Supporting the community

Fizica Subspatiului, v.2.0

De Jason Hinson

 

 

HTML de Joshua Bell, convertit dintr-o postare pe USENET cu permisiunea autorului.

 

Ultima (serioasa) modificare: Sambata Noiembrie 19 23:31:11 1994

Aceasta este versiunea 2.0 a acestui post. S-a schimbat de la versiunea 1.0 prin faptul ca am adaugat trei sectiuni noi si modificat cateva lucruri in unele din celelalte sectiuni. Doua dintre aceste sectiuni noi se ocupa cu subspatiul insusi, precum si cum s-ar putea produce fictiv campuri subspatiale. Cealalta sectiune adaugata (sectiunea 7) se ocupa de problema conservarii momentului unghiular, care este ignorata in alta parte a postului. Sper sa Iti placa.

[Sari la Cuprins]

Deci, ce sunt toate acestea?

Urmatoarea este o combinatie de concepte mentionate in canoanele si semicanoanele combinate cu o doza sanatoasa de rationament fizic si o lingura de speculatii personale pentru a ajuta la scaderea tuturor. Se uita la proprietatile pe care trebuie sa le aiba campurile subspatiale si campurile warp si examineaza modul in care aceste proprietati ar putea trai in armonie cu anumite legi fizice (in special, cu conservarea energiei si momentului).

Discutia este in principal scrisa ca si cand ar fi adresata unei audiente din secolul al XXI-lea si astfel conceptele pe care le-am dezvoltat pentru explicarea diferitelor aspecte ale fizicii subspatiale sunt date ca fapte. In realitate, chiar daca principalele proprietati ale campurilor subspatiale si warp provin direct din surse canonice, multe dintre celelalte aspecte ale acestor domenii sunt dezvoltate din rationamentul fizic, cu o spumare a gusturilor mele personale.

De exemplu, stim ca pentru a sustine un camp subspatial sau warp, este necesar sa-l hranim continuu cu energie. Deci, unde se duce aceasta energie? Domeniul construieste continuu energie, stocand toata energia care se varsa in ea. Chiar daca acest lucru ar fi cazul, ce se intampla cu toata energia atunci cand campul este oprit. Cel mai bun raspuns pentru mine pare sa descrie campul ca fiind "instabil" prin faptul ca nu ramane in jur daca nu-i mai hranesti energia. In schimb, s-ar putea spune ca aceasta continua sa "insereze" aceasta energie inapoi in spatiu normal, sub forma caldurii in bobine de camp, radiatii electromagnetice si / sau (poate) radiatii subspatiale care isi pot cupla energia inapoi in spatiul normal (ca unda de soc in Star Trek VI).

Spuneti-mi daca gasiti probleme cu explicatiile pe care le dau (fie probleme legate de fizica, fie probleme cu surse canonice contradictorii). Am incercat sa tin cont de toate aspectele date de sursele canonice, dar as fi putut calca peste cateva. De exemplu, o parte din manualul tehnic (pagina 49) mentioneaza campurile simetrice ca nepropulsive (indicand faptul ca un camp de propulsie ar putea fi creat prin producerea unui camp asimetric). Cu toate acestea, intr-o alta sectiune (p. 54), aceasta indica faptul ca cheia pentru propulsia "non-newtoniana" (care mi se pare a fi un camp de warp propulsiv) "se afla in conceptul de creere a mai multor straturi de energie de camp warp". Prin urmare, am incercat sa integrez ambele idei in explicatia mea despre propulsia warp.

Oh, un alt lucru inainte de a ajunge la discutie. Am presupus in scris ca cititorul mi-a citit postul lunar "Relativitate si Calatorii FTL ". In discutia de mai jos, presupun concepte discutate in postul Relativitate (in special, ideea de subspatiu care ofera un cadru special de referinta in scopul unei calatorii mai rapide decat lumina, astfel incat campurile warp "se cupleaza" in acest cadru de referinta). Postul de Relativitate ar trebui sa fie postat aproximativ in aceeasi perioada ca si aceasta discutie, deci daca nu l-ati citit, poate doriti sa o aruncati o privire.

Deci, sper ca va place aceasta discutie destul de lunga a campurilor subspatiale si warp. Chiar daca nu sunteti de acord cu modul in care unele concepte sunt explicate, cel putin intelegeti ca au aparut o multime de idei in ele pentru a face ca abilitatile campurilor subspatiale si warp sa se potriveasca cu conceptele de impuls si de conservare a energiei.

Bine, pregateste-te sa faci o mica excursie. Ca intotdeauna, gandurile si criticile sunt binevenite.

 

O discutie despre campurile subspatiale si warp

Mai ales pe masura ce se aplica la momentul si la conservarea energiei

Cuprins

  1. Introducere

  2. Subspatiul si cadrul sau de referinta

  3. Crearea campurilor subspatiale

    3.1 Crearea unui camp simplu de subspatiu
    3.2 Crearea campului Warp
  4. Aspecte generale ale campurilor subspatiale

  5. Campuri simple de subspatiu

    5.1 Momentul si conservarea energiei cu campuri simple de subspatiu
    5.2 Conservarea momentului
    5.3 Conservarea energiei
    5.4 Cateva exemple
    5.5 Note tehnice pentru aceasta sectiune (campuri simple de subspatiu)
  6. Campuri Warp

    1. Propulsia warp

      1. Campurile warp cu un singur strat

      2. Campurile Warp cu mai multe straturi

      3. Dezvoltarea campurilor de propulsie moderne

      4. Generarea campului de propulsie warp moderna

    2. Momentul si conservarea energiei cu propulsie warp

      1. Cateva exemple

    3. Note tehnice pentru aceasta sectiune (campuri warp)

  7. Conservarea momentului unghiular - pentru cititorul din secolul al XX-lea

  8. Concluzie

  9. Nota autorului: Unele cuvinte finale

 

1. Introducere

In aceasta discutie vom examina cateva dintre elementele de baza atat ale campurilor subspatiale simple, cat si ale campurilor warp. In special, dorim sa ne uitam la modul in care impulsul si conservarea energiei intra in joc cu utilizarea acestor domenii.

Inainte de discutarea campurilor subspatiului, mai intai dorim sa vorbim in general despre subspatiu si cadrul sau de referinta. Vom vedea apoi cum definirea cadrului de referinta al subspatiului permite crearea campurilor subspatiale (atat campuri simple de subspatiu, cat si campuri warp).

Dupa ce mentionam cateva aspecte generale pe care le poseda ambele tipuri de campuri, vom arata individual la fiecare tip de camp. In fiecare caz, vom trece mai intai cateva dintre caracteristicile majore ale domeniului special de interes. Vom discuta despre modul in care impulsul si conservarea energiei intra in joc cu acel tip de domeniu. In cele din urma, vom examina exemple pentru a examina in continuare conservarea impulsului si a energiei cu fiecare tip de camp.

In plus, exista si cateva note tehnice la sfarsitul unor sectiuni (specifice fiecarei sectiuni) la care se vor face referiri la momente diferite. Acestea vor intra in mai multe detalii tehnice referitoare la anumite subiecte.

(O nota a cititorului secolului XX: Sectiunea finala inainte de incheierea se refera la problema conservarii momentului unghiular. In celelalte sectiuni ale discutiei, "impulsul" este folosit pentru a se referi doar la un moment liniar. Cititorul din secolul al XX-lea de ce a fost lasat impulsul unghiular peste tot.)

 

2. Subspatiul si cadrul sau de referinta

 

Subspatiul este un continuum care exista impreuna cu propriul nostru spatiu-timp continuu. Fiecare punct din universul nostru are un punct corespunzator in subspatiu. De asemenea, in fiecare punct al universului nostru, subspatiul are un cadru special de referinta. S-ar putea imagina un subspatiu care sa fie vag similar cu un camp urias de tip "nor", care patrunde in universul cunoscut. Particulele dintr-o zona a unui astfel de nor ar fi in miscare la o anumita viteza, in timp ce particulele dintr-o alta zona se pot deplasa la o alta viteza speciala. In mod similar, in orice punct al spatiului nostru, subspatiul are o anumita "viteza" sau cadru de referinta.

Acest fapt este foarte important, deoarece aceasta caracteristica a subspatiului este ceea ce ne permite sa calatorim mai repede decat lumina, fara a ne mai face griji pentru lucruri precum calatoria inapoi in timp pentru a ne intalni de fiecare data cand urcam in warp. Motivul pentru care acest lucru este asa, nu va fi acoperit in aceasta discutie, dar exista texte disponibile care explica de ce este acest lucru.

Deci, care este cadrul de referinta al subspatiului la un anumit punct al universului nostru? Ei bine, cadrul de referinta este definit de distributia locala a masei. Mai exact, ea este definita prin distributia de masa si energie care este definita matematic de ceea ce este cunoscut ca tensorul de energie-energie al distributiilor locale de energie. Cu toate acestea, pentru scopurile noastre, vom explica modul in care cadrul de referinta subspatiu este definit aproximativ prin utilizarea conceptului mai putin complicat de distributie a masei.

Exista inca o nota care trebuie facuta inainte de a ajunge la definirea cadrului de referinta subspatiu. In fizica subspatiala, exista trei semnificatii ale cuvantului masa. In mod clasic, exista doua "tipuri" de masa considerate teoretic ca fiind echivalente. Sunt masa gravitationala si masa inertiala. Cu fizica subspatiala, exista si conceptul de masa echivalenta subspatiului. Acesta este subspatiul de masa "vede" care defineste cadrul sau de referinta. In general, aceasta masa este echivalenta cu masa gravitationala si inertiala; Cu toate acestea, poate fi diferit in anumite circumstante. In mod similar, exista, de asemenea, un concept al tensorului de energie substrat-echivalent al stresului.

Acum vom descrie modul in care cineva poate gasi viteza cadrului de referinta al subspatiului in raport cu propriul cadru de referinta.

Mai intai, imaginati-va impartind toata masa in univers in bucati suficient de mici de masa "dm". Apoi numerotam fiecare bucata astfel incat partea "i" sa aiba o masa de "dm_i". Observam, de asemenea, ca pentru obiectele din univers care sunt in esenta sferice si uniforme, putem defini intregul obiect ca unul din bucatile noastre de masa (cu conditia ca obiectul sa nu fie o cochilie sferica in care ne-am putea afla in interior).

Deci, vom fi intr-un anumit cadru de referinta (numit O). Vrem sa gasim viteza cadrului de referinta al subspatiului (in cadrul nostru de referinta) la un moment dat in univers. Ei bine, in cadrul nostru de referinta, cea de a treia bucata de masa (dm_i) are o viteza speciala in directia x (Vx_i). De asemenea, are o anumita distanta de punctul interesat (R_i). Pentru fiecare bucata, calculam apoi cantitatea:

dm_i * Vx_i

-------------

(R_i)^2

Dupa calcularea acestei cantitati pentru fiecare bucata de masa, vom rezuma toate cantitatile si vom numi aceasta suma "S":

 

+---

\ dm_i * Vx_i

S = / ------------ .

+--- (R_i)^2

i

Acum, dorim sa luam in considerare un alt cadru de referinta care se misca in raport cu al nostru. Am putea determina ce viteze si distante s-ar masura pentru fiecare bucata de masa din acel cadru si putem calcula suma, S, si in acest cadru. Daca vom continua sa facem acest lucru pentru diferite cadre de referinta, atunci vom gasi in cele din urma cadrul de referinta in care valoarea absoluta a lui S este redusa la minimum. Viteza x a acelui cadru de referinta va fi apoi viteza x a cadrului de referinta subspatiu masurat in cadrul nostru. Am putea face apoi calcule similare pentru a gasi componentele y si z ale vitezei cadrului sub-spatiu de referinta.

O nota pentru cititorul din secolul al XX-lea: Deocamdata, aceasta este doar o modalitate preliminara de determinare a cadrului de referinta al subspatiului. S-ar putea sa existe probleme neprevazute in aceasta definitie si va trebui sa iau ceva timp pentru a lua in considerare diferite aspecte ale acestei definitii pentru a vedea daca intr-adevar este ceea ce vrem sa folosim.

Deci, ce inseamna asta? Considerati un pic de materie care este foarte aproape de punctul de interes in cadrul de referinta pe care il ganditi (adica R_i pentru care acel bit de materie este destul de mic in acel cadru de referinta). Asta inseamna ca un pic de materie ofera o contributie destul de mare la suma, S, DACA viteza acestui bit de materie este foarte mica in cadrul de referinta pe care il ia in considerare. Deci, viteza cadrului de referinta subspatial va fi probabil apropiata de viteza acelui bit al materiei din apropiere. (Nota: de aceea spunem ca cadrul subspatiului depinde de distributia locala a masei. Pentru bucati de materie care sunt foarte departe de dvs., contributia lor la S este in general neglijabila.)

Totusi, retineti ca, daca exista multe bucati de materie la o distanta medie de la voi, care se deplaseaza cu aceeasi viteza (de exemplu, toate bucatile de materie dintr-o stea din apropiere), atunci toata masa care ofera o mare contribuie la suma. Acest lucru inseamna ca cadrul de referinta subspatial va fi aproape de cadrul de referinta al acestor bucati (astfel incat Vx in acest cadru de referinta este mic pentru a anula contributia mare creata de masa mare).

Evident, am putea discuta pentru o anumita perioada determinarea cadrului de referinta al subspatiului; Totusi, pentru scopurile noastre, este important sa ne amintim cateva lucruri despre aceasta determinare: in cea mai simpla idee, cadrul de referinta subspatial este determinat de distributia in apropiere a masei. Cu toate acestea, in realitate, distributia in structura mai complexa cunoscuta sub denumirea de tensor de energie-stres determina cadrul de referinta subspatial.

3. Creearea campurilor subspatiale

Crearea campurilor simple de subspatiu, precum si a campurilor warp este strans legata de modul in care este definit cadrul de referinta subspatial (asa cum este descris mai sus). Aici ne vom uita mai intai la crearea unui camp simplu subspatial si a doua la crearea unui camp warp pentru a arata cum sunt produse aceste campuri.

3.1 Crearea unui camp simplu subspatial

In interiorul unui generator de camp subspatial, in general se utilizeaza un flux de plasma pentru a crea un tensor special de energie de stres in interiorul generatorului. In zona spatiului in care acest tensor energetic de stres este mai puternic, cadrul de referinta al subspatiului definit de tensor se face radical diferit fata de cadrul subspatial de referinta aflat chiar in afara acestei zone. Astfel, atunci cand este produs corect, tensorul energetic de stres creeaza o schimbare mare in cadrul de referinta al subspatiului pe o suprafata mica de spatiu.

S-ar putea crede ca acest lucru ar putea avea efectul de a "rupe" subspatiu in acea zona daca nu ar fi fost faptul ca subspatiul are un mecanism natural pentru a preveni acest lucru. El creeaza ceea ce noi numim un camp subspatial care inconjoara tensorul de stres energetic ofensator. Acest camp reduce efectul pe care il are tensorul asupra definitiei cadrului de referinta subspatiu. Practic, acest lucru reduce efectele tensorului de energie-stres echivalent subspatial. Totusi, in acest moment, tensorul de energie de stres echivalent subspatiului este inca direct legat de tensorul de energie de stres in spatiu real. De asemenea, campul reduce si efectele tensorului de energie-stres, asa cum se vede in spatiul normal (in afara campului subspatial).

Prin producerea corecta a tensorului de energie de stres se poate crea un camp subspatial care se extinde cu mult peste zona localizata a tensorului (suficient de mare pentru a inconjura o nava). Daca inlocuim conceptul de tensor energetic de stres pentru un moment cu conceptul mai simplu de masa, vedem ca acest lucru are efectul de a scadea masa aparenta a oricarui lucru in campul subspatial. In esenta, campul subspatial "scufunda" o fractiune din masa in subspatiu, astfel incat sa nu fie considerat drept masa spatiala reala atunci cand se defineste cadrul de referinta subspatial. Detalii despre modul in care impulsul si energia raman conservate cu aceasta reducere aparenta a masei vor fi acoperite intr-o sectiune ulterioara.

Deci, vedem ca prin manipularea corecta a efectelor spatiului normal care dicteaza cadrul de referinta local al subspatiului, putem crea un camp simplu de subspatiu.

3.2 Crearea campului Warp

Crearea campului warp nu difera in principiu de crearea unui camp simplu subspatial. Diferentele majore sunt in energia si configuratia fluxului de plasma si natura exotica a tensorului de energie-stres necesara.

In scopul ilustrarii, ne vom concentra aici pe producerea unui camp warp care este utilizat pentru propulsie. Alte campuri warp sunt produse intr-o maniera similara, producand diferiti tensori tensiune-energie. Aici discutam cele mai importante componente ale productiei de camp warp; Cu toate acestea, in sectiunea 6 vom mentiona cateva aspecte care pot intra in joc atunci cand se produc campuri warp.

In general, pentru a crea un camp warp, plasma este injectata in carbune de campul warp care este fabricat dintr-un material adecvat. Materialul din bobina de camp warp este important deoarece, deoarece plasma este injectata, combinatia dintre configuratia fluxului de plasma si bobina prin care trece plasma este ceea ce creeaza tensorul exotic de energie de stres necesar pentru a produce campul warp

Energizarea materialului bobinei de camp cu un flux de plasma configurat corespunzator creeaza un tensor de energie-stres care produce o schimbare mult mai violenta in cadrul referintei unui subspatiu pe o suprafata mult mai mica decat este necesara pentru a produce un camp simplu subspatial. Pentru a contracara aceasta schimbare violenta, subspatiul produce ceea ce noi numim un camp warp, schimband frecventele energetice ale plasmei adanc in domeniul subspatiului. Aceasta schimbare are efectul de a elimina complet semnificatia tensorului de energie de stres din determinarea cadrului de referinta subspatiu.

Ca si in cazul campurilor subspatiale, este posibil sa se produca un camp warp care se extinde cu mult dincolo de zona locala, efectuata de tensorul exotic de tensiune-energie. Atunci cand un astfel de camp inconjoara o nava intreaga, totul din interiorul navei respective poate fi eliminat din determinarea cadrului de referinta subspatial. Acest lucru aduce doua aspecte care trebuie discutate:

Mai intai consideram cadrul de referinta al navei. Din cauza campului warp, observatorii subspatiali si externi nu mai iau in considerare cadrul de referinta al navei atunci cand determina cadrul subspatiului. In schimb, ei considera toate celelalte "fragmente de materie" si determina cadrul de referinta de la ei. Nava nu are apoi un cadru de referinta din punctul de vedere al observatorilor subspatiali si din afara? Nu chiar. Cadrul de referinta al navei devine cadrul de referinta al subspatiului asa cum este definit fara contributia navei. Apoi, evident, subspatiul nu trebuie sa ia in considerare nava atunci cand determina cadrul subspatial, deoarece rama de referinta a navei se potriveste perfect cadrului subspatial de referinta asa cum este determinat de toti ceilalti factori din univers. Cu alte cuvinte, cadrul de referinta al navei se face astfel incat sa nu contribuie la suma S, discutata mai devreme. Singurul mod posibil este daca rama de referinta a navei pare a fi exact cadrul de referinta al subspatiului definit ca si cum nava nu ar fi acolo.

Prin urmare, un camp war cupleaza cadrul de referinta al tuturor lucrurilor din campul warp cu cadrul de referinta al subspatiului. Acest lucru devine adevarat indiferent de ce cadru de referinta al navei ar fi fara campul warp acolo (adica este adevarat, indiferent de viteza reala a navei fata de subspatiu). Astfel, in timp ce campul warp este activ, cadrul de referinta al navei ramane cadrul de referinta al subspatiului si nu depinde de viteza navei. Aceasta este ceea ce plaseaza nava in afara domeniului relativitatii si ii permite sa calatoreasca mai repede decat lumina fara incalcari grave ale cauzalitatii.

 

In al doilea rand, remarcam ca suna ca si cum campul warpelimina complet masa navei, privita din afara campului warp; totusi, nu este cazul. Teoria ne spune ca, pentru a elimina complet efectele maselor unei nave din univers, ar trebui sa existe o cantitate infinita de energie. Ceea ce face campul warpeste de a decupla relatia dintre masa / energie de stres echivalent subspatial si masa spatiala normala / energie-stres. Masa echivalenta subspatiului devine zero, in timp ce masa spatiului normal este redusa (in ochii observatorului extern) la fel ca in cazul campurilor subspatiale simple.

Deci, asa se formeaza campurile simple de subspatiu si campurile warp prin manipularea materialului spatial normal pentru a produce efectele dorite asupra cadrului de referinta al subspatiului. In continuare vom discuta anumite aspecte ale acestor domenii.

 

4. Aspecte generale ale campurilor subspatiale

Toate formele de campuri subspatiale (fie simple campuri subspatiale sau campuri warp) au anumite aspecte generale. De exemplu, toate campurile subspatiale au efecte atat in spatiu cat si in subspatiu si formeaza o interactiune intre cele doua. Vorbim despre astfel de lucruri, cum ar fi forma campului asa cum exista in domeniul spatiului normal sau al domeniului subspatial. Cele doua forme pot fi diferite, iar o anumita cartografiere va exista, care armonizeaza o forma cu cealalta. Forma campului in subspatiu va fi mentionata mai tarziu, dar pentru alte aspecte ale campurilor subspatiului vom discuta, in general, doar efectele pe care le au in spatiul normal.

Toate formele de campuri subspatiale au trei straturi de baza - stratul interior, stratul exterior si stratul de interactiune.

Stratul interior este in general inconjurat de stratul de interactiune. Desi stratul interior este de obicei un spatiu normal, exista cateva cazuri in care campul modifica caracteristicile spatiului din interiorul stratului interior (cum ar fi campurile subspatiale folosesc astazi procesoare de calculatoare mai rapide ca lumina vor fi discutate mai tarziu). Mai des, stratul interior este in principiu o "bula" de spatiu normal, inconjurata de stratul de interactiune al campului.

Stratul exterior este partea din camp care se extinde dincolo de stratul de interactiune. Acest strat este, in general, umplute cu spatiu normal, cu anumite aspecte ale stratului de interactiune care se imprastie si se amesteca cu spatiul normal.

In stratul de interactiune, se combina spatiul si subspatiul. Interactiunea dintre spatiu si subspatiu din acest strat este ceea ce ofera campurilor subspatiului capabilitatile lor unice. De exemplu, observatorii din afara campului subspatial vad diverse efecte (cum ar fi reducerea masei) atunci cand vizioneaza obiecte din campul subspatial. Observatorii externi vad aceste efecte deoarece vad obiectele prin influenta stratului de interactiune. De asemenea, efectele stratului de interactiune sunt cele care determina ca subspatiul sa ignore (intr-o oarecare masura) masele (sau, mai adecvat, tensorii energiei de stres) care se afla in interiorul unui camp subspatiu, asa cum am mentionat mai devreme. Subspatiul face acest lucru pentru ca si el "priveste" aceste obiecte prin efectele stratului de interactiune.

Avand in vedere aceste elemente de baza comune, putem discuta in mod independent aspecte specifice campurilor subspatiale simple si campuri warp.

 

5. Campuri simple subspatiale

 

Un camp subspatial care este simetric in domeniul subspatial determina ca subspatiul (in esenta) sa actioneze ca un rezervor de energie. Un astfel de camp este denumit camp simplu subspatial (sau doar "un camp subspatial"). Pentru observatorii din afara, orice lucru din acest camp va parea sa "piarda" o parte din energia sa de masa in subspatiu, in timp ce campul este activ (asa cum s-a discutat mai devreme.) (In mod echivalent, se poate spune ca campul mascheaza o parte din masa obiectelor Campul asa cum este privit din spatiul normal). Cantitatea de energie de masa interioara "plasata" in subspatiu depinde de puterea campului subspatiu. In toate scopurile practice, in timp ce campul este activ, aceasta energie de masa dispare din spatiul normal (A se vedea nota tehnica 1 pentru aceasta sectiune) Totusi, trebuie remarcat faptul ca atunci cand se compara energia si impulsul spatiului normal al unui sistem inchis inainte ca un camp subspatial sa fie activat cu cel al sistemului dupa ce campul este dezactivat, Se va aplica conservarea momentului.Vom uita acum la considerente de impuls si de conservare a energiei cu privire la campurile simple de subspatiu.

5.1 Momentul si conservarea energiei cu campuri simple subspatiale

Aici vom examina separat conservarea impulsurilor si conservarea energiei pe masura ce se aplica campurilor subspatiale. La sfarsitul acestei sectiuni, vor fi luate in considerare exemple care ilustreaza aceste considerente de conservare.

5.1.1 Conservarea momentului

 

Luati in considerare o nava de masa M care se inconjoara intr-un camp simplu subspatial. Spre spatiul exterior, spatiul normal, masa navei devine m <M odata ce campul este activ. Aceasta noua masa mai mica se numeste masa aparenta de repaus a navei (sau pur si simplu "masa aparenta" a acesteia). Daca manifestarea spatiala normala a campului subspatial poate fi formata astfel incat combustibilul navei sa fie pastrat in afara campului, raportul dintre masa combustibilului si masa navei va fi crescut considerabil. In concordanta cu conservarea impulsurilor, combustibilul expulzat cu un impuls dat va determina nava sa aiba un impuls echivalent in directia opusa (conservand astfel impulsul). Cu toate acestea, cu campul subspatial activat, viteza pe care acest impuls le da navei se calculeaza utilizand masa de odihna aparenta (inferioara) a navei. Astfel, prin utilizarea unui camp subspatiu se pot atinge rate de accelerare mult imbunatatite, precum si costuri de energie reduse considerabil pentru atingerea unei viteze date.

Atata timp cat campul este activ, considerentele cinematice ale navei vor fi calculate cu masa aparenta a navei. Cu toate acestea, atunci cand campul subspatial este dezactivat, masa mascata a navei revine. Rezultatele acestei mase intoarse, asa cum se aplica la conservarea impulsului, vor fi luate in considerare in exemplele date dupa ce au fost discutate considerentele de conservare a energiei

5.1.2 Conservarea energiei

Odata ce un camp subspatial este activat, conservarea energiei poate fi realizata numai daca se include energia de masa care este "scufundata" in subspatiu. Acest lucru va fi demonstrat in exemple prezentate la sfarsitul acestei sectiuni.

Exista totusi consideratii energetice altele decat cele cinematice. O parte din energia care este interna a navei trebuie sa mearga la producerea campului subspatial. In prezent, generatoarele de camp subspatiu produc campuri instabile, care continuu "inserau" energia lor inapoi in spatiul normal. (Aceasta energie se manifesta, in general, ca o combinatie de caldura in interiorul generatorului subspatial, a radiatiei electromagnetice si / sau a radiatiei subspatiale care isi poate cupla energia in spatiul normal. De asemenea, aceasta energie se scurge simetric, astfel incat impulsul este conservat. , Generatoarele de camp subspatial trebuie sa furnizeze in mod continuu energie in campurile subspatiale. Aceeasi cantitate de energie furnizata campului este eventual scursa inapoi in spatiul obisnuit, conservand astfel energia.

Consideratia finala privind energia implica energia interna a navei care ramane interna (producand suport pentru viata etc.). Deoarece nava se afla in interiorul campului subspatial, se pare ca se afla intr-un "balon" normal. Aceasta inseamna, de exemplu, ca echipajului navei, problema si antimateria de la bord nu pierd nici o masa. Obiectele aflate la bordul navei par sa distruga masele in subspatiu atunci cand observatorul vede nava prin mascarea stratului de interactiune al campului subspatial. In interiorul navei, energia disponibila nu se schimba, iar conservarea energiei continua asa cum a facut intotdeauna.

Putem totusi sa aratam ca, chiar si atunci cand privim din spatiul obisnuit in afara campului subspatial, energia eliberata de interactiunea materiei si a materiei anti-materie la bordul navei este aceeasi ca si cand materia si anti-materia nu si-ar fi "pierdut" masa in subspatiu. Este adevarat ca, odata ce campul este activat, materia si anti-materia de la bordul navei vor parea sa "piarda" o parte din energia sa de masa in subspatiu din punctul de vedere al observatorului din afara. Pentru ca observatorul extern sa realizeze ca energia a fost conservata, trebuie sa-si aminteasca faptul ca aceasta energie in masa nu a disparut de la existenta, ci a fost pur si simplu scufundata in subspatiu. Cu toate acestea, deoarece materia si substanta anti-materie interactioneaza, masa lor este transformata in alte forme de energie. Deoarece aceasta energie nu mai este sub forma de masa, campul subspatial nu mai mascheaza o parte din acea energie nemasculara de la observatorul extern. Deoarece interactiunea dintre materie si anti-materie, observatorul extern nu numai ca vede masele reduse ale materiei si ca materia anti-materie se transforma in alte forme de energie, el vede de asemenea ca energia de masa care a fost mascata de subspatiu este transformata in normala, energie non-masa. Rezultatul este ca el vede atat de multa energie normala, non-masa de energie fiind produsa asa cum ar vedea orice observator interior, conservand astfel energie din toate punctele de vedere.

5.1.3 Cateva exemple

Pentru a analiza conservarea energiei si impulsul implicat in campurile subspatiului, vom analiza doua exemple. In fiecare exemplu vom lua in considerare o nava care se inchide intr-un camp subspatial si apoi va scoate combustibil pentru a face o calatorie. La fiecare pas al calatoriei vom arata ca energia si impulsul sunt conservate.

Exemplul 1

In aceste exemple, nava de masa M incepe intr-un anumit cadru de referinta. Toate energiile si impulsurile vor fi calculate in acest cadru. Initial, energia navei consta in energia de masa (M * c ^ 2) si energia interna (E (int) - care va fi utilizata in diverse scopuri). In timpul calatoriei, o parte din energia interna va fi utilizata in scopuri navale si, desi aceasta energie se poate schimba de forma (devenind caldura si eventual radiata in spatiu, de exemplu), stim ca aceasta energie este intotdeauna prezenta intr-o anumita forma. Astfel, aceasta parte a energiei interne este pastrata. Restul energiei implicate va fi luata in considerare la fiecare pas pentru a arata ca este, de asemenea, conservata impreuna cu impulsul.

Pasul 1

Nava foloseste o parte din energia sa interna pentru a crea un camp subspatial. Asa cum am explicat mai sus, aceasta energie este inserata inapoi in spatiu, astfel aceasta energie este conservata. Cand campul este pornit, o parte din masa navei este mascata de observatori din afara, iar masa aparenta a navei devine m. Pentru a realiza conservarea energiei, trebuie sa ne amintim ca aceasta energie de masa este inca "prezenta", dar este scufundata in subspatiu. Aceasta energie submersa este diferenta dintre energia de masa a navei initial si energia ei de masa acum - (M - m) * c ^ 2. Acest lucru face evident ca energia este conservata (deoarece energia submersa a navei plus energia sa este acum aceeasi cu energia initiala de masa).

Pasul 2

 

Nava foloseste o parte din energia sa interna pentru a produce un foton de energie inalta (ca si combustibil) cu un anumit impuls intr-o anumita directie. In concordanta cu conservarea momentului, nava trebuie sa obtina un impuls echivalent in directia opusa. In concordanta cu conservarea energiei, energia interna utilizata trebuie sa fie egala cu energia data fotonului, plus schimbarea energiei navei (care acum are mai multa energie deoarece se misca in cadrul original de referinta). (A se vedea nota tehnica 2 pentru aceasta sectiune.) Schimbarea energiei navei se calculeaza cu masa aparenta a navei (m), iar energia scufundata in subspatiu este inca egala cu (M - m) * c ^ 2.

Deci, o parte din energia interna intra in energia fotonului si mareste energia navei, in timp ce energia scufundata in subspatiu ramane aceeasi. Intre timp, impulsul fotonului este anulat de impulsul navei. Astfel, energia si impulsul sunt conservate.

Pasul 3

Cand nava calatoreste, s-ar putea sa se intample "coliziuni" cu alte obiecte. Atata timp cat aceste ciocniri nu colapsesc campul subspatial, masa aparenta de odihna a navei va continua sa fie m in ceea ce priveste coliziunile.

Aceasta nu reprezinta o incalcare a energiei sau a impulsului, deoarece pentru toate intentiile si scopurile, masa lipsa a navei a fost "lasata" asezata inca in cadrul original de referinta, mentinandu-l in subspatiu. Astfel, nava ar trebui sa interactioneze cu alte obiecte ca si cum masa ar fi m.

Pasul 4

O parte din energia interna este folosita pentru a produce un alt foton pentru combustibil, care aduce nava inapoi la odihna in cadrul original de referinta. Energia si impulsul sunt conservate aici, in acelasi mod in care au fost conservate in etapa 2.

Pasul 5

Campul subspatial este dezactivat, iar energia care a fost scufundata in subspatiu este returnata la energia de masa a navei. Aceasta este doar inversarea primului pas, iar energia este evident conservata

Exemplul 2

Acest exemplu este identic cu primul exemplu pana la si include si Pasul 3. Vom incepe aici cu un nou Pas 4.

Pasul 4

In exemplul anterior, nava "a decelerat" pentru a reveni la cadrul original de referinta si apoi a oprit campul subspatiului. Aici examinam ce se intampla daca campul subspatial este oprit (intentionat sau accidental) in timp ce nava se misca inca in cadrul original de referinta.

Deoarece campul este dezactivat, energia de masa care a fost scufundata in subspatiu va fi adaugata inapoi la nava. Aceasta energie de masa poate fi modelata ca o masa reala care se afla in repaus in cadrul original de referinta. In acest model, pe masura ce campul moare, este ca si cum nava ar trece intr-o portiune de materie cu o masa de (M - m). Acest lucru nu este la fel de daunator cum pare. O nava care se afla intr-o bucata de materie cu o masa semnificativa va fi zdrobita deoarece forta aplicata in partea din fata a navei va trebui sa fie transferata in spatele navei inainte ca spatele sa nu se mai miste. Aceasta produce efectul de strivire. In cazul nostru, masa este "adaugata" in toate obiectele din campul subspatiului in acelasi moment in care campul este dezactivat. Toate particulele din interiorul campului subspatial sunt decelerate in acelasi timp si la aceeasi rata.

Nu este atat de clar ce se intampla exact in acest caz pentru a permite conservarea impulsului si a energiei. Putem deduce ce s-ar intampla luand in considerare modelul situatiei in care o nava ruleaza intr-o masa de (M - m). In acest caz, o nava de masa m si un impuls inedite se ciocnesc cu un obiect de masa (M - m) care este in repaus. Dupa coliziune, aglomerarea combinata a navei plus obiect are o masa de M si un impuls p (pentru conservarea impulsului). Dar, energia unei m masa cu impuls p plus energia unei mase (M - m) nu este, in general, egala cu energia unei mase M cu un impuls p. Pentru a economisi energie in acest caz, sistemul final trebuie sa aiba energie interna in plus fata de energia sa de masa si energia cinetica. (A se vedea nota tehnica 3 pentru aceasta sectiune.) In modelul nostru, coliziunea va determina, in general, incalzirea pentru a produce aceasta energie interna. In situatia actuala, sistemul dupa ce a murit campul subspatial va include radiatii electromagnetice si / sau radiatii subspatiale si / sau caldura in interiorul navei pentru a compensa energia suplimentara necesara pentru conservarea energiei.

Pe scurt, am aratat conservarea energiei si momentului in aceste exemple cu urmatoarele comparatii. Pornirea campului subspatial este comparata cu o situatie in care nava indeparteaza o parte din masa sa, lasand-o in repaus in cadrul sau original de referinta. Nava continua de-a lungul calatoriei sale, ca si cum ar avea o masa mai mica. Oprirea campului subspatial poate fi comparata cu adaugarea inapoi a masei scoase anterior care este inca in repaus in cadrul de referinta original. Cu aceste comparatii, se poate vedea cum se conserva energia si impulsul in utilizarea campurilor subspatiale simple.

5.2 Note tehnice pentru aceasta sectiune (campuri simple subspatiale)

Nota tehnica 1

Spunem ca atunci cand un camp subspatial este activat, o parte din energia de masa a obiectelor din camp dispare din spatiul normal in toate scopurile practice (asa cum observa observatorii externi). Trebuie sa observam insa ca alte aspecte ale acestei chestiuni (taxa, numar baryon, numar lepton etc.) nu sunt afectate.

De exemplu, un electron asezat intr-un camp subspatiu va parea in continuare ca observatorii din afara sa aiba o incarcatura de -1, un numar de lepton de 1, etc. Totusi, se pare ca masa de odihna normala a electronului a fost redusa.

Deci, atunci cand o nava intr-un camp subspatial pare sa-si piarda o parte din masa sa, asa cum o vad observatorii externi, nu este ca si cum nava a pierdut cateva din particulele sale. In schimb, este ca si cum toate particulele ar deveni individual particule de masa de odihna inferioara.

Nota tehnica 2

Aici examinam cantitatea de energie necesara pentru a propulsa o nava cu o masa redusa de m la o viteza v prin expulzarea unui foton. Vom folosi ecuatii relativiste regulate pentru impuls si energie cu urmatoarele notatii:

 

c = viteza luminii

v = viteza navei

beta = v/c

1
gamma = ---------------
____________
\/ 1 - beta^2

 

Acum, la un moment dat, nava (a carei masa redusa este m) foloseste o parte din energia interna pentru a expulza un foton intr-o anumita directie. Daca fotonul este creat corect, atunci nava se va misca cu viteza dorita v. Momentul si energia sa vor fi date astfel:

p(nava) = gamma*m*v (momentul relativistic al navei)

E(nava) = gamma*m*c^2 (energia relativista a navei)

 

Acum, pentru a conserva impulsul, impulsul fotonului va trebui sa fie egal si opus celui al navei. Energia fotonului poate fi apoi calculata pornind de la impulsul sau. Putem astfel scrie urmatoarele:

p(foton) = p(nava = gamma*m*v

E(foton) = p(foton)*c = gamma*m*v*c

 

Acum este posibil sa calculam cat va fi folosita din energia interna a navei pentru a expulza acest foton. Inainte de expulzarea fotonului, energia sistemului a inclus energia de masa a navei (m * c ^ 2), energia interna a navei care ar fi utilizata pentru expulzarea fotonului (E (combustibil)) si a altor Energia interna care nu ar fi schimbata. Dupa expulzarea fotonului, energia sistemului include energia mai mare a navei (gamma * m * c ^ 2), energia fotonului (gamma * m * v * c) si acea parte a energiei interne care nu a fost schimbata. Energia folosita pentru a expulza fotonul trebuie sa compenseze diferenta de energie dintre aceste doua situatii. Putem astfel scrie urmatoarele:

 

E(combustibil) = (gamma*m*c^2 + gamma*m*v*c) - (m*c^2)

= [gamma*(1 + beta) - 1]*m*c^2.

 

Lucrul interesant de observat aici este ca daca campul subspatial nu ar fi fost folosit pentru a reduce masa aparenta a navei, aceasta energie ar fi calculata cu aceeasi formula, cu exceptia faptului ca m ar fi inlocuit cu M. Aceasta inseamna ca campul subspatial permite o economie de energie data de

E(economisit) = [gamma*(1 + beta) - 1]*(M - m)*c^2.

 

Atata timp cat energia necesara producerii si mentinerii campului este mai mica decat aceasta energie, atunci exista o economie globala de energie pentru acest exemplu.

De asemenea, trebuie remarcat faptul ca pentru viteze semnificativ ridicate, E (combustibilul) ar putea fi in continuare imposibil de ridicat, cu exceptia cazului in care masa aparenta (m) este semnificativ mica. Dupa cum reiese, mascarea masica prin campuri subspatiale poate asigura scaderea necesara in masa pentru a face schimbari mari in viteza navei o abilitate practica.

Nota tehnica 3

Aici examinam impulsul si considerentele energetice ale unei coliziuni intre o masa m cu un moment p si o masa (M - m) in repaus. Luati in considerare urmatoarele diagrame ale situatiilor inainte si dupa coliziune:

Initial:

 

m                                  O   M - m
O----------> p                    O O  P = 0
O

(Energia interna totala a acestor sisteme = E(int-before).)

Dupa:

O  M
OOO---------->p
O
Internal energy = E(int-after).

 

Momentul masei mai mari M (dupa coliziune) va fi egal cu impulsul m μ (inainte de coliziune) pentru a mentine impulsul. Suntem interesati de diferenta dintre energia dintre cele doua situatii. Vom calcula aceasta energie folosind urmatoarele notatii:

 

gamma = factorul gamma relativist pentru masa m

GAMMA = factorul gamma relativist pentru masa M

 

Putem apoi scrie diferenta de energie dupa cum urmeaza:

E(dupa) - E(initial) =

[E(int- dupa) + GAMMA*M*c^2] - [E(int- initial) + gamma*m*c^2 +

(M-m)*c^2]

Conservarea energiei necesita ca aceasta diferenta sa fie zero. Folosind aceasta, vom izola energiile interne ale sistemelor de o parte a ecuatiei. Aceasta va fi diferenta in energiile interne inainte si dupa coliziune (Delta (E-int)). Astfel, scriem urmatoarele:

Delta(E-int) = E(int- dupa) - E(int- initial)

= gamma*m*c^2 + (M-m)*c^2 - GAMMA*M*c^2

= [(M-m) - (GAMMA*M - gamma*m)]*c^2

 

Acum, putem rescrie gama recunoscand ca pentru orice sistem de masa m si moment p, energia poate fi scrisa ca

___________________

E = gamma*m*c^2 = \/p^2*c^2 + m^2*c^4

 

Astfel putem scrie gamma pentru un astfel de sistem, cum ar fi:

___________________

gamma = \/ p^2/(m^2*c^2) + 1

 

Deoarece impulsul ambelor m si M sunt aceleasi in exemplul nostru, putem rescrie schimbarea energiei interne, dupa cum urmeaza:

_______________ _______________

Delta(E-int) = [(M-m) - (\/ p^2/c^2 + M^2 - \/ p^2/c^2 + m^2 )]*c^2

 

Acum, din moment ce M> m si ambele momente (p) de mai sus sunt aceleasi, putem trage urmatoarea diagrama reprezentand relatiile dintre M, m si p dupa cum urmeaza:

 

             +     -                       +
            /|     |                      /|
           / |     |                     / |
          /  |     |                    /  | M-m
         /   |     |M                  /   |
        H    + -   |        =>        H    +
       /   / | |   |                 /   /
      /  h   | |m  |                /  h
     / /     | |   |               / /
    //       | |   |              //
   o---p/c---+ -   -             o
               _______________               _______________
  Note:  H = \/ p^2/c^2 + M^2    and   h = \/ p^2/c^2 + m^2
Privind la diagrama din dreapta, este simplu sa aratati asta

H <= h + (M-m)

deci

(M-m) >= H - h

sau

_______________     _______________
(M-m) >=  (\/ p^2/c^2 + M^2  - \/ p^2/c^2 + m^2 ).

 

(unde ">=" inseamna mai mare sau egala cu). Prin urmare,

_______________     _______________
[M-m - (\/ p^2/c^2 + M^2  - \/ p^2/c^2 + m^2 )]*c^2

Este intotdeauna mai mare sau egal cu zero.

Deci, vedem ca schimbarea energiei interne este intotdeauna pozitiva. Aceasta inseamna ca, pentru ca energia si impulsul sa fie conservate in acest tip de coliziune, indiferent de masele si impulsurile implicate, sistemul global trebuie sa creasca energia interna. In general, aceasta ar insemna ca coliziunea ar cauza incalzire si ca aceasta caldura suplimentara ar permite conservarea energiei.

 

    1. Campuri Warp

Exista o diferenta majora intre campurile simple de subspatiu si campurile warp. Un camp este etichetat ca un camp warp cand produce o cuplare a cadrului de referinta. Cadrul de referinta al obiectelor din cadrul manifestarii spatiului real al campului warp trebuie sa fie cuplat intr-un anumit fel la cadrul de referinta al subspatiului, asa cum este discutat in sectiunea 3.

In sectiunea 3 am mentionat ca vom discuta despre alte aspecte ale productiei de campuri warp in aceasta sectiune. Ceea ce vrem sa consideram este diferenta in natura "exotica" a tensorilor de energie-stres necesara pentru a produce campuri subspatii simple si cele necesare pentru a produce campuri warp. Exista in esenta doua moduri in care se poate imagina schimbarea unui tensor de energie de stres-generator de camp subspatial, astfel incat acesta sa devina un tensor de energie de stres producatoare de camp warp.

Dupa cum se dovedeste, cel mai simplu mod de a face acest lucru este de a schimba natura exotica a tensorului astfel incat sa inclinam manifestarea subspatiala a campului subspatiu pana cand nu mai este simetrica in acest domeniu. Interesant este faptul ca manipularea unui tensor care produce un camp subspatial in acest fel creeaza un efect exotic suficient pentru a produce o cuplare a cadrului de referinta la stratul de interactiune al campului. Observatorii din interiorul unui astfel de camp vor masura spatiul si timpul din afara campului, ca si cum ar fi vazut-o din interiorul cadrului sub-spatial de referinta - indiferent de viteza acestor observatori. Aceasta caracteristica este ceea ce permite o deplasare mai rapida decat o lumina pe care depindem astfel.

O alta caracteristica utila a campurilor subspatiale inclinate este aceea ca depunerea energiei de masa in subspatiu care are loc nu este simetrica. Aceasta plasare asimetrica a energiei in subspatiu se manifesta ca un transfer de impuls si acest lucru face ca subspatiul sa actioneze ca un rezervor de moment, precum si un rezervor de energie. Momentul este in mod esential depus in subspatiu, iar pentru conservarea momentului global, combinatia tuturor obiectelor din campul warp va obtine un impuls echivalent in directia opusa. Numai atunci cand se ia in considerare impulsul transferat in subspatiu, se poate realiza conservarea momentului. In momentul in care ritmul navei este schimbat, nici un combustibil real nu este expulzat pentru a produce acest impuls, iar conservarea momentului numai in spatiu normal este ignorata, atata timp cat subspatiul mascheaza impulsul. Prin urmare, aceasta metoda de calatorie warp este denumita propulsie non-newtoniana. Utilizarea propulsiei warp va fi discutata intr-o subsectiune ulterioara.

De asemenea, este posibil sa se schimbe natura exotica a tensorului de energie-stres pentru a produce campuri warp care nu sunt propulsive. Acest lucru se face, in general, prin simpla intensificare a naturii exotice a tensorului, prin cresterea puterii sale numai si fara inclinarea campului subspatial. Astfel de tensori sunt denumiti in general tensori warp subspatiali simetrici si produc un camp care asigura o cuplare a cadrului de referinta, in timp ce manifestarea subspatiala a campului este inca simetrica. Prin schimbarea caracteristicilor acestor tensori se pot produce multe varietati ale acestor campuri si chiar daca acestea sunt campuri warp tehnic (deoarece produc un cadru de referinta de referinta), anumite soiuri sunt uneori denumite pur si simplu ca campuri subspatiale (datorita faptului ca Sunt, de fapt, simetrice in domeniul subspatiului.)

Poate ca cele mai utile campuri warp nepropulsive utilizate astazi sunt cele care ofera un cadru de referinta subspatial de cuplare la fiecare punct din interiorul campului ca puncte de vedere de la orice alt punct din interiorul campului. Spre deosebire de campul de propulsie warp, acest camp permite obiectelor din interiorul sau sa calatoreasca mai repede decat lumina in raport cu celelalte. Aceste campuri sunt acelea in care sunt plasate nucleele computerelor moderne de la bord, astfel incat semnalele pot fi transmise mai repede decat lumina intre diferite componente ale computerului.

Un alt tip de camp simetric, nepropulsiv, care a fost studiat cu interes, este cunoscut sub numele de bule warp statice. Acestea au fost cunoscute ca avand efectul ciudat de a cupla oamenii in interiorul campului, nu inapoi in spatiul real, ci intr-un timp spatial virtual creat in interiorul balonului.

Exista, asa cum am mentionat, multe tipuri de campuri warp nepropulsive si nu le vom considera pe toate aici. Ceea ce dorim sa subliniem aici este faptul ca o componenta majora pe care toate campurile warp impartasesc (propulsive / asimetrice sau nepropulsive / simetrice) este o cuplare a cadrului de referinta de un tip sau altul.

6.1 Propulsia Warp

Producerea unui camp de propulsie warp determina ca subspatiul sa actioneze atat ca rezervor de energie, cat si ca un impuls. Nava din campul warp va avea o masa aparenta mai mica si va obtine un impuls echivalent si in directia opusa momentului plasat in subspatiu. Deoarece exista si o cuplare a cadrului de referinta, relatia dintre impuls si viteza navei nu este calculata folosind fizica Einsteiniana. Acest lucru permite navei sa aiba un impuls si o energie reala (non-imaginara) chiar daca viteza aparenta este mai mare decat viteza luminii. Conservarea energiei si momentului va fi discutata intr-o subsectiune ulterioara.

6.1.1 Campurile warp cu un singur strat

Mai intai vom lua in considerare propulsia warp produsa cu un camp warp cu un singur strat. Deoarece un astfel de camp este activat, viteza navei (si astfel viteza sa) va creste. La inceput, nava va calatori la viteze mai mici decat viteza luminii, iar energia navei creste dramatic, viteza apropiindu-se de cea a luminii. Numai dupa saltul la viteze mai mari decat viteza luminii, cuplarea cadrului de referinta va avea efect complet, iar energia navei va fi complet in afara domeniului fizicii lui Einstein.

Odata ce cuplarea cadrului de referinta intra in vigoare, toate masuratorile cu privire la nava se fac ca si cand nava se afla in cadrul de referinta al subspatiului. Aceasta inseamna ca, in orice moment particular, proprietatile, cum ar fi distantele, orele etc., sunt masurate ca si cum nava statea inca in acel moment in cadrul referirii la subspatiu. Ca si in ilustratie, s-ar putea sa ne imaginam ca luam un instantaneu al unei nave in warp si constatam ca este nesemnificativ pentru acel moment de la o nava care nu se misca in raport cu cadrul sub-spatial de referinta. Cu toate acestea, atribuiti energia cinetica (energia miscarii) unei astfel de nave, chiar daca o vedem din cadrul sub-spatiului de referinta. Acest lucru se datoreaza faptului ca energia cinetica a navei este de fapt tinuta in campul warp.

Astfel, pentru a mentine nava la o anumita viteza, trebuie sa tinem campul warp la un nivel constant al energiei, care este vazut ca energia navei in sine. Dar, generatoarele de campuri de urgenta de astazi produc campuri instabile (similare cu generatoarele de campuri subspatiale). Astfel, campurile warp, de asemenea, inserau energia inapoi in universul normal (sub forma de caldura in bobinele de camp, energia electromagnetica emisa in apropierea navei, Etc). Prin urmare, campul warp trebuie sa primeasca o sursa constanta de energie de pe nava. (Si acest lucru va fi discutat intr-o subsectiune ulterioara. Lucrul important de inteles aici este ca domeniul warp are nevoie de o sursa constanta de energie).

Pentru a creste viteza navei, trebuie sa creasca nivelul de energie al campului warp. Cu toate acestea, la niveluri mai mari de energie, un camp warpdevine mult mai putin eficient (inserarea energiei sale la rate mult mai mari). Prin urmare, puterea de iesire a navei trebuie sa creasca dramatic pentru a mentine campul warpla un nivel de energie mai ridicat (tinand astfel nava la o viteza mare).

Pentru exemplele noastre, vom folosi un model care aproximeaza nivelele de energie ale campului warp in anumite geometrii. Puterea (cantitatea de energie data campului pe unitate de timp) data unui strat de camp depinde de energia acelui strat, iar in modelul nostru dependenta este dupa cum urmeaza:

Putere = P_0*(E/E_0)^3

Unde E este energia stratului (si astfel energia navei) si P_0 & E_0 sunt un nivel de putere si un nivel de energie intrinsec modelului.

De exemplu, o nava care calatoreste la o anumita viteza warp poate avea o energie de 2 * E_0 asociata miscarii sale. Pentru a mentine campul warp in sus, nava va trebui sa produca energie intr-o anumita rata, oferind o putere de 8 * P_0. Daca nava isi mareste viteza, astfel incat energia sa este acum 4 * E_0 (de doua ori mai mare decat inainte), nava va trebui sa furnizeze o putere de 64 * P_0 (de 8 ori mai mult decat inainte) pentru a mentine campul warp sus. Energia navei in sine (asociata cu viteza ei) a crescut doar cu un factor de 2, in timp ce motoarele warp au acum sa produca de opt ori mai multa putere in campul warp, deoarece campul warpmai mare de energie este mult mai putin eficient ( inserand rapid energia inapoi in spatiul normal).

6.1.2 Campuri Warp cu mai multe straturi

Deoarece viteza navei creste, corelatia dintre spatiu si subspatiu la nivelul interactiunii devine mai mare si mai mare. Din ce in ce mai mult din energia de masa a navei este mascata de subspatiu (sau scufundat in), iar un impuls din ce in ce mai mare este plasat in subspatiu. Asadar, spunem ca nava este scufundata la un nivel mai subspatial, pe masura ce creste viteza. (Trebuie totusi sa ne amintim ca interiorul campului warp este in esenta inca un spatiu normal. Este doar relatia dintre interiorul si exteriorul campului care devine mai adanc intercalata cu subspatiul.) Putem folosi aceasta analogie pentru a intelege de ce multi - campurile warp de strat sunt folosite astazi pentru propulsia warp.

Prin infiintarea corecta a geometriei tensorului de energie-tensiune in cadrul unui generator de camp warp, se poate produce un camp warpdubla, care divizeaza conceptual subspatiul in doua niveluri (nivel superior si inferior). Acest lucru se face in principiu prin crearea unui tensor de energie de stres in doua trepte, care, atunci cand ambele etape sunt active, arata ca tensorul energiei stresului de camp obisnuit. Cu toate acestea, atunci cand doar o etapa a tensorului este activa, efectele sale nu ar putea sa "scufunde" o nava mai adanca decat "fundul" nivelului superior al subspatiului, indiferent de cantitatea de energie furnizata tensorului. Pentru scopurile noastre vom spune ca daca nava ar fi "scufundata" la fel de profunda, cum ar putea sa o ia aceasta prima etapa, ea ar avea o energie a lui E (energia de prag dintre cele doua niveluri de subspatiu). Apoi, cand primul strat al campului warp era activ, energia navei ar fi intre zero si E_th. Pentru exemplificare, putem presupune ca E_th este o valoare particulara, spunem 4 * E_0 (unde E_0 vine de la modelul nostru mentionat mai sus).

Cu primul strat de warp activ, il putem furniza cu tot mai multa putere pana la punctul in care energia din stratul respectiv este de 4 * E_0. In acel moment, ar fi furnizat o putere de 64 * P_0 (dupa cum se vede mai devreme). Acest lucru nu este diferit de a avea o geometrie cu un singur strat pentru campul warp, mai degraba decat un camp warpcu doua straturi. Diferenta va fi evidenta daca cineva incearca sa furnizeze si mai multa putere primului strat al campului warp cu doua straturi. Cu numai primul strat activ, energia campului warp nu poate fi mai mare de 4 * E_0 (energia asociata cu a fi "jumatate de adancime" in subspatiu). Orice energie furnizata stratului de mai sus 64 * P_0 va fi inserata instantaneu inapoi in spatiul normal, mai degraba decat impingand campul warp la o energie mai mare.

Pentru a impinge nava mai adanc in subspatiu si pentru a-si mari si mai mult energia, trebuie activat cel de al doilea strat de camp warp. Prin urmare, se porneste a doua etapa a tensorului de energie-stres, creand cel de-al doilea strat de camp warp. Acest lucru se poate intampla numai dupa ce primul strat a luat nava suficient de adanc in primul nivel al subspatiului pentru a "sari" in al doilea nivel, pe masura ce este activat al doilea strat. Acest lucru se datoreaza faptului ca, daca cineva incearca sa energizeze a doua etapa a unui tensor de energie in doua etape, inainte ca prima etapa sa fie suficient de energizata, tensorul general nu va avea geometria necesara pentru a sustine un camp warp. Cu toate acestea, odata ce prima etapa este suficient de energizata, a doua etapa va completa geometria generala a tensorului, producand al doilea strat de camp. Odata ce al doilea strat este activat, energia totala a campului warp este impartita intre cele doua etape ale tensorului si astfel intre cele doua straturi ale campului subspatial.

In exemplul nostru, am putea sa mentinem nava chiar deasupra 4 * E_0 (suficient de apropiata pentru ca noi sa o estimam cu 4 * E_0), fiecare strat pastrand 2 * E_0 de energie. Aceasta inseamna ca puterea necesara fiecaruia dintre cele doua straturi este de numai 8 * P_0 bucata (calculata in modelul nostru) pentru un total de 16 * P_0 mai degraba decat 64 * P_0. Aceasta este o economie substantiala a consumului de energie.

Pentru a rezuma ... Cand impingeti un strat de camp warpspre energii mai mari si mai mari, eficienta acestui strat scade dramatic. Cu toate acestea, se pot folosi campuri warp multi-strat pentru a diviza subspatiul in mai multe niveluri. Prin adaugarea unei cantitati suficiente de energie in campul warp in timp ce straturile N sunt active, se poate ajunge mai adanc si mai adanc in nivelul N al subspatiului. Odata ce unul este aproape de nivelul N + 1, se poate activa urmatorul strat de camp warpsi se poate "sari" in urmatorul nivel al subspatiului. Aceasta imparte energia campului warp intre mai multe straturi, scazand nivelul de energie al fiecarui strat individual. Aceasta, la randul sau, creste eficienta fiecarui strat individual (crescand astfel eficienta globala a campului warp ca intreg).

Calculul real al cerintelor de putere pentru un camp warpeste mai complicat decat in ??modelul nostru simplu. Cu toate acestea, principiul este acelasi, iar campurile warp multi-strat imbunatatesc eficienta energetica. Cand a fost facuta aceasta descoperire, a avut efecte profunde asupra viitorului Propulsei Warp.

6.1.3 Dezvoltarea campurilor de propulsie moderne

Imediat dupa descoperirea eficientei sporite cu utilizarea campurilor warp multi-strat, multe echipe de cercetare au inceput sa lucreze pentru a produce diferite strategii multi-strat si pentru a maximiza eficienta acolo. O echipa speciala a sarit inaintea restului si a dezvoltat destul de usor un design al campului warp de 9 straturi (primul strat incepand cu viteza luminii). In timp ce lucrarile au inceput pe maximizarea eficientei noului design de 9 straturi, inca alte echipe s-au mutat pentru a incerca sa produca strategii cu un numar mai mare de straturi. Cu toate acestea, astfel de incercari nu au avut succes.

Munca facuta pentru a maximiza designul de 9 straturi conduce in curand la teorii care au sugerat ca succesul strategiei de 9 straturi nu a fost pur si simplu noroc sau coincidenta. Aceste teorii au sugerat ca subspatiul avea de fapt o natura intrinseca de 9 nivele - ca in realitate erau 9 nivele subspatiale preexistente. Astfel de teorii au prezis corect metoda potrivita pentru maximizarea designului campului warp de 9 straturi si au sugerat ca era imposibil sa se produca campuri warp cu mai mult de 9 nivele.

Astazi, multe aspecte ale acestor teorii sunt acceptate pe scara larga, iar campul warp de 9 straturi este standardul prin care se definesc factorii warp. Dezvoltarea completa a primului strat de camp warp(Warp 1) in sistemele warp de astazi constituie intrarea in primul nivel al subspatiului. Fiecare factor de warp consecutiv constituie intrarea in urmatorul nivel subspatial consecutiv. Pe masura ce se apropie warp 10, se apasa mai adanc spre "fundul" celui de-al noualea nivel al subspatiului, iar warp 10 corespunde ca este complet scufundata in subspatiu. Prin urmare, scufundarea completa a unui vas in subspatiu ofera teoretic o viteza infinita a navei, necesita o cantitate infinita de energie pentru a ajunge acolo si necesita o putere infinita de a mentine nava acolo.

Din pacate, cele 9 nivele de subspatiu (care este teoretic natural si nu pot fi ocolite) reprezinta factorul limitativ al vitezelor mentinute de navele warp de astazi. Trecand de warp 9 cerintele de putere pentru viteze warp ridicate continua sa creasca fara un alt prag de putere, cum ar fi cele gasite la factorii warp intregi. Faptul ca teoria actuala exclude posibilitatea producerii unui al zecelea factor warp foarte eficient este denumita in general "bariera warp 10". (Nota: Uneori, aceasta expresie este folosita pentru a se referi la viteza infinita pe care o obtinem teoretic la warp 10. Totusi, aceasta este o utilizare mai putin adecvata a expresiei, astfel incat afirmatia "poate ca intr-o buna zi vom rupe bariera warp-ului" Ar fi mai probabil sa se refere la posibilitatea gasirii unui mijloc eficient de a calatori mult mai rapid decat warpul 9 decat sa se refere la posibilitatea de a calatori mai repede decat viteza infinita.

Desi tehnologia noastra actuala sustine teoriile din spatele barierului warp 10, anumite perii cu tehnologie avansata de non-federatie sugereaza ca o anumita legatura intre productia de campuri warp si distorsiunea gravimetrica puternica poate pastra cheia pentru a produce viteze fantastice prin puterea energetica si puterea usor de atins de Navele de astazi de astazi. Cu toate acestea, scepticismul abunda si numai timpul va spune daca vom putea sa "rupem" bariera warp-ului 10

6.1.4 Generarea campului de propulsie warp moderna

A existat o problema foarte importanta cu campurile warp multi-straturi pe care trebuie sa o mentionam inca. Geometria unui tensor de stres-energie in mai multe etape produce in mod inerent un camp warp care este simetric in domeniul subspatiului. Aceasta inseamna ca campul warpmulti-strat produs de un astfel de tensor nu poate fi propulsiv.

Pentru ca campurile propulsive sa obtina beneficiile pe care le detin campurile warp multi-strat, trebuie gasit un nou mod de a produce campuri multi-strat. Dupa cum se dovedeste, cheia pentru a recastiga unitatea non-newtoniana a venit in cuiburile mai multor straturi de energie de camp warpunul in celalalt. In motoarele warp de astazi, o serie de tensori cu o singura treapta sunt activate intr-un mod special pentru a produce un camp warpcare are efectele dorite. Vom examina acum modul in care se efectueaza "truc" de producere a campurilor warp multi-strat, propulsive, luand in considerare un exemplu folosind trei generatoare de campuri cu un singur strat.

Cele trei generatoare de campuri sunt plasate intr-un rand cu o anumita distanta intre fiecare dintre acestea. Generatoarele sunt apoi activate secvential, una dupa alta, la o anumita frecventa. Aceasta inseamna ca plasma este expulzata pentru o clipa in fiecare bobina de camp si apoi este oprita rapid. Fiecare bobina produce apoi propriul strat de camp warpcare disipeaza energia pe masura ce se extinde si, in cele din urma, dispare odata ce si-a pierdut toata energia. Inainte ca stratul de camp produs de primul generator sa moara, cel de-al doilea generator de camp este activat si asa mai departe.

Deoarece tensorii folositi pentru a crea cele trei campuri sunt fiecare tensori cu o singura etapa, cele trei campuri nu formeaza un camp warpde trei straturi asa cum am descris anterior. In schimb, ele actioneaza ca trei straturi distincte, imbricate de energie de camp warp. Cu toate acestea, atunci cand frecventa la care sunt produse cele trei campuri este exacta (valoarea reala depinde de geometria exacta a situatiei) straturile de campuri imbricate se formeaza la doar distanta corecta, astfel incat sa interactioneze pentru a produce un singur camp warp. In acel moment, cele trei straturi de campuri imbricate par sa fie subspatiu a fi un camp warpcare consta din primul strat al unui design multistrat. Daca tensorii utilizati pentru a produce campurile au geometria corecta (care depinde in parte de numarul si destinatiile de amplasare a bobinelor de camp), atunci acest design multistrat vazut de subspatiu va fi designul natural de 9 straturi pe care il dorim. De asemenea, deoarece straturile imbricate care alcatuiesc acest camp sunt produse in diferite puncte din spatiu (si astfel, la diferite puncte corespunzatoare din subspatiu), campul warp global pare a fi asimetric in domeniul subspatiului. Astfel, acest camp warp"de prim nivel" va fi un camp de propulsie.

In acest moment, am putea mari cantitatea de energie introdusa in fiecare bobina de camp pentru a face campul sa apese mai adanc in subspatiu. Cu toate acestea, atunci cand facem acest lucru crestem energia campului warp general creat, reducand astfel eficienta campului global. Acest lucru inseamna ca fiecare strat de camp imbricat isi va risipi energia mai rapid, extinzandu-se si moare mai rapid. Amintiti-va ca cheia pentru a avea cele 3 straturi imbricate sa actioneze ca un singur camp warpa fost ca au fost create doar cu spatierea corecta pentru a interactiona corect. Astfel, deoarece straturile de camp energetic mai mari se extind mai rapid, trebuie sa producem straturile la o frecventa mai mare daca dorim sa interactioneze in mod corespunzator si sa formeze un singur camp warp.

La un moment dat, energia din campul warp general va fi de ajuns pentru a apasa nava in al doilea nivel al subspatiului. Cand se intampla acest lucru, vom avea un camp warp de nivel secundar - subspatiul va vedea cele trei straturi de campuri imbricate ca un singur camp warp format din 2 straturi de camp necuplate. Conceptual putem sa ne gandim apoi la energia totala a campului fiind impartita intre aceste doua straturi de camp "virtual" nesimetric, marind astfel eficienta totala a campului warp, asa cum s-a discutat mai devreme. Cu cresterea eficientei, fiecare strat se disipeaza si se extinde mai lent. Cu toate acestea, in al doilea nivel de subspatiu, fiecare strat de camp trebuie sa interactioneze mai puternic cu cel de-al doilea, si astfel trebuie sa fie creati mai aproape impreuna. Combinatia de expansiune mai lenta si necesitatea de a crea campurile mai aproape impreuna se anuleaza reciproc, astfel incat frecventa chiar inainte de a interfera cu al doilea nivel este aproximativ egala cu frecventa imediat dupa interferenta celui de-al doilea nivel.

Acest proces poate fi continuat - cresterea energiei campului warp si cresterea frecventei la care sunt create straturile imbricate - pentru a apasa mai adanc in subspatiu si a trece prin punctele de eficienta superioare la valorile warp intreg.

Si acolo o avem - efectele unui design al campurilor warp multi-strat, care este produs cu un anumit numar de straturi imbricate de energie de camp warp, fiecare creat intr-un punct diferit in spatiu si subspatiu astfel incat campul sa fie asimetric (si astfel de propulsie). Trebuie sa retinem ca aceasta inseamna ca asimetria campului (si astfel directia de propulsie) nu este controlata prin modificarea geometriei complexe a tensorului folosit pentru a crea campul, ci mai degraba prin secventarea bobinelor de camp intr-un anumit mod. Cu un design modern al navei, un numar optim de bobine de camp sunt plasate in doua nacele warp de pe ambele parti ale navei. Aceasta inseamna ca, prin secventierea corecta a bobinelor din cele doua nacele, nava va putea manevra in diferite directii in timpul urzelii. Am putea, de asemenea, sa producem manevrabilitate intr-un singur model de nacela prin schimbarea geometriei tensorilor folositi astfel incat sa asigure o asimetrie stanga-dreapta. Cu toate acestea, sa constatat ca aceasta este mult mai putin eficienta si mult mai dificila decat folosirea pur si simplu a doua nacele si secventierea bobinelor de camp pentru a produce efectele dorite.

In cele din urma, trebuie remarcat ca in acest design modern, cuplajul de impuls (plasarea impulsului in subspatiu, asa cum sa mentionat mai devreme) se manifesta ca o forta de cuplare intre diferitele straturi de energie de camp warp. In timpul cuplarii, o parte din energia de masa a navei devine mascata de un subspatiu (sau scufundat in) intr-un mod asimetric (datorita geometriei campului) pentru a produce mascarea impulsului care creeaza propulsia non-newtoniana.


 

6.2 Momentul si conservarea energiei cu propulsie warp

In aceasta sectiune vom lua in considerare conservarea impulsului si a energiei in ceea ce priveste propulsia warp. Cand am facut acest lucru cu campurile normale de subspatiu, am analizat separat fiecare problema (energie si moment), insa aici sunt atat de integrate incat va fi mai usor sa le luam amandoi.

Din nou, ne uitam la doua tipuri de energie separat - energia interna a navei si energia asociata cu masa navei si miscarea acesteia. Momentul este, desigur, strans legat de energia navei si de miscarea ei, asa ca vom privi impreuna. Pentru energia interna a navei, conservarea energiei are loc la fel ca in cazul campurilor subspatiale. Masa oricarei materii / anti-materie este redusa, dar energia este vazuta a fi conservata de toti observatorii, la fel ca in cazul campurilor subspatiale. O parte din energia interna va merge pentru a produce campul warpsi in cele din urma aceasta va fi inserata inapoi in spatiul real.

(Nota: Deoarece campul warpproduce miscarea navei in spatiu real, iar aceasta inserare a energiei face necesara iesirea energiei la o viteza constanta pentru a se mentine in miscare, se poate explica si aceasta ca fiind "continuum drag". Acest lucru se realizeaza prin asociarea miscarii navei cu miscarea unei nave clasice care se deplaseaza prin utilizarea frictiunii. In acest model, se spune ca subspatiul asigura o forta constanta impotriva navei in timp ce nava asigura o forta constanta pentru a pastra Se deplaseaza la o viteza constanta (a se vedea nota tehnica 1 pentru aceasta sectiune.))

La fel ca si in cazul campurilor subspatiale simple, un camp warp mascheaza o parte din masa navei inchise de la observatori din afara. Aceasta lasa o nava de masa M cu o noua "masa aparenta" de m. Din nou, conservarea globala a energiei poate fi realizata numai atunci cand se ia in considerare energia de masa scufundata in subspatiu.

Acum, energia cinematica a navei este asociata cu impulsul sau. Ambele se maresc pe masura ce creste viteza reala a navei. Cu toate acestea, viteza creste odata cu cresterea campului warp, ceea ce reduce masa aparenta a navei. Toate acestea pot fi conturate cu o simpla asociere. Asociem viteza reala, mai rapida decat cea a luminii navei (v), cu o viteza mai mica decat lumina, "energia echivalenta" (v '). Apoi utilizam masa reala a navei (M) si viteza echivalenta energetica (v ') in combinatie cu ecuatiile normale si relativiste pentru a calcula impulsul si energia navei. (Nota: relatia dintre v si v 'este discutata in nota tehnica 2.) Aceasta asociere ne permite sa calculam cu usurinta impulsul si energia navei si toata complexitatea cresterii vitezei reale, in timp ce scaderea impulsului aparent, In asociatie.

Deci, de unde vine aceasta energie si impulsul navei si cum sunt acestea conservate? Ei bine, amintiti-va ca o parte din energia interna merge in mentinerea campului warp la un nivel constant al energiei. Aceasta inseamna ca o parte din energia interna trebuie sa intre in campul warppentru ao ridica la nivelul energiei constante, in primul rand. Asa cum am mentionat mai devreme, acest nivel constant al energiei campului warp este energia miscarii navei. Ele sunt una si aceeasi.

Momentul vine direct din faptul ca un camp warppropulsiva determina ca subspatiul sa actioneze ca un rezervor de moment. Exista un impuls mascat de subspatiu, care este egal, dar opus momentului navei. Doar atunci cand se ia in considerare acest impuls mascat, se poate realiza conservarea impulsului. S-ar putea sa ne gandim la aceasta situatie ca fiind echivalenta cu o situatie de conducere Newtoniana prin echivalarea impulsului mascat de subspatiu cu impulsul combustibilului expulzat intr-o situatie de condus Newtonian. Cu toate acestea, exista o diferenta majora - orice in spatiul normal care are un impuls are de asemenea energie, iar energia combustibilului expulzat in situatia de condus Newtoniana trebuie sa provina din energia interna a navei. Cu toate acestea, impulsul mascat de subspatiu nu are nici o energie asociata cu acesta si astfel nu se indeparteaza de energia interna a navei.

Faptul ca subspatiul preia impulsul navei (impulsul care pare sa vina de nicaieri in ochii unor observatori din afara care considera doar impulsul spatiului normal) are unele efecte destul de interesante, asa cum vom vedea in exemplele de mai jos.

6.2.1 Cateva exemple

Pentru a analiza conservarea energiei si a impulsului implicat in campurile de propulsie warp, vom analiza doua exemple (similare cu cele pe care le-am facut atunci cand luam in considerare campurile simple de subspatiu). In fiecare exemplu vom lua in considerare o nava care face o calatorie cu warp. La fiecare pas al calatoriei vom arata ca energia si impulsul sunt conservate.

Exemplul 1

In aceste exemple, nava de masa M incepe intr-un anumit cadru de referinta. Toate energiile si impulsurile vor fi calculate in acest cadru. Initial, energia navei consta in energia de masa (M * c ^ 2) si energia interna (E (int) - care va fi utilizata in diverse scopuri). In timpul calatoriei, o parte din energia interna va fi utilizata in scopuri navale si, desi aceasta energie se poate schimba de forma (devenind caldura si eventual radiata in spatiu, de exemplu), stim ca aceasta energie este intotdeauna prezenta intr-o anumita forma. Astfel, aceasta parte a energiei interne este pastrata. Restul energiei implicate va fi luata in considerare la fiecare pas pentru a arata ca este, de asemenea, conservata.

Pasul 1.

Nava foloseste o parte din energia interna pentru a crea un camp warp. Dupa cum s-a discutat mai sus, o parte din aceasta energie este inserata inapoi in spatiu, in timp ce restul reprezinta energia cinematica a navei, astfel aceasta energie este conservata. Cand campul este pornit, o parte din masa navei este mascata de observatori din afara, iar masa aparenta a navei devine m. Pentru a realiza conservarea energiei, trebuie sa ne amintim ca aceasta energie de masa este inca "prezenta", dar este scufundata in subspatiu. Aceasta energie submersa este diferenta dintre energia de masa a navei initial si energia ei de masa acum - (M - m) * c ^ 2. Acest lucru face evident ca aceasta energie este conservata (deoarece energia submersa a navei plus energia sa este acum aceeasi cu energia ei initiala de masa).

Campul warpcauzeaza, de asemenea, ca subspatiul sa actioneze ca un rezervor de moment, astfel incat un anumit impuls devine mascat de subspatiu. Asa cum am mentionat mai sus, acest moment nu are nici o energie asociata cu ea. Pentru a mentine impulsul global, nava castiga un impuls echivalent intr-o directie opusa. Miscarea navei da navei energia cinematica. Din nou, aceasta energie face parte din energia continuta in campul warpsi, astfel, provine dintr-o parte a energiei interne.

Astfel am aratat o conservare globala a impulsului si a energiei in aceasta etapa.

Pasul 2

Cand nava calatoreste, s-ar putea sa se intample "coliziuni" cu alte obiecte. Desi aceste coliziuni nu pot sa se prabuseasca campul warp, ar avea efecte interesante. Vom astepta sa luam in considerare aceste efecte in exemplul 2.

Coliziuni care fac colapsul campului warp pot avea efecte foarte daunatoare. (A se vedea nota tehnica 3 pentru aceasta sectiune.)

Pasul 3

Cand nava ajunge la destinatie, isi inchide campul warp. Pe masura ce se face acest lucru, impulsul mascat de subspatiu devine demascat, iar nava, la randul sau, isi pierde impulsul. Energia continuta in campul warp este inserata inapoi in spatiul normal cand campul warp se prabuseste. Amintiti-va ca aceasta energie reprezinta, de asemenea, energia miscarii navelor, astfel incat nava pierde impulsul, si isi pierde energia cinematica care este inserata inapoi in spatiul normal. In cele din urma, energia de masa care a fost mascata de subspatiu se intoarce pe nava, aducand masa inapoi la originalul M.

Deci, aici vedem din nou ca energia si impulsul global sunt conservate.

Exemplul 2

Primul pas din acest exemplu este identic cu cel din exemplul anterior. Vom incepe astfel cu al doilea pas si vom examina mai atent coliziunea mentionata in pasul 2 din exemplul 1.

Pasul 2

In timpul calatoriei, nava intalneste un obiect mare. Pentru comoditate, vom presupune ca obiectul este in picioare in cadrul original al navei, astfel incat acesta trebuie sa fie deviat de calea navei. Pe masura ce obiectul este deviat, impulsul navei se efectueaza ca si cum ar fi o nava cu un impuls calculat prin utilizarea vitezei sale echivalente energetice (v '). Adica, nava nu actioneaza diferit (cinematic vorbind) dintr-o nava de masa M si viteza v '.

Deflectat obiectul ii va da energie si impuls. Energia poate veni in parte din energia cinematica a navei si, in parte, din energia interna a navei (daca se utilizeaza, de exemplu, o grinda tractoare pentru a deflecta obiectul). Dar, in plus, energia interna trebuie sa fie transferata in campul warppentru a nu-l impiedica sa se prabuseasca in timpul interactiunii cu obiectul. Cata energie interna trebuie sa fie cheltuita si de ce va fi explicata pe masura ce privim conservarea impulsurilor.

Pentru a mentine impulsul, schimbarea totala a momentului navei va fi egala si opusa schimbarii momentului obiectului. Deformarea obiectului va face ca campul warpsa devina dezechilibrat in directia schimbarii vitezei navei. Aceasta se intampla deoarece energia suplimentara se alimenteaza campului warp pentru al impiedica sa se prabuseasca. Dupa interactiune, nava poate face una din cele doua lucruri. In primul rand, ar putea continua cursul sau schimbat, iesind din warp la un moment dat mai tarziu; Sau, in al doilea rand, ar putea folosi campul warp pentru a-si ajusta ritmul (si cursul) pentru a ajunge la destinatia initiala.

In primul caz, nava isi va continua calatoria de-a lungul cursului schimbat pana la pasul 3. In cel de-al doilea caz, nava va folosi campul warp pentru a-si regla cursul. Odata cu aceasta reajustare, campul warpdezechilibrat depoziteaza impulsul real in spatiu (in general sub forma de fotoni), mai degraba decat "punerea" impulsului in subspatiu. Aceasta inseamna ca schimbarea reala a momentului obiectului va fi contracarata de impulsul real al fotonilor expulzati - astfel pastrand impulsul normal al spatiului.

Energia necesara pentru producerea acestor fotoni provine din energia plasata in campul warp(pentru al impiedica sa se prabuseasca) pe masura ce interactiunea cu obiectul a avut loc. De asemenea, retineti ca, pe masura ce fotonii sunt emise, nava castiga din nou impulsurile pe care le-a pierdut in timpul coliziunii. Aceasta inseamna ca trebuie sa castige si energia cinetica pe care a pierdut-o. Aceasta energie trebuie furnizata si de energia stocata in campul warpin timp ce interactiunea a avut loc. Deoarece aceasta energie este exact energia pierduta de obiect in timpul interactiunii, energia obiectului provine din energia interna a navei. Prin urmare, pe masura ce obiectul este deviat, alimentarea cu energie in campul warpeste suficienta pentru a produce fotoni (a caror forta va fi egala si opusa schimbarii momentului obiectului) si pentru a restabili energia cinematica pierduta de nava.

(Nota: Nava ar putea ajusta continuu campul warpin timpul coliziunii, astfel incat viteza si viteza sa nu se schimba. In acest caz, energia este inca alimentata campului warp in timpul interactiunii, dar campul warp de ajustare continua va folosi continuu Acea energie pentru a crea imediat fotoni necesari pentru conservarea impulsului. Rezultatul final este acelasi - nava a schimbat impulsul obiectului, un impuls egal si opus celui al schimbarii devine real sub forma de fotoni, iar Viteza navei ramane neschimbata. Intre timp, energia interna a navei a fost utilizata pentru producerea fotonilor si pentru a da obiect energia lor.)

Astfel, energia si impulsul din spatiul real sunt conservate in timpul si dupa o "coliziune" cu un obiect.

 

Pasul 3

Nava ajunge la destinatie si isi inchide campul warp. Ceea ce se intampla aici depinde de care dintre cele doua cazuri (mentionate mai sus) a fost ales. Daca nava si-a schimbat cursul dupa coliziune (completand astfel complet coliziunea), atunci cand nava iese din warp, se va intoarce sa se odihneasca in cadrul original de referinta (la fel ca in exemplul 1). Cu toate acestea, in cazul in care nava nu si-a schimbat cursul, atunci va trebui sa supravietuiasca coliziunii, deoarece va iesi din warp. Pe masura ce campul warp dezechilibrat se prabuseste, energia care a fost plasata in campul warp in timpul interactiunii va produce fotonii necesari pentru a compensa impulsul real dat obiectului. Dat fiind faptul ca impulsul acestor fotoni da impulsuri navei, nava va castiga energie care trebuie sa provina si din energia stocata in campul warp in timpul interactiunii. Apoi, campul de warp rebalansat poate sa se prabuseasca complet, aducand nava sa se odihneasca in cadrul sau original (la fel ca in exemplul 1).

Retineti ca, daca energia necesara pentru a crea fotonii si pentru a restaura navele pierdute, energia cinetica nu a fost stocata in campul warp in timpul coliziunii, atunci ar fi trebuit sa fie alimentate de energia interna a navei cand campul warp se prabuseste. Asta inseamna ca cineva ar trebui sa cheltuiasca energia doar pentru a opri campul warp (ceea ce nu are sens, pentru ca domeniul warp trebuie sa se prabuseasca atunci cand incetezi sa-i hranezi energia, chiar daca nu ai mai multa energie pentru a crea fotoni etc. ). Acesta este motivul pentru care este important ca toata energia necesara pentru a compensa coliziunea sa fie stocata in campul warp in timpul coliziunii.

Deci, vedem conservarea energiei si a impulsului in toate etapele acestui exemplu.

6.3 Note tehnice pentru aceasta sectiune (campuri warp)

Nota tehnica 1

Aici consideram modelul calatoriei warp care implica conceptul de continuum drag. In acest model, este necesara o putere constanta furnizata campului warp pentru a mentine nava la o viteza constanta, deoarece se spune ca o forta constanta (tractiune continua) se aplica navei. Pentru a examina acest lucru, consideram un caz clasic de a furniza o forta constanta impotriva unei forte de frecare pentru a mentine o viteza constanta.

In aceasta situatie, un vehicul care a atins deja o anumita viteza (v) continua sa furnizeze o forta constanta egala si opusa unei forte de frictiune opuse pentru a-si mentine viteza. Asa ca scriem

_ _

F(vehicul) = -F(frecare) = constant (in, de exemplu, directia x).

 

Acum, daca vehiculul porneste la o pozitie x = 0 si la un moment dat vehiculul a calatorit in pozitia x, atunci putem calcula cantitatea de lucru efectuata de (si astfel cantitatea de energie furnizata de) vehiculului in timpul calatoriei :

x
/
E = | F(x') dx'   (the integral from 0 to x of F(x'), dx').
/
0

 

Dar, deoarece forta este constanta in timp (si astfel pe distanta), aceasta se reduce la urmatoarele:

 

E = F*x

 

In cele din urma, putem calcula cantitatea de putere necesara pentru a mentine aceasta forta pe intreaga calatorie:

dE     dx
P = -- = F*-- = F*v
dt     dt

In conditii normale, vehiculul nu ar putea ajunge la o viteza mai mare decat c, si astfel aceasta formula (desi ea insasi nu indica o problema la v = c) nu ar fi niciodata utilizata pentru o astfel de viteza. In cazul nostru, totusi, aceasta formula functioneaza pentru modelul nostru continuu de tragere.

Pentru un anumit factor warp, nava calatoreste cu o viteza speciala v si exista o "forta" asociata cu un continuum asociat. Avand in vedere acestea, se poate calcula puterea necesara pentru a mentine nava la acel factor warp. Pentru campurile warp moderne cu mai multe straturi, forta tragerii continuum este cea mai mica la valorile warp intreg. Astfel, acest model ofera explicatii alternative pentru conceptele discutate in aceasta sectiune.

Nota tehnica 2

Luati in considerare o nava de masa M care calatoreste in warp cu o viteza mai mare decat viteza l. Masa aparenta a navei va fi m <M, iar impulsul si energia navei depind direct de masa aparenta m si de viteza v intr-o - mod trivial. De asemenea, retineti ca, deoarece masa aparenta m depinde de forta campului warp (si astfel de factorul warp), ea poate fi vazuta ca fiind dependenta de viteza navei v.

Cea mai usoara modalitate de a incorpora toate dependentele de viteza si de a calcula impulsul si energia navei este de a face o asociere intre viteza reala, viteza mai mare decat viteza luminii (v) si viteza "v / echivalenta". Folosind aceasta viteza si masa reala a navei (M), se poate calcula impulsul si energia navei.

Am putea calcula impulsul si energia folosind masa aparenta a navei si viteza reala, mai rapida decat cea a luminii. Cu toate acestea, ecuatiile ar arata mult diferite de cele pe care suntem obisnuiti sa le vedem in fizica relativista. Cand nava schimba impulsul si energia cu un obiect exterior, schimbul va fi guvernat de aceste ecuatii non-relativiste.

In cele din urma, nava nu se comporta ca o nava relativista, cu o masa egala cu masa aparenta redusa a navei. Deci, desi nava are o masa aparenta mai mica, care faciliteaza alunecarea navei prin subspatiu, din punct de vedere cinematic, masa navei este M si viteza ei este v '. Bineinteles, acest lucru este valabil numai in cazul campurilor warp propulsive (unde impulsurile si calculele de energie sunt in afara domeniului fizicii relativiste). Cu campurile warp ne-propulsive si cu campuri simple de subspatiu, reducerea masei trece peste cinematica situatiei.

Deci, cum se calculeaza aceasta viteza echivalenta energetica (v ')? De exemplu, consideram un model simplu care este de fapt util cu anumite geometrii ale campurilor warp. In acest model relatia dintre v 'si v este data dupa cum urmeaza:

 

v' = (1 - exp(-A*v/c))*c

 

Unde A este constanta modelului si c este viteza luminii. Retineti ca, deoarece viteza reala a navei se apropie de infinit, viteza de echivalent energetic se va apropia de viteza luminii. Astfel, pe masura ce viteza navei se apropie de infinit, la fel si energia si impulsul sau.

Pentru a utiliza aceasta formula, luati in considerare acest lucru. O geometrie a campului warp prost proiectata ar putea obtine o valoare A de 1. In acest caz, la o viteza de numai 2.01c (mai putin decat warp 2), viteza de echivalent energetic va fi de 0.866c. La aceasta viteza ar fi energia navei

E = gamma*M*c^2 = 2*M*c^2.

 

Inainte ca campul warp sa fie activ, energia navei era M * c ^ 2. Aceasta inseamna ca nava are acum o energie suplimentara echivalenta cu energia de masa a intregii nave, iar aceasta cantitate incredibila de energie ar trebui sa provina din rezervele energetice ale navei in sine.

O geometrie mai dorita ar putea genera o valoare A de 0,0001. In acest caz, la o viteza de 1000c, viteza de echivalent energetic ar fi de 0,95c. Intr-un astfel de caz, energia navei este de numai 1.005 ori mai mare decat energia de masa a navei. Totusi, o cantitate suplimentara de 0,005 * M * c ^ 2 de energie poate fi o cantitate fenomenala de energie pentru o nava mare. Jumatate din procentul din intreaga masa a navei ar trebui sa fie materie si anti-materie, doar pentru a avea suficienta energie pentru a ajunge la aceasta viteza (fara a lua in calcul energia suplimentara necesara pentru a sustine campul warpin timpul acceleratiei).

Campurile warp de astazi (daca sunt modelate in acest mod simplist) ar produce valori extrem de mici A, astfel incat o nava obisnuita sa poata produce cu usurinta energia necesara pentru a calatori la viteze ridicate warp.

Nota tehnica 3


 

Din fericire, energia continuta in miscarea unei nave in warp nu este foarte mare (asa cum s-a discutat in nota tehnica anterioara). Daca nu ar fi asa, nava ar trebui sa furnizeze o cantitate extrema de energie pentru a accelera la o viteza warp data.

Energia mica a navei se traduce si intr-un moment mic. Asta este, navele in warp nu poarta o mare cantitate de impuls. Cu toate acestea, nu ar trebui sa reducem valoarea daunelor care pot fi cauzate de o coliziune warp. Pentru a examina potentialul de avarie al unei coliziuni warp, vom lua in considerare urmatorul exemplu.

In timpul unei batalii cu o nava ostila, nava noastra este depasita si se hotaraste sa ciocneasca nava ostila, sperand sa-i strice capacitatea de a provoca mai mult rau. In plus fata de o incalcare a miezului warp si explozia asociata care urmeaza sa fie urmata, dorim, de asemenea, ca coliziunea reala sa provoace cat mai multe daune posibil.

In momentul in care trebuie sa accelerati inainte de coliziune, s-ar putea folosi motoarele de impulsuri pentru a accelera la o viteza semnificativa. Cu toate acestea, acceleratia rapida este posibila numai pentru ca se foloseste un camp subspatial pentru a reduce considerabil masa aparenta a navei. Masa mai mica inseamna ca impulsul, energia si potentialul de deteriorare nu sunt neaparat atat de mari.

Pe de alta parte, s-ar putea sari in warp maxima pentru a ciocni nava ostila. Din nou, o accelerare rapida (de data aceasta, la o viteza mai mare decat viteza luminii) este posibila. Cu toate acestea, viteza v se traduce intr-o viteza echivalenta energetic echivalenta v ', si (dupa cum am discutat), impulsul si energia miscarii navei sunt din nou destul de mici.

Cu toate acestea, am lasat o parte a coliziunii. Deoarece campul subspatial sau campul warpinteractioneaza cu nava ostila, acesta va depozita energia in nava si se va prabusi. In cazul campului subspatial, prabusirea campului va determina revenirea energiei de masa a navei noastre (cu toate acestea, momentul va fi conservat) si va produce o crestere a energiei interne sau a energiei radiale (care poate avea unele efecte daunatoare asupra navei ostile). In plus, energia detinuta in campul in sine poate fi partial transferata navei ostile.

In cazul campului warp, pe masura ce campul se prabuseste, energia de masa si impulsul tinut in camp se vor intoarce pe nava. Aici, nu a existat nici un fel de combustibil expulzat, deci nu exista nici un impuls real tinut in miscarea navei. Momentul este tinut complet in subspatiu, in timp ce campul warp este activ. Cu toate acestea, deoarece campul warpinteractioneaza cu nava ostila, impulsul care se afla in camp poate fi cuplat pe nava ostila. Pe masura ce terenul se prabuseste, mai degraba decat incetinesc miscarea navei de pescuit, impulsul pe teren poate fi impartit unei parti a navei ostile, cauzand mai multe daune. In plus, energia tinuta in campul warp (care este, in general, mai mare decat energia detinuta intr-un camp subspatial) este impartita pe nava ostila.

Dupa cum se dovedeste, cu tot ceea ce a fost luat in considerare, potentialul de distrugere este semnificativ mai mare atunci cand cineva alege sa foloseasca unitatea warp pentru a berbe nava ostila.

 

    1. Conservarea Momentului Unghiular

Pentru cititorul secolului al XX-lea

 

Pe parcursul celorlalte sectiuni ale acestei discutii, termenul "impuls" a fost folosit doar pentru a insemna un impuls liniar. Motivul pentru care nu am discutat despre conservarea impulsului unghiular este ca nu pare sa existe daca dorim sa obtinem efectele pe care le dorim. Aici voi sublinia de ce este acest lucru si voi incerca sa va explic de ce ar putea sa nu fie atat de rau.

Ma voi uita la un exemplu specific in care impulsul unghiular nu poate fi conservat in toate cadrele de referinta daca vrem sa obtinem efectul dorit. Acesta este un exemplu in care un camp subspatial este utilizat pentru a reduce masa aparenta a navei, pentru a face mai usor sa ajungeti din loc in loc. Ceea ce voi face este sa privim situatia intr-un cadru de referinta in care putem avea conservarea impulsurilor unghiulare. Apoi voi transforma intr-un alt cadru de referinta si ar arata ca conservarea momentului unghiular in acest cadru presupune folosirea la fel de multa energie pentru a misca nava ca si cum masa ei in timpul calatoriei ar fi masa totala pe care o incepe si se termina cu Dupa ce campul subspatial este activat). Astfel, voi arata ca nu putem obtine nici un avantaj prin utilizarea campurilor subspatiale daca vrem sa avem o conservare momentala unghiulara.

Inainte de a putea face acest lucru, totusi, trebuie sa dau ecuatiile folosite pentru a transforma relativist pozitiile, momentele, impulsurile si energiile. In relativitate, transformarile se refera, in general, la patru proprietati conexe. Daca patru proprietati particulare pot fi transformate intr-un anumit mod intr-un alt cadru de referinta, atunci fiecare dintre cele patru proprietati este o componenta a unui "vector cu patru" - o componenta in directia "t", una in directia x, una in directia y si una in directia z. Transformarile care se refera la aceste patru proprietati sunt de obicei scrise pentru a transforma dintr-un cadru intr-un alt cadru care se misca in directia x fata de primul.

De exemplu, luati in considerare un numar de patru vectori care ar putea fi notati (Ft, Fx, Fy, Fz) intr-un cadru de referinta. Luati in considerare un al doilea cadru de referinta care se misca in raport cu primul, cu o viteza v in directia x. Apoi, cele patru componente ale acestui vector patru arbitrar in acest al doilea cadru de referinta pot fi gasite cu urmatoarele formule:

Ft' = gamma*(Ft - beta*Fx)

Fx' = gamma*(Fx - beta*Ft)

Fy' = Fy

Fz' = Fz

unde

beta = v/c

gamma = 1/SQRT(1-beta^2)

c = viteza luminii.

O nota aici - aceste transformari presupun ca spatiul-timpul implicat este "plat" (ceea ce inseamna ca nu este foarte curbat de efectele gravitationale).

Acum, se pare ca daca un eveniment apare intr-un cadru de referinta la un moment t si la o pozitie (x, y, z), atunci putem folosi aceste patru proprietati pentru a forma un vector corespunzator cu patru vectori in felul urmator: "Pozitia" patru vectori = (c * t, x, y, z). Aceasta inseamna ca daca transformam aparitia acestui eveniment intr-un alt cadru de referinta care se misca cu viteza v in directia x (fata de primul cadru), atunci aparitia evenimentului in acest al doilea cadru este data de

 

c*t' = gamma*(c*t - beta*x)

x' = gamma*( x - beta*c*t)

y' = y

z' = z.

Se poate forma, de asemenea, un vector cu patru vectori, folosind energia si impulsul unui obiect in felul urmator:

"Impuls" patru vector = (E / c, Px, Py, Pz)

Unde Px, Py si Pz sunt cele trei componente spatiale ale impulsului. Deci, pentru a gasi energia si impulsul obiectului intr-un alt cadru de referinta care se misca cu viteza v in directia x (fata de primul cadru), folosim formulele

E'/c = gamma*(E/c - beta*Px)

Px' = gamma*(Px - beta*E/c)

Py' = Py

Pz' = Pz.

Cu aceste transformari intelese, putem sa ne uitam acum la exemplul nostru. In acest exemplu. vom analiza mai intai un cadru de referinta in care o nava este initial in repaus. La un moment dat, nava isi activeaza campul subspatial si emite un foton in directia -y (dand astfel navei un impuls in directia + y). Dupa un timp, nava va emite un al doilea foton in directia + y pentru a opri nava. Apoi, nava isi va inchide campul subspatial.

Ceea ce vom face este sa notam timpul pentru fiecare aparitie a acestor evenimente. De asemenea, vom observa pozitiile, energiile si impulsurile fiecaruia din obiectele implicate. Apoi vom calcula momentele unghiulare la inceputul si la sfarsitul acestei secvente de evenimente si vom vedea ce este necesar ca acestia sa fie la fel. In cele din urma, vom transforma toate informatiile intr-un alt cadru de referinta si vom vedea ce este necesar ca momentul unghiular sa fie conservat si in acest al doilea cadru de referinta.

Cadrul 1

Timpul: t0 = 0

Nava este in pozitia x0 = 0, y0 = 0, z0 = 0; Impulsul sau este de asemenea zero; iar energia sa este o combinatie intre energia de masa si energia interna, care impreuna ii confera o energie de E0.

Patru vectori:

Pozitia navei: (c * t, x, y, z) = (0, 0, 0, 0)

Momentul navei: (E / c, Px, Py, Pz) = (E0 / c, 0, 0, 0)

Timpul: t1

 

Nava a pornit campul subspatial. Aceasta inseamna ca nu vom putea privi momentanul si conservarea energiei in spatiul normal intre acest timp si timp t0. Odata ce campul subspatial este oprit (la t3), atunci putem privi impulsul si energia si il putem compara cu timpul t0.

La momentul t1, nava emite un foton (etichetat A) din pozitia sa cu impulsul -Py in directia y. In acea jumatate de secunda, nava se afla inca in pozitia initiala, dar tocmai a castigat un impuls egal cu Py in directia y. De asemenea, observam ca energia fotonului poate fi data de magnitudinea impulsului sau ori de viteza luminii, astfel incat E (A) = c * Py (sau E (A) / c = Py). Asadar avem in prezent patru vectori.

Patru vectori:

Pozitia navei: (c * t1, 0, 0, 0)

Momentul navei: (E1 / c, 0, Py, 0)

Pozitia fotonului A: (c * t1, 0, 0, 0)

Momentul fotonului A: (Py, 0, -Py, 0)

Timpul: t2

Nava a calatorit intr-o noua pozitie, y2, moment in care emite un foton (etichetat B) cu un impuls de Py. (Din nou, putem calcula E (B) / c pentru ca acest foton sa fie magnitudinea impulsului sau, Py) Aceasta face ca nava sa se odihneasca in cadrul 1. Intre timp, fotonul A se deplaseaza in directia negativa x la viteza c Deoarece a fost creat la momentul t1. Aceasta inseamna ca pozitia sa in y este acum data de -c * (t2-t1).

Patru vectori:

Pozitia navei: (c * t2, 0, y2, 0)

Momentul navei: (E2 / c, 0, 0, 0)

Pozitia fotonului A: (c * t2, 0, -c * (t2-t1), 0)

Momentul fotonului A: (Py, 0, -Py, 0)

Pozitia fotonului B: (c * t2, 0, y2, 0)

Momentul fotonului B: (Py, 0, Py, 0)

Timpul: t3

Patru vectori: Pozitia navei: (c * t2, 0, y2, 0) Momentul navei: (E3 / c, 0, 0, 0) Pozitia fotonului A: (c * t3, 0, -c * (0, y2 + c * (t2-t1), 0) Momentul fotonului B: (Py, 0, -Py, 0) , 0, Py, 0) Acum, ne putem uita la situatia initiala (t0) si la aceasta situatie finala (t3) pentru a examina conservarea energiei si a impulsului. Mai intai putem insuma impreuna energiile si impulsurile in vectorii de impulsuri ale situatiei t0 si apoi putem face acelasi lucru cu t3.

Suma celor patru momente:

T0: suma = (E0 / c, 0, 0, 0)

T3: suma = (E3 / c + 2 * Py, 0, 0, 0)

Conservarea impulsului este evidenta, iar conservarea energiei necesita acest lucru

E0 / c = E3 / c + 2 * Py

Putem rescrie acest lucru ca

E0 - E3 = 2 * Py * c

Care spune ca diferenta de energie asociata cu nava intre cele doua ori trebuie sa fie compusa din energia care a produs cele doua fotoni.

In continuare, ne putem uita la impulsul unghiular (despre originea) dintre cele doua situatii. Deoarece toate miscarile sunt in planul x, y, impulsul unghiular al fiecarui obiect va fi fie in directia plus sau minus z. Pentru a calcula impulsul unghiular al unui obiect in pozitia x, y si cu impulsul Px, Py vom efectua o operatie vectorie cunoscuta sub denumirea de cruce produs:

Momentul unghiular in directia z = Lz = x * Py - y * Px.

Prin urmare, constatam ca momentele unghiulare in situatiile t0 si t3:

Suma Lz:

T0: Lz (total) = Lz (Nava) = 0 * Py - 0 * 0 = 0

T3: Lz (total) = Lz (nava) + Lz (A) + Lz (B)

= 0 * 0 - y2 * 0 + (-0 * Py - -c * (t2-t1) * 0) +

(0 + Py - (y3 + (c * (t3-t2)) * 0)

= 0

Deci, evident, avem o conservare a momentului unghiular pentru acest cadru de referinta.

Acum sa transformam toti cei patru vectori de la t0 si t3 intr-un alt cadru de referinta care se misca cu viteza Vx in directia x. Astfel, gasim urmatoarele:

Cadrul 2

 

t0 Patru vectori:

Pozitia navei: (0, 0, 0, 0)

Momentul navei: (gamma * E0 / c, -gama * beta * E0 / c, 0, 0)

 

t3 Patru vectori:

Pozitia navei: (gamma * c * t3, -gamma * beta * c * t3, y2, 0)

Momentul navei: (gamma * E3 / c, -gamma * beta * E3 / c, 0, 0)

Pozitia fotonului A: (gama * c * t3, -gama * beta * c * t3, -c * (t3-t1)

Momentul fotonului A: (gamma * Py, -gama * beta * Py, -Py, 0)

Pozitia fotonului B: (gamma * c * t3, -gamma * beta * c * t3, y2 + c * (t3-t2)

Momentul fotonului B: (gamma * Py, -gama * beta * Py, Py, 0)

 

Din nou, sa comparam sumele celor patru momente pentru fiecare situatie:

 

Suma celor patru momente:

t0: Sum = (gamma * E0 / c, -gama * beta * E0 / c, 0, 0)

t3: Sum = (gamma * (E3 / c + 2 * Py), - gamma * beta * (E3 + 2 * Py)

 

Retineti ca acest lucru spune ca daca E0 / c = E3 / c + 2 * Py (care a fost ceea ce am spus era adevarat pentru a conserva energia in cadrul 1), atunci atat acest moment cat si energia liniara vor fi conservate in acest cadru. Se pare ca daca avem energie si o conservare a momentului liniar intr-un singur cadru, atunci o avem in toate cadrele. Dar acest lucru nu este la fel cu impulsul unghiular, asa cum vom vedea acum.

Vom calcula acum Lz total pentru t0 si t3 in acest al doilea cadru:

Suma Lz:

T0: Lz (total) = Lz (nava) = 0

T3: Lz (total) = Lz (nava) + Lz (A) + Lz (B)

= Gama * beta * [(y2 * E3 / c) + (Py * c * t3 - Py * c * (t3-t1)

+ (-Py * c * t3 + Py * (y2 + c * (t3-t2))]

= Gama * beta * [y2 * E3 / c - Py * c * t3 + Py * c * t1 + Py * y3

+ Py * c * t3 - Py * c * t2]

= Gama * beta * [y2 * E3 / c - Py * c * (t2 - t1) + Py * y2]

Daca aceste doua impulsuri unghiulare totale trebuie sa fie egale, atunci trebuie sa setam impulsul t3 angular la zero. Apoi divizam cu gamma * beta si gasim asta

Y2 * E3 / c - Py * c * (t2 - t1) + Py * y2 = 0

deci

Y2 * (E3 / c + Py) = Py * c * (t2 - t1)

Dar pentru a pastra impulsul si energia liniara am aratat ca E3 / c + 2 * Py = E0 / c. Deci, putem spune ca E3 / c + Py = E0 / c - Py. Aplicand acest lucru mai sus, gasim

Y2 * E0 / c - y2 * Py = Py * c * (t2 - t1)

Din nou, noi rescriem acest lucru pentru a obtine

Y2 * E0 = Py * c * (y2 + c * (t2-t1))

sau

Py * c = energia fiecarui foton = E0 / [1 + c * (t2-t1) / y2]

Deci, ce inseamna asta? Ei bine, acest lucru spune ca, daca vom avea conservarea momentului unghiular in acest al doilea cadru de referinta, atunci energia pe care trebuie sa o folosim pentru producerea fiecarui foton trebuie sa fie legata de energia ORIGINALA a navei, distanta pe care nava o deplaseaza in timpul Miscarea (y2) si timpul necesar calatoriei pentru deplasarea acelei distante (t2-t1) in primul cadru de referinta.

Dar aceasta inseamna ca, daca impulsul unghiular va fi conservat in toate cadrele de referinta, atunci cantitatea de energie pe care o vom folosi pentru a face nava de la un loc la altul nu poate fi dependenta de energia de masa a navei cu campul subspatial activ, ci mai degraba Cu privire la energia pe care o are inainte de a-si activa domeniul. Si acolo aveti - nu putem obtine nimic cu utilizarea campurilor subspatiale si, de asemenea, avem un moment unghiular in toate cadrele de referinta.

Singurul lucru pe care trebuie sa-l observam aici este ca campul subspatial ar putea schimba cumva felul in care transformam impulsurile si energiile. Totusi, am transformat in doua situatii (t0 si t3) care ar putea fi cu mult timp inainte si mult timp dupa ce campul subspatial local este activ. Prin urmare, transformarile pe care le-am efectuat ar trebui sa tina cont.

Unul ar putea efectua transformari similare pentru a arata ca un moment unghiular ridica probleme si cu orice tip de calatorie FTL si cu orice tip de calatorie non-newtoniana. Se pare ca, in viitor, descris pe Star Trek, conservarea momentului unghiular in spatiu real pur si simplu nu apare atunci cand se utilizeaza campuri subspatiale si warp.

Este un lucru atat de rau, totusi? In scopurile science fiction, poate nu. Vedeti, nu vad cum ar constitui o lipsa de conservare a ritmului unghiular orice lucru fantastic, cum ar fi aprovizionarea cu energie infinita, ceea ce ar face viitorul science-fiction un "loc usor de trait". Toate si toate, ar trebui sa traim cu ideea ca impulsul unghiular nu este conservat prin utilizarea campurilor subspatiale si warp. Daca gasesc timpul (da, bine), as putea sa incerc sa privesc mai departe consecintele.

 

    1. Concluzie

In aceasta discutie, am luat in considerare elementele de baza ale campurilor subspatiale simple si campurile warp. Am discutat in detaliu cum se conserva energia si impulsul prin utilizarea acestor domenii. In cele din urma, constatam ca, prin comparatii simple cu situatiile normale din spatiu, se poate intelege cum se produce impulsul si conservarea energiei cu diversele utilizari ale acestor domenii.

Jason Hinson, <hinson@physicsguy.com>

Nota autorului: Cateva cuvinte finale

Ei bine, este acolo. Va rog sa-mi spuneti ce credeti despre idei si rationament (in legatura cu sursele canonice si cu fizica reala). Voi incerca sa perfectionez conceptele cat mai mult posibil si voi face o mica excursie in fizica stiintei fictive a lui Star Trek un post lunar regulat.

-Jay

Meta title Meta keywords Meta description Meta noindex Original Template* Is active Autosave ( 60 seconds ) SAVE

Translated by: Irina Vasilescu

Link to the original page: Click Here

We love giving back to the community

We believe in helping people and that matter to us more than anything else. Since the very beginning of our company, our team have been willing and wishing to help.