¿Podría una serie de naves espaciales, todas acercándose a la velocidad de la luz, impulsarse entre sí más rápido que la velocidad de la luz?

Esta pregunta asume una cantidad de (digamos 10) pequeñas naves espaciales de vela ligera conectadas en serie que han sido propulsadas desde la tierra por un láser y actualmente se están acercando a la velocidad de la luz.

Cada nave en sí tiene un láser que se utiliza para impulsar la nave que tiene delante.

Teniendo en cuenta la velocidad de la nave, a pesar de su pequeño tamaño, su impulso sería suficiente para que la fuerza reactiva de los fotones cuando disparen sus láseres no afecte considerablemente su velocidad (corríjame si me equivoco).

Supongamos que la nave, comenzando por la más trasera, enciende sus láseres en serie para impulsar a la que está delante:

  • ¿Podría acelerarse la nave líder a una velocidad superior a la de la luz?
  • ¿Existen escenarios hipotéticos en los que esto sería "técnicamente" posible (se conserva la velocidad de la luz, pero el objeto aún podría llegar a un destino arbitrario más rápido que la luz desde el mismo punto de partida)?
Nada puede viajar más rápido que la velocidad de la luz, sin importar el artilugio que sueñes.
@Gert Entiendo que bajo cualquier circunstancia, actualmente sabemos que es imposible, agregué a mi pregunta porque tengo más curiosidad sobre circunstancias hipotéticas como marcos de referencia.
Hipotéticamente podrías viajar a ∞ velocidad, pero ¿de qué sirve tal especulación?
@Gert Quise decir hipotéticamente dentro del ámbito de la física, incluso si es extremadamente especulativo. Tengo un buen conocimiento de la física general pero estoy muy interesado en soluciones de "ciencia ficción" como EM Drive, etc. Las constantes son constantes hasta que no lo son; "¿Preguntar qué bien hace la especulación?" es como preguntar "¿por qué no aceptar todo tal como es?" Todavía no ha habido evidencia contra la relatividad general, pero tenemos ∞ años para encontrar alguna, y eso es mucho tiempo.
Es ciencia ficción mi amigo, nada más. Buena suerte de todos modos.

Respuestas (2)

La respuesta a "¿puede X ser acelerado más rápido que la velocidad de la luz?" siempre es no.

No importa en qué marco de referencia se encuentre, los fotones que salen disparados de cada nave espacial viajan exactamente a la misma velocidad, independientemente de qué tan rápido se mueva la nave. Esa velocidad es c y es constante en todos los marcos de referencia. Poner un láser en una nave espacial que se mueve a altas velocidades no es diferente en absoluto de poner un láser en una nave espacial estacionaria: ambos láseres dispararán fotones con una velocidad c . Los fotones siempre viajan a la velocidad c , no se mueven con la velocidad c + la velocidad de la nave espacial. Nada puede viajar más rápido que c .

La intuición de la mecánica clásica no se sostiene aquí. Si lanzas una pelota desde un tren en movimiento, la pelota se mueve a la velocidad de tu lanzamiento más la velocidad del tren. Si enciende una linterna en un tren en movimiento, los fotones se mueven en c , independientemente de la velocidad del tren.

Entonces, ¿los láseres siempre tendrían un efecto neto cero en cualquier nave frente a él?
@SentientFlesh Puede acelerar una nave con un láser, pero la nave espacial en cadena de velocidad creciente no logra nada en absoluto. Los fotones del láser terrestre estacionario viajan exactamente a la misma velocidad que los fotones de un láser montado en una nave espacial que se mueve a 0,9c. La situación no es diferente de tratar de acelerar una sola nave espacial más allá de c disparándole un láser: no puede.
Dado que el factor limitante es que los fotones siempre se mueven a c, si la nave espacial se mueve a 0.99c, ¿podría un observador ver cómo los fotones viajan hacia la nave que está frente a ella después de ser disparados? (es decir, la velocidad del láser parecería moverse más lentamente que si todos los cuerpos estuvieran en reposo)
@SentientFlesh Un observador en reposo en relación con la nave espacial vería que los fotones se alejan de la nave con una velocidad relativa de 0,01 c (ya que los fotones se mueven en c y la nave se mueve en 0,99 c ). Pero alguien a bordo de la nave vería esos fotones alejarse a c , no a 0,01 c . No importa a qué velocidad te muevas o en qué marco de referencia te encuentres, los fotones siempre se mueven en c . Los observadores en diferentes marcos de referencia pueden observar cosas diferentes: todo es relativo.
Si lanzas una pelota desde un tren en movimiento, la pelota se mueve a la velocidad de tu lanzamiento más la velocidad del tren. No exactamente. Aquí se cumple la fórmula relativista de suma de velocidades. Pero da una respuesta que está muy cerca de la simple suma clásica de velocidades (que incluso a velocidades bajas es solo una muy buena aproximación).
De acuerdo, estaba bastante seguro de que la velocidad aparente del láser para un observador externo sería c - c(craft's reference ratio), y esto sería similar al experimento mental de la luz en un tren con el que estoy familiarizado. ¡Gracias a los dos por alimentar mi curiosidad!
@SentientFlesh Aquí hay un enlace a la fórmula de la relatividad para combinar velocidades que mencionó G. Smith: en.wikipedia.org/wiki/…
la conexión en cadena ayuda al impulso, ya que reduce el corrimiento al rojo

No. Desde el punto de vista de una nave que dispara un láser, cada fotón transfiere cada vez menos impulso a la siguiente nave a medida que se acerca a la velocidad de la luz, porque la velocidad del fotón en relación con la siguiente nave se vuelve cada vez más pequeña. Y cada fotón que ve desde la nave detrás se desplaza cada vez más hacia el rojo a medida que aumenta la velocidad relativa de las dos naves, por lo que también tiene cada vez menos impulso para transferir.

Gracias por profundizar en el impulso, pasé por alto por completo el corrimiento al rojo, que todavía me parece fascinante. Hace años, en la universidad, tuve una larga discusión con un profesor sobre una nave que transmitía una canción en bucle continuo a la tierra y cómo sonaría a medida que continuara.
¿Podría una serie de naves espaciales, todas acercándose a la velocidad de la luz, impulsarse entre sí más rápido que la velocidad de la luz?
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