¿Son posibles los portales?

Había un documento sobre esto cuando salió Portal, aunque parece que no puedo encontrarlo ahora.

La respuesta final fue Sí, los portales son físicamente posibles, pero la imagen probablemente no lo sea. El peor gesto de mano tiene que hacerse en el proceso de hacer el portal. Definir por qué dos secciones del espacio-tiempo se unirían de esta manera es un trabajo para constructores de mundos como nosotros, no para científicos.

La comunicación instantánea no es problema, porque podríamos curvar el espacio-tiempo para hacer el enlace. Efectivamente, esto disminuiría la distancia de "línea recta" entre un emisor y un receptor para mantener las reglas de velocidad de la luz en su lugar. Habría algunos efectos molestos de la Relatividad General durante el proceso de colocación de los portales para tratar, pero no creo que viole nada. Solo sería una molestia.

La conservación de la energía requiere un poco más de emoción. Después de todo, la habilidad de Portal para romper las leyes de la física de esta manera era legendaria. La mayor parte de la energía se conserva sin esfuerzo. El impulso de entrada es igual al impulso de salida, y eso explica una gran parte de los posibles problemas de conservación. Sin embargo, siempre hay gravedad.

Estos portales tendrían que interactuar con campos gravitatorios para evitar violar la conservación de la energía . Cualquiera que sea el mecanismo subyacente de la gravedad, tendría que doblar la dirección de la gravedad alrededor del portal. De hecho, tendría que doblar la dirección de la gravedad en todas partes para garantizar que la energía potencial gravitatoria aún pueda modelarse como un campo de gradiente libre de divergencia. Con suerte, la mecánica estaría localizada, por lo que tendría cada vez menos efecto a medida que te alejas de los portales, de lo contrario, las personas en el otro lado del mundo se darían cuenta cuando los dejas caer. Dicho esto, cuanto más "malvado" seas en la ubicación de tu portal, más tendrán que ser las leyes de la física "creativas" para mantener las leyes intactas.

La imagen de cómo funcionan los portales probablemente no se aplicaría. Debido a que simplemente saltaste de una repisa y fuiste llevado por la energía gravitatoria al portal, a través de él, y fuera de la repisa lejana, la repisa lejana tendría que tener un potencial gravitatorio más bajo, aunque el instinto nos dirige a suponer que, debido a su "superior", tiene una energía potencial más alta. Estamos acostumbrados a trabajar en campos donde la gravedad siempre apunta hacia abajo. Esperaría que la mayoría de las implementaciones de campo de portal "razonables" no tuvieran este comportamiento (por una razón que mencionaré al final), por lo que es poco probable, pero no imposible, que la imagen funcione.

ahora las partes dificiles

Los bordes de los portales serán complicados. Como dijo Peter Masiar, nos gusta que el espacio-tiempo sea continuo. Estos bordes afilados terminarán siendo poderosos torrentes de furia cuántica... no infinitamente delgados, pero tendrías que dedicar mucho trabajo a estabilizarlos porque... bueno... cortaste un agujero en el universo a través del cual se arrastró. mismo, y luego lo pegó todo junto. ¿Qué crees que pasaría? Afortunadamente, los gráficos del portal muestran claramente esta región caótica y peligrosa alrededor de los bordes. Por su seguridad y la seguridad de los demás, no lama los bordes del portal .

El tema final sería el más desagradable: la energía de crear un portal. Cuando arrastras el espacio-tiempo, la conservación de la energía TODAVÍA está en efecto. Si cambia la dirección del campo de gravedad, deberá recalcular efectivamente la energía potencial de cada objeto en el universo. Si "elevas" el universo, tienes que poner energía en él mientras haces el portal para compensar esta energía potencial. Si "bajas" el universo, emitirá energía que deberá recuperarse o perderse como radiación gamma. ¿No tienes ningún tumor? Bueno, a menos que esté usando ropa interior con forro de plomo, ¡también nos hemos encargado de eso!

Entonces, en el ejemplo de la imagen, si haces lo siguiente:

• Estado de reposo A
  • Coloca los portales
  • ¡SALTO!
  • Desmontar los portales
• Estado de reposo B

Entonces DEBES haber puesto m g h de energía en el portal para elevarte del estado de reposo A al estado de reposo B . Parece que eso es aproximadamente 2 m más alto que antes. El arma del portal tiene que hacer el trabajo... no obtienes la energía gratis.

También vale la pena señalar que el arma no "sabe" cómo planeas usar los portales, por lo que probablemente no sea tan eficiente. Probablemente tendrá que deformar mucha gravedad y "mover muchos objetos". Es probable que se requiera la energía equivalente a una central nuclear para generar un campo de gravedad constante, y luego liberar la energía equivalente a una bomba nuclear cuando la vuelvas a colapsar a la normalidad (la diferencia entre el trabajo y el "fuerte estallido" es exactamente 1 Masa de Chel * 9,8 m/s^2 * 2 m. Traté de pesarla, pero la báscula no podía mostrar suficientes dígitos ).

Así que seguro, puedes doblar las leyes de la física para hacer que el portal funcione. Simplemente no puedes romperlos.

El principal problema de los portales es que, si bien mantienen la energía cinética (su velocidad de entrada), no mantienen la energía potencial. Es por eso que puedes poner un portal en el techo, otro en el suelo y caer a través de él cada vez más rápido.

Eso rompe fundamentalmente la ley de conservación de la energía. La única forma en que es posible es si el generador del portal te agrega energía para compensar la diferencia.

Se ha asumido que los portales funcionan como agujeros de gusano, cambiando la topología del espacio-tiempo. Pero, ¿y si no es así como funciona? Podrían ser puertos de teletransportación en su lugar. Recuerdo una serie de libros donde la tecnología de "fax" tenía nanomáquinas que desensamblaban y analizaban lo que se le metía (el plano de la nanotecnología parece ser un portal) y otra podía reproducirlo. Eso podría implementar un portal en principio sin torcer la física en absoluto, reduciéndolo a cosas normales: ancho de banda de comunicación y entrada de energía. Entrar y salir a una velocidad sustancial sería un desafío para la ingeniería, pero en principio no requiere nueva física. El extremo receptor aplica velocidad a los átomos que está organizando en la superficie.

Ellos... oh wow, violan tantas reglas, pero en realidad es una violación tan grande que tengo problemas incluso para saber por dónde empezar a articular todas las reglas que violan jajaja.

por lo que violan la termodinámica, dijo un tim, creando efectivamente energía libre. si tienes una manera de hacerlo, puedes romper prácticamente todos los aspectos del universo, la termodinámica es la fuerza impulsora de todo.

además violan las leyes de la inercia. También permiten la comunicación instantánea a través de distancias indefinidas, lo que viola la relatividad y las limitaciones de la velocidad de la luz.

El arma del portal tiene un agujero negro en miniatura en su interior. Si Aperture Science ha encontrado una forma de contener bien la gravedad, tiene sentido suponer que la pistola del portal puede "cosechar" energía de la propia fuerza gravitacional. Entonces, la energía requerida para mantener abiertos los portales proviene del agujero negro contenido en el proyector.

Los portales que siguen esas reglas violan las leyes de la física de varias maneras.

En primer lugar, la energía y el impulso no solo se conservan globalmente, sino localmente. Obedecen a ecuaciones de continuidad, que te dicen que para llevarlos de un lugar a otro, tienen que viajar a través del espacio intermedio. Hay mucha mecánica cuántica que suena como si rompiera esa regla, pero no es así.

En segundo lugar, los portales no conservan el impulso en absoluto. (Sí, GLaDOS se equivocó en eso). El impulso es un vector. No es solo una cantidad de cosas; sus componentes x, y y z se conservan por separado. Cambiar su dirección lo desconserva.

Tercero, cualquier requisito de que algo sea estacionario viola la relatividad galileana. Le da a un marco de referencia un estatus especial. Los portales que describe conservan (específicamente) energía cinética en el marco de referencia donde están estacionarios, pero no en otros. Considere el caso donde los dos portales están uno al lado del otro en una pared. En el marco de referencia donde los portales están estacionarios, un objeto se mueve con velocidad constante v directamente hacia un portal. Emerge del otro portal con velocidad v en dirección opuesta. En el marco de referencia donde el objeto está inicialmente estacionario, emerge del segundo portal con una velocidad de 2v.

Cuarto, los portales violan la relatividad einsteiniana. Permiten la transmisión instantánea de información entre ubicaciones y, por lo tanto, requieren viajes en el tiempo. Dado que existe cierta confusión acerca de por qué están relacionados, déjame explicarte. Suponga que viaja instantáneamente del punto A al punto B. De acuerdo con un observador que se mueve (rápidamente) en la dirección de A a B, llega a B antes de salir de A. Dado que todos los marcos de referencia son equivalentes, puede viajar libremente. de B de vuelta a A instantáneamente en este otro marco, llegando así a A antes de que te fueras, matando a tu propio abuelo, etc.

Ahora, con la relatividad general, puede (o no) ser capaz de crear agujeros de gusano que cambien la topología del espacio-tiempo y acerquen lugares previamente distantes. Pero creo que está garantizado que nunca será útil. Quiero decir, estamos hablando de una flexión del espacio-tiempo que destruye planetas. Imagina pellizcar un globo para unir dos puntos distantes en su superficie. Y todavía estás obligado a obedecer la causalidad.

Creo que la pregunta que hacemos es totalmente incorrecta porque si piensas en la física cuántica, no serías capaz de sostener la carga de partículas dentro de ella. La única forma de mantener una fuerza de ese tipo de fuerza es tener cantidades negativas de energía en el interior, y es posible, pero la fuerza es lo suficientemente poderosa como para destruir una luna.