Отличие скорости от телепортации

В серии книг Стивена Гулда «Прыгун» главный герой обладает способностью телепортироваться, и в конце концов он понимает, что при этом автоматически выполняет сопоставление кадров — независимо от того, где на Земле находится его пункт отправления и назначения, когда он прибывает, он перпендикулярен и находится в отдых по отношению к земле.

Пишу историю с телепортом без сопоставления кадров. Это, очевидно, ограничит то, насколько далеко он может безопасно телепортироваться, не споткнувшись / не сломав ногу / не превратившись в жирное пятно; но каковы фактические пределы? Основная часть истории будет происходить в Сиэтле, штат Вашингтон, США; как я могу рассчитать безопасные расстояния и направления или узнать, как быстро он полетит в каком направлении?

Редактировать: он может телепортироваться только в места, где он уже был или может видеть; так что местоположение не будет проблемой, только скорость и ориентация.

Возможно, я получу лучшие ответы на сайте Math, поэтому я напишу там утром, если здесь ничего не появится; но я подумал, что первым попробую Worldbuilding, так как я здесь более активен. Я с радостью удалю здесь, если это будет сочтено здесь неуместным.

Редактировать: было высказано предположение, что это дубликат этого вопроса , который спрашивает только, какими могут быть потенциальные недостатки сохранения импульса; но это не тот же вопрос, поскольку я спрашиваю, как определить, как рассчитать величину и направление для конкретной известной проблемы.

Mathematics SE надерет вам задницу, если вы спросите там — это чистая математика, а не дикие идеи вроде телепортации. На самом деле вы находитесь в правильном месте здесь, на WB SE.
Телепортация должна быть установлена ​​относительно чего-то... Если вы используете абсолютную систему координат, то вы окажетесь посреди космоса и умрете. Помните, что Земля вращается вокруг оси, вращаясь вокруг Солнца, которое также движется через молочную волну, которая сама движется в пространстве и, вероятно, вращается вокруг какой-то огромной черной дыры.
@Shadowzee, предположительно, у вас есть возможность сопоставить местоположение, которое будет на Земле в момент прыжка. Тем не менее, пункт о жирных пятнах остается в силе.
@Shadowzee Помните, что «прыгун» также разделяет движение Земли в космосе, и, поскольку телепортация по существу мгновенная (скорость света как предел? :-)) Земля не будет значительно двигаться за это время. Также обратите внимание, что нет абсолютной системы отсчета — это относительность. Вращение самой Земли — это отдельная тема.
@StephenG Не будет ли совместное использование движения Земли запирать вас в системе отсчета Земли? либо от центра земли, поверхности земли или от солнца? Также не было телепортации прыгуна, основанной на червоточинах (я смотрел только фильм «Прыгун»… не уверен, что это то же самое, что и книга).
@Shadowzee Проблема в вращении. Хотя вы разделяете движение Земли относительно других объектов, вы разделяете только линейное движение. Угловое движение вокруг оси Земли не является частью системы отсчета.
@Renan Этот вопрос требует списка возможных проблем; этот вопрос требует количественной оценки конкретной проблемы.
Это какой-то тупой вопрос. Как только вы очистите луковицу физики от телепортации, вы быстро доберетесь до вещей, на которые нет хороших ответов. Как человек ориентируется на вращающейся Земле с местами, которые он не видит? В чем ошибка телепортации (т.е. как далеко вы можете прибыть)? Как быстро человек «появляется» в пространстве, которое он занимает, и как быстро атомы в этом пространстве должны покинуть его? Просто пусть это будет волшебство; Тревортни; телепортация и наука несовместимы.
@kingledion Как указано в редактировании, которое уже было там, когда вы прокомментировали, ориентация является проблемой; телепортация к антиподу оставит человека вверх ногами (и он будет двигаться довольно быстро) по отношению к земле. Что касается ошибки, то в ней нет необходимости; и если вы должны знать (вы не знаете), стиль столкновения - это замена объема. Кто сказал, что телепортация и наука несовместимы? (Эйнштейн. Эйнштейн говорит, что телепортация и наука несовместимы, но вечный двигатель и возможные нарушения теории относительности выходят за рамки этой истории.)
Мне только что пришло в голову, что это уже изучено и имеет действительно доступный для поиска термин: эффект Кориолиса. Возможно, мне следует немного изучить это.
Интересно, что произойдет с большим количеством маленьких быстрых телепортов.

Ответы (5)

Я думаю, что без сопоставления кадров будут серьезные ограничения.

Пока я сижу за своим столом, чтобы написать этот ответ, я чувствую, что стою на месте. Однако:

  • планета Земля вращается вокруг своей оси, и это дает мне некий вектор скорости в Е . Это 1668 км/ч на экваторе, 0 км/ч на полюсах.
  • Земля вращается вокруг Солнца, это дает мне другой вектор скорости в С . Это примерно 29,5 км/с.
  • Солнце вращается вокруг галактического ядра, что приводит к другому вектору скорости в г
  • Млечный Путь тоже движется...

Давайте сосредоточимся на вращении Земли, так как я предполагаю, что вы не хотите телепортироваться за пределы планеты.

Тангенциальная скорость изменяется с широтой L по закону в е ( л ) "=" р Е а р т час ю Е а р т час с о с ( л ) "=" 1668 с о с ( л ) . Если ваш персонаж переместится всего на 1 градус севернее, переходя от 44 северной широты к 45 северной широте, он почувствует разницу в скорости 20 км/ч. Для справки, краш-тесты проводятся на скорости 30 км/ч.

Перемещение на восток или запад под углом α немного лучше: модуль вектора останется прежним, изменится только направление, поэтому он будет двигаться вверх (или вниз) со скоростью 1668 с о с ( л ) с я н ( α ) . И боковая скорость уменьшится до 1668 с о с ( л ) с о с ( α ) .

Допустим, он идет из (45 N 0 E) в (45 N 1 E), он будет двигаться вверх со скоростью 20 км/ч.

И мы не учитываем возможность оказаться на движущемся объекте.

Короче говоря, он может двигаться, но максимум несколько десятых градуса за прыжок. Чем ближе он к шестам, тем шире безопасный диапазон для прыжка.

Худшая часть: если вы переместитесь на 1 градус на восток по экватору, ваша новая скорость относительно земли будет направлена ​​прямо вверх. Если вы телепортируетесь на запад, он будет прямо вниз. Кроссовки не спасут. Технически это будет отклонение от вертикали на 0,5 градуса, но...
Поскольку у меня не было системы отсчета, перемещение с 44 на 45 составляет расстояние около 110 км или 69 миль. :)
@JohnDvorak: Это было бы, если бы вы переместились на 90 градусов. При перемещении на 1 градус на восток вы переместитесь на 1 (или на 0,5?) градуса вверх от уровня земли, если я ничего не упускаю из виду. Перемещение пункта отправления или пункта назначения от экватора исказило бы результаты, но мысленное моделирование становится все более сложным.
@L.Dutch: я пытаюсь объединить два уравнения, чтобы получить объединенное уравнение для точек, которые не имеют общей широты или долготы, но первый шаг, каким бы он ни был, вводит ненулевую начальную скорость для второй шаг, который не учитывает ни одно уравнение. Как это приспособить?
@Trevortni вычтите скорость земли, к которой вы движетесь (по касательной к кругу широты), из скорости земли, с которой вы двигаетесь. Это ваша скорость относительно земли. Начертите на диаграмме обе скорости в виде стрелок, отметив, что они имеют одинаковую длину. В каком направлении вы ведете от конца одной скорости к концу другой?
Звучит так, как будто пого-стик был бы полезен для любых потенциальных телепортов.
@JohnDvorak: После долгих размышлений я думаю, что вы, возможно, правы. Уггх, математика никогда не была такой сложной для меня, чтобы моделировать в уме. Я не знаю, стоит ли мне винить детей или просто прошло время со школы.
Я начинаю задаваться вопросом, должен ли я просто спросить общее представление о том, куда ему, возможно, придется телепортироваться, чтобы сломать себе ноги, поскольку это будет важным сюжетным моментом для него.
Если бы вы спрыгнули с двухметровой стены, вы бы приземлились со скоростью выше 20 км/ч. Я думаю, что большинство (здоровых, молодых) людей сочли бы прыжки с двухметровой высоты не слишком большой проблемой. Так что прыжки на 100 км (восток-запад) кажутся разумными. Предполагая здесь, что прибытие с относительной скоростью 20 км/ч вверх и вниз одинаково, с той лишь разницей, что в случае «вверх» у вас есть некоторое время, прежде чем вернуться вниз со скоростью около 20 км/ч. Не имеет отношения к этому, но обратите внимание, что для лиц, оказывающих первую помощь, хорошим правилом является то, что падение в три раза выше своего роста, скорее всего, будет критическим (читай: жизнь в опасности).
Всего несколько замечаний, которые нужно иметь в виду: математика, которую я с трудом улавливаю, будет обрабатываться интуицией телепорта. Вскоре он будет автоматически отслеживать свою пространственную ориентацию, а также направления и расстояния между общими пунктами назначения. Он также будет готовиться к прыжкам: прежде чем отправиться на север, он начнет идти/бегать на запад, чтобы компенсировать ожидаемое движение на восток; юг будет предвосхищен перемещением на восток (если я не получил это назад). Боковые телепорты будут компенсированы прыжком: при движении на запад он сразу телепортируется; и на восток, непосредственно перед посадкой.
@trevor это хорошая идея, но ваши прыгуны не смогут ничему научиться, если первый прыжок оставит их мертвыми или парализованными. Но, может быть, они начинают с небольших прыжков, чтобы каждая неудача не требовала недель интенсивной медицинской помощи.
@JohnDvorak К счастью, история начинается после того, как у него уже есть сила как минимум год или два, поэтому я могу с уверенностью предположить, что процесс обучения уже завершен. Я просто хочу убедиться, что знаю, чего ожидать от его прыжков как сценариста.

Давайте сначала подумаем об этом с точки зрения кривизны Земли; длина экватора составляет чуть более 40 тыс. км, а это означает, что в реальном выражении на градус изменения аспекта приходится примерно 112 км.

Если центр тяжести среднего человека находится на высоте около 1 м, давайте просто скажем, что к тому времени, когда вы достигнете разницы в 5 градусов , или около 560 км, будет неудобно сохранять равновесие с таким мгновенным изменением, но фактическая точка отказа Оставаться на ногах будет по-разному для каждого человека в зависимости от того, насколько вы гибки, подвижны и подготовлены.

Правда в том, что точки отказа наступают намного ближе, потому что Земля не является идеальным кругом. земля неровная, и, не проявляя особой осторожности, вы можете так же легко материализоваться с ногой наполовину на бетонной дорожке, потому что вы не заметили легкого уклона.

В конце концов, ваш прыгун в этом контексте очень быстро выучит несколько трюков; наклоняйтесь вперед для прыжков в длину, прыгайте выше, чем нужно, потому что безопаснее прыгнуть с высоты 30 см, чем материализоваться наполовину ступни посреди дороги; такого рода вещи.

Еще одна вещь, которую он может сделать, это начать бежать во время прыжка, так как это также может помочь с изменением импульса, потому что он может прыгать, когда ни одна нога на самом деле не находится на земле. Потребуется некоторая практика, чтобы не сбить его шаг, но этому навыку можно научиться так же, как обычной ходьбе учатся в раннем возрасте.

Таким образом, фактические точки отказа зависят от местности, баланса и подготовленности парашютиста, а также тщательного изучения изменений высоты (наклонов и спусков) в районе, в котором работает ваш парашютист. Другими словами, выберите ровную площадку для работы, усердно тренируйтесь и выполняйте домашнее задание. Таким образом, вы максимизируете расстояние, на которое сможете прыгнуть без происшествий.

Я, вероятно, должен добавить к исходному вопросу, что телепорт может телепортироваться только в места, где он уже был или может видеть; так что местоположение не будет проблемой, только скорость и ориентация.
@Trevortni, даже с этим ограничением, ваш парень-телепорт будет полезен в космических перевозках. Просто подтолкните его к следующей миссии Аполлона, а затем пусть он доставит материал в окололунное пространство и обратно. Несмотря на то, что я сомневаюсь, что вы сможете достичь скорости НОО, просто обогнув Луну из рогатки, выгода так или иначе будет значительной.

Мне это нравится. Это разумное ограничение телепортации с интересными последствиями.

Как упоминалось в других ответах, прыжки менее чем на сотню миль или около того не должны создавать особых проблем. Я предлагаю носить цифровой компас, как часы, чтобы вы знали, как подготовиться после прыжка (вы также всегда должны целиться в нескольких футах от земли, когда движетесь на запад, так как вас слегка втолкнет в землю, что может иначе будет ад на коленях).

Но скажем, вы хотите быстро преодолевать большие расстояния — куда вы могли бы отправиться безопасно? Что ж, вот несколько крутых, хотя и специфических мест, и как туда добраться:

  • Попросите друга отвезти вас со скоростью 112 миль в час на запад по прямой дороге. Теперь вы можете безопасно телепортироваться на северный или южный полюс. (Наденьте мягкую одежду, так как в дополнение к холоду вы будете казаться, что вы вот-вот упадете на бок, если пойдете на север, и вот-вот упадете прямо на плечо, если пойдете на юг. длинный путь - десятки прыжков поменьше.)
  • Попросите друга отвезти вас со скоростью 110 миль в час на восток по прямой дороге. Безопасно прыгайте в Сан-Франциско. (Вы можете спрыгнуть обратно в Сиэтл с пассажирского сиденья машины, движущейся на запад.)

Наконец, самое полезное снаряжение для дальних прыжков: снаряжение для прыжков с парашютом и парашют. Повсюду на Земле менее 50 градусов севернее или южнее (США и Канада, Европа, Китай, Южная Аргентина и Новая Зеландия) движется со скоростью не более 100 миль в час относительно центра Земли. Это означает, что вы можете телепортироваться на 2 или 3 мили над пунктом назначения (это примерно облачный слой, поэтому просто посмотрите вверх, когда вы посещаете, и вы сможете сохранить это место для прыжка на потом) и просто прыгнуть с парашютом. Когда вы прибудете, вас будет дергать в сторону, но не намного быстрее, чем предельная скорость, поэтому опытный парашютист, у которого достаточно времени до земли, должен быть в состоянии безопасно приземлиться. Конечно, эту задачу можно сделать сколь угодно безопасной, сделав несколько прыжков, скажем, на расстоянии 45 градусов друг от друга по долготе.

Примечание: я никогда не прыгал с парашютом, и я знаю, что даже ветер со скоростью 30 миль в час считается опасным, не говоря уже о 100-200 милях в час. Но я так понимаю, что эта опасность в основном заключается в слишком быстром движении относительно земли, тогда как в этом случае земля и «ветер» движутся с одинаковой скоростью, поэтому спорно, если у дайвера достаточно времени, чтобы соответствовать «ветру». " скорость. Я приветствую любого парашютиста, который читает это и хочет внести свою лепту — это сделает дискуссию интересной и сюрреалистичной.

Предложение поехать перед прыжком также может быть расширено до ходьбы или бега, что я обязательно включу в его стандартный контрольный список перед телепортацией, а также прыжков перед прыжками. Спасибо!
Я чувствую, что это как-то связано с Delorean со скоростью 88 миль в час... Я знаю, что это не так. но это кажется забавным BTTF.
@ruadhan случайно или нет, он все еще отлично работает в качестве обратного вызова.
Извините, но ваша математика здесь немного не так. Скорость вращения в любой точке Земли = 465 м/с*cos(x), где x — широта. На 50 градусах северной широты это все еще почти 300 м/с.

Вы описываете «телепортацию» ажири в «Витлинге» Вернора Винджа ( 1976). Они могут перемещать объекты быстрее скорости света из тех мест, где они были, но импульс сохраняется, поэтому удаление камня с самой дальней Луны (могущественные федераты являются исключением из правила «Вы, должно быть, были там») позволяет ядерно- удары уровня.

Они также разработали бассейны с водой и могут прыгать с одного корабля на другой, совершая прыжки примерно на 80 км, при этом бассейн поглощает избыточный импульс.

В вашем случае разность скоростей составляет около 0,6 м/с на каждые 10 км прыжка. Предполагая, что наш парень может телепортироваться последовательно, ему нужно будет визуализировать каждую последующую путевую точку и телепортироваться туда, а затем подготовиться к адаптации нового локального вектора кадра. Возможна скорость до 1,5 м/с в секунду; это станет своего рода «скоростной ходьбой» или «бегом трусцой по косой».

Но я думаю, что проблема будет в том, что он не сможет точно визуализировать все нужные путевые точки (а если и возможна ошибка, то она может иметь катастрофические последствия). Он мог совершать «аварийные» прыжки в длину на дистанцию ​​80-100 км, сбрасывая лишние 4-7 м/с парашютным креном .

Или он мог попробовать телетранспорт в стиле Пирсона Кукловода: очень короткие прыжки к путевым точкам в пределах прямой видимости. Это будет самое большее 500 м, поэтому разница скоростей совершенно незначительна. Выполнение двух прыжков в секунду даст виртуальную скорость 3600 км/ч — около 3 Маха.

Другой вариант — полет в вингсьюте. Подпрыгните достаточно высоко в воздух и начните падать. Прыгайте выше и дальше (по-прежнему в пределах прямой видимости, может быть, в двух-трех километрах). Через некоторое время скорость спуска стабилизируется на уровне 30-50 м/с в зависимости от эффекта вингсьюта, а движение вперед будет обеспечиваться телепортацией. Чтобы приземлиться, просто скользите вниз или используйте парашют. Два телепорта в секунду теперь равняются скорости 10 Маха.

Это также (вроде как) то, как земляне, потерпевшие кораблекрушение на планете Ажири, в конечном итоге достигают безопасности, направив большое количество воздуха Ажири в аэродинамический профиль, чтобы поднять их спасательную шлюпку.

Лучшим вариантом для быстрой посадки может быть рывок прямо вверх, а затем телепортация на землю, как только вы достигнете вершины кривой.
@JohnDvorak, это потрясающая идея, и она обязательно сработает! Могу ли я добавить это к ответу?

Земля имеет экваториальную окружность 40000 км и совершает оборот за день. Это около 1660 км/ч. Сиэтл находится на 47 градусе широты, где радиус к оси вращения Земли уменьшен на 70%.

Теперь вопрос в том, насколько велика разница в скорости прыжка? Разница в скачках вектора скорости с востока на запад составляет 2 * грех ( а 2 ) где а это угол, который вы охватываете. Прыжок на 100 км дает вам скорость 4 км/ч, скорость ходьбы. Вам понадобится некоторая тренировка, чтобы не упасть, но это звучит выполнимо.

Если вы прыгаете с севера на юг, важно изменение скорости вращения Земли, поэтому ( потому что ( новая широта ) потому что ( старая широта ) ) * 1660 к м час . Прыжок на 100 км вокруг Сиэтла оставит вас там со скоростью 3 км/ч, что немного медленнее, чем E/W.