¿Podría una nave a la velocidad de la luz dilatar el tiempo lo suficiente como para explorar otras estrellas sin romper la barrera de la velocidad de la luz?

Con una aceleración constante de 1G, se tarda un poco menos de un año en alcanzar velocidades cercanas a la velocidad de la luz. El tiempo se dilataría localmente en la nave ralentizando el tiempo para ellos. ¿Podría la dilatación del tiempo ser empujada a 12 veces más rápido que el tiempo normal, por lo que 1 año luz de viaje es solo 1 mes de tiempo de la nave espacial local? Si es posible, una estrella a 10 años luz de distancia solo tardaría 2 años y 9 meses en llegar desde la perspectiva de las naves espaciales. 1 año para acelerar, 9 meses en dilatación, 1 año para desacelerar. Por supuesto, todavía tomaría 11 años normales para llegar.

Cuanto más te acercas a la velocidad de la luz, una especie de efecto de arrastre hace que la nave impida que sea más rápida y alcance la velocidad de la luz, por lo que solo es posible una dilatación de tiempo y velocidad limitada con una cantidad limitada de potencia de empuje. ¿Cuál sería la dilatación del tiempo para una nave espacial con una potencia de empuje de 1G a la velocidad máxima? Si los motores se apagaran a la mayor velocidad posible, ¿la fuerza de arrastre reduciría la velocidad del barco o disminuiría la dilatación del tiempo o navegaría a la misma velocidad y dilatación para ahorrar combustible? Si los motores todavía estuvieran encendidos, empujando con 1G pero la nave estuviera a la máxima velocidad posible, ¿la tripulación aún sentiría la 1G en la nave incluso si ya no está acelerando?

¿Parecería que la nave que mide la distancia a su destino con una dilatación 12 veces mayor viaja 12 veces más rápido que la velocidad de la luz desde la perspectiva de la nave?

¿Podría ir lo suficientemente rápido como para que la dilatación fuera 52 veces lo normal, es decir, 1 semana por año luz? o 365 veces por 1 día por año luz? ¿Hay un límite a la dilatación del tiempo? ¿Necesitamos tecnología más rápida que la luz para explorar el espacio? Claro que llevaría mucho tiempo fuera del barco en tiempo real, pero para la gente del barco sería factible.

"¿12 veces más rápido que la velocidad de la luz desde la perspectiva de la nave?" - Por supuesto que no, porque la velocidad de la luz en el vacío no depende del marco de referencia (también conocido como "perspectiva"). Pero puede llegar a su destino utilizando menos tiempo de envío que el que necesitará la luz "fuera del tiempo". ¿Es eso lo que quisiste decir allí? Porque ahora ot tiene poco sentido. En realidad, creo que esto puede estar bien en el intercambio de pila de física con pocos o ningún ajuste. Son mejores explicando la relatividad que nosotros aquí.
Hay muchas cosas populares y fáciles de entender sobre la relatividad en Internet y en forma de libros e incluso programas de televisión. Está haciendo las preguntas más básicas sobre cómo funciona la relatividad, no creo que una respuesta aquí pueda ser una respuesta verdaderamente comprensible, correcta y al mismo tiempo satisfactoria a sus preguntas. Alguien aún podría intentarlo, pero supongo que por cada pregunta que uno responda, habrá 2 malentendidos más. Por favor considere comenzar desde el principio
Segundo comentario no relacionado: "¿Necesitamos tecnología más rápida que la luz para explorar el espacio?" ¿A qué te refieres con explorar? Hay mucha televisión sobre exploradores en el espacio. Se encuentran con extraterrestres que hablan inglés y tienen un problema de la semana para ellos. La verdadera exploración espacial, bueno, quizás ni siquiera necesitemos salir de la Tierra. ¿Por qué necesitas gente en una nave espacial de todos modos? ¿Sabes lo aburrido que es estar sentado en una habitación con 10 personas toda tu vida? Creo que debes repensar esa idea o simplemente aceptar que esto no tiene sentido y que a nadie realmente le importa.
Bienvenido a la construcción del mundo. ¿Puede limpiar y aclarar su pregunta para permitir que se entienda cuál es su pregunta? Me cuesta entenderlo.
"una especie de efectos de arrastre" no es lo que sucede en absoluto, solo por cierto. Desde las naves PoV, acelera de la misma manera.
@Mołot El OP no sugiere que la velocidad de la luz en el vacío cambie o dependa del marco. El OP simplemente sugirió que el vuelo de la nave espacial solo parecía viajar más rápido que la luz, según el tiempo de la nave. Esta es una perspectiva ilusoria debido a la dilatación del tiempo. El OP parece estar luchando por comprender las implicaciones de la relatividad para los viajes interestelares.
Un aspecto de la relatividad que hace que sea exponencialmente más difícil, energéticamente, alcanzar la velocidad de la luz es el aumento de masa relativista. Cuanto más se acerca a la velocidad de la luz, más aumenta la masa relativista y, por lo tanto, se requiere más energía para acelerarla más.

Respuestas (3)

Wow, eso es un montón de signos de interrogación, les daré el especial de Larry Niven sobre los tiempos de viaje de 1G. Esto viene directamente del ensayo Bigger Than Worlds que recomiendo encarecidamente a cualquier constructor de mundos serio, según Niven, se necesita:

cuatro años a la estrella más cercana, veintiún años al centro galáctico, veintiocho años a la galaxia de Andrómeda, todo con una aceleración de la gravedad

Ese es el tiempo de envío y supone una aceleración de 1G hasta el punto medio seguido de una desaceleración de 1G el resto del camino hasta el destino.

Eso es exacto, pero omite algunos detalles... como qué tipo de propulsión puede hacer eso y de dónde proviene la energía (solo la energía cinética de la nave excede su masa en reposo por un factor importante en viajes más largos) y cómo te proteges contra la radiación y los impactos que obtienes al atravesar incluso el espacio "vacío" con una gamma alta... Pero con tus manos agitándose lo suficientemente salvajemente, puedes hacerlo.
@MarkOlson Supuso un Bassard Ramjet porque se escribió cuando todavía pensábamos que eran viables, no lo son, pero si lo fueran, se protegerían a sí mismos de manera efectiva.
Lo suficientemente justo para combustible y partículas cargadas de baja energía, pero no para partículas neutras y polvo. ¿Y cuál es la gamma en facturación en un viaje a Andrómeda? En algún lugar por encima de 100,000, ¡lo que hace que las partículas cargadas sean realmente difíciles de desviar!
@MarkOlson Pass, sé que las matemáticas son correctas . No pretendo entender qué podrías enviar que sobreviviría al viaje, cuánto tiempo te tomaría si pudieras. Según tengo entendido, un Bassard no desvía nada, absorbe activamente cada partícula que puede agarrar.
El Bussard básico utiliza campos magnéticos que <hand wave> desvían las partículas cargadas hacia volúmenes de contención de fusión magnética</hand wave> que impulsan la nave "gratis". Además de la onda manual antes mencionada, los campos magnéticos solo funcionan en partículas cargadas, por lo que los neutrales simplemente golpean. Pero tal vez estén ionizados por láseres o algo así. Aún así, el campo Bussard en sí mismo actúa como un escudo de viento gigante y cuando va lo suficientemente rápido, el medio interestelar crea una gran resistencia. Obtienes una velocidad terminal sorprendentemente lenta.
@MarkOlson Sí, de memoria, en realidad vas "hacia atrás" en un Bassard, tiene una velocidad terminal más baja que la velocidad del marco del núcleo galáctico de Sol.
IIRC correctamente, te falta un punto final en tu enumeración. El fin del universo tal como lo conocemos actualmente (algo así como dentro de 10 mil millones de años) ocurrirá en menos de 100 años en el tiempo de la nave a una aceleración constante de 1 g.
@quarague Niven no dice, ciertamente no en ese ensayo en particular, pero creo que es un número de esa magnitud, sí.

Varias preguntas a la vez, pero no demasiado difíciles de responder...

  1. Sí, con una aceleración constante (1G o no), el viaje espacial parece mucho más plausible (desde la perspectiva del viajero). Incluso hay calculadoras en la web, como esta .

  2. No está claro a qué te refieres con "velocidad máxima". En teoría, la nave de aceleración constante puede alcanzar velocidades arbitrarias cercanas a la velocidad de la luz. En la práctica, sería difícil de lograr debido a los requisitos de energía/combustible. Para cualquier tipo de motor, las cantidades serán enormes.

  3. En el espacio interestelar, la "fuerza de arrastre" es bastante baja, probablemente debamos tenerla en cuenta solo en viajes más largos, de más de 1000 años luz. El problema real será la ablación y las colisiones: la nave se encontrará con gas y polvo interestelar a una velocidad relativista, lo que hará que cualquier tipo de material se degrade, bañando el interior de la nave con partículas de alta energía en el proceso. La colisión con un grano de arena puede ser fatal para todo el barco, a menos que haya un blindaje adecuado.

  4. Si los motores están encendidos, la tripulación sentirá la fuerza de la gravedad y el barco acelerará o desacelerará. Si los motores están apagados, habrá cero g.

  5. Si el tiempo se dilata al factor 12, la tripulación sabrá que está viajando a una velocidad de "factor 12", pero no sería nada como FTL "warp 12". Debido a la contracción de longitud relativista , el destino se verá 12 veces más cerca que en un marco de referencia "normal". Para la tripulación (y para un observador externo), la velocidad seguiría siendo sublumínica. La tripulación observará un "desplazamiento hacia el azul" de la luz potencialmente muy fuerte en su destino y un "desplazamiento hacia el rojo" en su punto de partida.

  6. ¿Puedes ir más rápido que 12? ¿Más rápido que 365? Sí, no hay límite teórico. El límite práctico es otro tema, y ​​dependerá del tipo de motor que se utilice.

En el punto 3, leí los libros Revelation Space de Alastair Reynolds recientemente y sus naves 'lighthugger' usan un grueso escudo ablativo de hielo en sus 'conos de nariz'.

Dado algo de handwavium para la fuente de energía para el impulso de aceleración constante y la protección contra colisiones con partículas, funciona. Sin embargo, tenga en cuenta las consecuencias: los observadores en el planeta inicial todavía verían la nave viajando marginalmente por debajo de c. Para un viaje de ida y vuelta de 1.000 años luz, tal vez solo hayan pasado 10 años para la tripulación, pero aún han pasado 1.000 años en el planeta de partida, por lo que para cuando regresaran, todos los que conocían estarían muertos hace mucho, mucho tiempo.

¿Podría una nave a la velocidad de la luz dilatar el tiempo lo suficiente como para explorar otras estrellas sin romper la barrera de la velocidad de la luz?
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