Así que en (mucha) ciencia ficción tenemos gravedad mágica que da arriba y abajo y cubiertas de pastel de capas, y un diseño agradable y sencillo para los estudios de televisión. De hecho, estoy bastante de acuerdo con esto, pero lo que me fastidia es el hecho de que si podemos manipular la gravedad de esta manera, ¿por qué no tenemos cañones de riel relativistas o motores de gravedad cuando nos movemos?
Supongamos que el nivel de tecnología es (pero no específicamente) Battlestar Galatica o Star Wars (Star Trek se rompe cuando comienzas a examinar tecnologías específicas [¿alguien quiere un cañón de onda warp?])
¿Existe una explicación internamente consistente de por qué puedo tener gravedad dentro de mi nave espacial que no signifique que otros ejemplos de tecnología mostrada sean tontos? ¿Por qué tendría armas o armas nucleares si puedo hacer una pistola de gravedad? ¿Por qué debería tener una unidad de reacción o chorros atmosféricos o un sistema RCS como mi principal unidad de maniobra cuando podría tener una unidad de gravedad que se encargue de ello?
Mi objetivo es más tener una explicación razonable de por qué puedo tener naves espaciales que parecen geniales, armas que explotan, propulsores que hacen ruido, y aún así tener un "abajo" para mi tripulación en la nave espacial. La idea es tener una explicación que tenga sentido en sí misma (dentro de su propio universo). Handwavium está bien siempre y cuando puedas explicarme por qué no puedo usar handwavium para romper OTRO aspecto del mundo (una pequeña rotura está bien)/invalidar todas las armas/propulsores/misiles 'geniales', o tener el el universo se autodestruye en algo irreconocible.
La gravedad artificial es una "carga"
Para generar gravedad artificial, necesita un par de superficies cargadas, una empujando los gravitones 1 hacia la otra (y/o una jalándolos de la otra). Esto permite cualquier cosa entrelas dos placas para experimentar la fuerza de la gravedad (que, por supuesto, puede ajustarse ajustando la cantidad de energía utilizada por el sistema), pero también significa que sin otra placa con la que interactuar, no puede usar la gravedad artificial para dirigir su Embarcacion. En este sentido, efectivamente tiene placas de gravedad "positivas" y "negativas", una sobre la cabeza de su tripulación y la otra debajo de sus pies. Dependiendo de cómo quieras trabajar con esto, podrías tener placas independientes en cada plataforma (tal vez los gravitones generados artificialmente no puedan penetrar la plataforma, o perder una cantidad considerable de su fuerza al hacerlo), o simplemente un solo par intercalando toda la plataforma. Embarcacion.
Por lo tanto, la gravedad se comporta de manera muy similar a la electricidad: sin un suministro y una tierra, la electricidad no hace nada; Sin embargo, una vez que tiene ese circuito completo, se pone a trabajar instantáneamente. También es muy similar al magnetismo: incluso con monopolos (si existen), el magnetismo no hace nada hasta que tenga algo con lo que interactuar. Esto hace que esta teoría de la gravedad artificial sea particularmente convincente (en mi humilde opinión, de todos modos) debido a la marcada similitud con otras fuerzas en el universo.
Vale la pena señalar que probablemente podrías diseñar un arma que use la gravedad para acelerar un proyectil. Puede descartar esto fácilmente simplemente afirmando que otros mecanismos, por ejemplo, cañones de riel magnético o cañones láser, son más efectivos para destruir cosas que estas "pistolas de gravedad". Tal vez se necesita más energía para efectuar la aceleración necesaria que la que requiere un cañón de riel magnético comparable, por ejemplo. Incluso hoy en día tienes eso: claro, puedes usar torsión elástica simple para lanzar un proyectil con efecto letal, pero las armas de fuego alimentadas por cargador son claramente armas más efectivas que los arcos.
1 Vale la pena señalar que los gravitones son, por supuesto, una partícula real (aunque hipotética), pero para nuestros propósitos, este es su handwavium, una partícula o fuerza con propiedades que puede dictar. (Por lo tanto, probablemente valga la pena presentar y nombrar una partícula completamente nueva, aunque eso se lo dejo a usted). Tenga en cuenta que aquí, mientras hablamos en términos de gravedad artificial (frente a la natural), muy bien podría ser que los gravitones realmente solo simularla gravedad, en lugar de ser la fuente de todas las fuerzas gravitatorias en la galaxia; para el tripulante promedio que camina por la cubierta, esta distinción es irrelevante, pero para explicar por qué los gravitones permiten a los miembros de la tripulación caminar alrededor de sus naves y, sin embargo, no pueden conducir sus naves directamente, esta distinción es absolutamente crítica. Es similar a usar la fuerza centrífuga para simular la gravedad: caminar alrededor no necesita saber la diferencia, pero simplemente girar un tubo o una rosquilla obviamente no puede hacer que un barco "vaya" por sí solo.
Hay un par de razones por las que la aparente tecnología antigravedad solo se utiliza de forma relativamente peatonal (diseño de barcos) con poca evidencia de otras aplicaciones.
Elección deliberada. Quizás las armas de gravedad son demasiado destructivas, impredecibles o torpes en comparación con las armas actuales. Entonces, los tratados antiguos limitan la investigación en esta área hasta el punto en que la gente simplemente lo toma como un hecho. Además, veneran las "viejas costumbres", por lo que, a pesar de todas las cosas salvajes que el uso liberal de la antigravedad puede hacer que suceda, la gente prefiere que las cosas se vean y se sientan lo más parecidas posible a la sociedad anterior a la antigravedad. Los barcos son la excepción porque son condenadamente convenientes.
Difícil aplicación. La aplicación de diseño de barcos (y presumiblemente cosas como Cloud City) es, por alguna razón, realmente barata y fácil. El uso militar directo es realmente intensivo en energía, por lo que fuera de usos específicos (como el hiperespacio que limita el pozo de gravedad de las naves Interdictor de Star Wars) simplemente no lo ves mucho.
Hay antigravedad en todas partes. Vemos que Star Wars tiene rayos tractores, campos de fuerza, escudos de fuerza y conjuntos de repulsores para cosas comunes como trineos de carga. Tal vez el efecto "antigravedad" que vemos en los barcos es solo una aplicación de la misma ciencia que la tecnología de escudo/rayo tractor. El blaster común (y quizás el famoso sable de luz) también puede estar usando una aplicación de esta tecnología para contener energía de varias maneras. Por lo tanto, los principios básicos de la manipulación de la "gravedad" están POR TODAS PARTES, solo que el resultado final se ve tan diferente que es difícil darse cuenta de que la tecnología central es la misma.
Primero, creo que vale la pena señalar que hay modelos de anulación de la gravedad en la ciencia ficción que no requieren energía, como la Cavorita en Los primeros hombres en la luna de HG Wells . La cavorita es simplemente opaca a la fuerza de la gravedad. De hecho, así parece ser como funcionan los repulsores antigravedad en las películas de Star Wars, ya que vemos varios deslizadores y naves espaciales "estacionadas" en un pozo de gravedad planetaria que todavía flota entre unas pocas pulgadas y un pie del suelo. Esto es al menos plausible ya que la gravedad es fuerza y, por lo tanto, no necesariamente realiza ningún trabajo.
Esto permite algunas posibilidades de restricciones más allá de los simples requisitos de energía. Para empezar, la tecnología de manipulación de la gravedad podría no ser capaz de proyectarse a grandes distancias, como lo haría (por ejemplo) un proyectil o un rayo bláster, porque los efectos en el campo gravitatorio están restringidos al volumen del espacio cercano a este exótico, materia que anula la gravedad. Otra posibilidad es que, si bien una cantidad relativamente económica y no voluminosa de esta materia exótica se puede usar para producir o anular 1G, es prohibitivamente costosa o prohibitivamente masiva para producir efectos mucho más grandes que eso. Recuerde que, incluso si una nave espacial está hecha de material antigravedad, aún puede ser masiva, y eso limitaría su aceleración y probablemente también su situación logística.
Existen mejores formas de disparar proyectiles y naves voladoras.
El control de la gravedad existe, y ciertamente es posible construir un cañón de riel accionado por gravedad o un motor basado en la gravedad, pero nadie lo hace. ¿Por qué? Porque hay mejores armas y mejores motores por ahí. Los cañones de riel de gravedad requieren varias veces más energía para acelerar un proyectil a la misma velocidad que un cañón de riel eléctrico, y los propulsores nucleares producen mucho más empuje que los basados en la gravedad.
Una posible explicación para esto basada en la ciencia moderna podría ser que la gravedad se filtra a otras dimensiones , por lo que para una cantidad determinada de energía, generas menos fuerza con la gravedad que con fuerzas como la electricidad. Si este fuera el caso, sería fundamentalmente imposible que un generador de gravedad fuera tan eficiente como un generador de electricidad, y esa ineficiencia haría que la gravedad fuera una mala elección para armas y motores. La gravedad sería útil para aplicar fuerzas bajas y constantes a grandes volúmenes y, por lo tanto, sería útil en el diseño de naves estelares y en la tecnología de rayos tractores, pero para otras aplicaciones de fuerza, otras tecnologías serían superiores.
Esta respuesta tiene similitudes con la propuesta de Kromey de gravedad artificial por gravitones positivos y negativos. Felicitaciones, Kromey, por pensar en algo bueno. Sin embargo, nuestros mecanismos son diferentes.
Suponga que hay un campo que se puede generar entre dos placas. Este campo tiene la propiedad de hacer que la curvatura del espacio local aumente proporcionalmente a la cantidad de energía bombeada en él. El aumento de la curvatura del espacio crea lo que es efectivamente un campo de gravedad artificial y la dirección preferida es hacia abajo a lo que se ha designado como el piso.
Esto significa que la nave espacial tendrá campos de gravedad internos en cualquier parte de la nave donde se instalen pares de placas de gravedad. La fuerza de la gravedad artificial estará determinada por la cantidad de energía almacenada en el campo de formación de curvatura. Por conveniencia, este campo se denominará campo barigénico. "Barigénico" tiene el significado literal de "fabricación pesada" que parece apropiado.
Si la energía falla en el campo barigénico, la fuerza de la gravedad artificial se desvanecerá a medida que se drena más energía cada vez que alguien deja caer una taza de té o salta arriba y abajo. Esto supone que el campo barigénico tiene un efecto cero cuando se enciende, y es solo la energía almacenada en el campo la que crea la "acción" de la gravedad.
Las pistolas de gravedad no pueden funcionar con un sistema de campo barigénico. Cualquier munición acelerada a una velocidad letal chocaría con la placa de campo barigénica opuesta.
Sin embargo, es posible una forma de accionamiento por gravedad. Esto consistiría en un sistema de campo barigénico extremadamente poderoso construido alrededor de un miembro estructural principal de la nave espacial. Este componente estructural está sujeto a una alta aceleración que requerirá bombear cantidades extremadamente grandes de energía al campo barigénico.
La cantidad máxima de aceleración que este tipo de accionamiento por gravedad puede generar estará limitada por dos factores. Uno, por la cantidad de energía que una nave espacial puede generar de manera segura. Dos, por la cantidad de aceleración que los pasajeros y la tripulación pueden soportar con seguridad y comodidad.
Si la gravedad del campo barigénico impulsa, aquí esto extiende los límites ya gomosos de la física especulativa posiblemente más allá de cualquier límite razonable, puede abarcar toda la estructura de una nave espacial y proporcionar aceleración para su movimiento, podría haber un efecto secundario interesante.
Las naves espaciales, como se muestra en las películas y la televisión, con gravedad artificial, siempre configuran sus sistemas de gravedad artificial de modo que los pisos estén en ángulo recto con el eje de aceleración y movimiento de la nave, como si las naves espaciales fueran embarcaciones marinas o aeronaves. Entonces, la nariz de una nave espacial está ubicada en la parte delantera en lugar de sobre la cabeza, que es la configuración realista para una nave bajo aceleración continua.
Posiblemente esto pueda explicarse si los campos barigénicos que producen gravedad artificial dentro de la nave espacial interfirieron con el principal campo barigénico responsable del impulso gravitatorio de la nave espacial. Entonces la parte delantera de la embarcación estará en su dirección de movimiento.
Ninguna física real fue dañada en la elaboración de esta respuesta.
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