Estoy trabajando en una historia de ciencia ficción sobre naves estelares que viajan aproximadamente al 95% de la velocidad de la luz. Quería tener una razón para que las naves estelares necesitaran protegerse contra la dilatación del tiempo de cualquier cantidad significativa.
Principalmente, quiero esto para fines de escritura de historias, para que puedas tener naves estelares rápidas, más lentas que las naves ligeras, sin las complicaciones causadas por la dilatación del tiempo.
Me gustaría justificar esto con ciencia razonablemente dura... ¿Podría haber efectos materiales no deseados debido a la dilatación del tiempo y/o la contracción de Lorentz?
Una idea es esta; cuando se aplica una fuerza, como el empuje de un motor, a cualquier material, esa fuerza se propagará solo a la velocidad del sonido de ese material. En consecuencia, cuando una nave estelar acelera, los átomos en la parte delantera siempre viajarán un poco más lentos que los átomos en la parte trasera (o viceversa si la nave tiene sus motores en la parte delantera).
Esto significaría que los átomos más cercanos al motor experimentarían una dilatación del tiempo ligeramente mayor que los más alejados. A altas velocidades con una pronunciada dilatación del tiempo, ¿podría esto conducir a un debilitamiento de la estructura de la nave estelar?
Si bien es posible que no haya, o casi ningún efecto, si el espacio fuera un vacío total. En la práctica, el espacio está lleno de gas y polvo enrarecidos, sin mencionar el vacío cuántico.
Este documento puede ser útil con respecto a los efectos relativistas extremos: enlace
TL;DR
No quiero las complicaciones de la dilatación del tiempo, pero quiero naves sublumínicas rápidas. ¿Hay alguna justificación para descartar la dilatación del tiempo desde el punto de vista de la integridad estructural? ¿Podrían la dilatación del tiempo y/o la contracción de Lorentz causar problemas estructurales?
En general, no hay efectos por estar a gran velocidad. Estamos viajando al 90% c desde su punto de vista. ¿Eso hace que las cosas sucedan de repente?
Ahora, moverse a través del espacio a alta velocidad tiene problemas reales porque el gas y el polvo que se aproxima estarán cerca de la velocidad de la luz, y la contracción de Lorentz del camino en el que se encuentra le hará ver una mayor densidad de material.
En cuanto a la aceleración, puede encontrar interesante la paradoja de la nave espacial de Bell . En lugar de dos barcos y una cadena, considere la parte delantera y trasera de un solo barco. Pero, de nuevo, su alta velocidad no tiene nada que ver con eso; no empeora a medida que avanzas más rápido. Más bien, tiene que ver con la aceleración, y supongo que no estás acelerando más de 1G.
¡Y recuerda el principio de equivalencia! ¡ Los mismos efectos de una aceleración de 1G se manifiestan en los rascacielos aquí en la Tierra! Es decir, nada que notarías sin instrumentos delicados.
El punto central de la relatividad es que no debería haber forma de saber qué tan rápido estás viajando, porque no hay una velocidad absoluta. No puede haber efectos por viajar rápido, porque si los hubiera, se violaría la relatividad.
No hay, absolutamente ninguno, efectos o defectos estructurales causados por viajar cerca de la velocidad de la luz. El principal problema es encontrar gas o polvo en el espacio interestelar. Se necesitará un escudo o barrera delantera para la seguridad de los astronautas.
La principal complicación con la dilatación del tiempo para un escritor es calcular cuánto tiempo es diferente entre los astronautas en la nave espacial y las personas que permanecen en la Tierra.
El físico John Cramer, en un ejemplo sobre una nave espacial que viaja cerca de la velocidad de la luz, ideó una forma simple de calcular el tiempo para los astronautas. Suponga que la nave espacial acelera a una gravedad (1 g) durante un año y alcanza una velocidad de crucero de 0,867 c (86,67% de la velocidad de la luz). La dilatación del tiempo será dos. Deje que la nave espacial viaje 86,67 años luz, lo que le llevará 100 años. En un tiempo de dilatación del factor de Lorentz de dos, pasan cincuenta años en la nave espacial. Ahora se desacelera por otro año a 1 g.
El tiempo total en la nave espacial será de dos años para las fases de aceleración y desaceleración combinadas más cincuenta años de tiempo en la nave. Un tiempo total de 52 años.
En el marco de referencia de reposo relativo para la Tierra, y presumiblemente para su destino, el tiempo que ha tardado la nave espacial en emprender este viaje será de 102 años.
Además, puede suponer que durante las fases de aceleración y desaceleración la nave espacial viaja una distancia de medio año luz para cada fase. La distancia total recorrida 87,67 años luz.
La alternativa es viajar lo suficientemente rápido para ir a lugares, pero no tan lejos como para dilatar mucho el tiempo. Una velocidad de aproximadamente la mitad de la velocidad de la luz logra este efecto. La dilatación del tiempo es 1.1547. Calcula el tiempo que toma una distancia dada a 0.5 c, que es simplemente el doble de la distancia recorrida, y divide por 1.0635 para calcular el tiempo que pasaron los astronautas. Luego otro año para las fases de aceleración y desaceleración.
La dilatación del tiempo puede ser amiga de los escritores de ciencia ficción que quieren viajar rápido, más lento que la luz. Encuentre una persona amigable que sepa lo suficiente como para hacer los cálculos por usted.
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