Сверхсветовая коммуникация — гипотетический процесс, в котором информация передается со скоростью, превышающей скорость света. Текущий научный консенсус заключается в том, что сверхсветовая коммуникация невозможна, и на сегодняшний день она не была достигнута ни в одном эксперименте.
Сверхсветовая коммуникация, за исключением, возможно, червоточин, скорее всего, невозможна [1] , поскольку в теории Лоренц-инвариантности она могла бы использоваться для передачи информации в прошлое . Это усложнило бы причинность , но никакие теоретические аргументы окончательно не исключают эту возможность. [2]
Был предложен или изучен ряд теорий и явлений, связанных со сверхсветовой связью, включая тахионы , нейтрино , квантовую нелокальность , червоточины и квантовое туннелирование .
Тахионные частицы — это гипотетические частицы, которые движутся быстрее света, что, предположительно, может позволить сверхсветовую коммуникацию. Поскольку такая частица нарушила бы известные законы физики, многие ученые отвергают идею их существования. [2] Напротив, тахионные поля — квантовые поля с мнимой массой — существуют и демонстрируют сверхсветовую групповую скорость при некоторых обстоятельствах. Однако такие поля имеют световую скорость сигнала и не позволяют сверхсветовую коммуникацию. [3]
Квантовая механика нелокальна в том смысле, что удалённые системы могут быть запутаны . Запутанные состояния приводят к корреляциям в результатах измерений, которые в противном случае были бы случайными, даже когда измерения производятся почти одновременно и в очень удалённых точках. Невозможность сверхсветовой связи привела Эйнштейна, Подольского и Розена к предположению, что квантовая механика должна быть неполной (см. парадокс ЭПР ).
Однако теперь хорошо известно, что квантовая запутанность не позволяет никакому влиянию или информации распространяться сверхсветово.
На практике любая попытка заставить одного члена запутанной пары частиц перейти в определенное квантовое состояние разрушает запутанность между двумя частицами. То есть, другой член запутанной пары совершенно не затронут [ dubious – discussion ] этим «заставляющим» действием, и его квантовое состояние остается случайным; [ dubious – discussion ] предпочтительный результат не может быть закодирован в квантовом измерении. [4]
Технически постулат микроскопической причинности аксиоматической квантовой теории поля подразумевает невозможность сверхсветовой коммуникации с использованием любых явлений, поведение которых может быть описано ортодоксальной квантовой теорией поля. [5] Частным случаем этого является теорема об отсутствии коммуникации , которая предотвращает коммуникацию с использованием квантовой запутанности составной системы, разделяемой двумя пространственно-подобно разделенными наблюдателями.
Если червоточины возможны, то обычные субсветовые методы связи могут быть отправлены через них, чтобы достичь фактически сверхсветовых скоростей передачи через нелокальные области пространства-времени. [6] Учитывая огромную энергию или экзотическую материю с отрицательной массой / отрицательной энергией , которые, как предполагают современные теории, потребуются для открытия червоточины, достаточно большой для пропуска через нее космического корабля , может оказаться, что только червоточины атомного масштаба будут практичными для строительства, ограничивая их использование исключительно передачей информации. Некоторые гипотезы формирования червоточин не позволят им когда-либо стать «временными дырами», допуская сверхсветовую связь без дополнительного усложнения, допускающего связь с прошлым. [7]
Коммуникатор Дирака фигурирует в нескольких работах Джеймса Блиша , в частности в его рассказе 1954 года «Beep» (позже расширенном до « The Quincunx of Time »). Как следует из названия, любое активное устройство получало сумму всех переданных сообщений во всемирном пространстве-времени в одном импульсе, так что демультиплексирование давало информацию о прошлом, настоящем и будущем.
Термины «ультраволна» и «гиперволна» использовались несколькими авторами, часто взаимозаменяемо, для обозначения сверхсветовой связи. Примеры включают:
Более позднее устройство — ансибль, придуманный Урсулой К. Ле Гуин и широко использовавшийся в ее «Хайнском цикле» . Как и устройство Блиша, оно обеспечивало мгновенную связь, но без неудобного звукового сигнала.
Ansible также является важным элементом сюжета, почти MacGuffin , в серии «Vatta's War» Элизабет Мун . Большая часть сюжетной линии вращается вокруг различных сторон, атакующих или ремонтирующих ansible, и вокруг внутренней политики ISC (InterStellar Communications), корпорации, которая владеет монополией на технологию ansible. [8]
Ansible также используется как основная форма общения в серии игр Ender's Game Орсона Скотта Карда . Он населен энергетическим, неискусственным разумным существом, называемым Aiúa, которое было помещено в сеть ansible и известно под именем Jane . Он был создан, когда люди поняли, что Buggers , инопланетный вид, напавший на Землю, может общаться мгновенно, и поэтому люди попытались сделать то же самое.
Психические связи, относящиеся к псевдонауке , [11] [12] описываются как объяснимые физическими принципами или необъяснимые, но утверждается, что они действуют мгновенно на больших расстояниях.
В телесериале «Звездные врата» персонажи способны мгновенно общаться на больших расстояниях, перенося свое сознание в другого человека или находясь в любой точке вселенной с помощью « Древних камней связи». Неизвестно, как работают эти камни, но технология, объясняемая в сериале, обычно вращается вокруг червоточин для мгновенной телепортации, сверхсветовых путешествий, искривления пространства, а иногда и вокруг квантовых мультивселенных .
В романе Роберта А. Хайнлайна « Время для звезд » телепатия близнецов использовалась для поддержания связи с далеким космическим кораблем.
В трилогии «Пустота» Питера Ф. Гамильтона показаны психические связи между несколькими телами, одновременно занимаемыми некоторыми персонажами.
В серии «Skyward » Брэндона Сандерсона персонажи способны использовать «Сайтонику» для мгновенного общения на любом расстоянии, отправляя сообщения через межпространственную реальность, называемую «нигде».
Похожие устройства присутствуют в работах многих других, таких как Фрэнк Герберт [13] и Филипп Пуллман , который назвал свой резонатор магнитным резонатором [14] .
Серия «Кристаллический певец » Энн МакКэффри представила мгновенное коммуникационное устройство, работающее на редком «Черном кристалле» с планеты Баллибран. Черные кристаллы, вырезанные из одного и того же месторождения полезных ископаемых, можно было «настроить» на мгновенную симпатическую вибрацию друг с другом, даже если они были разделены межзвездными расстояниями, что позволяло мгновенно передавать голос и данные по телефону. Аналогично в серии «Эпоха неразумия » Грегори Киза «эзершрайберы» используют две половины одного «звона» для общения, чему способствует научная алхимия. [15] Хотя скорость общения важна, важен и тот факт, что сообщения могут быть подслушаны только слушателями с кусочком того же самого исходного кристалла.
Стивен Р. Дональдсон в своем цикле Gap предложил похожую систему, Symbiotic Crystalline Resonance Transmission , явно технологию типа Ansible, но очень сложную в производстве и ограниченную текстовыми сообщениями.
В романах Джека Уильямсона « Со сложенными руками » (1947) и «Гуманоиды» (1949) мгновенная связь и передача энергии через межзвездное пространство возможны с помощью родомагнитной энергии .
В романе Ивана Ефремова 1957 года «Туманность Андромеды » устройство для мгновенной передачи информации и материи становится реальностью благодаря использованию «биполярной математики» для исследования использования антигравитационных теневых векторов через нулевое поле и антипространство, что позволяет им установить контакт с планетой Эпсилон Тукана.
В «Звездных королях » Эдмонда Гамильтона (1949) открытие неизвестной формы электромагнитного излучения, называемого лучами субспектра, движется быстрее света. Самые быстрые из них — это лучи Минус-42-й Октавы, которые позволяют осуществлять телестереосвязь в реальном времени с любым человеком в галактике. [16]
В романах и рассказах Кордвейнера Смита « Инструментальность » межпланетная и межзвездная связь обычно передается от планеты к планете, предположительно, на сверхсветовой скорости для каждого этапа (по крайней мере, между солнечными системами), но с кумулятивной задержкой. Для срочной связи есть «мгновенное сообщение», которое фактически мгновенно, но очень дорого. [17]
В серии веб-комиксов Говарда Тейлора Schlock Mercenary сверхсветовая связь осуществляется через гиперсеть, охватывающий всю галактику аналог Интернета . Через гиперсеть сообщения и данные направляются через наноскопические червоточины с использованием обычных электромагнитных сигналов.
... поэтому существование частиц v > c ... называемых тахионами ... поставило бы теорию относительности перед серьезными ... проблемами бесконечных энергий творения и парадоксов причинности.
Атака на межсистемные ансибли просто...просто немыслима.
Что ж, в нашем мире есть способ взять обычный магнит и связать все его частицы, а затем разделить его на две части так, чтобы обе части резонировали вместе.
Мой эфирный шрайбер был потерян, когда нас захватили Коуэты.
Коммуникатор был из тех, что устанавливают на планоформирующих кораблях прямо рядом с пилотом. Арендная плата за один из них была достаточной, чтобы заставить любое планетарное правительство пересмотреть свой годовой бюджет. ... Она нажала кнопку. «Мгновенное сообщение». ... Кэшэр, зная цены на такого рода связь, почти почувствовал, что видит, как артериальный поток денег уходит из бюджета Генриады, когда машины пробираются через галактику, находят Миззера и возвращаются с ответом.