Geschwindigkeitsunterschied von Teleportation

In Steven Goulds Jumper-Serie hat die Hauptfigur die Fähigkeit, sich zu teleportieren, und er erkennt schließlich, dass er dabei automatisch Frame-Matching durchführt – egal wo auf der Erde sein Ursprung und sein Ziel sind, wenn er ankommt, steht er senkrecht dazu und auf Ruhe in Bezug auf den Boden.

Ich schreibe eine Geschichte mit einem Teleporter ohne Frame-Matching. Dies wird offensichtlich einschränken, wie weit er sicher teleportieren kann, ohne zu stolpern / sich ein Bein zu brechen / ein Fettfleck zu werden; Aber was sind die tatsächlichen Grenzen? Der Großteil der Geschichte spielt in und um Seattle, WA, USA; Wie kann ich sichere Entfernungen und Richtungen berechnen oder wissen, wie schnell er in welche Richtung geflogen wird?

Bearbeiten: Er kann sich nur zu Orten teleportieren, an denen er bereits war oder die er sehen kann; Der Standort wird also kein Problem sein, nur Geschwindigkeit und Ausrichtung.

Es kann sein, dass ich bessere Antworten auf der Math-Site bekomme, also werde ich morgen früh dort posten, wenn hier nichts auftaucht; aber ich dachte, ich würde Worldbuilding den ersten Versuch geben, da ich hier aktiver bin. Ich werde hier gerne löschen, wenn dies hier als unangemessen erachtet wird.

Bearbeiten: Es wurde vorgeschlagen, dass dies ein Duplikat dieser Frage ist , in der nur gefragt wird, welche potenziellen Nachteile die Beibehaltung des Momentums haben könnte. aber dies ist nicht dieselbe Frage, da ich frage, wie man bestimmt, wie man eine Größe und Richtung für ein bestimmtes bekanntes Problem berechnet.

Die Mathematics SE würde Ihnen in den Hintern treten, wenn Sie dort fragen - es ist für reine Mathematik, nicht für wilde Ideen wie Teleportation. Hier bei WB SE sind Sie genau richtig.
Teleportation muss relativ zu etwas eingestellt werden ... Wenn Sie einen absoluten Rahmen verwenden, landen Sie mitten im Weltraum und sterben. Denken Sie daran, dass sich die Erde um eine Achse dreht, während sie sich um die Sonne dreht, die sich auch durch die milchige Welle bewegt, die sich selbst durch den Weltraum bewegt und wahrscheinlich ein riesiges schwarzes Loch umkreist.
@Shadowzee vermutlich haben Sie die Möglichkeit, einen Ort zu finden, der sich im Moment des Sprungs auf der Erde befindet. Die Fettfleckenklausel gilt jedoch weiterhin.
@Shadowzee Denken Sie daran, dass der "Jumper" auch die Bewegung der Erde durch den Weltraum teilt, und da die Teleportation im Wesentlichen sofort erfolgt (Lichtgeschwindigkeit als Grenze? :-)), wird sich die Erde in dieser Zeit nicht wesentlich bewegt haben. Beachten Sie auch, dass es keinen absoluten Bezugsrahmen gibt - das ist die Relativitätstheorie. Die Rotation der Erde selbst ist ein anderes Thema.
@StephenG Würde das Teilen der Erdbewegung Sie nicht in den Bezugsrahmen der Erde einschließen? entweder vom Erdmittelpunkt, der Erdoberfläche oder von der Sonne? Außerdem basierte Jumper-Teleportation nicht auf Wurmlöchern (ich habe nur den Film Jumper gesehen ... bin mir nicht sicher, ob er mit dem Buch identisch ist).
@Shadowzee Das Problem ist die Rotation. Obwohl Sie die Bewegung der Erde relativ zu anderen Objekten teilen, ist es nur diese lineare Bewegung, die Sie teilen. Die Winkelbewegung um die Erdachse ist nicht Teil des Bezugsrahmens.
@Renan Diese Frage fragt nach einer Liste möglicher Probleme. Bei dieser Frage geht es darum, ein bestimmtes Problem zu quantifizieren.
Das ist irgendwie eine dumme Frage. Sobald Sie die Schichten der Physikzwiebel bei der Teleportation wieder abgezogen haben, gelangen Sie schnell zu Dingen ohne gute Antworten. Wie orientiert sich ein Mensch auf einer rotierenden Erde mit Orten, die er nicht sehen kann? Was ist der Fehler bei der Teleportation (dh wie weit entfernt könnten Sie ankommen)? Wie schnell "erscheint" die Person in dem Raum, den sie einnimmt, also wie schnell müssen Atome diesen Raum verlassen? Lass es einfach magisch sein; Trevortni; Teleportation und Wissenschaft passen nicht zusammen.
@kingledion Wie in der Bearbeitung angegeben, die bereits vorhanden war, als Sie kommentierten, ist die Orientierung ein Problem. Das Teleportieren zum Antipoden würde einen in Bezug auf den Boden auf den Kopf stellen (und sich ziemlich schnell bewegen). Was Irrtum betrifft, so besteht keine Notwendigkeit für Irrtum; und wenn Sie es wissen müssen (Sie müssen es nicht wissen), ist der Kollisionsstil Volume Swap. Wer sagt, dass sich Teleportation und Wissenschaft nicht vertragen? (Einstein. Einstein sagt, Teleportation und Wissenschaft passen nicht zusammen; aber perpetuum mobile und potenzielle Verletzungen der Relativitätstheorie würden den Rahmen der Geschichte sprengen.)
Mir ist gerade eingefallen, dass dies bereits untersucht wurde und einen wirklich suchbaren Begriff hatte: den Coriolis-Effekt. Vielleicht sollte ich das ein bisschen studieren.
Ich frage mich, was mit vielen kleinen schnellen Teleportern passieren würde.

Antworten (5)

Ich denke, dass es ohne Frame-Matching starke Einschränkungen geben wird.

Während ich an meinem Schreibtisch sitze, um diese Antwort zu schreiben, fühle ich, dass ich still stehe. Jedoch:

  • der Planet Erde dreht sich um seine Achse, und das gibt mir einen bestimmten Geschwindigkeitsvektor v E . Das sind 1668 km/h am Äquator, 0 km/h an den Polen.
  • die Erde umkreist die Sonne, das gibt mir einen anderen Geschwindigkeitsvektor v S . Das sind etwa 29,5 km/s
  • die Sonne umkreist den galaktischen Kern, was zu einem anderen Geschwindigkeitsvektor führt v G
  • Auch die Milchstraße bewegt sich ...

Konzentrieren wir uns auf die Erdrotation, da ich annehme, dass Sie sich nicht außerhalb des Planeten teleportieren möchten.

Die Tangentialgeschwindigkeit ändert sich gesetzmäßig mit dem Breitengrad L v e ( L ) = R E A R T H ω E A R T H C Ö S ( L ) = 1668 C Ö S ( L ) . Wenn sich Ihr Charakter nur 1 Grad nach Norden bewegt, von 44 N auf 45 N, erfährt er einen Geschwindigkeitsunterschied von 20 km/h. Als Referenz werden Crashtests bei 30 km/h durchgeführt.

Bewegen Sie sich um einen Winkel nach Osten oder Westen a macht wenig besser: Das Modul des Vektors bleibt gleich, nur die Richtung ist anders, also bewegt er sich mit einer Geschwindigkeit nach oben (oder unten). 1668 C Ö S ( L ) S ich N ( a ) . Und die Quergeschwindigkeit wird auf verringert 1668 C Ö S ( L ) C Ö S ( a ) .

Nehmen wir an, er geht von (45 N 0 E) nach (45 N 1 E), er bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 20 km/h nach oben.

Und wir berücksichtigen nicht die Möglichkeit, auf einem sich bewegenden Objekt zu landen.

Lange Rede kurzer Sinn: Er kann sich bewegen, aber höchstens ein paar Zehntel Grad pro Sprung. Je näher er an den Stangen ist, desto größer ist die sichere Reichweite für den Sprung.

Das Schlimmste: Wenn Sie sich auf dem Äquator um 1 Grad nach Osten bewegen, zeigt Ihre neue Geschwindigkeit relativ zum Boden direkt nach oben. Wenn Sie sich nach Westen teleportieren, wird es direkt nach unten gehen. Laufschuhe werden dich nicht retten. Technisch gesehen wird es 0,5 Grad von der Vertikalen abweichen, aber ...
Da ich keinen Bezugsrahmen hatte, ist die Bewegung von 44 nach 45 eine Entfernung von etwa 110 km oder 69 Meilen. :)
@JohnDvorak: Das wäre, wenn Sie sich um 90 Grad bewegen würden. Wenn Sie sich 1 Grad nach Osten bewegen, würden Sie sich 1 (oder sind es 0,5?) Grad von der Bodenhöhe nach oben bewegen, wenn ich nichts übersehe. Das Verschieben des Ursprungs oder des Ziels vom Äquator weg würde die Ergebnisse verzerren, aber es wird komplizierter, dies mental zu modellieren.
@L.Dutch: Ich versuche, die beiden Gleichungen zu kombinieren, um eine kombinierte Gleichung für Punkte zu erhalten, die weder den Breiten- noch den Längengrad teilen, aber der erste Schritt, was auch immer es sein mag, führt eine Anfangsgeschwindigkeit ungleich Null in die ein zweiter Schritt, den keine der Gleichungen berücksichtigt. Wie ist dies zu berücksichtigen?
@Trevortni subtrahieren Sie die Geschwindigkeit des Bodens, zu dem Sie sich bewegen (Tangente zum Breitenkreis), von der Geschwindigkeit des Bodens, von dem Sie sich bewegen. Das ist Ihre Geschwindigkeit relativ zum Boden. Zeichnen Sie ein Diagramm mit beiden Geschwindigkeiten als Pfeile und beachten Sie, dass sie die gleiche Länge haben. Welche Richtung führt Sie vom Ende der einen zum Ende der anderen?
Klingt so, als wäre ein Pogo-Stick für jeden Möchtegern-Teleporter nützlich.
@JohnDvorak: Nach langem Überlegen denke ich, dass Sie vielleicht Recht haben. Ugggh, Mathe war nie so schwer für mich, mental zu modellieren. Ich weiß nicht, ob ich dafür verantwortlich sein soll, Kinder zu haben oder einfach nur die Zeit, die seit der Schule vergangen ist.
Ich fange an, mich zu fragen, ob ich einfach nach einer allgemeinen Vorstellung fragen sollte, wohin er sich möglicherweise teleportieren muss, um sich die Beine zu brechen, da dies ein wichtiger Handlungspunkt für ihn sein wird.
Wenn Sie von einer 2 m hohen Wand springen, landen Sie mit über 20 km/h. Ich denke, die meisten (gesunden, jungen) Menschen würden einen Sprung aus 2m als keine allzu große Sache ansehen. 100 km Sprünge (Ost-West) scheinen also im Bereich des Vernünftigen zu liegen. Unter der Annahme, dass die Ankunft mit 20 km/h Relativgeschwindigkeit nach oben und nach unten ähnlich ist, der einzige Unterschied darin besteht, dass Sie im Fall "nach oben" etwas Zeit haben, bevor Sie mit etwa 20 km/h wieder nach unten kommen. Unabhängig, aber beachten Sie, dass es für Ersthelfer eine gute Regel ist, dass ein Sturz mit der dreifachen Körpergröße höchstwahrscheinlich kritisch sein wird (sprich: Leben in Gefahr).
Nur ein paar Anmerkungen, die Sie im Hinterkopf behalten sollten: Die Mathematik, mit der ich Probleme habe, wird von der Intuition des Teleporters gehandhabt. Bald wird er automatisch seine räumliche Orientierung sowie Richtungen und Entfernungen zwischen gemeinsamen Zielen im Auge behalten. Er wird sich auch auf Sprünge vorbereiten: Bevor er nach Norden geht, wird er anfangen, nach Westen zu gehen/laufen, um die erwartete Bewegung nach Osten auszugleichen; Süden wird vorweggenommen, indem man sich nach Osten bewegt (wenn ich das nicht rückwärts verstanden habe). Seitliche Teleportationen werden durch Sprünge kompensiert: Wenn er nach Westen reist, wird er sofort weiterspringen; und Osten, kurz vor der Landung.
@trevor das ist eine nette Idee, aber deine Springer werden nichts lernen können, wenn der erste Sprung sie tot oder gelähmt zurücklässt. Aber vielleicht fangen sie mit kleineren Sprüngen an, damit nicht jeder Misserfolg wochenlange intensivmedizinische Betreuung erfordert.
@JohnDvorak Glücklicherweise beginnt die Geschichte, nachdem er bereits mindestens ein oder zwei Jahre lang Strom hatte, sodass ich davon ausgehen kann, dass der Lernprozess bereits abgeschlossen ist. Ich möchte nur sicherstellen, dass ich weiß, was ich von seinen Sprüngen als Autor zu erwarten habe.

Denken wir zunächst an die Erdkrümmung; Der Äquator ist etwas mehr als 40.000 km lang, was bedeutet, dass es in Wirklichkeit ungefähr 112 km pro Grad Änderung des Aspekts gibt.

Wenn der Schwerpunkt einer durchschnittlichen Person etwa 1 m hoch ist, sagen wir einfach, dass es bei einer Differenz von 5 ° oder etwa 560 km umständlich sein wird, das Gleichgewicht mit dieser Art von sofortiger Änderung zu halten, aber tatsächlicher Versagenspunkt stehen zu bleiben wird für jeden anders sein, je nachdem wie flexibel, agil und vorbereitet man ist.

Die Wahrheit ist jedoch, dass die Fehlerpunkte viel näher kommen, weil die Erde kein perfekter Kreis ist. der Boden ist uneben, und ohne sehr vorsichtig zu sein, können Sie genauso gut mit Ihrem Fuß halb auf einem Betonweg materialisieren, weil Sie eine leichte Steigung nicht bemerkt haben.

Letztendlich wird Ihr Springer in diesem Zusammenhang sehr schnell ein paar Tricks lernen; Lehnen Sie sich für weite Sprünge nach vorne, springen Sie höher als nötig, weil es sicherer ist, einen Fall von 30 cm zu nehmen, als wenn Ihr halber Fuß mitten auf der Straße materialisiert; Derartiges.

Eine andere Sache, die er tun kann, ist tatsächlich zu rennen, während er springt, da dies auch bei der Änderung des Schwungs helfen könnte, da er springen kann, während keiner der Füße tatsächlich auf dem Boden ist. Es wird etwas Übung erfordern, seinen Schritt nicht zu unterbrechen, aber es ist eine Fähigkeit, die erlernt werden kann, genau wie normales Gehen in einem frühen Alter erlernt wird.

Die tatsächlichen Fehlerpunkte hängen also vom Gelände, dem Gleichgewicht und der Bereitschaft des Springers und einer gründlichen Untersuchung der Höhenänderungen (Steigungen und Gefälle) in dem Bereich ab, in dem Ihr Springer operiert. Mit anderen Worten, suchen Sie sich einen flachen Bereich aus, in dem Sie arbeiten, üben Sie hart und machen Sie Ihre Hausaufgaben. Auf diese Weise maximieren Sie die Distanz, die Sie ohne Zwischenfälle springen können.

Ich sollte wahrscheinlich zur ursprünglichen Frage hinzufügen, dass der Teleporter nur zu Orten teleportieren kann, an denen er bereits war oder die er sehen kann. Der Standort wird also kein Problem sein, nur Geschwindigkeit und Ausrichtung.
@Trevortni, selbst mit dieser Einschränkung wird Ihr Teleporter-Typ eine nützliche Bereicherung für den Weltraumtransport sein. Schieben Sie ihn einfach auf die nächste Apollo-Mission und lassen Sie ihn dann Material in den mondnahen Raum und zurück transportieren. Auch wenn ich bezweifle, dass Sie die LEO-Geschwindigkeit nur mit einer Schleuder um den Mond erreichen können, wird der Vorteil auf die eine oder andere Weise erheblich sein.

Ich mag das. Es ist eine vernünftige Teleportationsbeschränkung und eine mit interessanten Konsequenzen.

Wie in anderen Antworten erwähnt, sollten Sprünge von weniger als hundert Meilen oder so kein allzu großes Problem darstellen. Ich schlage vor, einen digitalen Kompass wie eine Uhr zu tragen, damit Sie wissen, wie Sie sich nach einem Sprung abstützen müssen (Sie sollten auch immer ein paar Meter über dem Boden zielen, wenn Sie sich nach Westen bewegen, da Sie leicht in den Boden getrieben werden, was würde sei sonst die Hölle auf deinen Knien).

Aber sagen Sie, Sie möchten schnell größere Entfernungen zurücklegen – wo könnten Sie sicher hingehen? Nun, hier sind einige coole, wenn auch spezifische Orte und wie man dorthin kommt:

  • Lassen Sie sich von einem Freund auf einer geraden Straße mit 180 km/h nach Westen fahren. Sie können jetzt sicher zum Nord- oder Südpol teleportieren. (Tragen Sie gepolsterte Kleidung, da Sie zusätzlich zu der Kälte anscheinend auf die Seite fallen, wenn Sie nach Norden gehen, und direkt auf Ihre Schulter fallen, wenn Sie nach Süden gehen. Außerdem gibt es keine andere Möglichkeit, als zurückzukommen langer Weg - Dutzende kleinerer Sprünge.)
  • Bitten Sie einen Freund, Sie auf einer geraden Straße mit 180 km/h nach Osten zu fahren . Springen Sie sicher nach San Francisco. (Sie können vom Beifahrersitz eines Autos, das dort nach Westen fährt, zurück nach Seattle springen.)

Zum Schluss die hilfreichste Ausrüstung für Weitsprünge: Fallschirmspringerausrüstung und ein Fallschirm. Überall auf der Erde, die weniger als etwa 50 Grad nördlich oder südlich sind (USA und Kanada, Europa, China, Südargentinien und Neuseeland), bewegt sie sich nur mit höchstens etwa 100 Meilen pro Stunde relativ zum Erdmittelpunkt. Das bedeutet, dass Sie 2 oder 3 Meilen über Ihr Ziel teleportieren können (das ist ungefähr die Wolkenschicht, also schauen Sie einfach nach oben, wenn Sie es besuchen, und Sie sollten in der Lage sein, diesen Sprungort für später zu speichern) und einfach mit dem Fallschirm nach unten springen. Wenn du ankommst, wirst du seitwärts gerissen, aber nicht wesentlich schneller als die Endgeschwindigkeit, also sollte ein geübter Fallschirmspringer mit genügend Zeit vor dem Boden in der Lage sein, sicher zu landen. Natürlich kann man diese Aufgabe beliebig sicher machen, indem man mehrere Sprünge macht, sagen wir mal 45 Längengrade voneinander entfernt,

Hinweis: Ich bin noch nie Fallschirmspringen gegangen, und mir ist bewusst, dass selbst ein Wind von 30 Meilen pro Stunde als gefährlich angesehen wird, geschweige denn 100-200 Meilen pro Stunde. Aber ich verstehe, dass diese Gefahr hauptsächlich darin besteht, sich relativ zum Boden zu schnell zu bewegen, während sich in diesem Fall der Boden und der "Wind" mit der gleichen Geschwindigkeit bewegen, also ist es strittig, ob der Taucher genug Zeit hat, sich dem "Wind" anzupassen " Geschwindigkeit. Ich heiße jeden Fallschirmspringer willkommen, der dies liest und sich einbringen möchte – es würde zu einer interessanten und surrealen Diskussion führen.

Der Vorschlag, vor dem Springen zu fahren, kann auch auf Gehen oder Laufen erweitert werden, was ich definitiv in seine Standard-Checkliste vor dem Teleportieren aufnehmen werde, sowie auf Springen vor dem Springen. Danke!
Ich habe das Gefühl, dass dies irgendwie mit dem Delorean mit 88 Meilen pro Stunde zusammenhängt. Ich weiß, dass es nicht so ist. aber es fühlt sich amüsant BTTF an.
@ruadhan zufällig oder nicht, es funktioniert immer noch gut als Rückruf.
Es tut mir leid, aber Ihre Mathematik ist hier ein wenig daneben. Die Rotationsgeschwindigkeit an jedem Punkt der Erde = 465 m/s*cos(x), wobei x der Breitengrad ist. Bei 50 Grad Nord sind das immer noch fast 300 m/s.

Sie beschreiben in Vernor Vinges The Wittling (1976) den „teleportierenden“ Geschmack der Azhiri . Sie können Objekte schneller als Licht von Orten, an denen sie gewesen sind, zerreißen , aber der Impuls bleibt erhalten, so dass das Zerreißen eines Felsens vom entferntesten Mond (die mächtigen Föderierten sind eine Ausnahme von der Regel „Du musst dort gewesen sein“) nukleare- Ebene Streiks.

Sie haben auch Wasserbecken entwickelt und können mit Schiffen in Sprüngen von etwa 80 km von einem zum anderen springen, wobei das Becken den überschüssigen Schwung absorbiert.

In Ihrem Fall beträgt der Geschwindigkeitsunterschied etwa 0,6 m / s für jeden 10-km-Sprung. Angenommen, unser Typ kann seriell teleportieren, müsste er jeden aufeinanderfolgenden Wegpunkt visualisieren und dorthin teleportieren und sich dann darauf vorbereiten, den neuen lokalen Frame-Vektor anzupassen. Bis zu 1,5 m/s pro Sekunde sind machbar; es würde zu einer Art "schnellem Gehen" oder "schrägem Joggen".

Aber ich denke, das Problem wird sein, dass er nicht alle notwendigen Wegpunkte genau visualisieren kann (und wenn ein Fehler möglich ist, kann dies katastrophale Folgen haben). Er konnte "Notfall"-Weitsprünge auf 80-100 km Entfernung machen und die überschüssigen 4-7 m / s mit einer Fallschirmjägerrolle abwerfen .

Oder er könnte es mit dem Teletransport im Stil eines Pierson-Puppenspielers versuchen: sehr kurze Sprünge zu Wegpunkten in der eigenen Sichtlinie. Das wären höchstens 500 m, also ist der Geschwindigkeitsunterschied völlig vernachlässigbar. Zwei Sprünge pro Sekunde ergeben eine virtuelle Geschwindigkeit von 3600 km/h – etwa Mach 3.

Eine andere Möglichkeit ist das Fliegen mit einem Wingsuit. Springen Sie hoch genug in die Luft und fangen Sie an zu fallen. Springen Sie höher und weiter (immer noch Sichtlinie, vielleicht zwei oder drei Kilometer entfernt). Nach einer Weile wird sich die Abwärtsgeschwindigkeit je nach Wingsuit-Effekt auf 30-50 m/s stabilisieren, und der "Vortrieb" nach vorne wird durch Teleportation geliefert. Zur Landung gleiten Sie einfach nach unten – oder bringen Sie einen Fallschirm mit. Zwei Teleports pro Sekunde entsprechen jetzt einer Geschwindigkeit von Mach 10.

Auf diese Weise gelangen die auf dem Azhiri-Planeten Schiffbrüchigen letztendlich auch in Sicherheit, indem ein Azhiri große Mengen Luft in ein Tragflächenprofil reng , um ihrem Rettungsboot Auftrieb zu verleihen.

Ihre beste Option für eine schnelle Landung besteht möglicherweise darin, direkt nach oben zu stürzen und sich dann auf den Boden zu teleportieren, sobald Sie die Spitze Ihrer Kurve erreichen.
@JohnDvorak, das ist eine tolle Idee, und es würde sicherlich funktionieren! Kann ich es der Antwort hinzufügen?

Die Erde hat einen äquatorialen Umfang von 40000 km und dreht sich an einem Tag einmal um sich selbst. Das sind etwa 1660 km/h. Seattle liegt auf dem 47. Breitengrad, wo der Radius zur Rotationsachse der Erde auf 70 % reduziert ist

Die Frage ist nun, wie viel Geschwindigkeitsunterschied macht ein Sprung? Der Unterschied im Geschwindigkeitsvektor, der nach Osten/Westen springt, ist 2 Sünde ( A 2 ) Wo A ist der Winkel, den Sie abdecken. Ein 100-km-Sprung ergibt eine Geschwindigkeit von 4 km/h, Schrittgeschwindigkeit. Sie werden etwas Training brauchen, um nicht umzufallen, aber das klingt machbar.

Wenn Sie von Norden nach Süden springen, kommt es auf die Änderung der Rotationsgeschwindigkeit der Erde an, also ( cos ( neuer Breitengrad ) cos ( alter Breitengrad ) ) 1660 k M H . Ein 100-km-Sprung um Seattle herum bringt Sie mit 3 km/h dorthin, etwas langsamer als O/W