Разве космический корабль, летящий со световой или близкой к световой скоростью, не вернется, чтобы найти Землю через сотни лет в будущем?

Если бы космический корабль покинул Землю, путешествуя со скоростью, близкой к скорости света, или со скоростью света (что возможно в данной ситуации), не прилетели бы они, вернувшись на Землю, через много лет в соответствии с теорией Эйнштейна о путешествии во времени, и как можно было бы предотвратить это, пока еще поддержание этих скоростей. Вполне нормально черпать из научно-фантастических романов или фильмов, которые предлагают объяснение того, почему они не заканчиваются в будущем.

Ну, если подумать нестандартно: можно было бы разогнать Солнечную систему до скорости света.
Да, они бы. Этот эффект либо игнорируется («Звездный путь», где варп-двигатель — это просто способ двигаться очень быстро), либо отмахивается, сокращая путь «где-то еще», например, через гиперпространство («Вавилон 5», «Политика», «Культура» (вроде как)), активно используется для того, чтобы предлагать интересные сюжетные сложности (The Forever War) или что-то еще, черт возьми, «Звездные войны» (корабли прыгают до «световой скорости», кажутся неприкосновенными, пока «там», и, вполне вероятно, прибывают быстрее света!) .
@PieterB Отличная идея! конечно, если бы вы могли это сделать, почему бы не путешествовать по самой Солнечной системе со скоростью света, а не на космическом корабле, туда, куда астронавты направлялись в первую очередь. Кроме того, вы можете наслаждаться всеми удобствами дома при этом.
@GrimmTheOpiner Приятно видеть, что кто-то еще заметил, что корабли «Звездных войн» прыгают со скоростью света, чтобы двигаться быстрее скорости света. Теперь это настоящий технологический подвиг.
@a4android заставляет меня вспомнить «Флот миров» Ларри Нивена, где кукловоды уносят свой мир из галактики, потому что ядро ​​взрывается.
Вы могли бы просто мгновенно пройти время внутри космического корабля. например, вы направляетесь к Альфе Центавра на 0,999999с, и ваш невежественный пассажир говорит: «Вау, это было быстро!» и тогда профессор отвечает: «Нет, это было четыре с половиной года». Конечно, впереди еще четыре с половиной года, но именно столько времени потребуется, чтобы добраться туда, независимо от того, чувствуют ли они течение времени или нет.
@GrimmTheOpiner Что касается «Звездных войн», фильмы могут быть расплывчатыми по этому вопросу, но во всех других СМИ ясно, что корабли уходят в гиперпространство. «Скорость света» кажется большинству людей просто сокращением от «путешествия через гиперпространство».
Это напоминает мне Парадокс Близнецов en.wikipedia.org/wiki/Twin_paradox
Привод @GrimmTheOpiner Warp не игнорирует замедление времени, а скорее обманывает систему, манипулируя пространством-временем. Корабль в варпе вообще не движется быстрее скорости света. Скорее, это путешествие в медленном и стабильном темпе, но каждый «шаг» в тысячи раз длиннее обычного. Это карманное устройство для манипулирования пространством-временем, которое физически изменяет расстояние между вами и пунктом назначения, подобно ходьбе по очень быстро движущемуся полу/конвейеру. Если вы отметите, куда приземляется каждая нога, вы обнаружите, что промежуток между отметками будет намного больше, чем это обычно возможно из-за конвейера.
У Ларри Нивена есть история об этом, «Мир вне времени», возвращающиеся люди возвращаются и обнаруживают, что все живые люди - дети, которые не стареют, не могут воспроизводиться и медленно вымирают. Юпитер превратился в карликовую звезду и медленно готовит землю.
Если вы хотите увидеть что-то более свежее, фильм « Пассажиры» основан на том же предположении, что межзвездное путешествие занимает около века.
@colmde Я думаю, важно отметить, что это будет 4 года относительно кого-то на Земле . Время, проведенное на корабле, не будет похоже на 4 года, потому что 4 года не прошли бы внутри. При 0,999999 с пассажиры состарятся только на 35 часов, 2 минуты и 24 секунды (при условии мгновенного ускорения). Они испытали бы это так же быстро, если бы им сказали, что это четырехлетнее путешествие; хотя, по моему опыту, после многих деловых поездок, после 12 часов путешествие кажется вечностью.
Как видно из этих комментариев, наиболее важным аспектом полезно быстрого межзвездного путешествия без замедления времени является обеспечение того, чтобы ваши варп-двигатели со скоростью света были начинены высококачественными «кристаллами ручной волны», чтобы облегчить плавный вход в «скорость света». пространство для семи ботинок легкой лиги». Или вы могли бы просто «сбросить»! Не могу поверить, что я забыл Дюну! :-)

Ответы (6)

Специальная теория относительности — это научное объяснение причин, по которым космический корабль, движущийся со скоростью или близкой к скорости света, испытывает меньше времени. Чем ближе к скорости света, тем меньше времени проходит. Чтобы вернуться на Землю через сотни лет, космический корабль должен отправиться куда-то, на что уйдет не менее ста лет, чтобы добраться и снова вернуться на Землю.

Тем не менее, есть разумное количество направлений гораздо ближе к дому. Так что путешествие туда не означает, что наши астронавты вернутся домой столетия спустя. Например, путешествие к Сириусу со скоростью 90% скорости света займет десять лет пути туда и еще десять лет обратно. Замедление времени будет примерно два, так что астронавты будут путешествовать всего десять лет за весь полет туда и обратно. Плюс сколько времени они потратили на изучение системы Сириуса, скажем, пять лет. Это означает, что астронавты будут отсутствовать двадцать пять лет, но испытают они только пятнадцать лет.

Пример из научной фантастики: в рассказе Ларри Нивена «Сингулярности заставляют меня нервничать» астронавт с релятивистской скоростью путешествует к массивной черной дыре, где он использует гипотетическое свойство черных дыр перемещать такие вещи, как космические корабли, назад во времени. Затем он совершает обратный путь и возвращается на Землю перед отъездом. Если ваши астронавты обнаружат механизм, позволяющий переместить их назад во времени, они смогут, по крайней мере, вернуться на Землю, не пройдя столетий.

Когда писалась история Нивена, считалось, что черные дыры можно использовать как машины времени. Впоследствии эта идея была опровергнута с научной точки зрения, но общий принцип остается в силе. Найдите червоточину или подходящую пространственно-временную неоднородность, которая может действовать как машина времени, и ваши астронавты вернутся домой без лишних прохождений.

Конечно, если будущее, в котором происходит это релятивистское путешествие, изобрело собственную форму путешествия во времени, тогда они могут манипулировать временем, чтобы не вернуться домой на столетия позже. В романе Ларри Нивена « Радужный Марс» (1999) обсуждается эта возможность.

Не имея доступа к примеру того, как это будет работать в книге Нивена, вот мой рабочий пример процесса. Космический корабль на Сириус со скоростью 90% скорости света доберется туда за десять лет. Они исследуют его в течение пяти лет. прежде чем покинуть Сириус, они активируют машину времени, которая переносит космический корабль и астронавтов чуть менее чем на двадцать пять лет в прошлое. Они летят домой и прибывают вскоре после своего первоначального отъезда на Сириус.

Если бы космический корабль двигался точно со скоростью света, на космическом корабле прошло бы абсолютно нулевое время. Это означает, что ваши астронавты могут путешествовать так далеко, как им хочется, и для них не будет проходить время. У этого есть один недостаток. Если время не проходит, как узнать, когда отключить свой космический двигатель и перестать путешествовать со скоростью света. К счастью, это должно быть даже более невозможно, чем двигаться со скоростью, превышающей скорость света.

Если бы путешествия со скоростью света были возможны, было бы чрезвычайно легко путешествовать и возвращаться не только на столетия в будущее, но и на тысячелетия, и даже на миллионы лет.

Существует предел того, на какое расстояние астронавты могут путешествовать, а не столетия спустя, и это расстояние не дальше, чем немногим менее пятидесяти световых лет на релятивистских скоростях. В худшем случае это означает возвращение на Землю примерно через сто лет, но хорошо, что это произойдет не через сотни лет.

ДОБАВЛЕНО К ВЫШЕ В ТО ЖЕ ДЕНЬ:

Есть еще один, менее очевидный, но весьма причудливый способ избежать возвращения астронавтов спустя столетия после их отбытия. Это было использовано в двух научно-фантастических романах. « Лестница Шильда » Грега Игана (2002 г.), где она упоминается лишь вскользь как часть предыстории истории , и в « Шаге шага» Карла Шредера (2014 г.), где она является частью сюжета, движущего историю. У Шредера концепция тщательно проработана и находится в центре внимания истории.

По сути, люди на такой планете, как Земля, замедляют собственное время, чтобы соответствовать ходу времени, которое испытывают астронавты, путешествующие куда-то в глубокий космос. В Игане люди являются программными сущностями, поэтому они просто замедляют тактовую частоту компьютеров, на которых реализовано их существование. У Шредера это делается с помощью комбинации биоподвески (или анабиоза) и очень регламентированного образа жизни. Эта комбинация — Lockstep.

С Lockstep Шредера , если астронавты путешествуют со средней релятивистской скоростью 99% скорости света к месту назначения на расстоянии 693 световых года. Время полета в системе покоя составит 700 лет, а у космонавтов будет 70 лет опыта. Замедление времени будет десять. На Земле люди будут вводить биосуспензию на девять дней. На десятый день все они появятся синхронно и будут делать то, что обычно делают в течение одного дня. Это будет продолжаться на протяжении всего полета космического корабля туда и обратно.

По сути, для космонавтов и людей на Земле за время полета космонавтов проходит сто сорок лет. Да, это будущее, поэтому мы можем предположить, что они достигли чрезвычайного долголетия. Это означает, что межзвездные экспедиции продолжительностью два столетия будут эквивалентны нескольким годам для нас, более короткоживущих людей.

Это можно уменьшить для более реалистичных межзвездных путешествий к ближайшим звездам в окрестностях Солнечной системы. Однако, если бы люди сзади были готовы притормозить так, чтобы для людей на Земле прошло не больше, чем для космонавтов, путешествующих по межзвездному пространству, то даже если бы, строго говоря, прошло много веков, и для Земли, и для космонавтов они испытают столько же. времени. Для возвращающихся космонавтов не будет расхождения во времени на века.

Примечание: Карл Шредер разработал свою вымышленную систему Lockstep как способ обойти проблемы путешествий на астрономические расстояния без путешествий со скоростью, превышающей скорость света.

Проголосовать. По какой-то причине я даже не думал просто идти на 10% медленнее, чтобы ОП мог избежать большей части замедления времени. Но почему существует предел около пятидесяти лет? Это из-за старения, потому что это может быть корабль поколений?
@rclev это потому, что 50 лет в одну сторону + 50 лет назад - это одно столетие, а ОП хочет меньше веков. Просто как тот.
@Mołot Рад вашему комментарию, который правильно угадал причину пятидесятилетнего ограничения. Забавно, что я разместил комментарий, объясняющий это, но он каким-то образом потерялся. Цените тот факт, что вы вмешались с ответом.
Брайан Мэй из Queen написал об этом песню: '39.
rclev: Уменьшение скорости на 10% не для того, чтобы избежать проблемы, а для того, чтобы сделать сценарий более реалистичным. Движение со скоростью 100% света (как бы это ни было невозможно) означало бы, что 8,6 лет проходят на Земле до Сириуса и 8,6 лет при возвращении. Сириус находится на расстоянии 8,6 световых лет. Чем быстрее вы идете, тем раньше вы получите там! В этом аспекте нет удивительных парадоксов. (Сюрприз только в том, что астронавты будут в возрасте менее 10 или менее 8,6 лет.)
Под «научно опровергнутым» вы имеете в виду «доказанное невозможность в упрощенном математическом моделировании», да?
@Terriblefan Более того, работа, предполагающая, что черные дыры могут быть машинами времени, была опровергнута, показав, что черная дыра пыталась действовать как машина времени, ее вращение замедлялось. Черные дыры должны вращаться очень быстро, чтобы быть машинами времени. По сути, попытка использовать ЧД в качестве машины времени остановит работу ЧД в качестве машины времени.
@a4android Использование упрощенных математических моделей. Не эксперименты (которые были бы невозможны на данный момент, поскольку мы так далеко от любых черных дыр). Математические модели — это не эксперименты. Они не проверяют достоверность в реальности; они проверяют достоверность модели.
@Terriblefan Конечно, это математические модели. Даже представление о ЧД как о машине времени является лишь математической моделью. Просто лучшие модели говорят «нет». Если ЧД будут наблюдаться как машины времени, то вскоре теоретики создадут новые модели. В настоящее время это область, в которой ограничения являются пределами теории. Эксперименты и наблюдения хороши для разрушения теорий.
@a4android И весь смысл научного метода заключался в том, чтобы создавать теории, основанные на наблюдениях, и проверять их с помощью экспериментов. Таким образом, почему я сомневаюсь, называя это «научным». Но я отвлекся.

Это зависит от того, как далеко они путешествуют.

Если они путешествуют сотни световых лет, путешествуя со скоростью, близкой к скорости света, то да, это будут сотни лет в будущем. Если они пройдут 1 световой год со скоростью, близкой к скорости света, то это будет один год в будущем. Принцип работы замедления времени заключается в том, что путешественники на корабле будут ощущать меньше времени, чем прошло на самом деле.

Скажем, корабль движется со скоростью 99,99% скорости света. Они путешествуют к звезде в 70 световых годах от нас. Хотя кораблю все еще потребуется 70 лет, чтобы добраться туда, при такой скорости пассажиры на борту корабля будут испытывать только около одного года.

Таким образом, вы могли бы сказать, что это способ путешествовать в будущее, но как только вы посмотрите на это, это не совсем так.

для них это будет будущее, и, чтобы добавить к моему вопросу, они будут путешествовать миллионы световых лет, а также, пожалуйста, попытайтесь найти какое-то объяснение того, почему они могут не испытывать этого эффекта.
Да, с их точки зрения будет казаться, что они путешествовали в будущее. Это похоже на человека, которого заморозили и разбудили через тысячи лет в будущем. Хотя на самом деле они не путешествовали во времени, будет казаться, что они это сделали. Что касается того, почему они не испытают замедления времени, то единственная возможная причина — это использование ими какого-то сверхсветового сверхсвета. Предполагая, что они не используют сверхсветовую скорость, они все равно будут испытывать чуть более 14 000 лет на каждый миллион пройденных путей, если они будут двигаться со скоростью 99,99% скорости света.
Но как они могли противодействовать этому эффекту?
Насколько нам известно, противодействовать этому эффекту при путешествии в реальном космосе невозможно. Если бы у вас был какой-то en.wikipedia.org/wiki/Alcubierre_drive , то это был бы единственный способ путешествовать на таких скоростях без замедления времени. Но если бы у вас это было, то вы все равно не были бы ограничены скоростью света, вы могли бы буквально сворачивать пространство вокруг себя и преодолевать расстояния еще быстрее.
не будет ли по-прежнему замедления времени из-за того, что это деформирует пространственно-временной континуум, а значит, и время? Потому что разве вы не оказались бы в другой точке пространства почти в то же время?
Если вы используете варп-двигатель, на вас не повлияет замедление времени, потому что вы на самом деле не двигаетесь. Вместо этого вы находитесь в пузыре, и пространство вокруг этого пузыря движется.
Небольшая поправка. Коэффициент замедления времени при 99,99% скорости света равен десяти. Таким образом, космический корабль, путешествующий 70 лет с такой скоростью, проведет на борту семь лет. Дал вам плюс один за то, как далеко они путешествуют. Я думал о том же, но ты опередил меня. Молодец, сэр!
Я могу смотреть на это неправильно, но я почти уверен, что 0,9999c (99,99% скорости света) заканчивается 5,2 днями на каждый пройденный год. И спасибо за плюсик!
Я видел, что 0,999 с приводится как гамма 10. Когда я вычислил замедление времени для 0,99 с, я обнаружил, что оно равно семи. Это склоняет меня к мысли, что гамма, равная десяти, для 0,9999 с кажется правдоподобной. Однако я только что подсчитал числа и нашел гамму 70,7, что составляет 5,16 дней на каждый пройденный год. Так что я ошибаюсь. Вы заслужили плюс один за хороший ответ.
Значит, с точки зрения технического обслуживания космический корабль, летящий с такой скоростью, должен быть рассчитан только на год, а не на 70?

Как я это вижу, есть два способа предотвратить это:

  1. Путешествуйте достаточно медленно, чтобы замедление времени перестало быть такой большой проблемой (оно все равно останется, насколько терпимо зависит от вас).

  2. Нарушить причинно-следственную связь, чтобы люди, путешествующие, на самом деле не путешествовали, а просто прибывали к месту назначения (какой-то варп-двигатель или червоточина).

Если вы все еще хотите, чтобы они действительно путешествовали и чтобы они путешествовали с релятивистскими скоростями, то я не верю, что это возможно в соответствии с нашим нынешним пониманием науки.

В зависимости от физики вашего окружения, сверхсветовые скорости могут быть решением этой проблемы, но это выходит за рамки научных исследований .

ваш вариант номер 2 может сработать, но в моей ситуации было бы необходимо, чтобы им потребовалось некоторое время, чтобы добраться до места назначения, если бы они мгновенно прибыли в место назначения, не было бы кораблей вообще, только такие вещи, как станции телепортации
Это будет зависеть от вашей конкретной реализации варп-двигателя. Например, многие авторы решили сделать невероятно опасным «прыжок» из глубокого гравитационного колодца, поэтому перед прыжком необходимы космические корабли, чтобы добраться до внешних частей звездной системы.
Я вижу, что это, скорее всего, сработает, у вас есть точное название для этого, пожалуйста, перепишите все, что вы мне объяснили, в новый ответ, и я приму его.

Другие ответы хорошо подытожили, как более быстрое путешествие замедляет время для путешественника (но оставляет его таким, каким оно было для всех остальных). Таким образом, мчаться по галактике со скоростью света может быть весело, но к тому времени, как вы вернетесь домой, ваши друзья и родственники уже давно уйдут, и вы не сможете им об этом рассказать.

Наше нынешнее понимание физики не имеет решения этой проблемы (или это особенность?) физического путешествия. У научной фантастики было несколько идей:

  • червоточины
  • Деформационный привод
  • «складное пространство»
  • Отправьте зонд робота, а затем просто используйте виртуальную реальность, чтобы представить, что вы там были
  • Заставьте остальное время Вселенной идти медленнее, пока вы летите, чтобы ваше время двигалось с той же скоростью, что и их (или, я думаю, ваше время шло быстрее)

Мой личный фаворит заключается в том, что вы создаете релятивистскую трубу в пространстве, внутри которой не действует закон Эйнштейна (это «гиперпространство»?). Затем вы летите по этой трубе со скоростью света. Однако, чтобы ехать еще быстрее, вы можете сделать вторую трубу вокруг первой. Вы летите по внутренней части первой трубы, а он летит по внутренней стороне второй трубы. Таким образом, вы на самом деле путешествуете со скоростью, умноженной на 2 скорости света, но при этом не ощущаете никаких эффектов. Я все еще выясняю, как построить рабочую демонстрацию этого ;-)

Если они используют двигатель Алькубьерре для передвижения со скоростью, близкой к скорости света, они могут оставаться в инерциальной системе отсчета Земли на протяжении всего путешествия. Это не заставляет их двигаться в пространстве как таковом. Она просто искажает пространство вокруг себя, подобно тому, как темная энергия заставляет далекие галактики удаляться от нас. Таким образом, они могли оставаться в настоящем все время.

Но теоретически диски Алькубьерре также можно использовать для ускорения скорости света. И если бы их использовали для этого, то наши космические путешественники могли бы отправиться на Сириус, провести там 5 лет, а затем вернуться на Землю всего через несколько минут после отбытия. Или они могли вернуться до того, как ушли. Но что-то мне подсказывает, что космическое правительство сделает возвращение до того, как ты уедешь, крайне незаконным. Не потому, что они беспокоятся о судьбе вселенной, а просто потому, что от мыслей об этом у них болит голова.

Вы можете противодействовать ускоренному замедлению времени с помощью гравитационного замедления времени. Большая гравитирующая масса может вызвать достаточное замедление времени, чтобы противодействовать эффектам движения со скоростью, близкой к скорости света. При скорости, близкой к скорости света, необходимая гравитирующая масса должна быть равна массе большой планеты или звезды, втиснутой в небольшой отсек корабля. Пассажиров корабля можно было бы избавить от смертоносных последствий сильной гравитации, если бы корабль с невероятной скоростью ускорялся в направлении массы.

Проблемы таковы: чем выше скорость корабля, тем больше требуется гравитирующей массы, чтобы противодействовать замедлению времени по скорости. Чем больше гравитирующей массы используется, тем большее ускорение требуется для противодействия сокрушительной гравитации.

Разве космический корабль, летящий со световой или близкой к световой скоростью, не вернется, чтобы найти Землю через сотни лет в будущем?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v