有一個長一萬光年的棍子,在一端推它一下另一端的人會立刻查覺到嗎?能超光速嗎?

比鄰星上的黑旗幟


超超超,超光速都是用嘴超的。一光年的棍子,推動其中一端,由於物質可壓縮,另一端根本就不會動,能量在傳遞的過程中就消散完了,哪裡來的超光速。

愛因斯坦相對論出現已經一個世紀了,在這100多年中,相對論解決了不少人類天文觀測中難以解釋的問題,相對論的正確性已經被確定,尤其是最近科學家們成功捕捉到引力波,也拍攝了黑洞照片,再次證實了愛因斯坦的偉大。相對論等現代科學理論中指明,有靜質量的物體是不可能超光速的,消耗的能量是人類無法承擔的。科學家們在觀測宇宙的時候也發現,確實沒有物質可以超光速(宇宙暴脹理論中的超光速問題忽略),只有一些中微子似乎能超光速,但是還需要持續驗證。

所以題主的問題從一開始就不符合現代人類的理論,也不符合實際觀測的結構。推動一光年棍子的一端,由於本身推的時候這一端的速度就很低,遠遠低於光速,即便這跟棍子是絕對的剛體,不能壓縮,也不會彎曲,那另一端也只能以推動的速度前進。而現實是不存在的絕對的剛體,推動這樣的棍子,它必然會彎曲,能量傳遞的過程中,由於壓縮等,棍子內部的物質會發生摩擦等能量轉移,推動的量還沒有到達另一頭的時候,就已經全部轉換為熱量等能量形式了,會消散在宇宙中。

這樣超光速的問題實在是太多了,如果可以實現,科學家早就想辦法造以跟很長的棍子,或者一個很大的輪子了,超光速不現實,在未來除非掌握蟲洞,才有可能使人類能跨越時空間超光速飛行。


來看世界呀


愛因斯坦也太“笨”了,如此簡單的“超光速”例子都想不到!你也太“聰明”了,如此簡單明瞭就推翻了相對論!

玩笑歸玩笑,但也能夠說明且不說一萬光年的棍子是否存在,即使真的存在,無論你如何推,都不可能達到甚至超過光速,不然相對論早就被推翻了!

之所以有些人總是用各種想象中的例子試圖完成超光速,但無一例外都是在不切實際的想象中,不由自主地陷入到牛頓的絕對時空觀中不能自拔,但他們不認為自己在用絕對時空觀在思考問題!

實際上,推動一根長度一萬光年的棍子,速度不僅遠遠達不到光速,甚至連音速都達不到,而且推動力在傳遞的過程中很快就分散然後消失了!

不然的話,我們中國人以跺腳,地球另一面的阿根廷人就會感覺到跺腳產生的震動,這也太瘋狂了!

力的作用有很多種,最常見的引力傳遞速度確實正好等於光速,但我們用手完成的推動力的傳播速度遠遠小於光速!

再說了,一萬光年的棍子也不可能存在,如此長的棍子早就坍縮為黑洞了!所以少一些不切實際的想象,多立足於現實!


宇宙探索


假設有一根長達一萬光年的棍子,此時推動其中一端,那另一端的人會立刻感覺到這根棒子在移動嗎?這種會是超光速現象嗎?

毫無疑問,這是一個思想實驗。思想實驗也是物理學中一項重要的實驗,量子力學的發展與完善以及廣義相對論的問世,都離不開構思巧妙的思想實驗。不過,題目所說的這個思想實驗太牽強了,且忽視了基本的科學規律,故不能成為真正意義上的思想實驗,只是形式上的而已。

長達一萬光年的棍子,無論它是木棍還是塑料棍,都無法以棍子形式存在,因為一萬光年太長,這就使得棍子具有了無法想象的龐大質量,因此在引力作用下,必然會坍縮成為巨大的黑洞。當然了,既然是形式上的思想實驗,能不能存在且先不去管它,我們假設它能夠存在,再來討論下面的問題。

推動棍子的一端,這說明向棍子施加了力的作用,力是使物體形變或獲得加速度的外部因素,而力在棍子中的傳播速度取決於棍子的密度,如果它是由木頭製成的棍子,那麼力在棍子中的傳播速度小於1000m/s,如果是由鋼材製成的棍子,傳播的速度一般在5000m/s左右。可見這速度對於一萬光年的距離來說是極其緩慢的,簡直慢得像蝸牛。

從另一方面來說,力在這種棍子間傳播,本質上是電磁力的作用,而電磁力的傳播極限就是光速。所以題目所說的這種“可能超光速”的現象是不存在的。在宇宙中,任何物體的運動速度都不會達到光速,更不可能超過光速,光速只有那些沒有靜止質量的粒子才可以達到,比如光子,一切有靜質量的物體都不可能達到光速。


科學船塢


首先對很多沒看懂題主提問真正用意的人解釋一下,題主的意思並不是說動了棍子A端,B端的移動速度就超光速了,而是說“棍子A端動了”這一信息,超光速傳送到了B端。

題主如果以另一種方式提問不易讓問題有歧義而且根本用不到一萬光年這麼大的尺度:假設棍子A端在地球上有人以莫斯信號的方式撥動棍子發報,在火星上B端的人是否能立即收到信息?如果是立即收到,那麼信息是超光速傳播的。

下面試著解釋一下:

首先,相對論不僅僅是定義了光無法超越光速,信息也無法超越光速。題主做出的假設正是想解決信息傳輸超光速的問題。

題主的假設是此棍子是以靜質量為零,理想剛體為材質製作,那麼答案可以確定,A端動的同時,信息就傳播到B端了,信息傳播可以超光速。但這僅僅是理論假設,和假設“這棍子是種超光子介質,光子從A端進入,同時就會從B端射出”沒有本質區別。雖然看似是假設了不同的條件,實則本質沒有區別。

理想剛體不存在,超光速信息傳輸就不存在。如果不是理想剛體,你可以把這根棍子想象為一根硬質彈簧,撥動A端時,棍子內部是以波的形式來傳輸這一信息,無論如何撥動棍子,是橫波還是縱波,只有在棍子的震動頻率趨於無窮大時(理想剛體),信息才能實時傳送出去。

其實題主的問題只是犯了個低級錯誤,那就是試圖用牛頓力學來解釋相對論。


shedir


一根長長的棍子是否能夠超光速傳遞動能呢?從理論上講是可以的。

不過要實現力的超光速傳遞,這裡有四個前提條件,一是組成棍子的物質必須是不會變形的。也就是說,構成棍子的物質必須堅硬無比,不會發生一點點收縮變形;二是需要有瞬間推動(拉動)棍子全部質量運動的力;三是需要真空環境條件。因為非真空環境下,棍子的運動會與環境物質產生摩擦力,摩擦又會產生遲滯力,降低傳遞速效;四是不能受到環境引力作用。因為引力會給棍子帶來重力影響,同時給棍子造成彎曲,棍子在遠距離上進行力的傳遞時,必需要做到直線作用。在現實中,我們人類是顯然做不出這樣一根棍子的。

那麼在自然界,是否存在這樣的一根超光速傳遞力的“棍子”呢?有!它就是磁力線中的電子線。

磁力線是由電子與電子之間通過異性相吸力所排列起來的線。它需要經過磁化後的大質量體上形成。理論上講,電子線只要在滿足條件的情況下,它可以通過異性連接來無限疊加成一根無窮長的線。而且電子又是個堅硬無比的質量體,它的組成物本身不會發生變形,也就不會出現力的傳遞損耗所導致的延時結果

我們應該知道,海王星能夠繞太陽旋轉,那是因為太陽磁力線與海王星質量電荷(磁力線)之間的異性相吸力作用結果。太陽發出的磁力線長度遠超八大行星軌道範圍。假如太陽磁場磁力線突然消失,那麼這個力對太陽系外面的海王星就會瞬間失去引力牽制作用。即海王星會立即改變運動方向並逃離太陽。但就是不要等上N個地球小時才會失去太陽對海王星的引力控制。所以說電子線一端的伸縮運動或干涉而假如被隔斷,就能做到超光速傳遞到另一端的作用效果。所不同的是:一個是用力推棍子;一個是用力拉(糾纏)質量體。二者都是試圖實現力的超光速和遠距離傳遞作用,其力的作用原理相同。因而用引力介質——電子線的遠距離作用來說明力是可以實現超光速傳遞的。


海門老馮


那些說什麼力的傳輸速度,什麼棍子內部的原子之間必須沒有空間,我認為沒有觸及這個問題的本質。我也有過一樣的假設和想法,但我認為這不是超光速,這是超距作用,看上去似乎是信息傳遞超過了光速,但實際上是一個整體的運動同時性。個人推測認為量子糾纏就類似於此,糾纏的兩個量子,無論相隔多遠,實際上還是一個物體。那“它們”是如何被看不見的關係“綁定為一個整體”呢?如果假設世界是個大程序,那就很簡單了,程序裡這麼寫:如果A動,則B反向運動。問題解決。


夜摩之


不會立刻察覺到,也不會超過光速。

一是因為推不動。如果真的推動了,它也需要分子和原子之間的力逐步傳遞一萬光年的距離,雖然不知道得過多久才能傳過去,但必然比光速要慢。

二是因為接收者不可能立刻察覺。不要說一萬光年,就是一米的棍子推給你,等你察覺到的時候,都已經“很晚”了。你的神經電流讓你大腦反應過來的時間,夠一個光子繞地球轉一圈了。

三是接受者根本無法分辨是另一頭在推動,還是棍子自己在擺動。真的,假設有一個超過一萬米的棍子存在,它自己的擺動就已經能把人敲成肉餅,相信我,沒有人願意靠近它!你還敢假設一萬光年?是想橫掃一個星系嗎?


狼財精


能問出這個問題、就已經夠老師級別了。 簡單的想象一下。 這條棍子就是一束白光,白光是由紅橙黃綠藍靛紫組成的,就是說這條棍子是七根棍子,實際上是七條光波,七條光波的頻率不同、波長不同但是七種波的速度一樣,這時候在太陽上給七種波另外的爆發力量,如果光波的速度不變,改變的只能是波長和頻率,深究之下、意義重大


華民學讀道德經


如果有一根長一萬光年的棍子,如果在一端推它一下另一端的人會立刻查覺到嗎?能超光速嗎?

這是一個非常非常有意思的問題,因為我小時候也想過,而且也曾自以為已經找到了一個相對論的漏洞。但是我在長大後才明白了,這個世界上有很多知識都是隱藏答案,如果你瞭解的不夠多,是無法進一步探究的。

受力分析的世界不存在

在高中的物理中我們學會了力學分析,在這個力學分析的世界裡存在著很多神奇的結構,比如光滑沒有阻力的平面,比如絕對剛性的小滑塊,比如可以傳遞無限力矩足以撬起地球的槓桿。

當然,我們必須意識到,這只是一個思想模型而已,現實世界中根本不存在這樣的東西。所以在力學分析世界只要對其施加力就一定會無延時無損耗傳遞到另一端的棍子其實也是不存在的。

一根現實世界的棍子必然是由明物質組成的,也就是我們一般意義上所說的原子核與電子。那當我去觸摸棍子時,到底發生了什麼?我們可以想象一下——與我們手接觸的第一個原子會推一下第二個原子,第二個原子也會推一下第三個原子。

那麼如果我們再放大一點,在兩個原子之間出現的“推”到底是個什麼東西呢?是兩個玻璃球一樣的原子相互擠壓嗎?所以這樣傳遞力其實是不需要時間的?

並不是,原子與你想象的根本不一樣,它們不是一個個剛性的球,它們是一個個非常非常空曠的微小空間,在最中間有一個極小極小但是非常重的,可以被認為是質點的東西,那個就是原子核,而且這個微小空間中還瀰漫著一種類似霧的東西,如果這團霧與其它物體發生信息交換作用,就會變成一個個小點點,這些小點點也就是人人耳熟能詳的電子。

原子間的力是如何傳遞的

那兩個原子之間的擠壓是怎麼回事呢?就是原子外的兩團霧之間產生了排斥,也就是電子與電子之間產生了“同性相斥”的作用(當然其中的具體過程非常非常複雜,在這裡我就只能定性地描述)。

那麼讓我們再一次地追根刨底吧——為什麼電荷會“同性相斥”?是什麼在傳遞兩個電荷之間的力?

可能你會覺得無厘頭——同性相斥就是同性相斥呀,還有原因嗎?

對,這就是普通人與物理學界的差距,你想到過的物理學家早已經解決了;你沒有想的,不敢想的,物理學家也已經解決大部分了。

從這裡開始,我們需要一點點量子力學的知識,放心這一部分與什麼貓什麼糾纏一點關係也沒有。

在中學教材裡我們知道電荷周圍存在電場,電場線的方向決定了同性相斥異性相吸。但其實無論是場的概念還是電場線都是輔助理解與計算的模型,它們的下面還存在著真相。

你需要知道的是——我們看不見摸不著的電場並不是超距離感應,而是由無數極微小的粒子在傳遞著力的作用,同性電荷之間的斥力就像是兩個噴泉在對噴一樣產生斥力。

這些極微小的粒子就電場的量子,是構成電場與磁場的基本粒子。

那麼這些量子叫什麼呢?說出來可能會讓你大吃一驚,它們叫——光子!

是的,電磁場是由光子構成的,不過當我把這句話說出來的時候可能你又會覺得……怎麼如此熟悉?當然了,因為“光是一種電磁波”是初中生都知道的基本知識呀!

所以,現在你是否已經注意到一個基本事實了……原子間的斥力與光連在了一起!

力的傳播上限是光速

是的,兩個電荷之間的斥力也是有傳遞時間的,決定這個時間的就是光速!事實上宏觀世界只有兩種力——引力和電磁力,我們所能想到的所有力都是電磁力的各種不同形態,而且電磁力傳遞的上限——就是光速。

這也就是說,想象一下,就算你能做出一根完全由原子核一個緊貼著一個的棍子,你推它一下,力的傳遞也不會超光速的,光速是一種比你想象中的更基本,更接近宇宙真理的特殊值。

現在讓我們回到現實世界,用“富有彈性”的原子製作的棍子,當然傳統速度就更慢了。其實有人真的這麼測了,結果可以說是意料之外情理之中,力傳遞的速度與該材料內聲音傳播的速度一毛一樣。細細一樣這簡直是太理所當然了,聲音不就是振動麼,振動不就是力麼……原來我們一開始就已經知道答案了啊。

對了,聲音在鋼材中的傳播速度大約是5200m/s,你看,果然很慢吧。

我是酋知魚,一個會水稿的科學創作者,歡迎關注!


酋知魚


一萬光年的長的棍子確實很恐怖了,我們銀河系的直徑也只有10萬光年,這樣的棍子其實在現實世界中是不可能存在的。

如果有一個人在一端推動,另一端的人會立刻察覺到嗎?答案是不會。因為力的傳遞是需要時間的,有質量的物體的運動速度也不能超過光速。只有在數學世界中才能出現假設中的情況,在現實世界中並不存在絕對剛體。

推力小了根本傳遞不到另一端,在傳遞的過程中,由於物體的形變,部分機械能轉變為物體的內能,力量都被物體吸收了。

施加的推力會以應力波的形式傳向另一端,應力波本質上屬於機械擾動,應力波在物體中的傳播速度就相當於聲波在物體中的傳播速度。


在室溫環境下,聲音在鋼材中的傳播速度大約是5000米/秒。如果是一萬光年長的鋼製棍子,即使推力有無窮大,另一端恐怕也要等到6億年之後才能察覺到。


由此可見,看似超光速,實則又因為無知被打臉了。即使是引力,也不是瞬時作用的,引力以光速向四面八方傳播開來。

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