Jag är ett fan av både Star Wars och fysik, men jag måste erkänna att jag inte vet vad ”hoppa till hyperrymd” betyder. I korthet är det ett sätt för rymdskepp i Star Wars-universumet att resa stora avstånd på mycket kort tid. Det bör stå klart att resor i hyperrymden inte sker med ljusets hastighet. Ljuset har en hastighet på 3 x 108 meter per sekund. Detta innebär att även en resa till den närmaste stjärnan (från jorden) skulle ta ett par år. Några andra konstiga saker skulle också hända enligt Einsteins speciella relativitetsteori – men det räcker med att säga att ett hopp till hyperrymd inte bara handlar om att resa med ljusets hastighet.
En vanlig föreställning om hyperrymd är att det handlar om extra dimensioner. Kanske gör en resa genom denna extra dimension det möjligt för ett rymdskepp att ta en genväg genom rymden så att en resa som skulle ta flera år i stället tar timmar. Det är bara en tanke.
LÄS MER
The WIRED Guide to Star Wars
Men hur är det med något vi faktiskt kan mäta? Kan vi bestämma accelerationen hos en farkost när den gör språnget till hyperrymden? Ja, det kan vi absolut, och det kommer vi att göra. För den här analysen kommer jag att använda bilden av Millennium Falcon när den hoppar till hyperrymden i slutet av The Empire Strikes Back. För att uppskatta accelerationen kan vi titta på vinkelstorleken på Falconens baksida när den rör sig iväg.
Vad har vinkelstorleken med detta att göra egentligen? Våra ögon (och filmkameror) ser inte storleken på saker och ting. I stället ser de objektens vinkelstorlek. Om du drar en tänkt linje från ditt öga ut till ena sidan av ett objekt och sedan en annan linje till andra sidan av objektet, skulle du få en liten kil. Vinkeln mellan dessa två linjer är vinkelstorleken.
Det här är orsaken till att saker som befinner sig på längre avstånd verkar mindre. Men om du känner till vinkelstorleken (θ) i radianer och den faktiska storleken (L) kan du hitta avståndet (r). Åh, jag vet vad du tänker. Det förhållandet fungerar bara för en cirkels båglängd. Ja, det är tekniskt sett sant. Om objektet är tillräckligt långt borta är dock skillnaden mellan båglängd och bredd superliten, och vi kan bortse från skillnaden.
Nu kommer några data. Allt jag behöver göra är att mäta positionen för sidorna på Falken och använda det för att beräkna vinkelstorleken i varje bild i videon under hoppet till hyperrymden. Naturligtvis finns det ett stort problem. Jag känner faktiskt inte till vinkelstorleken i början av hoppet. Jag måste bara uppskatta den. Låt oss säga att Millennium Falcon är 25 meter bred och börjar på ett avstånd av 100 meter från kameran. Med det kan jag ställa in det vinkelmässiga synfältet för scenen. Detta ger följande plott av vinkelstorlek mot tiden för den där falken när den flyr.
Med den här vinkelstorleken och Millenniumfalkens bredd kan jag beräkna avståndet från kameran till stjärnskeppet.
Det finns en hel del att ta hänsyn till i denna graf. Titta bara på slutpositionen – runt 8 000 meter. På ungefär en halv sekund går Millennium Falcon alltså från en position på bara 100 meter till ungefär 8 km. Om man tar hänsyn till medelhastigheten (förändring av positionen över förändring av tiden) är det ungefär 29 000 miles per timme (för imperialistiska läsare). Oavsett enhet är det en supersnabb hastighet.
Okej, men hur är det med accelerationen? Jag kan anpassa en kvadratisk funktion till data (vilket syns i grafen). Detta är användbart eftersom ett objekt som rör sig med en konstant acceleration också kommer att ha en kvadratisk funktion för rörelseekvationen. Eftersom rörelsen hos ett föremål med konstant acceleration kommer upp ganska ofta i fysikkurser ger vi denna ekvation ett särskilt namn – den kinematiska ekvationen. Den ger ett föremåls position vid olika tidpunkter baserat på accelerationen (och den ursprungliga positionen och hastigheten). Här är den passande ekvationen tillsammans med den kinematiska ekvationen för konstant acceleration.
Här kan du se att det passande talet framför t2-termen ska vara lika med halva accelerationen. Det ger Falken en acceleration på 33 922 meter per sekund i kvadrat. Ummmmmm … det är en superhög acceleration. Om du släpper ett föremål på jordens yta får det en acceleration på 9,8 m/s2. Om du kastar ut dig själv från ett stridsflygplan kommer du att få en smärtsam acceleration på ungefär 60 m/s2. Det här rymdskeppet som hoppar till hyperrymden accelererar lite mer än så.
Hur är det med g-kraften? Okej, låt oss klargöra två saker här. För det första har säkert Millennium Falcon någon typ av ”tröghetsdämpare” som gör att människorna i skeppet kan accelerera utan att dö. För det andra: Star Wars är inte det verkliga livet så det spelar ingen roll (men det är ändå kul att analysera). Nu till g-kraften. Detta är en falsk kraft. Det är ett sätt att få en accelererande referensram att bete sig som en icke-accelererande referensram. I det här fallet är den falska kraften i princip bara ett mått på accelerationen på insidan av Millennium Falcon.
Måttet på den här falska kraften är i termer av gravitationskraften på jorden – detta är accelerationen i g. Om rymdskeppet accelererar med 9,8 m/s2 skulle det vara en falsk kraft på 1 g. Inne i rymdskeppet skulle det kännas som en extra gravitationsvikt som trycker på dig i motsatt riktning som rymdskeppet accelererar. Så accelerationen vid hoppet till hyperrymden skulle vara en g-kraft på 3 461 g. Det är en tillräckligt stor acceleration för att lätt krossa en människa om man inte har något som en tröghetsdämpare.
Men vänta! Vi har också en uppfattning om g-krafterna inne i Millennium Falcon under detta hopp. Först kan du se Leia i cockpit som kastas tillbaka i sitt säte. För det andra rullar R2-D2 bakåt och faller ner i en åtkomstpanel. Överraskande nog finns det tillräckligt med data för att mäta R2:s acceleration inne i skeppet. Here is a plot of his position as a function of time along with a quadratic fit.
From this, it seems that there is an internal fake force of 2.73 m/s2 or 0.28 g’s. Yes, this is much less than the acceleration as seen from outside the ship. Obviously the inertial dampers are still mostly working.
More Great WIRED Stories
- It’s the World Slime Convention! Let’s goo!
- Ferrari’s latest sports car packs 986 HP—and it’s a hybrid
- How the EU’s far right will boost Big Tech
- A harrowing trek up one of the world’s highest mountains
- Moondust could cloud our lunar ambitions
- ✨ Optimize your home life with our Gear team’s best picks, from robot vacuums to affordable mattresses to smart speakers.
- 📩 Want more? Sign up for our daily newsletter and never miss our latest and greatest stories