- Relativistic Spaceship es una herramienta de visualización relativista que muestra cómo cambia el estado de vuelo de una nave espacial cuando su velocidad se acerca a la de la luz
- La pantalla muestra en conjunto la velocidad respecto a la luz, el valor de γ, la distancia en años luz, el coeficiente Doppler, el tiempo de la nave y el tiempo del mundo
- El estado inicial comienza con velocidad 0%, γ = 1, distancia de 0 años luz, coeficiente Doppler 1 y tiempo de 0 años
- El código fuente está publicado en GitHub, por lo que se puede revisar directamente cómo funciona y cómo está implementado
- La implementación está basada en Three.JS WebGL, y el documento de licencia de three.js está enlazado por separado
Valores que se muestran en la pantalla de vuelo relativista
- Relativistic Spaceship es una herramienta de visualización de vuelo relativista creada por Dmytry Lavrov
- Los principales valores que se pueden ver en la pantalla son los siguientes
- velocidad de la nave espacial respecto a la velocidad de la luz
-
valor de γ
- distancia en años luz
- coeficiente Doppler en el centro de la pantalla
- coeficiente Doppler máximo
- tiempo de la nave en años
- tiempo del mundo en años
- la pantalla inicial se muestra con velocidad 0%, γ = 1, distancia de 0 años luz, coeficiente Doppler 1 y tiempo de 0 años
Código fuente y tecnología de implementación
- El código fuente del proyecto se puede obtener en https://github.com/Dmytry/space
- En la implementación se utiliza el framework Three.JS WebGL
- La licencia de three.js está enlazada en un documento aparte
1 comentarios
Opiniones de Hacker News
Visualiza muy bien las propiedades contraintuitivas de la relatividad especial
Es sorprendente que, si una nave pudiera seguir acelerando a 1G, podría llegar al centro de la Vía Láctea en menos de 20 años de tiempo de la nave
Claro que en la Tierra habrían pasado 27,900 años, así que no habría nadie a quien contarle las vacaciones
Cada átomo del medio interestelar dañaría la nave, posiblemente la atravesaría por completo, y la repulsión electromagnética solo sirve para partículas cargadas
Incluso en teoría, no hay nada que pueda llevarse en una nave y permitir una aceleración sostenida de 1G
No recuerdo exactamente el delta-v máximo alcanzable, pero no es una gran fracción de la velocidad de la luz; incluso con una suposición descabellada como llevar un agujero negro pequeño y convertir masa en energía con 40% de eficiencia, creo que era alrededor del 60% de la velocidad de la luz
Si haces los cálculos, la energía necesaria prácticamente exige un cohete hecho solo de antimateria y una masa similar de materia normal para hacerla reaccionar
Cuando se habla de viajes de larga distancia en el espacio con aceleración constante, las cifras suelen ser de unas milésimas de 1G
Un viaje de ida y vuelta consumiría la mayor parte de una vida humana normal, pero si la Tierra siguiera existiendo al regresar, parecería que viajaste al futuro, 55,000 años después
Tras unos 850 años de tiempo de la nave a aceleración máxima, el universo tendría 10^30 años
Para entonces solo quedarían enanas blancas, estrellas de neutrones y varios restos estelares; las galaxias se habrían dispersado, y estrellas como el Sol serían un recuerdo lejano
Por supuesto, no se puede descartar que todavía quede alguien capaz de recordar. La vida podría extraer energía durante muchísimo tiempo aferrándose a estructuras alrededor de agujeros negros o enanas blancas
Aún faltaría muchísimo para el momento de la “muerte térmica”, cuando el universo se convierta en un mar indistinguible de partículas de entropía, pero ya sería un lugar completamente distinto
Algo como: “No es seguro que estés junto a nuestra gente, así que te enviaremos al fin del tiempo”
Si te interesan estos efectos relativistas, existe un conjunto de herramientas llamado OpenRelativity que puede usarse para gráficos de simulación a velocidades cercanas a la luz: http://gamelab.mit.edu/research/openrelativity/
También se usó en el juego gratuito “A Slower Speed of Light”
http://gamelab.mit.edu/games/a-slower-speed-of-light/
Tal vez convenga abandonar la idea de ir a velocidades relativistas altas para cubrir grandes distancias
La naturaleza tiene una idea más práctica: convertirse en semilla
Los seres vivos cruzan así distancias enormes y superan las limitaciones de recursos difíciles de resolver durante el viaje
Te comprimes en una forma cristalina inactiva, apuntas el cohete, lo lanzas y esperas. Solo tienes que evitar la descomposición química y estructural durante miles de años o eones
Al llegar al destino, la máquina se enciende, reconstruye tu cuerpo y empiezas a explorar fresco. En la práctica, para ti casi no habrá pasado el tiempo
Claro, para eso tendrías que dominar por completo la biología, o saltártela por completo y copiarte a un formato mecánico, pero aun así probablemente sea más fácil que viajar a una fracción considerable de la velocidad de la luz
No sabía que con un empuje sostenido relativamente pequeño, digamos de alrededor de 1m/s², se podía obtener “fácilmente” una dilatación temporal significativa
Si pudieras acelerar continuamente durante todo el viaje, los viajes interestelares se vuelven posibles hasta cierto punto
Buscando, parece que para llegar a Alfa Centauri a 1G, el tiempo observado por los viajeros es de unos 3 años
¿Podríamos llegar a ese punto con una tecnología algo plausible, como la fusión? No sé bien la matemática relativista, pero incluso ignorando los efectos relativistas y convirtiendo masa directamente en energía, parece que C² se cancela y se necesitarían 50,000kg para acelerar 100,000kg hasta la velocidad de la luz
Aunque toda la masa de reacción del “combustible” se convirtiera directamente en momento, una nave apenas habitable para humanos tendría que llevar decenas de miles a cientos de miles de toneladas de combustible
No existe un motor de conversión perfecta de masa; la materia-antimateria ronda el 60% de eficiencia en simulaciones, la fusión alrededor del 17%, la propulsión nuclear por pulsos sorprendentemente un 7%, y un cohete nuclear de núcleo gaseoso por fisión podría llegar quizá al 12%, aunque no está claro porque las cifras de los reactores de núcleo gaseoso no son precisas
Como escritor de ciencia ficción, es interesante pensar qué formas extrañas tomaría la sociedad cuando los astronautas vivan más que civilizaciones enteras. Me viene a la mente una cultura neopolinésica donde, al volver los viajeros, no tienen idea de cómo será ese lugar
Debido a la dilatación temporal, los relojes de los satélites en movimiento van un poquito más lento por día que los relojes estacionarios de la Tierra, así que hay que corregirlos
La energía cinética es enorme y tiene que venir de algún lado, así que quizá hasta haría falta un propulsor de energía cero
La ecuación del cohete te frena. Para seguir acelerando hasta velocidades relativistas con un cohete de fusión razonable, podrías necesitar combustible a escala de un planeta
La propulsión por antimateria es casi la única opción, pero como hay que absorber la energía y expulsarla hacia atrás, de todos modos se necesita mucha masa de reacción, o usar láseres
Más allá de eso, verías partir la nave y nunca volverías a saber de ella, o te subirías y te irías, para volver miles de años después a lo que sea en que se haya convertido la Tierra
Si aceleras continuamente a 1G durante 12 años, estarás a 113,000 años luz del punto de partida, una distancia suficiente para ir desde la Tierra hasta el otro lado de nuestra galaxia
Claro que para entonces la velocidad será el 99.999999996% de la velocidad de la luz. Si quieres detenerte en la galaxia del otro lado y echar un vistazo, tendrías que dar la vuelta a mitad de camino y desacelerar, así que el tiempo de viaje sería aproximadamente el doble
Hace poco volví a leer este libro
https://en.wikipedia.org/wiki/Tau_Zero
Debe de ser una de las novelas de ciencia ficción más épicas de todos los tiempos. Después de que una colisión daña los frenos de la nave espacial, la solución a todos los problemas que encuentran pasa a ser “ir más rápido”.
En varios puntos me recordó a The Freeze Frame Revolution de Peter Watts (https://tachyonpublications.com/product/freeze-frame-revolut...), y de una manera parecida me pareció bastante bueno, aunque probablemente más oscuro.
Esperaba que la relatividad tuviera un papel importante, pero la escala de la dilatación temporal que experimenta la tripulación fue muchísimo mayor de lo que imaginaba.
Al leerlo me vinieron a la mente clásicos de viajes en el tiempo y relatividad como Interstellar o, yendo más atrás, Star Trek IV: The Voyage Home. De las películas de Star Trek, esta es mi favorita.
Probé configurar la variable
throttle_valueen un valor absurdo como 30, en lugar del máximo 1 del sliderFue divertido ver qué tan cerca de la velocidad de la luz había que llegar para que la propia app web colapsara.
En una pantalla de 1920px, eso pasa más o menos cuando el “9” se extiende un poco más de dos líneas.
La velocidad vuelve a 0 y, como bonus por casi romper las leyes de la física, el tiempo del mundo pasa a ser NaN.
Hermoso
Sobre eso de que “simplemente” basta con mantener una aceleración de 1G, habría que señalar que, a medida que la nave se acerca a la velocidad de la luz, su masa aumenta [0].
Si la masa aumenta, también aumenta el empuje necesario para mantener esa aceleración. Así que ese motor tendría que poder acceder a una fuente de energía mágica; si no, no podría mantener la aceleración a velocidades más altas :)
[0] https://en.wikipedia.org/wiki/Mass_in_special_relativity#Rel...
Edit: puede que esta interpretación no sea del todo correcta.
Por ejemplo, si alguien que se queda en la Tierra observa la velocidad de la nave, desde su perspectiva la nave parecerá hacerse más pesada a medida que acelera.
Pero desde el punto de vista dentro de la nave, tanto tú como la nave siguen pesando lo mismo. Más bien parecería que la Tierra está sufriendo un “aumento de peso” dramático.
Entonces, desde la perspectiva del interior de la nave, la aceleración de 1G se mantiene, y cerca de la velocidad de la luz cada vez más de esa energía va a parar a una mayor masa y a un tiempo más lento, ¿no?
Personalmente creo que produce consecuencias terribles para la intuición física.
Este video trata bien el problema: https://www.youtube.com/watch?v=6HlCfwEduqA
En mi navegador no se ejecutó, pero agradezco que mostrara un mensaje de error adecuado.
Demasiadas veces las páginas web simplemente se rompen por varias razones y te dejan esperando en blanco, pensando “¿se estará cargando?” o “¿se supone que se ve así?”.
Es la primera vez que veo un caso que te dice qué salió mal, como “xyz is not supported”, y te permite cambiar a un navegador popular para ver el contenido.
En ese navegador, el sitio también funcionaba bien en móvil y se veía bien.
Llevé la aceleración al máximo y fui a buscar café; cuando volví, estaba 200 años en el futuro y había viajado más de 6 millones de años luz.
Ahora estoy en la galaxia NGC 300, muy parecida a la Vía Láctea.
Todas las personas que conocía desaparecieron; estoy triste y solo.