Volume 25: Pages 621-626, 2012

The special relativity principle and superluminal velocities

A. L. Kholmetskii ^1,a), O. V. Missevitch ^2,b), R. Smirnov-Rueda ^3,c), and T. Yarman ^4,d)

¹Belarus State University, 4 Nezavisimosti Avenue, 220030 Minsk, Belarus

²Institute for Nuclear Problems, Belarus State University, 11 Bobruiskaya Street, 220030 Minsk, Belarus

³Faculty of Mathematics, Complutense University, 28040 Madrid, Spain

⁴Okan University, Akfirat, Istanbul, Turkey; Savronik, Eskisehir, Turkey

In view of numerous experimental results reported in the past decades on the observation of faster-than-light electromagnetic signals, we analyze the structure of relativistic kinematics, where such superluminal signals are allowed. As the first step, we suggest replacing the Einstein postulates with the general relativity principle (the possibility of describing any phenomenon in any frame of reference achievable in nature) applied to an inertial motion in an empty space. Then, as in common relativistic kinematics, we also arrive at the Lorentz transformations between inertial reference frames, where a superluminal motion of massless entities is not prohibited (in particular, for perturbations of bound electromagnetic field). However, for any objects with a finite rest mass, the limited velocity remains always less than the light velocity c, and in such a way we avoid the tachyonic-type theories in their common meaning. We show that the application of superluminal electromagnetic signals to synchronization of distant clocks yields the common expressions for the relativity of the simultaneity of events for different inertial observers. This result confirms the validity of the Lorentz transformations in generalized relativistic kinematics, though along with superluminal signals. Hence we arrive at the invariance of the space-time interval, as in common relativistic kinematics, where, however, the superluminal motion of massless entities is allowed. Even so, no further changes emerge in relativistic dynamics and other common relativistic implications. Finally, we consider causal paradoxes related to the propagation and exchange of superluminal signals between inertial observers and provide their resolution.

Dans un point de vue de nombreux résultats expérimentaux rapportés dans les dernières décennies sur l'observation des signaux électromagnétiques propageant plus vite que la lumière, nous analysons la structure de la cinématique relativiste, où ces signaux superluminiques sont permis. Comme première étape, nous suggérons de remplacer les postulats d'Einstein par le principe de la relativité générale (la possibilité de décrire n'importe quel phénomène dans n'importe quel cadre de références réalisable dans la nature) appliqué à un mouvement inertiel dans un espace vide. Alors, comme dans la cinématique relativiste commune, nous arrivons également aux transformations de Lorentz entre les cadres inertielles, où un mouvement superluminique des entités sans masse n'est pas interdit (en particulier, pour les perturbations de champ électromagnétique lié). Cependant, pour tous les objets avec une masse au repos finie, la vitesse limitée reste toujours inférieure à la vitesse de la lumière c, et par une telle façon nous évitons les théories du type tachyonique dans leur sens commun. Nous montrons que l'application de signaux électromagnétiques superluminiques à la synchronisation des horloges distantes donne les expressions communes pour la relativité de la simultanéité d'événements pour différentes observateurs inertiels. Ce résultat confirme la validité des transformations de Lorentz dans la cinématique relativiste généralisées, quoique avec des signaux superluminiques. Par conséquent, nous arrivons à l'invariance d'intervalle espace-temps, comme dans la cinématique relativiste commune, où, cependant, le mouvement superluminique des entités sans masse est permis. Même comme ça, aucun autre changement ultérieur ne parait dans la dynamique relativiste et d'autres implications relativistes communes. Finalement, nous considérons les paradoxes de causalité liés à la propagation et l'échange de signaux superluminiques entre observateurs inertiels, et en décrivons la résolution.

Key words: Superluminal Velocities, Bound Electromagnetic Field, Special Relativity

Received: June 21, 2012; Accepted: October 14, 2012; Published Online: December 14, 2012

^a)corresponding author; This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

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