Teletransportación: el problema de la colisión de la materia [cerrado]

Me sorprende que no pueda encontrar una pregunta anterior sobre esto.

Todos sabemos que ser teletransportado instantáneamente de un lugar a otro tiene un gran problema. Si tus coordenadas están mal, podrías aparecer en medio de una montaña o, en el mejor de los casos, aparecer en el lugar correcto pero intersectando el aire.

Creo que el problema del aire se resuelve con relativa facilidad.

Al transportar objetos inanimados, podrías enviarlos a una cámara de vacío evitando así problemas de colisión. Del mismo modo, se podría enviar a un humano con un traje presurizado para evitar exponerlo al vacío.

Así que aquí está el crujido.

¿Qué sucede si las coordenadas son incorrectas?

Pregunta

Un error de cálculo o una acción deliberada hace que una esfera de acero sólido de un metro de diámetro aparezca instantáneamente en una roca sólida en medio del Mont Blanc. Suponga que la teletransportación es unidireccional para que la roca permanezca donde está. (Gracias a kikirex por subir esto)

¿Qué sucede en los distintos niveles de la física?

  • Nivel subatómico - ¿Pueden las partículas subatómicas ocupar el mismo espacio al mismo tiempo? ¿Y si lo hicieran? ¿Hay una explosión nuclear? ¿Sintetizamos diferentes elementos?

  • Nivel a escala humana: ¿podrá la montaña cuya roca presumiblemente ya está bajo una gran presión contener la materia extra por compresión?

  • Nivel de escala de montaña: ¿la llegada de la esfera de acero hará que la montaña se rompa o incluso explote?


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Varias respuestas han puesto en duda la posibilidad de que el objeto llegue incluso a su destino. En mi opinión, ha habido algún desarrollo que permite que un objeto macroscópico salte cuánticamente a la nueva ubicación. Es el tema de una pregunta diferente, así que no quería mencionarlo aquí. Esta nota es solo para su información y no pretendo invalidar ninguna respuesta hasta el momento. Por ahora aceptaré los sistemas de transmisión (o imposibilidad de los mismos) de los contestadores.

Los comentarios no son para una discusión extensa; esta conversación se ha movido a chat .

Respuestas (8)

Creo que tenemos suficiente información para hacer una estimación científica bastante buena de lo que sucede, dada la premisa no científica.

El primer punto clave a recordar es que la materia es casi en su totalidad espacio vacío. La masa de materia está confinada a los núcleos atómicos que son muy, muy pequeños. En la materia sólida, los átomos están separados por unos 10 -8 metros. Núcleos de 10 -15 metros de diámetro. Esto significa que la fracción de espacio ocupada por los núcleos es aproximadamente 10 -7 (la relación de las dos dimensiones lineales) al cubo o aproximadamente 10 -21 . (Piense en un átomo como una esfera de 1 cm de materia nuclear muy densa en el centro de una esfera de nube de electrones de 100 km. A la misma escala, la roca y la esfera de metal son esencialmente esferas del tamaño de un sistema solar llenas de la telaraña Burbujas de 100 km simplemente tocándose entre sí.)

Eso significa que solo un número diminuto de núcleos en la esfera de acero del metro se teletransportará al mismo espacio que un núcleo en la roca. Habrá algo, por lo que todavía hay liberación de energía debido a reacciones nucleares, pero es pequeña, básicamente de tamaño químico. (Piense en una esfera de un metro de dinamita: no querrá estar parado junto a ella cuando explote, pero no destruirá una montaña).

El volumen de cada átomo que no es núcleo está ocupado por la nube de electrones del átomo. Las nubes de electrones son comprimibles y la energía creada al teletransportarse en las nubes de electrones de la esfera de acero. ¿Se da cuenta de que su problema requiere que la energía liberada provenga de alguna parte? - es aproximadamente la misma energía que se necesita para comprimir una esfera de acero de 1 metro y una esfera de roca de 1 metro en una sola esfera de material de 1 metro . (La resistencia de los materiales (acero, roca, tejido humano, lo que sea) se debe enteramente a las interacciones mutuas de las nubes de electrones atómicos constituyentes). Si toma dos esferas y las comprime en una esfera, necesita más o menos lo mismo. resultado energéticamente como se obtiene de la teletransportación.

Debería ser posible estimar esto, y voy a investigarlo. Es importante tener en cuenta que los niveles de energía involucrados son químicos (¡aunque extremos!) en lugar de nucleares.

Mi conjetura es que esto producirá una explosión más grande que las superposiciones nucleares accidentales, pero aún no lo suficiente como para destruir la montaña.

...Sin embargo, hasta que pueda obtener una estimación numérica sólida, creo que me aseguraría de verlo desde diez o veinte millas de distancia...

Estoy de acuerdo con la noción de esta respuesta, pero me resulta difícil entender cómo la estás expresando. Si no supiera ya sobre el "vacío", no creo que hubiera entendido esto. Sugiero reformular y tal vez agregar una imagen.
@Martjin: Buen punto. Una imagen no comienza a dar una idea precisa de cuán vacío está un átomo, pero quizás el modelo a escala que describí sí lo haga.
Probablemente valga la pena señalar que aquellos núcleos que parecen lo suficientemente juntos experimentarán una reacción de fusión inmediata. No es necesario que aparezcan uno encima del otro: los núcleos solo deben aparecer lo suficientemente cerca como para que la fuerza nuclear fuerte supere la barrera de Coulomb, como lo haría el túnel cuántico. Además, la fusión de elementos por encima del hierro es en realidad un proceso intensivo en energía, no uno que produzca energía.
@Dubukay: dado que una de las dos esferas se describió como esencialmente 100% Fe, las reacciones de fusión siempre incluirán un núcleo de Fe y otro. Por lo tanto, consumirán 100% de energía. La liberación de energía no proviene de fusiones, sino de dos núcleos que en realidad se superponen físicamente, lo que debería producir algo así como una reacción de fisión exagerada: es casi seguro que el núcleo se desarmará rápidamente.
Creo que es realmente difícil decir cuál sería el resultado final cuando se superponen estructuras moleculares completas sobre otras estructuras moleculares completas. Ciertamente habría algún tipo de reacción química, pero es difícil decir si se destruye a sí mismo o encuentra algún tipo de estructura exótica nueva.
No soy físico nuclear, pero no estoy seguro de que el resultado sea inmediatamente fisionable. La combinación de hierro y oxígeno produce selenio-72, que tiene una vida media de 8,5 días. Si unimos dos átomos de hierro, obtenemos telurio-112, que tiene una vida media de dos minutos. Y ambos están en el lado equivocado de la tabla de estabilidad para ser fisionables; en cambio, probablemente sufrirían una emisión de positrones, lo que produciría un rayo gamma de ~ 511 MeV cada vez que ocurriera.
@Dubukay: Tiene razón si la fusión fue "suave", de modo que la energía de la colisión (después de escalar la barrera de culombio) fue pequeña en comparación con la energía de enlace. Pero aquí esencialmente estamos arrojando un lío de quarks enlazados justo encima de otro. Esto es intrínsecamente inestable ya que muchos de los neutrones y protones se convierten en partículas exóticas cuando se descomponen. La estructura nuclear se rompe por completo (lo que absorbe energía) y lo que queda se emite en forma de fragmentos. Después del evento de teletransportación, no tienes un núcleo para descomponerse, aunque es posible que tengas algunos "chips" nucleares pequeños.
Si hablamos de quarks, estos son aún más fungibles. Mientras tengamos los gluones para unirlos, diría que no hay diferencia entre el telurio-112 y 2 hierro-56 apilados uno encima del otro. En ambos casos, solo hay un grupo de 164 quarks up y 172 downs.
@Dubukay De hecho, tenemos evidencia experimental respaldada por predicciones teóricas bastante precisas de que los estados de varios quarks (más de tres) son muy inestables. También lo es el llamado plasma de quarks-gluones.
Puede obtener un límite inferior en la liberación de energía al tratar la mezcla de hierro y acero como un resorte infinitamente comprimible. Suponiendo que no me haya equivocado demasiado en las matemáticas, teletransportar un metro cúbico de hierro a un metro cúbico de piedra liberará alrededor de 200 GJ de energía, o alrededor de 50 toneladas de TNT. No al nivel de las armas nucleares, pero no muy lejos de él.
@Mark: Eso suena como un enfoque razonable para hacer una buena estimación de la liberación de energía y el resultado que obtienes es plausible.

¿Hay una explosión nuclear? ¿Sintetizamos diferentes elementos?

La fisión requiere neutrones libres para interactuar con elementos pesados. Esto no sucederá porque la materia que estás teletransportando no tendrá una cantidad significativa de neutrones libres.

La fusión requiere que dos átomos interactúen con suficiente energía para superar la repulsión electrostática de los núcleos de los átomos. En este caso, su teletransportador no tiene ningún mecanismo para agregar los MeV de energía requeridos a cada átomo. Esta cantidad de energía convertiría lo que sea que estuvieras teletransportando en un plasma, de todos modos, así que es seguro decir que no existe un mecanismo para que se produzca una reacción nuclear.

Pero....

Si un núcleo atómico apareciera al azar cerca de otro núcleo atómico, sería repelido por la fuerza electrostática entre los dos núcleos cargados positivamente (el núcleo tiene solo protones positivos y neutrones neutros, por lo que todos los núcleos se repelen).

Los átomos son casi en su totalidad espacio vacío. Tomemos el ejemplo de un mol de hierro a temperatura ambiente. Este es de 56 g y ocupa 7100 mm 3 . El número de átomos en este mol es el número de Avogradro. Cada átomo ocupa un volumen de 7100 sobre el número de Avogadro. Esto da como resultado unos 12 Angstroms cúbicos.

Resolviendo para la densidad nuclear del hierro, encontramos que el radio de un átomo de hierro es de aproximadamente 5 × 10 5 Angstrom y el volumen del núcleo de un átomo de hierro es aproximadamente 1 × 10 12 Angstroms cúbicos. Si dejas caer dos piezas de hierro en el mismo espacio con magia/teletransportación, entonces hay una posibilidad en un billón de que los dos núcleos de hierro choquen.

Aún así, por cada mol de hierro (que es aproximadamente un billón de billones de átomos), todavía hay muchos núcleos atómicos que chocan, algo del orden de un billón. Esta colisión significa que se crearán núcleos unidos de forma extraña de dos átomos de hierro. Ahora, específicamente el hierro, es el núcleo más estable en términos de energía de enlace por nucleón , pero otros elementos no lo son. Los átomos más pequeños que el hierro pueden 'fusionarse' al estar tan cerca que pueden superar la repulsión electrostática, pero la forma extraña de los átomos casi lo suficientemente cerca puede causar que algunos átomos se rompan.

Entonces, en ese caso, sugeriría que para los materiales sólidos, algo del orden de un billón de átomos por mol de material experimentará estas reacciones inusuales. Lo que sucede en cada reacción depende en gran medida de cuáles son los elementos, la estabilidad relativa de sus arreglos protón-neutrón, etc. Entonces, sucederán algunos asuntos divertidos, y puede haber nuevos elementos sintetizados y algunas reacciones de tipo fusión que liberan energía.

¿Cuánta energía?

Un evento de fusión de hidrógeno libera algo así como 30 MeV. Digamos que liberamos 10 MeV de energía de enlace por colisión nuclear debido a las diversas interacciones que tengan lugar. Multiplique por un billón y convierta a julios y obtendremos del orden de 1 julio liberado por mol. ¡Eso no es mucho! A menos que comience una reacción en cadena (que probablemente no tendrá, sin neutrones libres o un plasma muy caliente), en realidad no hará tanto daño a lo que está teletransportando.

¿Qué pasa con un gas?

Ya que mencionó el gas al principio, vale la pena señalar que dado que la densidad de un gas es unas 1000 veces menor en términos molares (en comparación con un sólido), teletransportar a alguien a un gas provocará una colisión nuclear unas 1000 veces menor. quizás mil millones por mol de objeto teletransportado. Todavía hay mucho para causar una física extraña, pero se libera mucha menos energía.

Pero, mirando nuestros números de energía, ahora tenemos algo así como mJ de energía liberada por mol transportado. Suponiendo que una persona tiene 5000 moles de agua (que son alrededor de 90 kg), entonces solo se liberan unos 5 J de energía al teletransportar a una persona al aire. Dado que un ser humano genera alrededor de 0,5 W de potencia térmica, esto equivale al calor que emites en unos 10 segundos.

Ahora, no hay promesas sobre lo que esto hace en cuanto al daño del ADN, pero es casi razonable decir que podrías teletransportar a un humano al aire sin que experimente efectos inusuales, a pesar de la colisión nuclear de 5 billones que acabas de causar.

Me encanta la ciencia: 5 trillones de colisiones moleculares -> 1 Joul de energía.
En su último párrafo: 1 Joule de radiación absorbida = 1 Gray de dosis de radiación. Si asumimos que estas extrañas reacciones nucleares son similares a ser golpeado por la radiación nuclear, esto es 5 Gray que tu persona ha recibido al teletransportarse al aire. 5 Gray no es benigno, pero en realidad es bastante desagradable, con un 50% de posibilidades de matarte por envenenamiento agudo por radiación. Radiación. No explotarán ni entrarán en combustión, pero sufrirán efectos desagradables más lentos.
@BBeast El problema con eso es que no hay garantía de que el 1 J sea toda radiación ionizante. Todo depende de la forma en que se libera la energía; si termina siendo muchos fotones de baja energía, entonces solo causa la adición de calor. Si toda la energía se libera en forma de rayos X o gamma, entonces, sí, la persona sufriría una enfermedad por radiación inmediata. Pero no tengo idea de cuánto sería radiación peligrosa.
@kingledion Asumes reacciones nucleares. Las reacciones nucleares emiten partículas de alta energía, como los rayos gamma. No todo serán rayos gamma; tendrías neutrones, neutrinos, partículas alfa y beta, fragmentos de fisión y partículas más exóticas también, pero no obtendrás 10 MeV de radiación IR.

Según algunas interpretaciones de la teoría cuántica de campos , o QFT, el estado fundamental de la materia no son las partículas sino los campos. Lo que podríamos llamar una partícula no es más que una excitación local de un campo, o de unos pocos campos que interactúan entre sí.

Esto requiere que el universo esté compuesto por campos que pueden tener diferentes niveles locales de energía. También implica que el universo está impregnado de niveles de energía distintos de cero, porque cualquier punto del universo que pueda contener energía no está vacío.

En física hay una distinción entre un vacío y un vacío. Un vacío es la ausencia de partículas, o con una interpretación QFT, la ausencia de excitaciones locales de campos, mientras que un vacío es la ausencia de energía. Un vacío no es un vacío, ya que contiene lo que llamamos energía de punto cero .

Esta energía de punto cero es solo el estado de reposo de un campo no excitado. Si agregara energía a este campo, tendría algo que se parece a una partícula del tipo de ese campo. Un fotón en un campo electromagnético, un electrón en un campo de electrones, etc. Estos campos pueden interactuar entre sí, un electrón puede absorber y luego emitir un fotón .

Sugiero que en lugar de verlo como una colisión de átomos, interprete el proceso de teletransportación como aditivo. Cada uno de los campos y sus niveles de energía en las cadenas montañosas de repente obtienen las cantidades de energía contenidas dentro de la esfera de acero.

Esto tendría una serie de consecuencias incalculables. La solución más simple sería decir que la energía que se agregó se expulsa inmediatamente del sistema debido a que ya no es estable en el contexto de otro campo que ya contiene diferentes niveles de energía. Entonces, toda la energía que se agrega se ve obligada a distribuirse uniformemente en el espacio circundante. Lo cual es una forma muy extraña de describir una explosión. ¿Qué tan grande sería una explosión?

La composición del acero es variable pero digamos que es 99% hierro y por lo tanto tiene una densidad de casi 7 874 kg/m³ . Una esfera de 1 metro de diámetro tiene un volumen de V = 4 ⁄ 3 × π × R³ = 4 ⁄ 3 × π × 0,5³ = 0,52 m³. Eso es un total de 7 874 × 0,52 = 4 095 kg de átomos de hierro. Para calcular la energía contenida en 4 095 kg de hierro podemos aplicar la famosa E = mc² E = 4 095 × (3 × 10^8)² = 3,68^20 J = 0,36 Zettajoule

Es casi el equivalente al consumo de energía de todo el mundo en 2010 . En comparación con algo que tenemos evidencia más directa de los efectos destructivos de la bomba atómica que aniquiló a Hiroshima tuvo un rendimiento energético de unos pocos terajulios (10 ^ 12 J).

De hecho, es una cantidad de energía tan enorme que es más de 250 veces mayor que el terremoto y tsunami de 2011 en Japón ( https://en.wikipedia.org/wiki/Joule#Multiples ).

Por supuesto, una alternativa no violenta es imaginar que los efectos de agregar energía a un campo cambia la composición de los elementos que podemos observar y transmuta la montaña en varios otros elementos más arriba en la tabla periódica. Entonces, en lugar de roca compuesta de oxígeno y silicio, podrías tener una mezcla de circonio y molibdeno. Este tipo de efecto, si se descubre, podría conducir al nacimiento de una industria de transmutación. Tal vez debería destruirse para proteger la economía, o usarse en secreto para el beneficio de unos pocos.

Me encanta esta respuesta, te mereces una recompensa.
No creo que esto sea buena física. No sé por qué interpretarías esto como niveles de energía aditivos. No propone ningún mecanismo para transformar la materia de hierro en energía, entonces, ¿por qué contaría los valores equivalentes de energía de la materia?
@kingledion Sí, definitivamente no es una buena física, no quise dar a entender que esto es lo que sucedería con certeza. Lo estoy tratando como "Bueno, en lugar de que la materia sea partículas, considere la teoría de que son solo diferentes niveles de energía en un campo". Con esa premisa, puede tratar el problema de la teletransportación de manera diferente y considerar que la energía desplazada es aditiva de manera constructiva y las energías se acumulan, o que es aditiva pero se derrama como si agregara agua a un recipiente ya lleno.
Tampoco entiendo por qué aniquilas la esfera de hierro. E = mc2 sería el caso si teletransportamos antimateria a la montaña, no si sumamos los campos. ¿A menos que esté argumentando que son equivalentes?
@Dubukay si haces la suma de todos los diferentes tipos de energías en los diferentes campos, creo que es increíblemente poco probable que aterrice en algo estable. Lo que significa que si sumas las diferentes energías de campo de quarks, energías de campo de electrones, energías de campo de gluones (y así sucesivamente...) de la roca de la montaña y la esfera de hierro, lo más probable es que termines con configuraciones de energía inestables que están dispersas en lugar de algo estable. . Por supuesto, si obtienes algo estable, sugiero algún tipo de efecto de transmutación. O tal vez sería algo intermedio.
Dejando a un lado la física, me gusta la idea de la transmutación cuando choca con materia inesperada, esto es en gran medida "Cómo los científicos encontraron accidentalmente algo que se convirtió en un cambio de juego en el mundo".
@Renan Estoy de acuerdo. 25 horas y podremos iniciar una recompensa.

¿Conservacion de energia?

Inmediatamente después de este error, tiene 2 veces la cantidad de átomos en un volumen dado de lo que normalmente ocuparía. La presión y la temperatura serán muy altas (creo que para valores de plasma altos). Entonces explotará. La respuesta de Mark Olson cubre esto bien.

Sin embargo, ¿de dónde provino esa energía? Si desea una respuesta basada en la ciencia, prácticamente tiene que mantener o explicar la violación de la conservación de la masa-energía. Asi que:

  1. Físicamente no puede suceder. Un teletransporte pone suficiente energía extra para hacer frente a unas pocas moléculas de aire perdidas en un vacío de alto grado en el destino especificado. El objeto o la persona que se teletransporta no explota. Un vacío de menor grado podría causar el equivalente a la enfermedad por radiación no letal o (comúnmente por hidrógeno) la fragilización de los metales. Simplemente no puede insertarse en materia de alta densidad por error. Los militares, por supuesto, pueden usar la energía de una bomba H en un extremo para liberar la energía de una bomba H en el otro...

  2. El objeto puede ser desmaterializado pero no rematerializado. Se queda atascado en el hiperespacio o donde sea, y se pierde para siempre. O sigue el camino de menor energía hasta el buen vacío más cercano y se vuelve a materializar en órbita. (Bastante más cerca del sol, para hacer frente a la energía potencial gravitacional). Túnel de teletransportación podría ser el término apropiado aquí.

  3. Su universo no tiene conservación de la energía. Esto tiene consecuencias, que en realidad pueden ser útiles en un entorno de ciencia ficción. Las leyes de su universo no son invariantes en el tiempo. (Teoría de Noether). O bien, las formulaciones lagrangianas no son válidas. No me preguntes qué significa eso en la práctica.

  4. Los compensadores de Heisenberg u otro handwavium, renuncian a la ciencia dura más allá de hacer posible suspender la incredulidad.

Tenga en cuenta que en los tres casos se debe tener en cuenta la energía potencial gravitacional y la velocidad de rotación planetaria. También hay problemas de conservación del momento y, por lo tanto, en el caso 3, las leyes del universo tampoco son invariantes en el espacio.

Vernor Vinge estaba jugando con 3. en su universo Zones, pero no creo que hubiera nada que resistiera un escrutinio matemáticamente riguroso.

La teletransportación de los cómics no existe y no está respaldada por la física, por lo que la respuesta corta es que nada de eso puede suceder.

Sin embargo, suponiendo que desea forzar el problema, debe definir cómo ese asunto va a llegar del punto A al punto B.

  • El túnel cuántico está fuera de discusión: solo funciona para partículas subatómicas y es demasiado aleatorio para teletransportar un cuerpo completo.

  • Un agujero de gusano lo suficientemente grande reubicaría toda la Tierra de una manera muy divertida .

  • Emitir cada partícula para que viajen como rayos, deteniéndose en el destino (al estilo de Star Trek), probablemente haría que no se unieran entre sí como antes. Eso sí, cada partícula también puede golpear lo que sea que esté en el destino como un rayo cósmico, lo que puede abrir un cráter en la montaña objetivo de la pregunta.

No hay forma de resolver esto con la etiqueta Si vas con la , que es la única forma de teletransportar algo como se ve en los videojuegos y las películas, entonces todo vale; Personalmente, me gusta la solución de John Carmack. Ante la misma pregunta hace unas tres décadas, inventó el concepto de telefragmentación .

La tunelización cuántica no se limita a las partículas subatómicas, aunque es más frecuente a esa escala debido a los niveles de energía involucrados. El tamaño del objeto y la barrera es ilimitado. Todo lo demás es solo cuestión de ingeniería.
Si desea teletransportarse de forma segura, la mejor solución es intercambiar el contenido de dos volúmenes de espacio.

Advertencia justa: esta respuesta es un poco evasiva.

¿Aún conmigo? Bien bien. Una de las cosas más importantes que puedes hacer para crear un sistema mágico internamente consistente es seguir las leyes de la física. La tercera ley de Newton establece que para cada acción hay una reacción igual y opuesta, y esto también debería ser cierto para la magia. Vale, ¿por qué te digo esto? Bueno, ¿cuál sería la reacción opuesta a la teletransportación? Presumiblemente, más teletransportación. La mejor manera que veo para lidiar con esta pregunta es decir que la teletransportación no solo mueve el objeto A al espacio B. También mueve lo que haya en el espacio B a donde sea que esté el objeto A. De esa manera, pase lo que pase, no hay nada con lo que colisionar cuando llegue el objeto A.

La pregunta dice específicamente "Suponga que la teletransportación es unidireccional para que la roca permanezca donde está".
La reacción opuesta e igual en la magia sería una esfera de acero maligna.
@ hyperion4 ¿Te refieres a una esfera de acero con una cabra?

Intentaré un enfoque diferente: supongo que es bueno considerar diferentes ángulos sobre cómo puede ocurrir esta colisión...

Hablando de aproximación, si esto es una colisión... ¿de dónde viene el acero a la montaña? Necesito saber eso para saber a dónde va la energía.


Aunque experimente

Digamos que tengo una lámpara enorme en mi patio trasero, y esta lámpara está diseñada para funcionar en el espacio exterior y tiene una batería incorporada. Luego enciendo la lámpara, luego la teletransporto hacia arriba (lejos de la tierra)... digamos el 80% de la distancia a la luna. Y miro hacia arriba... No veré la luz de la lámpara hasta alrededor de un segundo después de enviarla, porque ese es el tiempo que tarda la luz en ir de la lámpara a mí.

Si consideramos un diagrama de espacio-tiempo (donde el espacio está en la horizontal y el tiempo en la vertical), primero la lámpara está estacionaria, lo que significa que su mundo se mueve solo en el tiempo (está sobre el eje vertical), alrededor de un segundo por segundo. En algún momento la enciendo, podemos representar todos los lugares a los que puede llegar la luz de la lámpara como un cono que se abre. Cuando teletransporté la lámpara, la línea del mundo de la lámpara se movió horizontalmente de tal manera que estaba fuera del cono de luz de la lámpara... y a medida que pasa el tiempo, un segundo después (arriba en el diagrama), vuelvo a entrar. el cono de luz (el cono de luz cruza el eje vertical).

Nota : curiosamente, el cono de luz antes y después del movimiento se cruzaría en algún punto. Lo que significa que podría haber observadores que puedan ver la luz de la lámpara antes de que se teletransporte y después al mismo tiempo.


Fuerza

Ahora, ¿qué fuerza necesito aplicar al objeto de teletransporte para que se mueva de esta manera inusual? Recuerda que para todo tal como lo conocemos, el tiempo avanza inexorablemente. No conocemos ninguna fuerza que, al golpear un objeto, haga que el tiempo se detenga para ese objeto (como en: si te golpean, verías que el mundo se mantiene en su lugar).

Podríamos tratar de calcular cuál sería esa fuerza, y encontraríamos un infinito... y haría que el objeto se moviera más rápido que la velocidad de la luz, y técnicamente estaría viajando al pasado.

Nota : De hecho, si envío una sonda para que se encuentre con la lámpara en su destino, de modo que llegue al mismo tiempo que la lámpara llega allí... cuando hacemos la transformación de Lorentz para la sonda, encontraremos que la La lámpara fue enviada desde el futuro de acuerdo con el marco de referencia de la sonda.

Por lo tanto, debemos concluir que debemos golpear el objeto con una fuerza que se mueva del futuro al pasado.


Si consideramos la fuerza como un vector que tiene magnitudes en cada dimensión, propongo que toda la física conocida trata con vectores de fuerza que tienen 0 en la dimensión del tiempo, y necesitamos vectores de fuerza que tienen un valor negativo allí (asumiendo que los medios positivos hacia el futuro).

Ahora sabemos que estamos hablando de una colisión del futuro al pasado. Ese es el ángulo .


leyes de newton

primera ley

Digamos que podemos empujar el objeto al pasado. ¿Por qué dejaría de ir al pasado? Bueno, podría ser porque choca con algo. O tal vez haya algún tipo de arrastre (después de todo, hay algo que empuja todo inexorablemente hacia el futuro).

Segunda Ley

F = m*a; Estamos, por supuesto, describiendo un movimiento y asumiendo que la masa no cambia. Entonces, hmm… tendríamos un vector de aceleración con un valor negativo en la coordenada de tiempo.

Teniendo en cuenta que la aceleración es el desplazamiento (distancia) en el tiempo al cuadrado, estamos hablando de una aceleración que hará que el objeto perciba que el tiempo se ralentiza y luego retrocede.

Sin embargo, ¡recuerde que no estamos moviendo el objeto al mismo lugar! Lo estamos enviando a una ubicación diferente. Eso significa que la aceleración también debe tener componentes espaciales.

De la manera que me imagino (es decir, lo que voy a decir carece de rigor): podríamos ver que el objeto comienza a moverse en la dirección en que lo teletransportamos, se estira (culparía a la contracción de Lorentz) y luego desaparece.

Tercera Ley

¿Cómo podemos hacer ese empujón en primer lugar? Debe haber una reacción igual y opuesta. Y, no, eso no significa resolver el teletransporte por intercambio (una solución que personalmente me gusta, pero que OP no permite). Debemos estar empujando algo hacia el futuro con la misma fuerza. Es decir, la máquina de teletransporte tiene una forma de retroceso. Tal vez necesitemos enviar un pequeño objeto a un futuro lejano; como consecuencia del teletransporte de algo pesado, una corta distancia al pasado corto.

Además, cuando ocurre la colisión, podría empujar objetos al pasado y rebotar hacia el futuro. Cosas raras. Sin embargo, no, no voy con eso... en cambio...


¿Diagramas de Feynman?

Los diagramas de Feynman tienen la rareza de que cuando se voltean en el tiempo siguen siendo válidos. Por lo tanto, sirven como un modelo útil para las interacciones con partículas que retroceden en el tiempo.

Lo que encontramos es que, y estoy simplificando demasiado aquí, una partícula que retrocede en el tiempo es su propia antipartícula que avanza en el tiempo. Eso significa que un objeto que se mueve hacia atrás en el tiempo estará, para el resto de nosotros, hecho de antimateria.

Entonces, acerca de que tu esfera de acero aparezca instantáneamente en roca sólida... sí, boom. Aniquila con la roca sólida.


Energía liberada

Los siguientes cálculos se realizan con Wolfram|Alpha

Bueno, me dijiste que es una esfera que mide 1m de diámetro. Eso es 0,523599 metros cúbicos de acero. Con 7900 kg/m^3 para la densidad del acero, tenemos 4136,43 kg. Entonces, 2650 kg/m^3 para roca indescriptible, tenemos otros 1387,54 kg; para un total de 5523,97 kg.

5523,97 kg nos da 4,9647 × 10 ^ 20 J según la vieja ecuación de Einstein. Esa es una explosión equivalente a 1,1866 × 10 ^ 11 toneladas de TNT (118,7 gigatoneladas de TNT).

Me cuesta expresar esto...

La siguiente información es de Wikipedia.

El evento de Tunguska se estima en 3 × 10 ^ 7 toneladas de TNT. Y Tsar Bomb es solo 5 × 10 ^ 7 toneladas de TNT. Esos son cuatro órdenes de magnitud más pequeños. Por lo tanto, estamos buscando algo más devastador.

El asesino de dinosaurios es 1,92 × 10 ^ 14 toneladas de TNT. Tres órdenes de magnitud más grande. Entonces, no es tan devastador.

Lo siguiente es de la revista Science.

Encontré un artículo sobre un cráter encontrado debajo de Groenlandia que se dice que requirió un impacto de 3 × 10 ^ 21 J o 7.17 × 10 ^ 11 toneladas de TNT. Este es el orden de magnitud correcto. El artículo dice:

El impacto produciría inicialmente una cavidad en forma de cuenco de ~20 km de diámetro y ~7 km de profundidad, que colapsaría rápidamente (en ~1 min) para formar un cráter complejo de más de 31 km de diámetro y ~800 m de profundidad con un centro edificación. Este escenario de impacto habría derretido y vaporizado hasta ~20 km^3 de roca objetivo, aproximadamente la mitad de la cual habría permanecido dentro del cráter, formando una capa de fusión de hasta ~50 m de profundidad.


Otras Consideraciones

Desde el punto de vista del objeto... ¿continúa su propio tiempo durante el teletransporte? Quizás no, también percibe el teletransporte como instantáneo.

¿Dónde está el objeto en el instante del teletransporte, según el objeto? Mi intuición es que debe estar en todos los lugares del camino desde su origen hasta su destino. Si lo piensa de esa manera, verá que debe golpear con el pasado cercano de algo cercano a su laboratorio antes de que pueda golpear la montaña objetivo. Y la colisión no se ve bien para su laboratorio.

Quizás sea preferible pensar que el teletransporte funciona moviendo el objeto a través del "hiperespacio" y evitando así cualquier colisión no deseada. Moverse al hiperespacio también será moverse en una dimensión adicional. En ese caso... bueno, lo que sea que golpee en su destino es empujado al hiperespacio.


Apéndice: salto cuántico

¿Cómo llega una partícula de un lugar a otro? Actualmente, en lo que respecta a la teoría cuántica, debemos considerar como si la partícula tomara todos los infinitos caminos posibles desde el origen hasta el destino. Eso incluye caminos que retroceden en el tiempo y caminos que atraviesan barreras de otros objetos. Sin embargo, los efectos de algunos de estos caminos se anulan entre sí, y algunos caminos tienen una mayor influencia que otros según la función de onda.

Por lo tanto, para calcular el estado futuro de un sistema cuántico, comenzamos por los caminos más relevantes y nos movemos hacia los menos relevantes, y al hacerlo aproximamos la solución.

Ahora bien, en el momento de la interacción se debe resolver el estado cuántico de la partícula, y estará en un lugar dado... y para resolver lo que sucede como resultado de la interacción, hacemos lo que describí arriba. De hecho, este es el uso de los diagramas de Faymann, se usan para categorizar las posibles cosas que podrían suceder de tal manera que podamos organizarlas y comenzar a computar.

Entonces, el problema de extender la sintonía cuántica a objetos masivos es que los objetos masivos están formados por partículas que interactúan constantemente entre sí, manteniendo la coherencia del sistema. Esa es también la solución al gato de Schrödinger. O si prefieres la versión de Einstein que tiene una bomba que explota o no, por eso no ves la caja explotar y no explotar al mismo tiempo.

Sin embargo, eso no quiere decir que un objeto no pueda teletransportarse espontáneamente bajo este marco. Simplemente sería absurdamente improbable que todas sus partículas sufrieran decoherencia simultáneamente, hicieran un túnel a otro lugar y se volvieran coherentes en el mismo arreglo.

Realmente no sabemos lo suficiente sobre por qué funciona la física cuántica. Por ejemplo, es posible pensar en la función de onda de objetos complejos, o incluso en la función de onda de todo el universo. Y, bueno... ¿el universo está interactuando con algo más para mantenerlo coherente?

Entonces, vayamos con OP y digamos que esto no solo es posible, sino que podemos crear una máquina para que esto suceda. Bueno, en este caso tenemos un elegante coup-out: si una partícula no puede ocupar una posición porque hay otra partícula allí (principio de exclusión de Pauli), entonces la probabilidad de que el objeto aparezca allí es cero, por lo tanto, no sucederá. , en su lugar, la esfera de acero aparecerá en otro lugar.

Anexo : Como Kingledion, Mark Olson y Carl Sagan señalan que "la materia se compone principalmente de nada". Hay mucho espacio vacío en los átomos. Sin embargo, si el teletransporte respeta el principio de exclusión de Pauli (¿y no debería ser así?), entonces las partículas de la esfera de acero aparecerán de tal manera que no ocurra ninguna reacción nuclear, solo química. Por lo tanto, aún podría tener la esfera de acero incrustada en la roca, y estaría hecha de... hmm... un acero diferente, debido a la química de la roca.


Anexo: No se asuste

Suponiendo que pueda construir una máquina que pueda causar eventos altamente mejorables, como el desplazamiento espontáneo e instantáneo de un objeto, como se mencionó anteriormente. Llamémoslo Teleport-MK1.

El Teleport-MK1 aún no podría romper el principio de exclusión. Eso no significa que sea inútil… por ejemplo, podrías usarlo para saltar la ropa interior de las personas un metro※ a la izquierda como un truco de fiesta.

※: Porque es más seguro que simplemente moverlo un pie, y el sistema métrico es mejor™.

Sin embargo, un uso más interesante es disponer la materia en cualquier configuración deseada, siempre que sea posible. Este dispositivo podría transformar prácticamente cualquier materia prima en cualquier objeto físicamente posible, incluidos alimentos (o sustitutos muy avanzados) y otras máquinas. Llamemos a esta reconfiguración del Teleport-MK1 el ​​Replicator-MK1.

Si el universo permite la creación de una máquina capaz de causar eventos imposibles, entonces puedes usar un Replicator-MK1 para crearla. El nuevo dispositivo no solo podría teletransportarse y fabricarse, sino que podría hacer cualquier cosa, incluso si es infinitamente improbable.

¿Qué sucede cuando lo usas para teletransportar una esfera de acero dentro de una montaña? Lo que quieras.

Nota : Los posibles efectos secundarios del uso del nuevo dispositivo incluyen tazones de petunias que viajan en el tiempo, úselo con cuidado. Lea los libros de Douglas Adams sobre el tema para obtener más información. Pase lo que pase, recuerda: No entres en pánico.


Dr.

Cuando la esfera de acero choca con la montaña, hará lo siguiente:

  • Intercambia lugares con la roca
  • Causar una gran explosión
  • Empuja la roca al hiperespacio
  • La esfera de acero aparece en otro lugar (el universo prohíbe la colisión)
  • La esfera de acero se fusiona químicamente con la roca.
  • Lo que quieras

(esta no es una lista exhaustiva de cosas que podrían suceder, solo las que menciono en mi respuesta)

Oye, no detallaste la ecuación de Einstein, pero creo que accidentalmente olvidaste convertir los kg a g (hice el mismo cálculo antes y tengo algo 10 ^ 3 más grande que tu respuesta)
@Thymine revisó dos veces, no puedo encontrar ningún error. Vi tus cálculos, ¿por qué estás convirtiendo a gramos? El Joule se define como kg*m^2/s^2, obtienes m^2/s^2 de c^2 que pones como (3 × 10^8)²; entonces quieres que la masa en kilogramos obtenga julios. Creo que el tuyo es el equivocado.
Ah, sí, tienes razón, tontamente convertí kg a g al asumir que todo tenía que ser la unidad "fundamental" en esa ecuación. ¡Gracias!

Si desea observar las leyes de la ciencia, debe explicar cómo se puede reconstituir un flujo de datos en una ubicación remota sin que una máquina de asimilación de alta energía convierta esos datos en una masa cohesiva. La energía no se convertirá simplemente en masa, y mucho menos en arreglos cohesivos de aleación de acero, sin esa máquina de asimilación. Pero si tiene una máquina de este tipo, será responsable de crear un vacío en el que la masa asimilada no choque con ningún otro objeto, ni siquiera con el aire, por lo que las coordenadas de la esfera de acero reconstituida son irrelevantes.