Ramificaciones reales de la aceleración del tiempo

Como referencia, el escenario es fantasía urbana, con un poco de ciencia pura. Un personaje puede manipular el tiempo; en este entorno, eso significa que puede acelerar su propio movimiento a través del tiempo.

Una de las cosas de las que es capaz es golpear. Ahora, supongamos que lanza un puñetazo que debería tardar 1 segundo, pero acelera el puñetazo a un cuarto de segundo. La pregunta es si la fuerza se multiplica por cuatro, o (y así es como creo que funciona) dado que él está afectando el tiempo directamente (y no solo moviéndose más rápido), la fuerza se multiplica por 16, porque F = M*A, y A es realmente solo m/(s^2)?

(Nota al margen: un humano golpea con 1000 Newtons, por lo que la diferencia aquí es entre 4000 (golpe de boxeador) o 16,000 (romperse el puño).)

Vea esta pregunta (que podría ser un duplicado) y esta respuesta y esta respuesta .
Siento que esta pregunta podría ser demasiado amplia tal como está escrita. La Aceleración del tiempo puede funcionar de muchas maneras diferentes según el capricho del Worldbuilder, por lo que podría ser 1000 Newton O 4000 Newton, o muchos otros valores dependiendo de cómo funcione la manipulación del tiempo. Por ejemplo, ¿le permite violar las leyes de la termodinámica? Si no, incluso si el tiempo se ralentiza, todavía se necesita la misma cantidad de fuerza para mover el puño, por lo que si quieres moverlo cuatro veces más rápido, tu protagonista tiene que poner cuatro veces más poder para hacerlo.

Respuestas (5)

Dado que está afirmando que este es un entorno de ciencia dura (no una pregunta de ciencia dura), analicemos esto un poco para explicar la interacción entre la fuerza y ​​el tiempo.

Su premisa
F=ma, por lo tanto, el tiempo es una consideración en la cantidad de fuerza. Si una persona puede lanzar un puñetazo a una velocidad normal PERO su marco de referencia temporal localizado es más bajo que su entorno, para un observador externo el puñetazo es más rápido y, por lo tanto, ofrece más fuerza.

Mi premisa
Esta es solo una forma exótica de golpear más rápido, entregando más fuerza.

Una pregunta interesante que recibo cuando explico la relatividad a otros es por qué el astronauta que viaja a una velocidad cercana a la de la luz envejece mucho más lentamente que su gemelo en la Tierra: si la relatividad se basa en el observador, entonces la velocidad de ambos hombres es cerca de la velocidad de la luz entre sí, ¿verdad?

¿Bien?

Bueno, el problema con este pensamiento es que la relatividad no se trata de velocidad relativa , se trata de energía relativa . El astronauta tiene una energía cinética mucho más alta que la tierra, lo que significa que su envejecimiento es más lento.

La cosa es que es lo mismo con el puño de tu persona. La capacidad de su persona para ralentizar el tiempo es realmente una forma elegante de decir que él o ella puede acelerar su propio metabolismo hasta el punto en que se mueve más rápido. Ya sea que disminuyas el tiempo o aceleres tus movimientos, aún estás introduciendo la misma cantidad de energía adicional. Es decir, tu héroe tendrá que aumentar su metabolismo para gastar la misma cantidad de energía extra de cualquier manera.

Si tenemos en cuenta la relatividad, acelerar los movimientos y ralentizar fuera del tiempo son básicamente lo mismo. De hecho, moverse más rápido introduce más energía, lo que, según el ejemplo del astronauta, literalmente ralentiza el tiempo. Esto se debe a que el espacio y el tiempo son básicamente lo mismo expresado de diferentes maneras, de ahí nuestro concepto de 4 dimensiones del espacio-tiempo.

En resumen, si quieres que sea ciencia pura, entonces ser capaz de acelerar el tiempo es una distracción confusa para la mayoría de las personas: tu héroe simplemente puede acelerar sus propios movimientos, lo que equivale a lo mismo. De cualquier manera, tu héroe debe poder gastar grandes cantidades de energía en poco tiempo, lo que también significa que tendrá mucha hambre después de hacer esto por un tiempo.

Entonces, para aclarar su posición, ¿está diciendo que funcionalmente no hay diferencia entre moverse más rápido y usar magia para ajustar el estado de tiempo del usuario para que se mueva exactamente a la misma velocidad para él y se mueva 4 veces más rápido desde la perspectiva de su oponente? Porque, fundamentalmente, la fuerza en Newtons se mide en kilogramos*metros/segundos^2, por lo que parece que un ajuste a segundos debería ser exponencial, a diferencia de un movimiento más rápido, que (como metro/segundo) es solo lineal.
@ Halfthawed, tienes razón en que de los dos, el tiempo es la palanca más grande. Pero, por lo tanto, también se necesitaría una mayor cantidad de energía para tirar. El tiempo de ajuste, si da un aumento del cuadrado del ajuste, también requerirá el cuadrado del aumento de energía que daría el ajuste de la velocidad. Cualquiera que sea la forma en que lo haga, la cantidad de energía que está agregando debería (en teoría) dar como resultado el mismo aumento neto en la fuerza. La elección es realmente entre agregar mucha velocidad o hacer un pequeño ajuste en el tiempo.
"Bueno, el problema con este pensamiento es que la relatividad no se trata de velocidad relativa, se trata de energía relativa". Esto no es cierto, al menos dentro de los límites de la relatividad especial. Si tanto la persona en la Tierra como la persona en la nave espacial continúan alejándose rápidamente, cada uno verá que el otro se mueve más lento que ellos. La razón por la que el gemelo de la nave espacial envejece menos cuando lo traes de regreso a la Tierra es porque la simetría del problema se rompe porque la nave espacial acelera y no está en un marco de inercia.
... Si de alguna manera pudiera atar suficientes cohetes en la Tierra para que la Tierra acelerara alejándose del gemelo en el cohete y luego regresara mientras el cohete permanecía en un marco inercial, encontraría que, en cambio, el gemelo en la Tierra habría envejecido. menos. La presencia/flujo de energía y masa afecta el paso del tiempo en la relatividad general, pero esa es otra historia mucho más complicada que no está relacionada con la paradoja de los gemelos.
@elduderino pero si estás acelerando, ¿no estás simplemente agregando más energía? Amarrar cohetes a la tierra para acelerarlo da más energía, no el cohete que ahora está parado, o al menos no se le agrega energía a través de la aceleración. Entiendo lo que estás diciendo sobre un marco de inercia, pero pensé que es el cambio de inercia que fundamentalmente agrega o reduce la energía que afecta el marco de referencia temporal. ¿Esto esta mal?
@TimBII Supongo que estoy un poco confundido acerca de qué está diciendo exactamente cuando dice que la relatividad depende de la energía y que esto puede usarse para explicar la paradoja de los gemelos. Desafortunadamente, esto probablemente sea demasiado para discutir en los comentarios, aunque estoy feliz de hacerlo en el chat. Sin embargo, diré que no puedes usar un argumento de energía cinética para la paradoja de los gemelos: tanto la nave como la tierra ven que la energía cinética del otro aumenta independientemente de quién esté acelerando. La respuesta insatisfactoria es que la paradoja de los gemelos simplemente se sale de las matemáticas que gobiernan la estructura del espacio-tiempo.

Sin violar la conservación de la energía, la salida debe ser de 1000 Newtons. Dado que la distancia y la fuerza no cambian... esto significa que la dilatación del tiempo tendrá que afectar la masa del velocista. Entonces, si su tiempo se mueve a una velocidad más alta, entonces su masa relativa se vuelve más pequeña y la aceleración aumenta manteniendo la misma fuerza.

Lógicamente, parecería que la masa también tendría que permanecer igual ya que no estás ganando ni perdiendo materia, pero la masa es una cantidad que depende únicamente de la inercia de un objeto; entonces, una mejor manera de decirlo es que a medida que aceleras el tiempo, tu inercia disminuye.

Sin embargo, hay una ventaja aquí para realizar un golpe veloz. Si bien solo obtiene 1000 Newtons, se aplicarán durante un período de tiempo más corto. Entonces, en lugar de experimentar una fuerza de 1000 Newtons repartidos en el transcurso de 1 segundo, podría tomarlo todo en 0,25 segundos. Por lo tanto, su oponente no volará hacia atrás más que con un golpe normal, pero es más probable que cree una fuerza con el tiempo que sea lo suficientemente alta como para superar las fuerzas materiales y causar lesiones.

Ahora, si asume que su masa se mantiene constante y, de hecho, puede violar la conservación de la masa y la energía acelerando o ralentizando el tiempo, entonces la fuerza será una relación de 1 a 1, no una ganancia exponencial. En (F = M*A) acelerando el tiempo x4 acelera la aceleración en x4, por lo que su resultado se vería como (4F = M*4A), pero también dividirá su fuerza en 1/4 del tiempo para golpear su oponente hacia atrás con 4x veces la fuerza, pero causa el daño estructural de algo con 16x la fuerza.

Supongo que se está rompiendo la ley de conservación de la energía. La forma en que configuras la situación mantendría todo funcionando dentro de las leyes normales de la física de una manera bastante inteligente. Desafortunadamente, no tengo ningún deseo de hacer eso, ya que simplemente crea un personaje que usa magia para lograr lo que puedes hacer al límite de la capacidad humana.
No necesariamente, con suficiente dilatación de tiempo todavía podría esquivar balas y romper acero con sus propias manos, simplemente no enviaría un tanque volando en el proceso.

El tiempo que se tarda en lanzar el puñetazo no influye en el resultado.

Si modelamos el golpe con un objeto de masa M lanzado a una velocidad V contra un objetivo, la fuerza de impacto de ese objeto estará dada por la relación F ⋅ d t = METRO ⋅ d V .

Tenga en cuenta que d t es el tiempo que tarda el objeto en dejar de interactuar con el objetivo. No se ve por ningún lado el tiempo que tomó acelerar el objeto a V.

Si tu personaje puede reducir por un factor C el tiempo anterior, entonces la fuerza de impacto se multiplicará por el mismo factor: es decir, reducir por 2 el tiempo de impacto duplica la fuerza de impacto.

Si está reduciendo el tiempo, también tiene que aumentar el poder que está poniendo en mover su brazo, o está violando la Tercera Ley de Newton y creando energía de la nada.
@MorrisTheCat en el marco de referencia del lanzador de golpes, está poniendo tanto en el golpe como lo haría sin el cambio de tiempo. Estás hablando del marco de referencia del receptor. Ahora que lo pienso, puede que no haya ninguna diferencia en la fuerza del golpe. 1.000 julios de entrada, 1.000 julios de salida. Conservación de momento. Solo debería haber una diferencia si la aceleración está realmente en el marco de referencia del receptor.
@JBH Exactamente, depende de cómo funcione la dilatación del tiempo. Sí, la relatividad es un problema, pero acelerar el tiempo no te permite crear energía gratis de la nada. El brazo del lanzador de puñetazos todavía tiene la misma cantidad de inercia ya sea que se acelere el tiempo o no. Piensa en usar esto en un cohete. Todavía tienes X masa frente a Y empuje, por lo que el cohete se mueve la misma distancia con la misma cantidad de combustible en cualquier dirección. Puede llegar a la órbita en menos tiempo relativo (desde un observador externo), pero aún usa la misma cantidad de combustible (por ejemplo, energía).
@MorrisTheCat, ese es mi punto.
@ L.Dutch Corrígeme si me equivoco, pero en la ecuación que diste, la velocidad también se cuadruplicaría. Si asumimos que el punzón viaja 1 metro, ahora viaja a una velocidad de 1 m/0,25 s en lugar de 1 m/1 s.
@MorrisTheCat ¿Quizás la energía adicional proviene de cualquier campo de energía que cause la dilatación del tiempo? Golpea con 16000 Newtons, y 1000 vienen de su brazo y 15000 vienen del campo de tiempo.

Inspirado por el comentario de @Morris_The_Cat a L.Dutch, siento que eres el único que puede responder a la siguiente pregunta:

Si tu héroe tomara un automóvil y usara su poder en él mientras viaja, ¿qué pasaría?

  • ¿Sería el viaje perfectamente normal, el héroe sin experimentar nada inusual, el automóvil consumiendo la cantidad normal de carburante para el viaje pero, al final, llegaría a su destino antes de lo que hubiera sido posible?

  • ¿O el automóvil quemaría su carburante más rápido de lo que debería ser, el automóvil temblaría por la fricción del aire?

Si yo fuera usted, elegiría la primera solución, es la más mágica pero le permite ignorar muchos efectos secundarios e inconsistencias. Así que tu héroe va a dar golpes normales, la gente simplemente no podrá evitarlos.

De lo contrario, en cada giro tendrías que pensar en la fricción del aire, la aceleración de la masa... muchas molestias. Solo imagina a tu héroe congelando completamente el tiempo, su latido solo lo haría vibrar más rápido que la velocidad de la luz (relativamente) y explotaría en el acto por la fricción con el aire. No sería un superpoder muy bueno...

El automóvil llegaría allí más rápido, pero experimentaría más fricción con el aire. Sin la fricción del aire, el automóvil gastaría exactamente la misma cantidad de energía. Esto se debe a que para moverse el automóvil necesita cierta cantidad de energía, proporcionada por los motores. Desde la perspectiva del automóvil, nada cambia, aparte de que el mundo se mueve aparentemente más lento. Los motores absorben combustible y se queman al doble de velocidad, lo que significa que se proporciona el doble de newtons por segundo para el empuje. Esto acelerará el automóvil a lo que el automóvil experimenta como 100 km/h pero con el doble de viento en contra.
esencialmente, si el automóvil conducía con cero viento en el área contra otro automóvil, entonces el automóvil acelerado conduciría como si tuviera un viento en contra tan alto como su velocidad. Entonces, a 100 km/h, parecería que el automóvil conducía con vientos de 100 km/h en comparación con el automóvil sin acelerar.
@Demigan "eres el único que puede responder a esta pregunta" significaba "qué versión prefieres" y está dirigida al OP. Al cambiar el marco de su pregunta, puede ayudarlo a comprender/elegir cuáles serán los efectos del golpe.
Mi respuesta aborda este problema perfectamente. Dado que el OP quiere que la dilatación del tiempo viole la física newtoniana, el automóvil se mueve más rápido sin diferencia en la inercia. Entonces, la resistencia de cada m ^ 3 sería la misma que sin dilatación. Dado que la resistencia total entre el punto A y el punto B es la misma, entonces puedes concluir que el auto sentiría la misma resistencia como si estuviera conduciendo más rápido. Si la dilatación del tiempo no viola la física newtoniana, entonces la disminución de la inercia haría que la resistencia del aire fuera más difícil de superar, a medida que aumenta la velocidad, el aire comenzaría a sentirse como si se moviera a través del agua.
Dado que todo dentro del automóvil está en la misma burbuja de tiempo, solo las fuerzas externas causarán problemas. Por lo tanto, el motor no tendrá que preocuparse por funcionar de manera diferente, pero si no reduce la inercia, las vibraciones de las carreteras se sentirán igual que si condujera más rápido, experimentaría 25 km/h pero su automóvil interactúa con la carretera como si se mueve a 100kph. Si reduce la inercia, entonces su automóvil no está empujando hacia atrás con tanta fuerza, lo que significa que su automóvil solo soportará la velocidad que está experimentando, solo necesita ejercer suficiente energía para superar la resistencia adicional del aire.

La respuesta actualmente aceptada es incorrecta, y lo que dijeron @nosajimiki y @L.Dutch es la respuesta correcta.

La persona golpea con 1000 newtons. No importa si lo ralentizamos o lo aceleramos, la persona ejercerá la misma cantidad de fuerza y ​​sentirá la misma cantidad de fatiga después. No hay energía extra mágica simplemente porque golpeas más rápido porque no hay una masa relativista conectada al objeto.

Imagina esto: estás en un automóvil de 1 tonelada que va a 100 km/h. Tienes una cantidad determinada de fuerza basada en estos parámetros. Si pisa los frenos y se detiene en 10 segundos, siente una cierta cantidad de fuerza de desaceleración. Si pisa los frenos y se detiene en 5 segundos, siente más fuerza de desaceleración. Si frenas chocando contra una pared sólida, experimentas la mayor fuerza de desaceleración y tanto el coche como tú sufrirán daños por ello... ¡a pesar de que en cada situación tuviste la misma energía de arranque! La clave aquí no son los Newtons, sino los Newtons por segundo experimentados.

La persona que experimenta el puñetazo, por lo tanto, no experimentará un puñetazo con F=m*(tiempo de aceleración V^2), pero solo experimentará F=m V^2 cantidad de fuerza, pero tendrá la mitad de tiempo para detener el golpe. explotar.

En efecto, cualquier puñetazo se experimentará con F (puñetazo normal)*aceleración de tiempo. Te mueves el doble de rápido, el oponente experimenta el doble de fuerza. Te mueves 4 veces más rápido que él experimenta 4 veces la fuerza, etc.

Según la respuesta de @L.Dutch, se está perdiendo un factor clave. El golpe en sí solo tendrá 4 veces la fuerza, es cierto, pero el impacto ocurrirá en 4 veces menos la cantidad de tiempo, lo que también actúa como un multiplicador de fuerza. ¿Tiene sentido?
El golpe no tendrá 4X la fuerza. La persona puede estar acelerada, pero en su marco de referencia solo pone 1000N en el golpe. Sus músculos generan y proporcionan la misma energía independientemente de que esté acelerado o no. Si la víctima experimentó una fuerza de 4000N, habría 3000N de fuerza que los músculos de la persona no crearon y se agregaron mágicamente. Entonces, la única diferencia puede ser que el tiempo en el que se ralentiza el golpe es diferente. Duplica su tiempo, reduce a la mitad el tiempo que tiene su víctima para detener el golpe y duplica la fuerza de impacto que experimenta.
Por el bien de esta discusión, suponga que el sistema mágico ignora la ley de conservación de la energía. El sistema mágico no funciona como las partículas Pym (variante cómica), donde el usuario se intercambia en una dimensión diferente que es más pequeña o más grande que la nuestra. El usuario se está acelerando legítimamente, solo con el uso de magia para afectar el tiempo, en lugar de aumentar su propio metabolismo / fuerza física para hacerlo.
Es exactamente por eso que la fuerza permanece en 1000N. Si se usara el metabolismo u otra energía, podría ser posible, pero la persona simplemente está usando 1000N de fuerza. Pongámoslo desde la otra perspectiva: la víctima se mueve el doble de lento (o lo que sea que uses como aceleración) en comparación con la persona, incluida la inercia. Así que mientras tienes el doble de velocidad para afectar al mundo, el mundo también necesita más de esa velocidad para verse afectado. Esto significa que solo hay menos tiempo para absorber el golpe, en lugar de más energía.
Ramificaciones reales de la aceleración del tiempo
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