Diferencia de velocidad de la teletransportación

En la serie Jumper de Steven Gould, el personaje principal tiene la capacidad de teletransportarse, y finalmente se da cuenta de que automáticamente hace coincidir los cuadros cuando lo hace, sin importar en qué parte de la tierra se encuentren su origen y destino, cuando llega, es perpendicular a, y en resto en relación con el suelo.

Estoy escribiendo una historia con un teletransportador sin coincidencia de fotogramas. Obviamente, esto limitará hasta dónde puede teletransportarse de manera segura sin tropezar / romperse una pierna / convertirse en una mancha de grasa; pero ¿cuáles son los límites reales? La mayor parte de la historia se desarrollará en Seattle, WA, EE. UU.; ¿Cómo puedo calcular distancias y direcciones seguras, o saber qué tan rápido será enviado volando en qué dirección?

Editar: solo puede teletransportarse a lugares en los que ya ha estado o puede ver; por lo tanto, la ubicación no será un problema, solo la velocidad y la orientación.

Puede ser que obtenga mejores respuestas en el sitio de Matemáticas, así que estaré publicando allí en la mañana si no surge nada aquí; pero pensé en darle la primera puñalada a Worldbuilding, ya que soy más activo aquí. Con mucho gusto eliminaré aquí si esto se considera incorrecto aquí.

Editar: se ha sugerido que este es un duplicado de esta pregunta , que solo pregunta cuáles podrían ser las posibles desventajas de retener el impulso; pero esta no es la misma pregunta, ya que estoy preguntando cómo determinar cómo calcular una magnitud y dirección para un problema conocido específico.

El SE de Matemáticas te patearía el trasero si preguntas allí: es para matemáticas puras, no para ideas descabelladas como la teletransportación. De hecho, está en el lugar correcto aquí en WB SE.
La teletransportación debe establecerse en relación con algo... Si usa un marco absoluto, terminará en el medio del espacio y morirá. Recuerde que la tierra está girando sobre un eje, mientras gira alrededor del sol, que también se está moviendo a través de la ola lechosa, que a su vez se está moviendo a través del espacio y probablemente orbitando algún enorme agujero negro.
@Shadowzee, presumiblemente, tienes la capacidad de hacer coincidir una ubicación que estará en la Tierra en el momento del salto. Sin embargo, la cláusula de la mancha de grasa aún se aplica.
@Shadowzee Recuerde que el "puente" también comparte el movimiento de la Tierra a través del espacio, y como la teletransportación es esencialmente instantánea (¿la velocidad de la luz es un límite? :-)), la Tierra no se habrá movido significativamente en este tiempo. También tenga en cuenta que no hay un marco de referencia absoluto , eso es relatividad. La rotación de la Tierra en sí es un tema diferente.
@StephenG ¿Compartir el movimiento de la tierra no lo encerraría en el marco de referencia de la tierra? ya sea desde el centro de la tierra, la superficie de la tierra o desde el sol? Además, la teletransportación de puente no se basó en agujeros de gusano (solo vi la película Jumper ... no estoy seguro si es lo mismo que el libro).
@Shadowzee El problema es la rotación. Aunque estás compartiendo el movimiento de la Tierra en relación con otros objetos, es solo ese movimiento lineal lo que compartes. El movimiento angular sobre el eje de la Tierra no forma parte del marco de referencia.
@Renan Esa pregunta pide una lista de posibles problemas; esta pregunta pide cuantificar un problema específico.
Esta es una especie de pregunta tonta. Una vez que pelas las capas de la cebolla de la física en la teletransportación, rápidamente llegas a cosas sin buenas respuestas. ¿Cómo se orienta un ser humano en una tierra giratoria con lugares que no puede ver? ¿Cuál es el error en la teletransportación (es decir, qué tan lejos podría llegar)? ¿Qué tan rápido "aparece" la persona en el espacio que está ocupando, así que qué tan rápido tienen que abandonar los átomos en ese espacio? Deja que sea mágico; Trevortni; la teletransportación y la ciencia no se mezclan.
@kingledion Como se indica en la edición que ya estaba allí cuando comentaste, la orientación es un problema; teletransportarse a la antípoda lo dejaría a uno boca abajo (y moviéndose bastante rápido) con respecto al suelo. En cuanto al error, no hay necesidad de error; y si debe saberlo (no lo sabe), el estilo de colisión es intercambio de volumen. ¿Quién dice que la teletransportación y la ciencia no se mezclan? (Einstein. Einstein dice que la teletransportación y la ciencia no se mezclan; pero el movimiento perpetuo y las posibles violaciones de la relatividad están más allá del alcance de la historia).
Se me acaba de ocurrir que esto ya está estudiado y tenía un término muy buscable: el efecto Coriolis. Tal vez debería estudiar eso un poco.
Me pregunto qué pasaría con muchos pequeños teletransportes rápidos.

Respuestas (5)

Creo que sin la coincidencia de marcos habrá limitaciones severas.

Mientras estoy sentado en mi escritorio para escribir esta respuesta, siento que estoy quieto. Sin embargo:

  • el planeta Tierra está girando alrededor de su eje, y esto me da un cierto vector de velocidad v mi . Esto es 1668 km/h en el Ecuador, 0 km/h en los polos.
  • la Tierra está orbitando alrededor del Sol, esto me da otro vector de velocidad v S . Esto es alrededor de 29,5 km/s
  • el Sol está orbitando el núcleo galáctico, lo que resulta en otro vector de velocidad v gramo
  • la Vía Láctea también se está moviendo...

Centrémonos en la rotación de la Tierra, ya que supongo que no quieres teletransportarte fuera del planeta.

La velocidad tangencial cambia con la latitud L según la ley v mi ( L ) = R mi a r t h ⋅ ω mi a r t h ⋅ C o s ( L ) = 1668 ⋅ C o s ( L ) . Si tu personaje se mueve solo 1 grado al norte, pasando de 44 N a 45 N, experimentará una diferencia de velocidad de 20 km/h. Como referencia, las pruebas de choque se realizan a 30 km/h.

Moviéndose al este o al oeste en un ángulo α hace un poco mejor: el módulo del vector permanecerá igual, solo la dirección será diferente, por lo que se moverá hacia arriba (o hacia abajo) con una velocidad 1668 ⋅ C o s ( L ) ⋅ s i norte ( α ) . Y la velocidad lateral se reducirá a 1668 ⋅ C o s ( L ) ⋅ C o s ( α ) .

Digamos que va de (45 N 0 E) a (45 N 1 E), se moverá hacia arriba con una velocidad de 20 km/h.

Y no estamos teniendo en cuenta la posibilidad de acabar encima de un objeto en movimiento.

Para resumir: puede moverse, pero solo unas pocas décimas de grado por salto, como máximo. Cuanto más cerca esté de los polos, más amplio es el rango seguro para el salto.

La peor parte: si te mueves 1 grado hacia el este en el ecuador, tu nueva velocidad relativa al suelo apuntará directamente hacia arriba. Si te teletransportas hacia el oeste, será directamente hacia abajo. Los zapatos para correr no te salvarán. Técnicamente, estará a 0,5 grados de la vertical, pero...
Como no tenía marco de referencia, pasar de 44 a 45 es una distancia de unos 110 km o 69 millas. :)
@JohnDvorak: Eso sería si te movieras 90 grados. Si se mueve 1 grado hacia el este, se movería 1 grado (¿o es 0,5?) hacia arriba desde el nivel del suelo, si no estoy pasando por alto nada. Mover el origen o el destino lejos del ecuador sesgaría los resultados, pero comienza a ser más complicado de modelar mentalmente.
@ L.Dutch: estoy tratando de combinar las dos ecuaciones para obtener una ecuación combinada para puntos que no comparten ni latitud ni longitud, pero el primer paso, cualquiera que sea, introduce una velocidad inicial distinta de cero al segundo paso que ninguna ecuación explica. ¿Cómo acomodar esto?
@Trevortni resta la velocidad del suelo al que te mueves (tangente al círculo de latitud) de la velocidad del suelo desde el que te mueves. Esa es su velocidad relativa al suelo. Dibuja un diagrama con ambas velocidades como flechas, observando que tienen la misma longitud. ¿Qué dirección te lleva del extremo de una al extremo de la otra?
Parece que un saltador sería útil para cualquier posible teletransportador.
@JohnDvorak: Después de mucha deliberación, creo que quizás tengas razón. Ugggh, las matemáticas nunca solían ser tan difíciles de modelar mentalmente para mí. No sé si debería culpar a tener hijos o simplemente al tiempo transcurrido desde la escuela.
Estoy empezando a preguntarme si debería pedir una idea general de a dónde podría tener que teletransportarse para romperse las piernas, ya que ese será un punto importante de la trama para él.
Si saltaras de una pared de 2 m aterrizarías a más de 20 km/h. Creo que la mayoría de las personas (sanas, jóvenes) considerarían que saltar desde 2 m no es gran cosa. Entonces, los saltos de 100 km (este-oeste) parecen dentro del ámbito de lo razonable. Suponiendo aquí que llegar con una velocidad relativa de 20 km/h hacia arriba y hacia abajo es similar, la única diferencia es que en el caso de "arriba" tienes algo de tiempo antes de volver a bajar a unos 20 km/h. No relacionado, pero tenga en cuenta que para los socorristas es una buena regla que caer tres veces uno de la altura probablemente sea crítico (léase: la vida en peligro).
Solo algunas notas para tener en cuenta: la intuición del teletransportador manejará las matemáticas que me cuesta entender. Pronto hará un seguimiento automático de su orientación espacial, así como de las direcciones y distancias entre destinos comunes. También se preparará para los saltos: antes de ir hacia el norte, comenzará a caminar/correr hacia el oeste para compensar el movimiento esperado hacia el este; el sur se anticipará moviéndose hacia el este (si no lo entendí al revés). Los teletransportes laterales se compensarán con saltos: cuando viaje hacia el oeste, saltará inmediatamente; y al este, justo antes de aterrizar.
@trevor, es una buena idea, pero tus saltadores no podrán aprender nada si el primer salto los deja muertos o paralizados. Pero tal vez comiencen con saltos más pequeños para que cada falla no requiera semanas de cuidados médicos intensivos.
@JohnDvorak Afortunadamente, la historia comienza después de que ya ha tenido el poder durante al menos uno o dos años, por lo que puedo asumir con seguridad que el proceso de aprendizaje ya está hecho. Solo quiero asegurarme de saber qué esperar de sus saltos como escritor.

Primero pensemos en esto en términos de la curvatura de la Tierra; el ecuador tiene un poco más de 40 000 km de longitud, lo que significa que hay aproximadamente 112 km por grado de cambio de aspecto en términos reales.

Si el centro de gravedad de una persona promedio es de alrededor de 1 m de altura, digamos que para cuando llegue a 5 o de diferencia, o alrededor de 560 km, será difícil mantener el equilibrio con ese tipo de cambio instantáneo, pero el punto de falla real permanecer de pie va a ser diferente para cada persona dependiendo de cuán flexible, ágil y preparado seas.

Sin embargo, la verdad es que los puntos de falla se activan mucho más cerca porque la Tierra no es un círculo perfecto. el suelo es irregular, y sin tener mucho cuidado puedes materializarte fácilmente con la mitad de tu pie en un camino de concreto porque no notaste una inclinación sutil.

En última instancia, su saltador en este contexto aprenderá algunos trucos muy rápidamente; inclínate hacia adelante para los saltos largos, salta más alto de lo que necesitas porque es más seguro caer 30 cm que tener la mitad de tu pie materializado en el medio del camino; ese tipo de cosas.

Otra cosa que puede hacer es comenzar a correr mientras salta, ya que eso también podría ayudar con el cambio de impulso porque puede saltar sin que ningún pie esté realmente en el suelo. Se necesitará algo de práctica para no perder el paso, pero es una habilidad que se puede aprender de la misma manera que se aprende a caminar normalmente a una edad temprana.

Por lo tanto, los puntos de falla reales dependen del terreno, el equilibrio y la preparación del saltador, y una investigación exhaustiva de los cambios de altitud (inclinaciones y descensos) en el área en la que opera su saltador. En otras palabras, elija un área plana para operar, practique mucho y haga su tarea. De esa manera, maximizas la distancia que puedes saltar sin incidentes.

Probablemente debería agregar a la pregunta original que el teletransportador solo puede teletransportarse a lugares en los que ya ha estado o puede ver; por lo tanto, la ubicación no será un problema, solo la velocidad y la orientación.
@Trevortni, incluso con esa restricción, su tipo de teletransportador será un activo útil en el transporte espacial. Empújalo a la próxima misión Apolo, luego haz que transporte material al espacio cercano a la luna y de regreso. Aunque dudo que pueda alcanzar la velocidad LEO simplemente con una honda alrededor de la Luna, el beneficio será significativo de una forma u otra.

Me gusta esto. Es una limitación de teletransportación razonable y con consecuencias interesantes.

Como se mencionó en otras respuestas, los saltos de menos de cien millas no deberían representar un gran problema. Sugiero usar una brújula digital como un reloj para que sepa en qué dirección prepararse después de un salto (también debe apuntar siempre a unos pocos pies del suelo cuando se mueva hacia el oeste, ya que será empujado ligeramente hacia el suelo, lo que ser un infierno de rodillas de lo contrario).

Pero supongamos que desea recorrer distancias más grandes rápidamente: ¿dónde podría ir de manera segura? Bueno, aquí hay algunos lugares interesantes, aunque específicos, y cómo llegar allí:

  • Pídele a un amigo que te lleve a 112 mph al oeste por una carretera recta. Ahora puede teletransportarse con seguridad al polo norte o sur. (Use ropa acolchada, ya que además del frío, parecerá que va a caer de lado si va hacia el norte, y va a caer directamente sobre su hombro si va hacia el sur. Además, no hay otra forma de regresar que el largo camino - docenas de saltos más pequeños.)
  • Pídele a un amigo que te lleve a 110 mph al este por una carretera recta. Salta con seguridad a San Francisco. (Puede saltar de regreso a Seattle desde el asiento del pasajero de un automóvil que se mueve hacia el oeste).

Finalmente, el equipo más útil para saltos de larga distancia: equipo de paracaidismo y paracaídas. En todas partes de la Tierra a menos de 50 grados al norte o al sur (EE. UU. y Canadá, Europa, China, el sur de Argentina y Nueva Zelanda) solo se mueve a unas 100 mph como máximo en relación con el centro de la Tierra. Eso significa que puede teletransportarse 2 o 3 millas sobre su destino (eso es aproximadamente la capa de nubes, así que solo mire hacia arriba cuando lo visite y debería poder guardar esa ubicación de salto para más adelante) y simplemente saltar en paracaídas. Serás empujado hacia un lado cuando llegues, pero no significativamente más rápido que la velocidad terminal, por lo que un paracaidista experto con suficiente tiempo antes del suelo debería poder aterrizar de manera segura. Por supuesto, esta tarea se puede hacer arbitrariamente segura haciendo varios saltos, digamos, a 45 grados de longitud entre sí,

Nota: nunca he practicado paracaidismo y soy consciente de que incluso un viento de 30 mph se considera peligroso, y mucho menos de 100 a 200 mph. Pero tengo entendido que este peligro radica principalmente en moverse demasiado rápido en relación con el suelo, mientras que en este caso, el suelo y el "viento" se mueven a la misma velocidad, por lo que es discutible si el buzo tiene tiempo suficiente para igualar el "viento". " velocidad. Doy la bienvenida a cualquier paracaidista que lea esto y quiera contribuir; sería una discusión interesante y surrealista.

La sugerencia de conducir antes de saltar también se puede extender hacia abajo para caminar o correr, lo que definitivamente voy a incluir en su lista de verificación estándar previa al teletransporte, así como saltar antes, er, saltar. ¡Gracias!
Siento que esto está relacionado de alguna manera con el Delorean de 88 mph... Sé que no lo está. pero se siente divertidamente BTTF.
@ruadhan coincidente o no, todavía funciona bien como devolución de llamada.
Lo siento, pero tus matemáticas aquí están un poco mal. La velocidad de rotación en cualquier punto de la tierra= 465m/s*cos(x) donde x es la latitud. A 50 grados N, eso sigue siendo casi 300 m/s.

Usted está describiendo el sabor de "teletransporte" de Azhiri, en The Witling (1976) de Vernor Vinge. Pueden atrapar objetos más rápido que la luz, desde lugares en los que han estado, pero el impulso se conserva, por lo que atrapar una roca desde la Luna más lejana (los poderosos federados son una excepción a la regla "Debes haber estado allí") permite la nuclear- golpes de nivel.

También han ideado piscinas de agua y pueden saltar de una a otra utilizando barcos en saltos de unos 80 km, absorbiendo la piscina el exceso de impulso.

En su caso, el diferencial de velocidad es de aproximadamente 0,6 m/s por cada salto de 10 km. Suponiendo que nuestro tipo pueda teletransportarse en serie, necesitaría visualizar cada waypoint sucesivo y teletransportarse allí, luego prepararse para adaptar el nuevo vector de marco local. Es factible hasta 1,5 m/s por segundo; se convertiría en una especie de "caminata rápida" o "trote oblicuo".

Pero creo que el problema será que no podrá visualizar exactamente todos los waypoints necesarios (y, si es posible un error, podría tener consecuencias desastrosas). Podía hacer saltos largos de "emergencia" a una distancia de 80-100 km, perdiendo el exceso de 4-7 m/s con un giro de paracaidista .

O podría probar con el estilo de teletransporte de Pierson Titiritero: saltos muy cortos a puntos de referencia en la línea de visión. Eso sería 500 m como máximo, por lo que el diferencial de velocidad es completamente insignificante. Dar dos saltos por segundo dará una velocidad virtual de 3600 km/h, alrededor de Mach 3.

Otra posibilidad es volar con traje de alas. Salta lo suficientemente alto en el aire y empieza a caer. Salta más alto y más lejos (aún en la línea de visión, tal vez a dos o tres kilómetros de distancia). Después de un tiempo, la velocidad hacia abajo se estabilizará en 30-50 m/s, dependiendo del efecto del traje de alas, y la "propulsión" hacia adelante será proporcionada por el teletransporte. Para aterrizar, simplemente deslícese hacia abajo o traiga un paracaídas. Dos teletransportes por segundo equivalen ahora a una velocidad de Mach 10.

Así es también (más o menos) cómo los terrícolas que naufragaron en el planeta Azhiri finalmente alcanzaron la seguridad, haciendo que un Azhiri lanzara grandes cantidades de aire en un perfil aerodinámico para impulsar su bote salvavidas.

Su mejor opción para un aterrizaje rápido podría ser lanzarse en picado directamente hacia arriba y luego teletransportarse al suelo tan pronto como llegue a la parte superior de su curva.
@JohnDvorak, esa es una idea increíble, ¡y ciertamente funcionaría! ¿Puedo agregarlo a la respuesta?

La Tierra tiene una circunferencia ecuatorial de 40000 km y da la vuelta en un día. Eso es alrededor de 1660 km / h. Seattle está a 47 grados de latitud, donde el radio al eje de rotación de la Tierra se reduce al 70%

La pregunta ahora es, ¿cuánta diferencia en la velocidad hace un salto? La diferencia en el vector de velocidad saltando este/oeste es 2 ∗ pecado ⁡ ( a 2 ) dónde a es el ángulo que estás cubriendo. Un salto de 100 km te da una velocidad de 4 km/h, velocidad al caminar. Necesitará algo de entrenamiento para no caerse, pero eso suena factible.

Si saltas de norte a sur, lo que importa es el cambio en la velocidad de rotación de la tierra, entonces ( porque ⁡ ( nueva latitud ) − porque ⁡ ( antigua latitud ) ) ∗ 1660 k metro h . Un salto de 100 km alrededor de Seattle te dejará allí a 3 km/h, un poco más lento que E/W.

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