Könnte ein Schiff mit nahezu Lichtgeschwindigkeit die Zeit stark genug verlängern, um andere Sterne zu erkunden, ohne die Lichtgeschwindigkeitsbarriere zu durchbrechen?

Bei einer konstanten Beschleunigung von 1 G dauert es etwas weniger als ein Jahr, um nahezu Lichtgeschwindigkeit zu erreichen. Die Zeit würde sich lokal auf dem Schiff verlängern und die Zeit für sie verlangsamen. Könnte die Zeitdilatation auf 12-mal schneller als die normale Zeit verschoben werden, sodass 1 Lichtjahr Reise nur 1 Monat lokaler Raumschiffzeit entspricht? Wenn möglich, würde ein 10 Lichtjahre entfernter Stern nur 2 Jahre und 9 Monate brauchen, um ihn aus der Raumschiffperspektive zu erreichen. 1 Jahr beschleunigen, 9 Monate erweitern, 1 Jahr verlangsamen. Es würde natürlich immer noch 11 normale Jahre dauern, um es zu erreichen.

Je näher Sie der Lichtgeschwindigkeit kommen, bewirkt eine Art Luftwiderstand, dass das Schiff daran gehindert wird, schneller zu werden und die Lichtgeschwindigkeit zu erreichen, sodass mit einer begrenzten Schubkraft nur so viel Geschwindigkeit und Zeitdilatation möglich sind. Was wäre die Zeitdilatation für ein Raumschiff mit 1G Schubkraft bei maximaler Geschwindigkeit? Wenn die Motoren mit der schnellstmöglichen Geschwindigkeit abgeschaltet würden, würde diese Schleppkraft das Schiff verlangsamen oder die Zeitdilatation verringern oder würde es mit der gleichen Geschwindigkeit und Dilatation ausrollen, um Kraftstoff zu sparen? Wenn die Motoren noch eingeschaltet wären und mit 1G schieben würden, aber das Schiff mit maximal möglicher Geschwindigkeit wäre, würde die Besatzung dann immer noch das 1G auf dem Schiff spüren, auch wenn es nicht mehr beschleunigt?

Würde das Schiff, das die Entfernung zu seinem Ziel bei 12-facher Dilatation misst, so aussehen, als würde es aus der Schiffsperspektive 12-mal schneller als die Lichtgeschwindigkeit reisen?

Könnten Sie schnell genug gehen, dass die Dilatation 52-mal normal wäre, also 1 Woche pro Lichtjahr? oder 365 Mal für 1 Tag im Lichtjahr? Gibt es eine Begrenzung der Zeitdilatation? Brauchen wir überhaupt schnellere als leichte Technologie, um den Weltraum zu erkunden? Sicher, es würde eine wirklich lange Zeit außerhalb des Schiffes in Echtzeit dauern, aber für die Leute auf dem Schiff wäre es machbar.

"12 Mal schneller als die Lichtgeschwindigkeit aus der Schiffsperspektive?" - Natürlich nicht, weil die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum nicht vom Bezugssystem (auch bekannt als "Perspektive") abhängt. Aber es kann das Ziel mit weniger Schiffszeit erreichen, als Licht "Außenzeit" benötigt. Das hast du da gemeint? Denn jetzt macht ot wenig Sinn. Eigentlich glaube ich, dass dies beim Physik-Stack-Austausch mit wenig bis gar keinen Optimierungen in Ordnung sein kann. Sie können die Relativitätstheorie besser erklären als wir hier.
Es gibt eine Menge populärer, leicht verständlicher Dinge über die Relativitätstheorie da draußen, im Internet und in Form von Büchern und sogar Fernsehsendungen. Sie stellen die grundlegendsten Fragen zur Funktionsweise der Relativitätstheorie. Ich glaube nicht, dass eine Antwort hier eine wirklich verständliche, korrekte und gleichzeitig zufriedenstellende Antwort auf Ihre Fragen sein kann. Jemand könnte es immer noch versuchen, aber ich vermute, dass für jede Frage, die man beantwortet, zwei weitere Missverständnisse entstehen. Bitte denken Sie daran, von vorne zu beginnen
Unabhängiger zweiter Kommentar: "Brauchen wir schnellere als leichte Technologie, um den Weltraum überhaupt zu erkunden?" Was meinst du mit erkunden? Es gibt eine Menge Fernsehsendungen über Entdecker im Weltraum. Sie treffen auf Aliens, die Englisch sprechen und ein Problem der Woche für sie haben. Wahre Weltraumforschung, naja, vielleicht müssen wir die Erde gar nicht verlassen. Warum braucht man überhaupt Leute auf einem Raumschiff? Weißt du, wie langweilig es ist, dein ganzes Leben lang mit 10 Leuten in einem Raum zu sitzen? Ich denke, Sie müssen diese Idee entweder überdenken oder einfach akzeptieren, dass dies keinen Sinn ergibt und niemanden wirklich interessiert.
Willkommen beim Weltenbau. Können Sie bitte Ihre Frage bereinigen und klären, damit Sie verstehen können, was Ihre Frage ist? Es fällt mir schwer, es zu verstehen.
"eine Art Schleppeffekte" ist übrigens nicht das, was passiert. Von Schiffen PoV aus beschleunigt es genauso.
@Mołot Das OP schlägt nicht vor, dass die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum geändert wird oder rahmenabhängig ist. Das OP schlug lediglich vor, dass der Flug des Raumschiffs, basierend auf der Schiffszeit, nur schneller als das Licht zu reisen schien . Dies ist aufgrund der Zeitdilatation eine illusorische Perspektive. Das OP scheint sich mit dem Verständnis der Auswirkungen der Relativitätstheorie auf interstellare Reisen auseinanderzusetzen.
Ein Aspekt der Relativitätstheorie, der es energetisch exponentiell schwieriger macht, Lichtgeschwindigkeit zu erreichen, ist die relativistische Massenzunahme. Je näher man der Lichtgeschwindigkeit kommt, desto mehr relativistische Masse nimmt zu und desto mehr Energie wird benötigt, um sie stärker zu beschleunigen.

Antworten (3)

Wow, das sind eine ganze Menge Fragezeichen, ich werde Ihnen das Larry Niven-Special zu 1G-Reisezeiten geben. Dies kommt direkt aus dem Essay Bigger Than Worlds , den ich jedem ernsthaften Weltenbauer wärmstens empfehlen kann, laut Niven braucht es:

vier Jahre bis zum nächsten Stern, einundzwanzig Jahre bis zum galaktischen Zentrum, achtundzwanzig bis zur Andromedagalaxie – alles bei einer Gravitationsbeschleunigung

Das ist die Schiffszeit und geht von einer 1-G-Beschleunigung bis zur Hälfte des Weges aus, gefolgt von einer 1-G-Verzögerung auf dem Rest des Weges zum Ziel.

Das ist richtig, aber es lässt einige Details aus ... wie welche Art von Antrieb das kann und woher die Energie kommt (nur die kinetische Energie des Schiffes übersteigt seine Ruhemasse bei längeren Fahrten um einen großen Faktor) und wie Sie schirmen gegen die Strahlung und Stöße ab, die Sie mit hohem Gamma durch sogar "leeren" Raum pflügen ... Aber mit Ihren Händen, die wild genug winken, können Sie es tun.
@MarkOlson Es wurde ein Bassard Ramjet angenommen, weil es geschrieben wurde, als wir noch dachten, dass diese funktionsfähig seien, sie sind es nicht, aber wenn sie es wären, wären sie effektiv selbstabschirmend.
Ausreichend für Kraftstoff und niederenergetisch geladene Teilchen, aber nicht für neutrale Teilchen und Staub. Und wie hoch ist der Gamma-Umsatz bei einer Reise nach Andromeda? Irgendwo über 100.000 – was dazu führt, dass geladene Teilchen wirklich schwer abzulenken sind!
@ MarkOlson Pass, ich weiß, dass die Mathematik ungefähr richtig ist. Ich gebe nicht vor zu verstehen, was Sie versenden könnten, das die Reise überleben würde, wie lange es dauern würde, wenn Sie könnten. So wie ich es verstehe, lenkt ein Bassard nichts ab, er saugt aktiv jedes Partikel an, das er erreichen kann.
Der einfache Bussard verwendet Magnetfelder, die geladene Teilchen <Handwink>in ein magnetisches Fusions-Containment-Volumen ablenken</Handwink>, das das Schiff "kostenlos" antreibt. Abgesehen von der oben erwähnten Handwelle wirken Magnetfelder nur auf geladene Teilchen, also schlagen Neutrale einfach hinein. Aber vielleicht werden sie von Lasern oder so etwas ionisiert. Dennoch wirkt das Bussard-Feld selbst wie ein riesiger Windschutz, und wenn es schnell genug geht, erzeugt das interstellare Medium einen enormen Luftwiderstand. Sie erhalten eine überraschend langsame Endgeschwindigkeit.
@MarkOlson Ja, aus dem Gedächtnis geht man in einem Bassard tatsächlich "rückwärts", er hat eine niedrigere Endgeschwindigkeit als Sols galaktische Kernrahmengeschwindigkeit.
IIRC richtig, Ihnen fehlt ein letzter Punkt in Ihrer Aufzählung. Das Ende des Universums, wie wir es derzeit kennen (etwa in 10 Milliarden Jahren), wird in weniger als 100 Jahren Schiffszeit bei einer konstanten Beschleunigung von 1 g eintreten.
@quarague Niven sagt es nicht, sicherlich nicht in diesem bestimmten Aufsatz, aber ich glaube, es ist eine Nummer dieser Größenordnung, ja.

Mehrere Fragen auf einmal, aber nicht zu schwer zu beantworten...

  1. Ja, mit konstanter Beschleunigung (1G oder anders) sieht die Raumfahrt viel plausibler aus (aus der Perspektive des Reisenden). Es gibt sogar Rechner im Internet, wie diesen hier .

  2. Es ist nicht klar, was Sie mit "maximaler Geschwindigkeit" meinen. Theoretisch kann ein Schiff mit konstanter Beschleunigung beliebige Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit erreichen. In der Praxis wäre dies aufgrund des Energie-/Kraftstoffbedarfs schwierig zu erreichen. Für jede Art von Motor werden die Mengen enorm sein.

  3. Im interstellaren Raum ist die "Widerstandskraft" ziemlich gering, wir müssen sie wahrscheinlich nur bei längeren Reisen von über 1000 Lichtjahren berücksichtigen. Das eigentliche Problem werden Ablation und Kollisionen sein - das Schiff wird mit relativistischer Geschwindigkeit auf interstellares Gas und Staub treffen, was dazu führen wird, dass jede Art von Material zerfällt und das Innere des Schiffes dabei mit hochenergetischen Partikeln überschüttet wird. Die Kollision mit einem Sandkorn kann für das gesamte Schiff tödlich sein, es sei denn, es ist eine angemessene Abschirmung vorhanden.

  4. Wenn die Motoren eingeschaltet sind, spürt die Besatzung die Schwerkraft und das Schiff beschleunigt oder verzögert. Wenn die Motoren ausgeschaltet sind, gibt es null g.

  5. Wenn die Zeit um den Faktor 12 verlängert wird, weiß die Besatzung, dass sie mit „Faktor 12“-Geschwindigkeit unterwegs ist, aber es wäre nicht so etwas wie FTL „Warp 12“. Aufgrund der relativistischen Längenkontraktion wird das Ziel als 12-mal näher als in einem "normalen" Referenzrahmen angesehen. Für die Besatzung (und für einen externen Beobachter) wäre die Geschwindigkeit immer noch unterlicht. Die Besatzung wird möglicherweise eine sehr starke "Blauverschiebung" des Lichts an ihrem Ziel und eine "Rotverschiebung" an ihrem Abfahrtsort beobachten.

  6. Kannst du schneller als 12 fahren? Schneller als 365? Ja, es gibt keine theoretische Grenze. Die praktische Grenze ist eine andere Sache und hängt von der Art des verwendeten Motors ab.

Zu Punkt 3 habe ich kürzlich die Revelation Space-Bücher von Alastair Reynolds gelesen, und seine „Lighthugger“-Schiffe verwenden einen dicken ablativen Eisschild auf ihren „Nasenkegeln“.

Mit etwas Handwavium für die Energiequelle für den konstanten Beschleunigungsantrieb und der Abschirmung vor Kollisionen mit Partikeln funktioniert es. Denken Sie jedoch an die Konsequenzen – Beobachter auf dem Startplaneten würden das Schiff immer noch geringfügig unter c fahren sehen. Für eine Rundreise von 1.000 Lichtjahren sind für die Crew vielleicht nur 10 Jahre vergangen, aber auf dem Startplaneten sind immer noch 1.000 Jahre vergangen, sodass bis zu ihrer Rückkehr alle, die sie kannten, schon lange, lange tot sein würden.

Könnte ein Schiff mit nahezu Lichtgeschwindigkeit die Zeit stark genug verlängern, um andere Sterne zu erkunden, ohne die Lichtgeschwindigkeitsbarriere zu durchbrechen?
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