快子电话

✍ dations ◷ 2025-04-04 11:17:40 #狭义相对论,物理学悖论

快子电话(Tachyonic antitelephone)是一样理论物理里用来传递讯号到自己过去的假想装置。先由R. C. Tolman在1917提出示范超光速讯号如何和因果律相矛盾。快子是指在狭义相对论架构里以超越光速运动的理论粒子。现今物理学里不可能以超光速传递讯息。粒子物理非常成功的标准模型里没有快子存在。也没有它存在的实验证据。

假设甲正坐在以速度β(<1)离开乙。两者都有以超光速α相互传递讯号的能力。甲向乙发出一个讯号。乙收到讯号后同时向甲发出一个回应。考虑甲和乙分别静止的两个参照系。把乙受到甲讯息此事件设为两参照系的原点。乙在 t = 0 {\displaystyle t=0} 向甲发回应。乙发出的回应的世界线是:

此世界线在甲的参照系内座标可以用劳仑兹变换得到:

在甲的参照系内,甲在 x = L {\displaystyle x^{\prime }=L^{\prime }} 静止。 L {\displaystyle L^{\prime }} 正是乙发出讯号时甲和原点的距离,所以:

因此

留意这只是相对论速度加法公式的应用。

当初甲发出的那个讯号需时 L α {\displaystyle {\frac {L^{\prime }}{\alpha }}} 到达乙。所以甲从发出讯号到收到回应共历时:

β > 2 α 1 + α 2 {\displaystyle \beta >{\frac {2\alpha }{1+\alpha ^{2}}}} T < 0 {\displaystyle T^{\prime }<0} 。也就是甲在发出讯号之前就收到乙回信。整个过程的世界线在右图。

另外甲在:

给乙发讯号。在乙参照系内,此事发生在:

β > 1 α {\displaystyle \beta >{\frac {1}{\alpha }}} t 0 > 0 {\displaystyle t_{0}>0} 。也就是乙收到的讯号来自他的未来。

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