Görelilik Teorisinin Uygulandığı Uzay Gemisi

 (dmytry.github.io)
1 puan yazan GN⁺ 2024-02-06 | 1 yorum | WhatsApp'ta paylaş
  • Relativistic Spaceship, uzay gemisinin hızı ışık hızına yaklaştığında uçuş durumunun nasıl değiştiğini gösteren görelilik temelli bir görselleştirme aracıdır
  • Ekran, ışık hızına göre hız ile birlikte γ değeri, ışık yılı cinsinden mesafe, Doppler katsayısı, uzay gemisi zamanı ve dünya zamanını gösterir
  • Başlangıç durumu hız %0, γ = 1, mesafe 0 ışık yılı, Doppler katsayısı 1, zaman 0 yıl olarak başlar
  • Kaynak kodu GitHub’da açık olduğundan çalışma biçimi ve uygulaması doğrudan incelenebilir
  • Uygulama Three.JS WebGL tabanlıdır ve three.js lisans belgesi ayrıca bağlantı olarak verilmiştir

Görelilikçi uçuş ekranında görülen değerler

  • Relativistic Spaceship, Dmytry Lavrov tarafından yapılmış görelilikçi uçuş görselleştirme aracıdır
  • Ekranda görülebilen başlıca değerler şunlardır
    • Işık hızına göre uzay gemisinin hızı

    • γ değeri

      • Işık yılı cinsinden mesafe
      • Ekranın ortasındaki Doppler katsayısı
      • Maksimum Doppler katsayısı
      • Yıl cinsinden uzay gemisi zamanı
      • Yıl cinsinden dünya zamanı
      • İlk ekran hız %0, γ = 1, mesafe 0 ışık yılı, Doppler katsayısı 1, zaman 0 yıl durumunu gösterir

Kaynak kodu ve kullanılan teknolojiler

İlgili okumalar

1 yorum

 
GN⁺ 2024-02-06
Hacker News yorumları

  • Özel göreliliğin sezgiye aykırı özelliklerini çok iyi görselleştirmiş
    Uzay gemisini sürekli 1G ile hızlandırabilseydik, Samanyolu’nun merkezine gemi zamanına göre 20 yıldan kısa sürede gidebilmek gerçekten şaşırtıcı
    Tabii Dünya’da 27.900 yıl geçmiş olacağı için tatil hikâyelerini anlatacak kimse kalmamış olurdu

    • Yolculuk sırasında hayatta kalmayı da düşünmek gerekir
      Yıldızlararası madde içindeki atomların her biri uzay gemisine zarar verebilir, hatta tüm gemiyi delip geçebilir; elektromanyetik itme ise yalnızca yüklü parçacıklarda işe yarar
    • İmkânsız
      Teorik olarak bile uzay gemisine takılıp sürekli 1G ivmelenme sağlayabilecek bir şey yok
      Ulaşılabilir en yüksek delta-v’yi tam hatırlamıyorum ama ışık hızının büyük bir oranı değildi; hatta yanında küçük bir kara delik taşıyıp kütleyi %40 verimle enerjiye çeviren çılgın varsayımlarda bile sanırım ışık hızının ancak %60’ına ulaşılıyordu
    • 1G, sürdürmek için muazzam bir ivme; buna “sadece” denemez
      Hesaplayınca gereken enerji fiilen yalnızca antimaddeden yapılmış bir roketi ve onunla tepkimeye girecek benzer kütlede sıradan maddeyi gerektiriyor
      Uzayda uzun mesafeli yolculukları sabit ivmeyle tartışırken sayılar genelde 1G’nin binde birleri düzeyindedir
    • Gerçekten insanın aklını büken bir konu
      Gidiş-dönüş yaparsan sıradan bir insan ömrünün büyük kısmını harcamış olursun ama geri döndüğünde, Dünya hâlâ varsa, 55.000 yıl sonrasına gitmişsin gibi görünür
    • Dünya’da 27.900 yıl geçmiş olsa bile, bitmeyen teknolojik eskime yüzünden daha sonraki insanlar seni geçip gelebilir; o zaman tatil hikâyelerini anlatacak birileri bulunabilir

  • Azami ivmeyle giderken gemi zamanında yaklaşık 850 yıl geçince evren 10^30 yaşına ulaşmış olur
    O noktada yalnızca beyaz cüceler, nötron yıldızları ve çeşitli yıldız kalıntıları kalmış olur; galaksiler dağılmıştır ve Güneş gibi yıldızlar uzak bir anıya dönüşmüştür
    Elbette hâlâ hatırlayabilecek birilerinin kalmış olma ihtimalini tamamen dışlayamazsın. Yaşam, kara deliklerin ya da beyaz cücelerin çevresindeki yapılara tutunup çok uzun süre enerji çekmeye devam edebilir
    Evrenin “ısıl ölüm”te olduğu gibi ayırt edilemez bir entropi parçacıkları denizine dönüştüğü andan hâlâ çok uzaktır, ama yine de artık bambaşka bir yerdir

    • Teknolojik olarak çok gelişmiş bir toplum bunu bir tür idama yakın ceza olarak kullanabilir
      “Halkımızın yanında bulunman güvenli değil, bu yüzden seni zamanın sonuna gönderiyoruz” gibi

  • Böyle görelilik etkileriyle ilgileniyorsanız, ışık hızına yakın simülasyon grafiklerinde kullanılabilecek OpenRelativity adlı bir araç seti var: http://gamelab.mit.edu/research/openrelativity/
    Ücretsiz oyun “A Slower Speed of Light”ta da kullanılmıştı
    http://gamelab.mit.edu/games/a-slower-speed-of-light/

  • Büyük mesafeleri kapatmak için yüksek göreliliksel hızlarla gitme fikrinden vazgeçmek daha iyi olabilir
    Doğanın daha pratik bir fikri var: tohum olmak
    Canlılar böyle devasa mesafeleri aşar ve yol sırasında çözülmesi zor kaynak kısıtlarını böyle atlatır
    Kendini etkin olmayan kristal bir forma sıkıştırır, roketi hedefe doğrultup fırlatır ve beklersin. Binlerce yıl ya da çağlar boyunca yalnızca kimyasal ve yapısal bozulmayı önlemek yeterlidir
    Hedefe varınca makine çalışır, bedenini yeniden kurar ve keşfe dinç bir şekilde başlarsın. Senin açından bakınca neredeyse hiç zaman geçmemiş olur
    Elbette bunun için ya biyolojiyi tamamen çözmüş olman ya da biyolojiyi tamamen atlayıp kendini makine biçiminde kopyalayabilmen gerekir; yine de bunun, ışık hızının kayda değer bir oranında yol almaktan daha kolay olma ihtimali yüksek

  • Görece küçük bir sürekli itkiyle, örneğin 1m/s² civarında bile anlamlı zaman genişlemesinin “kolayca” elde edilebildiğini bilmiyordum
    Tüm yolculuk boyunca ivmelenmeye devam edebilirsen yıldızlararası yolculuk bir ölçüde mümkün hale geliyor
    Baktım da 1G ile Alpha Centauri’ye giderken yolcunun gözlemlediği sürenin yaklaşık 3 yıl olduğu söyleniyor
    Füzyon gibi bir ölçüde makul bir teknolojiyle oraya ulaşmak mümkün olabilir mi? Görelilik matematiğini iyi bilmiyorum ama görelilik etkilerini yok sayıp kütleyi doğrudan enerjiye çevirsek bile C² sadeleştiğinden, 100.000 kg’ı ışık hızına kadar hızlandırmak için 50.000 kg gerekiyor gibi görünüyor

    • Birkaç ay boyunca 1G akıl dışı bir seviye
      Tüm “yakıt” tepki kütlesini doğrudan momentuma çevirdiğini varsaysan bile, azıcık olsun yaşanabilir bir uzay gemisi için on binlerce ila yüz binlerce ton yakıt taşıman gerekir
      Kusursuz kütle dönüşüm motorları yok; madde-antimadde bile simülasyonlarda yaklaşık %60 verimli, füzyon yaklaşık %17, nükleer darbe itki sistemi şaşırtıcı biçimde %7, nükleer fisyon gaz çekirdek roketi ise en fazla %12 civarında olabilir ama gaz çekirdek reaktörü rakamları net olmadığından belirsiz
      Bir bilimkurgu yazarı açısından, uzay yolcuları tüm uygarlıklardan daha uzun yaşadığında toplumun ne kadar tuhaf biçimler alacağını düşünmek ilginç. Yolcular geri döndüğünde oranın nasıl görüneceğini hiç bilmeyen yeni-Polinezya benzeri bir kültür akla geliyor
    • GPS uyduları da özel göreliliği hesaba katmak zorunda
      Zaman genişlemesi nedeniyle hareket eden uydu saatleri, Dünya’daki durağan saatlere göre günde çok az daha yavaş ilerler; bu yüzden düzeltme gerekir
    • Büyülü bir reaksiyonsuz itki sistemi olmadan imkânsız
      Kinetik enerji muazzamdır ve bir yerden gelmek zorundadır; belki sıfır enerji itki sistemi bile gerekebilir
      İşi roket denklemi bozuyor. Makul bir füzyon roketiyle göreliliksel hızlara kadar sürekli ivmelenmek için bir gezegen ölçeğinde yakıt gerekebilir
      Antimadde itkisi neredeyse tek seçenek gibi görünüyor ama enerjiyi emip arkaya fırlatman gerektiği için yine de çok fazla tepki kütlesi ya da lazer gerekir
    • İtki sorununu çözsen bile parçacıkların uzay gemisini yavaş yavaş petek gibi delmesi sorunu kalıyor
      Onun ötesinde ya geminin gidişini izleyip ondan bir daha hiç haber alamazsın ya da bizzat binip gittikten sonra, binlerce yıl sonraki Dünya her ne hale gelmişse oraya geri dönersin
    • Ne kadar uzağa gidersen iş o kadar çılgınlaşıyor
      1G ile 12 yıl boyunca sürekli ivmelenirsen çıkış noktasından 113.000 ışık yılı uzağa gidersin; bu da Dünya’dan galaksimizin karşı tarafına ulaşacak kadar bir mesafe
      Tabii o noktada hızın ışık hızının %99,999999996’sıdır. Karşı taraftaki galakside durup etrafa bakmak istiyorsan orta noktada dönüp yavaşlaman gerekir; dolayısıyla yolculuk süresi kabaca iki katına çıkar

  • Bu kitabı yakın zamanda tekrar okudum
    https://en.wikipedia.org/wiki/Tau_Zero
    Gelmiş geçmiş en görkemli bilim kurgu romanlarından biri olabilir. Bir çarpışmadan sonra uzay gemisinin freni bozuluyor ve karşılarına çıkan her sorunun çözümü “daha hızlı gitmek” oluyor

    • O kitap güzeldi
      Birçok noktada Peter Watts'ın The Freeze Frame Revolution'ını (https://tachyonpublications.com/product/freeze-frame-revolut...) hatırlattı; benzer şekilde oldukça iyiydi ama muhtemelen daha karanlıktı
    • Bunu burada duyup Tau Zero'yu yeni bitirdim ve tavsiye ederim
      Göreliliğin önemli bir rol oynayacağını bekliyordum ama mürettebatın yaşadığı zaman genişlemesinin ölçeği hayal ettiğimden çok daha büyüktü
      Bu kitap bana Interstellar'ı ve daha da geriye gidersek Star Trek IV: The Voyage Home gibi zaman yolculuğu ve görelilik klasiklerini hatırlattı. Star Trek filmleri içinde en sevdiğim budur

  • throttle_value değişkenini slider'ın maksimum değeri olan 1 yerine 30 gibi saçma bir değere ayarlamayı denedim
    Web uygulamasının tamamen dağılması için ışık hızına ne kadar yaklaşmak gerektiğini görmek eğlenceliydi
    1920px ekranda “9” rakamı iki satırı biraz geçecek kadar uzadığında bu oluyordu
    Hız yeniden 0'a dönüyor ve fizik yasalarını neredeyse bozmanın bonusu olarak dünya zamanı NaN oluyordu

    • “1920px ekranda 9'un iki satırı biraz geçmesi” şeklindeki ölçü birimi hoşuma gitti

  • Güzel
    “Sadece” 1G ivmeyi korumak yeter denirken, uzay gemisi ışık hızına yaklaştıkça kütlesinin arttığını da belirtmek gerekir [0]
    Kütle artarsa bu ivmeyi korumak için gereken itki de artar. Yani o motor ya sihirli bir enerji kaynağına bağlı olmalı ya da daha yüksek hızlarda ivmeyi sürdüremez :)
    [0] https://en.wikipedia.org/wiki/Mass_in_special_relativity#Rel...
    Düzeltme: Bu yorum tamamen doğru olmayabilir

    • Özel göreliliği en son çalışalı epey oldu ama kütle artışının yalnızca başka referans çerçevelerinde ortaya çıktığını sanıyordum
      Örneğin Dünya'da kalan biri uzay gemisinin hızına bakarsa, gemi ivmelendikçe onun bakış açısından daha ağır görünür
      Ama uzay gemisinin içinden bakıldığında hem kendisi hem de gemi hâlâ aynı ağırlıktadır. Hatta dramatik bir “kilo alma” yaşayan şey Dünya gibi görünürdü
    • Uzay gemisi kendi referans çerçevesinde de kütle kazanıyor, boyu kısalıyor ve zamanı yavaşlıyor mu? Sanmıyorum, değil mi?
      Öyleyse geminin içinden bakıldığında 1G ivme sürekli korunuyor olur ve ışık hızına yakınken bu enerjinin giderek daha büyük bir kısmı daha büyük kütleye ve daha yavaş zamana gidiyor denemez mi?
    • “Kütle artışı” meselesi gerçek bir fizik kavramından çok, hesaplamayı ve öğrenmeyi kolaylaştırmak için kullanılan bir araç gibi
      Bence fiziksel sezgi açısından korkunç sonuçlara yol açıyor
      Bu video meseleyi iyi ele alıyor: https://www.youtube.com/watch?v=6HlCfwEduqA

  • Benim tarayıcımda çalışmadı ama düzgün bir hata mesajı göstermesine sevindim
    Web sayfalarının çeşitli nedenlerle sessizce bozulup insanı “Hâlâ yükleniyor mu?” ya da “Zaten böyle mi görünmesi gerekiyor?” diye boş boş bekletmesi çok sık oluyor
    “xyz is not supported” gibi neyin yanlış olduğunu söyleyip, popüler bir tarayıcıya geçerek içeriği görebileceğini belirtmesine ilk kez rastladım
    O tarayıcıda site mobilde de iyi çalışıyordu ve hoş görünüyordu

  • İvmeyi sonuna kadar zorlayıp bir kahve almaya gittim, döndüğümde 200 yıl sonrasına geçmiş ve 6 milyon ışık yılından fazla yol almıştım
    Şu anda Samanyolu'na çok benzeyen NGC 300 galaksisindeyim
    Tanıdığım herkes gitmiş; üzgün ve yalnızım