Subruang Fisika, v.2.0
Oleh Jason Hinson
HTML oleh Joshua Bell, dikonversi dari sebuah posting USENET dengan izin dari penulis.
Terakhir (serius) diubah: Sat 19 November 23:31:11 1994
Ini adalah versi 2.0 dari posting ini. Ini telah berubah dari versi 1.0 di bahwa saya telah menambahkan tiga bagian baru dan mengubah beberapa hal dalam beberapa bagian lain yang sesuai. Dua dari bagian baru berurusan dengan ruang bagian itu sendiri serta bagaimana seseorang dapat fictionally menghasilkan medan ruang bagian. Bagian tambah lainnya (Bagian 7) berkaitan dengan pertanyaan konservasi momentum sudut, yang diabaikan di tempat lain di pos. Kuharap kamu menikmatinya.
Jadi, apa semua ini kemudian?
Berikut ini adalah campuran dari konsep yang disebutkan dalam kanon dan sumber-canon setengah dikombinasikan dengan dosis yang sehat dari penalaran fisik dan sesendok besar spekulasi pribadi untuk membantu semua turun. Ini terlihat pada properti yang bidang ruang bagian dan bidang warp seharusnya memiliki, dan meneliti bagaimana sifat ini mungkin hidup selaras dengan hukum-hukum fisika tertentu (khusus, dengan konservasi energi dan momentum).
Diskusi ini terutama ditulis seolah-olah itu menangani audiens abad dua puluh empat, dan konsep saya telah dikembangkan untuk menjelaskan berbagai aspek ruang bagian fisika dinyatakan sebagai fakta. Pada kenyataannya, meskipun sifat utama dari ruang bagian dan warp bidang datang langsung dari sumber canon, banyak aspek lain dari bidang ini dikembangkan dari penalaran fisik dengan spattering selera pribadi saya sendiri.
Sebagai contoh, kita tahu bahwa untuk mempertahankan ruang bagian atau lapangan warp, perlu untuk terus memberi makan energi. Jadi, mana energi ini pergi? Apakah lapangan terus membangun energi, menyimpan semua energi yang dituangkan ke dalamnya. Bahkan jika ini terjadi, apa yang terjadi pada semua energi yang ketika lapangan dimatikan. Jawaban terbaik bagi saya tampaknya untuk menggambarkan lapangan sebagai "tidak stabil" dalam hal itu tidak bertahan jika Anda berhenti makan itu energi. Sebaliknya, kita bisa mengatakan bahwa itu terus "berdarah" energi ini kembali ke ruang normal dalam bentuk panas dalam kumparan medan, radiasi elektromagnetik, dan / atau (mungkin) radiasi ruang bagian yang dapat pasangan energi kembali ke ruang normal (seperti gelombang kejut di Star Trek VI).
Tolong beritahu saya jika Anda menemukan masalah dengan penjelasan saya berikan (baik masalah yang berkaitan dengan fisika atau masalah dengan bertentangan sumber canon). Aku mencoba untuk diingat semua berbagai aspek yang diberikan oleh sumber canon, tapi aku bisa diinjak-injak selama beberapa. Misalnya, salah satu bagian dari Manual Teknis (halaman 49) menyebutkan bidang simetris sebagai non-pendorong (yang menunjukkan bahwa medan pendorong dapat dibuat dengan menghasilkan medan asimetris). Namun, di bagian lain (halaman 54) itu menunjukkan bahwa kunci untuk "non-Newtonian" propulsi (yang tampaknya saya untuk menjadi bidang warp pendorong) "berbaring di konsep bersarang banyak lapisan energi lapangan warp." Oleh karena itu saya mencoba untuk menggabungkan kedua ide menjadi penjelasan saya propulsi warp.
Oh, satu hal lain sebelum kami sampai ke diskusi. Saya telah diasumsikan dalam menulis ini bahwa pembaca telah membaca saya bulanan "Relativitas dan Travel FTL" posting. Dalam diskusi di bawah ini, saya menganggap konsep yang dibahas dalam posting Relativitas (khusus, ide subruang menyediakan frame khusus acuan untuk tujuan lebih cepat daripada perjalanan cahaya sehingga bidang warp "plug ke" frame of reference). The Relativitas posting harus dipasang kira-kira pada waktu yang sama seperti diskusi ini, jadi jika Anda belum membacanya, Anda mungkin ingin memberikan pandangan.
Jadi, saya harap Anda menikmati ini diskusi yang cukup panjang dari ruang bagian dan warp bidang. Bahkan jika Anda tidak setuju dengan cara beberapa konsep yang dijelaskan, setidaknya memahami bahwa banyak pikiran telah pergi ke mereka untuk membuat kemampuan subspace dan warp bidang cocok dengan konsep momentum dan konservasi energi.
Oke, mempersiapkan untuk mengambil pesiar kecil. Seperti biasa, pikiran dan kritik dipersilakan.
Sebuah Diskusi Subspace dan Warp Fields
Terutama karena mereka Terapkan untuk Momentum dan Konservasi Energi
1. Perkenalan
Dalam pembahasan ini kita akan membahas beberapa dasar-dasar dari kedua bidang ruang bagian sederhana serta bidang warp. Secara khusus, kami ingin melihat bagaimana momentum dan konservasi energi ikut bermain dengan menggunakan bidang ini.
Sebelum membahas bidang ruang bagian, pertama kita ingin berbicara secara umum tentang ruang bagian dan kerangka referensinya. Kami kemudian akan melihat bagaimana definisi kerangka acuan dari ruang bagian memungkinkan untuk penciptaan bidang subruang (kedua bidang ruang bagian sederhana dan bidang warp).
Setelah menyebutkan beberapa aspek umum yang kedua jenis bidang miliki, kita akan melihat secara individual di setiap jenis lapangan. Dalam setiap kasus, pertama kita akan membahas beberapa karakteristik utama dari bidang tertentu yang menarik. Kami kemudian akan membahas bagaimana momentum dan konservasi energi ikut bermain dengan jenis tertentu dari lapangan. Akhirnya, kita akan melihat contoh untuk memeriksa lebih lanjut konservasi momentum dan energi dengan setiap jenis lapangan.
Selain itu, ada juga catatan teknis beberapa di akhir beberapa bagian (khusus untuk setiap bagian) yang akan disebut di berbagai kali. Ini akan pergi ke detail teknis lebih lanjut mengenai topik tertentu.
(Catatan untuk pembaca abad ke-20: Bagian akhir . Sebelum penawaran kesimpulan dengan pertanyaan konservasi momentum sudut Sepanjang bagian lain dari diskusi, "momentum" digunakan untuk merujuk pada momentum linear hanya bagian ini akan membahas untuk. pembaca abad ke-20 mengapa momentum sudut telah ditinggalkan di tempat lain.)
2. Subspace dan Frame-nya Acuan
Subruang adalah kontinum yang ada dalam hubungannya dengan sendiri ruang-waktu kita. Setiap titik di alam semesta kita memiliki titik yang sesuai pada ruang bagian. Juga, di setiap titik di alam semesta kita, ruang bagian memiliki frame tertentu acuan. Satu bisa membayangkan ruang bagian menjadi samar-samar mirip dengan medan seperti awan besar yang meliputi alam semesta yang diketahui. Partikel dalam satu bidang cloud tersebut akan bergerak di beberapa kecepatan tertentu, sedangkan partikel di daerah lain dapat bergerak dengan kecepatan tertentu yang lain. Demikian pula, di setiap titik dalam ruang kita, ruang bagian memiliki tertentu "kecepatan" atau kerangka acuan.
Fakta ini sangat penting, karena fitur ini subruang adalah apa yang memungkinkan kita untuk melakukan perjalanan lebih cepat dari cahaya tanpa harus khawatir tentang hal-hal seperti perjalanan kembali dalam waktu untuk memenuhi diri kita sendiri setiap kali kita melompat ke warp. Alasan ini sangat tidak akan dibahas dalam diskusi ini, tetapi ada teks tersedia yang menjelaskan mengapa hal ini.
Jadi, apa adalah kerangka acuan dari ruang bagian pada titik tertentu di alam semesta kita? Nah, kerangka acuan didefinisikan oleh distribusi lokal massa. Lebih khusus, itu didefinisikan oleh distribusi massa dan energi yang secara matematis didefinisikan oleh apa yang dikenal sebagai tensor stres-energi distribusi energi setempat. Namun, untuk tujuan kami di sini, kami akan menjelaskan bagaimana frame subruang dari referensi sekitar didefinisikan dengan menggunakan konsep kurang rumit dari distribusi massa.
Ada satu catatan lain yang perlu dilakukan sebelum kita masuk ke mendefinisikan kerangka ruang bagian referensi. Dalam fisika ruang bagian, ada tiga makna dengan massa kata. Klasik, ada dua "jenis" dari massa secara teoritis diyakini setara. Mereka massa gravitasi dan massa inersia. Dengan ruang bagian fisika, ada juga konsep massa subruang-setara. Ini adalah ruang bagian massa "melihat" yang mendefinisikan kerangka referensinya. Umumnya, massa ini setara dengan massa gravitasi dan inersia; Namun, hal itu bisa berbeda dalam keadaan tertentu. Demikian pula, ada juga konsep tensor stres-energi subruang-setara.
Sekarang kita akan menjelaskan bagaimana seseorang dapat menemukan kecepatan kerangka acuan dari ruang bagian sehubungan dengan bingkai mereka sendiri acuan.
Pertama, bayangkan membagi semua massa di alam semesta menjadi potongan cukup kecil massa "dm". Kami kemudian jumlah setiap potongan sehingga "i-th" chunk akan memiliki massa "dm_i". Kami juga mencatat bahwa untuk benda di alam semesta yang pada dasarnya bulat dan seragam, kita dapat mendefinisikan seluruh objek sebagai salah satu potongan kami massa (tersedia objek tersebut tidak kulit bola yang kita mungkin kebetulan dalam).
Jadi, kita akan berada dalam satu frame tertentu acuan (menyebutnya O). Kami ingin mencari kecepatan kerangka acuan dari ruang bagian (dalam bingkai kami referensi) di beberapa titik di alam semesta. Nah, dalam bingkai kami acuan, potongan-i massa (dm_i) memiliki kecepatan tertentu dalam arah x (Vx_i). Ini juga memiliki jarak tertentu dari titik tertarik (r_i). Untuk setiap potongan, kami kemudian menghitung kuantitas:
dm_i * Vx_i
-------------
(r_i) ^ 2
Setelah kami menghitung jumlah ini untuk setiap potongan massa, kita kemudian meringkas semua berbagai jumlah dan menyebut jumlah ini "S":
+ ---
\ Dm_i * Vx_i
S = / ------------.
+ --- (R_i) ^ 2
i
Sekarang, kami ingin mempertimbangkan kerangka lain acuan yang bergerak terhadap kita sendiri. Kita bisa mencari tahu apa yang akan diukur kecepatan dan jarak untuk setiap potongan massa dalam bingkai itu, dan kita dapat menghitung jumlah, S, dalam bingkai itu juga. Jika kita terus melakukan hal ini untuk berbagai kerangka acuan, maka kita akhirnya akan menemukan kerangka acuan di mana nilai absolut dari S diminimalkan. X kecepatan yang kerangka acuan maka akan menjadi x kecepatan dari bingkai ruang bagian dari referensi yang diukur dalam bingkai kami. Kami kemudian bisa melakukan perhitungan yang sama untuk mencari y dan z komponen kecepatan frame subruang acuan.
Catatan untuk pembaca abad ke-20: Untuk saat ini, ini hanya cara awal untuk menentukan kerangka acuan dari ruang bagian. Mungkin ada masalah yang tak terduga dalam definisi ini, dan aku harus mengambil beberapa waktu untuk mempertimbangkan berbagai aspek definisi ini untuk melihat apakah itu benar-benar apa yang ingin kita gunakan.
Jadi, apa semua itu? Nah, pertimbangkan sedikit hal yang sangat dekat dengan tempat tujuan dalam kerangka acuan Anda mempertimbangkan (yaitu r_i untuk itu sedikit materi cukup kecil dalam kerangka acuan). Itu berarti bahwa sedikit pun memberikan kontribusi yang cukup besar untuk jumlah, S, KECUALI kecepatan yang sedikit materi sangat kecil dalam kerangka acuan Anda mempertimbangkan. Jadi, kecepatan frame subruang acuan kemungkinan akan mendekati kecepatan yang sedikit terdekat materi. (Catatan: ini adalah mengapa kita mengatakan bahwa kerangka ruang bagian tergantung pada distribusi lokal massa Untuk potongan materi yang sangat jauh dari Anda, kontribusi mereka untuk S umumnya diabaikan..)
Namun, juga mencatat bahwa jika ada banyak potongan materi pada beberapa jarak rata-rata dari Anda yang semua perjalanan pada kecepatan yang sama (seperti semua potongan materi di bintang terdekat, misalnya) maka semua massa yang menyediakan berkontribusi besar untuk jumlah. Ini berarti bahwa kerangka ruang bagian dari referensi akan menjadi dekat dengan kerangka acuan dari mereka potongan (sehingga Vx dalam kerangka acuan kecil untuk membatalkan kontribusi besar yang diciptakan oleh massa yang besar).
Jelas, kita bisa membahas penentuan kerangka acuan dari ruang bagian untuk beberapa waktu; Namun, untuk tujuan kita, itu hanya penting untuk diingat beberapa hal tentang penentuan ini: Dalam gagasan sederhana, frame subruang dari referensi ditentukan oleh distribusi terdekat massa. Namun, dalam kenyataannya, itu adalah distribusi dalam struktur yang lebih kompleks yang dikenal sebagai tensor stres-energi yang menentukan kerangka ruang bagian referensi.
3. Membuat Subspace Fields
Penciptaan lapangan subruang sederhana serta bidang warp berkaitan erat dengan cara di mana frame subruang dari referensi didefinisikan (seperti dijelaskan di atas). Di sini kita akan melihat pertama pada penciptaan lapangan ruang bagian sederhana dan kedua pada saat penciptaan lapangan warp untuk menunjukkan bagaimana bidang ini diproduksi.
3.1 Membuat Subspace Lapangan Sederhana
Dalam generator medan subruang, umumnya aliran plasma digunakan untuk membuat tensor energi stres tertentu dalam generator. Dalam area ruang di mana ini tensor stres-energi terkuat, kerangka acuan ruang bagian yang didefinisikan oleh tensor dibuat menjadi radikal berbeda dari kerangka ruang bagian dari referensi hanya di luar daerah ini. Dengan demikian, ketika diproduksi dengan benar, tensor energi stres menciptakan perubahan besar dalam kerangka acuan dari ruang bagian di daerah yang kecil ruang.
Orang mungkin berpikir bahwa ini bisa memiliki efek "merobek" ruang bagian di daerah itu jika bukan karena fakta bahwa ruang bagian memiliki mekanisme alami untuk mencegah ini. Ini menciptakan apa yang kita sebut bidang ruang bagian yang mengelilingi ofensif tensor stres-energi. Bidang ini mengurangi efek yang tensor memiliki pada definisi kerangka ruang bagian dari referensi. Pada dasarnya, ini mengurangi efek dari tensor stres-energi subruang-setara. Namun, pada titik ini tensor energi stres subruang-setara masih berhubungan langsung dengan real-ruang tensor stres-energi. Jadi, lapangan juga menurunkan efek dari tensor stres-energi seperti yang dilihat dalam ruang normal (di luar lapangan subruang) juga.
Dengan benar memproduksi tensor stres-energi, seseorang dapat menciptakan lapangan ruang bagian yang memanjang ke luar daerah lokal dari tensor (cukup besar, pada kenyataannya, untuk mengelilingi kapal). Jika kita mengganti konsep tensor stres-energi sejenak dengan konsep sederhana dari massa, kita melihat bahwa ini memiliki efek menurunkan massa jelas dari apa pun dalam bidang ruang bagian. Pada intinya, bidang subruang "menenggelamkan" sebagian kecil dari massa ke dalam ruang bagian sehingga tidak harus dianggap sebagai massa real-ruang ketika mendefinisikan kerangka ruang bagian referensi. Rincian tentang bagaimana momentum dan energi tetap dilestarikan dengan pengurangan massa jelas ini akan dibahas pada bagian selanjutnya.
Jadi, kita melihat bahwa dengan benar memanipulasi efek ruang normal yang menentukan kerangka lokal acuan dari ruang bagian, kita dapat menciptakan lapangan ruang bagian sederhana.
3.2 Membuat Lapangan Warp
Penciptaan lapangan warp tidak semua yang berbeda dalam prinsip dari penciptaan lapangan subruang sederhana. Perbedaan utama adalah dalam energi dan konfigurasi aliran plasma dan sifat eksotis tensor stres-energi yang dibutuhkan.
Untuk tujuan ilustrasi, kita akan berkonsentrasi di sini menghasilkan medan warp yang digunakan untuk propulsi. bidang warp lainnya diproduksi dengan cara yang sama dengan memproduksi tensor energi stres yang berbeda. Di sini kita membahas komponen paling dasar dari produksi lapangan warp; Namun, pada bagian 6 kita akan menyebutkan beberapa aspek lagi yang bisa ikut bermain ketika memproduksi bidang warp.
Secara umum, untuk menciptakan lapangan warp, plasma disuntikkan ke bara bidang warp yang terbuat dari bahan yang tepat. Materi dalam kumparan medan warp penting karena sebagai plasma disuntikkan, kombinasi konfigurasi aliran plasma dan kumparan melalui plasma melewati adalah yang menciptakan eksotis tensor stres-energi yang dibutuhkan untuk menghasilkan medan warp.
The energi dari bahan field coil dengan aliran plasma dikonfigurasi dengan benar menciptakan tensor stres-energi yang menghasilkan perubahan yang jauh lebih keras dalam kerangka acuan dari ruang bagian atas daerah yang jauh lebih kecil daripada yang dibutuhkan untuk menghasilkan medan ruang bagian sederhana. Untuk menetralkan perubahan kekerasan ini, ruang bagian menghasilkan apa yang kita sebut bidang warp, menggeser frekuensi energi plasma jauh ke dalam domain ruang bagian. Pergeseran ini memiliki efek sepenuhnya menghilangkan makna dari tensor energi stres dari penentuan kerangka ruang bagian dari referensi.
Seperti bidang subruang, itu kemudian memungkinkan untuk menghasilkan medan warp yang membentang jauh melampaui area lokal dipengaruhi oleh tensor stres-energi eksotis. Ketika bidang seperti mengelilingi seluruh kapal, segala sesuatu dalam kapal yang dapat dihapus dari penentuan kerangka ruang bagian dari referensi. Tombol ini menampilkan dua poin yang akan dibahas:
Pertama kita mempertimbangkan kerangka acuan dari kapal. Karena bidang warp, ruang bagian dan luar pengamat tidak lagi mempertimbangkan kerangka acuan dari kapal ketika menentukan frame subruang. Sebaliknya, mereka menganggap semua "bit materi" dan menentukan kerangka acuan dari mereka. Apakah kapal maka tidak memiliki kerangka acuan dari sudut pandang ruang bagian dan pengamat luar? Tidak persis. Kerangka acuan kapal malah menjadi kerangka acuan dari ruang bagian seperti yang didefinisikan tanpa kontribusi kapal. Kemudian, jelas subruang tidak harus mempertimbangkan kapal ketika menentukan frame subruang, karena frame kapal acuan sempurna sesuai dengan kerangka ruang bagian dari referensi seperti yang ditentukan dari semua faktor-faktor lain di alam semesta. Dengan kata lain, bingkai kapal dari referensi dibuat untuk sedemikian rupa sehingga tidak memberikan kontribusi jumlah, S, dibahas sebelumnya. Satu-satunya cara ini mungkin adalah jika frame kapal acuan tampaknya persis kerangka acuan dari ruang bagian didefinisikan sebagai jika kapal tidak ada di sana.
Oleh karena itu, bidang warp pasangan kerangka acuan dari segala sesuatu di dalam lapangan warp ke kerangka acuan dari ruang bagian. Hal ini menjadi benar terlepas dari apa kerangka acuan kapal akan tanpa bidang warp ada (yaitu benar terlepas dari kecepatan yang sebenarnya dari kapal sehubungan dengan ruang bagian). Jadi, sementara bidang warp aktif, frame kapal acuan tetap kerangka acuan subspace dan tidak tergantung pada kecepatan kapal. Ini adalah apa yang menempatkan kapal luar ranah relativitas dan memungkinkan untuk melakukan perjalanan lebih cepat dari cahaya tanpa pelanggaran berat kausalitas.
Kedua, kami mencatat bahwa ini terdengar seperti bidang warp benar-benar menghapus massa kapal dilihat dari luar bidang warp; Namun, hal ini tidak terjadi. Teori mengatakan bahwa untuk benar-benar menghilangkan efek dari massa kapal dari alam semesta, salah satu harus mengeluarkan jumlah energi tak terbatas. Apa bidang warp dilakukan adalah untuk de-pasangan hubungan antara massa setara / stres-energi subspace- dan massa ruang / stres-energi normal. Massa subruang-setara menjadi nol, sementara massa ruang normal berkurang (di mata pengamat luar) seperti itu dalam kasus bidang ruang bagian sederhana.
Jadi, ini adalah bagaimana bidang ruang bagian dan bidang warp sederhana dibentuk dengan memanipulasi materi ruang normal untuk menghasilkan efek yang diinginkan pada kerangka acuan dari ruang bagian. Selanjutnya kita akan membahas aspek-aspek tertentu dari bidang ini.
4. Aspek Umum Subspace Fields
Semua bentuk bidang subruang (baik itu bidang ruang bagian sederhana atau bidang warp) memiliki aspek-aspek umum tertentu. Misalnya, semua bidang ruang bagian memiliki efek dalam ruang dan ruang bagian dan membentuk interaksi antara keduanya. Dengan demikian kita berbicara tentang hal-hal seperti bentuk lapangan seperti yang ada dalam domain ruang normal atau domain ruang bagian. Kedua bentuk dapat berbeda, dan pemetaan tertentu akan ada yang memetakan satu bentuk ke yang lain. Bentuk bidang di ruang bagian akan disebutkan kemudian, tetapi untuk aspek-aspek lain dari bidang subruang, kita umumnya akan membahas hanya efek yang mereka miliki di ruang normal.
Semua bentuk bidang ruang bagian memiliki tiga lapisan dasar - lapisan interior, lapisan luar, dan lapisan interaksi.
Lapisan interior umumnya dikelilingi oleh lapisan interaksi. Meskipun lapisan interior biasanya ruang normal, ada beberapa kasus di mana lapangan perubahan karakteristik dari ruang dalam lapisan interior (seperti bidang subruang digunakan dengan hari ini lebih cepat dari core komputer ringan yang akan dibahas kemudian). Lebih sering, lapisan interior pada dasarnya adalah "gelembung" dari ruang normal dikelilingi oleh lapisan interaksi lapangan.
Lapisan luar adalah bagian dari bidang yang melampaui lapisan interaksi. Lapisan ini umumnya diisi dengan ruang normal dengan aspek-aspek tertentu dari lapisan interaksi tumpah dan bercampur dengan ruang normal.
Pada lapisan interaksi, ruang dan ruang bagian menggabungkan. Interaksi ruang dan ruang bagian dalam lapisan ini adalah apa yang memberi ruang bagian ladang kemampuan unik mereka. Misalnya, pengamat di luar bidang subruang melihat berbagai efek (seperti pengurangan massa) saat melihat benda dalam bidang ruang bagian. Pengamat luar melihat efek ini karena mereka melihat objek melalui pengaruh interaksi lapisan. Juga, efek dari interaksi lapisan adalah apa yang menyebabkan ruang bagian untuk mengabaikan (sampai batas tertentu) massa (atau lebih tepat, tensor stres-energi) yang berada di dalam lapangan subruang, seperti yang disebutkan sebelumnya. Subruang melakukan ini karena terlalu adalah "melihat" benda-benda melalui efek dari interaksi lapisan.
Dengan dasar-dasar umum dalam pikiran, kita sekarang dapat mendiskusikan aspek-aspek tertentu dari bidang ruang bagian sederhana dan bidang warp independen.
5. Bidang Subspace Sederhana
Bidang subruang yang simetris dalam domain ruang bagian menyebabkan ruang bagian ke (pada dasarnya) bertindak sebagai reservoir energi. Seperti lapangan disebut sebagai bidang subruang sederhana (atau hanya "bidang ruang bagian"). Untuk pengamat luar, apa pun dalam bidang tersebut akan muncul untuk "longgar" sebagian energi massa untuk subruang sementara lapangan aktif (seperti yang dibahas sebelumnya. (Ekuivalen, orang bisa mengatakan bahwa topeng bidang keluar bagian dari massa benda di dalam bidang seperti yang dilihat dari ruang normal.) jumlah energi massa interior "ditempatkan" dalam ruang bagian tergantung pada kekuatan medan subruang. Untuk semua tujuan praktis, sementara lapangan aktif, energi massal ini menghilang dari ruang normal (lihat Catatan Teknis 1 untuk bagian ini). Namun, perlu dicatat bahwa ketika kita membandingkan energi-ruang normal dan momentum dari sistem tertutup sebelum bidang subruang diaktifkan dengan yang dari sistem setelah lapangan dinonaktifkan, energi dan konservasi momentum harus berlaku. sekarang kita akan melihat momentum dan konservasi energi pertimbangan sehubungan dengan bidang ruang bagian sederhana.
5.1 Momentum dan Konservasi Energi dengan Fields Subspace Sederhana
Di sini kita akan melihat secara terpisah di konservasi momentum dan konservasi energi yang berlaku untuk ruang bagian bidang. Pada akhir bagian ini, contoh akan dipertimbangkan untuk menggambarkan pertimbangan konservasi tersebut.
Konservasi 5.1.1 Momentum
Pertimbangkan sebuah kapal dari M massa yang mengelilingi dirinya dalam bidang ruang bagian sederhana. Untuk luar, ruang normal, massa kapal menjadi m <M sekali lapangan aktif. Massa ini baru, lebih rendah disebut massa diam jelas kapal (atau hanya yang "massa jelas"). Jika ruang manifestasi normal bidang subruang dapat berbentuk sehingga bahan bakar kapal disimpan di luar lapangan, rasio massa bahan bakar untuk kapal massa akan sangat meningkat. Sesuai dengan konservasi momentum, bahan bakar diusir dengan momentum tertentu akan menyebabkan kapal untuk memiliki momentum yang setara dalam (momentum sehingga melestarikan) arah yang berlawanan. Namun, dengan bidang subruang diaktifkan, kecepatan momentum ini memberikan ke kapal akan dihitung menggunakan jelas (lebih rendah) massa sisa kapal. Dengan demikian, dengan menggunakan medan ruang bagian satu dapat mencapai sangat meningkat tingkat akselerasi serta biaya energi sangat diturunkan untuk mencapai kecepatan tertentu.
Selama lapangan aktif, pertimbangan kinematik kapal akan dihitung dengan massa jelas kapal. Namun, ketika bidang subruang dinonaktifkan, massa bertopeng dari pengembalian kapal. Hasil massa kembali ini berlaku untuk konservasi momentum akan dipertimbangkan dalam contoh yang diberikan setelah pertimbangan konservasi energi telah dibahas.
Konservasi 5.1.2 Energi
Setelah bidang subruang diaktifkan, konservasi energi dapat direalisasikan hanya jika salah satu termasuk energi massa yang "tenggelam" dalam ruang bagian. Ini akan diperlihatkan dalam contoh-contoh yang diberikan di akhir bagian ini.
Namun demikian, pertimbangan energi lain daripada yang kinematik. Beberapa energi yang bersifat internal ke kapal harus pergi ke dalam memproduksi bidang ruang bagian. Saat ini, generator bidang subruang menghasilkan medan yang tidak stabil yang terus-menerus "berdarah" energi mereka kembali ke ruang normal. (Energi ini umumnya memanifestasikan dirinya sebagai kombinasi dari panas dalam generator subruang, radiasi elektromagnetik, dan / atau radiasi ruang bagian yang dapat pasangan energi ke ruang normal. Juga, energi ini berdarah off simetris sehingga momentum yang kekal.) Karena ini berdarah off, generator lapangan subruang harus terus memasok energi ke ladang subruang. Jumlah yang sama energi yang dipasok ke lapangan akhirnya berdarah kembali ke angkasa biasa, sehingga menghemat energi.
Pertimbangan energi final melibatkan energi kapal intern yang tetap intern (memproduksi dukungan hidup, dll). Karena kapal berada dalam interior bidang subruang, tampaknya itu sendiri berada dalam normal ruang "gelembung." Ini berarti, misalnya, bahwa untuk awak kapal, materi dan antimateri di papan tidak kehilangan massa apapun. Benda di atas kapal hanya tampaknya kehilangan massa ke ruang bagian ketika pengamat memandang kapal melalui masking dari lapisan interaksi ruang bagian lapangan. Di dalam kapal, energi yang tersedia tidak berubah, dan konservasi energi berlangsung seperti yang selalu terjadi.
Kami bisa, bagaimanapun, menunjukkan bahwa bahkan jika dilihat dari ruang normal di luar bidang subspace, energi yang dilepaskan oleh interaksi materi dan anti-materi di atas kapal adalah sama seperti jika materi dan anti-materi tidak "hilang "massa untuk ruang bagian. Memang benar bahwa setelah lapangan diaktifkan, materi dan anti-materi di kapal akan tampak "longgar" sebagian energi massa untuk ruang bagian dalam sudut pandang pengamat luar. Untuk pengamat luar untuk menyadari energi yang telah dilestarikan, ia harus ingat bahwa energi massa ini tidak benar-benar hilang dari eksistensi, tetapi hanya telah tenggelam ke ruang bagian. Namun, karena materi dan berinteraksi anti-materi, massa mereka berubah menjadi bentuk energi lainnya. Karena energi ini tidak lagi dalam bentuk massa, ruang bagian lapangan masker tidak lagi bagian dari energi non-massa dari pengamat luar. Jadi, sebagai materi dan anti-materi berinteraksi, pengamat luar tidak hanya melihat massa berkurang dari materi dan anti-materi berubah menjadi bentuk energi lain, dia juga melihat energi massa yang telah disembunyikan oleh ruang bagian yang diubah menjadi normal, energi non-massa. Hasilnya adalah bahwa ia melihat banyak normal, non-massa energi yang diproduksi sebagai pengamat di dalam akan melihat, sehingga menghemat energi dari semua sudut pandang.
5.1.3 Beberapa Contoh
Untuk menganalisis konservasi energi dan momentum yang terlibat dengan bidang subruang, kita akan melihat dua contoh. Dalam setiap contoh kita akan mempertimbangkan sebuah kapal yang membungkus dirinya sendiri dalam bidang ruang bagian dan kemudian mengusir bahan bakar untuk melakukan perjalanan. Pada setiap langkah perjalanan kita akan menunjukkan bahwa energi dan momentum dilestarikan.
contoh 1
Dalam contoh ini, kapal massa M dimulai dalam satu frame tertentu referensi. Semua energi dan momentum akan dihitung dalam bingkai ini. Awalnya, energi kapal terdiri dari energi massa (M * c ^ 2) dan energi internal (E (int) - yang akan digunakan untuk berbagai keperluan). Selama perjalanan, bagian dari energi internal akan digunakan untuk tujuan on-kapal, dan sementara energi ini bisa berubah bentuk (menjadi panas dan akhirnya yang terpancar ke luar angkasa, misalnya) kita tahu bahwa energi ini selalu hadir dalam beberapa bentuk. Jadi ini bagian dari energi internal yang diawetkan. Sisa energi yang terlibat akan dipertimbangkan pada setiap langkah untuk menunjukkan bahwa itu juga dilestarikan bersama dengan momentum.
Langkah 1
Kapal ini menggunakan bagian dari energi internal untuk menciptakan lapangan ruang bagian. Seperti dijelaskan di atas, energi ini berdarah kembali ke angkasa, sehingga energi ini dilestarikan. Sebagai lapangan diaktifkan, bagian dari massa kapal bertopeng dari pengamat luar, dan massa jelas kapal menjadi m. Untuk mewujudkan konservasi energi, kita harus ingat bahwa energi massa ini masih "hadir", tapi terendam di ruang bagian. energi terendam ini adalah perbedaan antara energi massa kapal awalnya dan energi massanya sekarang - (M - m) * c ^ 2. Hal ini membuat jelas bahwa energi adalah kekal (karena energi terendam kapal ditambah energi saat ini adalah sama dengan energi massa awal).
Langkah 2
Kapal ini menggunakan bagian dari energi internal untuk menghasilkan foton energi tinggi (sebagai bahan bakar) dengan momentum tertentu dalam arah tertentu. Sesuai dengan konservasi momentum, kapal harus memperoleh momentum setara dalam arah yang berlawanan. Sesuai dengan konservasi energi, energi internal yang digunakan harus sama dengan energi yang diberikan kepada foton ditambah perubahan energi dari kapal (yang kini memiliki lebih banyak energi karena bergerak dalam bingkai asli acuan). (Lihat Catatan Teknis 2 untuk bagian ini.) Perubahan energi dari kapal dihitung dengan massa jelas kapal (m), dan energi terendam dalam ruang bagian masih sama dengan (M - m) * c ^ 2.
Jadi, bagian dari energi internal masuk ke energi foton dan meningkatkan energi kapal, sedangkan energi terendam di ruang bagian masih sama. Sementara itu, momentum foton tersebut dibatalkan oleh momentum kapal. Dengan demikian, energi dan momentum dilestarikan.
Langkah 3
Sebagai kapal perjalanan, mungkin mengalami "tabrakan" dengan objek lain. Selama tabrakan ini tidak runtuh bidang subruang, massa diam jelas kapal masih akan m sejauh tabrakan yang bersangkutan.
Ini tidak melanggar energi atau momentum, karena untuk semua maksud dan tujuan, massa yang hilang dari kapal telah "meninggalkan" duduk masih dalam kerangka asli dari referensi dengan menjaganya agar tetap tenggelam dalam ruang bagian. Sehingga kapal harus berinteraksi dengan objek lainnya seperti massanya m.
Langkah 4
Bagian dari energi internal digunakan untuk menghasilkan foton lain untuk bahan bakar yang membawa kapal kembali untuk beristirahat dalam kerangka asli dari referensi. Energi dan momentum yang dilestarikan di sini dengan cara yang sama mereka dilestarikan pada langkah 2.
Langkah 5
Bidang subruang terlepas, dan energi yang telah terendam ruang bagian dikembalikan ke energi massa kapal. Ini hanya kebalikan dari langkah pertama, dan energi jelas dilestarikan.
contoh 2
Contoh ini identik dengan contoh pertama sampai dengan Langkah 3. Kami akan mulai di sini dengan Langkah baru 4.
Langkah 4
Pada contoh sebelumnya, kapal "melambat" untuk kembali ke bingkai asli acuan dan kemudian mematikan lapangan subruang nya. Di sini kita memeriksa apa yang terjadi jika bidang subruang dimatikan (sengaja atau tidak sengaja) sementara kapal masih bergerak dalam kerangka asli dari referensi.
Sebagai lapangan dinonaktifkan, energi massa yang terendam dalam ruang bagian akan ditambahkan kembali ke kapal. energi massal ini dapat dimodelkan sebagai massa yang sebenarnya yang duduk beristirahat di bingkai asli acuan. Dalam model ini, sebagai lapangan meninggal, seolah-olah kapal berjalan ke bagian materi dengan massa (M - m). Hal ini tidak berbahaya karena mungkin tampak. Sebuah kapal yang benar-benar berjalan ke dalam bongkahan materi dengan massa yang signifikan akan hancur karena gaya yang diterapkan ke depan kapal harus ditransfer ke belakang kapal sebelum kembali akan berhenti bergerak. Ini menghasilkan efek menghancurkan. Dalam kasus kami, massa yang "tambah" seluruh benda dalam bidang subruang pada saat yang sama seperti lapangan dinonaktifkan. Semua partikel seluruh interior bidang subruang yang melambat pada saat yang sama dan pada tingkat yang sama.
Hal ini tidak jelas apa sebenarnya yang terjadi dalam kasus ini untuk memungkinkan konservasi momentum dan energi. Kita dapat menyimpulkan apa yang akan terjadi dengan mempertimbangkan model dari situasi di mana sebuah kapal berjalan ke massa (M - m). Dalam hal ini, sebuah kapal dari massa m dan momentum p inelastic bertabrakan dengan sebuah benda massa (M - m) yang sedang beristirahat. Setelah tabrakan, rumpun gabungan kapal ditambah benda memiliki massa M dan momentum p (untuk menghemat momentum). Tapi, energi dari massa m dengan momentum p ditambah energi massa (M - m) umumnya tidak sama dengan energi dari M massa dengan momentum p. Dalam rangka untuk menghemat energi dalam hal ini, sistem final harus memiliki energi internal selain energi massa dan energi kinetik. (Lihat Catatan Teknis 3 untuk bagian ini.) Dalam model kami, tabrakan umumnya akan menyebabkan pemanasan untuk menghasilkan energi internal ini. Dalam situasi yang sebenarnya, sistem setelah bidang subruang telah meninggal akan mencakup radiasi elektromagnetik, dan / atau radiasi ruang bagian, dan / atau panas di dalam kapal untuk membuat energi ekstra yang dibutuhkan untuk konservasi energi.
Singkatnya, kami telah menunjukkan energi dan konservasi momentum dalam contoh ini dengan perbandingan berikut. Menyalakan bidang subruang adalah dibandingkan dengan situasi di mana kapal menghilangkan bagian dari massa, meninggalkannya saat istirahat dalam bingkai aslinya acuan. Kapal kemudian berlanjut di sepanjang perjalanan, seperti halnya jika itu massa yang lebih rendah. Mematikan bidang subruang kemudian dapat dibandingkan dengan menambahkan kembali pada massa sebelumnya dihapus yang masih beristirahat di kerangka acuan yang asli. Dengan perbandingan ini, orang dapat melihat bagaimana energi dan momentum yang dilestarikan dalam penggunaan bidang ruang bagian sederhana.
5.2 Catatan Teknis untuk Bagian ini (Simple Subspace Fields)
Catatan Teknis 1
Kami mengatakan bahwa ketika medan subruang diaktifkan, bagian dari energi massa benda dalam bidang menghilang dari ruang normal untuk semua tujuan praktis (seperti yang terlihat oleh pengamat luar). Kami harus dicatat, bagaimanapun, bahwa aspek-aspek lain dari masalah ini (biaya, jumlah baryon, jumlah lepton, dll) tidak terpengaruh.
Sebagai contoh, sebuah elektron duduk dalam bidang subruang masih akan tampak bagi pengamat luar untuk memiliki muatan -1, sejumlah lepton dari 1, dll Namun, itu akan tampak seolah-olah massa diam normal elektron telah berkurang.
Jadi, ketika sebuah kapal dalam bidang ruang bagian tampaknya kehilangan bagian dari massa seperti yang terlihat oleh pengamat luar, tidak seperti jika kapal telah kehilangan sebagian dari partikel nya. Sebaliknya, seolah-olah semua partikel individual menjadi partikel massa diam yang lebih rendah.
Catatan Teknis 2
Di sini kita memeriksa jumlah energi yang diperlukan untuk mendorong sebuah kapal dengan massa berkurang dari m untuk kecepatan v dengan mengusir foton. Kami akan menggunakan persamaan relativistik reguler untuk momentum dan energi dengan notasi berikut:
c = kecepatan cahaya
v = kecepatan kapal
beta = v / c
1
gamma = ---------------
____________
\ / 1 - beta ^ 2
Sekarang, di beberapa titik kapal (yang massanya berkurang adalah m) menggunakan bagian dari energi internal untuk mengusir foton dalam arah tertentu. Jika foton yang dibuat dengan benar, setelah itu kapal akan bergerak dengan kecepatan v diinginkan Its momentum dan energi sehingga akan diberikan sebagai berikut.:
p (kapal) = gamma * m * v (momentum relativistik kapal)
E (kapal) = gamma * m * c ^ 2 (energi relativistik kapal)
Sekarang, untuk menghemat momentum, momentum foton harus sama dan berlawanan dengan kapal. Energi foton yang kemudian dapat dihitung dari momentum. Dengan demikian kita dapat menulis sebagai berikut:
p (foton) = p (kapal) = gamma * m * v
E (foton) = p (foton) * c = gamma * m * v * c
Sekarang mungkin bagi kita untuk menghitung berapa banyak energi internal kapal harus digunakan untuk mengusir foton ini. Sebelum foton diusir, energi dari sistem termasuk energi massa kapal (m * c ^ 2), energi internal kapal yang akan digunakan untuk mengusir foton (E (BBM)), dan beberapa lainnya energi internal yang tidak akan berubah. Setelah foton dikeluarkan, energi dari sistem termasuk energi yang lebih besar dari kapal (gamma * m * c ^ 2), energi foton (gamma * m * v * c), dan bagian dari energi internal yang tidak berubah. Energi yang digunakan untuk mengusir foton harus menebus perbedaan energi antara dua situasi ini. Dengan demikian kita dapat menulis sebagai berikut:
E (BBM) = (gamma * m * c ^ 2 + gamma * m * v * c) - (m * c ^ 2)
= [gamma * (1 + beta) - 1] * m * c ^ 2.
Hal yang menarik untuk dicatat di sini adalah bahwa jika bidang subruang tidak digunakan untuk menurunkan massa jelas kapal, energi ini akan dihitung dengan rumus yang sama, kecuali m akan digantikan oleh M. Ini berarti bahwa bidang subruang memungkinkan penghematan energi yang diberikan oleh
E (disimpan) = [gamma * (1 + beta) - 1] * (M - m) * c ^ 2.
Selama energi yang dibutuhkan untuk memproduksi dan mempertahankan lapangan kurang dari energi ini, maka ada penghematan keseluruhan energi untuk contoh khusus ini.
Hal ini juga harus dicatat bahwa untuk kecepatan cukup tinggi, E (BBM) masih bisa impractically tinggi kecuali massa jelas (m) secara signifikan kecil. Ternyata, massa masking oleh ladang ruang bagian dapat memberikan yang diperlukan menurunkan massa untuk membuat perubahan besar dalam kecepatan kapal kemampuan praktis.
Catatan Teknis 3
Di sini kita memeriksa momentum dan energi pertimbangan dari tabrakan antara massa m dengan momentum p dan massa (M - m) saat istirahat. Pertimbangkan diagram berikut situasi sebelum dan setelah tumbukan:
Sebelum:
m OM - m
O ----------> p OOP = 0
O
(Total energi internal dari sistem ini = E (int-sebelumnya).)
Setelah:
OM
OOO ----------> p
O
energi internal = E (int-setelah).
Momentum M massa yang lebih besar (setelah tumbukan) akan sama dengan momentum m massa (sebelum tabrakan) untuk menghemat momentum. Kami tertarik pada perbedaan Energi antara dua situasi. Kami akan menghitung energi ini dengan notasi sebagai berikut:
gamma = faktor gamma relativistik untuk massa m
GAMMA = faktor gamma relativistik untuk massa M
Kami kemudian dapat menulis perbedaan energi sebagai berikut:
E (Setelah) - E (Sebelum) =
[E (int-setelah) + GAMMA * M * c ^ 2] - [E (int-sebelumnya) + gamma * m * c ^ 2 +
(Mm) * c ^ 2 ]
Konservasi energi membutuhkan perbedaan ini menjadi nol. Dengan ini, kami akan mengisolasi energi internal dari sistem di salah satu sisi persamaan. Ini akan menjadi perbedaan dalam tingkat energi sebelum dan sesudah tumbukan (Delta (E-int)). Dengan demikian kita menulis berikut:
Delta (E-int) = E (int-setelah) - E (int-sebelumnya)
= gamma * m * c ^ 2 + (Mm) * c ^ 2 - GAMMA * M * c ^ 2
= [(Mm) - (gAMMA * M - gamma * m)] * c ^ 2
Sekarang, kita dapat menulis ulang gamma dengan mengingat bahwa untuk setiap sistem m massa dan momentum p, energi dapat ditulis sebagai
___________________
E = gamma * m * c ^ 2 = \ / p ^ 2 * c ^ 2 + m ^ 2 * c ^ 4
Dengan demikian kita dapat menulis gamma untuk sistem seperti berikut:
___________________
Gamma = \ / p ^ 2 / (m ^ 2 * c ^ 2) + 1
Sejak momentum baik m dan M adalah sama dalam contoh kita, kita dapat menulis ulang perubahan energi internal sebagai berikut:
_______________ _______________
Delta (E-int) = [(Mm) - (\ / p ^ 2 / c ^ 2 + M ^ 2 - \ / p ^ 2 / c ^ 2 + m ^ 2)] * c ^ 2
Sekarang, karena M> m, dan kedua momentum (p) di atas adalah sama, kita bisa menggambar diagram berikut mewakili hubungan antara M, m, dan p sebagai berikut:
+ - +
/ | | / |
/ | | / |
/ | | / | Mm
/ | | M / |
H + - | => H +
/ / | | | / /
/ H | | m | / H
/ / | | | / /
// | | | //
O --- p / c --- + - - o
_______________ _______________
Catatan: H = \ / p ^ 2 / c ^ 2 + M ^ 2 dan h = \ / p ^ 2 / c ^ 2 + m ^ 2
Melihat diagram kanan, itu sederhana untuk menunjukkan bahwa
H <= h + (Mm)
begitu
(Mm)> = H - h
atau
_______________ _______________
(Mm)> = (\ / p ^ 2 / c ^ 2 + M ^ 2 - \ / p ^ 2 / c ^ 2 + m ^ 2).
(Di mana "> =" menunjukkan lebih besar dari atau sama dengan). Demikian,
_______________ _______________
[Mm - (\ / p ^ 2 / c ^ 2 + M ^ 2 - \ / p ^ 2 / c ^ 2 + m ^ 2)] * c ^ 2
selalu lebih besar dari atau sama dengan nol.
Jadi, kita melihat bahwa perubahan energi internal selalu positif. Itu berarti bahwa dalam rangka untuk energi dan momentum untuk dilestarikan dalam jenis tabrakan terlepas dari massa dan momentum yang terlibat, sistem secara keseluruhan harus meningkatkan energi internal. Umumnya, ini berarti bahwa tabrakan akan menyebabkan pemanasan dan panas tambahan ini akan memungkinkan energi untuk dilestarikan.
6. Warp Fields
Ada satu perbedaan utama antara bidang ruang bagian sederhana dan bidang warp. Bidang diberi label sebagai bidang warp ketika menghasilkan kopling referensi-frame. Kerangka acuan dari objek di dalam manifestasi nyata-ruang bidang warp harus ditambah dalam beberapa cara untuk kerangka acuan dari ruang bagian, seperti yang dibahas pada bagian 3.
Pada bagian 3 kami menyebutkan bahwa kami akan membahas aspek-aspek lain dari produksi lapangan warp di bagian ini. Apa yang kita ingin mempertimbangkan perbedaan dalam sifat "eksotis" dari tensor stres-energi yang dibutuhkan untuk menghasilkan medan ruang bagian sederhana dan yang dibutuhkan untuk menghasilkan medan warp. Pada dasarnya ada dua cara di mana orang bisa membayangkan mengubah tensor stres-energi subruang-bidang yang memproduksi sehingga menjadi sebuah warp-bidang-memproduksi tensor stres-energi.
Ternyata, cara termudah untuk melakukannya adalah dengan mengubah sifat eksotis tensor sehingga untuk condong manifestasi ruang bagian dari bidang subruang sampai simetris tidak lagi domain tersebut. Menariknya, memanipulasi tensor subruang-bidang-memproduksi dengan cara ini menciptakan efek yang cukup eksotis untuk menghasilkan kopling referensi-frame pada layer interaksi lapangan. Pengamat di pedalaman seperti lapangan akan mengukur ruang dan waktu di luar lapangan seolah-olah mereka melihatnya dari dalam kerangka ruang bagian dari referensi - terlepas dari kecepatan pengamat tersebut. Fitur ini adalah apa yang memungkinkan untuk lebih cepat daripada perjalanan cahaya yang kita begitu bergantung.
Lain fitur berguna dari bidang ruang bagian miring adalah bahwa Penyetoran energi massa ke subruang yang terjadi tidak simetris. menempatkan asimetris ini energi ke ruang bagian memanifestasikan dirinya sebagai perpindahan momentum, dan ini menyebabkan ruang bagian untuk bertindak sebagai reservoir momentum serta reservoir energi. Momentum dasarnya disimpan dalam ruang bagian, dan untuk melestarikan momentum keseluruhan, kombinasi dari semua objek dalam bidang warp akan memperoleh momentum setara dalam arah yang berlawanan. Hanya ketika momentum ditransfer ke subruang diperhitungkan dapat konservasi momentum direalisasikan. Pada saat momentum kapal berubah, tidak ada bahan bakar yang sebenarnya dikeluarkan untuk menghasilkan momentum ini, dan hanya konservasi momentum yang normal-ruang-dasarnya diabaikan selama subruang masking momentum. Oleh karena itu, metode ini perjalanan warp diberi label sebagai penggerak non-Newtonian. Penggunaan propulsi warp akan dibahas dalam ayat kemudian.
Hal ini juga memungkinkan untuk mengubah sifat eksotis dari tensor energi stres untuk menghasilkan medan warp yang non pendorong. Hal ini umumnya dilakukan hanya dengan mengintensifkan sifat eksotis tensor dengan meningkatkan kekuatannya sendiri, dan tanpa skewing bidang ruang bagian. tensor tersebut umumnya disebut tensor warp subruang-simetris, dan mereka menghasilkan medan yang menyediakan kopling kerangka acuan sementara manifestasi ruang bagian dari lapangan masih simetris. Dengan mengubah karakteristik tensor tersebut, seseorang dapat menghasilkan banyak varietas yang berbeda dari bidang ini, dan meskipun mereka adalah bidang teknis warp (karena mereka menghasilkan kopling kerangka acuan) varietas tertentu kadang-kadang masih disebut hanya sebagai ladang ruang bagian (karena mereka sebenarnya simetris dalam domain ruang bagian.)
Mungkin yang paling berguna bidang warp non-pendorong yang digunakan saat ini adalah orang-orang yang memberikan kopling kerangka acuan ruang bagian untuk setiap titik dalam interior lapangan sebagai tampilan oleh setiap titik lain dalam interior lapangan. Berbeda dengan bidang propulsi warp, bidang ini memungkinkan objek di dalam interior untuk perjalanan lebih cepat dari cahaya terhadap satu sama lain. Bidang ini adalah orang-orang yang core komputer kapal modern ditempatkan sehingga sinyal dapat dikirim lebih cepat dari cahaya antara berbagai komponen komputer.
Tipe lain dari simetris lapangan, non-pendorong yang telah dipelajari dengan bunga yang dikenal sebagai gelembung warp statis. Ini telah dikenal memiliki efek aneh kopling orang di dalam lapangan tidak kembali ke nyata ruang-waktu, tetapi untuk virtual ruang-waktu dibuat dalam gelembung.
Ada, seperti yang disebutkan, berbagai jenis bidang warp non-pendorong, dan kami tidak akan mempertimbangkan mereka semua di sini. Apa yang kita ingin menekankan di sini adalah bahwa salah satu komponen utama yang semua warp bidang share (pendorong / asimetris atau non-pendorong / simetris) adalah kopling kerangka acuan dari satu jenis atau yang lain.
6.1 Warp Propulsion
Menghasilkan medan warp propulsi menyebabkan ruang bagian untuk bertindak baik sebagai energi dan reservoir momentum. Kapal dalam bidang warp akan memiliki massa jelas lebih rendah, dan itu akan mendapatkan momentum setara dengan dan dalam arah yang berlawanan dari momentum ditempatkan ke ruang bagian. Karena ada juga kopling kerangka acuan, hubungan antara momentum dan kecepatan kapal tidak dihitung menggunakan fisika Einstein. Hal ini memungkinkan kapal untuk memiliki real (non-imajiner) momentum dan energi meskipun kecepatan tampak jelas lebih besar dari kecepatan cahaya. Energi dan konservasi momentum akan dibahas dalam ayat kemudian.
6.1.1 Single-Layered Warp Fields
Pertama kita akan mempertimbangkan propulsi warp diproduksi dengan bidang lapisan warp single. Sebagai bidang seperti diaktifkan, momentum kapal (dan dengan demikian kecepatan) akan meningkat. Pada awalnya, kapal akan melakukan perjalanan di lebih lambat dari kecepatan cahaya, dan energi meningkat kapal secara dramatis sebagai kecepatan mendekati cahaya. Hanya setelah melompat ke lebih cepat dari kecepatan cahaya terjadi akan referensi bingkai kopling berlaku penuh, dan energi dari kapal benar-benar di luar bidang fisika Einstein.
Setelah kopling kerangka acuan berlaku, semua pengukuran dengan hal ke kapal dilakukan seolah-olah kapal adalah dalam kerangka acuan dari ruang bagian. Itu berarti bahwa pada saat tertentu, sifat seperti jarak, waktu, dll diukur hanya seolah-olah kapal duduk diam sejenak bahwa dalam kerangka acuan dari ruang bagian. Seperti dalam ilustrasi, salah satu bisa membayangkan mengambil snapshot dari sebuah kapal di warp dan menemukan bahwa itu tidak dapat dibedakan untuk itu satu saat dari sebuah kapal yang tidak bergerak terhadap kerangka ruang bagian referensi. Namun, kita atribut energi kinetik (energi gerak) untuk kapal tersebut, bahkan jika kita melihatnya dari kerangka ruang bagian referensi. Hal ini karena energi kinetik dari kapal sebenarnya diadakan dalam bidang warp itu sendiri.
Dengan demikian, untuk menjaga kapal pada kecepatan tertentu, seseorang harus menjaga lapangan warp pada tingkat energi yang konstan yang dipandang sebagai energi dari kapal itu sendiri. Tapi, generator bidang warp saat ini menghasilkan medan yang tidak stabil (mirip dengan generator lapangan subruang.) Dengan demikian, bidang warp juga berdarah off energi sana kembali ke alam semesta normal (dalam bentuk panas dalam kumparan medan, energi elektromagnetik dilepaskan dekatnya kapal, dll). Oleh karena itu, bidang warp harus diberikan pasokan konstan energi dari kapal. (Ini juga akan dibahas dalam ayat kemudian. Hal yang penting untuk dipahami di sini adalah bahwa bidang warp tidak membutuhkan pasokan konstan energi).
Untuk meningkatkan kecepatan kapal, seseorang harus meningkatkan tingkat energi dari bidang warp. Namun, pada tingkat energi yang lebih tinggi, medan warp menjadi jauh lebih efisien (perdarahan off energi pada tingkat yang jauh lebih besar). Oleh karena itu, output daya kapal harus meningkat secara dramatis menahan bidang warp pada tingkat energi yang lebih tinggi (dengan demikian memegang kapal pada kecepatan yang besar).
Untuk contoh kita, kita akan menggunakan model yang mendekati tingkat energi lapangan warp dalam geometri tertentu. Kekuatan (jumlah energi yang diberikan kepada bidang per satuan waktu) yang diberikan kepada lapisan lapangan tergantung pada energi dari lapisan itu, dan dalam model kami yang ketergantungan adalah sebagai berikut:
Daya = P_0 * (E / E_0) ^ 3
Di mana E adalah energi dari lapisan (dan dengan demikian energi dari kapal) dan P_0 & E_0 adalah tingkat daya dan tingkat energi intrinsik model.
Misalnya, sebuah kapal bepergian dengan kecepatan warp tertentu mungkin memiliki energi 2 * E_0 terkait dengan gerakannya. Dalam rangka menjaga bidang warp up, kapal harus output energi pada tingkat tertentu, memberikan kekuatan dari 8 * P_0. Jika kapal meningkatkan kecepatannya sehingga energinya sekarang 4 * E_0 (dua kali lebih banyak seperti sebelumnya), kapal harus menyediakan kekuatan dari 64 * P_0 (8 kali lebih banyak seperti sebelumnya) untuk menjaga bidang warp naik. Energi dari kapal itu sendiri (terkait dengan kecepatannya) hanya meningkat dengan faktor 2, sementara mesin warp sekarang memiliki output delapan kali lebih banyak daya ke bidang warp karena energi yang lebih tinggi bidang warp jauh kurang efisien ( cepat pendarahan energi kembali ke ruang normal).
6.1.2 Multi-Layered Warp Fields
Kecepatan kapal meningkat, korelasi antara ruang dan ruang bagian pada lapisan interaksi menjadi lebih besar dan lebih besar. Semakin banyak energi massa kapal tertutup oleh (atau tenggelam ke) ruang bagian, dan semakin banyak momentum ditempatkan ke ruang bagian. dengan demikian kita mengatakan bahwa kapal tenggelam ke tingkat ruang bagian yang lebih dalam sebagai kecepatan meningkat. (Kita harus, bagaimanapun, ingatlah bahwa interior bidang warp pada dasarnya masih ruang normal. Hal ini hanya hubungan antara interior dan eksterior dari bidang yang menjadi lebih terjalin dengan ruang bagian.) Kita dapat menggunakan analogi ini untuk memahami mengapa multi- bidang warp -layer digunakan saat ini untuk propulsi warp.
Dengan benar menyiapkan geometri tensor stres-energi di dalam generator medan warp, satu bisa menghasilkan medan warp berlapis ganda yang konseptual membagi ruang bagian menjadi dua tingkat (sebuah "atas" tingkat dan tingkat "rendah"). Hal ini pada dasarnya dilakukan dengan membuat dua tahap tensor energi stres yang ketika kedua tahapan yang terlihat aktif seperti biasa warp-bidang-menciptakan tensor energi stres. Namun, ketika hanya satu tahap dari tensor aktif, dampaknya tidak akan mampu "menenggelamkan" kapal lebih dalam dari "bawah" dari tingkat atas dari ruang bagian, terlepas dari berapa banyak energi yang diberikan kepada tensor. Untuk tujuan kita kita akan mengatakan bahwa jika kapal tersebut "tenggelam" sedalam tahap pertama ini bisa menerimanya, itu akan memiliki energi E_th (energi ambang antara dua tingkat subruang). Kemudian, ketika lapisan pertama dari bidang warp aktif, energi kapal akan menjadi antara nol dan E_th. Untuk ilustrasi, kita bisa berasumsi bahwa E_th adalah nilai tertentu, mengatakan 4 * E_0 (di mana E_0 berasal dari model kita yang disebutkan di atas).
Dengan warp lapisan pertama aktif, seseorang dapat memasok dengan semakin banyak tenaga hingga titik di mana energi di lapisan yang 4 * E_0. Pada saat itu, seseorang akan memasok listrik dari 64 * P_0 (seperti yang terlihat sebelumnya). Ini tidak berbeda dari memiliki geometri single-layer untuk bidang warp daripada bidang warp double-layer. Perbedaannya akan jelas jika salah satu upaya untuk memasok listrik bahkan lebih untuk lapisan pertama dari bidang warp double layer. Dengan hanya lapisan pertama aktif, energi dari medan warp dapat tidak lebih tinggi dari 4 * E_0 (energi yang terkait dengan menjadi "setengah jalan dalam" ke ruang bagian). Apa daya yang diberikan ke lapisan di atas 64 * P_0 akan langsung berdarah kembali ke ruang normal daripada mendorong bidang warp ke energi yang lebih tinggi.
Dalam rangka mendorong kapal lebih dalam subspace dan lebih meningkatkan energi, kedua lapisan lapangan warp harus diaktifkan. Satu karena ternyata pada tahap kedua dari tensor energi stres, menciptakan lapisan lapangan warp kedua. Hal ini hanya bisa terjadi setelah lapisan pertama telah mengambil kapal cukup jauh ke tingkat pertama ruang bagian "melompat" ke tingkat kedua sebagai lapisan kedua diaktifkan. Hal ini disebabkan fakta bahwa jika seseorang mencoba untuk memberi energi pada tahap kedua dari dua tahap tensor stres-energi sebelum tahap pertama cukup energi, tensor secara keseluruhan tidak akan memiliki geometri diperlukan untuk mempertahankan medan warp. Namun, setelah tahap pertama cukup energi, tahap kedua akan melengkapi geometri keseluruhan tensor, menghasilkan lapisan kolom kedua. Setelah lapisan kedua diaktifkan, energi total bidang warp adalah _divided_ antara dua tahap tensor, dan dengan demikian di antara dua lapisan bidang subruang.
Dalam contoh kita, orang bisa menahan kapal tepat di atas 4 * E_0 (cukup dekat bagi kita untuk memperkirakan dengan 4 * E_0) dengan masing-masing lapisan memegang 2 * E_0 energi masing-masing. Ini berarti bahwa daya yang dibutuhkan oleh masing-masing dari dua lapisan hanya 8 * P_0 masing-masing (yang dihitung dalam model kami) untuk total 16 * P_0 daripada 64 * P_0. Ini merupakan penghematan besar dalam konsumsi daya.
Singkatnya ... Sebagai salah satu mendorong satu lapisan medan warp untuk energi yang lebih tinggi dan lebih tinggi, efisiensi lapisan yang turun drastis. Namun, salah satu dapat menggunakan bidang warp multi-layer untuk membagi ruang bagian dalam berbagai tingkatan. Dengan menambahkan energi yang cukup untuk bidang lungsin sementara N lapisan aktif, seseorang dapat pergi lebih dalam dan lebih dalam ke tingkat N dari ruang bagian. Setelah satu ini cukup dekat untuk tingkat N + 1, salah satu dapat mengaktifkan lapisan bidang warp berikutnya dan "melompat" ke tingkat subruang berikutnya. Ini membagi energi dari bidang warp antara lebih lapisan, menurunkan tingkat energi setiap lapisan individu. Hal ini pada gilirannya akan meningkatkan efisiensi setiap lapisan individu (sehingga meningkatkan efisiensi keseluruhan bidang warp secara keseluruhan).
Perhitungan sebenarnya dari kebutuhan daya untuk bidang warp lebih rumit daripada di model sederhana kami. Namun, prinsipnya adalah sama, dan bidang warp multi-layer yang meningkatkan efisiensi daya. Ketika penemuan ini dibuat, itu memiliki efek mendalam pada masa depan Warp Propulsion.
6.1.3 Pengembangan Modern Warp Propulsion Fields
Hanya setelah ditemukannya peningkatan efisiensi dengan penggunaan bidang warp multi-layer, banyak tim peneliti mulai bekerja untuk menghasilkan berbagai strategi multi-layer dan memaksimalkan ada efisiensi. Salah satu tim tertentu melompat di depan sisanya dan cukup mudah mengembangkan 9 lapisan desain lapangan warp (lapisan pertama dimulai pada kecepatan cahaya). Sementara pekerjaan dimulai pada memaksimalkan efisiensi desain ini 9 layer baru, masih tim lain pindah untuk mencoba dan menghasilkan strategi dengan nomor bahkan lebih tinggi dari lapisan. Namun, tidak ada upaya tersebut berhasil.
Pekerjaan yang dilakukan untuk memaksimalkan desain 9 lapisan segera menyebabkan teori yang menunjukkan bahwa keberhasilan strategi 9 lapisan bukan hanya keberuntungan atau kebetulan. Teori ini menyatakan bahwa ruang bagian benar-benar memiliki sifat 9 tingkat intrinsik - yang benar-benar ada 9 tingkat ruang bagian yang sudah ada sebelumnya. teori tersebut benar memprediksi metode yang tepat untuk memaksimalkan 9 lapisan desain lapangan warp, dan mereka menyarankan bahwa tidak mungkin untuk menghasilkan medan warp dengan lebih dari 9 tingkat.
Hari ini, banyak aspek dari teori ini secara luas diterima, dan bidang warp 9 lapisan adalah standar yang faktor warp didefinisikan. Pengembangan penuh pertama bidang warp lapisan (Warp 1) dalam sistem warp saat ini merupakan pintu masuk ke tingkat pertama ruang bagian. Setiap faktor warp berturut-turut merupakan pintu masuk ke tingkat subruang berturut-turut berikutnya. Sebagai salah satu pendekatan warp 10, salah satu menekan lebih dalam menuju "bawah" dari tingkat ruang bagian kesembilan, dan warp 10 sesuai dengan sepenuhnya tenggelam ke ruang bagian. Dengan demikian, sepenuhnya menenggelamkan kapal ke ruang bagian teoritis memberikan kapal kecepatan terbatas, membutuhkan jumlah tak terbatas energi untuk mendapatkan kapal di sana, dan membutuhkan output yang tak terbatas kekuasaan untuk menahan kapal di sana.
Sayangnya, 9 tingkat subruang (yang secara teoritis alami dan tidak dapat dilewati) adalah faktor pembatas dari kecepatan dipelihara oleh pembuluh warp hari ini. Masa warp 9 kebutuhan daya untuk kecepatan warp tinggi terus meningkat tanpa batas kekuatan lain seperti yang ditemukan di faktor bilangan bulat warp. Fakta bahwa teori saat ini mengesampingkan kemungkinan menghasilkan sepersepuluh sangat efisien faktor warp umumnya disebut sebagai "warp 10 penghalang." (Catatan: Kadang-kadang kalimat ini digunakan untuk merujuk pada kecepatan yang tak terbatas satu secara teoritis akan mendapatkan di warp 10. Namun, ini adalah penggunaan kurang tepat dari kalimat demikian, pernyataan "mungkin suatu hari kita akan mematahkan warp 10 penghalang". akan lebih mungkin merujuk pada kemungkinan menemukan cara yang efisien untuk bepergian jauh lebih cepat daripada warp 9 bukan merujuk pada kemungkinan perjalanan lebih cepat dari kecepatan yang tak terbatas.)
Meskipun teknologi kami saat ini masih mendukung teori di balik warp 10 penghalang, sikat tertentu dengan teknologi non-federasi maju menunjukkan bahwa beberapa menghubungkan produksi lapangan warp dan distorsi gravimetri kuat mungkin memegang kunci untuk menghasilkan kecepatan yang fantastis melalui energi dan kekuatan output mudah dicapai oleh angkasa hari ini. Namun, skeptisisme berlimpah, dan hanya waktu yang akan memberitahu apakah kita akan pernah bisa "istirahat" warp 10 penghalang.
6.1.4 Generasi Bidang modern Warp Propulsion
Ada satu masalah yang sangat penting dengan bidang warp multi-layered bahwa kita belum menyebutkan. Geometri multi-stage tensor stres-energi inheren menghasilkan medan warp yang simetris dalam domain ruang bagian. Itu berarti bahwa bidang warp multi-layered diproduksi oleh tensor tersebut tidak dapat pendorong.
Agar bidang pendorong untuk mendapatkan manfaat yang multi- bidang warp berlapis memiliki, cara baru untuk menghasilkan bidang multi-layered harus ditemukan. Ternyata, kunci untuk mendapatkan kembali drive non Newtonian datang bersarang banyak lapisan energi bidang warp dalam satu sama lain. Dalam mesin warp hari ini, serangkaian tensor-satu tahap diaktifkan dengan cara tertentu untuk menghasilkan medan warp yang memiliki efek yang diinginkan. Kita sekarang akan memeriksa bagaimana "trik" menghasilkan multi-layered, bidang warp pendorong dilakukan dengan mempertimbangkan contoh menggunakan 3 generator lapangan single layer.
3 bidang generator ditempatkan dalam satu baris dengan jarak tertentu antara masing-masing. Generator kemudian diaktifkan secara berurutan, satu demi satu, pada frekuensi tertentu. Ini berarti bahwa plasma dikeluarkan sejenak ke masing-masing kumparan lapangan, dan kemudian dengan cepat mematikan. Setiap coil kemudian menghasilkan lapisan bidang warp sendiri yang menghantarkan energi karena memperluas dan akhirnya menghilang setelah telah kehilangan semua energi. Sebelum lapisan medan yang dihasilkan oleh generator pertama meninggal, generator kolom kedua diaktifkan, dan sebagainya.
Karena tensor digunakan untuk membuat 3 bidang masing-masing tensor tahap single, tiga bidang sendiri tidak membentuk bidang warp tiga lapisan seperti kita telah dijelaskan sebelumnya. Sebaliknya, mereka bertindak sebagai tiga terpisah, lapisan bersarang energi lapangan warp. Namun, ketika frekuensi di mana tiga bidang yang dihasilkan tepat (nilai sebenarnya tergantung pada geometri yang tepat dari situasi) lapisan lapangan bersarang membentuk di hanya jarak yang tepat sehingga mereka berinteraksi untuk menghasilkan medan warp tunggal. Pada saat itu, tiga lapisan lapangan bersarang tampaknya ruang bagian menjadi satu bidang warp yang terdiri dari lapisan pertama dari desain multi-layer. Jika tensor digunakan untuk menghasilkan bidang memiliki geometri yang benar (yang sebagian tergantung pada jumlah dan penempatan dari kumparan medan), maka desain multi-layer ini dilihat oleh ruang bagian akan menjadi desain 9 lapisan alami yang kita inginkan. Juga, karena lapisan bersarang yang membentuk bidang ini diproduksi di berbagai titik dalam ruang (dan dengan demikian pada titik-titik yang sesuai yang berbeda di ruang bagian) bidang warp keseluruhan tampaknya menjadi asimetris dalam domain ruang bagian. Dengan demikian, ini "tingkat pertama" lapangan warp akan menjadi bidang pendorong.
Pada titik ini, kita bisa meningkatkan masukan energi untuk masing-masing kumparan medan untuk membuat pers lapangan lebih dalam ruang bagian. Namun, ketika kita melakukan ini kita meningkatkan energi bidang warp keseluruhan sedang dibuat, sehingga menurunkan efisiensi bidang keseluruhan. Ini berarti bahwa setiap lapisan lapangan bersarang akan menghilangkan energi yang lebih cepat, sehingga memperluas dan mati lebih cepat. Ingat bahwa kunci untuk memiliki 3 lapisan bersarang bertindak sebagai bidang warp tunggal adalah bahwa mereka diciptakan dengan hanya hak jarak untuk berinteraksi dengan baik. Dengan demikian, karena lapisan medan energi yang lebih tinggi memperluas lebih cepat, kita harus menghasilkan lapisan pada frekuensi yang lebih tinggi jika kita masih ingin mereka untuk berinteraksi dengan baik dan membentuk bidang warp tunggal.
Di beberapa titik, energi di bidang warp keseluruhan akan cukup untuk menekan kapal ke tingkat kedua ruang bagian. Ketika ini terjadi, kita akan memiliki bidang warp tingkat kedua - subruang akan melihat tiga lapisan lapangan bersarang sebagai bidang warp tunggal yang terdiri dari 2 lapisan lapangan bersarang un. Konseptual kita kemudian bisa memikirkan dari total energi dari lapangan yang dibagi di antara dua "virtual" lapisan lapangan un-bersarang ini, sehingga meningkatkan efisiensi total bidang warp seperti yang dibahas sebelumnya. Dengan efisiensi meningkat, setiap lapisan sekarang menghilang dan memperluas lebih lambat. Namun, di tingkat kedua dari ruang bagian, setiap lapisan lapangan perlu berinteraksi lebih kuat dengan berikutnya, dan dengan demikian mereka harus dibuat lebih dekat bersama-sama. Kombinasi ekspansi lebih lambat dan kebutuhan untuk menciptakan bidang lebih dekat bersama-sama persis membatalkan satu sama lain sehingga frekuensi sebelum interring tingkat kedua adalah kurang lebih sama dengan frekuensi hanya setelah interring tingkat kedua.
Proses ini dapat dilanjutkan - meningkatkan energi bidang lungsin dan meningkatkan frekuensi di mana lapisan bersarang dibuat - dalam rangka untuk menekan lebih dalam subspace dan melewati titik efisiensi yang lebih tinggi pada nilai-nilai warp integer.
Dan ada yang kita miliki - efek dari desain multi-layered bidang warp yang diproduksi dengan beberapa jumlah lapisan bersarang energi lapangan warp, masing-masing dibuat pada titik yang berbeda dalam ruang dan ruang bagian sehingga lapangan asimetris (dan dengan demikian pendorong). Kami harus dicatat bahwa ini berarti bahwa asimetri bidang (dan dengan demikian arah propulsi) tidak dikendalikan dengan mengubah geometri kompleks tensor digunakan untuk membuat lapangan, melainkan oleh sekuensing kumparan medan dengan cara tertentu. Dengan desain kapal modern, jumlah optimal dari kumparan medan ditempatkan dalam dua nacelles warp di kedua sisi kapal. Ini berarti bahwa dengan benar sekuensing kumparan dalam dua nacelles, kapal akan dapat bermanuver di berbagai arah selama warp. Kami juga bisa menghasilkan manuver dalam desain nacelle tunggal dengan mengubah geometri tensor digunakan sehingga mereka memberikan asimetri kiri-kanan. Namun, ini telah ditemukan untuk menjadi jauh lebih efisien dan jauh lebih sulit daripada hanya menggunakan dua nacelles dan sekuensing kumparan medan benar untuk menghasilkan efek yang diinginkan.
Akhirnya, kita harus mencatat bahwa dalam desain modern ini, kopling momentum (penempatan momentum ke dalam ruang bagian seperti yang disebutkan sebelumnya) memanifestasikan dirinya sebagai coupling kekuatan antara berbagai lapisan energi lapangan warp. Selama kopling, bagian dari energi massa kapal menjadi tertutup oleh (atau tenggelam ke) ruang bagian dalam cara asimetris (karena geometri lapangan) untuk menghasilkan masking momentum yang menciptakan propulsi non-Newtonian.
6.2 Momentum dan Konservasi Energi dengan Warp Propulsion
Pada bagian ini kita akan mempertimbangkan konservasi momentum dan energi yang berlaku untuk warp propulsi. Ketika kita melakukan ini dengan bidang ruang bagian normal, kita melihat secara terpisah pada setiap masalah (energi dan momentum), namun, di sini mereka begitu terintegrasi yang akan lebih mudah untuk mempertimbangkan mereka berdua sekaligus.
Sekali lagi, kita melihat dua jenis energi secara terpisah - energi internal kapal, dan energi yang terkait dengan massa kapal dan gerakannya. momentum ini, tentu saja, erat kaitannya dengan energi dari kapal dan gerakannya, jadi kita akan melihat dua bersama-sama. Untuk energi internal kapal, konservasi energi berlangsung dengan cara yang sama itu dengan bidang ruang bagian. Massa dari setiap materi / anti-materi diturunkan, tetapi energi terlihat dilestarikan oleh semua pengamat, seperti halnya dengan bidang ruang bagian. Bagian dari energi internal akan menghasilkan bidang warp, dan ini pada akhirnya akan berdarah kembali ke ruang nyata.
(Catatan: Karena medan warp menghasilkan gerak kapal di ruang nyata, dan ini pendarahan off energi membuat perlu untuk output energi pada tingkat konstan untuk terus bergerak, kita juga bisa menjelaskan hal ini sebagai "kontinum drag." Hal ini dilakukan oleh terkait gerakan kapal untuk gerak kapal klasik bergerak melalui penggunaan gesekan. dalam model ini, ruang bagian dikatakan memberikan gaya konstan terhadap kapal saat kapal menyediakan gaya konstan untuk menjaga bergerak pada kecepatan konstan. (Lihat Catatan Teknis 1 untuk bagian ini.))
Sama seperti itu dengan bidang subruang sederhana, masker bidang warp bagian dari massa kapal tertutup dari pengamat luar. Ini meninggalkan kapal massa M dengan yang baru "massa jelas" dari m. Sekali lagi, konservasi energi secara keseluruhan dapat direalisasikan hanya ketika satu memperhitungkan energi massa tenggelam ke ruang bagian.
Sekarang, itu adalah energi kinematik dari kapal yang dikaitkan dengan momentum. Mereka berdua peningkatan sebagai kecepatan sebenarnya dari kenaikan kapal. Namun, kecepatan meningkat sebagai bidang warp meningkat, dan ini mengurangi massa jelas kapal. Semua ini dapat dipertanggungjawabkan dengan asosiasi sederhana. Kami mengasosiasikan sebenarnya, lebih cepat dari kecepatan cahaya dari kapal (v) dengan lebih lambat dari cahaya, "setara energi" kecepatan (v '). Kami kemudian menggunakan massa sebenarnya dari kapal (M) dan kecepatan setara energi (v ') dalam hubungannya dengan normal, persamaan relativistik untuk menghitung momentum dan energi dari kapal. (Catatan: hubungan antara v dan v 'dibahas di Catatan Teknis 2 .) Asosiasi ini memungkinkan kita untuk dengan mudah menghitung momentum dan energi dari kapal, dan semua kompleksitas meningkatkan kecepatan aktual sedangkan penurunan momentum jelas semua digulung ke asosiasi.
Jadi, di mana tidak energi ini dan momentum dari kapal datang dari, dan bagaimana mereka dilestarikan? Nah, ingat bahwa bagian dari energi internal masuk ke menjaga bidang warp pada tingkat energi yang konstan. Itu berarti bahwa bagian dari energi internal harus masuk ke bidang warp untuk meningkatkan ke tingkat energi yang konstan di tempat pertama. Seperti disebutkan sebelumnya, ini tingkat energi konstan bidang warp IS energi gerak kapal. Mereka adalah satu dan sama.
momentum datang langsung dari kenyataan bahwa medan warp pendorong menyebabkan ruang bagian untuk bertindak sebagai reservoir momentum. Ada momentum yang disembunyikan oleh ruang bagian yang sama tetapi berlawanan dengan momentum kapal. Hanya ketika momentum bertopeng ini diperhitungkan dapat kekekalan momentum direalisasikan. Salah satu bisa memikirkan situasi ini sebagai setara dengan situasi berkendara Newtonian dengan menyamakan momentum bertopeng dengan ruang bagian dengan momentum bahan bakar diusir dalam situasi berkendara Newtonian. Namun, ada perbedaan besar - apa pun di ruang normal yang memiliki momentum juga memiliki energi, dan energi dari bahan bakar diusir dalam situasi berkendara Newtonian harus datang dari energi internal kapal. Namun, momentum tertutup oleh ruang bagian tidak memiliki energi yang terkait dengan itu, dan sehingga tidak mengambil dari energi internal kapal.
Fakta bahwa ruang bagian mengambil untuk momentum kapal (momentum yang tampaknya datang entah dari mana di mata pengamat luar yang hanya mempertimbangkan momentum-ruang normal) memiliki beberapa efek yang agak menarik, seperti yang akan kita lihat dalam contoh di bawah ini.
6.2.1 Beberapa Contoh
Untuk menganalisis konservasi energi dan momentum yang terlibat dengan bidang warp propulsi, kita akan melihat dua contoh (mirip dengan apa yang kita lakukan ketika mempertimbangkan bidang ruang bagian sederhana). Dalam setiap contoh kita akan mempertimbangkan sebuah kapal yang membawa perjalanan menggunakan warp. Pada setiap langkah perjalanan kita akan menunjukkan bahwa energi dan momentum dilestarikan.
contoh 1
Dalam contoh ini, kapal massa M dimulai dalam satu frame tertentu referensi. Semua energi dan momentum akan dihitung dalam bingkai ini. Awalnya, energi kapal terdiri dari energi massa (M * c ^ 2) dan energi internal (E (int) - yang akan digunakan untuk berbagai keperluan). Selama perjalanan, bagian dari energi internal akan digunakan untuk tujuan on-kapal, dan sementara energi ini bisa berubah bentuk (menjadi panas dan akhirnya yang terpancar ke luar angkasa, misalnya) kita tahu bahwa energi ini selalu hadir dalam beberapa bentuk. Jadi ini bagian dari energi internal yang diawetkan. Sisa energi yang terlibat akan dipertimbangkan pada setiap langkah untuk menunjukkan bahwa itu juga dilestarikan.
Langkah 1
Kapal ini menggunakan bagian dari energi internal untuk menciptakan lapangan warp. Seperti dibahas di atas, bagian dari energi ini berdarah kembali ke angkasa, sedangkan sisanya menyumbang energi kinematik kapal, sehingga energi ini dilestarikan. Sebagai lapangan diaktifkan, bagian dari massa kapal bertopeng dari pengamat luar, dan massa jelas kapal menjadi m. Untuk mewujudkan konservasi energi, kita harus ingat bahwa energi massa ini masih "hadir", tapi terendam di ruang bagian. energi terendam ini adalah perbedaan antara energi massa kapal awalnya dan energi massanya sekarang - (M - m) * c ^ 2. Hal ini membuat jelas bahwa energi ini kekal (karena energi terendam kapal ditambah energi saat ini adalah sama dengan energi massa awal).
Bidang warp juga menyebabkan ruang bagian untuk bertindak sebagai reservoir momentum, dan momentum tertentu menjadi tertutup oleh ruang bagian. Seperti disebutkan di atas, momentum ini tidak memiliki energi yang terkait dengan itu. Untuk menghemat momentum keseluruhan, kapal keuntungan momentum yang setara dalam arah yang berlawanan. Gerak kapal memberikan energi kapal kinematik. Sekali lagi, energi ini merupakan bagian dari energi yang terkandung di bidang warp, dan dengan demikian itu berasal dari bagian dari energi internal.
Kami telah demikian menunjukkan konservasi keseluruhan momentum dan energi dalam langkah ini.
Langkah 2
Sebagai kapal perjalanan, mungkin mengalami "tabrakan" dengan objek lain. Meskipun tabrakan ini mungkin tidak runtuh bidang warp, mereka akan memiliki efek yang menarik. Kami akan menunggu untuk mempertimbangkan efek ini dalam contoh 2.
Tabrakan yang melakukan runtuh bidang warp dapat memiliki efek yang sangat merusak. (Lihat Catatan Teknis 3 untuk bagian ini.)
Langkah 3
Sebagai kapal datang ke tujuan, ia menutup lapangan warp nya. Karena ini dilakukan, momentum tertutup oleh subruang menjadi membuka kedok, dan kapal pada gilirannya kehilangan momentum. Energi yang terkandung di bidang warp adalah berdarah kembali ke ruang normal sebagai bidang warp runtuh. Ingat bahwa energi ini juga menyumbang energi dari gerak kapal, sehingga sebagai kapal kehilangan momentum, juga kehilangan energi kinematik nya yang berdarah kembali ke ruang normal. Akhirnya, energi massa yang ditutupi oleh ruang bagian kembali ke kapal, membawa massa kembali ke M. asli
Jadi, di sini kita lagi melihat bahwa energi secara keseluruhan dan momentum dilestarikan.
contoh 2
Langkah pertama dalam contoh ini identik dengan contoh sebelumnya. dengan demikian kita akan mulai dengan langkah kedua dan lebih dekat memeriksa tabrakan disebutkan dalam langkah 2 dari contoh 1.
Langkah 2
Selama perjalanan, kapal menemukan sebuah obyek yang besar. Untuk kenyamanan, kami akan menganggap bahwa objek sedang beristirahat dalam bingkai sisa asli dari kapal sehingga harus dibelokkan jauh dari jalan kapal. Sebagai objek dibelokkan, momentum kapal dipengaruhi seolah-olah itu sebuah kapal dengan momentum dihitung dengan menggunakan kecepatan setara energi-nya (v '). Artinya, kapal bertindak tidak berbeda (kinematik berbicara) dari sebuah kapal dari M massa dan kecepatan v '.
Dibelokkan objek akan memberikan energi dan momentum. energi bisa datang sebagian dari energi kinematik kapal dan sebagian dari energi internal dari kapal (jika sinar traktor digunakan untuk membelokkan objek, misalnya). Tapi, di samping itu, energi internal harus ditransfer ke bidang warp untuk menjaga dari ambruk saat interaksi dengan objek. Berapa banyak energi internal perlu dikeluarkan dan mengapa akan dijelaskan sebagai kita melihat konservasi momentum.
Untuk menghemat momentum, perubahan total momentum kapal akan sama dan berlawanan dengan perubahan dalam momentum dari objek. Defleksi objek akan menyebabkan bidang warp menjadi tidak seimbang dalam arah perubahan kapal di momentum. Hal ini terjadi sebagai energi tambahan pakan untuk bidang warp untuk menjaga dari runtuh. Setelah interaksi, kapal dapat melakukan salah satu dari dua hal. Pertama, bisa melanjutkan saja berubah nya, keluar dari warp di beberapa titik kemudian dalam waktu; atau, kedua, itu bisa menggunakan lapangan warp untuk menyesuaikan momentum (dan tentu saja nya) untuk sampai ke tujuan awalnya.
Dalam kasus pertama, kapal akan melanjutkan perjalanan di sepanjang jalurnya berubah sampai langkah 3. Dalam kasus kedua, kapal akan menggunakan bidang warp untuk menyesuaikan nya saja. Sebagai penyesuaian ini dibuat, tidak seimbang deposito bidang warp momentum yang sebenarnya ke luar angkasa (umumnya dalam bentuk foton) daripada "meletakkan" momentum ke dalam ruang bagian. Ini berarti bahwa perubahan nyata dalam momentum dari objek akan menetral oleh momentum nyata dari foton diusir - sehingga melestarikan momentum ruang normal.
Energi yang dibutuhkan untuk menghasilkan foton ini berasal dari energi ditempatkan ke dalam bidang warp (untuk menjaga dari runtuh) sebagai interaksi dengan objek berlangsung. Juga mencatat bahwa sebagai foton yang dipancarkan, kapal keuntungan kembali momentum itu hilang selama tabrakan. Itu berarti bahwa hal itu juga harus mendapatkan kembali energi kinetik yang hilang. Energi ini juga harus dipasok oleh energi yang tersimpan dalam bidang warp sementara interaksi berlangsung. Karena energi ini persis energi yang hilang ke objek selama interaksi, energi objek akhirnya berasal dari energi internal dari kapal. Oleh karena itu, sebagai obyek dibelokkan, feed energi ke bidang warp hanya cukup untuk menghasilkan foton (yang momentum akan sama dan berlawanan dengan perubahan momentum objek) dan untuk mengembalikan energi kinematik hilang oleh kapal.
(Catatan: Kapal terus bisa menyesuaikan bidang warp selama tabrakan sehingga momentum dan kecepatannya tidak berubah Dalam hal ini, energi masih makan dengan bidang warp selama interaksi, namun bidang warp terus menyesuaikan akan terus digunakan. bahwa energi untuk segera menciptakan foton yang diperlukan untuk melestarikan momentum hasil akhirnya adalah sama -. kapal telah mengubah momentum dari objek, sebuah momentum yang sama dan berlawanan dengan yang perubahan menjadi nyata dalam bentuk foton, dan momentum kapal tetap tidak berubah. Sementara itu, energi internal kapal telah digunakan untuk menghasilkan foton dan untuk memberikan objek energinya.)
Jadi, energi dan momentum dalam ruang nyata dilestarikan selama dan setelah "tabrakan" dengan objek.
Langkah 3
kapal mencapai tujuannya dan menutup lapangan warp nya. Apa yang terjadi di sini akan tergantung pada mana dari dua kasus (yang disebutkan di atas) dipilih. Jika kapal berubah tentu saja setelah tumbukan (sehingga benar-benar membuat untuk tabrakan), kemudian sebagai kapal keluar dari warp itu akan datang kembali untuk beristirahat dalam bingkai aslinya acuan (sama seperti yang dilakukannya dalam contoh 1). Namun, jika kapal tidak mengubah jalurnya, maka harus menebus tabrakan seperti itu keluar dari warp. Sebagai bidang warp seimbang runtuh, energi yang ditempatkan di bidang warp selama interaksi akan menghasilkan foton yang diperlukan untuk menebus momentum nyata diberikan kepada objek. Sebagai momentum foton ini memberikan momentum kembali ke kapal, kapal akan mendapatkan energi yang juga harus datang dari energi yang tersimpan di bidang warp selama interaksi. Kemudian bidang warp seimbang ulang benar-benar dapat runtuh, membawa kapal untuk beristirahat dalam bingkai aslinya (sama seperti yang dilakukannya dalam contoh 1).
Perhatikan, bahwa jika energi yang dibutuhkan untuk menciptakan foton dan mengembalikan kapal hilang energi kinetik tidak disimpan di bidang warp selama tabrakan, maka mereka harus dipasok oleh energi internal kapal sebagai bidang warp runtuh. Itu berarti bahwa yang benar-benar harus mengeluarkan energi hanya untuk mematikan lapangan warp (yang tidak masuk akal karena bidang warp harus runtuh ketika Anda berhenti makan energi untuk itu, bahkan jika Anda tidak memiliki lebih banyak energi tersisa untuk membuat foton, dll ). Inilah sebabnya mengapa penting bahwa semua energi yang dibutuhkan untuk menebus tabrakan disimpan dalam bidang warp selama tabrakan.
Jadi, kita melihat konservasi energi dan momentum dalam semua tahapan contoh ini juga.
6.3 Catatan Teknis untuk Bagian ini (Warp Fields)
Catatan Teknis 1
Di sini kita mempertimbangkan model perjalanan warp yang melibatkan konsep kontinum drag. Dalam model ini, daya konstan dipasok ke bidang warp untuk menjaga kapal pada kecepatan konstan diperlukan karena gaya konstan (kontinum drag) dikatakan diterapkan ke kapal. Untuk menguji ini, kita mempertimbangkan kasus klasik memasok gaya konstan terhadap gaya gesekan untuk mempertahankan kecepatan konstan.
Dalam situasi ini, kendaraan yang sudah mencapai kecepatan tertentu (v) terus memasok gaya konstan sama dan berlawanan dengan kekuatan gesekan lawan untuk mempertahankan kecepatannya. Jadi kita menulis
_ _
F (kendaraan) = -F (gesekan) = konstan (di, katakanlah, arah x).
Sekarang, jika kendaraan dimulai pada posisi x = 0 dan di beberapa titik kendaraan telah melakukan perjalanan ke posisi x, maka kita dapat menghitung jumlah pekerjaan yang dilakukan oleh (dan dengan demikian jumlah energi yang disediakan oleh) kendaraan selama perjalanan :
x
/
E = | F (x ') dx' (integral dari 0 sampai x F (x '), dx').
/
0
Tapi karena gaya konstan dari waktu ke waktu (dan dengan demikian lebih jarak), ini mengurangi sebagai berikut:
E = F * x
Akhirnya, kita bisa menghitung jumlah output daya yang satu akan perlu untuk menjaga memasok pasukan ini selama seluruh perjalanan:
dE dx
P = - = F * - = F * v
dt dt
Dalam keadaan normal, kendaraan tidak akan bisa mendapatkan parutan kecepatan dari c, dan formula ini (meskipun itu sendiri tidak menunjukkan masalah pada v = c) tidak akan pernah digunakan untuk kecepatan seperti itu. Dalam kasus kami, bagaimanapun, formula ini bekerja untuk model kontinum tarik kami.
Untuk faktor warp tertentu, kapal perjalanan dengan kecepatan v tertentu, dan ada yang terkait kontinum tarik "memaksa" F. Mengingat mereka, seseorang dapat menghitung output daya yang dibutuhkan untuk menjaga kapal pada saat itu faktor warp. Untuk bidang warp berlapis-lapis modern, kekuatan tarik kontinum adalah terendah di nilai warp integer. Dengan demikian, model ini memberikan penjelasan alternatif untuk konsep yang dibahas dalam bagian ini.
Catatan Teknis 2
Pertimbangkan sebuah kapal massa M bepergian di warp dengan lebih cepat dari kecepatan cahaya v. Massa jelas kapal akan m <M, dan momentum dan energi dari kapal tergantung langsung pada yang jelas massa m dan kecepatan v dalam non cara -trivial. Juga mencatat bahwa sejak massa m jelas tergantung pada kekuatan medan warp (dan dengan demikian pada faktor warp), itu kemudian dapat dilihat sebagai tergantung pada kapal kecepatan v.
Cara termudah untuk menggabungkan semua ketergantungan kecepatan dan menghitung momentum dan energi dari kapal ini adalah untuk membuat asosiasi antara yang sebenarnya, lebih cepat dari kecepatan cahaya (v) dan "energi setara" kecepatan (v '). Menggunakan kecepatan dan massa sebenarnya dari kapal (M), salah satu dapat menghitung momentum dan energi dari kapal.
Kita bisa menghitung momentum dan energi menggunakan massa jelas dari kapal dan aktual, lebih cepat dari kecepatan cahaya. Namun, persamaan akan terlihat jauh berbeda dari yang kita digunakan untuk melihat dalam fisika relativistik. Ketika bursa kapal momentum dan energi dengan objek luar, bursa akan diatur oleh persamaan-persamaan non-relativistik.
Pada akhirnya, kapal tidak bertindak seperti sebuah kapal relativistik dengan massa sama dengan massa jelas berkurang dari kapal. Jadi, meskipun kapal tidak memiliki massa jelas lebih rendah yang memfasilitasi selip kapal melalui ruang bagian, dari sudut kinematika pandang, massa kapal adalah M dan kecepatannya adalah v '. Tentu saja, ini hanya terjadi dengan bidang warp pendorong (di mana momentum dan energi perhitungan berada di luar bidang fisika relativistik). Dengan bidang warp non-pendorong dan dengan bidang subruang sederhana, pengurangan massa membawa lebih ke dalam kinematika situasi.
Jadi, bagaimana ini kecepatan setara energi (v ') dihitung? Sebagai contoh, kita menganggap model sederhana yang benar-benar berguna dengan geometri bidang warp tertentu. Dalam model ini hubungan antara v dan v diberikan sebagai berikut:
v '= (1 - exp (-A * v / c)) * c
di mana A adalah intrinsik konstan untuk model dan c adalah kecepatan cahaya. Perhatikan bahwa kecepatan sebenarnya dari kapal mendekati tak terhingga, kecepatan setara energi akan mendekati kecepatan cahaya. Dengan demikian, sebagai kecepatan kapal mendekati tak terhingga, begitu juga energi dan momentum.
Untuk menggunakan formula ini dalam contoh, pertimbangkan ini. Sebuah warp bidang geometri yang dirancang buruk mungkin menghasilkan A nilai 1. Dalam hal ini, pada kecepatan hanya 2.01c (kurang dari warp 2), kecepatan setara energi akan 0.866c. Pada kecepatan ini energi kapal akan
E = gamma * M * c ^ 2 = 2 * M * c ^ 2.
Sebelum bidang warp aktif, energi dari kapal itu M * c ^ 2. Ini berarti bahwa kapal sekarang memiliki energi setara tambahan untuk energi massa seluruh kapal, dan jumlah yang luar biasa ini energi harus datang dari cadangan energi dari kapal itu sendiri.
Sebuah geometri lebih diinginkan mungkin menghasilkan A nilai 0,0001. Dalam hal ini, pada kecepatan 1000C kecepatan setara energi akan 0.95c. Dalam kasus seperti itu, energi dari kapal hanya 1.005 kali energi massa kapal. Namun, tambahan 0.005 * M * c ^ 2 energi dapat menjadi jumlah yang fenomenal energi untuk kapal besar. Setengah persen dari seluruh massa kapal akan perlu materi dan anti-materi hanya untuk memiliki energi yang cukup untuk mendapatkan kapal untuk kecepatan ini (tidak termasuk energi tambahan yang diperlukan untuk mempertahankan bidang warp selama percepatan).
bidang warp hari ini (jika dimodelkan dengan cara sederhana ini) akan menghasilkan nilai A sangat kecil sehingga kapal khas akan dengan mudah dapat menghasilkan energi yang dibutuhkan untuk melakukan perjalanan pada kecepatan warp tinggi.
Catatan Teknis 3
Untungnya, energi yang terkandung dalam gerak kapal di warp tidak sangat besar (seperti yang dibahas dalam catatan teknis sebelumnya). Jika ini tidak terjadi, kapal harus menyediakan jumlah yang ekstrim energi untuk mempercepat kecepatan warp diberikan.
Energi kecil kapal diterjemahkan menjadi momentum kecil juga. Artinya, kapal-kapal di warp tidak membawa sejumlah besar momentum. Namun, kita tidak boleh diskon jumlah kerusakan yang bisa dilakukan oleh tabrakan warp. Untuk menguji potensi kerusakan tabrakan warp, kita akan pertimbangkan contoh berikut.
Selama pertempuran dengan kapal bermusuhan, kapal kami menemukan dirinya sendiri outmatched, dan itu memutuskan untuk ram kapal bermusuhan dengan harapan melumpuhkan kemampuannya untuk menyebabkan lebih berbahaya. Selain pelanggaran warp inti dan ledakan terkait untuk mengikuti, kami juga ingin tabrakan sebenarnya untuk menyebabkan kerusakan sebanyak mungkin.
Dalam waktu satu memiliki untuk mempercepat sebelum tabrakan, orang bisa menggunakan mesin dorongan untuk mempercepat ke kecepatan yang signifikan. Namun, percepatan cepat hanya mungkin karena medan ruang bagian digunakan untuk mengurangi massa jelas kapal. Massa rendah berarti bahwa momentum, energi, dan potensi kerusakan tidak selalu yang besar.
Di sisi lain, orang bisa melompat ke warp maksimum untuk ram kapal bermusuhan. Sekali lagi, akselerasi cepat (saat ini, untuk lebih cepat dari kecepatan cahaya) adalah mungkin. Namun, kecepatan v diterjemahkan ke setara energi kecepatan v cukup kecil ', dan (seperti yang telah kita bahas) momentum dan energi gerak kapal yang lagi cukup kecil.
Namun, kami telah ditinggalkan salah satu bagian dari tumbukan. Sebagai bidang subruang atau warp lapangan berinteraksi dengan kapal bermusuhan, itu akan deposit energi ke kapal dan runtuh. Dalam kasus bidang subspace, runtuhnya lapangan akan menyebabkan energi massa kapal kami dikembalikan (namun momentum akan dilestarikan) dan akan menghasilkan peningkatan energi internal atau energi yang dipancarkan (yang dapat memiliki beberapa efek merusak pada kapal bermusuhan). Selain itu, energi yang diadakan di lapangan itu sendiri sebagian dapat ditransfer ke kapal bermusuhan.
Dalam kasus bidang warp, sebagai bidang runtuh, energi massa dan momentum yang diadakan di lapangan akan kembali ke kapal. Di sini, tidak ada bahan bakar diusir, dan sehingga tidak ada momentum yang nyata diadakan dalam gerakan kapal. momentum sudah benar-benar diadakan dalam ruang bagian sedangkan bidang warp aktif. Namun, sebagai bidang warp berinteraksi dengan kapal bermusuhan, momentum yang diadakan dalam lapangan dapat digabungkan ke kapal bermusuhan. Sebagai lapangan runtuh, bukan memperlambat gerak kapal serudukan, momentum di lapangan dapat disampaikan ke bagian kapal yang bermusuhan, menyebabkan lebih banyak kerusakan. Selain itu, energi yang diadakan dalam bidang warp (yang umumnya lebih besar dari energi yang diadakan di lapangan subruang) yang disampaikan ke kapal bermusuhan.
Ternyata, dengan segala sesuatu yang dipertimbangkan, potensi kerusakan secara signifikan lebih besar ketika seseorang memilih untuk menggunakan warp drive ram kapal bermusuhan.
7. Konservasi Momentum Sudut
Untuk pembaca abad ke-20
Sepanjang bagian lain dari diskusi ini, istilah "momentum" digunakan untuk berarti momentum linear saja. Alasan mengapa kita tidak dibahas konservasi momentum sudut juga adalah bahwa hal itu tampaknya tidak dapat eksis jika kita ingin mendapatkan efek yang kita inginkan. Di sini saya akan menunjukkan mengapa hal ini, dan saya akan mencoba untuk menjelaskan mengapa itu mungkin tidak akan begitu buruk.
Aku akan melihat salah satu contoh spesifik di mana momentum sudut tidak dapat dilestarikan dalam semua kerangka acuan jika kita ingin mendapatkan efek yang diinginkan. Ini adalah contoh di mana medan ruang bagian digunakan untuk menurunkan massa jelas kapal untuk membuatnya lebih mudah untuk mendapatkan dari satu tempat ke tempat. Apa yang akan saya lakukan adalah melihat situasi di salah satu kerangka acuan di mana kita dapat memiliki konservasi momentum sudut. Lalu aku akan berubah menjadi bingkai lain referensi dan menunjukkan bahwa konservasi momentum sudut dalam bingkai ini mengharuskan kita gunakan seperti banyak energi untuk memindahkan kapal seakan massa selama perjalanan yang total massa bahwa itu dimulai dan diakhiri dengan (sebelum dan setelah bidang subruang diaktifkan). Jadi saya akan menunjukkan bahwa kita tidak dapat memperoleh keuntungan apapun dengan menggunakan medan ruang bagian jika kita ingin memiliki konservasi momentum sudut.
Sebelum aku bisa melakukan ini, namun, saya harus memberikan persamaan yang digunakan untuk relativistik mengubah posisi, kali, momentum, dan energi. Dalam relativitas, transformasi umumnya menyangkut empat sifat yang terkait. Jika empat sifat tertentu dapat diubah dengan cara tertentu ke dalam bingkai lain acuan, maka masing-masing empat sifat adalah komponen dari "empat-vektor" - salah satu komponen dalam "t" arah, satu di arah x, satu di y arah dan satu arah z. Transformasi yang berhubungan dengan keempat sifat ini biasanya ditulis untuk mengubah dari satu frame ke frame yang lain yang bergerak dalam arah x sehubungan dengan yang pertama.
Sebagai contoh, mempertimbangkan beberapa empat-vektor yang mungkin dilambangkan (Ft, Fx, Fy, Fz) dalam satu kerangka acuan. Mempertimbangkan frame kedua acuan bergerak terhadap yang pertama di v kecepatan dalam arah x. Kemudian, empat komponen ini sewenang-wenang empat-vektor di frame kedua ini referensi dapat ditemukan dengan rumus berikut:
Ft '= gamma * (ft - beta * Fx)
Fx' = gamma * (Fx - beta * ft)
Fy '= Fy
Fz' = Fz
dimana
beta = v / c
gamma = 1 / SQRT (1-beta ^ 2)
c = kecepatan cahaya.
Sebuah catatan di sini - transformasi ini mengasumsikan bahwa ruang-waktu yang terlibat adalah "datar" (yang berarti bahwa itu tidak sangat melengkung dengan efek gravitasi).
Sekarang, ternyata bahwa jika suatu peristiwa terjadi di salah satu kerangka acuan pada waktu t dan pada posisi (x, y, z), maka kita dapat menggunakan empat sifat ini membentuk empat vektor yang tepat dengan cara berikut: "posisi" empat-vektor = (c * t, x, y, z). Itu berarti bahwa jika kita mengubah terjadinya peristiwa ini ke dalam bingkai lain acuan yang bergerak dengan kecepatan v dalam arah x (sehubungan dengan frame pertama), kemudian terjadinya peristiwa dalam frame kedua ini diberikan oleh
c * t '= gamma * (c * t - beta * x)
x' = gamma * (x - beta * c * t)
y '= y
z' = z.
Satu juga dapat membentuk empat vektor yang tepat dengan menggunakan energi dan momentum suatu benda dengan cara sebagai berikut:
"Momentum" empat-vektor = (E / c, Px, Py, Pz)
mana Px, Py, dan Pz adalah tiga komponen spasial momentum. Jadi, untuk menemukan energi dan momentum dari objek dalam bingkai lain acuan yang bergerak dengan kecepatan v dalam arah x (sehubungan dengan frame pertama), kita menggunakan rumus
E '/ c = gamma * (E / c - beta * Px)
Px' = gamma * (Px - beta * E / c)
Py '= Py
Pz' = Pz.
Dengan transformasi ini dipahami, kita sekarang dapat melihat contoh kita. Dalam contoh ini. pertama-tama kita akan mempertimbangkan kerangka acuan di mana kapal awalnya saat istirahat. Pada beberapa titik waktu, kapal mengaktifkan bidang ruang bagian dan memancarkan foton dalam arah y (sehingga memberikan kapal beberapa momentum dalam + y arah). Setelah beberapa waktu, kapal akan memancarkan foton kedua di + y arah untuk membawa kapal berhenti. Kemudian, kapal akan mematikan lapangan subruang nya.
Apa yang akan kita lakukan adalah menuliskan waktu untuk setiap terjadinya peristiwa tersebut. Kami juga akan mencatat posisi, energi, dan momentum dari masing-masing objek yang terlibat. Selanjutnya kita akan menghitung momentum sudut pada awal dan akhir urutan kejadian, dan melihat apa yang diperlukan bagi mereka untuk menjadi sama. Akhirnya, kita akan mengubah semua informasi frame lain referensi dan melihat apa yang diperlukan untuk momentum sudut untuk dilestarikan di frame kedua acuan juga.
Frame 1
Waktu: t0 = 0
Kapal berada pada posisi x0 = 0, y0 = 0, z0 = 0; momentumnya juga nol; dan energi adalah kombinasi dari energi massa dan energi internal yang bersama-sama memberikan energi dari E0.
Empat-vektor:
Kapal posisi: (c * t, x, y, z) = (0, 0, 0, 0)
momentum Kapal: (E / c, Px, Py, Pz) = (E0 / c, 0, 0, 0)
Waktu: t1
kapal telah berubah di lapangan subruang nya. Ini berarti bahwa kita tidak akan dapat melihat yang normal ruang--satunya momentum dan konservasi energi antara waktu ini dan waktu t0. Setelah bidang subruang adalah off (pada t3), maka kita dapat melihat momentum dan energi dan membandingkannya dengan waktu t0.
Pada saat t1, kapal memancarkan foton (berlabel A) dari posisinya dengan momentum -Py dalam arah y. Pada sepersekian detik, kapal masih di posisi semula, namun baru mendapatkan momentum sama dengan Py dalam arah y. Kami juga mencatat bahwa energi foton dapat diberikan oleh besarnya kali momentum kecepatan cahaya sehingga E (A) = c * Py (atau E (A) / c = Py). Jadi kita memiliki berikut empat vektor pada saat ini.
Empat-vektor:
Posisi Kapal: (c * t1, 0, 0, 0)
Kapal momentum: (E1 / c, 0, Py, 0)
posisi Foton A: (c * t1, 0, 0, 0)
momentum Foton A : (Py, 0, -Py, 0)
Waktu: t2
kapal telah melakukan perjalanan ke posisi baru, y2, di mana titik itu memancarkan foton (berlabel B) dengan momentum Py. (Sekali lagi, kita dapat menghitung E (B) / c untuk foton ini menjadi besarnya momentum, Py) ini membawa kapal untuk beristirahat di frame 1. Sementara itu, foton A telah bepergian dalam arah x negatif pada kecepatan c sejak dibentuk pada waktu t1. Itu berarti bahwa posisinya di y sekarang diberikan oleh * -c (t2-t1).
Empat-vektor:
Kapal posisi: (c * t2, 0, y2, 0)
Kapal momentum: (E2 / c, 0, 0, 0)
posisi Foton A: (c * t2, 0, c * (t2-t1 ), 0)
Foton A momentum: (Py, 0, -Py, 0)
Foton B posisi: (c * t2, 0, y2, 0)
Foton B momentum: (Py, 0, Py, 0)
Waktu: t3 Empat-vektor: Posisi Kapal: (c * t2, 0, y2, 0) Kapal momentum: (E3 / c, 0, 0, 0) posisi Foton A: (c * t3, 0, * -c ( t3-t1), 0) Foton A momentum: (Py, 0, -Py, 0) posisi Foton B: (c * t3, 0, y2 + c * (t2-t1), 0) Foton B momentum: (Py , 0, Py, 0) Sekarang, kita dapat melihat situasi aslinya (t0) dan situasi ini akhir (t3) untuk melihat konservasi energi dan momentum. Pertama kita dapat menyimpulkan bersama-sama energi dan momentum dalam momentum empat vektor situasi t0 dan kemudian kita bisa melakukan hal yang sama dengan t3.
Sum dari empat momentum:
t0: Sum = (E0 / c, 0, 0, 0)
t3: Sum = (E3 / c + 2 * Py, 0, 0, 0)
Konservasi momentum jelas, dan konservasi energi mengharuskan
E0 / c = E3 / c + 2 * Py
Kita bisa menulis ulang ini sebagai
E0 - E3 = 2 * Py * c
yang mengatakan bahwa perbedaan dalam energi yang berkaitan dengan kapal antara kedua kali harus dilakukan oleh energi yang menghasilkan dua foton.
Selanjutnya kita dapat melihat momentum sudut (sekitar asal) antara dua situasi. Karena semua gerakan berada di x, pesawat y, momentum sudut dari setiap objek akan baik berada di plus atau minus arah z. Untuk menghitung momentum sudut dari suatu objek pada posisi x, y dan dengan momentum Px, Py kami akan melakukan operasi vektor dikenal sebagai produk silang:
momentum sudut dalam arah z = Lz = x * Py - y * Px.
Oleh karena itu kami menemukan bahwa momentum sudut dalam situasi t0 dan t3:
Sum dari Lz ini:
t0: Lz (total) = Lz (Ship) = 0 * Py - 0 * 0 = 0
t3: Lz (total) = Lz (Ship) + Lz (A) + Lz (B)
= 0 * 0 - y2 * 0 + (-0 * Py - c * (t2-t1) * 0) +
(0 + Py - (y3 + (c * (t3-t2)) * 0)
= 0
Jadi, jelas kita memiliki konservasi momentum sudut untuk frame ini referensi.
Sekarang mari kita mengubah semua empat vektor dari t0 dan t3 ke dalam bingkai lain acuan yang bergerak dengan kecepatan Vx dalam arah x. Demikian kita menemukan hal berikut:
Frame 2
t0 Empat-vektor:
Posisi Kapal: (0, 0, 0, 0)
Kapal momentum: (gamma * E0 / c, -gamma * beta * E0 / c, 0, 0)
t3 Empat-vektor:
Posisi Kapal: (gamma * c * t3, -gamma * beta * c * t3, y2, 0)
Kapal momentum: (gamma * E3 / c, -gamma * beta * E3 / c, 0, 0)
posisi Foton A: (gamma * c * t3, -gamma * beta * c * t3, -c * (t3-t1), 0)
Foton A momentum: (gamma * Py, -gamma * beta * Py, -Py, 0)
posisi Foton B: (gamma * c * t3, -gamma * beta * c * t3, y2 + c * (t3-t2), 0)
Foton B momentum: (gamma * Py, -gamma * beta * Py, Py, 0)
Sekali lagi, mari kita bandingkan jumlah dari empat momentum untuk setiap situasi:
Sum dari empat momentum:
t0: Sum = (gamma * E0 / c, -gamma * beta * E0 / c, 0, 0)
t3: Sum = (gamma * (E3 / c + 2 * Py), - gamma * beta * (E3 + 2 * Py), 0, 0)
Catatan bahwa ini mengatakan bahwa jika E0 / c = E3 / c + 2 * Py (yang apa yang kita katakan adalah benar untuk menghemat energi di frame 1) maka kedua momentum linear dan energi juga akan kekal dalam frame ini. Ternyata bahwa jika kita memiliki energi dan konservasi momentum linear dalam satu frame, maka kita memilikinya di semua frame. Tapi ini tidak begitu dengan momentum sudut, seperti yang kita sekarang akan melihat.
Kami sekarang akan menghitung total Lz untuk t0 dan t3 di frame kedua ini:
Sum dari Lz ini:
t0: Lz (total) = Lz (Ship) = 0
t3: Lz (total) = Lz (Ship) + Lz (A) + Lz (B)
= gamma * beta * [(y2 * E3 / c ) + (Py * c * t3 - Py * c * (t3-t1))
+ (-Py * c * t3 + Py (y2 + c * (t3-t2))]
= gamma * beta * [y2 * E3 / c - Py * c * t3 + Py * c * t1 + Py * y3
+ Py * c * t3 - Py * c * t2]
= gamma * beta * [y2 * E3 / c - Py * c * (t2 - t1) + Py * y2]
Jika dua Total momentum sudut ini harus sama, maka kita harus mengatur momentum sudut t3 ke nol. Kami kemudian bagi dengan gamma * beta dan menemukan bahwa
y2 * E3 / c - Py * c * (t2 - t1) + Py * y2 = 0
begitu
y2 * (E3 / c + Py) = Py * c * (t2 - t1)
Tapi untuk menghemat momentum linear dan energi kami telah menunjukkan bahwa E3 / c + 2 * Py = E0 / c. Jadi kita dapat mengatakan bahwa E3 / c + Py = E0 / c - Py. Menerapkan ini di atas kita menemukan
y2 * E0 / c - y2 * = Py Py * c * (t2 - t1)
Sekali lagi kami menulis ulang ini untuk mendapatkan
y2 * E0 = Py * c * (y 2 + c * (t2-t1))
atau
Py * c = energi tiap foton = E0 / [1 + c * (t2-t1) / y2]
Jadi, apa artinya semua ini? Nah, ini mengatakan bahwa jika kita akan memiliki konservasi momentum sudut dalam frame kedua ini acuan, maka energi kita harus gunakan untuk memproduksi setiap foton harus terkait dengan energi ORIGINAL kapal, jarak kapal perjalanan selama nya motion (y2), dan waktu yang dibutuhkan untuk perjalanan untuk perjalanan yang jauh (t2-t1) di frame pertama dari referensi.
Tapi itu berarti bahwa jika momentum sudut harus dilestarikan dalam semua kerangka acuan, maka jumlah energi yang kita mengeluarkan untuk mendapatkan kapal dari satu tempat ke tempat tidak dapat bergantung pada energi massa kapal memiliki dengan bidang ruang bagian yang aktif, melainkan pada energi itu memiliki sebelum mengaktifkan bidangnya. Dan di sana Anda memilikinya - kita tidak bisa mendapatkan apa-apa dengan penggunaan bidang ruang bagian dan juga memiliki momentum sudut dalam semua kerangka acuan.
Satu-satunya hal yang tersisa untuk dicatat di sini adalah bahwa bidang subruang mungkin entah bagaimana mengubah cara kita mengubah momentum dan energi. Namun, kami mengubah di dua situasi (t0 dan t3) yang bisa menjadi waktu yang lama sebelum dan waktu yang lama setelah bidang subruang lokal aktif. Oleh karena itu, transformasi telah dilakukan harus terus.
Satu bisa melakukan macam serupa transformasi untuk menunjukkan bahwa momentum sudut juga menimbulkan masalah dengan semua jenis wisata FTL dan dengan semua jenis wisata berdasarkan non-Newtonian juga. Dengan demikian akan tampak bahwa dalam waktu digambarkan pada Star Trek, real-ruang sudut konservasi momentum hanya tidak terjadi ketika menggunakan ruang bagian dan warp bidang.
Adalah hal yang buruk seperti ini, meskipun? Untuk keperluan fiksi ilmiah, mungkin tidak. Anda lihat, saya tidak melihat bagaimana konservasi non momentum sudut akan memungkinkan untuk hal-hal fantastis seperti pasokan energi tak terbatas yang akan membuat masa depan fiksi ilmiah terlalu "mudah" tempat tinggal. Semua dan semua, kita mungkin hanya harus hidup dengan gagasan bahwa momentum sudut tidak kekal dengan penggunaan ruang bagian dan warp bidang. Jika saya menemukan waktu (yeah, kanan) saya mungkin akan mencoba untuk melihat lebih jauh ke konsekuensi dari itu.
8. Kesimpulan
Dalam diskusi ini, kami telah dianggap sebagai dasar-dasar bidang ruang bagian sederhana dan bidang warp. Kami telah membahas panjang lebar bagaimana energi dan momentum dilestarikan dengan penggunaan bidang ini. Pada akhirnya, kami menemukan bahwa dengan perbandingan sederhana untuk situasi ruang normal, seseorang dapat memahami bagaimana momentum dan konservasi energi terjadi dengan menggunakan berbagai bidang ini.
Jason Hinson, <[email protected]>Catatan Penulis: Beberapa Kata-kata Akhir
Nah, itu dia. Tolong beritahu saya tahu apa yang Anda pikirkan ide-ide dan penalaran (yang berkaitan dengan sumber canon serta fisika nyata). Saya akan mencoba untuk memperbaiki konsep sebanyak mungkin dan aku akan membuat perjalanan kecil ini ke dalam fisika dari fiksi ilmiah Star Trek posting rutin bulanan.
-Jay
