ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Сверхсветовая коммуникация из "Динамика и информация " Условимся обозначать скорость передачи сигналов символом V, а скорость света символом с. Согласно теории относительности никакое материальное тело и никакая волна не могут двигаться со скоростью больше скорости света с. Поэтому сверхсветовая связь, К с, не может быть связана с переносом энергии на расстояние, т.е. она должна иметь совершенно иную природу. Допустим, тем не менее, что передача сигналов со сверхсветовой скоростью возможна, и рассмотрим, к каким последствиям приводит это допущение. Для простоты ограничимся случаем одномерного распространения сигналов, и тогда мы можем ввести в рассмотрение время г и координату х, вдоль которой этот сигнал распространяется. Пусть сигнал испущен из точки X = О в момент I = 0. Тогда в последующие моменты времени координата х будет равна х = К/. При К О сигнал распространяется вправо, а при К О — влево. [c.281] Зададимся вопросом, что увидит наблюдатель, движущийся со скоростью и Для этого перейдем в систему координат этого наблюдателя и вместе с ним посмотрим на внешний мир. [c.281] Если К с, то это соотношение показывает, что при V происходит смена знака V, что вполне естественно если наблюдатель обгоняет сигнал, то он увидит его отстающим, т.е. распространяющимся в противоположную сторону. Если мы имеем дело с электромагнитной волной, то К = с и согласно (308) V = с. Это хорошо известный результат свет распространяется со скоростью света в любой системе координат. Именно этот постулат и положен в основу теории относительности. [c.282] Как мы видим, в системе координат, движущейся вправо, сигнал распространяется влево, а при и О сигнал распространяется вправо, т.е. V 0. При V О имеем V — оо, т.е. сигнал распространяется с бесконечной скоростью сразу в обе стороны. Разумеется, эти соотношения несколько упрощены и идеализированы, поскольку время испускания и время приема сигнала считаются равными нулю. [c.282] Поэтому время t скоростью и о, увидит событие S раньше события л. [c.283] Учитывая это, наблюдатель В может захотеть повлиять на событие А, например попытавшись убрать образец М в эксперименте на рис. 27. Можно представить себе, например, что около образца М находится автомат, который немедленно удалит этот образец по приказу извне. В частности, такой сигнал может быть послан наблюдателем в штрихованной системе координат. Разумеется, если не накладывать никаких дополнительных ограничений на сигналы, принцип причинности немедленно исчезнет. [c.284] Любой сигнал на материальном носителе не может быть передан из точки В в точку А быстрее, чем за время А = Ь/с, поскольку скорость таких сигналов меньше скорости света в любой системе координат. Поэтому А/ т.е. сочетание сверхсветового сигнала ш А ъ В вместе с обычным световым сигналом ш Въ А принцип причинности не нарушает. Значит, следует рассмотреть лишь сверхсветовые телеграфы. [c.284] Для сигнала в движущейся системе координат мы выбрали отрицательное значение для скорости, - V, предполагая, что сигнал распространяется справа налево (см. рис. 28). А скорость сигнала в неподвижной системе координат согласно соотношению (ЗП) может быть как отрицательной, так и положительной величиной. Нетрудно видеть, что К О только при условии V V (Р/у. Первое из этих неравенств очевидно скорость V должна быть меньше скорости сигнала V, чтобы сигнал смог распространяться справа налево в неподвижной системе координат. А вот то, что происходит в точке V = с /г , требует более подробного рассмотрения. [c.284] Рассмотрим вопрос о петле причинности с точки зрения неподвижного наблюдателя. Пусть квантовый телеграф неизвестной конструкции послал мгновенный сигнал из точки А в точку В при t = О (см. рис. 28). Допустим, что этот сигнал мгновенно воспринят в точке В и квантовый телеграф типа, изображенного на рис. 27, движущийся со скоростью V О, отправил сигнал по направлению к точке А. Этот сигнал может быть воспринят в точке А только при t Хо + tg = Хо — Lv - v Y Напомним, что сам сигнал выглядит как небольшой импульс в темпе образования 2Р-атомов со средним временным темпом порядка 1/т, который затем наблюдается по распадам 2Р — 1S со средним временным убыванием амплитуды 2Р-С0СТ0ЯНИЯ по закону ехр(—уг/2). [c.285] А при приближении к положению L = тос(с /г - 1) скорость V стремится к бесконечности. [c.285] Разумеется, если считать, что сигналы могут распространяться вспять по времени, сигнал с положительной скоростью К О можно было бы интерпретировать как сигнал в прошлое со скоростью К 0. Однако такой сигнал в релаксирующей со временем системе (см. рис. 27) кажется неприемлемым согласно второму началу термодинамики. Поэтому требуется найти другой выход из возникшего противоречия. [c.285] На самом деле эта аналогия имеет более глубокий смысл. Ведь коллапсы возникают при разрушении когерентности. А разрушить когерентность между двумя точками волны посредством очень малого внешнего возмущения легче всего, если эти точки длительное время имеют одну и ту же разность фаз. Другими словами, они должны двигаться вместе с фазовой скоростью волны. Фазовая скорость сама по себе информации не переносит, но она позволяет нанести метки на тех участках волны, которые затем могут сколлапсировать. [c.288] Таким образом, хотя коллапсы и представляют собой необратимые процессы, эти процессы весьма своеобразны они протекают абсолютно спонтанно и не поддаются управлению извне, если иметь в виду только отдельные элементарные акты. Возникает вопрос можно ли в принципе рассуждать о каких-либо формах управления квантовыми коллапсами Определенную надежду на положительный ответ дает пример цепной реакции в атомном реакторе. Ведь эта реакция тоже построена на элементарных квантовых переходах, каждым из которых управлять нельзя. Но если управлять вероятностями переходов, то они, будучи умноженными на большое число участников процесса, автоматически становятся соответствующими макроскопическими переменными ядерной кинетики. После этого управление становится возможным. Итак, для управления нужно иметь много участников процесса. [c.289] Вернемся теперь к квантовому телеграфу, изображенному на рис. 27. Рассмотрим сначала элементарный акт возбужденный атом А пролетает над образцом с электронами проводимости, затем электроны улетают в глубь металла и там участвуют в коллапсах, а у атома А появляется 2Р-амплитуда, которая может породить квант. Если этот квант детектируется, то мы осуществляем измерение , в котором осуществляется коллапс атома в 2Р-состояние с последующим переходом в 18-состояние и одновременно в области К образца М подтверждается факт многочисленных коллапсов волновых функций электронов проводимости. На первый взгляд — это единый случайный процесс коллапса в детекторе лайман-альфа-излучения регистрируется фотон, а внутри металла коллапсируют многочисленные волновые функции электронов. У такого процесса нет внешней причины это просто естественно развивающийся процесс диссипации. Поэтому корреляции коллапсов между электронами и атомом могут передаваться с бесконечной скоростью, а движущиеся внешние наблюдатели будут наблюдать эти коллапсы в разной последовательности во времени. [c.289] Очевидно, что сверхсветовой сигнал управления не может распространяться в обратную сторону по времени I той системы координат, где телеграф находится в покое. По той же причине необратимости процессов измерения и управления вероятностями у телеграфа, изображенного на рис. 27 совершенно четко определено, что причиной изменения темпов распадов атомов А может быть только управляемое изменение вероятностей коллапсов в образце М. Причиной является М, следствием А, так что сигнал управления может идти от МшА (возможно, с запозданием на малое время то). [c.290] Выше мы условились наложить дополнительное ограничение С, смысл которого состоит в том, что необратимые процессы должны протекать только из прошлого в будущее, т.е. должна существовать стрела времени . [c.290] С точки зрения физических процессов внутри телеграфов вида, изображенного на рис. 27, этот процесс можно пояснить следующим образом. Согласно (304) отклик ар получается вследствие модуляции темпа релаксации волновых функций электронов внутри металла. Строго говоря, у каждого отдельного электрона нельзя определить момент коллапсирования с точностью, большей, чем Д/ т. Соотношение (304), по нашей логике, относится только к очень большому количеству электронов, коллапсы которых распределены по времени таким образом, что они дают запаздывание вида (298). При объединении двух телеграфов в единую систему сами коллапсы немного изменяются достаточно небольшого воздействия внешнего окружения на коллапсы, чтобы сигнал (304) исчез. Принцип 3 как раз устанавливает то ограничение на коллапсы, которое не дает возможности для нарушения принципа причинности. [c.291] Вернуться к основной статье