Кашер, зная цену такого рода связи, почти почувствовал, что он видит, как артериальный поток денег выходит из бюджета Хенриады, когда машины проносятся по галактике, находят Миццера и возвращаются с ответом.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]