Recientemente leí el éxito de ventas de ciencia ficción de Alastair Reynolds, Redemption Ark , donde exploró el concepto de manipular un marco de inercia superpuesto en el vacío cuántico como muchos de los otros campos subyacentes fundamentales propuestos por la teoría cuántica de campos.
Se demostró que el método descrito en la novela funciona excepcionalmente para viajes subluminales, en los que un dispositivo capaz de manipular el campo de inercia local disminuiría la inercia experimentada por las partículas en el campo, disminuyendo así la energía requerida para acelerarlas; por ejemplo, manipular la inercia experimentada en el campo local por un factor de 0,5 daría como resultado que las partículas necesitaran 0,25 veces la energía necesaria para acelerar a una velocidad dada si el campo hubiera estado apagado. El resultado fue que las naves estelares gastaban menos energía al mover menos masa, aunque esa masa faltante no faltaba en absoluto, solo se tergiversaba de la norma, se consideraba que tenía menos resistencia a los cambios en el movimiento.
La física y las matemáticas detrás del efecto son, por lo que sé, imaginarias. Aquí en el mundo real, por lo que hemos averiguado hasta ahora, la inercia es una propiedad de la materia y no una propiedad del vacío cuántico local impuesto sobre la materia.
Sin embargo, la idea era muy buena, así que para mi pregunta, intentaré usar una versión ligeramente modificada de esta idea. Tenga en cuenta que no soy muy educado en estos asuntos, tengo práctica en regurgitar ideas y conceptos de los que solo tengo una comprensión débil.
Reynolds impuso pautas a su efecto amortiguador inercial. Estimaciones directas sobre cómo debería funcionar la manipulación, dada la ciencia de la fantasía en cuestión. Si la inercia local se suprimiera por completo, de modo que las partículas en el campo no experimentaran inercia, se volverían fotónicas y se verían obligadas a moverse a la velocidad de la luz. Si las partículas experimentaran menos que ninguna inercia, se volverían taquiónicas, obligadas a viajar más rápido que la velocidad de la luz y retroceder en el tiempo. Este método parece un enfoque viable para viajar convenientemente a la velocidad de la luz, sin embargo, creo que Reynolds pasó por alto una idea o no la tuvo y la descartó simplemente porque no tiene sentido. Espero que sea lo primero porque busco una plausibilidad similar.
Intente por un momento imaginar que un cambio en la "constante" de inercia es como un bulto en alguna película, como la presentación clásica que todos hemos visto para retratar la gravedad. El cambio puede ir en cualquier dirección vertical, positiva o negativa, como la analogía de la gravedad. Es básicamente análogo. Continúe en este momento imaginando que un abultamiento ascendente en la película representa una disminución en la inercia experimentada por todas las partículas en el campo local. En el universo de Reynolds, esta protuberancia puede aumentar de las unidades 1 (normal), a 0 (velocidad de la luz), a -n (velocidad ridícula), donde el valor puede representar algún multiplicador de la inercia experimentada. Reynolds parece permitir que las partículas con masa experimenten este multiplicador, sin embargo, la masa en su sistema parece estar definida por la inercia que experimentan, que puede fluctuar. La masa de luz, 0, no
En mi sistema imaginario, propongo que los propios fotones están sujetos a este campo y que disminuir o aumentar el estado de inercia local tiene un efecto proporcional en todas las partículas, tardiónicas y fotónicas, en ese campo.
Ahora, si uno estuviera en una nave estelar viajando en un campo tan manipulado, y tomara una linterna y la iluminara por un corredor directamente frente a ellos, observaría que la velocidad de la luz parece permanecer consistente con lo que sería medido si el campo está apagado, relativo a uno mismo dentro del campo. El aumento es proporcional a todas las partículas. Para un observador externo, observarían que la velocidad de los fotones emitidos por la linterna dentro de la nave que viaja dentro del campo viaja en una proporción más rápida o más lenta que la velocidad de la luz.
Es importante tener en cuenta que este campo propuesto tiene una caída similar a un gradiente cuya función produce un rango proporcional a la distancia desde el origen del campo, como la gravedad.
Eso es básicamente lo que tenía en mente para su funcionamiento.
Ahora, la pregunta. Ciertamente, el campo no necesita abarcar un objeto completo. Nada es tan perfecto. Algunas partes y piezas de un objeto pueden ocupar la región similar a un gradiente donde la caída es significativa, hasta experimentar el campo solo nominalmente. Se esperaría que la luz, al entrar en la región significativa del gradiente, perdiera parte de su "inercia", aumentando su velocidad como resultado. Basado en la respuesta aceptada de este, sé que "las reacciones nucleares serían mucho más enérgicas". (Sin embargo, el autor de la respuesta no explicó por qué ese sería el caso). Esta pregunta es irrelevante para la mía de todos modos. Verás, esto no es un aumento intrínseco de la velocidad de la luz, porque, dentro del campo, un observador observaría la luz moviéndose a la velocidad a la que parece moverse siempre, en términos relativos. Así que aquí no hay un verdadero aumento, excepto en el espacio diferencial entre la mayor parte del campo y el universo exterior solo marginalmente afectado por el campo. Esta es la región que me interesa.
¿Cómo se comportarían la energía y la materia en esta región?
Dado el diferencial (los objetos más alejados del campo sienten sus efectos menos que uno más cercano), tal vez algunas propiedades de la materia puedan diferir a medida que uno atraviesa el diferencial. Si uno se lanza de cabeza a tal campo, la cabeza puede experimentar menos inercia que los pies. Dados diferentes tipos de gradientes, empinados (quizás meros átomos de espesor) a prolongados (quizás kilómetros), a algún punto intermedio (metros o menos), quiero saber cómo interactuaría la materia consigo misma y cómo embarcar o desembarcar materia y energía (fotones) se comportaría. ¿Cómo se vería esta cosa visualmente, de todos modos? Ese es siempre un aspecto importante si uno está tratando de ilustrar algo.
Puntos de bonificación si me das una estimación o elaboración sobre cuán plausible es todo esto. Eso es lo que buscaba, pero como insinué, estoy pisando un territorio "desconocido". Normalmente no trato de diseñar este tipo de sistemas.
TL;RD:
En un universo donde la inercia es un campo cuántico superpuesto a otros campos cuánticos, y también manipulable, imagine una colina de inercia reducida con una caída similar a un gradiente desde la cima de la colina. La amortiguación inercial afecta a todas las partículas de masa y energía, de modo que las partículas que entran en la región experimentan menos resistencia a la aceleración. Suponga que la luz está ligada a la velocidad de la luz por alguna figura inercial, que puede subir y bajar proporcionalmente a las partículas que la rodean, de modo que un observador en cualquier marco inercial siempre observa una velocidad constante de la luz. Sin embargo, a través de diferentes marcos, este no es el caso.
¿Cómo se comportarían las partículas de materia y energía en esta región diferencial, si fuera empinada o prolongada?
Estoy buscando los efectos de un objeto enlazado molecularmente que ingresa al campo, por ejemplo, alguien que clava un poste largo en él, donde el frente del poste experimenta menos inercia que el final.
Estoy... honestamente teniendo problemas para seguir lo que estás tratando de hacer aquí. Así que intentaré resumirlo en unas pocas viñetas para poder entenderlo y llegar a una respuesta coherente. Por favor corrígeme si me he perdido algo importante.
Desea crear una región del espacio (definida, por ejemplo, por algún artilugio en una nave espacial) donde:
Tu quieres saber:
Para la viñeta n.º 1, debemos observar la segunda ley del movimiento de Newton:
Queremos obtener más aceleración de la misma fuerza, por lo que debemos reducir la masa de alguna manera. ¿Como hacemos eso? Bueno, ¿de dónde viene la masa, de todos modos?
Su primer pensamiento podría tener algo que ver con el bosón de Higgs. Y, de hecho, las partículas elementales, como los electrones y los quarks, obtienen su masa al interactuar con el campo de Higgs. Sin embargo, para nuestros propósitos, jugar con el campo de Higgs no funcionará.
¿Por qué no? Porque la mayor parte de la masa de la materia regular proviene de protones y neutrones, y la mayor parte de su masa no proviene del mecanismo de Higgs. Sí, sus quarks componentes tienen masas basadas en Higgs que contribuyen a la masa del nucleón, pero la mayor parte de la masa en realidad proviene de algo llamado " energía de enlace de cromodinámica cuántica" y de la famosa ecuación de Einstein:
Resulta que los hadrones (incluidos los protones y los neutrones) son un caos caótico de quarks y gluones que aparecen y desaparecen constantemente y se desplazan a velocidades cercanas a la de la luz. La energía cinética de los quarks y la energía de los gluones (que, como los fotones, tienen energía y momento pero no masa) combinadas dan como resultado alrededor del 99% de la masa del hadrón, de la misma manera que una caja sin masa con un un montón de fotones sin masa que rebotan en el interior tendrán una masa determinada por la energía de esos fotones.
Entonces, para reducir la masa de un protón o neutrón, tendríamos que hacer una de dos cosas:
Jugar con el QCBE es un callejón sin salida, debido a la conservación de la energía: si extrae el QCBE de los nucleones en un trozo de materia, tiene que ir a alguna parte, y a menos que lo rocíe fuera de su nave como masa de reacción o algo así. , seguirá contribuyendo a la masa de tu nave.
Así que nos quedamos con futzing con la velocidad de la luz. En su pregunta, quería que su tecnología de manipulación masiva de tecnopalabras tuviera el efecto secundario de aumentar la velocidad de la luz. Aquí, propongo que aumentar la velocidad de la luz sería la columna vertebral de la tecnología de manipulación masiva. Es curioso cómo funciona eso.
De todos modos. ¿Cómo podría manipularse la velocidad de la luz? No tengo ni idea. Sin embargo, existen algunas teorías del multiverso que proponen que algunas de las cosas que consideramos constantes fundamentales en nuestro universo (como la velocidad de la luz) en realidad podrían estar determinadas por campos cuánticos. En escenarios de inflación eterna , las pequeñas fluctuaciones cuánticas en estos campos pueden ser amplificadas por la inflación y extenderse por todo el universo de la burbuja, lo que da como resultado universos con diferentes constantes físicas. En su escenario, tal vez sus científicos descubrieron una forma de manipular directamente el campo de la velocidad de la luz.
Está bien. Tienes un artilugio que aumenta la velocidad de la luz en un área a su alrededor, cortando la masa de todos los hadrones dentro de su área de influencia. Ha instalado uno de estos dispositivos en su nave espacial. ¿Cuáles son las repercusiones?
En primer lugar, podrá viajar mucho más rápido de lo que podría hacerlo de otra manera. Si la tecnología de su motor no es capaz de alcanzar velocidades relativistas, entonces puede usar el efecto de reducción de masa en todo menos en los motores, reduciendo la cantidad de peso que tienen que cargar.
Si, en cambio, su configuración incluye el tipo de motores increíblemente eficientes que podrían llevar un barco a velocidades relativistas, entonces sería mejor que incluyera los motores en el área de efecto. Con una mayor velocidad de la luz, esos efectos relativistas se activan a velocidades más altas, por lo que esto podría permitirle moverse más rápido que la velocidad de la luz medida por un observador externo. Manipulación de la velocidad de la luz + conducción de agujeros negros = viaje FTL. Lo que también, debo señalar, permite un viaje en el tiempo directo, cuando se combina con el conjunto correcto de marcos de referencia en movimiento. Este sistema también da una justificación para que los barcos necesiten alcanzar velocidades relativistas antes de hacer la transición a FTL, un requisito que he visto ocasionalmente en la ciencia ficción, pero que siempre pensé que era una tontería. En su sistema, tiene que ir a una velocidad relativista antes de poder ir FTL porque la velocidad relativista en las inmediaciones de su nave es FTL para el resto del universo.
Ahora, ¿qué pasa con los efectos en la biología? ¿Los miembros de su tripulación percibirían que la velocidad de la luz no es diferente de lo que es normalmente, como se solicita en la pregunta? Mi primera reacción es sí: toda la química (y, por extensión, la biología) está mediada por la fuerza electromagnética, que es transmitida por fotones. Entonces, si se aumentara la velocidad de la luz, entonces todos los procesos químicos y biológicos se ejecutarían a mayor velocidad... excepto aquellos que implican mover cosas... pero dado que las cosas tienen menos masa y se acelerarán más rápidamente de todos modos, eso podría compensarlo.
Por otro lado, mientras que cambiar la velocidad de la luz reducirá la masa de protones y neutrones, no cambiará la masa de los electrones (que ganan su masa a través del mecanismo de Higgs). Cambiar la relación de masa protón-electrón me parece el tipo de cosa que podría arruinar horriblemente todo lo que sabemos sobre cómo funciona la química. Sin embargo, recuerde que propuse anteriormente que esta tecnología funciona mediante la manipulación de algún campo cuántico que determina la velocidad de la luz. Tal vez existan campos similares para otras "constantes fundamentales", y sus científicos también han encontrado formas de manipularlas. Entonces, combinar y equilibrar estos campos de manera que no provoquen que las personas exploten en plasma de quarks-gluones se convierte simplemente en un problema de ingeniería. También abriría las puertas a algunas armas impresionantes.
Ahora, ¿qué pasa con los bordes exteriores del campo, donde se estrecha? Si está utilizando uno de estos dispositivos para viajes FTL, probablemente no querrá mudarse al área donde la velocidad local de la luz cae por debajo de su velocidad. En el mejor de los casos, sería triturado a medida que sus moléculas se separaran más rápido de lo que la fuerza electromagnética puede volver a unirlas. En el peor de los casos, sus átomos superlumínicos crean una paradoja que destruye todo el universo. Lo que suceda dependerá exactamente de qué constantes físicas se manipulen de qué manera y eso, a su vez, depende de sus ingenieros. Seguramente harán todo lo posible para evitar que se produzcan las posibilidades de destrucción del universo y de la nave. Su éxito depende de usted, el autor.
¿Cómo sería esta cosa, de todos modos? Para esto, podemos mirar al Principio del Tiempo Mínimo , que establece que la luz viajará del Punto A al Punto B a través del camino que lo lleve al Punto B más rápido. Dado que la luz viaja más rápido en la vecindad de su tecnología que en cualquier otro lugar, hay bastantes formas en las que un rayo de luz podría desviarse para viajar cerca de su nave y llegar a su destino más rápido de lo que lo haría viajando en línea recta. Debido a esto, la luz se refractará lejos de tu nave, de la misma manera que la luz se refracta lejos del centro de una burbuja dentro de un bloque de vidrio.
Un observador externo que mire su nave contra un fondo de estrellas distantes verá que las estrellas parecen ser atraídas hacia la nave a medida que la nave pasa. Es algo así como lo contrario de la lente gravitacional . En el área inmediatamente alrededor de la nave, el observador verá reflejos de estrellas más alejadas de la nave. Cuanto más fuerte es el campo que aumenta la velocidad de la luz, más fuerte es este efecto, y en el límite, a medida que aumenta la fuerza y disminuye el grosor de la zona ahusada, el límite del campo se parecerá cada vez más a una bola sólida y espejada.
Todo esto suena como un montón de galimatías inventadas con cuántica añadida para que suene científico.
De todos modos, solo puedo imaginar que el medio campo se comportaría de una de dos maneras. Dentro de los límites del campo de transición habría un 50 % de efecto en relación con el efecto dentro del campo, con la región definida por líneas nítidas similares a las termoclinas en el agua, o sería algún tipo de campo de probabilidad donde todas las partículas entraran en dualidad cuántica. , con partículas al lado del campo interior con un 99,9...% de probabilidad de entrar en estado de onda, y la probabilidad cambia lentamente a través del campo hasta llegar al borde exterior donde las partículas siempre entrarán en estado de partícula el 99,9...% del tiempo . Tenga en cuenta que el 100% es el estado original de cualquier partícula o dualidad, mientras que una dualidad con un 50% se representa con un 99,9...% de probabilidad de ser el lado del 50% que corresponde al borde del campo en el que se encuentra. .
Además, no pase a través de un campo de cambio de inercia, porque desgarrará sus átomos como lo haría un agujero negro. (Editar: O más bien, a medida que cada átomo pasara a través de él, perdería los efectos que le otorga el campo interno y quedaría atrapado en el espacio muy detrás de la nave).
Es dudoso que haya algún efecto apreciable. La relatividad especial se mantendrá incluso con la luz experimentando variaciones en la velocidad de la luz. Es bastante probable que Reynolds, con su variador de masa inercial, intuyera que este sería el caso. Así que dejó el concepto solo. Esta respuesta recomienda que hagas lo mismo.
La materia y la energía se comportarán de la misma manera que cuando la masa inercial no se manipula a valores diferentes.
La velocidad de la luz ya se puede reducir considerablemente para los fotones que pasan a través de los condensados de Bose-Einstein (BEC). Eso no cambia el comportamiento de la materia y la energía. Aparte de las consideraciones de las temperaturas extremadamente bajas involucradas en la creación de BEC.
Desde OP:
por ejemplo, manipular la inercia experimentada en el campo local por un factor de 0,5 daría como resultado que las partículas necesitaran 0,25 veces la energía necesaria para acelerar a una velocidad dada si el campo hubiera estado apagado. El resultado fue que las naves estelares gastaron menos energía al mover menos masa
Ahora consideremos la fuerza sobre una pieza de masa.
https://en.wikipedia.org/wiki/Newton%27s_laws_of_motion
Segunda ley: En un sistema de referencia inercial, la suma vectorial de las fuerzas F sobre un objeto es igual a la masa m de ese objeto multiplicada por la aceleración a del objeto: F = ma . (Aquí se supone que la masa m es constante; ver más abajo).
Si reduzco artificialmente m en mi brazo al insertarlo en un plano de referencia cuántico alterno de ciencia ficción pero cualquier a permanece constante, la F ejercida en mi brazo será diferente de la F adyacente ejercida en mi hombro. Eso está bien hasta cierto punto porque estoy hecho para eso: cargo cosas de vez en cuando. A medida que aumenta la diferencia en F entre el brazo y el hombro, se estresará la conexión. Si llevo algo, puedo soltarlo. Pero si se debe a un Wookie enojado que tira de mi brazo, o un campo de inercia cuántica, la F puede ser demasiado para que la conexión entre el brazo y la mano la resista.
Afortunadamente, parecería que la aceleración de la gravedad es un caso especial y así como (recientemente aprendí) alterar la masa de un objeto no altera la aceleración neta de la gravedad al reducir el marco de referencia de una cosa en órbita no debería romperlo en pedazos con gravitacional. efectivo. Otras fuerzas de aceleración que no se basan en la masa definitivamente podrían destrozar algo.
¿Y el espacio? En su OP, reduce la inercia de un objeto. ¿Y si lo aumentaras? Mucho. Esto es algo para dar un impulso a la narrativa más adelante en el libro. El aumento artificial de la masa de un objeto podría llevarlo al punto en que los efectos gravitatorios sí importan: el centro de la órbita entre el objeto y el gran atractor cercano podría cambiar. Si realmente aumentaras mucho la inercia manipulando el marco de referencia local, el movimiento de las galaxias e incluso la expansión del espacio podrían volverse relevantes. Parecería que te estás moviendo muy, muy rápido, pero en realidad no te estás moviendo en absoluto; todo lo demás te está dejando atrás.
RonJohn
benjaminf
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