Strona głównaPytania → Co widziałby obserwator poruszający się...

Co widziałby obserwator poruszający się szybciej niż światło?

Pytanie

Pyta Szymon

Zastanawiam się nad jedną kwestią. Mówi się, że gdy przekroczymy prędkość światła, to zaczniemy cofać się w czasie. Czy mówimy tak tylko dlatego, że światło jest najszybsze we Wszechświecie, czy jest inny powód? Dlaczego światło jest wyznacznikiem tej sytuacji?

Odpowiedź

Odpowiada Andrzej Okołów

Według szczególnej teorii względności prędkość światła $c$ jest prędkością nieprzekraczalną. Formalnie można w tej teorii opisać ruch cząstki z prędkością większą niż prędkość światła. Na przykład można przyjąć, że względem pewnego obserwatora inercjalnego $\cal O$ posługującego się współrzędnymi $(t,x,y,z)$ cząstka porusza się ruchem
\[
t\mapsto \big(x(t),y(t),z(t)\big)=(v_xt,v_yt,v_zt),
\]
gdzie $v_x,v_y,v_z$ są stałymi takimi, że
\[
v^2_x+v^2_y+v^2_z>c^2.
\]

Linia świata tej cząstki utworzona jest ze zdarzeń, które w układzie obserwatora $\cal O$ mają następujące współrzędne:
\[
\{\ (t,v_xt,v_yt,v_zt) \ | \ t\in\mathbb{R}\ \}.
\]
Jeżeli $t_1<t_2$ to z punktu widzenia obserwatora $\cal O$ zdarzenie $Z_1$ o współrzędnych $(t_1,v_xt_1,v_yt_1,v_zt_1)$ leżące na tej linii świata jest wcześniejsze niż zdarzenie $Z_2$ o współrzędnych $(t_2,v_xt_2,v_yt_2,v_zt_2)$ również leżące na tej linii. Okazuje się jednak, że można znaleźć takiego obserwatora ${\cal O}’$, że z jego punktu widzenia zdarzenie $Z_2$ jest wcześniejsze niż zdarzenie $Z_1$.

Oznacza to, że chronologia zdarzeń tworzących linię świata hipotetycznej cząstki poruszającej się z prędkością większą od prędkości światła zależy od obserwatora. Być może ktoś zinterpretował tę własność linii świata jako ruch cząstki wstecz w czasie.