Мысленный эксперимент "Варп-драйв"

введите описание изображения здесьПочему этот «варп-двигатель» не работает? Предполагая, что мы можем построить маховик, который может выдерживать скорость, близкую к скорости света, и иметь на борту запас энергии или лучевую энергию, которая может раскрутить его до этой скорости и снова замедлить.

1) Телескопическая связь между двумя капсулами, они могут свободно двигаться навстречу друг другу

2) начинает вращаться маховик в первой капсуле. Когда он приближается к скорости света из того, что я слышал об теории относительности, он начнет становиться более массивным, а не быстрее.

3) Эта дополнительная масса создаст более сильное гравитационное поле, верно?

4) Обе капсулы теперь падают навстречу друг другу в соответствии с законом тяготения Ньютона, однако, поскольку передняя капсула теперь намного массивнее, она не двигается заметно, в отличие от задней капсулы, которая в основном отлетает в сторону передней капсулы.

5) Через некоторое время t маховик замедляется, массы двух капсул снова становятся равными, однако задняя капсула остается в постоянном движении к передней капсуле из-за первого закона Ньютона.

6) Непосредственно перед тем, как задняя капсула соприкасается с передней, рычажный механизм становится жестким, что заставляет заднюю капсулу передавать импульс передней капсуле.

7) Поскольку они снова имеют ту же массу, их новая скорость равна v / 2, где v - скорость, полученная задней капсулой при ее начальном гравитационном ускорении.

Мысли? Я говорю, что это варп-двигатель, потому что, используя визуализацию пространства-времени, где он представляет собой плоский эластичный лист, маховик вдавливает лист, который всасывает заднюю капсулу, но как раз перед тем, как он туда попадает, вмятина исчезает, но затем снова появляется позже дальше по линии, чтобы повторить процесс.

Я полагаю, что подобный вопрос был задан здесь.
+1 Несмотря на то, что в идее есть ошибки, это умно.

Ответы (3)

Вам нужно ускорять и замедлять маховик. Чтобы система была автономной, энергия должна исходить из вашего устройства. Общая энергия устройства не меняется при ускорении маховика, поскольку энергия должна исходить от чего-то еще в устройстве.

спасибо, а что, если вы излучаете энергию на Землю и с Земли с помощью лазеров, если она не будет работать автономно?
Если вы добавляете энергию извне, чтобы ускорить его, у вас нет автономного варп-двигателя,
Но разве это не относится ко всем силовым установкам? Что они используют часть внутренней энергии для создания тяги?
В этом случае внутренняя энергия используется для увеличения кинетической энергии маховика. По мере увеличения кинетической энергии источник энергии, например, батарея, теряет такое же количество энергии, предполагая 100% эффективность. Полная энергия системы остается неизменной. В описываемой системе нет тяги. Он пытается увеличить массу системы за счет увеличения кинетической энергии маховика, тем самым увеличивая силу гравитации.
Но опять же, разве чистая энергия системы не всегда неизменна? (Например, для химической ракеты химическая энергия топлива заранее равна кинетической энергии ракеты, а выхлоп после этого.) Я думаю, вам было бы полезнее объяснить в своем ответе, почему сохранение массы / энергии означает, что гравитационная сила не меняется.
@ 2012rcampion, В химической ракете чистая энергия одинакова, если включить реакционную массу , но на практике нас интересует только изменение энергии ракеты. Для гравитационного устройства Е "=" М С 2 , что означает, что гравитация системы представляет собой сумму массы покоя и «энергетической массы». Таким образом, раскручивая устройство с (буквально несколькими миллиардами тонн) энергии для увеличения его массы, вы берете энергию (и, следовательно, массу) из другой части системы, уменьшая там гравитацию.
Правильно, я говорю, что это (тот факт, что гравитация включает в себя как массу, так и энергию) — это то, чем Minify здесь пренебрегает, и то, что вы должны объяснить в своем ответе.
@ 2012rcampion хорошо, но помните, что это две капсулы, которые могут двигаться независимо друг от друга по одной оси, поэтому система не полностью изолирована. Если энергия исходит из заднего и уменьшает его массу, как вы говорите, то разве это не заставит эту штуку работать еще лучше, потому что она будет ускоряться к более массивному объекту еще быстрее, потому что a=f/m?
гравитационный; притяжение между двумя капсулами не изменится. Энергия, отводимая от заднего модуля, будет равна энергии, добавляемой к переднему модулю (опять же при условии эффективности 100%), так что гравитационное притяжение между модулями будет таким же, как и до передачи энергии.

Более высокая скорость не равна более высокой массе. Это то, чему обычно учат начинающих изучать теорию относительности как объяснение релятивистского импульса, потому что это легко понять (но приводит к неправильным представлениям).

Кроме того, импульс должен быть передан для замедления маховика.

Спасибо, я этого не знал. Но что происходит с кинетической энергией, когда она приближается к скорости света, если она не превращается в массу?
@Minify он увеличивается, но не из-за массы
Не могли бы вы перефразировать это, пожалуйста? Вы хотите сказать, что КЭ увеличивается? Но если v перекрывается в точке с, а m, по вашему мнению, не увеличивается, то как 1/2 mv^2 все еще увеличивается? Извините за невежество, я знаю только ньютоновскую механику.
@minify 1/2 mv^2 - это только приближение, действительное для случая, когда v << c.

Релятивистская масса не увеличит гравитационное притяжение, гравитационная сила зависит от массы покоя объекта.

Если это так, то у фотонов не должно быть гравитации. Поскольку на них действует гравитация, это противоречит третьему закону Ньютона. Кроме того, это означало бы, что аннигиляция и образование пар вызывают гравитационные волны, поскольку общая масса покоя изменяется во время процесса. Итак... ложь.
@JanDvorak Геометрия пространства-времени инвариантна независимо от кадра наблюдения, поэтому концепция, зависящая от кадра, такая как релятивистская, не может изменить EFE и дать другой ответ. Конечно, некоторые компоненты тензора энергии напряжения будут меняться в зависимости от вашего кадра, но общий прогноз EFE будет одинаковым.
Сила гравитации не должна зависеть от системы отсчета наблюдателя. Я не эксперт в этом, но я думаю, что фотоны просто следуют по пути искривления пространства-времени, на самом деле у них нет гравитации.
@SystematicDisintegration теперь, в этом весь смысл релятивистской массы, не так ли? Каждый раз, когда я слышал аргументы в пользу релятивистской массы, речь шла о гравитации, а не инерции. Но становится хуже. Протоны имеют значительную массу покоя (938 МэВ/c2), но в основном состоят из глюонов (у которых их нет). Три валентных кварка вносят мизерный ~10 МэВ/c2 массы покоя. Согласно вашей теории, большая часть массы протона должна быть негравитирующей. en.wikipedia.org/wiki/Proton#Quarks_and_the_mass_of_the_proton
@JanDvorak У нас нет работающей теории квантовой гравитации, поэтому я не буду комментировать протон. Что касается мотивации релятивистской массы, то она не имеет ничего общего с гравитацией. Он был введен просто для того, чтобы восстановить многие формулы специальной теории относительности в их нерелятивистских версиях, а именно в четырех импульсах и четырех силах. Физика может быть идеально реализована в рамках, учитывающих только массы покоя (как это имеет место в настоящее время; релятивистская масса является ортодоксальной концепцией). Мой первый комментарий в силе.
Фотоны имеют импульс (подсказка: солнечные паруса, лазерные двигатели, эта недорогая настольная игрушка ). На них также влияет гравитация . Это означает, что гравитация может изменить их импульс. Под сохранением импульса это также означает, что объект, искривляющий путь света, также должен изменить свой импульс.
@SystematicDisintegration, что протоны вызывают гравитацию по отношению к их массе покоя, можно довольно легко наблюдать, поскольку 50% массы Земли состоит из протонов (а другая половина - из нейтронов, у которых та же проблема).
@JanDvorak На фотоны действует гравитация, потому что все объекты следуют геодезическим линиям в пространстве-времени, независимо от их массы/энергии покоя. Как я уже говорил ранее, у нас нет работающей теории квантовой гравитации, поэтому мы не можем применить случай фотона прямо к EFE (я не видел тензора энергии напряжения, построенного для фотона). Даже если вы примените EFE к объекту с ненулевой массой покоя, импульс и энергия объекта будут меняться в зависимости от системы отсчета, но окончательный результат не изменится. EFE — это тензорное уравнение, инвариантное относительно диффеоморфизмов.
Предположим на мгновение, что фотоны подвержены влиянию гравитации, но сами не вызывают гравитационного притяжения. Поэтому я предлагаю следующий (непрактичный) механизм двигателя, который нарушает закон сохранения импульса. Давайте возьмем черную дыру (хорошо, это сложно, так что хватайте самое тяжелое, что сможете схватить). Давайте возьмем пару зеркал и поместим их слегка под наклоном позади черной дыры. Давайте возьмем мощный лазер и нацелим его так, чтобы фотоны многократно отражались между зеркалами. Фотоны ускоряются под действием гравитации, но они не ускорят черную дыру. ...
@Jan Dvorak, если частица движется по отношению ко мне со скоростью, близкой к скорости света, то она, очевидно, увидит, как я движусь со скоростью, близкой к скорости света (в противоположном направлении), поэтому я буду казаться частице чрезвычайно массивным и имея огромное гравитационное притяжение? Я так не думаю.
@JanDvorak Вы неоднократно пытаетесь объединить стандартную модель с общей теорией относительности. ОТО — это классическая теория, и вы не можете просто взять какой-нибудь результат/предсказание КТП и применить его там.
... Они будут обмениваться импульсом с двигателем при отскоке от зеркал. Если вы прицелитесь правильно, вы получите фотон, который замкнул замкнутую траекторию, то есть его импульс восстановился, то есть все его ускорение ушло на зеркала. Поскольку фотоны получили больший импульс вперед, чем черная дыра получила обратный импульс (= нет), чистый эффект представляет собой прямую тягу без излучения двигателя. Нарушение закона сохранения импульса.
@SystematicDisintegration вы говорите мне, что сохранение импульса является результатом квантовой механики? В какой момент мой фотонный гравитационный двигатель принимает что-либо из квантовой механики? Гравитационное линзирование является результатом действия ОТО, и законы Ньютона предшествовали обоим. Или вы отрицаете, что фотоны обладают импульсом, которым они могут обмениваться при отражении от предметов?
@JanDvorak Мой ответ касался вашего неоднократного использования протона в качестве примера. Я хорошо знаю, что сохранение импульса следует из теоремы Нётер. Вы отклоняетесь от исходного сообщения. Я предлагаю вам опубликовать новый вопрос, если у вас есть какие-либо опасения по поводу достоверности моего первоначального утверждения.
@SystematicDisintegration Я не собираюсь оспаривать ваш первый комментарий. Я просто не знаю, как это связано с фотонами, имеющими собственную гравитацию или нет. Ответчик ошибочно утверждает, что это не так. Закон сохранения импульса говорит, что да.
@JanDvorak Нет, в посте ничего не говорится о фотонах. Хорошо установленным фактом является то, что источником гравитации в ОТО является тензор энергии-импульса, а это означает, что и энергия, и/или масса могут создавать внутреннюю кривизну пространства-времени. Утверждение «релятивистская масса не определяет кривизну пространства-времени» верно при всех обстоятельствах (кроме КМ; это следствие отсутствия работающей теории квантовой гравитации). Очевидным примером является тот факт, что объект, движущийся с релятивистскими скоростями в системе отсчета, не становится черной дырой, даже если релятивистская масса говорит, что должна.
@SystematicDisintegration Итак, поскольку гравитация вызвана искривлением пространства-времени, мы оба утверждаем, что ответчик неправ? Хороший :-)
@JanDvorak Нет. Вишваас прав. Я просто объяснил это. Вишваас не говорил, что масса покоя является ЕДИНСТВЕННЫМ источником гравитации. Но он сказал, что релятивистская масса НЕ является источником гравитации. Я думаю, что различие должно быть рассмотрено.
@SystematicDisintegration как? Разве гравитация не вызвана искривлением пространства-времени, или энергия всегда изменяет кривизну пространства-времени только таким образом, что компенсирует вклад связанной с ней не покоящейся массы в кривизну пространства-времени? Каким образом «частицы с нулевой массой покоя не оказывают никакого влияния на кривизну пространства» следует из «и энергия, и масса могут создавать внутреннюю кривизну пространства-времени»?
Говоря о различии, вы предполагаете, что компонент массы, не являющийся покоящимся, вызывает гравитацию, если его переносят безмассовые частицы, но не вызывает гравитацию, если его переносят массивные частицы? Это звучит маловероятно.
Итак, давайте заменим фотоны в моем фотонном гравитационном двигателе протонами или любыми легкими шариками массы. Если они движутся с релятивистскими скоростями, они получат импульс в соответствии со своей релятивистской скоростью, поэтому их гравитация должна дать такой же импульс черной дыре двигателя.
@JanDvorak Повторяю: «гравитация зависит от массы покоя объекта» не означает, что «гравитация зависит ТОЛЬКО от массы покоя», то есть в ответе не говорится, что частицы с нулевой массой покоя, такие как фотоны, не влияют на пространство-время. Ответ действительно говорит о том, что гравитация НЕ зависит от релятивистской массы, и это правильно.
@SystematicDisintegration еще один аргумент: давайте представим пару шаров, движущихся с релятивистскими скоростями, прижатых друг к другу действительно прочной веревкой. Весь ансамбль движется с нерелятивистскими скоростями. Весь ансамбль вращается вокруг звезды. Масса всего ансамбля намного больше, чем сумма масс покоя его компонентов (иначе его масса была бы меньше суммы масс его компонентов). Это означает, что он получает гораздо больший импульс от гравитации звезды, чем если бы шарики внутри находились в покое. Это означает, что звезда также должна ощущать гораздо более сильное гравитационное притяжение.
По сути, это тот же аргумент, что и для массы покоя протона, состоящей в основном из энергии связи между кварками, а не из массы покоя самих кварков. Заметим, что источник массы покоя протонов не зависит от ОТО...
@JanDvorak У меня недостаточно места для комментариев, чтобы ответить на этот вопрос. Опубликуйте его как новый вопрос, если вы хотите решить эту проблему.
@SystematicDisintegration В какой форме будет задан вопрос? «У меня есть эти аргументы в пользу того, что релятивистская масса вызывает гравитацию, но этот ответ утверждает обратное. Какой из них правильный?», затем подождите, пока на него ответят, а затем свяжите его здесь, чтобы документально подтвердить, что ответ неверен?
@SystematicDisintegration, что касается нехватки места для комментариев... не хотите ли вы перейти в чат?
На самом деле, этот вопрос уже задавали для фотонов — да, у них есть гравитация.
Вывод из обсуждения до сих пор: «гравитационное притяжение», упомянутое в ответе, отличается от фактической силы в системе отсчета мысленного эксперимента. Можно перейти от инерциальной системы отсчета к другой, в зависимости от угловой скорости вращающегося объекта, в которой вращающийся объект вызывает только искривление пространства-времени, которое он получил бы при заданной массе покоя. Как это связано с мысленным экспериментом, предстоит обсудить.
Хорошо.. Я думаю, мне не стоило использовать слово «сила».
@Vishwaas, вы можете отредактировать ответ. Объяснение того, что именно не меняется, было бы неплохо. Я также не знаю, как это связано с вопросом, так что вы, возможно, захотите уточнить и это. (взгляните на связанный чат)
Комментарии не для расширенного обсуждения; этот разговор был перемещен в чат .
Мысленный эксперимент "Варп-драйв"
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v