¿Cuánto tiempo le tomaría a una nave espacial viajar a 2.5 veces la velocidad de la luz para viajar desde la Tierra hasta el borde del universo?

Esta pregunta no tiene respuesta, por varias razones.

Primero, el universo no tiene borde. Es cierto que hay un horizonte que representa el universo observable (es decir, lugares desde los cuales la luz ya ha tenido la oportunidad de alcanzarnos), pero no es como si el universo termina allí … continúa más allá (hasta donde sabemos) para siempre. Entonces, sin importar su velocidad, tomará una cantidad infinita de tiempo en cualquier marco de referencia para llegar al infinito.

Segundo, 2.5 veces la velocidad de la luz simplemente significa, dividir la distancia, expresada en años luz, por 2.5, y obtienes el número de años que lleva llegar allí … como se ve desde la Tierra. Pero, de nuevo, si la distancia es infinita, dividirla por 2.5 sigue siendo infinita … así que, como dije, una cantidad de tiempo infinita.

En tercer lugar, una de las razones por las cuales el viaje más rápido que la luz se considera imposible es porque no hay un marco de referencia más rápido que la luz. De Verdad. No tiene sentido matemático preguntar cómo es algo desde la perspectiva de un objeto que se mueve a la velocidad de la luz o más allá de ella. No es que no quiera decirlo, no es que sea tabú … realmente no existe.

Si se hubiera hecho esta pregunta con un número como 0.999999 veces la velocidad de la luz, la situación sería diferente. No, el universo seguiría siendo infinito, pero sería posible dar respuestas para cualquier distancia finita. De hecho, si imaginamos un cohete que es capaz de una aceleración continua de 1 g, es sorprendente lo lejos que puede llegar ese cohete en la vida útil de sus pasajeros (a pesar de que todavía tomaría miles de millones de años para los que quedamos aquí en la tierra .) Hay un cuarto de siglo de Física Preguntas frecuentes sobre este tema que vale la pena leer: El cohete relativista

Desde el marco de referencia de la Tierra, es bastante fácil describir el camino seguido: solo haga los cálculos normales de ‘velocidad’ y distancia, como lo haría para una sombra que se mueve a 2.5c a través de una superficie (las sombras y cosas similares pueden ‘moverse’ más rápido que c, porque en realidad no son cosas). Es más difícil describir cómo se ve la nave espacial en sí misma, porque la física nos dice que no puede moverse a 2.5c, y de hecho a medida que se acercaba a c tomaría toda la energía de masa del universo para continuar acelerándola.

Del mismo modo, no hay una forma razonable de describir cómo es desde el marco de la nave espacial.

Si desea una forma de viajar de ciencia ficción a una velocidad efectiva de 2.5c desde el marco de la Tierra, sin que todos en la nave espacial mueran de vejez, le sugiero que acelere convencionalmente tan cerca de c como sea necesario para detener el envejecimiento de los habitantes. por una cantidad irritante, y luego permita que tomen ‘saltos’ instantáneos periódicos de una cantidad finita.

Entonces, si después de un segundo de ‘calcular el múltiple de destino hiperespacial’, pueden saltar instantáneamente 2.5 segundos luz, parecerán que están viajando en stop-motion a 2.5c, y envejecerán normalmente. Si desea que envejezcan más lentamente, haga que también tengan una velocidad relativa alta en el espacio normal. Tenga en cuenta que es posible que desee criticar las implicaciones del viaje en el tiempo.

Sin tener en cuenta el hecho de que es imposible, el radio del universo observable es de aproximadamente 50 mil millones de años luz. Como se ve desde la Tierra, me tomaría alrededor de 20 mil millones de años alcanzar el final del universo actualmente observable.

Aunque después de 20 mil millones de años, el radio del universo observable visto desde la Tierra habría aumentado en 20 mil millones de años luz (sin tener en cuenta la expansión del espacio). Además, la nave espacial probablemente vería más allá del límite observable visto desde la Tierra.

Hay algunas cifras para el tamaño del universo total (observable + no observable). Un límite inferior sería 250 veces más grande que el universo observable, aunque puede ser mucho más grande que eso ([matemáticas] 10 ^ {10 ^ {10 ^ {122}}} [/ matemáticas] veces más grande que lo observable es una figura de Wikipedia )

Teniendo en cuenta la expansión del hubble, creo que apenas superarás la expansión del universo (estimo que el universo observable se expande a un ritmo de poco más de 2 * c). Lo más probable es que no llegue al final del universo observable mientras todavía haya estrellas, excepto tal vez para las enanas blancas que no tienen fusión de hidrógeno.

En cuanto al marco de referencia del barco, no está definido. La masa, la duración y el tiempo se vuelven imaginarios, lo que a nuestro mejor saber es inexistente. Las fórmulas en relatividad especial no son realmente tan difíciles. Te recomiendo que lo leas antes de escribir tu historia.

Cuando viaja a la velocidad de la luz, su masa sería infinita y el tiempo se congela (se acerca a cero). Y si el tiempo se ralentiza (o se congela), no lo notará, ya que todo se ralentiza al mismo ritmo, incluido su proceso de pensamiento. entonces nada parecería extraño.

Sin embargo, no puedes viajar a la velocidad de la luz. Y tu pregunta parece incontestable 🙂