Interstellares Reise-Gedankenexperiment

Ich habe in letzter Zeit ein kleines Gedankenexperiment in meinem Kopf durchgespielt. Und fragen sich, ob jemand, der über die Angelegenheit besser informiert ist, seine Gedanken teilen kann

Beginnen wir mit der Prämisse, dass sich die Raketen-/Antriebstechnologie mit einer gewissen Geschwindigkeit weiter entwickelt. Nicht exponentiell, aber es wäre logisch anzunehmen, dass Raketen in 100 Jahren schneller sein werden als heute (abzüglich aller Weltuntergangsszenarien).

Sagen wir, nur um des Gedankenexperiments willen, wir haben die Technologie, um Passagiere bis zu ihrer Ankunft kryozufrieren. (Dies ist nicht wirklich relativ zu diesem "Paradoxon", aber es macht das Gedankenexperiment nachvollziehbarer)

Nehmen wir an, dass wir ab heute alle 50 Jahre eine Rakete zum oder am nächsten Stern – Proxima Centauri – schicken.

Über den Zeitraum von sagen wir 10.000 Jahren hätten wir 200 Raketen geschickt. Aber würde dies nicht bedeuten, dass aufgrund des laufenden technologischen Fortschritts die 200. Rakete zuerst und die 1. Rakete zuletzt eintreffen würde?

Bis wir also eine Geschwindigkeitsschwelle (z. B. Lichtgeschwindigkeit) erreichen, wäre es sinnlos, mehrere Raketen zu einem Stern zu schicken, da Menschen in Zukunft auf jeden Fall vor Ihnen dort ankommen werden.

  1. Macht diese Logik Sinn? Hat jemand schon einmal daran gedacht?

  2. Wie hoch ist die Geschwindigkeitsentwicklung, damit dies geschieht?

  3. Wie langsam muss die Geschwindigkeitsentwicklung sein, damit es NICHT passiert?

Natürlich ist die wirklich gute Lösung, ein Schiff zu schicken, das sich selbst aufrüsten kann :-)
Auf einer realistischen Ebene bin ich mir ziemlich sicher, dass wir (chemische) Raketen so schnell wie möglich gebaut haben. Wenn keine radikal neue Art der Schuberzeugung erfunden wird, würden interstellare Reisen mit Ionenmotoren in Roboterfahrzeugen durchgeführt.
„Nicht exponentiell, aber es wäre logisch anzunehmen, dass Raketen in 100 Jahren schneller sein werden als heute (abzüglich aller Weltuntergangsszenarien).“ Nicht, wenn die letzten 50 Jahre ein Hinweis darauf sind.
@RonJohn ja, aber wenn wir uns entscheiden würden, Ressourcen in ein interstellares bemanntes Raketenprojekt zu stecken, würden wir uns definitiv nicht mit chemischen Raketen begnügen. Von Kernreaktoren angetriebene Ionenmotoren sind inzwischen ziemlich machbar, und wir könnten wahrscheinlich nukleare Salzwasserraketen entwickeln, wenn wir entscheiden würden, dass es das Risiko und die Umweltverschmutzung wert wäre.
Es gibt bereits ein großes Problem mit der Prämisse. Nehmen Sie zum Beispiel die Luftfahrt. Wir haben seit 116 Jahren Flugzeuge. Nehmen Sie jetzt die ersten 58 Jahre und verwenden Sie sie, um Fortschritte zu "vorhersagen". In diesen ersten 58 Jahren wechselt man von den Gebrüdern Wright zum X-15. Was würde das für 2021 vorhersagen?

Antworten (1)

Macht diese Logik Sinn? Hat jemand schon einmal daran gedacht?

Ja, es wurde erwogen. In der Literatur ist dies als „Anreizfalle“ bekannt.

Es gibt ein paar wissenschaftliche Abhandlungen darüber, insbesondere Andrew Kennedys 2006 Interstellar Travel - The Wait Calculation and the Incentive Trap of Progress und René Hellers Relativistische Verallgemeinerung der Incentive-Falle des interstellaren Reisens mit Anwendung auf Breakthrough Starshot , aber die Idee ist ziemlich alt , die zumindest auf van Vogts Erzählung Far Centaurus von 1944 zurückgeht .

Laut einem Kommentar zu einer anderen Frage auf der Website schlägt Robert Zubrin eine 50-Jahres-Faustregel vor: Wenn Sie eine Weltraumreise von 50 Jahren oder mehr in Betracht ziehen, sollten Sie stattdessen auf die technologischen Verbesserungen warten.

Wie hoch ist die Geschwindigkeitsentwicklung, damit dies geschieht? Wie langsam muss die Geschwindigkeitsentwicklung sein, damit es NICHT passiert?

Es ist praktisch unmöglich zu sagen. Die technologische Entwicklung verläuft nicht auf vorhersehbare Weise.

Der "Geldschuss" in Hellers Artikel ist diese Grafik, die anscheinend einen exponentiellen Anstieg der Höchstgeschwindigkeit mit der Zeit zeigt:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Allerdings überzeugt mich diese Handlung nicht. Die gepunktete "Anpassungslinie" stützt sich sowohl auf Daten von Zügen aus dem frühen 19. Jahrhundert als auch auf modernen Raketen.

Für die Technologien mit vielen Datenpunkten auf dem Diagramm (dh die Autos in Grün und die Flugzeuge in Blau) zeigen die von ihnen beschriebenen „Unterkurven“ einen schnellen anfänglichen Anstieg, gefolgt von einem steilen Abfall auf der logarithmischen Skala – dh linear Fortschritt. Nur wenn völlig unterschiedliche Reisearten auftauchen, erhalten wir den exponentiellen Gesamtfortschritt, und es ist nicht klar, ob es zusätzliche „Arten“ des Reisens gibt, die gefunden werden müssen. (Verschiedene Nuklear-, Nuklearkinetik- und Fusionsmotoren würden die Leistungsverbesserungen des Raketenmodus fortsetzen, aber keinen neuen Modus darstellen.)

Und tatsächlich gibt es so etwas wie ewiges exponentielles Wachstum in keinem Bereich , hat es nie gegeben und wird es nie geben, obwohl eine ganze Menge fast sehr intelligenter Leute auf Dinge zeigen und sagen: "Es ist exponentiell!" in den letzten Jahrzehnten. Wofür wir viele Beispiele haben, ist sigmoidales Wachstum , das sehr früh wie exponentielles Wachstum aussieht.

Wenn Sie die Prämisse einer kontinuierlichen exponentiellen Zunahme der Reisegeschwindigkeit akzeptieren, können Sie ausrechnen, an welchem ​​​​Punkt Sie Ihre Reise nach Proxima beginnen sollten, um am schnellsten dorthin zu gelangen, aber das ist eine theoretische Fantasie. Kennedys Schätzung für eine Reise von 6 Lichtjahren zum Barnard's Star, etwas weiter als Proxima, sollte in 635 Jahren beginnen und eine 145-jährige Reise mit 4% der Lichtgeschwindigkeit zurücklegen.

Es gilt auch für andere Situationen - wie einige schwere Rechenprobleme. Damals, als die CPU-Geschwindigkeiten wirklich jedes Jahr anstiegen, wurde vorgeschlagen, wenn Sie ein besonders schwieriges numerisches Problem lösen wollten, anstatt so viel Computerzeit wie möglich zu investieren und 20 Jahre zu brauchen, bis Sie Ihr Ergebnis erhalten - tun Sie es einfach 10 Jahre lang nichts, kaufen Sie dann Ihre Computerzeit - und erhalten Sie eine Lösung schneller und billiger. (Aber dann könnten Sie weitere 5 Jahre warten und nichts tun, sich dann Computerzeit kaufen und die Antwort immer noch schneller und billiger erhalten als zu Beginn.
Ich habe ähnliche Strategien angewendet, um die Optimierung des Audiosynthesecodes hinauszuzögern.
Ein zusätzlicher Modus, von dem wir bereits wissen, dass er existiert: Atomraketen. Aber es könnten die letzten technischen Verbesserungen sein, von denen wir nicht wissen, dass sie physikalisch noch möglich sind.
Das ist kein neuer Modus; das ist eine inkrementelle Verbesserung eines bestehenden Modus.
Wächst die gesamte jährliche Energie, die von Menschen erzeugt/verwendet wird, nicht exponentiell? Und wenn das stimmt, würde es Hellers potenzielle Raketengeschwindigkeiten im Laufe der Zeit erhöhen? Ein absurdes Beispiel: Wenn wir den Punkt erreichen würden, an dem wir genug Energie erzeugen, um speicherbare Antimaterie zu produzieren, würde dies Antimaterie-angetriebene Raumschiffe ermöglichen. Weniger absurd könnte die Erzeugung positiver Energie aus Fusionsreaktionen usw. sein.
@SafeFastExpressive So etwas wie ewiges exponentielles Wachstum gibt es nicht, hat es noch nie gegeben und wird es nie geben: Sie werden feststellen, dass das Universum nicht von Wand zu Wand aus Bakterien besteht. Wofür wir viele Beispiele haben, ist sigmoidales Wachstum , das sehr früh wie exponentielles Wachstum aussieht.
Und es gibt andere Modi, die nicht FTL sind. Obwohl Breakthrough Starshot die Fantasie eines Stoner-Physikers ist, lassen laserverstärkte Lichtsegel die Energiequelle und die Reaktions-"Masse" zu Hause.
@RussellBorogove ... mit offensichtlichen Auswirkungen auf die Bremsfähigkeit! Ehrlich gesagt, was nützt es, ein Sternensystem zu erreichen, wenn Sie nur mit wahnsinniger Geschwindigkeit vorbeirasen, ohne tatsächlich in den Orbit einzutreten (aus offensichtlichen Gründen ignorieren Sie das Lithobremsen)?
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