Estoy planeando una novela de ciencia ficción dura, por lo que no hay viajes más rápidos que la luz, pero sí presento la existencia de un medio de transporte que se acerca a la velocidad de la luz. Por ejemplo, puede viajar a la mitad de la velocidad de la luz, mis dos preguntas son:
a) ¿Tengo razón al pensar que si una nave viaja a la mitad de la velocidad de la luz llegaría a las estrellas más cercanas en el doble de tiempo que la luz viaja de ellas a nosotros? Por ejemplo, llegará a Proxima Centauri (a 4,24 años luz de distancia) en 8-9 años, Barnard Star (5,96) en 10-11 años, Wolf 375 (7,78) en 14, etc.
b) ¿Cuáles serían los efectos relativistas, si los hubiera, para la tripulación con respecto al resto del Universo y la gente en la Tierra? Debe tenerse en cuenta que en este entorno los humanos viven durante cientos de años debido al avance de la tecnología médica, por lo que los viajes espaciales de décadas no son un problema, sin embargo, la diferencia de envejecimiento entre las personas que quedan en la Tierra y los viajeros espaciales es un punto de la trama. .
Lo importante a tener en cuenta aquí es que decir "lleva de 8 a 9 años" no tiene sentido sin especificar a quién se aplica. Cuando los efectos relativistas comienzan a aplicarse, no es lo mismo en todos los marcos de referencia.
Tomemos el ejemplo de Proxima Centauri.
A la mitad de la velocidad de la luz, la nave espacial llega a Próxima Centauri en 8,5 años, y si gira inmediatamente y regresa, regresará a casa 17 años después de que la misión comenzó, tal como se observa desde la Tierra. Pero la luz de Proxima se retrasa, por lo que solo veremos el cambio en el año 12.75.
La tripulación a bordo, por otro lado, habrá experimentado la dilatación del tiempo . El tiempo pasa más lento para ellos, por lo que tenemos que dividir el tiempo de ida y vuelta de 17 años por el factor de Lorentz:
Para , el factor de Lorentz , reduciendo 17 años a 14,7 para la tripulación.
Para velocidades más altas, el factor de Lorentz crece en consecuencia. Por ejemplo, alrededor del 99% de , la relación de tiempo es de aproximadamente 7.
Así que en esencia:
a) Sí, puede suponer que el tiempo de viaje, visto desde el objetivo o destino, es la distancia en años luz dividida por su velocidad medida en fracciones de . Pero aún debe tener en cuenta que las "noticias" (ondas de luz / radio) de llegada aún necesitarán un tiempo adicional para volver.
b) La tripulación permanecerá más joven/experimentará menos tiempo que el resto del universo. Este efecto se vuelve más fuerte cuanto más rápido vas, pero no es realmente perceptible antes de alcanzar al menos una cuarta parte de la velocidad de la luz.
La respuesta de Hohmannfan es precisa, pero también tenga en cuenta:
a) Que el cálculo requiera una aceleración instantánea de 0,5c para su aplicación. Y ya que hablamos de 'ciencia ficción dura', tal cosa es bastante... vergonzoso al menos. Tienes que usar una fórmula/calculadora diferente para calcular el tiempo necesario en función de alguna aceleración, a menos que decidas que tu nave espacial acelera (¡y desacelera!) a 0.5c en un tiempo no considerable. 0.5c es aproximadamente 150 millones de metros por segundo (!), por lo que es muy probable que los propulsores hipotéticos que son capaces de obtener esa velocidad a partir de 0 m / seg en, digamos, 1 día o incluso 1 mes, también lo lleven a incluso velocidades más altas. Si, por otro lado, asumes, por ejemplo, 1 año acelerando y 1 decelerando, algo también 'demasiado' pero definitivamente más 'realista',
b) Cuando se trata del tiempo relativista, los cálculos son fáciles, pero lo que eso significa exactamente para 2 marcos de referencia diferentes es extremadamente difícil de comprender para la mente promedio, si ambos marcos tienen humanos. Vea la escala más grande: un protón tarda 100,000 años en cruzar la galaxia para que lo observemos (desde el marco de referencia de la tierra), pero solo toma 296 segundos para el protón en sí (propio marco de referencia). https://users.physics.ox.ac.uk/~rtaylor/teaching/lectur345%20text.pdf Entonces, para un viaje de ida y vuelta, han pasado 17*2=34 años para el observador de la Tierra y 14,7*2=29,4 para el viajero. 4,6 años de diferencia o 'sensación de diferencia'. Esto no significa necesariamente que los viajeros sean 4,6 años más jóvenes biológicamente.
Información adicional: muchos comentarios, así que aclaro algunas cosas para ayudar al escritor: primero, para aclarar nuevamente mi posición, agrego 2 cosas: se debe considerar el tiempo de aceleración y desaceleración, lo hace más cercano a la ficción dura. La dilatación del tiempo no está probada experimentalmente. eso afecta el envejecimiento de los humanos, y eso significa que es una pequeña ventana para el escritor que realmente ayuda.
Ahora, sobre la dilatación del tiempo y cuánto tiempo ha transcurrido para diferentes marcos de referencia: el marco de referencia estático basado en la tierra necesita más tiempo para obtener información sobre lo que ha sucedido. Imagínelo como un retraso o latencia de la red. La nave estelar obtendrá el tiempo X para llegar a su destino sin importar qué. Esta vez, X es X para la nave espacial, para todos en la nave estelar y para un observador que viaja junto a la nave estelar y tiene una hermosa vista externa durante todo el camino. Para un observador en la tierra, dado que la nave espacial se aleja constantemente, la INFORMACIÓN, la luz que la nave envía de vuelta, llevará cada vez más tiempo para llegar a la tierra. Esto significa que lo que ves desde la Tierra en un momento dado es la posición anterior de la nave. El barco está realmente mucho más lejos de lo que ves, de nuevo en cualquier momento. Por eso se necesita 'más tiempo' para la tierra, la nave eventualmente llegará a su destino en el momento X, pero el observador de la Tierra en el momento X verá que la nave sigue en movimiento y llegará a su destino en X+Y, donde Y es el tiempo que tarda la luz que muestra la nave en órbita en regresar a la Tierra. Cambiar la escala puede ayudar: Cambiar la velocidad: si la nave excede la velocidad de la luz, simplemente desaparecerá de la vista desde la tierra, porque en un momento dado, la luz que la nave emite hacia la tierra se aleja de la tierra, tan simple como eso. Cambiando la distancia del viaje: La nave va a otra galaxia. Las distancias son imposibles de comprender, pero si la nave va con 05.c todo el camino, la diferencia de tiempo entre la llegada de la nave y cuando la Tierra ve esa llegada será el tiempo real de viaje más el tiempo que la luz necesita para llegar a nosotros desde esa galaxia. . Eso es, el barco llegará en algún momento X y lo sabemos X+algunos millones de años después, p. 12 para aquellos que hemos observado en galaxias dentro de los 3,8 megaparsecs. Y un último ejemplo: cuando la nave llega a su destino, ingresa a un fantástico agujero de gusano e INSTANTÁNEAMENTE se coloca en la órbita terrestre, obsérvese felizmente viajando hacia su destino y ¡ingrese al agujero de gusano!
ikrasa