Kann ein Raumschiff für immer mit 1g1g1g beschleunigen?

Sie beschreiben eine konstante Eigenbeschleunigungsbewegung, und ja, im Prinzip ist dies absolut möglich (es kann jedoch praktische Probleme geben - die jedoch nichts mit den Prinzipien Ihrer Frage zu tun haben).

Sie können immer relativ zu Ihrem augenblicklich mitbewegten Rahmen beschleunigen. Keine körperliche Grenze behindert Sie in irgendeiner Weise. Nach dem Galileo-Prinzip muss dies wahr sein: Ihre physische Situation, Ihre Fähigkeit zu beschleunigen und so weiter können Ihre relative Geschwindigkeit zu keinem anderen Beobachter (einschließlich derjenigen, die sich zu einem früheren Zeitpunkt mit Ihrer Bewegung mitbewegt haben) ändern.

Stellen Sie sich folgendes vor. Sie beginnen in einem Trägheitsrahmen, sagen wir Rahmen$A_0$. Du steigerst auf eine Geschwindigkeit$v$relativ zu diesem Rahmen über eine Zeit (wie von Ihnen gemessen) in einen neuen Trägheitszustand$A_1$. Jetzt machen Sie genau das Gleiche noch einmal, mit der gleichen Physik, um den Zustand zu steigern$A_2$: Ihre Situation ist genau die gleiche, und die Beziehung zwischen Frames$A_2$Und$A_1$muss genau das gleiche sein wie das dazwischen$A_1$Und$A_0$, durch Galileis Relativitätspostulat. Machen Sie immer wieder den gleichen Sprung. Nach dem Galileo-Prinzip die Beziehung zwischen Frames$A_n$Und$A_{n-1}$muss genau das zwischen sein$A_1$Und$A_0$, einschließlich der Beschleunigung, die Sie spüren, wenn Sie den Schub machen.

Wenn Sie möchten, können Sie überall intergalaktische Mitfahrtankstellen (von COMOCO Oil TM) finden, damit Sie in jedem Zustand den für den Schub benötigten Kraftstoff aus dem Rahmen beziehen können$A_{n-1}$einrahmen$A_n$, sodass Ihre Situation (Ruhemasse usw.) bei jedem Sprung exakt gleich ist.

Die universelle signalisierende Geschwindigkeitsbegrenzung$c$funktioniert wie folgt. Die Zeitdilatation in jedem Frame$A_n$relativ zum Rahmen$A_0$steigt mit$n$, damit, von$A_0$'s Standpunkt fügt jeder aufeinanderfolgende Sprung weniger Geschwindigkeit hinzu, so dass Ihre Geschwindigkeit relativ zu Ihrem ursprünglichen Frame$A_0$, Asymptoten zu$c$. Dies ist der Mechanismus, der größer als verhindert$c$ Relativbewegung zwischen Beobachtern: Aus Ihrer Sicht gibt es kein Hindernis für Ihre unbegrenzte Beschleunigung.

Ich sprach von praktischen Problemen. Sie werden sich mit ziemlicher Sicherheit irgendwann verdampfen, wenn Sie versuchen, sich mit Geschwindigkeiten von einem nennenswerten Bruchteil von zu bewegen$c$relativ zu intergalaktischer Materie und Gas in jeder Region. Siehe „Relativistic Baseball“ Whatif von Randal Munroe .

Beschleunigung ist eine Geschwindigkeitsänderung, und Geschwindigkeit beschreibt sowohl Geschwindigkeit als auch Richtung. Das bedeutet, dass ein Objekt (ein Raumschiff) so beschleunigt werden kann, dass sich die Richtung ständig ändert, die Geschwindigkeit jedoch nicht. Das einfachste und offensichtlichste Beispiel ist das Gehen im Kreis. Das ist eine Antwort auf die Frage nicht nur im technischen, sondern auch im praktischen Sinne. Es könnte verwendet werden, um eine schwerkraftähnliche Kraft bereitzustellen, möglicherweise für die langfristige Besiedlung durch Menschen (und ihre Haustiere).

Die Kraft der vorgetäuschten Schwerkraft hängt von der Position ab, aber um fair zu sein, gilt das auch für die Schwerkraft der Erde. Es ist nur so, dass die Positionsänderung der Schwerkraft so gering ist, dass wir sie nicht bemerken. Es ist überhaupt nicht undenkbar, dass ein Raumschiff hergestellt werden könnte, das groß genug ist, dass Menschen wie wir sich an jegliche Empfindungsunterschiede im Vergleich zur Erde anpassen könnten.

Wie würde das also umgesetzt werden? Ein Raumschiff mit einem Motor bauen, der es dazu bringt, sich im Kreis zu drehen und ewige Donuts im Weltraum zu machen? Das könnte funktionieren, aber eine wahrscheinlichere Lösung wäre ein Raumschiff in Form eines riesigen Fahrradrads. Wenn sich das Rad dreht, wird alles im Reifen nach außen gedrückt. Ihre reisende Gemeinschaft würde auf der Innenseite des Reifens direkt gegenüber der Lauffläche leben. Größere Schiffe müssten sich langsamer drehen, um bei 1 g zu bleiben.

Das sind kaum meine Ideen; Ich bin mir sicher, dass sie seit 100 Jahren Teil der Science-Fiction sind.

Konstante Rotationsgeschwindigkeit (Winkelbeschleunigung) kann 1 G simulierte Schwerkraft liefern. Es ist keine unendliche (lineare) Beschleunigung erforderlich, um diese Anforderung zu erfüllen.

Das Schiff würde sich der Lichtgeschwindigkeit annähern ... Schränkt dies die Möglichkeit ein, eine 1g-Umgebung auf unbestimmte Zeit auf dem Schiff zu schaffen? Theoretisch könnten Sie unbegrenzt vorwärts beschleunigen, aber in immer kleineren Schritten, wenn Sie sich der universellen Geschwindigkeitsbegrenzung des Lichts nähern. Es würde auch in Bezug auf Masse-Energie unendlich teurer werden, weiter zu beschleunigen, und die Inkremente werden unter 1G abnehmen. Die Antwort lautet also ... JA, es gibt eine Grenze, es sei denn, Sie entscheiden sich für die oben erwähnte Rotationsbeschleunigung. Besser ist es, sehr teure Espressos auf der Internationalen Raumstation in simulierter Schwerkraft zuzubereiten.

Würden die Bewohner einen Unterschied zwischen den langsameren und relativistischeren Geschwindigkeiten bemerken? - Nein, alle Beobachter erleben normal die richtige Zeit, unabhängig vom Bezugsrahmen, selbst wenn sie 99,99 % Lichtgeschwindigkeit erreicht haben oder in ein Schwarzes Loch gefallen sind.