Астрофизика, кванты и теория относительности - Каррелли А.
Скачать (прямая ссылка):
Тем не менее все наблюдатели всегда будут видеть, что причина хронологически предшествует своему следствию [196].
Отметим снова, что закон запаздывающей причинности релятивистски ковариантен и выполняется для всех инерциальных наблюдателей, как субсветовых, так и сверхсветовых. С другой стороны, вовсе не следует ожидать ковариантности описания явлений и деталей описания, в данном случае ковариантности присвоения названий «причина» и «следствие» [39]. Кроме того, будет показано [62, 166, 186, 187, 190, 191, 193, 194, 196, 209], что два события, связанные причинной связью, согласно наблюдателю Si (например, посредством тахионного обмена), могут показаться даже полностью несвязанными другим наблюдателям S2; так что само существование причинной корреляции не является релятивистски ковариантным в расширенной теории относительности.
Относительность суждений о причине и следствии и о самом существовании причинной корреляции привела к ряду кажущихся парадоксов причинности [21, 83, 84, 175, 207, 223, 224, 226, 227, 233], что даже при несложности их разрешения создает некоторые затруднения.
Здесь будет сформулирован и разрешен причинный парадокс, который представляется одним из наиболее изощренных. Он был предложен Пирани в 1970 г. [175] и в основном разрешен Парментолой и Ии в 1971 г. [166] на основе аргументов, содержащихся в цитированной выше литературе.
Рассмотрим четырех наблюдателей At Bf Cf Df имеющих заданные скорости в плоскости (Xf у) относительно пятого наблюдателя S0. Предположим, что этим четырем наблюдателям заранее дана команда испустить тахион, как только они получат тахион от другого наблюдателя, так, чтобы имела место следующая цепь событий (рис. 10). Наблюдатель А начинает эксперимент, посылая тахион 1 к В\ наблюдатель В сразу же
84
Э Реками
испускает гахион 2 в направлении С; наблюдатель С посылает тахион 3 к Dt а наблюдатель D посылает тахион 4 назад, к A9 в результате чего представляется, что А получает тахион 4 (событие А\) до того, как эксперимент был начат путем испускания тахиона 1 (событие A2). Схема этого мысленного эксперимента приведена на рис. 10, где наклонные векторы представляют собой скорости наблюдателей относительно S0, а линии, параллельные осям декартовых координат, являют-
Кся траекториями тахионов. с Важно отметить, что на рис. 10 не представлено реальное описание процесса с точки зрения любого из наблюдателей! Действительно, стрелка на каждой из траекторий тахионов просто обозначает направление его движения относительно наблюдателя, который испустил этот тахион. (Между прочим, скорости тахионов и наблюдателей могут быть выбраны таким образом, чтобы все тахионы эффективно представлялись наблюдателю
So движущимися в направлениях, противоположных указанным на рис. 10.)
Поскольку нельзя смешивать вместе наблюдения (четырех) различных наблюдателей [166, 186, 187, 191], то необходимо исследовать, каким образом каждый из них описывает цепь событий.
Согласно [166], с этой целью следует перейти к пространству Минковского и рассмотреть пространственно-временное описание, данное, например, наблюдателем А. С динамической точки зрения остальные наблюдатели могут быть заменены полями внешних сил, которые рассеивают тахионы (или атомами, способными поглощать и испускать тахионы).
На рис. 11 отчетливо видно, что поглощение тахиона 4 происходит раньше, чем испускание тахиона 1. Может показаться, что имеется возможность посылки сигналов в прошлое наблюдателя А. Ho наблюдатель А будет эффективно видеть ортодоксальную последовательность событий следующим образом: событие D заключается в образовании пары 3 к 4 внешним полем; тахион 4 затем поглощается в событии Aj1 в то время как 3 рассеивается в С (преобразуясь в тахион 2); событие A2 представляет собой испускание самим наблюдателем А тахиона Jf который аннигилирует в S с тахионом 2. Поэтому с точки зрения А имеют место по существу начальное образо-
4 Теория относительности и ее обобщения
85
вание пары в D и конечная аннигиляция пары в В, а тахионы
1 я 4 оказываются вовсе не связанными причинной связью. Другими словами, с точки зрения А испускание тахиона 1 не приводит к образованию какой-либо цепи событий, которая привела бы к поглощению тахиона 4, и мы не присутствуем при каком-либо следствии, предшествующем вызывающей его причине.
Аналогично ортодоксальные описания (т. е. описания, данные остальными наблюдателями) могут быть получены посредством применения преобразования Лоренца к вышеприведенному описанию наблюдателя А.
Рис. 11.
Сформулируем теперь тот же самый парадокс в его более сильном варианте. Предположим, что тахион 4, будучи поглощенным в А\ наблюдателем А, взрывает всю лабораторию А, уничтожая физическую возможность последующего испускания (в Л г) тахиона 1 (который по условию должен стартовать следующим) и тем самым создавая предположительно противоречивую ситуацию в соответствии с условиями парадокса. Согласно [209], напротив, можно видеть, как, например, наблюдатели S0 и А будут в действительности описывать это явление.
