Si necesitaras alcanzar la velocidad de la luz en una nave espacial, ¿cuánto tiempo tomaría acelerar sin matar al humano que está dentro debido a la fuerza g?

Simplemente no se puede llegar a la velocidad de la luz con objetos ordinarios “masivos”. La teoría de la relatividad (comprobada experimentalmente como correcta para muchas figuras significativas) dice que pasamos por el “espacio-tiempo” a una tasa universalmente fija. Si, por algún medio inimaginable, fuésemos acelerados a algo que se acercara a la velocidad de la luz, nuestra velocidad a través del espacio tomaría porciones cada vez más grandes de esa tasa “universal”, dejando cada vez menos “sobrantes” para avanzar en el tiempo. Y si realmente alcanzamos la velocidad de la luz, la progresión del tiempo, para nosotros, se detendría.
Parece increíble, pero (como digo) los experimentos en física de alta energía, etc., donde las partículas se aceleran a velocidades cercanas a la luz parecen estar de acuerdo con esta teoría con muchas cifras significativas de precisión. Tenemos que recordar que todo esto es increíblemente remoto de nuestra experiencia ordinaria.

No podemos alcanzar la velocidad de la luz, pero podemos acercarnos arbitrariamente. Digamos que nuestro objetivo es 90% de velocidad de la luz. Una posición muy … respetable.

0.9c es 269,813,212 m / s. En un momento (gravedad estándar), el viaje tomaría 319 días. Pero los humanos son resistentes; podemos hacerlo mejor.

A dos gees, el viaje tomaría 159 días. Cinco meses. Dos gees es probablemente el límite para la persona “promedio”, incluidas las mujeres embarazadas y los discapacitados. El viaje no sería muy agradable: es difícil levantarse, caminar y divertirse si constantemente soporta el doble de su peso, y no es divertido estar sentado en su asiento todo el tiempo, pero al final, medio desagradable viaje puede valer más la pena que uno agradable completo.

Si colocamos a los pasajeros en una especie de estasis criónica (vamos a un viaje interestelar, ¿verdad?), Y los instalamos en un líquido pseudoembrionario, probablemente podrían soportar diez gees, como mínimo. Su viaje consistiría en un mes de aceleración, aproximadamente un año y medio de crucero, seguido de un mes de desaceleración. Es menos tiempo que la circunnavegación del mundo de Magallanes, y también suena mucho más agradable.

Desconocido. No hay datos sobre lo que G obliga a cualquier población † a resistir a largo plazo, y mucho menos durante meses. Las centrifugadoras pueden simular fuerzas G, pero las restricciones prácticas impiden la habitación a largo plazo de una centrífuga. Solo cuando una centrífuga del tamaño de un edificio simula la habitación del día a día a la semana al mes podemos sacar conclusiones, y solo después de que numerosos sujetos hayan sido sometidos a ella.

Podemos suponer que sería entre 1.5G y 3G alcanzar la velocidad de la luz inferior, dependiendo de los factores físicos (fuerza cardíaca, IMC, etc.) y el equipo (ayudas circulatorias) que apreciamos.

Usted estipula sin matar , presumiblemente esto significa que tiene que alimentar al cuerpo, y no le importa una mierda lo incómodo que esté. Esa es una forma de mierda de mirar los viajes espaciales a largo plazo. Si deja que un cuerpo muera de muerte cerebral pero técnicamente vivo, esencialmente podría tener unos pocos órganos humanos conectados a un aparato mecánico, lo que permite una aceleración significativamente más rápida. ¿Por qué demonios harías eso ?

† las estadísticas tratan en muestras para representar un todo, en lugar de un ejemplo en el que se supone que solo unos pocos representan un grupo demográfico más grande.

Todos.

Todo ello. El tiempo, hasta el último trozo de tiempo. Hasta el último pedazo de energía también.

Mira, no importa cuánto tiempo aceleres, no importa cuánta energía pongas en esa aceleración, ningún barco y ningún humano podrán alcanzar la velocidad de la luz. Es una imposibilidad física.

Puedes acercarte arbitrariamente. 0.9999999999999999999c es muy factible. ¡Agregue tantos nueves como desee!

Pero esa es otra cuestión. No hiciste esa pregunta. Le preguntaste a este, y si quieres algo con masa para alcanzar la velocidad de la luz, nunca conseguirás tu deseo.

No se puede acelerar algo con la masa en reposo hasta la velocidad de la luz en el vacío c.

Ni siquiera puedes hacerlo con un electrón.

Para alcanzar una ‘velocidad característica’ = c, que es la integral de la aceleración en el tiempo, se necesita un poco menos de un año (tiempo de envío) para acelerar a 1 g (= 9.8 m / s). Usando la convención E8 para significar x10 ^ 8 o x 100 millones, v = velocidad (metros por segundo), a = aceleración (metros por segundo al cuadrado) registrada por el acelerómetro en el barco, t = tiempo en segundos registrado por el reloj en el barco:

v = en

t = v / a = 3E8 / 9.8 =

3.06E7 segundos = 354 días aprox.

Su velocidad real no será igual a c, pero menor que eso debido a los efectos relativistas. Por lo tanto, a medida que se acerque a c, a disminuirá según lo observado desde la Tierra, tendiendo a cero en el límite a medida que su velocidad se acerque a c.

Usar un valor más alto de aceleración, debido a la impaciencia, podría ser suicida. Incluso solo 2 g (sin problemas durante unos minutos) sería demasiado durante casi medio año.

A menudo es revelador, porque la matemática es más simple, reformular estas preguntas en términos de la rapidez en lugar de la velocidad . La rapidez es la tangente hiperbólica inversa de la velocidad (por velocidad me refiero al escalar adimensional [matemática] \ frac {v} {c} [/ matemática]). O, si no te gusta la trigonomía hiperbólica, es

[matemáticas] {\ phi} = \ frac {1} {2} log (\ frac {1 + v / c} {1-v / c}) [/ matemáticas].

Para una aceleración adecuada [matemática] a [/ matemática], para alcanzar una rapidez [matemática] {\ phi} [/ matemática] tomará [matemática] \ dfrac {{\ phi} g} {a} [/ matemática ] años, donde [matemáticas] g = 9.05ms ^ {- 2} [/ matemáticas], y donde el tiempo se mide en años a bordo. En los años terrestres será el seno hiperbólico (sinh) de ese número.

(Por “aceleración adecuada” me refiero a la aceleración que experimenta la tripulación de la nave espacial).

La velocidad de la luz corresponde a una rapidez infinita, por lo que tomará infinitamente largo, ya sea en años a bordo o en tierra.

La aceleración estándar [matemática] g [/ matemática] aquí está lo suficientemente cerca de una gravedad terrestre como para tratarla como la misma cosa. Un año a una [matemática] g [/ matemática] (es decir, un año a bordo, o 1.175 años terrestre) lo llevará a una rapidez de [matemática] {\ phi} = 1 [/ matemática], que corresponde al 76.15% de la velocidad de la luz.

Puede hacer los cálculos en Excel utilizando TANH, ATANH, SINH, ASINH, etc.

(editado en un intento de obtener la sintaxis matemática correcta)