Скорость тахионов

Если тахион стартует с того места, где вы находитесь, и уходит со скоростью, превышающей скорость света, вы увидите фотоны, которые он излучает, раньше, чем он на самом деле уходит. Итак, вы увидите, как все эти фотоны приближаются, как если бы тахион приближался к вам со скоростью, меньшей скорости света, а затем — бах, тахион уходит. На самом деле, чем быстрее он уходит, тем медленнее кажется, что он прибывает.

РЕДАКТИРОВАТЬ: Вы можете просто сказать это по пространственно-временной диаграмме:

T  s   C
| /   /
|/   /    f
| s /    /
|/ /  f /
| /  / /
|/__/_/___X
|  / /
| / /
|/ /
| /
|/

Здесь ось времени T расположена вертикально, а ось пространства X – горизонтально. Линия C представляет скорость света. Фотоны движутся параллельно этой линии.

Если что-то удаляется от вас медленнее света, то это диагональная линия, попадающая в область медленных движений (s). Когда он испускает фотоны, они движутся параллельно С, поэтому каждый из них возвращается к вам в более позднее время. Это нормальное поведение, к которому вы привыкли.

Если что-то удаляется от вас быстрее света, это диагональная линия в быстрой (f) области. Когда он испускает фотоны, они движутся параллельно С и, таким образом, возвращаются к вам в отрицательное время по сравнению с тем, когда объект покинул вас. На самом деле, чем быстрее он движется (ближе к горизонтали), тем раньше прибудут его фотоны (отрицательное Т). Чем медленнее он движется (ближе к С), тем больше его фотонов будет появляться одновременно, как раз перед тем, как он «уйдет».

Как уже указывал комментатор, массы не могут достичь скорости выше скорости света,$c$(или даже так быстро, как$c$).

Аналогия с автомобилями не работает, когда вы достигаете скоростей, близких к$c$. Эти скорости называются релятивистскими скоростями. Преобразования Галилея для малых скоростей больше не действуют, вместо этого следует использовать преобразования Лоренца. Это основано на специальной теории относительности Эйнштейна.

Например, предположим, что у вас есть объект на расстоянии$1$световой год, движущийся со скоростью$0.99c$от вас. Используя классическую физику, вы подсчитали бы, что скорость фотона равна$0.01c$к вам, так что это будет свет$100$лет, чтобы добраться до вас.

Один из постулатов Эйнштейна гласит, что скорость света всегда$c$, независимо от системы отсчета. Таким образом, испущенный световой фотон будет двигаться с$c$к вам, так что вы сможете увидеть объект через год (вместо$100$).

Если вы направите луч фотонов на объект, удаляющийся от вас со скоростью, превышающей скорость света, ваши фотоны никогда не достигнут его, чтобы отразиться от него.

OTOH, если такой объект излучает фотоны, вы в конечном итоге сможете увидеть объект таким, каким он был в момент испускания фотона.

Короткий ответ: нет, свет не ведет себя как мяч, выброшенный из движущейся машины. Скорость света в вакууме,$c$, является универсальной константой, означающей, что весь свет всегда движется с одной и той же скоростью, независимо от скорости объекта, который его излучает. Таким образом, вы сможете увидеть, как ваш объект со скоростью, превышающей скорость света, удаляется от вас, потому что его свет будет двигаться к вам со скоростью$c$.

Немного более длинный ответ включает в себя объяснение того, что скорость света также не зависит от скорости человека, наблюдающего за ней. Поначалу это кажется невозможным, но Эйнштейн понял, что это возможно, если переосмыслить природу пространства и времени, а это основа специальной теории относительности. Специальная теория относительности в конечном итоге показывает вам, что (i) невозможно ускорить объект быстрее, как только он достигнет скорости света, и (ii) можно ли создавать объекты, движущиеся быстрее, чем$c$(таким образом избегая необходимости их ускорения), можно было бы использовать их для отправки сообщений в прошлое, вызывая парадоксы - так что очень маловероятно, что это возможно.

Проблема тахионности — отвлекающий маневр; и вопрос целиком состоит в простом вычислении, которое вы должны сделать сами.

Вот.

Позволять$x = v t$описать движение тела в направлении, параллельном$x$оси, где$t$время, где начало на$x$ось это где вы находитесь и где время$t = 0$когда объект находится там, где вы находитесь. Он движется со скоростью$v$, что отрицательно, если оно направлено к вам, и положительно, если оно удаляется от вас.

Мы также предполагаем, что вы смотрите в сторону увеличения$x$. Сигнал, движущийся со скоростью света$c$имеет движение, заданное$x = b - c t$, если он идет на вас со стороны возрастания$x$. Если он находится в месте нахождения объекта в$(x, t) = \left(x_0, t_0\right)$и по вашему адресу в$(x, t) = \left(x_1, t_1\right)$, затем

Движение, которое вы видите, задается потоком сигналов и поэтому описывается уравнением$(x,t) = \left(x_0, t_1\right)$. Вы можете сделать это очень осторожно, попытавшись отдельно учитывать левый и правый глаза и использовать триангуляцию для определения «кажущегося» расстояния вместо$x_0$, но я не думаю, что дополнительное усложнение существенно повлияет на проблему (может быть, кроме случаев, когда она близка), поэтому мы просто используем$x_0$, сам.

Таким образом, предполагая$v ≠ -c$, и$v ≠ 0$, у нас есть

Если$v = 0$, затем$x_0 = v t_0 = 0$и вы видите объект прямо рядом с вами, так что$v' = 0$.

Если$v = -c$, затем$b = 0$и поэтому,$t_1 = 0$, и это единственный сигнал, который вы когда-либо увидите, и вы увидите его только во вспышке в момент времени 0, и$v' = ∞$.

Если$v > 0$, затем$0 < v' < c$. Если$-c < v < 0$затем$v' < 0$. Если$v < -c$затем$v' > 0$. Если$v = ∞$затем$v' = c$. Объект движется со скоростью$v = ∞$будет казаться вам удаляющимся от вас со скоростью света, даже если вы обернетесь и посмотрите на него в другом направлении.

Кстати, обратите внимание, что я фактически ничего не сказал об Относительности в определении$v'$. Относительность также является отвлекающим маневром в вопросе; это тот же ответ, что и в нерелятивистской физике. Вы получите такое же выражение для$v'$, независимо от того, в какой парадигме вы находитесь, он не зависит от парадигмы, и вопрос на самом деле не имеет ничего общего с Относительностью как таковой, а просто с обработкой сигналов. С тем же успехом вы могли бы взять любую другую скорость$V$на месте$c$(например, скорость света в воде), чтобы определить визуальный эффект движения объекта, и в этом случае вы получите$v/(1 + v/V) = v' = V/(1 + V/v)$на место ранее выведенного выражения - опять же независимо от парадигмы. Таким образом, даже скорость света здесь является отвлекающим маневром.