周長10千米的圓盤每秒轉3萬轉,圓盤外緣就已經超光了,大家怎麼看?

綠水青山48936175


以目前的科學認知,在我們的宇宙中,除了像光子這種理論上靜止質量為零的量子,你不可能讓一個有質量的物體達到光速,更別說超過光速了。

所謂超光速現象和永動機一樣是永遠不可能存在的。

光量子是質能轉換過程中產生的,它在真空或其他介質中的速度是恆定的,目前的理論及觀測,它沒有也不需加速過程

為了完善現代量子物理的基本模型,人類建造了很多粒子加速器,為了讓這些微小的粒子加速到接近光速,實驗裝置需要消耗大量能源。

所以若想把一個周長十公里的圓盤加速到每秒3萬轉,就是把整個銀河系、本星系群、本超星系團、乃至整個已知宇宙的物質全部轉化為能量,也不無法驅動它超越光速!

當你將一個物體加速到相對論速度的過程中,物體的質量會逐漸增加。你設想的這個圓盤,會在達到光速前質量趨向無限大,這個過程中,組成這個圓盤的物質的宏觀結構就會首先崩潰,然後是其微觀結構也會開始坍縮,最終成為一個微小而緻密的物體,同時因為角動量守恆,它的轉速會達到驚人的程度,同時因為史瓦西半徑與其質量成正比,所以,當這個圓盤物質團的史瓦西半徑超過它的半徑後,它就會蛻變成一個微黑洞。

另外,換個庸俗點的說法,光速不可超越是因果律成立的基礎,宇宙中不存在因果倒置的事物,所以這個問題是荒唐的。


聽松


如果從經典物理學角度來看,周長為10公里的圓盤每秒旋轉3萬圈,所以圓盤外緣的線速度達到了30萬公里/秒,這意味著這個速度已經超過了真空中的光速(約為29.98萬公里/秒)。

然而,就像任何試圖打破狹義相對論不可超光速的限制一樣,這樣的嘗試都是徒勞的,不可實現的。雖然製造一個周長10公里的圓盤是可以實現的,但關鍵是無法使這個巨型圓盤的每秒轉速達到3萬轉。

根據狹義相對論,隨著運動速度的大幅增加,相對論效應將會變得不可忽略,運動質量的增加會使繼續加速所需的能量急劇增多。尤其是在速度逼近光速時,繼續加速所需能量將會趨於無限多。因此,無論圓盤怎麼旋轉,都無法使外緣的線速度超過光速。

電子的加速實驗可以很好地表明,在亞光速下很難繼續加速。電子的質量很小,只有9×10^-31千克。在斯坦福線性加速器中,電子經過距離為30釐米的加速運動之後,它的速度已被加速度到光速的99.5%。但隨後再經過距離為3.2公里的加速運動,電子的速度也只被加速到光速的99.9999995%,並沒有超光速。


火星一號


看起來這位出題的朋友覺得自己似乎取得了重大突破,找到了超光速的竅門,可以推翻愛因斯坦的狹義相對論了。

一些人總是隨便想一個漏洞百出的主意,就幻想著這個世界出現超光速的事物,從而否定愛因斯坦的狹義相對論,其實這都是在做夢。

這個題目就是這樣一個怪問題,他認為只要把一個周長10公里的圓盤轉動起來,達到每秒鐘3萬圈的轉速,這不就超光速了?但這是痴人說夢,只是一個毫無根據的臆想。

這樣一個圓盤用什麼動力使其達到每秒鐘轉3萬圈呢?題目沒有給出任何方法,還問大家怎麼看,大家只能認為這是個毫無價值的傻問題。

你有辦法使它達到每秒鐘3萬轉嗎?不要說3萬,這種玩意每秒能達到3000轉,突破十分之一光速你就能夠獲得諾貝爾獎了。

光速限制原則是一系列理論和計算公式支撐的,並且得到無數觀測和實驗證據所證實。

愛因斯坦的光速限制理論是因為光子沒有靜止質量,所以能夠在真空中達到每秒鐘30萬公里的速度,由此得出任何有質量的物體都不能達到更不能超過光速。

由此光速成為了一個宇宙常數,其在真空中的速度為299792457m/s。自此以後一切的物理理論都以這個常數為基礎。

如果本題那個轉盤達到了光速,就會導致愛因斯坦相對論問世以來幾乎所有的物理理論全部改寫,宇宙的規律將為之大變。這麼一個粗陋的設想是多麼偉大啊,十個諾貝爾獎給你也不在話下。

不過在這之前還有更奇葩的設想,有人提出如果一個人的腿很長,一步可以跨過銀河系,這不就超過光速了嗎?又比如為何不把轉盤做大些,一圈就有三十萬公里多好,一秒一圈總比一秒3萬圈好轉。所以這樣能拿諾貝爾獎早就被別人拿掉了。

不要說一個巨大的轉盤,就是一個質子也無法達到光速,這已經被科學界無數次的證明。

世界最大的粒子加速器歐洲強子對撞機總比這個設想的圓盤強多了吧,全長26.659公里。科學家們費了九牛二虎之力,把質子加速到了光速的99.9999991%,質子的質量已經增加了萬億億倍。但質子仍然無法達到光速。

質子的質量夠小了吧?只有1.6726231 × 10^-27 公斤,就是0點小數點後面有27個0公斤。雖然質量增加了萬億億倍,也只是一隻蚊子煽動翅膀的力度(並不精確,只是大致比喻)。但如果是題目設想的那個圓盤要達到這樣的速度會是一個什麼質量?

如果速度再往上提升一個點,物質的質量將會呈數量級增加,會無限接近無窮大。要達到光速,質量就會變得無窮大。不管是一個質子還是一個轉盤。

無窮大是多少?宇宙所有看得見看不見的物質全加起來也是有限的,可計量的。無窮大就是無法計量的。其實就是一個悖論,一個有質量的物體加速到光速,就會變得比宇宙總質量還要大無數倍,這可能實現嗎?

狹義相對論裡面光速限制的公式為:M=Mo/√(1-v^2/c^2)

其中:Mo是物體靜質量,M是物體動質量,v是物體速度,c是光速。由此可知速度越大,物體質量越大,當物體以光速運動,物體的動質量為正無窮。目前這個公式還無人能改寫。

前段時間,有科學研究宣稱,中微子的速度超過了光速。但後來證明了這是一個誤判,是設備和計量的錯誤所致。

這個世界上目前承認的超光速現象只有宇宙膨脹和量子糾纏,但這兩個事物都是不攜帶信息的,不是物質的傳輸,所以不違背光速限制原則。

目前還沒有任何可以突破光速的理論出臺,科學家也做了無數嚴謹的實驗來突破速度,比起一些網絡非專業人士提出的各種簡單甚至毫無邏輯性的方法,科學實驗要複雜精密很多,但迄今為止,突破光速毫無希望。

如果真有突破光速的理論成立或者觀測證實,整個現代物理界的理論幾乎全部都要推翻重來,望各位大俠們繼續努力。

但是,這個所謂10千米周長轉盤每秒3萬轉的設想只是一個簡單荒謬的弱智思維遊戲。

這就是時空通訊的觀點,歡迎拍磚。


時空通訊


相對論裡不允許物質的速度超過光速,一些人就試圖從超光速入手推翻相對論,那是做不到的。相對論不允許物質超光速是有理論分析的,也從未發現過有超過光速的物質。在大型加速器內,粒子的速度能夠非常接近光速。此時繼續給那些粒子提供能量,粒子獲取到能量後顯著增加的已經不是速度,而是能量或者質量。根據理論,想讓粒子的速度達到光速,需要給粒子提供無窮大的能量,這顯然是無法做到的。

題主給出的讓一個巨大的圓盤高速旋轉的設想,和用加速器加速粒子沒啥區別。不僅相對論會限制著圓盤的邊緣達到光速,其他物理規律還會限制著這個轉盤還沒轉到多大的速度就分崩離析變成碎片甩出去。

給圓盤提供能量讓它繞著中心轉動,圓盤邊緣上的微粒就會像加速器中的粒子一樣做圓周運動。給圓盤提供能量,微粒的速度就會增加,假設圓盤破裂,速度達到一定程度後,相對論效應就會凸顯出來。這樣繼續提供能量,轉盤邊緣的速度增加的會非常有限,想加速到光速,需要外界提供無窮大的能量。

並且,在砂輪或一些齒輪上都有標註的最大轉速,超過了那個轉速,分子間的相互作用力就不足以維持轉動所需要的向心力。而那個轉速還遠遠達不到考慮相對論效應的地步。

宇宙中一些大質量的恆星塌縮成白矮星或中子星後半徑會變得很小,根據角動量守恆,它們轉動的角速度可以很大。像一些中子星,一秒鐘能夠轉動幾百圈。強大的引力使得中子星物質沒有因轉動而甩出去。不過轉速再大,也沒有發現超過光速的。


刁博


雖然這問題可笑,但大多數人還是不明白的。這個例子舉的並不好,我舉個更好的例子,比如在一輛以光速的一千分之一的速度向前飛奔的火車上,火車頭髮出一束光,這束光超光速了嗎?然而並沒有,這個已經測量過了。那怎麼解釋呢?跟我們日常觀察的不同啊,那日常生活中有那個是相似的呢?有的,這就是聲波,聲波在空氣中的是340米每秒,跟聲源處的移動速度也無關的,比如在火車頭大喊一聲,那些聲音去到空中,速度也是340米每秒的,就算火車的速度是100米每秒,也不能疊加。這個測量就比較方便,有條件的可以做個實驗哦。那聲源處的移動速度改變了聲音的什麼東西呢?它改變了聲音的頻率,光的頻率也會變,是不是很相似呢?這樣你們懂了罷?


笑而不語oooo


是時候推翻相對論了!相對論中,光速不疊加,光速恆定。我們可以假設有一個飛行的火箭上有一個大燈。按相對論的說法,光速不疊加。

如果火箭為每秒10萬公里,請問對於火箭來說,燈光速度永遠是30萬公里每秒,我想大家不會有異議。

對於火箭外的觀測者來說,光速是不是火箭速度10萬+光速30萬=40萬 公里每秒~光速疊加了;

如果說光速不疊加,火箭速度10萬+光速20萬 =30萬 公里每秒~光速變慢了。

無論選擇40還是30,結果都一樣,要麼承認光速疊加,要麼承認光速會變!

光速不疊加+光速不變=悖論。

事實上,光速一樣遵循經典物理定律。


最終0幻想


先不說需要多大的質量能讓這個圓盤轉這麼快。

我們說光速最大

,其實還有另外一個含義,任何信息的傳遞都不能超過光速。這是無數實驗證實的結果。

有人會較真兒的說,那只是你沒發現而已,你怎麼知道就沒有呢。這個觀點就有些強詞奪理了,你能理解“蘋果落在地上是因為引力”為什麼理解不了光速最大呢?引力的發現、熱力學第二定律的發現也都只是發現而已,但我們卻將他們稱作定律,就是因為到目前為止還沒有宏觀實驗證偽啊。即使在微觀下被證偽了也不影響我們在宏觀世界的使用。然後光速最大在宏觀和微觀我們都還沒有找出反例。

現在來說說題主的題目,圓盤轉動只是表象,真實的反映也是信息的傳遞,從中心開始,每一個分子或者原子開始運動,帶動著下一個分子的運動,這就是信息的傳遞。所以如果有一個這麼大的圓盤並且按照題主說的速度進行旋轉的話,一定會發生時間膨脹效應。圓盤會發生扭曲。

這也就是為什麼我們說不存在絕對剛體的原因。


媽咪說MommyTalk


答:按照題主的假設前提,初中生都會計算,圓盤邊緣肯定是超過光速的,恭喜題主找到了一個超越光速的例子,推翻了相對論。


有人會問,這難道不違背相對論嗎?

這不是廢話嘛!你的前提假設都是違背科學的,得到的結論當然是荒謬的;就好比你假設一個人在一秒鐘內,飛了100億公里,那麼這個人超越光速了嗎?完全是無意義的!

實際當中,宏觀實體物質的運行受相對論限制,導致速度無法達到和超過光速,這點已被眾多科學實驗證實,比如歐洲大型強子對撞機,可以把單個質子加速到光速的99.9999992%,但就是無法達到光速。


對於高速運轉的脈衝星(中子星),目前人類發現自轉速度最快的,每秒自轉1100圈,如此計算,這顆中子星的表面速度將達到光速的10%,但也無法達到光速。

中子星物質因強相互作用聚集到一起,這是自然界已發現的四種相互作用力中最強的,如果中子星的自轉速度再快,那麼強相互作用也無法提供足夠的向心力,中子星將會四分五散。


就算不考慮物體的結構強度,根據相對論,一個物體加速到接近光速,需要輸入的外部能量也會越來越高,直到無限,這也是不可能的。

正確的科學推論,需要以合理的前提為基礎,如果前提都是錯誤的,推導出來的結論當然也站不住腳;所以題主得出的超光速結論,本質上源於自身前提假設的錯誤。


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艾伯史密斯


周長300億公里,每秒只需要轉0.1圈,外緣就超光速了!驚不驚喜,一不意外,震不震驚?!?他嗎的傻X提這種問題!

一般汽車摩托車發動機每分鐘,每分鐘才幾千轉,你他嗎意淫一秒3萬轉!還這麼大周長!

給你個10釐米半徑鐵餅,每分鐘,每分鐘轉3萬轉,恐怕都要解體了,你還意淫10公里周長每秒3萬轉!



喀喇崑崙輪


在經典力學範圍,從理論上計算,周長10千米的圓盤以每秒30000轉的速度轉動,其圓盤外緣的速度恰好等於光速,具體計算如下:設圓盤半徑為R,圓盤的角速度為ω,圓盤外緣的線速度為Ⅴ,因為2πR=10(千米),那麼R=5/π(千米),ω=30000×2π=60000π/秒,所以Ⅴ=ωR=60000πx5/π=300000千米/秒。不明就裡的人會覺得這沒毛病,這的確就超光速了。這些人和題主一樣覺得這種設想很輕鬆就能達到,實際上這個轉圓盤想超光速與任何有質量的物體想直線運動超光速一樣,都是難以實現的,並且比直線運動的情況更復雜。

經典物理研究的是低速運動的情況,這個理論不適合高速運動。高速運動只能由狹義相對論來解釋,這個理論告訴我們物體的質量不是恆定的,它是隨運動速度的增大而增大,這個結論已經被大量實驗證實。它有個質量公式:


其中m0是物體的靜質量,C是光速,V是物體的運動速度,從式中可以看出Ⅴ越接近光速,物體質量m趨近於無限大。要想物體達到光速需要無限大的能量,即使用上全宇宙的能量都不夠,因此任何有靜質量的物體是不可能達到光速的。這就是光速限制原理。

至於圓盤轉動的線速度想超過光速更不可能,狹義相對論還告訴我們高速運動的物體會出現時間膨脹和空間壓縮的現象。但由於圓盤沿著圓心到外緣方向上各點的線速度是不一樣的,在高速轉動時圓盤在半徑方向上時間膨脹和空間壓縮都不同,因此在還未達到光速時圓盤會遭到撕裂而毀壞,根本實現不了題主的設想。題主提這樣的問題說明根本不相信相對論,也不真正理解相對論,尤其是不相信不理解光速限制原理。光速限制原理不是愛因斯坦規定的,也不是相對論規定的。它既是經過大量精心測量實驗的結果,又是理論計算的結果。更是宇宙存在的基礎和屬性。我們知道光子沒有靜質量,但沒質量為什麼非要運動這麼快?為什麼非要成為宇宙最高速而不是別的什麼速?原因就是“光”實際上就是宇宙的屬性,是宇宙時空本身的表現。任何物質的運動都是在宇宙時空中進行,速度再快也是在宇宙時空中傳播運動而不會也不可能在宇宙時空“之外”傳播,因此它的速度怎麼也不會超過宇宙時空本身,光就是宇宙時空本身的表現,所以任何物質的運動速度不會超過光速。


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