Место, откуда можно было наблюдать, как время снаружи движется быстрее

Пожалуйста, проверьте мое место в реальности, откуда можно было бы наблюдать, как время снаружи движется быстрее...

Космическая станция, постоянно движущаяся со скоростью, близкой к скорости света. Космическая станция создана расой с превосходными технологиями. Они проводят эксперименты, для завершения которых потребуются годы, поэтому они хотят, чтобы время шло для них быстрее, чем для экспериментов. Они долгоживущие, но не бессмертные. Если бы вы были на этой космической станции, время шло бы медленно, а события снаружи шли бы очень быстро. Так…

  • Космическая станция может двигаться со скоростью, близкой к скорости света. Он достиг околосветовой скорости с помощью обычных средств (ионный двигатель, световые паруса, двигатель mpd и т. Д.), Поддерживая движение, пока не достиг желаемой скорости.

  • Он сильно экранирован, поэтому может противостоять космическим лучам, которые будут постоянно падать на него.

  • Он находится на орбите вокруг звезды.

  • В качестве энергии он использует солнечную энергию звезды, вокруг которой он вращается (и, возможно, даже космические лучи).

  • Он достаточно близко к звезде, чтобы получить свою энергию, но недостаточно близко, чтобы быть втянутым в нее.

  • Он достаточно большой, чтобы вместить сотни тысяч представителей их расы, и является самоподдерживающейся средой обитания: еда, вода, воздух. И т. д. Когда они бегут в опасной близости от того, что у них что-то кончится, они замедляются настолько, чтобы позволить кому-то выйти за тем, что им нужно, а когда они возвращаются, они начинают снова.

Итак, мой главный вопрос: все ли я прошёл, чтобы время шло быстрее для жителей этой космической станции?

Мой дополнительный вопрос: будет ли космическая станция, движущаяся так быстро, выглядеть как кольцо на орбите вокруг звезды?

РЕДАКТИРОВАТЬ:

Я сам догадался. Сначала я подумал о черной дыре, а не о звезде, как многие из вас сейчас предполагают, но меня беспокоило гравитационное притяжение и потребности космической станции в энергии. Это все еще проблемы, если мы переключимся с орбиты вокруг звезды на орбиту за пределами горизонта событий черной дыры, да?

When they run dangerously close to running out of something they slow down enough to let someone go out to get whatever they need, and when they get back they start up again.Я думаю, что постоянный поток припасов, идущих к ним, мог бы изящно справиться с этим без необходимости останавливать или замедлять то, что они делают.
Также я считаю, что вращение вокруг звезды на высокой скорости будет иметь эффект, противоположный тому, что вы намеревались... Вспомните Interstellar. Для людей в базе время будет идти медленнее, а не быстрее. Они могут провести там год только для того, чтобы узнать, что в большинстве других звездных систем прошли столетия. Теперь, если вы хотите, чтобы этот эффект, чтобы, когда они выходят, они видели результаты долгого времени, прошедшего для вселенной в целом, но не для них, то я думаю, что вы рассмотрели самые важные детали, да.
часть «время движется быстрее» вводит в заблуждение. Пока я не прочитал весь вопрос, у меня сложилось впечатление, что время на релятивистском космическом корабле должно двигаться медленнее .
«Он находится на орбите вокруг звезды» — это должна быть очень тяжелая и компактная звезда, вроде нейтронной звезды, если вы хотите стабильно вращаться по орбите с релятивистской скоростью.
@ Ренан, DOH! Ты прав. Я неправильно выразился! Время для них идет медленнее, а все остальное идет быстрее.
@Александр, ДОХ! Вы тоже правы!. Я неправильно выразился! Время для них идет медленнее, а все остальное идет быстрее.
Значит, точка, в которой проводятся эксперименты, движется медленно или неподвижно относительно космической станции?
@Александр - очень тяжелый и компактный. Это также означало бы, что приливные нагрузки на станцию ​​будут огромными .
Как в рассказе Ларри Нивена, «нейтронная звезда» огромна, где все на станции оказывается раздавленным на два конца.
Видите ли, согласно мнению здешних эйнштейновских пуристов, вы должны двигаться почти на cee ОТНОСИТЕЛЬНО ЧЕГО-ТО ДРУГОГО. Но по отношению к вам это что-то другое на самом деле происходит почти на cee, а не вы. Видите проблему? Для всех, кроме вас, время идет медленнее. Глупо, я знаю, но нам нужен более толстый учебник физики, прежде чем это будет решено. Тот, который выходит далеко за рамки Эйнштейна.
«…они замедляются достаточно, чтобы позволить кому-то выйти, чтобы получить ..» Нет, как только они замедляются, они сходят с орбиты. Орбита, которую они в настоящее время поддерживают, является прямым результатом скорости, с которой они движутся. Измените скорость, измените орбиту. Если только учебник по физике, который они используют, не намного толще нашего, и они не могут манипулировать гравитацией и гравитационным притяжением.

Ответы (5)

Просто выведите на орбиту рядом с черной дырой.

Нет другого объекта, который был бы достаточно массивным, чтобы допускать релятивистские орбитальные скорости. Скорость убегания для поверхности черной дыры в точности равна скорости света, так что вы можете разогнаться до этой скорости, если находитесь на горизонте событий (но удачи, если вы когда-нибудь уйдете). Если черная дыра очень-очень большая (сверхмассивная), то точка спагеттификации будет лежать в пределах горизонта событий, а это означает, что вы можете подойти прямо к ней, не будучи разорванным в клочья.

Кроме того, вы можете иметь обычную звезду, вращающуюся вокруг вас, чтобы обеспечить свет и энергию.

Я вырвал это из другого ответа , но гравитационное замедление времени выглядит так:

т 0 знак равно т ф 1 − р 0 р
Где,

  • т 0 - собственное время между событиями A и B для медленно тикающего наблюдателя в гравитационном поле (ваша станция)
  • т ф - координатное время между событиями A и B для быстро тикающего наблюдателя на сколь угодно большом расстоянии от массивного объекта (где проводятся научные эксперименты)
  • р - радиальная координата наблюдателя (аналогична классическому расстоянию от центра объекта, но на самом деле является координатой Шварцшильда)
  • р 0 знак равно 2 г М с 2 радиус Шварцшильда M.

Решив, как далеко вы хотите выйти на орбиту и сколько раз за раз вы хотите проходить, вы можете рассчитать, насколько большая черная дыра вам нужна. Или просто используйте СМЧД в центре галактики, а затем вычислите один из двух других параметров.

Я считаю, что на самом деле вам не захочется находиться очень близко к черной дыре, и поэтому вам не нужно будет двигаться очень быстро для стабильной орбиты, но для получения наиболее точных результатов вы должны рассчитывать с использованием обоих источников замедления времени. Их комбинация становится немного сложнее:

г т Е г т с знак равно 1 − 2 U с 2 − в 2 с 2 − ( с 2 2 U − 1 ) − 1 в ∥ 2 с 2 знак равно 1 − ( β 2 + β е 2 + β ∥ 2 β е 2 1 − β е 2 )
куда

  • г т Е является небольшим приращением собственного времени т Е ,

  • г т с представляет собой небольшое приращение координаты т с координировать время,

  • в ∥ - радиальная скорость,

  • в е знак равно 2 г М я р я скорость убегания,

  • β знак равно в / с , β е знак равно в е / с и β ∥ знак равно в ∥ / с - скорости в процентах от скорости света c,

  • U знак равно г М я р я - ньютоновский потенциал, эквивалентный половине квадрата скорости убегания.

Что касается подвопроса:

Будет ли космическая станция, движущаяся так быстро, выглядеть как кольцо на орбите вокруг звезды?

Нет, не будет. Я знаю, что когда вы представляете себе станцию, летящую вокруг черной дыры, легко представить, что она кружится в размытом пятне. Но рассмотрим звезду S2 . Он вращается вокруг сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики под названием Стрелец А. Это не слишком отличается от того, что вы хотите сделать (возможно, вокруг него даже есть медленная станция!). Эта звезда в 15 раз массивнее нашего Солнца и при максимальном сближении движется со скоростью почти 1,7% скорости света (что мы собираемся наблюдать в середине 2018 года). Тем не менее, S2 требуется 15 лет, чтобы совершить оборот вокруг черной дыры.

Даже если бы вы вращались вокруг самого края этой сверхмассивной черной дыры со скоростью света, вам потребовалось бы более четырех минут, чтобы совершить полный оборот. И вы будете двигаться так быстро, что очень мало света будет отражаться от вас обратно любому наблюдателю. Однако вы будете двигаться значительно медленнее на значительно большем радиусе, поэтому вы будете видны как движущаяся точка, а не как кольцо.

Итак, предполагая, что обитатели нашей космической станции — К2, вы предлагаете орбиту сразу за горизонтом событий черных дыр? Если да, то могла ли космическая станция каким-то образом получать энергию от черной дыры и/или близлежащего солнца?
@Len Вы должны быть настолько далеко от горизонта событий сверхмассивной черной дыры, насколько может выдержать ваша история. Вы получаете меньшее замедление времени, но у вас также есть более возможный побег. Вы можете получить энергию от ближайшего солнца легче, чем от черной дыры (насколько я знаю, цивилизация К2 знает лучше).

Хотя движение со скоростью, близкой к скорости света , вызовет значительное замедление времени и, по сути, «ускорит» время на корабле, его обращение вокруг звезды будет проблемой.

По определению звезда излучает свет . Таким образом, скорость убегания этой звезды должна быть ниже скорости света. Таким образом, корабль, движущийся со скоростью, близкой к скорости света, не сможет выйти на ее орбиту, поскольку он, вероятно, движется со скоростью выше космической. Если бы объект был достаточно массивным, чтобы скорость убегания превышала скорость света, у вас была бы черная дыра. Чтобы двигаться со скоростью, близкой к скорости света, вокруг черной дыры, вы должны находиться за пределами горизонта событий , или, точнее, за пределами фотонной сферы . Фотонная сфера — это радиус, в котором свет может (в некоторой степени) стабильно вращаться вокруг черной дыры, поэтому орбита вашего корабля должна быть немного за ее пределами, поскольку он движется чуть ниже скорости света.

К счастью, если бы ваш корабль находился так близко к черной дыре и мог каким-то образом выжить, гравитационное замедление времени дало бы вашему замедлению времени еще один значительный импульс.

+1 за упоминание фотонной сферы - я думаю, что большинство людей не знают, что между фотонной сферой и горизонтом событий нет стабильных орбит. В связи с этим я бы не сказал «сразу за горизонтом событий» — радиус фотонной сферы на 50% больше, чем радиус горизонта событий.
@RobWatts: Спасибо, что поймали это! Исправлено, плюс я добавил немного, о котором вы упомянули, о том, почему именно там должна быть орбита.
@RobWatts Нет стабильных орбит без двигателя , но космический корабль с двигателем может реально двигаться по орбите внутри фотонной сферы (конечно, все еще за пределами горизонта событий).
@Samuel технически верно, но, вероятно, потребуется смехотворное количество энергии, чтобы попытаться выйти на орбиту внутри фотонной сферы, а не то, что вам нужно для «самоподдерживающейся среды обитания». Кроме того, вы ничего не получаете, находясь внутри фотонной сферы — в фотонной сфере стабильная орбита требует движения со скоростью света, поэтому вы можете растягивать время настолько, насколько хотите, просто приближаясь, оставаясь снаружи.
Пойдет ли время вспять для корабля, движущегося со скоростью света в центре черной дыры? Т.е. суммирование гравитационного замедления времени И скорости замедления времени?
@JustinThyme: сомневаюсь. Уравнения растяжения содержат квадратные корни и положительные коэффициенты, поэтому я не думаю, что они когда-либо могли привести к отрицательному результату. Скорее, время просто в конце концов остановится. Однако, поскольку свет не может покинуть черную дыру, мы не можем измерить ее центр, так что на самом деле все возможно...
@RobWatts Ну, вы получаете больше замедления времени, находясь ближе к горизонту событий. На порядок больше. Кроме того, он не требует значительной энергии, особенно для некруговых орбит. Фотонная сфера — это просто последняя устойчивая круговая орбита, если ваша скорость зафиксирована на уровне c. То есть, если вы фотон.
@Samuel, если вы посмотрите на формулу по ссылке «гравитационное замедление времени», которую использовал Гитер, вы увидите, что вращение вокруг фотонной сферы эффективно останавливает время. Не нужно идти глубже и усложнять
@RobWatts Замедление времени велико, но на горизонте событий оно более чем в десять раз выше. Так что я полагаю, это в десять раз эффективнее остановить...
Итак, предполагая, что обитатели нашей космической станции — К2, вы предлагаете орбиту сразу за горизонтом событий черных дыр? Если да, то могла ли космическая станция каким-то образом получать энергию от черной дыры и/или близлежащего солнца?
@Len: Получение энергии от черной дыры маловероятно, и вы, вероятно, не сможете собрать достаточно солнечной энергии от ближайших звезд, чтобы оставаться стабильной. Ядерный синтез, вероятно, лучше, хотя вы, возможно, сможете придумать какую-нибудь машину, которая производит энергию, используя огромную гравитацию черной дыры...

Мозг Матрешки.

https://en.wikipedia.org/wiki/Matrioshka_brain

Другими словами, они живут в симуляции или их разум.

Поскольку это симуляция, время субъективно, и они могут замедлять его сколько угодно. Иногда им нужно что-то из внешнего мира, может быть, они хотят исследовать инопланетную жизнь.

Таким образом, они могут сделать 1 из нескольких вещей,

  • Они могут клонировать биологическое тело и загружать в него разум.
  • Они могут создать роботизированное тело и загрузить в него разум.
  • Они могут вырастить ребенка и просто учить его по старинке.

Затем они отправят этого агента для сбора информации и вернутся с ней.

Не уверен, что это подходит к вашей истории, но я хотел выбрать что-то, что не упоминалось ранее. Глядя на некоторые другие ответы, я думаю, что они рассмотрели ваши оригинальные, релятивистские идеи более подробно, чем я мог надеяться. Поэтому я просто хотел представить еще одну идею, отвечающую основным требованиям замедления времени.

Ваше здоровье!

Нет, при условии наличия научного обоснования

Здесь есть несколько сомнительных предположений, если вы собираетесь использовать научный тег. Они как бы оставляют «базы» незакрытыми.

  • Обычные средства передвижения. Примерно при холодном старте, если предположить, скажем, космический корабль массой 10 000 тонн (не слишком большое, но приятно круглое число), ваша разница в энергии между 0 и 0,9c будет

    10000000kg / (~0.44) * (270000000m/s)**2 = ~1.65E24 joules.

    Для сравнения, глобальное потребление энергии в 2013 году составило около 1E20 Дж. Таким образом, работа на солнечной энергии и космических лучах невозможна, и обычные средства движения не смогут обеспечить такое количество энергии, доступное с точки зрения массы двигателя (по крайней мере, для ионных двигателей и тому подобного).

  • Как указано в комментариях, чем быстрее вы движетесь, тем более массивным должен быть объект, вокруг которого вы вращаетесь. Если это будет активная звезда (чтобы обеспечить солнечную энергию), вам придется находиться на приличном расстоянии. Хотя я не прогнал числа полностью, чтобы поддерживать орбиту на уровне 0,9 вокруг нашего Солнца, вы должны были бы находиться на расстоянии 1 км от его центра масс. Это оставило бы вас на орбите вокруг железного ядра Солнца, что, очевидно, неприемлемо. Я не верю, что вы могли бы поддерживать релятивистскую орбиту, которая привела бы к существенному замедлению времени вокруг чего-либо менее массивного и компактного, чем черная дыра.

  • Это приводит к собственной проблеме - гравитационные нагрузки на станцию ​​сделают защиту от космических лучей/релятивистских микрометеоритов незначительной проблемой. Если ваши гипотетические продвинутые инопланетяне не могут контролировать гравитацию, они, скорее всего, превратятся в спагетти , а если они могут контролировать гравитацию, вам не нужна ваша релятивистская космическая станция.
№ 1 не будет проблемой для цивилизации типа II по Кардашеву, № 3 действителен и предполагает, что сверхмассивная черная дыра является единственным жизнеспособным кандидатом.
Я бы предложил указать потребность в энергии с точки зрения массы - в данном случае 18000 тонн. Другими словами, вам нужно иметь двойную массу корабля в качестве топлива, которое можно преобразовать в кинетическую энергию с почти идеальной эффективностью. И у вас также есть тирания уравнения ракеты - вы будете использовать часть этого топлива непосредственно перед тем, как разобьете свою максимальную скорость, поэтому ваш космический корабль будет еще тяжелее в начале и ему потребуется еще больше топлива.
На самом деле, вы, вероятно, сможете получить большую часть (если не всю) этой энергии, просто выходя на орбиту вокруг черной дыры, но вам нужно будет потратить столько же энергии, чтобы выбраться из черной дыры.
Итак, предполагая, что обитатели нашей космической станции — К2, вы предлагаете орбиту сразу за горизонтом событий черных дыр? Если да, то могла ли космическая станция каким-то образом получать энергию от черной дыры и/или близлежащего солнца?
Кардашевский уровень цивилизации не имеет значения; вам потребуется больше энергии, чем вы могли бы унести или собрать на поверхности станции. Вы можете собирать энергию, сбрасывая материал в черную дыру, но вам потребуется постоянный запас материала или лучевая энергия от огромного коллектора/внешнего источника энергии.
@jdunlop, а как насчет эффекта Казимира или энергии нулевой точки / вакуума для источников питания?
@Len - если вы все еще придерживаетесь «научного обоснования» и «проверки реальности», тогда в игру вступает TANSTAAFL . Большинство исследований показывают, что вы не можете получить больше энергии от Эффекта Казимира или Энергии Вакуума, чем вы вкладываете. Что, вероятно, хорошо, потому что уменьшение энергии вакуума вполне может иметь негативные последствия. (Кроме того, это очень, очень малые значения энергии, но можно с уверенностью сказать, что высокоразвитые инопланетяне могли увеличить их).
@jdunlop, бесплатного обеда не бывает. лол Нииииис.
И не забудьте утроить это количество энергии, когда они « замедляются настолько, чтобы позволить кому-то выйти за всем, что им нужно, а когда они возвращаются, они начинают снова » .

Когда они бегут в опасной близости от того, что у них что-то заканчивается, они замедляются настолько, чтобы позволить кому-то выйти за всем, что им нужно, а когда они возвращаются, они снова начинают двигаться.

Каждый раз, когда это происходит, все становятся намного старше, и они не станут моложе, вернувшись к обычной скорости. Это может иметь огромные последствия.

Поскольку все и все в этом мире будут испытывать одно и то же относительное время, это может быть совершенно неуместно с точки зрения их собственной системы отсчета, но я думаю, что сдвиг их относительного времени выведет их из синхронизации с их экспериментальным миром.

Я вижу здесь логику, но, может быть, ради вопроса ОП, подробнее об этом? Возможно, если это самоподдерживающаяся среда обитания, разве это не означает, что они могут избежать замедления все вместе? Просто мысль.
@Omniwombat - хорошо, но я не понимаю, какое это имеет отношение к вопросу или моему ответу. Похоже, вы на самом деле даете другой ответ на вопрос: все ли основы я рассмотрел ? Ваш ответ: «Как именно они собираются просто «замедлить и снова запустить»?
@bumpy - я процитировал ОП , когда они бегут в опасной близости от того, что у них заканчивается что-то, что они замедляют ... - ОП спросил, не упускают ли они что-то, поэтому я указал на эту проблему.
@Vector, кстати, твой ответ напомнил мне фильм «Интерстеллар». Но я думаю, что логика, используемая в вопросе, заключается в том, что если вы замедлитесь до соответствующей скорости, продолжительность жизни не должна измениться, верно? Вот почему я спросил, может быть, подробнее об этом.
@Vector, и еще одна моя точка зрения была связана с той частью, которая была прямо перед вашей цитатой: «Он достаточно велик, чтобы вместить сотни тысяч представителей их расы, и является самоподдерживающейся средой обитания: еда, вода, воздух и т. д.». И я думаю, что если это самоподдерживающаяся среда обитания, то зачем вообще нужно замедляться, тогда она не будет самоподдерживающейся, нет?
@bumpy продолжительность жизни не должна меняться - продолжительность жизни никогда не меняется , вопрос в относительном времени. Но я полагаю, что это не имело бы большого значения, потому что через это прошли бы все/все, так что никто бы ничего не заметил - у всех было бы одинаковое относительное время. Я добавил к ответу...
Место, откуда можно было наблюдать, как время снаружи движется быстрее
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v