Отправка информации быстрее света

Что здесь отличается?

В некоторых системах отсчета ваш друг угадывает информацию и действует до того, как вы ее посылаете, а в других он угадывает и действует после того, как вы ее посылаете.

Но проблемы причинности нет, поскольку его действие вызвано его предположением , а не полученной информацией.

Во всех системах отсчета догадка предшествует действию.

Теперь рассмотрим реальный эффект от получения информации. Возможно, звучит звуковой сигнал или включается свет.

Если информация распространяется быстрее, чем$c$от передатчика к приемнику в одних системах отсчета существуют другие системы отсчета, в которых событие подачи тона происходит до события передачи информации, т. е. причина и следствие меняются местами.

Это станет ясно, если вы нарисуете пространственно-временную диаграмму двух событий, E1 и E2, с пространственноподобным интервалом и заметите, что в некоторых системах отсчета t(E1) < t(E2), а в других t'(E2) < t '(Е1).

На самом деле существует тесная связь между информацией и предположениями.

Для каждого сообщения мы можем говорить о содержащихся в нем данных и содержащейся в нем информации . Оба измеряются в битах , но это не совсем одно и то же.

Данные в сообщении — это просто его размер (например, сколько раз мы мигнули светом, или переключили электричество, или что-то еще, что мы сделали для передачи сообщения) .

Информация в сообщении — это то, сколько новых знаний оно дает нам или насколько оно улучшает наши предположения о мире.

Информация и данные — не одно и то же. Если ваш друг может достоверно угадать сообщение, которое вы отправите, то на самом деле вы не отправляете ему никакой информации! Вы можете послать ему безинформационное сообщение быстрее света, не нарушая причинно-следственной связи, поскольку оно ничего не изменит в происходящем (он уже знал, что оно говорит).

Информация — это именно то , насколько непредсказуемо ваше сообщение.

С точки зрения причинно-следственной связи передача информации имеет важное значение. Если ваш друг может догадаться, что делать, даже не получив вашего сообщения, то вы вовсе не являетесь причиной его действий! Они были предопределены, возможно, какой-то предыдущей встречей, которую вы оба имели до того, как улетели друг от друга на космических кораблях.

Для того, чтобы вызвать его действия, вы должны иметь возможность воздействовать на них; изменить вероятность того, что он сделает то или иное. Это изменение вероятности напрямую связано с информацией: если вы с равной вероятностью заставите его выполнить одно из двух действий, то для того, чтобы сказать ему, какое из них нужно сделать, потребуется 1 бит информации. Когда есть много действий на выбор с различной вероятностью выбора, требуется больше информации. Можно иметь «доли бита», например. выбор между 3-мя равновероятными действиями занимает 1,5 бита, но можно передавать только целые числа битов, поэтому мы должны округлить.

Чем лучше ваш друг сможет угадать, о чем вы собираетесь попросить, тем меньше информации он получит, когда вы ему расскажете. Если бы два ваших примера (отправка сообщения и его угадывание) были на самом деле одинаковыми, то ваше сообщение не содержало бы никакой информации и, следовательно, не могло бы нарушать причинно-следственную связь.

Уравнения специальной теории относительности подразумевают, что гипотетический сверхсветовой сигнал придет к приемнику до того, как он будет передан от источника. Поскольку следствие предшествует причине, «закон причинности» будет нарушен. Поэтому сверхсветовые сигналы не считаются возможными — если специальная теория верна.

Если бы вы могли послать сверхсветовой сигнал, специальная теория относительности была бы фальсифицирована. Любые попытки использовать уравнения специальной теории относительности дали бы абсурдные/невозможные результаты, такие как нарушение причинности и частицы с мнимыми массами.

Недавно считалось, что сверхсветовые нейтрино были зарегистрированы на большом адронном коллайдере. Подразумевалось не то, что нейтрино нарушили причинно-следственную связь или были отправлены назад во времени, а просто то, что специальная теория относительности была фальсифицирована.

Обратите внимание, что квантовая нелокальность подразумевает существование сверхсветовых причинных связей и что запутанные частицы «влияют» друг на друга сверхсветовым образом. Однако это не нарушает специальной теории относительности, потому что информация о квантовом состоянии , передаваемая между запутанными частицами, не может использоваться для отправки сверхсветового сигнала .