В комментариях к своей предыдущей статье, как бы не касавшейся особо высоких материй, встретилось суждение коллеги Muller такого содержания:
«Корабль поколений, разгоняющийся до 2-3 процентов скорости света (больше - опасно) - теоретически возможен уже на существующем уровне понимания физики и если не на существующих, то на перспективных в ближайшее столетие технологиях, к которым уже реально начинать подступаться».
Зацепило. Смелый полет мысли порой завораживает. Говорю это без тени сарказма или иронии. Задумавшись, отреагировал следующим образом:
«Это интересный вопрос. Пока из области философии. Скажем, до сих пор человек был в состоянии освоить (обуздать) только те физические явления, что так или иначе реализованы в природе. В числе остающихся проблем — управляемый термоядерный синтез. Хотя в природе он реализован (в звездах) — но при массах плазмы не для земных условий. Что касается механического движения тел макроскопических размеров на скорости хотя бы в 2% от световой, то если такое и допускается теоретически, но в природе не наблюдается».
На что получил от коллеги Александра Мичуринского вроде бы резонное возражение:
«Солнечная система движется относительно центра Галактики со скоростью порядка 200 км/с - менее 0,1% от световой. Банальная мысль - самый комфортабельный корабль для путешествия по Галактике - это сама Земля...
... есть объекты, которые движутся с гораздо более высокими скоростями. В ее [Галактики] центре расположена сверхмассивная черная дыра массой более четырех миллионов солнечных масс. Звезды движутся вокруг черной дыры по эллиптическим орбитам со скоростями, достигающими 5 тысяч километров в секунду...
А это как раз порядка 2% от световой».
Ну, да. Но все-таки. Есть в этой цитате слово «относительно», но об этом попозже. Поерзав на стуле, попытался сходу объясниться там же, но получилось не слишком изящно. Надо бы как-то доступнее. Поэтому, начну с достаточно близкой аналогии.
Положим, мы находимся на земном экваторе. Обозначим это место как пункт А. Наша задача — переместиться в пункт Б, лежащий недалеко, и тоже на экваторе. Зная длину экватора, можно вычислить нашу мгновенную линейную скорость относительно (снова это слово!) центра Земли (обозначим его как точка О):
40000/24 ~ 1700 (км/ч)
Да, сверхзвуковая. Если же считать наше перемещение относительно Солнца (вместе с Землей, разумеется), то это будет уже чуть больше 100 тыс. км/ч. Что же получается: мы как бы все еще стоим на месте, но одновременно движемся, причем с разными скоростями. По-видимому, эти скорости какие-то «не настоящие». Действительно, от этих бешеных скоростей мало толку для нашей задачи перемещения из пункта А в пункт Б. Так что — вперед, пешочком или на экипаже, со скоростью — ну, понятно какой.
Если под точкой О понимать центр Галактики, а под точками А и Б соответственно Солнечную систему и систему какой-то из ближайших звезд, то картина практически идентична показанной выше. Только для (теперь уже) межзвездного перелета потребуется как-то ускориться сопоставимо с другим масштабом задачи. Попутно отметим, что для перелета из А в Б упоминание о какой-либо относительности вроде бы излишне. Отметим также, что наш летящий к системе Б корабль, как любой материальный объект, содержит в себе информацию. Упомянем для определенности что в ее составе упакован некий сигнал. Скажем, предназначенный Тау-китайцам, проживающим на одной из планет системы Б. По прибытии на место, сигнал поступит к адресату.
Отметим еще одно обстоятельство: группа «А-Б» вкупе с локальной областью межзвездного газа, в коем они погружены, одновременно участвуют в движении относительно центра О, однако сигнал, связанный с нашим кораблем, центру Галактики не предназначен, и никогда туда не поступит по определению. Наш корабль, ничтожный в сравнении с необъятной вселенной, с точки зрения классической механики принципиально ни чем не отличается (кроме собственной медлительности) от фотона (корпускулы), испущенного Солнцем и поглощенного той же системой Б как информация длиной 1 бит.
Итак, кажется мы приблизились к пониманию собственной скорости передачи сигнала, будь он виртуален, или материален. Относительные скорости в себе сигнала не несут и являются формальными. Они вообще никак не ограничены по величине.
Согласно же постулату специальной теории относительности (СТО), скорость передачи любого сигнала ограничена, и верхним пределом является скорость света в вакууме — как физическая константа. Иначе: никакой сигнал не может быть передан со скоростью, превышающей скорость света.
Рассмотренные выше примеры в известной степени можно рассматривать в качестве иллюстрации, где движущаяся (локальная) система отсчета, привязанная к группе «А-Б», вложена в условно неподвижную «глобальную» систему отсчета с центром О. С той существенной оговоркой, что СТО применима только к инерциальным системам отсчета, где исключены любые движения, кроме прямолинейного равномерного или (неотличимого от него с точки зрения теории) состояния покоя.
Для других (практических) применений есть общая теория относительности (ОТО), которая не всем лишь по плечу, и уж точно - я не отношусь к тем избранным. :)
Комментарии
Если человечество сможет сделать корабль поколений, то будет тот технологический уровень, который поможет осваивать солнечную систему. Жить на Марсе, например. Чего толку лететь с непонятными перспективами?
Тем более, надо решить задачку нравственную... предположим запустили корабль поколений.
Он летит... сколько? За это время пока он летит, десятилетия или столетия, прогресс позволил быстрее перемещаться в космосах т.е не успел корабль прилететь, а земляне уже там. Что в таком случае делать?)
Когда Гагарин полетел, думали что в начале 21 века уже Марс заселять будут.
одно понял, есть система отчета, но на практике не применима, так?
Так и есть , ото содержит ошибку в понимании относительности. Независимая инертная система имеет собственную систему отсчёта, относительно которой скорость незначительна относительно скорости света. Естественно сигнал от этой системы будет физически отличатся от остальной системы очета. Таким образом при достаточном увеличении собственной скорости система находится в собственном инерционном пространстве и становится ненаблюдаемой во внешнем пространстве.
В пользу этого говорит отсутствие наблюдаемого "пространственного ветра" на орбитальных скоростях. А также смещение спектра сигнала, что можно предположить что при определённом смещении сигнал просто будет ненаблюдаем .
Запоминайте. Мы не смогли разогнать протоны на БАКе выше скорости света. Словно какое-то проклятие витало над нашей группой...
Протоны наматывали круг за кругом по гигантскому подземному туннелю, прокопанному под Лозанной, Берном и Женевой, вокруг Женевского озера. Со стен и потолка капала вода, а стрелка спидометра остановилась на отметке...
На отметке, всего на 3 метра меньше скорости света. Мы сделали множество фотографий релятивистских протонов через массивные латунные иллюминаторы, врезанные в огромную чёрную и закопчённую трубу Большого адронного коллайдера.
Протоны оказались сплюснуты в продольном направлении. Да, они выглядели как лепёшки. И если бы мы не выкачали из трубы воздух, скорость была бы ещё меньше.
Ну, вы понимаете, что сопротивление трения о воздух у лепёшки будет значительно выше, чем у сферы? Впрочем, здесь мы уже вторгаемся в пучины высшей математики и квантовой механики, а потому умолкаю...)
Так я об этом и говорю, по достижении определённой скорости невозможно сообщение или получение сигнала этой инерционной системой.
"Сплюснутые протоны" смешно! Это так наблюдается со стороны?
"Сопротивление воздуха". А что такое частицы в ближайшем рассмотрении - пакеты волн замкнутые на себя? Насколько знаю школьную физику, волны могут взаимодействовать только при соблюдении определённых параметров: например свет проходит сквозь стекло, нейтрино сквозь земной шар, радиоволны сквозь определённую металлическую решетку, или не проходят при изменении параметров.
Возможно при достижении определённой скорости независимая инерционная система не сможет взаимодействовать с другой инерционный системой.
Хотя конечно, я понятия не имею как её разгонять. Ну так раньше разгон снаряда ограничивался скоростью пороховых газов, нынче ограничения в рельсотроне допускают более высокие скорости. Может просто нужно правильно поискать?
На самом деле в наличии предельной максимально возможной скорости сокрыт глубокий филосовский смысл. Наш мир дискретен, то есть, состоит из мельчайших частей с предельной минимально возможной длиной.
Время появляется как отношение пройденного светом расстояния к скорости света. Расстояние, равное планковской длине, свет проходит за 10-43 с. Да, это он, так называемый квант времени.
Как вы и любой желающий могут убедиться в дискретности нашего мира? Проведите 2-щелевой эксперимент с одиночным фотоном и вам сразу всё станет понятно.
Как будет выглядеть мир, в котором не будет предельной максимально возможной скорости, то есть, скорость передачи взаимодействия будет мгновенной? В этом мире потеряет смысл само понятие расстояния. Да, и понятие времени тоже будет лишено смысла.
В этом мире будет всё здесь и сейчас. Кароч, это будет неметрический мир. Чем-то похожий на конфигурационное пространство состояний.)
Противоречия нет , дискретность не нарушается.
Сверхсветовое тело не может взаимодействовать с пространством пока не снизит скорость, а значит по наблюдению его нет.
Впрочем все это досужие домыслы не имеюшие смысла без рассмотрения пространства вакуума как структуры. А также его свойств как структуры, таких как например энтропия, система гравитации, сохранение вещества. В рассмотрение этих понятий теория относительности является скорее препятствием, чем чем физическим законом.
Корабль поколений сам по себе тупик.
Систему анабиоза поставить, дежурство посменное год через десять и вперед.
Корабль Владислав был бы намного перспективнее, согласен.
Смысл СТО в том, что нет специально выделенной системы отсчета - называемой в классической физике - абсолютной.
Все системы отсчета равноправны. Одна ничем не хуже других. Все законы физики выглядит в них одинаково и имеют одинаковую запись.
Нельзя все же сказать банально, что все относительно. Есть в СТО и абсолютные величины и инварианты. Например скорость света и интервал.
Сначала со дна гравитационного колодца научитесь выбираться, в промышленных объемах и по приемлемой цене.
Ну так это повод строительства инфраструктуры вне гравитационного колодца.
А вне колодца ничего нет, а там где есть появляется колодец.
Не правда ваша. Есть пояс астероидов где есть все и в шаговой доступности. Не надо рыть шахты "во глубину сибирских руд", вот она гора в пополам разломанная и не на дне колодца гравитационного. И вода там есть, и метан, и аммиак. И золота немеряно.
О юноша! презрев земное,
К орбите солнца взнесся ты,
Но крылья растопились в зное,
И в море, вечно голубое,
Безумец рухнул с высоты.
По вашему душа тверже стали, а по последним расчетам в два раза слабей. Посему не бывать россыпям золота меж аресом и зевсом.
Стишок прям ода малолетним дебилам.
Арес? Вор, убийца и маньяк? Просравший Трою? Неееет! Паллада наше все. Сила тяжести 2% g вторая космическая - один мах. И полимеров море - эти то не просрешь.
Вы всё таки гляньте плотность Психеи.
Да, да, да. Но зачем нам столько золота и платины?
Столько, сколько нужно человечеству, на ближайшие 100 лет, даст Эрос. А вот вода, метан, аммиак нужны будут в циклопических объемах. Для жизнедеятельности, для топлива, в качестве рабочего тела. А для строительства сколько нужно полимеров? Одежда, изделия для жизни, быт и почва. Это все химия. А для неё платина нужна только в качестве катализатора.
Без кометообразных астероидов не обойтись никак.
Кто ж даст денег на исследованные космического булыжника? А на месторождение самородного золота вполне. Вот и не спешат ученые развенчивать миф о звездном эльдорадо.
В том то и фишка. Ракетками туда материалы и изделия, по 10000 $/кг устанешь закидывать. Нужны потоковые системы, "ж/д в небо".
Да вариантов то много, фантасты+физики+футурологи чего только не напридумывали на основании уже имеющихся и еще не имеющихся, но не противоречащих нынешним физическим постулатам, схем.
Корабль поколений это ж не всегда тысячелетия в полете. Например научились делать врата, работающие по принципу свертки пространства с запиткой от ближайшей звезды, переход мгновенен, но сначала требуется туда долететь и приемные врата построить и вот тут вполне можно разослать сотню кораблей чтобы потом разом получить межзвездную сеть коммуникаций. Это при благоприятной обстановке.. при неблагоприятной - например громадное метеоритное облако, которое точно прибудет лет через 100-150 и устроит глобальный экстерминатус и все земляне упарываются и строят несколько кораблей поколений с целью добраться до ближайших пригодных к жизни планет. Плюс корабль поколений сейчас многие представляют как нечто огромное.. был рассказ где поиск пригодных планет производился кораблями на которых вылетало два члена экипажа и два младенца, которые вырастали в полете и заканчивали то, что не успели сделать первые пилоты.
Так что вариантов применения масса, использования различных технологий и принципов тоже.
А кто говорит о пределе скорости вообще? Почему упираетесь в какую то "скорость света"?
Наверно потому что так "святой Эйнштейн" сказал.
Все остальное ересь, выжигаемая комиссиями по борьбе с "антинаучными" идеями.
для меня Энштейн - не святой. Поэтому удивляюсь "умникам" верящим в "пределы скорости". Нет предела скорости.
Как минимум: два объекта, движущихся в разные стороны, каждый со скоростью света, относительно друг друга дадут две световые скорости 😜
Повторю, хотя в тексте я как раз указал, что нет предела величины скорости как «скорости вообще».
Можно поставить такой мысленный эксперимент. Быстро проведя гипотетической лазерной указкой от одного края горизонта до другого через зенит, теоретически можно получить скорость движения пятна в проекциях на вселенную, значительно превышающую скорость света. Но это не означает передачи сигнала (информации) от одного края горизонта к другому, поскольку фотоны от моей указки, поглощенные вселенной в начале и в конце движения — это разные фотоны. А в СТО постулируется именно предел скорости передачи сигнала.
Как предотвращать столкновения корабля с космическим мусором, если скорость корабля 3 000 км/сек ? Пояс Койпера ...
Даже столкновение с пылинкой будет заметным.
Сколько времени потребуется на перелет к другой звезде ? Чем ниже скорость, тем безопаснее перелет. Значит - у космического корабля должна быть способность поддерживать жизнь членов экипажа тысячи лет. А, желательно, без ограничений.
А космическая радиация ? А вода, еда и воздух? Должны самовосстанавливаться. Система должна работать с многократным резервированием.
Какой вывод ?
В космосе смогут жить только искусственно сконструированные существа.
А тогда какой смысл им жить на планетах ?
К возможности и целесообразности межзвездных перелетов я лично отношусь крайне скептически. Не столько даже из-за огромных технологических проблем, сколько из-за потери связности цивилизации. Думаю, колоссальные межзвездные расстояния - непреодолимый фундаментальный барьер, выставленный матерью-природой в отношении потенциальной миграции разумной биологической жизни, и она устроила цивилизациям "самоизоляцию". :) Поэтому мы и не видим у себя каких-либо следов инопланетных посещений - именно по этой причине.
Корабль Поколений?? Такой корабль обязан взять не только людей, но и значимую часть экосистемы Земли. Иначе незачем лететь.
Представьте себе некую ДУРУ, километров 200 длиной, и километров 50 в диаметре. И таких дур должно быть чётное количество, раскрученных в разные стороны. 2, 4, или 6. В каждом таком модуле от одного до 5 миллионов народу. Тупо для сохранения генетического разнообразия... И это только жилые модули.... А о двигательном модуле с его баками с запасом термоядерной горючего даже подумать страшно....
И да: для реализации Корабля Поколений никак без освоенного управляемого термояда, и робототехники не ниже уровня т1000.
На таком кораблике фактор времени просто потеряет значение, - что три тысячи, что 30 тысяч лет - какая разница? А значить, и субсветовые скорости не так уж и нужны.
..... А вот что будет иметь первостепенное значение - общественное устройство, предполагающее устойчивость социума к бунту, к тирании, и к прочим порокам, от которых в условиях Земли до сих пор не найдено надёжных рецептов.
Дедал и Икар.
Ура энд Караул.